Tudo sobre tubos de aço: revisão das características técnicas e nuances de instalação

Na indústria e no uso doméstico, o tubo de aço é amplamente utilizado. É empregado na instalação de comunicações fechadas e abertas que fornecem gases e líquidos para estações de distribuição. Com produtos de aço, protegem-se cabos de força e sinalização na aviação e na indústria automotiva.

Em várias áreas, os tubos de aço atuam como elementos estruturais e decorativos. Em residências, são utilizados para montar sistemas de abastecimento de água e aquecimento. O produto possui altas características físicas, suporta cargas operacionais significativas e serve de forma confiável por muitos anos.

Tipos de aço para produção

Na fabricação de tubos de aço em produção industrial, são utilizados os seguintes tipos de matérias-primas:

• aço carbono st 3, st 10-20, st17g1s-u – para tubos universais eletrossoldados de uso geral;
• aço 20-10 – para fabricação de tubos sem costura laminados a quente;
• aço 20 – para material tubular de deformação a frio;
• aço resistente à corrosão 12Kh18N12T, 12Kh18N10T, 08Kh18N10T – para tubos demandados na indústria de energia e química.

Os tipos de aço de baixa liga possuem boas propriedades mecânicas e preço acessível. Os aditivos de liga influenciam positivamente as características físicas do aço, melhoram a tenacidade e a plasticidade, tornando o material mais resistente e tolerante a altas temperaturas e manifestações de corrosão atmosférica.

No entanto, o custo do aço ligado é um pouco mais alto, e os tubos feitos dele são sempre valorizados um pouco mais caros. Quanto ao nível de liga, o aço é dividido em três classes.

Tubos sem costura de aço ligado garantem integridade impecável ao gasoduto, não exigem trabalhos de manutenção minuciosos e minimizam possíveis vazamentos

O material de baixa liga contém no máximo 2,5% de vários aditivos. Nas variedades de média liga, esse valor varia entre 2,5% e 10%. Nos tipos de alta liga, a quantidade de componentes que melhoram as propriedades básicas do metal varia de 10% a 50%.

No total, existem 14 tipos de ligas de aço de alta liga com diferentes características. Entre as mais procuradas estão os materiais que apresentam boa resistência a vários fenômenos de corrosão e são capazes de operar efetivamente sem destruição da estrutura em temperaturas extremamente altas.

Fabricação de tubos de aço: métodos principais

Os tubos de aço são feitos de várias maneiras.

As opções de fabricação mais comuns são:

• soldado eletricamente com costura reta;
• soldado eletricamente com costura espiral;
• deformado a quente sem costura;
• laminado a frio sem costura.

A escolha do método adequado de processamento do metal depende da qualidade da matéria-prima e do equipamento disponível do fabricante.

Os tubos de água e gás são regulamentados por uma norma separada. No entanto, isso não ocorre porque existe um método especial de fabricação para esse material, mas apenas devido à área de aplicação.

Em essência, tubos desse tipo são um produto eletrossoldado universal com costura reta. Geralmente, esse tipo é usado em sistemas de comunicação com pressão moderada.

Como são feitos os produtos eletrossoldados de costura reta?

A chapa de aço enrolada em um rolo compacto (tira) é desenrolada e cortada em tiras longitudinais do comprimento e largura necessários. Os fragmentos obtidos são soldados em uma fita contínua, garantindo assim a continuidade na produção.

Em seguida, a fita é deformada em rolos e a peça bruta é transformada em um produto de seção circular com bordas abertas. A costura de união é soldada por arco elétrico, correntes de indução, plasma, laser ou feixes de elétrons.

A costura em um tubo de aço, feita em atmosfera de gás inerte com eletrodo de tungstênio (elemento ativo da soldagem a arco), é bastante resistente e durável. No entanto, o processamento leva muito tempo. A soldagem de tubos por correntes de indução de alta frequência é realizada quase 20 vezes mais rápido, por isso o preço desses produtos é sempre significativamente menor.

