Em fábricas químicas, tubos de aço são um componente crítico da infraestrutura, transportando vários fluidos, gases e produtos químicos. A seleção do tipo de aço apropriado para esses oleodutos depende de vários fatores, incluindo resistência à corrosão, manuseio de pressão, força mecânica e tolerância à temperatura. Este artigo investiga os tipos de aço mais adequados para tubos usados em fábricas químicas, explicando suas propriedades e as considerações que impulsionam seu uso nesse ambiente exigente.
1. Compreendendo as demandas de pipelines químicos
As fábricas químicas normalmente processam uma ampla variedade de substâncias, muitas das quais são corrosivas, ácidas ou alcalinas. Como tal, o aço usado para os tubos de fabricação deve atender aos requisitos específicos:
Resistência à corrosão: produtos químicos como ácidos, álcalis e sais podem degradar severamente metais ao longo do tempo. Portanto, o aço deve ter excelente resistência à corrosão para evitar a degradação e manter a integridade estrutural.
Resistência mecânica: o processamento químico geralmente envolve altas pressões e temperaturas, necessitando de aço que pode suportar essas forças sem falha.
Durabilidade e longevidade: as duras condições operacionais em materiais de demanda de plantas químicas que podem suportar desgaste, reduzindo os custos de manutenção e reposição.
2 tipos de aço para tubos de fábrica química
Várias ligas de aço são comumente usadas para pipelines em fábricas químicas, cada uma com propriedades exclusivas adequadas a aplicações específicas. Os tipos principais são:
2.1. Aço inoxidável (série austenítica)
O aço inoxidável é de longe o material mais usado para tubos em fábricas químicas devido à sua resistência e versatilidade à corrosão. Entre os muitos tipos de aço inoxidável, os mais adequados para oleodutos químicos estão os da série austenítica, principalmente aço inoxidável 304 e 316.
304 Aço inoxidável: Esta é a liga de aço inoxidável mais amplamente utilizada para uma variedade de indústrias químicas. Oferece excelente resistência à corrosão, especialmente a muitos produtos químicos, e é fácil de fabricar. 304 O aço inoxidável é resistente à oxidação e corrosão em ambientes internos e externos. No entanto, pode não ser suficiente para substâncias altamente corrosivas, como ácido sulfúrico ou gás cloro.
316 Aço inoxidável: Esta é uma forma superior de aço inoxidável em comparação com 304. Contém molibdênio, o que aumenta sua resistência à corrosão do cloreto. É altamente adequado para plantas químicas que lidam com produtos químicos mais agressivos, como ácido clorídrico, ácido sulfúrico e cloro, tornando-o o material preferido para ambientes mais corrosivos. Sua alta resistência à corrosão de picadas e fendas também o torna ideal para ambientes marinhos ou situações com a exposição à água salgada.
Propriedades do aço inoxidável austenítico:
Alta resistência à corrosão
Não magnético
Excelente proporção de força / peso
Capacidade de suportar temperaturas extremas (até 800 ° C)
2.2. Aço inoxidável duplex
O aço inoxidável duplex é um material híbrido, combinando os benefícios do aço austenítico e ferrítico. Ele contém uma alta porcentagem de cromo e molibdênio, que concede resistência excepcional à corrosão, especialmente em ambientes expostos a cloretos e outros produtos químicos agressivos.
APLICAÇÕES: O aço inoxidável duplex é particularmente adequado para plantas químicas, onde há exposição a baixas e altas temperaturas e produtos químicos como ácido sulfúrico, cloro e outras soluções de halogeneto.
Propriedades do aço inoxidável duplex:
Maior resistência que aço austenítico
Excelente resistência à rachadura de corrosão ao estresse
Econômico para ambientes químicos agressivos
2.3. Aço carbono
Embora o aço carbono seja amplamente utilizado em muitas indústrias, seu uso em fábricas químicas é mais limitado em comparação ao aço inoxidável devido à sua menor resistência à corrosão. No entanto, o aço carbono pode ser apropriado para oleodutos que carregam substâncias menos agressivas ou em sistemas revestidos ou revestidos para proteção adicional.
APLICAÇÕES: O aço carbono é frequentemente usado em indústrias onde os produtos químicos que estão sendo transportados são menos corrosivos ou onde o tubo pode ser tratado com um revestimento protetor.
