O tubo de aço carbono – tubo CS na abreviatura de aquisição – é a espinha dorsal dos sistemas globais de tubulação de petróleo e gás, industriais e de infraestrutura. Mais tubos de aço carbono são instalados a cada ano do que todos os outros materiais de tubos combinados. A categoria abrange tudo, desde tubos de uso geral Schedule 40 até tubos de transmissão de gás API 5L X70 de parede pesada, unificados por uma característica definidora: o carbono, e não os elementos de liga, é o que dá resistência ao aço.
A ZC Steel Pipe fabrica e exporta tubos de aço carbono em três padrões primários – ASTM A53, ASTM A106 e API 5L – em formas sem costura e soldadas (ERW, LSAW/DSAW). Este guia é uma referência prática para engenheiros e gerentes de compras que especificam tubos CS: como as classes diferem, quando cada padrão se aplica, quais dimensões estão disponíveis e como evitar os erros de especificação mais comuns.
1. O que é tubo de aço carbono?
DEFINIÇÃO
Tubo de aço carbono é um tubo de aço em que o carbono é o principal elemento de liga, sem adição intencional significativa de cromo, níquel, molibdênio ou outros elementos de liga. O conteúdo de carbono normalmente varia de 0,04% a 0,35% dependendo do grau e do padrão. Manganês, silício, fósforo e enxofre estão presentes em pequenas quantidades como resíduos ou adições deliberadas para desoxidação e controle de propriedades mecânicas – mas não são o mecanismo de liga dominante. Isso distingue o aço carbono do aço-liga (onde elementos como Cr, Mo, V são adicionados para propriedades específicas de alta temperatura ou corrosão) e do aço inoxidável (onde Cr ≥ 10,5%).
O tubo de aço carbono é classificado pelo teor de carbono em três faixas, que determinam amplamente a resistência e a soldabilidade:
| Classificação |
do teor de carbono |
Características |
Uso típico de tubos |
| Baixo carbono (aço macio) |
0,04–0,25% |
Alta ductilidade, boa soldabilidade, menor resistência |
A53 Gr.A, API 5L B–X52, tubo estrutural |
| Carbono médio |
0,25–0,45% |
Resistência/ductilidade equilibrada, soldabilidade moderada |
A106 Gr.C, tubulação mecânica, tubo de caldeira |
| Alto carbono |
0,45–0,65% |
Alta resistência, soldabilidade reduzida, frágil |
Raramente utilizado em tubos de pressão; hastes de perfuração, estruturais |
Na prática, a grande maioria dos tubos CS utilizados em aplicações industriais e de petróleo e gás se enquadra na faixa de carbono baixo a médio. As classes API 5L de maior resistência (X65, X70, X80) alcançam sua resistência por meio de microligas e laminação termomecânica, em vez de aumentar o teor de carbono - razão pela qual os tubos de linha modernos de alta qualidade podem ter um teor de carbono tão baixo quanto 0,10%.
Nota de aquisição — 'Tubo CS' em uma retirada de material
Quando um MTO de tubulação simplesmente diz 'Tubo CS' sem especificar um padrão, quase sempre significa ASTM A106 Grau B no mundo da planta de processo e API 5L no mundo do duto. Se você estiver citando um MTO e o padrão não estiver declarado, pergunte antes de fazer o pedido. O padrão errado entregue no local pode falhar na inspeção, mesmo que as propriedades mecânicas do tubo sejam tecnicamente semelhantes – a conformidade com o código é o que importa no procedimento de soldagem e na fase de certificação do projeto.
2. Os três padrões primários: A53, A106, API 5L
Três padrões cobrem a grande maioria dos tubos de aço carbono em uso global de petróleo e gás, petroquímico e industrial. Cada um tem um escopo distinto e foi escrito para um contexto de serviço específico.
