Nos exigentes sectores do petróleo e gás, processamento químico e produção de energia, a falha de material não é uma opção. Tubo de aço de liga de níquel é a principal solução para ambientes em que o aço-carbono normal ou mesmo o aço inoxidável 304 falham. Ao ligarem o aço com elevadas concentrações de níquel, crómio e molibdénio, os engenheiros conseguem obter tubagens que resistem a tensões térmicas extremas e a meios altamente corrosivos.
Por que escolher o tubo de aço de liga de níquel?
A principal vantagem do tubo de aço de liga de níquel reside na sua estrutura atómica. O níquel actua como um estabilizador da austenite. Quando adicionado em quantidades suficientes, transforma a estrutura cristalina do aço, conferindo-lhe propriedades mecânicas únicas.
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Resistência à corrosão: Oferece uma resistência excecional à oxidação, à redução de produtos químicos e à corrosão.
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Estabilidade térmica: Ao contrário do aço normal, as ligas de níquel mantêm a integridade estrutural a temperaturas criogénicas e a temperaturas extremas (até ).
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Expansão térmica: As ligas de níquel específicas oferecem baixos coeficientes de expansão térmica, essenciais para a instrumentação de precisão.
Comparação dos principais tipos de tubos de aço de liga de níquel
| Caraterística / Grau | Monel 400 (UNS N04400) | Inconel 625 (UNS N06625) | Hastelloy C-276 (UNS N10276) |
| Base de liga primária | Níquel-cobre (Ni-Cu) | Níquel-crómio (Ni-Cr) | Níquel-Molibdénio (Ni-Mo) |
| Pontos fortes | Excelente resistência à água do mar, ao ácido fluorídrico e aos sais. | Elevada resistência à tração e resistência à oxidação a temperaturas extremas. | Excelente resistência ao cloro húmido, oxidantes fortes e ácidos. |
| Temperatura máxima de serviço | Aprox. 1000°F (538°C) | Aprox. 1800°F (982°C) | Aprox. 1038°C (1900°F) |
| Norma ASTM comum | ASTM B165 / B127 | ASTM B444 / B443 | ASTM B622 / B619 |
| Mais utilizado para | Engenharia naval, processamento químico (ácido HF) | Aeroespacial, Reactores nucleares, Escudos térmicos | Controlo da poluição, pasta e papel, poços de gás ácido |
Principais classes e especificações
Ao adquirir tubo de aço de liga de níquel, Para além disso, é fundamental conhecer o grau específico. Nem todos os “tubos de níquel” são criados da mesma forma.
1. Monel (ligas Ni-Cu)
Muitas vezes designado como Monel 400, Esta liga contém cerca de 67% de níquel e cobre. É praticamente imune à fissuração por corrosão sob tensão por cloreto. É o padrão tubo de aço de liga de níquel escolha para engenharia naval e instalações de alquilação de ácido fluorídrico.
2. Inconel (ligas Ni-Cr)
Inconel 600 e 625 são os pesos pesados das aplicações a alta temperatura. Uma vez que o elevado teor de níquel impede a fissuração sob tensão, estes tubos são indispensáveis em componentes de fornos e reactores nucleares. A adição de crómio permite que estes tubo de aço de liga de níquel para resistir a compostos de enxofre e ambientes oxidantes.
3. Hastelloy (ligas Ni-Mo-Cr)
Para os ambientes químicos mais agressivos, o Hastelloy C-276 é a referência. Este tipo de tubo de aço de liga de níquel é excelente no manuseamento de soluções húmidas de cloro gasoso, hipoclorito e dióxido de cloro que dissolveriam metais menores.
Aplicações industriais
A versatilidade do tubo de aço de liga de níquel permite-lhe servir de base a várias indústrias pesadas:
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Extração de petróleo e gás: Utilizado em tubagens de fundo de poço e gasodutos de gás ácido onde e as pressões são elevadas.
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Processamento químico: Essencial para permutadores de calor e evaporadores que lidam com ácidos e álcalis.
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Geração de energia: A tubagem do superaquecedor em centrais nucleares e de combustíveis fósseis depende da resistência à rutura por fluência das ligas de níquel.
Considerações sobre o fornecimento: Sem costura vs. Soldado
Para trabalhos a alta pressão, tubo de aço de liga de níquel sem costura (frequentemente ASTM B161, B165, B167) é preferível, uma vez que elimina o ponto fraco de um cordão de soldadura. No entanto, para tubagens de grande diâmetro e baixa pressão, as variantes soldadas (EFW) constituem uma alternativa económica sem sacrificar a resistência química da matriz de níquel.
Perguntas frequentes (FAQs)
Q1: Qual é a diferença entre o tubo de aço inoxidável e o tubo de aço de liga de níquel? A: Enquanto o aço inoxidável contém níquel, tubo de aço de liga de níquel contém normalmente uma percentagem muito mais elevada de níquel (frequentemente superior a 30%, até 75%). Este teor de níquel mais elevado proporciona uma resistência muito superior ao calor extremo e a formas especializadas de corrosão, como a fissuração por corrosão sob tensão, que pode comprometer o aço inoxidável normal.
Q2: Os tubos de aço de liga de níquel podem ser soldados? A: Sim, mas requer procedimentos específicos. Soldadura tubo de aço de liga de níquel exige uma limpeza extrema para evitar a contaminação (como enxofre ou chumbo) que provoca fissuras. A soldadura TIG (GTAW) é normalmente utilizada com metais de adição correspondentes para garantir que a zona de soldadura tem a mesma resistência à corrosão que o tubo de base.
Q3: Quais são as normas ASTM comuns para tubos de aço de liga de níquel? A: As normas comuns dependem do tipo de liga. Por exemplo, a ASTM B165 abrange o Monel (Ni-Cu), a ASTM B167 abrange o Inconel (Ni-Cr-Fe) e a ASTM B622 abrange os tubos sem costura Hastelloy. Verificar sempre a norma ASTM específica para garantir que o tubo de aço de liga de níquel satisfaz os requisitos de pressão e químicos do seu projeto.
