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Uma visão geral dos tipos de tubos de aço inoxidável e suas propriedades
Os aços inoxidáveis são altamente valorizados pela sua versatilidade e durabilidade em inúmeras aplicações. Existem vários tipos de aço inoxidável, cada um otimizado para cenários de uso específicos em setores incluindo industrial, marinho, construção, e transporte. A tabela abaixo fornece uma visão geral de algumas opções comuns:
| Grupo de liga | Sem UNS. | Comumente conhecido como |
|---|---|---|
| austenítico | S30100, S30400, S30403, S31600, S31603, S32100, S31000, S30815, N08904, S31254 | 301, 304, 304eu, 316, 316eu, 321, 310, 253MA, 904eu, 254SMO ou “6Mo” |
| Ferrítico | S40900, S41003, S43000, S43932, S44400 | 409, 3CR12 ou 1.4003, 430, 439, 444 |
| Martensítico | S41000, S42000, S43100, S44004 | 410, 420, 431, 440C |
| Duplex | S32101, S32304, S32205, S32750, S32520 | 2101, 2304, 2205, 2507, UR2507Cu |
| Endurecimento por precipitação | S17400, S17700, S15500 | 17-4PH ou 630, 17-7PH ou 631, 15-5P5i |
Ao selecionar um tubo de aço inoxidável para uma aplicação específica, o primeiro passo é determinar quais propriedades fundamentais precisam ser priorizadas. Eles podem ser divididos em cinco grupos: austenítico, duplex, ferrítico, martensítico, e endurecimento por precipitação.
Aqui está uma breve visão geral de como diferentes grupos e classes de ligas podem ser selecionados com base em requisitos específicos:
- Corrosão resistência: A seleção depende do ambiente. Mais discussões são necessárias para uma seleção precisa.
- Resistência ao calor: Classes austeníticas, particularmente aqueles ricos em cromo, muitas vezes também com alto teor de silício, elementos de nitrogênio e terras raras (por exemplo., notas 310 e 253MA), normalmente são selecionados. Os ferríticos estabilizados são usados em condições menos extremas. Graus ferríticos com alto teor de cromo têm alta resistência à oxidação (por exemplo., 446), mas têm menor resistência ao calor.
- Criogênico (temperatura baixa) resistência: As classes austeníticas têm excelente tenacidade em temperaturas muito baixas. Nenhum outro aço inoxidável é adequado a temperaturas muito baixas.
- Resposta magnética: As classes austeníticas têm baixa permeabilidade magnética; graus mais altos de níquel (por exemplo., 316 ou 310) são mais propensos a não serem magnéticos se trabalhados a frio.
- Força elevada: Os graus de endurecimento martensítico e por precipitação são geralmente escolhidos. As notas duplex também podem ser úteis. Classes austeníticas trabalhadas a frio também apresentam alta resistência.
Seleção de tubos de aço inoxidável para resistência à corrosão
Escolher a classe mais econômica para um ambiente corrosivo específico pode ser uma tarefa complexa. Uma boa estratégia geralmente envolve considerar o que foi usado antes em ambientes semelhantes, a vida útil desses materiais, e seus padrões de corrosão.
Resistência Geral à Corrosão
Para ambientes como ácidos fortes onde a corrosão geral uniforme é a principal preocupação, existem tabelas publicadas de graus recomendados e curvas de isocorrosão que fornecem taxas de corrosão esperadas. No entanto, ambientes aparentemente semelhantes podem ter pequenas diferenças que afetam significativamente as taxas de corrosão. Por exemplo, mesmo vestígios de cloreto podem ser prejudiciais.