| Recurso |
ASTM A53 |
ASTM A106 |
API 5L |
| Escopo |
Uso geral - transporte de fluidos, estrutural |
Serviço de pressão contínua em alta temperatura |
Transmissão de oleodutos e gasodutos |
| Forma |
Sem costura e soldado (Tipo E, S, F) |
Apenas perfeito |
Sem emenda e soldado (ERW, LSAW, SSAW) |
| Notas |
A, B |
A, B, C |
B, X42–X80 (PSL1 e PSL2) |
| Temperatura máxima |
~370°C (700°F) |
~593°C (1100°F) |
Normalmente ambiente até ~120°C (dependente do serviço) |
| Teste hidrostático |
Obrigatório |
Obrigatório |
Obrigatório (PSL1 e PSL2) |
| Teste de impacto (CVN) |
Não obrigatório |
Não obrigatório |
Somente PSL2 (obrigatório) |
| Código aplicável (planta) |
ASME B31.3, B31.1 |
ASME B31.3, B31.1 |
ASME B31.4, B31.8 |
| Uso típico |
Água, vapor, fluidos gerais, estruturais |
Planta de processo, refinaria, tubulação de caldeira |
Petróleo bruto, gás, linhas de transmissão de produtos |
Para uma cobertura mais profunda de cada padrão, consulte os guias dedicados da ZC:
Ponto crítico de engenharia - Nunca substitua os padrões sem revisão do código
ASTM A106 Grau B e API 5L Grau B têm rendimento mínimo e resistência à tração quase idênticos. Os engenheiros às vezes os tratam como intercambiáveis. Não são — cada padrão tem diferentes tabelas químicas, frequências de testes, requisitos de tratamento térmico e requisitos de marcação. Mais importante ainda, o A106 foi escrito para códigos de tubulações de plantas (ASME B31.3) e API 5L para códigos de tubulações (ASME B31.4/B31.8). Substituir um pelo outro sem revisão explícita do código e aprovação da engenharia é uma não conformidade que pode invalidar um certificado de projeto. Ver:
ASTM A106 vs API 5L – Eles podem ser usados de forma intercambiável? →
3. Classes e propriedades mecânicas
Classes ASTM A53
| Grau |
SMYS (MPa / ksi) |
SMTS (MPa / ksi) |
Max C (%) |
Formulário |
| A53 Grau A |
205/30 |
330/48 |
0,25 (S) / 0,30 (W) |
Sem costura e soldado |
| A53 Grau B |
241/35 |
414/60 |
0,30 (S) / 0,30 (W) |
Sem costura e soldado |
O grau B é de longe o mais comumente especificado dos dois. Tipo S (sem costura) e Tipo E (soldado por resistência elétrica) são as formas comuns; O tipo F (forno soldado de topo) raramente é especificado para novos projetos. Para a tabela completa de química e testes do A53: Guia do fornecedor ASTM A53 →
Classes ASTM A106
| Grau |
SMYS (MPa/ksi) |
SMTS (MPa/ksi) |
Máx. C (%) |
Serviço Típico |
| A106 Grau A |
207/30 |
331/48 |
0.25 |
Pressão mais baixa, temperatura moderada |
| A106 Grau B |
241/35 |
414/60 |
0.30 |
Tubulação padrão da planta de processo |
| A106 Grau C |
276/40 |
483/70 |
0.35 |
Alta pressão, temperatura elevada |
O grau B é responsável pela esmagadora maioria dos tubos A106 encomendados globalmente. O grau C é usado onde a pressão de projeto requer uma resistência ao escoamento mais alta sem passar para o aço-liga. A106 é apenas sem costura – não existe forma soldada deste padrão. Para a especificação completa: Guia do fornecedor ASTM A106 →
Graus API 5L
| Grau |
SMYS (MPa/ksi) |
SMTS (MPa/ksi) |
PSL1 |
PSL2 |
Aplicação |
| Grau B |
241/35 |
414/60 |
Sim |
Sim |
Coleta, linhas de baixa pressão |
| X42 |
290/42 |
414/60 |
Sim |
Sim |
Reunião, distribuição |
| X52 |
359/52 |
455/66 |
Sim |
Sim |
Gás e líquido de pressão moderada |
| X60 |
414/60 |
517/75 |
Sim |
Sim |
Linhas troncais de transmissão de gás |
| X65 |
448/65 |
531/77 |
Sim |
Sim |
Gás de alta pressão, offshore |
| X70 |
483/70 |
565/82 |
Sim |
Sim |
Transmissão de gás de longa distância |
| X80 |
552/80 |
621/90 |
Não |
Somente PSL2 |
Gasodutos de ultra-alta pressão |
API 5L vem em dois níveis de especificação de produto. PSL1 é a linha de base com requisitos mínimos de química e tração. PSL2 adiciona química mais rígida, testes de impacto CVN obrigatórios, testes ultrassônicos de costura de solda e limites de relação Y/T – exigidos pela maioria dos códigos nacionais de dutos para serviços de alta pressão. Guia completo de notas API 5L →
Insights de engenharia - Por que os altos graus API 5L têm baixo teor de carbono
Os tubos X70 e X80 geralmente têm menos carbono do que o X52, às vezes tão baixo quanto 0,06–0,10%. O tubo API 5L de alta qualidade atinge seu limite de escoamento por meio de microligas (adições de Nb, V, Ti em níveis de 0,05–0,10%) combinadas com processamento termomecânico controlado (TMCP) — e não pela adição de mais carbono. Um carbono mais elevado comprometeria a tenacidade da ZTA da solda e aumentaria a suscetibilidade à fissuração induzida pelo hidrogênio em serviços ácidos. Este é um fato contra-intuitivo que surpreende os engenheiros de compras não familiarizados com a moderna metalurgia de tubos.
