Tubo de aço carbonoé um dos materiais de tubos mais utilizados no setor industrial. É composto principalmente de ferro (Fe) e carbono (C), com o teor de carbono variando normalmente de 0,05% a 2,0%. É complementado por uma pequena quantidade de silício, manganês, enxofre e fósforo, etc.
Devido à sua alta resistência, alto custo{0}}e excelente desempenho de processamento, os tubos de aço carbono são amplamente utilizados em vários setores essenciais, como petróleo e gás, construção, maquinário, conservação de água e energia, e se tornaram um material básico indispensável na produção industrial e na construção de infraestrutura.
Dependendo das diferenças nos processos de fabricação, no conteúdo dos tubos de aço carbono e nos cenários de aplicação, os tubos de aço carbono podem ser divididos em vários tipos. Entre eles, o tubo de aço carbono ERW (tubo de aço carbono para soldagem resistiva) é a categoria principal de tubos de aço carbono soldados e, com suas características eficientes e econômicas, ocupa uma parcela significativa do mercado global de tubos de aço carbono.
A base de classificação e categorias
Os principais métodos de classificação são os seguintes: um é baseado no teor de carbono e o outro é baseado no processo de fabricação. Esses dois métodos estão inter-relacionados e determinam em conjunto o desempenho e os cenários de aplicação dos tubos.
Pela classificação do teor de carbono: pode ser dividido em aço de baixo-carbono (C menor ou igual a 0,25%), aço de médio-carbono (0,25% < C menor ou igual a 0,6%) e aço de alto-carbono (C > 0,6%). Entre eles, o aço de baixo-carbono tem boa plasticidade e é fácil de soldar, que é a principal matéria-prima para Tubo de aço carbono ERWe é amplamente utilizado em componentes estruturais e transporte de fluidos de média-baixa pressão; o aço-médio carbono tem maior resistência e é usado principalmente na fabricação de peças mecânicas; o aço com alto-carbono tem alta dureza e boa resistência ao desgaste e é usado principalmente em ferramentas, molas e outros cenários especiais.
De acordo com o processo de fabricação: pode ser dividido em tubos de aço carbono soldados e tubos de aço carbono sem costura. Os tubos soldados de aço carbono adotam principalmente três processos: ERW (Electro{1}}Roll Forming), LSAW (Soldagem por arco submerso longitudinal) e SSAW (Soldagem por arco submerso em espiral). Dentre eles, o processo ERW é o tipo mais utilizado em tubos soldados de aço carbono devido à sua alta eficiência de produção e custo controlável; tubos de aço carbono sem costura são produzidos por meio de processos de laminação a quente ou trefilação a frio, sem costuras de solda e têm melhor desempenho de resistência-de pressão, adequados para cenários de alta-temperatura e alta-pressão, mas o custo de produção é significativamente maior do que o dos tubos de aço carbono ERW.
TAs diferenças entre tubo de aço carbono ERW e tubo de aço carbono sem costura
Para entender melhor o posicionamento da indústria dos tubos de aço carbono ERW, a seguir comparamos as principais diferenças entre eles e os tubos de aço carbono sem costura, bem como os tubos de aço carbono soldados por arco submerso LSAW/SSAW:
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Dimensão de comparação |
Tubo de aço carbono ERW |
Tubo de aço carbono sem costura |
Tubo de aço carbono LSAW/SSAW |
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Processo de Fabricação |
Bobinamento de tiras de aço + soldagem por resistência elétrica de alta-frequência, conformação rápida e alta eficiência |
Laminação a quente/trefilagem a frio de tarugos sólidos, sem soldas, processo complexo |
Bobinamento de tiras de aço + soldagem por arco submerso, soldas longas, eficiência média |
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Condição de solda |
Com soldas longitudinais, pequena zona-afetada pelo calor e qualidade estável |
Sem soldas, ótima integridade estrutural |
Com soldas longitudinais/espirais, grandes zonas{{0}afetadas pelo calor |
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Propriedades Mecânicas |
A resistência da solda é próxima à do metal base, adequada para cenários de média e baixa pressão |
Alta resistência e tenacidade, adequada para cenários de alta temperatura e alta pressão |
Alta resistência de solda, adequada para cenários de grande-diâmetro, média e alta pressão |
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Custo de produção |
Baixo, 20%-30% menor que tubos sem costura, desempenho de custo ideal |
Processo alto e complexo e alto consumo de energia |
Médio, superior a ERW, inferior a tubos sem costura |
Principais recursos e vantagens do setor
A razão pela qual os tubos de aço carbono se tornaram o principal material de tubos na indústria reside em suas características abrangentes que são adequadas para vários cenários:
- Excelentes propriedades mecânicas: Força e tenacidade moderadas. As propriedades podem ser ajustadas por meio de tratamento térmico (como recozimento e normalização) de acordo com os requisitos, atendendo aos-requisitos de suporte de carga de diferentes cenários. Especialmente para aços de baixo{3}}carbono, o desempenho de soldagem é excelente, fornecendo uma base para aplicações de processos de soldagem como ERW.
