A base material do tubo L360
L360 é um tubo de linha API 5L e GB/T 9711 com um limite de escoamento mínimo especificado de 360 MPa. É um aço carbono-manganês com micro{6}}adições de liga, não um aço-liga e não é classificado como material-resistente à fluência. Esta distinção é importante: a capacidade do tubo de trabalhar a temperaturas elevadas provém de três factores materiais, nomeadamente a química do aço, a microestrutura produzida durante a laminação e qualquer tratamento térmico aplicado posteriormente.
Fatores materiais que alteram o comportamento-de altas temperaturas
Ligas e micro{0}}ligas: nióbio, vanádio e titânio formam carbonetos e nitretos estáveis que fixam os limites dos grãos e refinam a estrutura, o que melhora a retenção de resistência à medida que a temperatura aumenta. As adições de cromo e molibdênio melhoram a resistência à oxidação e à formação de incrustações, mas estão presentes apenas em quantidades limitadas em uma química L360, portanto o ganho que proporcionam é modesto.
Microestrutura de laminação: o tubo produzido por laminação controlada termomecanicamente tem uma estrutura de grão fina e uniforme que é mais estável à temperatura do que uma estrutura grossa-laminada com perlita em faixas.
Tratamento térmico: a normalização refina a estrutura do grão e remove as tensões de rolamento, e a têmpera seguida de revenido produz uma estrutura de martensita ou bainita revenida com melhor equilíbrio entre resistência e tenacidade, embora a temperatura de revenido fixe a temperatura útil superior do produto.
Limpeza e elementos residuais: baixo teor de enxofre e formato de inclusão controlado reduzem o risco de fragilização e rachaduras durante a ciclagem térmica.
O que o código de design permite
As propriedades do material por si só não definem o limite de temperatura. Para serviços em tubulações, a ASME B31.8 reduz a tensão admissível à medida que a temperatura de projeto aumenta, usando um fator de redução de temperatura aplicado ao limite de escoamento mínimo especificado. Os fatores abaixo são os valores usados para line pipe nesse código.
| Temperatura de projeto | Fator de redução de temperatura |
|---|---|
| 121 graus Celsius e abaixo | 1.000 |
| 149 graus Celsius | 0.967 |
| 177 graus Celsius | 0.933 |
| 204 graus Celsius | 0.900 |
| 232 graus Celsius | 0.867 |
A consequência é mais prática do que teórica: se uma linha for concebida para funcionar a 200 graus Celsius, a tensão admissível cai cerca de dez por cento em comparação com as condições ambientais, e a espessura da parede deve aumentar em conformidade. O tubo de linha de aço carbono não é usado para serviço limitado de fluência sustentada-e quando um projeto precisa de operação de longo-prazo em temperaturas bem acima da faixa de redução, um tubo de cromo-molibdênio ou liga austenítica é selecionado.
Processando medidas que ajudam
Encomende tubos PSL2 onde a resistência à temperatura é importante, já que o PSL2 traz química controlada, um limite de rendimento-para{3}}relação de tração e testes de impacto obrigatórios.
Especifique explicitamente a condição de entrega, como-laminada, normalizada ou laminada termomecanicamente, porque a mesma qualidade se comporta de maneira diferente em cada condição.
Mantenha o procedimento de soldagem em campo dentro da faixa de entrada de calor qualificada; a entrada excessiva de calor torna a zona afetada-pelo calor e reduz a tenacidade, mesmo que o nível de resistência não seja afetado.
Considere um revestimento ou revestimento interno onde o meio é agressivo, porque a fraqueza-de alta temperatura do aço carbono geralmente é corrosão e escamação, em vez de perda de resistência.
Também vale a pena declarar claramente uma limitação: aumentar o teor de liga de um calor L360 ou adicionar um tratamento térmico mais agressivo continuará a fornecer pequenas melhorias na retenção de resistência, mas não pode converter um tipo de tubo de linha em uma liga-resistente à fluência. Uma vez que a temperatura de projeto ultrapasse a faixa de redução, a resposta correta é uma mudança na especificação do material, não uma modificação da classe L360.
Perguntas frequentes
P: O tubo de aço L360 é adequado para serviços em altas-temperaturas?
Ele pode ser usado dentro dos limites de temperatura do código aplicável ao gasoduto, onde a tensão admissível é reduzida acima de 121 graus Celsius; não é um material-resistente à fluência para trabalhos sustentados em altas-temperaturas.
P: Os elementos de liga realmente melhoram a resistência-a altas temperaturas dos tubos de linha?
Elementos-de microliga, como nióbio, vanádio e titânio, refinam a estrutura do grão e melhoram a retenção de resistência, e o cromo e o molibdênio resistem à oxidação, mas as quantidades permitidas em uma química L360 mantêm o benefício moderado.
P: O tratamento térmico aumenta a temperatura utilizável do tubo?
A normalização ou têmpera e revenido melhoram o equilíbrio entre resistência e tenacidade e tornam a estrutura mais estável, mas não alteram o fato básico de que o aço é um tipo de carbono-manganês.
P: Quanto aumento de espessura de parede é necessário para serviços a quente?
A espessura da parede segue a tensão admissível após a aplicação do fator de redução de temperatura, portanto ela deve ser recalculada para cada temperatura de projeto em vez de estimada.
P: Quando outro material deve ser selecionado?
Quando a temperatura de projeto excede a faixa coberta pela redução de capacidade para tubos de aço carbono ou quando o meio é corrosivo em temperatura; uma liga de cromo-molibdênio ou um tubo de aço inoxidável devem ser especificados.