Após todas as manipulações, o tubo de aço redondo é calibrado em rolos e é realizado um delicado ensaio não destrutivo da resistência e integridade da costura por ultrassom ou correntes parasitas. Se nenhum erro for detectado durante o teste, a peça bruta é cortada em fragmentos do comprimento planejado e enviada ao depósito.

Produção de tipos eletrossoldados de costura espiral

A produção de tubos de aço com costura em espiral segue o mesmo princípio que os de costura reta, apenas são utilizados mecanismos mais simples para fabricar o produto. A principal diferença é que a tira de aço cortada é enrolada com rolos não em forma de tubo, mas em espiral. Isso garante alta precisão de união em todas as etapas.

Em tubos com costura em espiral, em caso de emergência, não se forma uma trinca longitudinal principal, considerada pelos especialistas como a deformação mais perigosa de qualquer sistema de comunicação.

A costura em espiral é considerada mais confiável e confere ao tubo maior resistência à tração. As desvantagens incluem o comprimento aumentado da costura, exigindo gastos adicionais com materiais de soldagem e mais tempo para a união.

Fabricação de produtos sem costura deformados a quente

Como peça bruta para a criação de um tubo de aço sem costura (estirado inteiriço) pelo método de deformação a quente, utiliza-se uma peça monolítica de forma cilíndrica.

Ela é aquecida a alta temperatura em um forno industrial e passada por uma prensa de perfuração. O agregado transforma o produto em uma luva (cilindro oco), e o processamento subsequente por vários rolos dá ao elemento a espessura de parede desejada e o diâmetro adequado.

A espessura da parede do material tubular de aço, fabricado por deformação a quente, atinge 75 mm. Tubos de tal qualidade são usados em condições operacionais complexas e em sistemas de comunicação onde a resistência e a confiabilidade são a principal prioridade.

Na última etapa, o tubo de aço quente é resfriado, cortado de acordo com os parâmetros especificados e enviado ao armazém de produtos acabados.

Características da produção de tubos deformados a frio

A etapa inicial do processo de fabricação de tubos de aço sem costura pelo método de deformação a frio é idêntica à versão 'a quente'. No entanto, após passar pela furadeira, a luva é imediatamente resfriada e todas as outras operações são realizadas em ambiente frio.

Quando o tubo está completamente formado, ele é obrigatoriamente recozido, primeiro aquecendo até a temperatura de recristalização do aço e depois resfriando novamente. Após esses procedimentos, a viscosidade da estrutura aumenta e o metal se livra das tensões internas que inevitavelmente surgem durante a deformação a frio.

A partir de tubos de aço produzidos pelo método de deformação a frio, é possível instalar um sistema de comunicação de alta confiabilidade, no qual o risco de vazamentos é minimizado.

Atualmente, estão disponíveis no mercado tubos laminados a frio sem costura, com espessura de parede de 0,3 a 24 mm e diâmetro de 5 a 250 mm. Suas vantagens incluem alto nível de vedação e capacidade de suportar alta pressão.

Tipos de seção e revestimento

De acordo com o tipo de seção transversal, os elementos tubulares de aço são divididos em redondos e perfilados. Os redondos são do tipo universal, com uma ampla gradação de diâmetro de furo e espessura de parede. São produzidos apenas em condições industriais a partir de ligas de aço e vários aditivos que melhoram as características físicas do material.

Com um tubo de aço polido de seção redonda, é possível fazer uma cobertura prática e bonita, que manterá sua aparência atraente por muito tempo e protegerá a entrada das precipitações.

O espectro de aplicação abrange quase todas as áreas industriais e domésticas. Tubos de aço redondos de diferentes diâmetros são usados para transporte de petróleo e gás, para equipar isolamento confiável de sistemas de comunicação de qualquer complexidade e tamanho, para criar construções leves e vários elementos de decoração externa e interna.

