Guia para Selecionar Tubos de Aço Inoxidável ASTM A312

Imagine um sistema de tubulação em condições extremas de calor ou corrosão como o sistema vascular de um corpo humano. Assim como os vasos sanguíneos frágeis podem levar a consequências catastróficas, a seleção do material errado para aplicações críticas de tubulação pode resultar em falhas no sistema. O tubo de aço inoxidável ASTM A312 pode ser a solução que você procura.

ASTM A312 é uma especificação padrão desenvolvida pela American Society for Testing and Materials (ASTM) que cobre tubos de aço inoxidável austenítico sem costura, soldados com costura reta e soldados com trabalho a frio. Projetada especificamente para ambientes de alta temperatura e corrosivos em geral, esta especificação inclui algumas das classes mais comumente usadas, como aço inoxidável 304/304L e 316/316L. Este artigo fornecerá uma análise detalhada do padrão ASTM A312, examinando sua composição química e propriedades mecânicas para orientar seu processo de seleção de materiais.

Os tubos de aço inoxidável desempenham um papel vital em aplicações de alta temperatura devido à sua excepcional resistência à corrosão. À medida que as indústrias exigem cada vez mais materiais que possam suportar condições operacionais severas, o aço inoxidável surgiu como uma evolução do aço carbono padrão. Ao adicionar elementos de liga como níquel e cromo ao ferro base, o aço inoxidável melhora significativamente sua resistência a ambientes corrosivos.

Antes de explorar diferentes classes de aço inoxidável, é importante entender os tipos comuns disponíveis no mercado e suas classificações.

Geralmente, qualquer liga de aço com um teor de cromo de pelo menos 10,5% pode ser considerada "aço inoxidável". No entanto, dependendo da combinação específica de elementos de liga (como níquel, cromo, molibdênio, titânio, cobre, nitrogênio, etc.), existem inúmeras classes diferentes disponíveis, cada uma com propriedades estruturais, químicas e mecânicas distintas.

A característica mais notável do aço inoxidável é sua excelente resistência à corrosão, que é atribuída à camada protetora de óxido de cromo que se forma em sua superfície. Essa camada de óxido reage com o oxigênio para criar uma barreira microscópica que efetivamente impede a corrosão. Além disso, em comparação com o aço carbono, as ligas de aço inoxidável exibem melhor tenacidade em aplicações de baixa temperatura, maior resistência e dureza, maior ductilidade e menores custos de manutenção.

Os aços inoxidáveis podem ser amplamente categorizados nas seguintes séries com base em sua estrutura metalúrgica:

Este é o tipo mais comum de aço inoxidável. A adição de elementos como níquel, manganês e nitrogênio fornece ao aço inoxidável austenítico excelente soldabilidade e conformabilidade. Ao aumentar o teor de cromo, molibdênio e nitrogênio, sua resistência à corrosão pode ser ainda mais aprimorada. No entanto, os aços austeníticos básicos são suscetíveis à fissuração por corrosão sob tensão (é necessário um teor mais alto de níquel para melhorar a resistência à fissuração por corrosão sob tensão). Os aços inoxidáveis austeníticos não podem ser endurecidos por tratamento térmico, mas podem ser trabalhados a frio para níveis de resistência muito altos, mantendo considerável tenacidade e ductilidade.

Embora os aços austeníticos sejam geralmente não magnéticos, eles podem exibir algum grau de magnetismo, dependendo da composição real da liga e da extensão do trabalho a frio aplicado durante a produção. Os aços inoxidáveis austeníticos são divididos nas séries 200 (ligas de cromo-manganês-níquel) e 300 (ligas de cromo-níquel, como 304, 309, 316, 321, 347, etc.). O aço inoxidável grau 304 é o aço inoxidável austenítico mais comum, adequado para a maioria dos ambientes corrosivos. Qualquer outra classe da série 300 pode aprimorar as propriedades básicas do SS304.

Os aços inoxidáveis martensíticos são semelhantes aos aços ferríticos, pois ambos têm um teor significativo de cromo, mas os aços martensíticos têm maior teor de carbono, até 1%. O alto teor de carbono permite que os aços martensíticos sejam endurecidos e temperados como aços de liga de carbono e cromo padrão (embora normalmente exibam menor soldabilidade e ductilidade). Este tipo de aço inoxidável é adequado para aplicações que exigem alta resistência e resistência moderada à corrosão. Ao contrário dos aços inoxidáveis austeníticos padrão, os aços martensíticos são magnéticos. As classes comuns de aço martensítico incluem 410, 420 e 440C.

Os aços inoxidáveis ferríticos têm um teor significativo de cromo, mas baixo teor de carbono (geralmente abaixo de 0,1%). O nome deste aço inoxidável deriva de sua estrutura metalúrgica, que se assemelha muito à dos aços carbono e de baixa liga. Esses aços têm uma ampla gama de aplicações, mas não são adequados para superfícies finas devido à sua má resistência à soldagem e conformabilidade limitada (os aços ferríticos exibem menor conformabilidade e ductilidade). Os aços inoxidáveis ferríticos não podem ser endurecidos por tratamento térmico. Ao adicionar molibdênio ao aço ferrítico, o material pode ser usado em aplicações altamente corrosivas, como usinas de dessalinização e ambientes de água do mar. Esses aços também demonstram excelente resistência à fissuração por corrosão sob tensão. Como os aços martensíticos, os aços inoxidáveis ferríticos são magnéticos. As classes de aço ferrítico mais comuns são 430 (17% de cromo) e 409 (11% de cromo), amplamente utilizadas na indústria automotiva.

Os aços endurecíveis por precipitação (PH) atingem resistência excepcional através da adição de elementos como cobre, nióbio e alumínio. Esses aços podem ser processados em formas muito específicas com altas tolerâncias antes de passar pelo endurecimento final por envelhecimento. Isso difere do endurecimento e revenimento tradicionais dos aços martensíticos, que são propensos à deformação durante o processamento. A resistência à corrosão dos aços endurecíveis por precipitação é comparável à dos aços austeníticos padrão, como o SS304. O aço inoxidável endurecível por precipitação mais comum é o 17-4PH, que contém 17% de cromo e 4% de níquel.

As dimensões dos tubos de aço inoxidável padrão são definidas pela especificação ANSI ASME B36.19. Os tubos de aço inoxidável sem costura estão disponíveis em tamanhos que variam de 1/8" a 24", enquanto os tubos de aço inoxidável soldados são fabricados em tamanhos de 2" a 36" (tubos ASTM A312, que são tubos de aço inoxidável austenítico cromo-níquel soldados por fusão elétrica ou tubos laminados).