4. Tubo de aço carbono sem costura vs soldado
O tubo de aço carbono é fabricado por duas rotas fundamentalmente diferentes, e a escolha entre elas afeta o custo, a disponibilidade, o desempenho e os padrões aplicáveis.
Sem emenda (SMLS)
Processo:
perfuração e rolo de tarugo
Faixa de diâmetro externo:
6 mm – 610 mm (até ~24')
Uniformidade da parede:
Boa (excentricidade ≤12,5%)
Costura de solda:
Nenhuma
Padrões:
A53-S, A106, API 5L sem costura
Preferido para:
Alta pressão, serviço azedo, alta temperatura
Custo vs soldado:
Maior (15–35%)
ERW (resistência elétrica soldada)
Processo:
Tira → forma de rolo → solda por resistência
Faixa de diâmetro externo:
21 mm – 610 mm
Uniformidade da parede:
Excelente (rolamento de tiras)
Costura de solda:
Longitudinal, sem metal de adição
Normas:
A53-E, API 5L ERW
Preferido para:
Distribuição, pressão moderada
Custo x contínuo:
menor
LSAW/DSAW
Processo:
Placa → JCOE/UOE → Solda SAW
Faixa de diâmetro externo:
406 mm – 1626 mm (16'–64')
Uniformidade da parede:
Boa (laminação de placas)
Costura de solda:
Longitudinal, dentro + fora SAW
Padrões:
API 5L LSAW/DSAW, ASTM A252
Preferido para:
Linhas de transmissão de grande diâmetro
Custo vs. contínuo:
Menor em grande OD
SSAW (SERRA Espiral)
Processo:
Tira → forma espiral → Solda SAW
Faixa de diâmetro externo:
219 mm – 3048 mm
Uniformidade da parede:
Moderada
Costura de solda:
Espiral (helicoidal)
Padrões:
API 5L SSAW, GB/T 9711
Preferido para:
Água, empilhamento, gás de baixa pressão
Custo versus contínuo:
mais baixo em grande diâmetro externo
A decisão entre sem costura e soldada é determinada pelo diâmetro, pressão, temperatura, ambiente de serviço e código aplicável – e não simplesmente pelo custo. Para orientação detalhada: Tubo de aço carbono sem costura vs soldado - como escolher →
Nota de campo — Quando o ERW é ou não aceitável
O tubo ERW tem historicamente uma reputação de vulnerabilidade do cordão de solda em serviço ácido, mas o ERW moderno de alta frequência (HF-ERW) com testes ultrassônicos de cordão de solda de comprimento total é amplamente aceito em aplicações API 5L, incluindo coleta de gás doce. As preocupações herdadas referem-se aos tubos ERW de baixa frequência (LF-ERW) produzidos antes da década de 1980. Para projetos de nova construção em ambientes H₂S, confirme com o engenheiro responsável se os ERW são excluídos pela NACE do projeto ou pela especificação de serviço ácido — alguns operadores mantêm uma política geral de 'somente contínuo' para serviço ácido, independentemente dos atuais padrões de qualidade HF-ERW.
