Produção de tubos de aço inoxidável sem costura para serviço em temperaturas elevadas

O espaçamento correto dos suportes impede que um sistema de tubulação de aço inoxidável fique deformado, vibre ou desgaste excessivamente; as referências principais são as normas MSS SP-58 e MSS SP-69, que definem os materiais, o projeto e as práticas de instalação de suportes para tubos. Um detalhe específico ao aço inoxidável é relevante aqui: o módulo de elasticidade do aço inoxidável austenítico é cerca de 10–15% menor que o do aço carbono, portanto, um vão idêntico apresenta maior deflexão, e tabelas de espaçamento elaboradas para aço carbono não são conservadoras para aço inoxidável. Acrescentem-se os efeitos do movimento térmico e a necessidade de evitar o contato entre aço inoxidável e aço carbono, e o projeto dos suportes torna-se uma tarefa de engenharia real. Na Zhejiang Wenqiang Stainless Steel Co., Ltd., orientamos nossos clientes a planejar os suportes desde o início com base na rigidez, na temperatura e no isolamento galvânico.

Por que o aço inoxidável exige atenção mais rigorosa do que o aço carbono
A deflexão devido ao peso próprio depende do comprimento do vão, da carga, do momento de inércia e do módulo de elasticidade do material. Os aços inoxidáveis austeníticos apresentam valores próximos de 193–200 GPa, contra aproximadamente 205–210 GPa para o aço carbono. Como a deflexão é inversamente proporcional ao módulo, o mesmo tubo, sob o mesmo vão, apresenta uma deformação visivelmente maior no aço inoxidável. Copiar diretamente uma tabela de espaçamento para aço carbono resulta em um espaçamento para aço inoxidável que pode exceder facilmente o limite habitual de deflexão, normalmente fixado em cerca de 2,5 mm entre apoios, a fim de manter a inclinação de drenagem e evitar acúmulo de líquido.
O aço inoxidável também é frequentemente especificado com paredes mais finas do que o aço carbono para a mesma pressão, pois sua resistência e sua margem de corrosão são calculadas de forma diferente. Uma parede mais fina reduz o momento de inércia e aumenta a deflexão. Um módulo menor combinado com uma parede mais fina significa que os vãos de tubos de aço inoxidável devem, em geral, ser mais curtos do que os equivalentes em aço carbono, ou então o tubo deve ser verificado explicitamente quanto a limites de deflexão e tensão, em vez de se basear numa tabela genérica.

Orientações sobre espaçamento e como utilizá-las
A norma MSS SP-69 fornece o espaçamento máximo entre suportes para trechos horizontais retos, classificado por diâmetro nominal e tipo de conteúdo, separando o serviço com água do serviço com vapor ou gás, pois as tubulações preenchidas com líquido têm maior peso. Esses valores assumem uma carga uniformemente distribuída e um limite combinado de tensão de flexão e deflexão. Para aço inoxidável, trate os espaçamentos publicados como ponto de partida e verifique a deflexão, ou reduza ligeiramente os vãos para compensar o menor módulo.

Esses valores seguem o padrão MSS SP-69 para tubos de aço de parede padrão; para tubos de aço inoxidável de parede fina, reduza-os ou confirme o critério de deflexão de 2,5 mm à temperatura de operação. Cargas concentradas, como válvulas, flanges e estações de instrumentação, exigem um suporte próximo à carga, não à tabela de trechos retos. Elevações verticais exigem guias para controlar o movimento lateral e um suporte de carga próxima à base.

Gerenciamento do movimento térmico
O aço inoxidável dilata-se mais do que o aço carbono. As ligas austeníticas têm um coeficiente de expansão térmica de aproximadamente 16–18 micrômetros por metro por grau Celsius, cerca de 40–50% maior do que o do aço carbono (cerca de 12). Uma tubulação austenítica de 30 m aquecida em 200 °C pode sofrer uma expansão da ordem de 100 mm; portanto, o sistema de suporte deve permitir o movimento do tubo, mantendo ao mesmo tempo sua capacidade de sustentar o peso próprio. A abordagem usual consiste em fixar pontos específicos com ancoragens, permitir que o tubo deslize axialmente através de guias que restringem o movimento lateral e absorver a expansão mediante laços de expansão ou flexibilidade no traçado.
Um projeto incorreto do arranjo de ancoragens e guias pode transferir grandes cargas térmicas para os bocais dos equipamentos ou provocar flambagem da tubulação. Os suportes deslizantes exigem superfícies de contato com baixo atrito e compatíveis quanto à corrosão; já os suportes suspensos com molas ou de esforço constante são empregados nos locais onde o movimento térmico vertical, caso contrário, descarregaria um suporte rígido.