- Excelente relação de custo-desempenho:Reservas abundantes de matérias-primas (com as principais reservas mundiais de elementos de ferro), processo de produção maduro e custos de fabricação são muito mais baixos do que os de tubos de aço inoxidável e tubos de liga de aço. Em cenários de média e baixa pressão e não{1}}altamente corrosivos, é a opção mais econômica-para materiais de tubos. Esta também é uma das principais razões pelas quais os tubos de aço carbono ERW foram amplamente popularizados.
- Capacidades de processamento flexíveis:Pode realizar diversos métodos de processamento como corte, soldagem, dobra e estampagem, atendendo às necessidades personalizadas de diferentes projetos. Entre eles, o processo de conformação por flexão a frio de tubos de aço carbono ERW pode produzir tubos de diversos formatos estruturais, ampliando ainda mais o escopo de aplicação dos tubos de aço carbono.
- Limitações:Suscetível à corrosão. Em ambientes corrosivos, como umidade, ácidos e álcalis, é necessário tratamento anti-corrosão (como galvanização a quente, revestimento epóxi); Baixa resistência-a baixas temperaturas. Em ambientes abaixo de -20 graus, tubos especiais de aço carbono de baixa temperatura precisam ser selecionados para evitar fraturas frágeis. Esta característica deve ser particularmente observada em aplicações externas e enterradas de tubos de aço carbono ERW.
Padrões internacionais de aço carbono
A produção e os testes de tubos de aço carbono devem estar em conformidade com os padrões da indústria globalmente unificados para garantir a consistência da qualidade do produto. Os padrões principais incluem:
- souPadrão Erican (ASTM/API): ASTM A53 (tubos de aço carbono soldados e sem costura para uso comum), ASTM A106 (tubos de aço carbono sem costura para uso em altas- temperaturas), API 5L (tubos de aço carbono para transporte de petróleo e gás, tubos de aço carbono ERW usados em cenários de petróleo e gás devem estar em conformidade com esta norma), API Spec 5CT (tubos de aço carbono para poços de petróleo).
- Padrão Nacional (GB): GB/T 3091-2015 (Tubos de aço carbono soldados para transporte de fluidos de baixa{4}}pressão, estipulando claramente os requisitos de produção para tubos de aço carbono ERW), GB/T 8163 (Tubos de aço carbono sem costura para transporte de fluidos), GB 5310 (Tubos de aço carbono sem costura para caldeiras de alta-pressão), GB 6479 (Tubos de aço carbono para Tubulações de baixa temperatura).
- Especificação (JIS):JIS G 3452 (tubo de aço carbono para uso geral), JIS G 3454 (tubo de aço carbono para aplicações de alta-pressão). Entre eles, classes como STKM11A e STPG370 são comumente utilizadas na produção de tubos de aço carbono ERW.
As aplicações
O tubo de aço carbono ERW, com suas características de qualidade eficientes, econômicas e estáveis, alinha-se perfeitamente com o escopo geral de aplicação dos tubos de aço carbono. Ele também se concentra em cenários de demanda em grande-escala e média e baixa pressão. Os principais campos de aplicação incluem:
No campo do transporte de petróleo e gás: É o material principal da tubulação para ramais de petróleo e gás, gasodutos urbanos de gás natural e dutos de coleta e transporte em campos petrolíferos. As classes de aço são principalmente X56 - X80. Após tratamento anti-corrosão, pode ser utilizado em regiões subterrâneas, frias e até mesmo em dutos de transporte submarino (em conformidade com as normas API 5L), mas não é adequado para oleodutos e gasodutos principais; ao mesmo tempo, pode ser usado para fabricar tubos para poços de petróleo, adequados para cenários de extração de campos petrolíferos.
- Área de Engenharia de Construção:Utilizado para suportar estruturas de edifícios (como andaimes, colunas de suporte), tubos de água e drenagem, tubos de aquecimento. Geralmente, são usados tubos de aço carbono ERW das classes Q235B, 20# etc. Com as vantagens de baixo custo e fácil processamento, ajuda a reduzir o custo das obras.
- Na área de fabricação mecânica:É utilizado na fabricação de componentes mecânicos, suportes de equipamentos e estruturas de automóveis. Pode ser formado por dobra a frio em diversos formatos, como quadrado e retangular, atendendo aos requisitos estruturais de diversos equipamentos.
-Na área de conservação de água e energia:É usado para irrigação de terras agrícolas, tubulações de drenagem urbana e tubulações de água circulante de usinas de energia. Em cenários de média e baixa pressão, pode substituir completamente tubos de aço carbono sem costura, reduzindo assim o investimento em engenharia.
- Outros campos:Ele é usado em tubulações de proteção contra incêndio, tubulações de transporte de minas (para cenários não-corrosivos e sem{1}}alta-pressão), bem como em aplicações civis, como móveis e guarda-corpos. É o tipo de tubo de aço carbono soldado mais utilizado.