5. Faixas de tamanhos e dimensões
O dimensionamento de tubos de aço carbono segue dois sistemas paralelos - Tamanho Nominal do Tubo (NPS) para padrões de tubulação de planta e Diâmetro Externo (OD) em mm para tubos de linha API 5L. A espessura da parede é especificada pelo número de programação (tubulação da planta) ou pela espessura nominal da parede em mm (tubo de linha).
| padrão |
Faixa OD |
Espessura da parede |
Comprimento |
Tamanho Referência padrão |
| ASTM A53 |
NPS ⅛ – 26 (DE 10,3–660 mm) |
Sch 10 – Sch 160, XXS |
R1/R2/R3 ou aleatório |
ASME B36.10M |
| ASTM A106 |
NPS ⅛ – 48 (DE 10,3–1219 mm) |
Sch 10 – Sch 160, XXS |
R1/R2/R3 ou aleatório |
ASME B36.10M |
| API 5L (perfeita) |
DE 10,3–508 mm (até ~20') |
2,0–50,0mm |
R1/R2/R3, padrão 12 m |
Tabelas API 5L 3–8 |
| API 5L (ERW) |
DE 10,3–508 mm |
1,7–25,4 mm |
R1/R2/R3, padrão 12 m |
Tabelas API 5L 3–8 |
| API 5L (LSAW/DSAW) |
DE 406–1626 mm (16'–64') |
6,0–40,0mm |
6–18 m, padrão 12 m |
Tabelas API 5L 3–8 |
Para programações abaixo de 40 (parede fina) até XXS (extra-extra forte), a ZC pode atender aos requisitos dimensionais ASME B36.10M. Espessuras de parede personalizadas fora das tabelas de programação padrão estão disponíveis sob encomenda com quantidade mínima de pedido.
6. Aplicações por padrão
ASTM A53 - Uso Geral e Estrutural
A53 é especificado para serviços de temperatura moderada e pressão moderada: sistemas de proteção contra incêndio, distribuição de água, linhas de vapor em baixa pressão, tubulação HVAC e seções estruturais onde são necessárias seções ocas de aço. É o padrão mais flexível em termos de forma de fabricação – Tipo S (sem costura), Tipo E (ERW) e Tipo F (soldado em forno) estão todos dentro do escopo. O Grau B é a especificação padrão para a maioria dos empreiteiros e distribuidores. Grau A53, especificações e aplicações →
ASTM A106 — Serviço de planta de processo de alta temperatura
A106 Grau B é a especificação padrão para tubos de aço carbono sem costura em refinarias de petróleo, plantas petroquímicas e estações de energia onde as temperaturas de serviço excedem 200°C. É exigido pela tubulação de processo ASME B31.3 para serviços em alta temperatura. Os controles mais rígidos de carbono e manganês em relação ao A53 garantem resistência adequada ao entalhe após exposição térmica de longo prazo. Aplicações típicas: linhas de água de alimentação de caldeiras, tubulações aéreas de destilação de petróleo bruto, coletores de vapor e conexões de bocais de trocadores de calor. Guia completo de especificações do A106 →
API 5L — Transmissão por oleoduto e gasoduto
API 5L é o padrão que rege todos os tubos de aço carbono usados em tubulações de transmissão de petróleo e gás de longa distância. PSL1 cobre requisitos mecânicos e químicos básicos para sistemas de coleta e distribuição de baixo risco. PSL2 adiciona testes de impacto CVN obrigatórios e costura de solda UT, e é exigido pela maioria dos padrões de operadoras e códigos nacionais de dutos para serviços de gás de alta pressão. A série X-grade (X52 a X80) fornece maior resistência ao escoamento para eficiência de parede em projetos de alta pressão. A ZC forneceu tubos API 5L X65 e X70 para projetos de gasodutos na África Ocidental e no Oriente Médio. Guia completo de notas API 5L →
Aplicações mecânicas e de tubos de caldeira
Além dos três padrões primários, o tubo de aço carbono também é produzido de acordo com ASTM A192 (tubos de caldeira, baixo carbono), ASTM A210 (tubos de caldeira e superaquecedor de médio carbono) e ASTM A519 (tubo mecânico, aço carbono e liga). Estas são aplicações de pequeno diâmetro e tolerância mais restrita usadas em trocadores de calor, caldeiras e montagens mecânicas de precisão. A ZC produz classes de tubos de caldeira e tubos mecânicos - consulte o página do produto do tubo da caldeira → e página de produto de tubo mecânico →