Os tubos perfilados são um tipo progressivo de perfil metálico de construção com seção oval, quadrada ou retangular. São produzidos a partir de aço de baixa liga e carbono, mais raramente de aço inoxidável, por deformação a frio ou a quente de um tarugo eletrossoldado de calibre redondo com costura reta.

A conformação é realizada pela passagem da peça através de rolos, que fornecem a seção necessária.

A partir de tubos com perfil estrutural, constroem-se estruturas metálicas de diferentes tipos e finalidades, montam-se esqueletos de edifícios, suportes, lajes complexas entre pisos e vãos. As estruturas suportam cargas físicas, vibratórias e mecânicas significativas, servem de forma confiável por muitos anos e são adequadas para operação intensiva em quaisquer condições atmosféricas.

Os tubos de aço prontos são verificados quanto à integridade da solda e submetidos a tratamento térmico adicional para aliviar a tensão mecânica interna. Em seguida, são cortados de acordo com as dimensões exigidas. Para melhorar as propriedades físicas dos tubos de aço, aplica-se uma camada de proteção.

Os tipos mais demandados incluem:

• zincagem (fria ou quente);
• polietileno multicamadas ou extrudado;
• epóxi-betuminoso;
• cimento-areia.

O revestimento de zinco protege os tubos contra corrosão; o polietileno cria uma camada densa e impermeável na superfície e previne a deterioração da estrutura metálica; o epóxi-betuminoso reduz o efeito de correntes parasitas; e o cimento-areia protege a superfície interna contra incrustações biológicas.

Normas e dimensões dos tubos de aço

Para tubos de aço laminado existem padrões e GOSTs especiais. Esses parâmetros descrevem o método de fabricação, as dimensões básicas, a seção transversal e a espessura da parede. Com base nessas informações, determina-se a área de aplicação de cada peça.

Parâmetros para produtos soldados de costura reta

A produção de tubos soldados elétricos com costura reta é regulamentada pela GOST 10704-91. De acordo com suas informações, o diâmetro externo do produto é de 10 a 1420 milímetros, e a espessura da parede varia de 1 a 32 milímetros.

Os tubos com diâmetro não superior a 426 milímetros possuem comprimento fixo e variável. Em casos especiais, são fabricados tubos com costura mais resistente e reforçada, mas para eles existe uma norma especial separada – GOST 10706.

Os tubos de aço soldados eletricamente com costura reta são um material universal com uma ampla gama de aplicações. A qualidade decente e o preço acessível tornam seu uso relevante tanto em projetos de grande escala quanto no uso doméstico.

Tubos deste tipo são mais frequentemente usados para instalação de sistemas de comunicação tecnológica com pressão moderada e para criação de estruturas metálicas práticas, convenientes e leves para diversos fins.

Regulamento para tubos eletrossoldados de costura espiral

A produção de tubos soldados eletricamente com costura espiral é realizada de acordo com o GOST 8696-74. O diâmetro externo desses produtos é de 159 a 2520 milímetros, a espessura da parede varia de 3,5 a 25 milímetros e o comprimento é de 10 a 12 metros.

Os tubos soldados eletricamente com costura espiral são mais caros que seus equivalentes de costura reta. No entanto, os custos são plenamente justificados, especialmente se o sistema exigir uma conexão perfeitamente precisa e ideal.

Os tubos fabricados por esse método se distinguem por maior resistência e capacidade de suportar alta pressão. A norma permite seu uso tanto para fins domésticos quanto industriais, para criar sistemas de comunicação confiáveis, herméticos e operacionalmente estáveis.

Requisitos para produtos sem costura de deformação a quente

Os padrões para tubos sem costura deformados a quente são descritos no GOST 8732-78. A espessura de suas paredes é de 2,5 a 75 milímetros e o diâmetro varia de 20 a 550 milímetros. Quanto ao comprimento, tanto medido quanto não medido, o tamanho varia de 4 a 12,5 metros.

