aula_03 - especificacao material para tubo

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ESPECIFICAÇÕES DE MATERIAL 
PARA TUBOS 
ESPECIFICAÇÕES DE MATERIAL 
PROPRIEDADES 
MECÂNICAS 
CONTROLE DE 
QUALIDADE 
CRITÉRIOS 
DE PROJETO 
TENSÕES 
ADMISSÍVEIS 
COMPOSICÃO 
QUÍMICA 
EMPREGO 
DO MATERIAL 
ESPECIFICAÇÃO 
TÉCNICA 
PROCESSO DE 
FABRICAÇÃO 
ESPECIFICAÇÃO 
DIMENSIONAL 
- ASTM A-53 – Tubos de média qualidade, c/ ou s/ costura, 1/8” a 26”, uso geral. 
- ASTM A-106 – Tubos de alta qualidade, s/ costura, 1/8” a 26”, para altas temperaturas. 
- ASTM A-120 – Tubos de qualidade estrutural, c/ ou s/ costura, 1/8” a 26”. Utilizados apenas 
para serviços de baixa responsabilidade 
- ASTM A-134 – Tubos de qualidade estrutural, c/ costura (SAW), 16” ou maiores, para 
serviços de baixa responsabilidade. 
- ASTM A-135 – Tubos de qualidade estrutural, c/ costura (ERW), 2” a 30”, para serviços de 
baixa responsabilidade. 
- ASTM A-333 – Tubos de alta qualidade, empregados para serviços com baixas 
temperaturas, c/ ou s/ costura. 
- ASTM A-671 – Tubos c/ costura (SAW), 16” ou maiores, para serviços com baixas 
temperaturas ou temperatura ambiente. 
- ASTM A-672 – Tubos c/ costura (SAW), 16” ou maiores, para serviços de altas pressões e 
temperaturas moderadas. 
- API 5L – Tubos de média qualidade, c/ ou s/ costura, de 1/8” a 64”. 
- API 5LX – Tubos de aço carbono de alta resistência, c/ ou s/ costura, de 1/8” a 64”. 
ESPECIFICAÇÕES DE MATERIAL 
TUBOS DE AÇO-CARBONO 
 
- 60 2 ¼ - - A-333 Gr. 7 
- 100 3 ½ - - A-333 Gr. 3 
570 - 1 2 ¼ A-335 Gr. P22 
520 - ½ 1 ¼ A-335 Gr. P11 
600 - 1 9 A-335 Gr. P9 
480 - ½ 7 A-335 Gr. P7 
480 - ½ 5 A-335 Gr. P5 
480 - ½ - A-335 Gr. P1 
Ni Mo Cr 
Limites de 
Temperatura 
para serviço 
contínuo (ºC)‏ 
Elementos de liga (%)‏ Especificação 
ASTM e grau 
(tubos sem 
costura)‏ 
ESPECIFICAÇÕES DE MATERIAL 
TUBOS DE AÇO-LIGA 
 
0 
-255 
-195 
-195 
-195 
-195 
-273 
-255 
Temperatura 
mínima para 
serviço 
contínuo (ºC)‏ 
470 Al: 0,2 - 12 405 
600 Nb+Ta: 1 9 17 347 
600 Ti: 0,5 9 17 321 
400 
Mo: 2, C 
(máx): 0,03 
10 16 316 L 
650 Mo: 2 10 16 316 
600 - 20 25 310 
400 
C (máx): 
0,03 
8 18 304 L 
600 8 8 18 304 
Outros Ni Cr 
Temperatura 
máxima para 
serviço 
contínuo (ºC)‏ 
Elementos de liga (%)‏ 
Tipos 
(AISI)‏ 
ESPECIFICAÇÕES DE MATERIAL 
TUBOS DE AÇO INOXIDÁVEL 
 
Principal Especificação: ASTM A-312 
Espessuras padronizadas pela norma ASME B36.10 
 
 
 
ESPESSURAS PARA TUBOS DE AÇO (SÉRIE OU SCHEDULE)‏ 
S
P
Serie


1000
onde: 
P – pressão interna de trabalho (psig)‏ 
S – tensão admissível do material (psi)‏ 
 
 
SÉRIE ESPESSURA DE PAREDE 
Para um dado D.N., temos o mesmo D.Ext. 
Apenas o D.Int. varia com a Série 
 
Ex: D.N. = 1 pol  D.Ext. = 1,315 pol 
Série 40 Série 80 Série 160 
Como regra geral, as normas: 
 
• N-76 (maioria‏das‏instalações‏industriais‏“on-shore”)‏ 
• N-2444 (dutos, bases e terminais) 
• ET-200.03 (instalações‏“off-shore”‏– E&P)‏ 
 
devem ser obedecidas nas diversas fases de projeto para diferentes 
situações, levando-se em conta: 
 
• Pressão de Projeto 
• Temperatura de projeto 
• Serviço (sobreespessura de corrosão?? / revestimento??)‏ 
 
No caso de serviços ou diâmetros não contemplados pelas normas acima, 
devem ser usadas as normas N-1673 e N-1693 
 
Normas internacionais mais utilizadas em projeto de tubulações: 
 
• ASME B31.3 – Process Piping 
• ASME B31.4 – Liquid Petroleum Transportation Piping 
• ASME B31.8 – Gas Transmission and Distribution Piping 
ESPESSURAS PARA TUBOS DE AÇO (SÉRIE OU SCHEDULE)‏ 
ESCOPO DE APLICAÇÃO DAS NORMAS ASME 
 