7. Como selecionar o padrão correto
A decisão de seleção padrão se resume a quatro fatores: ambiente de serviço (temperatura, pressão, tipo de fluido), código de tubulação aplicável, forma de fabricação (sem costura versus soldada) e diâmetro. A árvore de decisão abaixo cobre os cenários mais comuns:
| condições de serviço |
padrão recomendadas sobre |
Notas |
| Tubulação geral da planta, ambiente até 370°C |
ASTM A53 Grau B (sem costura ou ERW) |
Mais econômico para serviços não críticos |
| Planta de processo de alta temperatura (acima de 200°C) |
ASTM A106 Grau B (somente sem costura) |
Obrigatório sob ASME B31.3 para temperatura elevada |
| Oleoduto e gasoduto, pressão moderada |
API 5L PSL1 Grau B ou X42–X52 |
Linhas de coleta, distribuição, serviço doce |
| Transmissão de gás de alta pressão |
API 5L PSL2 X60–X70 |
PSL2 obrigatório; verifique o código do pipeline aplicável |
| Tubulação de grande diâmetro (>24') |
API 5L LSAW/DSAW (PSL1 ou PSL2) |
Sem costura não é prático acima de ~610 mm de diâmetro externo |
| Serviço azedo (H₂S presente) |
Conformidade com API 5L PSL2 + NACE MR0175 |
Aplicam-se limites de dureza; confirmar o escopo do teste HIC |
| Gasoduto offshore ou riser |
API 5L PSL2 + requisitos suplementares |
DNV-ST-F101 ou camadas de especificações de projeto sobre API 5L |
| Seção oca estrutural |
ASTM A53, ASTM A500 ou EN 10219 |
Não é um padrão para tubos de pressão — confirme a aplicabilidade do código |
Para uma comparação detalhada do tubo sem costura A53 vs API 5L: ASTM A53 vs API 5L — Principais diferenças →
Para A106 vs API 5L em aplicações midstream: ASTM A106 vs API 5L – Eles podem ser usados de forma intercambiável? →
Insights de engenharia — Aço carbono versus liga de aço versus inoxidável: quando atualizar
O tubo de aço carbono é a escolha correta para a grande maioria das aplicações industriais e de petróleo e gás. A atualização para liga de aço (cromo-molibdênio, como P11, P22, P91) é garantida quando a temperatura de serviço excede ~450°C, onde o aço carbono perde resistência à fluência. A atualização para aço inoxidável ou CRA (liga resistente à corrosão) é garantida quando a corrosão por cloreto ou CO₂ for severa o suficiente para que a inibição ou o revestimento interno sejam insuficientes. A decisão de atualizar tem implicações de custo significativas – o aço-liga custa normalmente de 2 a 4 vezes o custo do aço carbono e o CRA de 5 a 20 vezes.
Comparação entre aço-liga e aço carbono →
8. Cluster de conteúdo de tubo de aço carbono ZC
A ZC Steel Pipe publicou guias técnicos detalhados sobre todos os principais tópicos de tubos de aço carbono. Use os links abaixo para navegar até o padrão específico, comparação ou tipo de tubulação relevante para o seu projeto.
Tubo de aço carbono sem costura
Tubo de aço carbono soldado
Tubo de aço carbono especial
9. Perguntas frequentes
O que é tubo de aço carbono?
Tubo de aço carbono é um tubo de aço cujo principal elemento de liga é o carbono, sem adições intencionais significativas de cromo, níquel, molibdênio ou outros elementos de liga. O teor de carbono normalmente varia de 0,04% a 0,35% dependendo do grau. É o material de tubulação mais utilizado em todo o mundo, abrangendo transmissão de petróleo e gás (API 5L), serviço de planta de processo de alta temperatura (ASTM A106) e transporte de fluidos de uso geral (ASTM A53). O termo “tubo CS” em um pedido de compra ou retirada de material significa tubo de aço carbono.
Qual é a diferença entre ASTM A53, ASTM A106 e API 5L?