Tubos sem costura fabricados por deformação a quente praticamente não são usados em residências. Na maioria das vezes, são usados para sistemas industriais com requisitos elevados de confiabilidade e estanqueidade.

Tubos desse tipo são usados para transportar substâncias altamente tóxicas para a indústria química. A ausência de costura garante a impossibilidade de vazamento e a liberação de substâncias nocivas no solo ou na atmosfera.

A capacidade de suportar facilmente alta pressão constante torna os tubos sem costura relevantes para as indústrias de refino de petróleo e gás.

Normas para tubos sem costura deformados a frio

Os tubos de aço laminados a frio são fabricados de acordo com o GOST 8734-75. O diâmetro externo varia de 5 a 250 milímetros e a espessura da parede é de 0,3 a 24 milímetros. Os produtos são feitos em comprimento não medido de 1,5 a 11,5 metros e comprimento medido de 4,5 a 9 metros.

Tubos de aço sem costura, laminados a frio, de paredes espessas, são usados da mesma forma que os deformados a quente. Já os de paredes finas são mais frequentemente aplicados onde é necessária uma combinação de resistência impecável e baixo peso (indústria aeronáutica, construção naval, etc.).

Tubos de aço sem costura, fabricados pelo método de deformação a frio, demonstram alta resistência, estabilidade operacional e confiabilidade durante todo o período de uso.

Características e especificações dos produtos para tubulações de água e gás

Os tubos para gás e água são produzidos de acordo com o regulamento GOST 3262-75. Este tipo de perfil metálico é separado em uma norma específica apenas devido ao seu campo de aplicação mais restrito.

O diâmetro externo do produto é de 10,2 a 165 milímetros, e a espessura das paredes varia entre 1,8 e 5,5 milímetros. A faixa de tamanhos para comprimentos não medidos e medidos é a mesma – de 4 a 12 metros.

Os tubos para água e gás são usados principalmente para sua finalidade direta: para organizar sistemas de comunicação de água e gás. Às vezes, são aplicados na criação de estruturas leves ou usados na indústria moveleira para fabricar elegantes itens de decoração de interiores.

A norma prevê a produção não apenas de tubos comuns, mas também de tubos galvanizados para água e gás.

Montagem de tubulações de aço: métodos principais

O processo de montagem de um sistema de comunicação confiável, resistente e que funcione perfeitamente a partir de tubos de aço exige considerável mão de obra, muito tempo e a disponibilidade de ferramentas profissionais específicas.

A divisão do material em segmentos do comprimento necessário é feita com o uso de cortadores de tubos. A conexão geralmente é feita de três maneiras: soldagem, rosqueamento e flangeamento.

Conexão por soldagem

A instalação de tubos com a subsequente conexão de todas as peças por meio de soldagem a gás ou qualquer outro tipo de soldagem é considerada o método de montagem mais simples, prático e acessível.

Um sistema equipado dessa forma se destaca pelo alto nível de estanqueidade, suporta cargas operacionais e vibratórias significativas, não necessita de grandes medidas de manutenção e é facilmente reparável em caso de problemas.

Um sistema de comunicação formado por tubos de aço unidos por soldagem servirá de forma confiável por pelo menos 40 anos e garantirá a integridade perfeita da estrutura, evitando que líquidos e odores desagradáveis vazem pelas juntas.

Se a instalação das comunicações for realizada em condições difíceis ou locais de difícil acesso e os trabalhos de soldagem forem fisicamente impossíveis, utiliza-se o método de conexão roscada (com conexões) ou flangeada das peças necessárias.

Junta roscada

Nesta opção, os tubos são rosqueados com a ajuda de conexões de vários tipos e finalidades. Isso permite realizar trabalhos de reparo locais no futuro e corrigir uma avaria em um local específico, sem desmontar todo o sistema de comunicação.

As conexões são produzidas em uma grande variedade de formas e configurações. Isso permite montar um sistema de qualquer complexidade com um grande número de curvas e ramificações.