Evitar o contato com aço carbono e a formação de frestas
Uma causa sutil, mas comum, de falha precoce é o contato direto entre tubos de aço inoxidável e suportes de aço carbono. O ferro transferido por uma braçadeira, parafuso em U ou viga de aço carbono se incorpora à superfície do aço inoxidável e enferruja; o ponto de contato torna-se uma fenda onde os cloretos se concentram, iniciando a corrosão por pites ou por fendas. A solução consiste em isolar o tubo dos suportes ferrosos mediante calços de aço inoxidável ou não metálicos, revestimentos de elastômero ou PTFE, ou calços protetores aderidos, além de evitar que a umidade fique retida no ponto de contato.
A vibração agrava o desgaste nos suportes. Em trechos onde a tubulação transporta bombas ou equipamentos alternativos, ou onde há risco de vibração induzida pelo fluxo, espaçamentos mais curtos elevam a frequência natural e reduzem o risco de ressonância, enquanto braçadeiras amortecidas limitam o desgaste por fretting. Qualquer ponto rígido que permita ao tubo esfregar metal contra metal acabará por reduzir a espessura da parede; assim, os revestimentos protetores cumprem dupla função: prevenir corrosão e abrasão.

Vibração, guias e ancoragens na prática
O espaçamento dos suportes também define a frequência natural do sistema. Vãos mais longos apresentam maior deformação e vibram em frequências mais baixas, aproximando-se da frequência de excitação proveniente de máquinas rotativas; portanto, encurtar os vãos é uma forma direta de desintonizar uma tubulação vibratória. Os guias impedem o movimento lateral oscilatório, enquanto as ancoragens definem onde a expansão térmica é absorvida. Um esquema coerente é visualizado como uma sequência de ancoragens, guias e suportes de carga dispostos de modo que cada vão respeite seu limite de deformação, cada ponto de carga seja adequadamente suportado e todo movimento térmico tenha um caminho definido.

Lista de verificação prática
Projetar suportes de aço inoxidável com um limite de deflexão de aproximadamente 2,5 mm, em vez de copiar vãos de aço-carbono, e reduzir o espaçamento para produtos de parede fina. Instalar suportes adjacentes a válvulas, flanges e outras cargas concentradas. Fornecer âncoras, guias e flexibilidade para compensar a maior expansão térmica das ligas austeníticas. Isolar o tubo dos suportes de aço-carbono com calços não metálicos ou de aço inoxidável, a fim de evitar a incorporação de ferro, corrosão por fenda e desgaste por fretting. A Wenqiang fornece tubos de aço inoxidável sem costura e soldados, nas ligas e espessuras de parede exigidas pelo seu projeto de suportes, com certificação dimensional e de material, garantindo que o tubo corresponda às premissas de engenharia subjacentes ao espaçamento.

Perguntas Frequentes
P: Por que os tubos de aço inoxidável exigem um espaçamento de suportes mais próximo do que os de aço-carbono?
R: O aço inoxidável austenítico tem um módulo de elasticidade cerca de 10–15 % menor do que o aço carbono e é frequentemente fornecido com paredes mais finas, de modo que o mesmo vão apresenta maior deformação. A utilização direta das tabelas de espaçamento para aço carbono pode exceder o limite habitual de deformação de 2,5 mm.
P: Como se previne a corrosão nos suportes de tubos?
R: Isole o tubo de aço inoxidável dos grampos e vigas de aço carbono utilizando calços não metálicos ou de aço inoxidável, ou revestimentos de PTFE. Isso evita a incorporação de ferro, elimina a zona de reentrância onde os cloretos se concentram e reduz também o desgaste por fretting causado pela vibração.

Para tubos de aço inoxidável sem costura e soldados, fornecidos conforme suas exigências de suporte e deformação, entre em contato com a Zhejiang Wenqiang Stainless Steel Co., Ltd. pelo telefone +86 577 8922 2595 \/ https://www.chinawqsteel.com/