ASTM A53 é um padrão de uso geral para tubos de aço carbono sem costura e soldados, cobrindo serviços em temperaturas moderadas e aplicações estruturais. A ASTM A106 é totalmente integrada e foi projetada especificamente para serviços de pressão em alta temperatura em plantas de processo — possui controles químicos mais rígidos e é exigida pela ASME B31.3 para tubulações de temperatura elevada. API 5L é o padrão de transmissão de oleodutos e gasodutos, abrangendo tubos sem costura e soldados nos graus X42 a X80, com níveis PSL1 (básico) e PSL2 (resistência aprimorada e END). Os padrões são escritos para diferentes contextos de serviço e diferentes códigos de tubulação — eles não são intercambiáveis sem revisão de engenharia.
Quais são as classes do tubo de aço carbono?
As notas variam de acordo com o padrão. ASTM A53: Grau A (SMYS 205 MPa) e Grau B (SMYS 241 MPa). ASTM A106: Grau A (207 MPa), Grau B (241 MPa), Grau C (276 MPa). API 5L: Grau B a X80, onde o número após X é o limite de escoamento mínimo em ksi — X52 = 52 ksi (359 MPa), X65 = 65 ksi (448 MPa), X70 = 70 ksi (483 MPa) e assim por diante. Na prática, o A106 Grau B e o API 5L X52–X65 representam a maior parte dos tubos de aço carbono encomendados globalmente.
O que é tubo CS?
Tubo CS é a abreviatura padrão da indústria para tubo de aço carbono. Ele aparece em registros de materiais de tubulação, pedidos de compra e desenhos isométricos como uma abreviatura para qualquer tubo feito principalmente de aço carbono sem adições de liga resistente à corrosão. Em contextos de tubulação de fábrica, 'tubo CS' normalmente significa ASTM A106 Grau B sem costura; em contextos de pipeline, normalmente significa API 5L. Ao ver um tubo CS sem um padrão especificado, sempre confirme o padrão pretendido antes de fazer o pedido – as propriedades mecânicas podem ser semelhantes, mas o código aplicável, os requisitos de teste e a marcação diferem entre A106 e API 5L.
Qual é a diferença entre tubo de aço carbono sem costura e soldado?
O tubo sem costura é produzido perfurando um tarugo sólido - não possui costura de solda e é preferido para serviços de alta pressão, alta temperatura e ácidos. O tubo soldado é formado a partir de placa ou tira e unido ao longo de uma costura: ERW para diâmetros menores usando soldagem por resistência, LSAW/DSAW para grandes diâmetros usando soldagem por arco submerso. O tubo sem costura custa mais (normalmente 15–35% premium) e é limitado a diâmetros menores (geralmente menos de 24 polegadas). O tubo soldado é mais econômico para grandes diâmetros e aplicações de baixa pressão. O tubo ERW moderno de alta frequência com NDE completo é aceito para a maioria das aplicações API 5L de serviço doce. Para um guia de seleção detalhado: Sem costura vs soldado - como escolher →
Os tubos ASTM A106 e API 5L podem ser usados de forma intercambiável?
Não sem revisão de engenharia. A106 Grau B e API 5L Grau B têm rendimento mínimo e resistência à tração semelhantes, o que leva os engenheiros às vezes a tratá-los como equivalentes. Mas cada padrão possui diferentes tabelas químicas, frequências de teste, requisitos de tratamento térmico e requisitos de marcação. Mais criticamente, o A106 é referenciado pelos códigos de tubulações de plantas (ASME B31.3) e API 5L pelos códigos de tubulações (ASME B31.4/B31.8). A substituição de um pelo outro requer a confirmação de que a substituição é aceitável de acordo com o código aplicável e o certificado de projeto. Veja a análise completa: ASTM A106 vs API 5L – Eles podem ser trocados? →
Solicitar tubo de aço carbono - tubo de aço ZC
A ZC Steel Pipe fabrica e exporta tubos de aço carbono conforme ASTM A53, ASTM A106 e API 5L em formas sem costura e soldadas (ERW, LSAW/DSAW). Fornecemos diretamente de nossa fábrica na cidade de Hai'an, na China, com projetos concluídos na África, no Oriente Médio e na América do Sul. Inspeção de terceiros, MTRs serializados e pacotes de qualificação específicos do projeto estão disponíveis.
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