DIAGRAMA EXTRAÍDO DA NORMA PETROBRAS N-1673 
 
NORMALIZAÇÃO DE TUBOS DE AÇO 
 ASME B 36.10 – AÇOS CARBONO E AÇOS LIGA 
 ASME B 36.19 – AÇOS INOXIDÁVEIS 
• “DIÂMETRO‏NOMINAL”‏‏‏‏‏‏ MERA DESIGNAÇÃO 
 ATÉ 12”  DIÂM. NOM. NÃO TEM SIGNIFICADO FÍSICO 
 14” EM DIANTE DIÂM. NOM. = DIÂM. EXTERNO 
• SÉRIE (SCHEDULE)  
S
P 1.000
• DENOMINAÇÕES ANTIGAS 
 
 . “STD” - STANDARD – NORMAL 
 . “XS” - EXTRA FORTE 
 . “XXS” - DUPLO EXTRA FORTE 
• NORMAS DIMENSIONAIS 
NORMALIZAÇÃO DE TUBOS DE AÇO 
• Schedule é a denominação dada ao resultado arredondado a 
dezena calculado pela fórmula: 
 SÉRIE (SCHEDULE) =SCH = P / S, 
• onde P é a pressão de trabalho do tubo e S é a tensão 
(pressão) correspondente a 60% do limite de escoamento do 
material a 20 graus Celsius. 
• Portanto, para um mesmo diâmetro externo de um tubo de 
condução, quanto maior o SCH maior a espessura de parede 
em relação ao seu diâmetro. 
O Schedule define, portanto, a espessura de parede do tubo 
de condução, sendo que os valores estabelecidos para cada 
Schedule (espessura) nos vários diâmetros são tabulados e 
convencionados nas normas correspondentes. 
NORMALIZAÇÃO DE TUBOS DE AÇO 
• Por exemplo, os tubos das normas americanas (carbono - 
ASTM), seguem o padrão definido na norma ANSI B 36.10 (a 
norma brasileira NBR 5590 também segue este padrão). 
Nas normas européias (DIN, BS e outras), bem como nas 
normas brasileiras (ABNT) não é comum a designação das 
espessuras em Schedule e sim conforme recomendação da 
ISSO (INTERNACIONAL STANDARDZATION ORGANIZATION) 
que estabelece classes de espessuras, que são definidas 
conforme tabela de cada norma. 
Por exemplo, na NBR 5580 temos classes leve, média e 
pesada. 
NORMALIZAÇÃO DE TUBOS DE AÇO 
DENOMINAÇÕES ANTIGAS: 
 Espessura STD e Sch 40 são as mesmas para diâmetros até 
NPS 10 (DN 250); 
 Espessura STD é 3/8” (9,52mm) para diâmetros NPS 12 (DN 
300) e maiores; 
 Espessura XS e Sch 80 são as mesmas para diâmetros até NPS 
8 (DN 200); 
 Espessura XS é ½” (12,7mm) para diâmetros NPS 8 (DN 200) e 
maiores. 
• PARA CADA DIÂMETRO NOMINAL 
SEÇÕES TRANSVERSAIS 
EM UM TUBO DE 1” D.N. 
• COMPRIMENTO VARIÁVEIS → 6 A 12 METROS 
 
• TIPOS DE EXTREMIDADES 
TUBOS COM VÁRIAS ESPESSURAS 
 
TUBOS COM O MESMO DIÂMETRO EXTERNO 
DADOS PARA ENCOMENDA DE TUBOS 
 QUANTIDADE (PESO OU COMPRIMENTO) 
 
 DIÂMETRO NOMINAL 
 
 ESPESSURA/SÉRIE 
 
 NORMA DIMENSIONAL 
 
 MATERIAL 
 
 PROCESSO DE FABRICAÇÃO 
 
 EXTREMIDADE 
 
 ACABAMENTO/REVESTIMENTO 
DIMENSIONAMENTO DE COMPONENTES 
MECÂNICOS 
 
• Muitos critérios tradicionais de dimensionamento de componentes 
mecânicos, equipamentos, máquinas, estruturas e edificações são 
baseados em limitar a tensão máxima na secção crítica ao valor da tensão 
de segurança ou tensão admissível, que é normalmente a tensão de falha, 
dividida por um coeficiente de segurança. 
• A determinação da tensão de falha também nem sempre é imediata; vai 
depender: 
 do tipo de material (se dútil ou frágil); 
 do tipo de solicitação (dinâmica ou estática; cíclica ou não); 
 da flexibilidade do equipamento (grandes deslocamentos ou deformações são 
cabíveis ou não); 
 da durabilidade esperada do elemento (tem uma vida útil pré-determinada ou não) 
 outras condições fenomenológicas, entre os quais a temperatura de trabalho 
(constantes ou variáveis). 
DIMENSIONAMENTO DE COMPONENTES MECÂNICOS 
Na prática, encontra-se uma enorme diversidade de outros 
fatores: 
• meio corrosivo; ambientes agressivos em geral; 
• processos de fabricação utilizados que podem alterar 
propriedades dos materiais; 
• aparecimento de tensões residuais; 
• seleção de material inadequada; 
• montagem deficiente; 
• mão-de-obra desqualificada, sobrecargas, fatos 
inusitados, vandalismo, etc 
DIMENSIONAMENTO DE COMPONENTES 
MECÂNICOS 
DIMENSIONAMENTO DE COMPONENTES 
MECÂNICOS 
• Para tubulações de gás - fluxograma de risco 
DIMENSIONAMENTO DE COMPONENTES 
MECÂNICOS 
• A engenharia moderna valoriza a otimização do 
binômio segurança – economia; 
• Para que essa otimização seja alcançada é preciso 
conhecimento profundo dos fenômenos e condições 
envolvidos nas diferentes situações de projeto. 
• Projetos de crescente sofisticação e arrojo, aliadas 
as razões de economia cada vez mais pungentes 
criaram a necessidade de melhor compreensãodo 
comportamento dos materiais nas diversas 
condições de serviço.