Corrosão Local
Os aços inoxidáveis frequentemente corroem devido à corrosão local, principalmente através de mecanismos de corrosão por pites e frestas, que são amplamente controlados pela presença de cloretos no meio ambiente, agravado pela temperatura elevada. A resistência de um tipo específico de tubo de aço inoxidável à corrosão por picadas e fendas é indicada pelo seu número equivalente de resistência à picada. (PRÉ), que pode ser calculado da seguinte forma:
PRE = %Cr + 3.3 %Mo + 16 %N
Aqui, %Cr representa a porcentagem de cromo, %Mo a porcentagem de molibdênio, e %N a porcentagem de nitrogênio na liga. Valores mais altos de PRE indicam maior resistência à corrosão por pites e frestas.
“Superaustenítico” notas (por exemplo., N08904 e S31254) com até 6%Mo e “superduplex” notas (por exemplo., S32750 e S32520) com cromo muito alto, Molibdênio, e adições de nitrogênio podem resistir a ambientes contendo cloretos mais severos até perto do ponto de ebulição.
“Coloração de chá” é uma forma específica de corrosão localizada encontrada em tubos de aço inoxidável expostos a ambientes atmosféricos agressivos, como exposição marinha. Seleção de notas, qualidade de acabamento, método de fabricação, instalação, e manutenção desempenham papéis significativos na mitigação deste problema.
Fissuração por corrosão sob tensão (CCS)
Classes austeníticas comuns como 304 e 316 são propensos a fissuras por corrosão sob tensão (CCS), especialmente em ambientes de cloreto em temperaturas acima 60 graus Celsius sob tensão de tração. Os graus ferríticos são quase imunes a esta forma de ataque, e as classes duplex são altamente resistentes. Se o SCC for um problema potencial, um grau ferrítico ou duplex poderia ser uma escolha prudente.
Seleção de tubos de aço inoxidável para propriedades mecânicas e físicas
A seleção do tubo de aço inoxidável geralmente envolve considerar a resistência à corrosão desejada e as propriedades mecânicas e físicas do metal.. Classes martensíticas de alta resistência (por exemplo., 431) e graus de endurecimento por precipitação (por exemplo., 630/17-4P5i) são frequentemente escolhidos para aplicações como eixos e fusos de válvulas.
Uma classe duplex de alta resistência como 2205 pode resolver um problema de corrosão e ao mesmo tempo contribuir para a relação custo-benefício devido à sua alta resistência. Um grau ferrítico como o 3CR12 pode fornecer resistência à corrosão adequada para aplicações não decorativas e oferecer a vantagem de menos distorção devido a mudanças de temperatura devido ao seu baixo coeficiente de expansão térmica., semelhante ao do aço macio e 2/3 o de classes austeníticas como 304.
Lembre-se que a seleção deve sempre considerar as propriedades mecânicas e físicas o mais cedo possível no processo.
Ao selecionar classes para resistência à corrosão, é importante considerar também como o produto pode ser fabricado. Esta consideração influencia muito a economia do produto. Abaixo está uma comparação de algumas classes comuns e suas características relativas de fabricação. As comparações são arbitrárias 1 Para 10 escalas, com 10 indicando excelente fabricação pelo método específico.
| Grau | Maquinabilidade | Soldabilidade | Formabilidade |
|---|---|---|---|
| 303 | 10 | 2 | 5 |
| 304 | 5 | 8 | 8 |
| 316 | 5 | 8 | 7 |
| 3CR12 | 6 | 8 | 7 |
| 431 | 6 | 5 | 5 |
| 630/17-4P5i | 5 | 7 | 5 |
É importante observar que pode haver uma compensação entre propriedades desejáveis. Por exemplo, grau 303 tem excelente usinabilidade. No entanto, o alto teor de enxofre, o que aumenta a velocidade de corte tão dramaticamente, também reduz substancialmente a soldabilidade da classe, Outros elementos podem estar presentes em quantidades muito pequenas para afetar suas propriedades, e resistência à corrosão. O PRE calculado para esta classe não leva em consideração o efeito negativo do enxofre, tornando-o inadequado para uso em ambientes marinhos ou outros ambientes de cloreto.