Propriedades do aço carbono:
Alta resistência à tração e resistência
Custo relativamente baixo
Requer revestimentos ou revestimentos adicionais para resistência à corrosão
Limitado a aplicações não corrosivas ou levemente corrosivas
2.4. Liga de aço
Em ambientes onde estão envolvidas temperaturas e pressões extremas, os aços de liga podem ser usados para sua força e resistência à expansão e corrosão térmica. O aço de cromo-molibdênio (CR-MO) é uma liga comum usada em pipelines, oferecendo excelente desempenho em altas temperaturas e resistindo a oxidação e corrosão.
APLICAÇÕES: Os tubos de aço de liga são normalmente usados em sistemas de alta pressão ou ao transportar substâncias a temperaturas elevadas. Eles são frequentemente vistos em refinarias e usinas de energia e podem ser usadas para transporte de líquido e gás.
Propriedades do aço de liga:
Alta temperatura e tolerância à pressão
Boa resistência à corrosão quando adequadamente ligada
Excelente força
2.5. Aço de liga de níquel
As ligas de níquel, como Inconel ou Hastelloy, são usadas em ambientes extremamente corrosivos. Essas ligas são conhecidas por sua capacidade de suportar produtos químicos adversos, como ácidos fortes (por exemplo, ácido clorídrico ou sulfúrico) e aplicações de alta temperatura.
Aplicações: plantas químicas que processam produtos químicos altamente reativos ou corrosivos, como ácidos, cloretos ou halogênios, geralmente dependem de ligas de níquel para manter a integridade de seus sistemas de tubulação.
Propriedades do aço de liga de níquel:
Resistência excepcional à corrosão em ambientes extremos
Alta resistência e estabilidade a temperaturas elevadas
Caro, mas necessário para as aplicações químicas mais agressivas
3.
Ao selecionar o tipo de aço para um pipeline de fábrica química, vários fatores precisam ser considerados para garantir que o aço atenda às necessidades operacionais:
Tipo de produto químico sendo transportado: Cada produto químico tem seu próprio perfil de corrosão. Por exemplo, ácidos como ácido sulfúrico ou ácido clorídrico requerem materiais com resistência excepcional à rachadura de corrosão por picada e tensão.
Condições de temperatura e pressão: Altas temperaturas requerem aços que podem suportar o estresse térmico, enquanto as altas pressões exigem materiais fortes e resistentes à deformação.
Propriedades mecânicas: força, ductilidade e resistência são críticas em aplicações em que os tubos devem suportar tensões mecânicas, como mudanças na pressão ou impacto.
Custo e disponibilidade: Enquanto aços de liga e aços inoxidáveis oferecem excelente resistência à corrosão, eles têm um preço mais alto. Aço carbono e aços revestidos podem oferecer alternativas mais acessíveis para aplicações não críticas.
4. Estratégias de resistência e proteção contra corrosão
Embora certos aços, como 316 aço inoxidável ou aço inoxidável duplex, sejam altamente resistentes à corrosão, estratégias adicionais podem ser necessárias para proteger ainda mais os tubos:
Revestimentos e revestimentos: A aplicação de revestimentos de proteção, como epóxi ou revestimentos de plástico, pode ajudar a melhorar a longevidade dos tubos de aço, especialmente em ambientes corrosivos.
Proteção catódica: Essa técnica envolve a aplicação de uma pequena carga elétrica ao oleoduto para combater as reações causadoras de corrosão.
Manutenção regular: a inspeção e manutenção regular do sistema de pipeline podem ajudar a detectar problemas mais cedo e evitar danos significativos.
Conclusão
Escolher o tipo certo de aço para oleodutos em uma fábrica de produtos químicos é uma decisão crítica que afeta a segurança, a eficiência e a longevidade gerais das operações da planta. Aços inoxidáveis austeníticos como 304 e 316 são frequentemente os materiais preferidos para sua excelente resistência à corrosão, enquanto os aços inoxidáveis duplex oferecem maior resistência e resistência à corrosão do estresse. Para aplicações mais agressivas, são necessárias ligas de níquel e aços de liga, embora a um custo mais alto.
A escolha certa depende de uma compreensão abrangente dos produtos químicos transportados, condições ambientais, tensões mecânicas e considerações de custo. Investir no material certo não apenas garante a segurança da planta, mas também reduz os custos de manutenção e estende a vida útil dos sistemas de tubulação.
