Comparando tubos de aço sem costura e soldados galvanizados: características e aplicações de desempenho

Em aplicações industriais, onde a resistência à corrosão é essencial, os tubos de aço galvanizado oferecem proteção e longevidade superiores. Compreender as diferenças fundamentais entre os tubos sem costura galvanizados e os tubos soldados galvanizados (incluindo tubos ERW) é crucial para engenheiros e especialistas em compras ao selecionar o produto apropriado para aplicações específicas.

Entendendo a fabricação de tubos de aço galvanizado

A galvanização é um processo protetor de revestimento de zinco aplicado a tubos de aço para evitar a corrosão. Este revestimento cria uma barreira sacrificial que protege o aço subjacente da oxidação e estende a vida útil do serviço em vários ambientes. No entanto, o método de fabricação de tubos básicos afeta significativamente as características de desempenho.

Processo de galvanização de tubo sem costura

Os tubos sem costura galvanizados começam como tarugos de aço sólido que passam por operações de piercing através de processos de rolagem a quente ou de desenho frio. A estrutura do tubo monolítico resultante é então submetida a galvanização a quente de acordo com padrões como ASTM A53 Grau B ou ASTM A106. A sequência de fabricação inclui:

• Aquecimento de tarugos de aço para a temperatura apropriada

• Piercing rotativo ou moagem de mandril para criar a forma oca

• Dimensionar e acabamento para tolerâncias dimensionais precisas

• Preparação de superfície através de decapagem ou explosão abrasiva

• Galvanização a quente no banho de zinco fundido (normalmente 815-850 ° F)

• Inspeção e teste final de acordo com a ISO 5817 ou padrões equivalentes

Processo de galvanização do tubo soldado

Os tubos soldados galvanizados, incluindo as variedades ERW (Resistência Elétrica), são fabricados pela formação de tira de aço ou placa em formas cilíndricas e unindo as bordas com várias tecnologias de soldagem. Os métodos de fabricação comuns incluem:

• Bobina de aço formador a frio em forma tubular

• Soldagem de resistência elétrica (ERW) ou soldagem de arco submerso (serra) da costura

• Tratamento térmico pós-solda para alívio do estresse

• Preparação de superfície antes da galvanização

• Galvanização a quente de acordo com a ASTM A123 ou padrões equivalentes

• Teste hidrostático para verificar a integridade da costura

Análise de desempenho comparativo

Capacidades de porte de pressão

Os tubos galvanizados sem costura  exibem resistência de pressão superior devido à sua estrutura homogênea sem costuras de solda. Isso os torna particularmente adequados para aplicações de alta pressão, como:

• Transmissão de petróleo e gás a pressões superiores a 2500 psi

• Sistemas de vapor de alta temperatura que operam a 650 ° F e acima

• Sistemas hidráulicos com carga de pressão cíclica

• Ambientes de serviço azedo em conformidade com os requisitos da NACE MR0175

Os tubos galvanizados soldados , particularmente os tubos ERW de alta frequência modernos fabricados nas especificações da API 5L, podem obter classificações de pressão significativas, mas normalmente com fatores de segurança que representam a costura da solda. As modernas tecnologias de soldagem melhoraram substancialmente a integridade da solda, tornando os tubos ERW de qualidade adequados para:

• Sistemas de distribuição de água sob pressão moderada (até 1500 psi)

• Redes de distribuição de gás natural (aplicações de média pressão)

• Aplicações estruturais onde as cargas estáticas predominam

• Sistemas de proteção contra incêndio compatíveis com padrões NFPA

Características dimensionais e disponibilidade

O processo de fabricação influencia a faixa dimensional típica e a disponibilidade de cada tipo de tubo:

Os tubos galvanizados sem costura  estão predominantemente disponíveis em:

• Diâmetros: 1/2 'a 24 ' (mais comum abaixo de 12 ')

• Espessuras da parede: Anexo 40, 80, 160 e XXH

• Comprimento: comprimentos padrão de 20 pés e 40 pés

• Padrões: ASTM A53 Tipo S, ASTM A106, API 5L (notas sem costura)

Os tubos galvanizados soldados  oferecem vantagens na produção de:

• Opções de grande diâmetro (até 144 'para determinados tubos de serra)

• Opções de parede mais finas (Anexo 10, DST)

• Tolerância dimensional consistente

• Padrões: ASTM A53 TIPO E/F, API 5L ERW NOSTRES, ISO 3183

Considerações econômicas e de produção

A seleção entre tubos galvanizados sem costura e soldados geralmente envolve o equilíbrio dos requisitos de desempenho em relação aos fatores econômicos:

Eficiência de produção

A fabricação de tubos soldados oferece taxas de produção significativamente mais altas e eficiência de utilização de materiais. As usinas ERW modernas podem produzir até 500 pés por minuto de tubo acabado com controle de qualidade computadorizado. Essa eficiência se traduz em:

• Custos unitários mais baixos (normalmente 15-30% menos do que equivalentes sem costura)

• Tempos de entrega mais curtos para dimensões padrão

• Maior disponibilidade para tamanhos comerciais comuns

• Cadeias de suprimentos mais previsíveis para o planejamento do projeto

Critérios de seleção específicos para aplicativos

Ao determinar o tipo de tubo galvanizado apropriado para aplicações específicas, os engenheiros devem considerar:

• Pressão operacional e temperatura:  os ambientes de maior estresse favorecem as opções sem costura

• Requisitos de diâmetro e espessura da parede:  Aplicações de grande diâmetro e parede fina normalmente favorecem tubos soldados

• Condições de carregamento cíclico:  A resistência à fadiga é geralmente superior em tubos sem costura

• Restrições orçamentárias:  Os tubos soldados oferecem vantagens de custo para aplicações apropriadas

• Ambiente de corrosão:  a qualidade da galvanização, em vez do tipo de tubo, geralmente determina o desempenho da corrosão

Padrões da indústria e garantia de qualidade

Ambos os tipos de tubos devem atender a protocolos de teste rigorosos para garantir a conformidade com os padrões internacionais:

• Testes hidrostáticos de acordo com a ASME B31.3 ou códigos de vaso de pressão aplicáveis

• Exame não destrutivo, incluindo testes ultrassônicos, redemoinhos ou radiográficos

• Verificação de propriedade mecânica por meio de teste de tração e impacto

• Verificação da espessura da galvanização De acordo com a ASTM A123/A153

• Inspeção de tolerância dimensional por API ou requisitos de ASTM

Conclusão

A escolha entre os tubos galvanizados sem costura e soldados representa uma decisão crítica de engenharia que afeta o desempenho, a segurança e a economia do projeto. Embora os tubos sem costura ofereçam tradicionalmente capacidades superiores portadoras de pressão e características uniformes de força, os tubos soldados de ERW modernos de alta frequência com controle de qualidade adequados podem satisfazer muitas aplicações exigentes em pontos de custo mais baixos.

Para serviços críticos que envolvem alta pressão, temperaturas extremas ou aplicações críticas de segurança, os tubos galvanizados sem costura continuam sendo a opção preferida. Para aplicações comerciais, estruturais e de pressão moderada, os tubos galvanizados soldados adequadamente especificados podem fornecer um excelente serviço com vantagens econômicas significativas.

Independentemente da seleção de tipos, a especificação adequada dos padrões relevantes (API, ASTM, ISO) e protocolos de garantia de qualidade completos permanecem essenciais para garantir o desempenho a longo prazo dos sistemas de tubos galvanizados.