Seleção de tubos de aço inoxidável para custo
O custo pode ser visto como o preço de compra óbvio em $/kg ou $/metro. No entanto, esta abordagem pode fornecer uma visão distorcida de curto prazo. Uma abordagem mais realista é o “Custo Total de Propriedade” (TCO) ou “Custo do Ciclo de Vida” (CCB) Visão. Isso avalia o custo para o proprietário do ativo durante a vida útil exigida do item. Leva em consideração os custos contínuos de manutenção ou substituição, potencialmente levando a um custo total de propriedade mais baixo, apesar de um preço de compra inicial mais alto.
Por exemplo, a escolha do tipo de tubo de aço inoxidável 301 para vagões suburbanos garante que o veículo básico sobreviverá sem ferrugem estrutural durante a vida útil necessária, medido em décadas. Os painéis inoxidáveis poderão ser limpos, não exigirá pintura, e os membros estruturais não precisarão de inspeções regulares dispendiosas para validar a integridade.
Outra consideração é a escolha entre produtos padrão e especiais. Os produtos padrão disponíveis nas prateleiras dos armazenistas geralmente terão um custo menor do que os produtos que precisam ser fabricados especialmente. Projetando com base no padrão estoque itens geralmente pagam dividendos. Uma exceção a isso é se a quantidade necessária for grande e a necessidade tiver sido planejada para o futuro – aqui um produto especial pode ter um custo mais baixo e também reduzir os custos de fabricação.
Conclusão
Antes de selecionar um tipo de aço inoxidável, considere não apenas as propriedades necessárias, como resistência à corrosão, mas também as propriedades secundárias, como propriedades físicas e mecânicas, e a facilidade de fabricação. A escolha correta será recompensada não apenas por muito tempo, vida sem problemas, mas também pela fabricação e instalação econômicas.
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A especificação ASTM A554 cobre ferríticos, tubulação mecânica de aço inoxidável duplex austenítico e austenítico-ferrítico soldado destinada ao uso em estruturas, ornamental, exaustão e outras aplicações onde as propriedades mecânicas, aparência, ou resistência à corrosão é necessária. A tubulação ASME SA554 é comumente enviada sem revestimento protetor. A especificação ASTM A554 abrange tubos mecânicos soldados ou reduzidos a frio em tamanhos até 16 polegadas (406.4 mm) dimensão externa e em espessuras de parede 0.020 polegadas (0.51 mm). Tubulação mecânica soldada ASTM A554 feita de aço laminado plano por um processo de soldagem automática sem adição de metal de adição. Tubos ASTM A554 fornecidos em um dos seguintes formatos – quadrado, volta, retangular, ou especial.
Ligas de aço inoxidável de grau duplex têm propriedades ferríticas/austeníticas, dando a estes materiais resistência superior e excelente resistência à oxidação. Embora a família duplex inclua uma ampla gama de formulações específicas, duplex S31803 (2205) e super duplex S32750 (2507) aço inoxidável são dois dos mais comuns. Esses produtos de aço inoxidável são extremamente versáteis, com muitas aplicações no setor de petróleo e gás, petroquímico, e indústrias de processamento químico.
S31803 é o sistema de numeração unificado (EU) designação para o aço inoxidável duplex original. O sistema UNS foi criado por vários grupos comerciais que trabalharam juntos na década de 1970, para reduzir a confusão da mesma liga sendo chamada de coisas diferentes ou vice-versa. Cada metal é indicado por uma letra seguida de cinco números, onde a letra indica a família dos metais, ou seja. S para aços inoxidáveis.
Liga 347 o aço inoxidável pertence à família dos aços inoxidáveis austeníticos e é conhecido pela sua excepcional estabilidade devido à presença de elementos estabilizadores. Esta liga é altamente soldável, e na maioria dos casos, o recozimento não é necessário após a soldagem, a menos que seja desejado alívio de tensão. A notável resistência à oxidação e corrosão exibida pelo 347 o aço inoxidável o torna uma escolha confiável para diversas aplicações. Sua alta resistência à fluência permite um desempenho ideal em temperaturas de até 1600 ° F.
