O que é o tubo sem costura de ultra{1}alta pressão de aço inoxidável TP316L?

O que é aço inoxidável TP316L?

TP316L é a variante de baixo-carbono do grau austenítico 316, designada UNS S31603 no Sistema de Numeração Unificado. A letra L denota um teor máximo de carbono de 0,035 por cento, a principal diferença metalúrgica do padrão TP316. O baixo limite de carbono suprime a precipitação de carbonetos de cromo nos limites dos grãos durante a soldagem e durante o serviço na faixa de sensibilização de aproximadamente 425 a 815 graus, de modo que o material retém sua resistência à corrosão na condição-soldada sem tratamento térmico pós-soldagem.

O TP316L é coberto por vários padrões de produtos ASTM: ASTM A312 para tubos sem costura e soldados, ASTM A213 para tubos sem costura para caldeiras, superaquecedores e trocadores de calor-, ASTM A269 para tubos sem costura e soldados para serviços gerais, ASTM A632 para tubos de paredes pequenas de-diâmetro pesado-e ASTM A789 para tubos em condições especiais de serviço. Tubos sem costura de pressão ultra-alta-neste tipo são normalmente produzidos por trefilação ou laminação a frio a partir de cavidades perfuradas e recozidas em solução-, o que refina a microestrutura e melhora a precisão dimensional e a qualidade da superfície.

Composição Química do TP316L

As faixas-de análise térmica abaixo são exigidas pela ASTM A312, A213 e A269 para TP316L. O molibdênio é o elemento definidor da família 316: ele aumenta a resistência à corrosão por pites e frestas em meios contendo cloreto-e ácidos.

Elemento	Conteúdo, % em peso
Carbono, C	0,035 máx.
Manganês, Mn	2,00 no máximo
Fósforo, P	0,045 máx.
Enxofre, S	0,030 máx.
Silício, Si	0,75 máx.
Cromo, Cr	16.0 - 18.0
Níquel, Ni	10.0 - 14.0
Molibdênio, Mo	2.00 - 3.00
Nitrogênio, N	0,10 máx.
Ferro, Fé	Equilíbrio

A contraparte europeia EN 1.4404 (X2CrNiMo17-12-2) limita o carbono a 0,030 por cento e o enxofre a 0,015 por cento; os dois graus são intercambiáveis ​​na maioria das aplicações de pressão quando cada um é especificado de acordo com seu padrão vigente.

Propriedades Mecânicas

Os tubos-recozidos em solução TP316L devem atender aos seguintes-requisitos de temperatura ambiente de acordo com ASTM A312:

Propriedade	Exigência
Resistência à tracção	485 MPa min
Força de rendimento, compensação de 0,2%	170 MPa min
Alongamento	35% min em 2 pol. (50 mm)
Dureza	90 HRB máx. quando especificado, conforme ASTM A1016

A estrutura austenítica mantém o TP316L dúctil e resistente até cerca de -196 graus, o limite convencional de baixa-temperatura dos aços inoxidáveis ​​austeníticos. Em altas temperaturas, a resistência à fluência cai acentuadamente acima de aproximadamente 500 graus; códigos de projeto como ASME B31.3 e EN 13480-3 limitam o serviço de retenção de pressão 316L a cerca de 538 graus. O serviço sustentado acima desta faixa requer classes com alto teor de carbono ou estabilizadas, como TP316H ou TP316Ti.

Por que o TP316L é adequado para serviços de pressão ultra-alta-

Três propriedades fazem do TP316L uma escolha comum para linhas de pressão ultra-alta-, tubulações de instrumentos e conexões de processo:

Soldabilidade: o baixo teor de carbono permite-soldas de resistência total sem sensibilização, para que conexões e trechos longos possam ser unidos de maneira confiável no campo.

Resistência à corrosão: o molibdênio oferece boa resistência a cloretos, ácidos orgânicos e ambientes semelhantes à água-do mar, o que é importante quando sistemas de-alta pressão transportam fluidos agressivos.

Facilidade de limpeza: superfícies brilhantes-recozidas ou eletro-polidas com rugosidade Ra 0,4 μm ou melhor são adequadas para semicondutores, produtos farmacêuticos e ambientes limpos-onde partículas e biofilmes não devem se acumular.