A principal vantagem do método rosqueado de instalação do sistema de aquecimento ou abastecimento de água é a simplicidade e acessibilidade. Para criar a estrutura desejada com tubos e conexões de aço, não são necessários equipamentos específicos, conhecimento profissional ou grande experiência em trabalhos de reparo.

Todo o trabalho é intuitivo e facilmente realizável mesmo por pessoas sem a qualificação adequada. A rosca em um tubo de aço pode ser cortada manualmente. O artigo que recomendamos apresentará a tecnologia.

Construção do sistema usando flanges

Outro método de conectar tubos de aço em um sistema de tubulações comum prevê o uso de flanges de diferentes formas e configurações (cruzetas, cotovelos, uniões, etc.). Essas peças são soldadas às extremidades dos tubos, nos furos são inseridos parafusos de calibre adequado e neles são apertadas porcas, garantindo uma fixação firme.

Entre a porca e o parafuso é obrigatório colocar um vedante. Para o sistema responsável pelo fornecimento de água quente e fria (temperatura máxima até 100 graus), utilizam-se juntas de papelão grosso (cerca de 3 mm).

Na conexão flangeada de tubos de aço, é muito importante apertar bem as porcas sem causar desalinhamento em toda a estrutura. Para evitar esse problema, o aperto final deve ser feito não na ordem de disposição dos parafusos ao redor da circunferência, mas apertando alternadamente as porcas opostas entre si.

Primeiro, a peça é molhada com água e completamente seca. Em seguida, é embebida em óleo de linhaça aquecido por 25-30 minutos. Após esse procedimento, a junta adquire a estrutura necessária e dura muito tempo, mesmo sob condições de uso intenso.

Para tubulações que fornecem fluido de transferência de calor de alta temperatura (até 450 graus) e pressão base de até 5 MPa, utiliza-se material de junta de paronite. Para sistemas que transportam vapor com pressão de até 0,15 MPa, utiliza-se para vedação papelão de amianto grosso (cerca de 3-6 mm) com estrutura densa e boa flexibilidade.

Para que a junta de amianto dure mais, ela é previamente revestida com uma composição de grafite, fabricada à base de óleo de linhaça natural.

Para que a junta de amianto não 'consuma' a área útil dentro do tubo e não encoste a borda nos parafusos externos, seus diâmetros externo e interno devem ser 2 a 3 milímetros menores que o diâmetro externo e interno do flange utilizado.

Para a correta união flangeada, as cabeças de todos os parafusos de trabalho são colocadas em um dos lados, cuidando atentamente para que as extremidades dos parafusos não se projetem das porcas mais do que metade do diâmetro do parafuso.

O aperto dos parafusos e porcas é realizado com uma chave de porca ou chave inglesa comum. A desmontagem da estrutura é feita com essas mesmas ferramentas, desapertando alternadamente as porcas e os parafusos. Se alguma peça estiver enferrujada e não puder ser removida, bata nela com um martelo.

Ao bater com um martelo nos elementos de conexão enferrujados, é necessário colocar um calço de madeira resistente sob o parafuso para não danificar a rosca.

A junta danificada durante o uso é removida com um cinzel e substituída por uma nova peça. Durante a desmontagem, proceda com muito cuidado e atenção para que a peça que ficou sem fixadores não caia sobre o trabalhador e cause ferimentos.

Conclusões e vídeo útil sobre o tema

Instrução básica sobre como trabalhar com tubos de aço para iniciantes. Dicas úteis e truques de montagem.

No vídeo é mostrado detalhadamente como soldar corretamente tubos de aço em diferentes posições. Soldadores profissionais compartilham segredos e princípios de trabalho.

Diferentes maneiras de conectar tubos de aço: nuances interessantes e recomendações para artesãos domésticos.

Conhecendo exatamente a variedade de tubos de aço oferecidos no mercado, é possível selecionar facilmente os produtos ideais para formar o sistema de comunicação necessário.

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