Para serviços de hidrogênio, a tubulação sem costura TP316L é amplamente usada em sistemas de hidrogênio de alta-pressão após recozimento brilhante e polimento interno. O risco de fragilização-por hidrogênio é controlado por meio de limites de tensão de projeto, qualidade da superfície e seleção de materiais de acordo com códigos como ASME B31.12; a estrutura austenítica mantém boa ductilidade e acabamentos superficiais finos reduzem locais de iniciação-de trinca.

Classificação de pressão e faixa dimensional

A classificação de pressão não é uma propriedade fixa da classe. É calculado a partir do diâmetro externo, espessura da parede e tensão admissível do código de projeto vigente, normalmente ASME B31.3 para tubulação de processo ou EN 13480-3 na Europa. O tubo sem costura estirado a frio TP316L é comumente fornecido com diâmetro externo de 6 mm a 114,3 mm com paredes de 1 mm a 20 mm, e essa geometria é rotineiramente avaliada de aproximadamente 100 bar até mais de 1000 bar para serviços hidráulicos e de instrumentos. O comprador deve confirmar a classificação em relação ao código aplicável e às dimensões reais.

Diâmetro externo	Espessura da parede	Fornecimento típico
6 - 14 milímetros	1 - 2.5 milímetros	Instrumento e tubulação de amostragem
14 - 42 milímetros	2 - 6 milímetros	Linhas de injeção hidráulica e química-
42 - 114.3 milímetros	3 - 20 milímetros	Tubulação de processo e coletor

Aplicações Típicas

Linhas de injeção hidráulica e química-offshore e submarina

Tubulação de processos químicos e petroquímicos para meios contendo-cloreto e ácidos

Sistemas de compressão, armazenamento e distribuição de hidrogênio de alta-pressão

Instrumentação-de geração de energia, amostragem e linhas de impulso

Sistemas semicondutores, farmacêuticos e de gases e líquidos para salas limpas-

Perguntas frequentes

Q1. Qual é a pressão máxima de trabalho do tubo de ultra-alta-pressão TP316L?
A capacidade de pressão depende do diâmetro externo, da espessura da parede e da tensão permitida no código de projeto aplicável. Na faixa de diâmetro externo de 6 - 114.3 mm com paredes de 1 - 20 mm, as linhas TP316L sem costura são comumente classificadas de cerca de 100 bar a mais de 1000 bar; a classificação exata deve ser calculada para a geometria e o código específicos.

Q2. Qual é a diferença entre o tubo TP316 e TP316L?
O TP316L limita o carbono a um máximo de 0,035% versus 0,08% do TP316. O baixo teor de carbono evita a precipitação de carboneto-de cromo nos limites dos grãos durante a soldagem, portanto, o TP316L resiste à corrosão intergranular em-serviços soldados e normalmente não precisa de tratamento térmico pós-soldagem.

Q3. O tubo sem costura TP316L pode ser usado para tubulações de hidrogênio?
Sim, a tubulação austenítica TP316L é usada em sistemas de hidrogênio de alta-pressão, principalmente após recozimento brilhante e polimento interno. O projeto segue códigos como ASME B31.12, com atenção aos limites de tensão, qualidade da superfície e limpeza do fluido.

Q4. Quais acabamentos de superfície estão disponíveis para tubos TP316L?
Os acabamentos comuns incluem recozido brilhante, polido até Ra 0,4 μm ou melhor, eletro-polido e decapado. Acabamentos recozidos-eletropolidos e brilhantes-são preferidos para sistemas de semicondutores, farmacêuticos e de salas-limpas.

Q5. TP316L é igual a EN 1.4404?
As notas são quase equivalentes. EN 1.4404 (X2CrNiMo17-12-2) tem as mesmas faixas de cromo, níquel e molibdênio com carbono limitado a 0,030 por cento. A seleção entre ASTM A312 TP316L e EN 10216-5 grau 1.4404 depende da norma vigente do projeto.

Q6. Por que o 316L não é recomendado para serviços-de longo prazo acima de 550 graus?
Acima de aproximadamente 500 - 550 grau, a fluência se torna o modo de falha controlador e a resistência do grau de baixo-carbono cai drasticamente. As classes de alto-carbono TP316H ou TP316Ti estabilizada são selecionadas para serviços sustentados de alta-temperatura e pressão.