O que são acessórios forjados e que tipos você deve conhecer?

O que são acessórios forjados?

Conexões forjadas são componentes de conexão de tubos fabricados por meio de um processo de forjamento, no qual o metal é moldado sob alta pressão e calor para produzir um produto denso, forte e confiável. Ao contrário dos acessórios fundidos, que são formados pelo vazamento de metal fundido em moldes, os acessórios forjados são trabalhados enquanto sólidos, resultando em uma estrutura de grãos refinada que melhora drasticamente o desempenho mecânico. Este método de fabricação elimina vazios internos e porosidade, tornando as conexões forjadas muito superiores para aplicações que envolvem alta pressão, alta temperatura ou ambientes corrosivos.

Acessórios forjados são amplamente utilizados em indústrias como petróleo e gás, processamento petroquímico, geração de energia, fabricação farmacêutica e construção naval. Eles estão disponíveis em uma ampla variedade de materiais, tamanhos e classificações de pressão, tornando-os versáteis em cenários industriais exigentes. Compreender os tipos básicos e as opções de materiais é essencial para engenheiros, especialistas em compras e gerentes de projetos que precisam tomar decisões informadas sobre sistemas de dutos.

Tipos comuns de acessórios forjados

As conexões forjadas vêm em uma variedade de formatos, cada um servindo a uma função específica dentro de um sistema de tubulação. Os tipos mais comumente usados incluem:

• Cotovelos: Usado para alterar a direção do fluxo em uma tubulação. Disponíveis em ângulos de 45° e 90°, os cotovelos são essenciais ao direcionar tubos em torno de obstáculos ou fazer curvas em um layout de sistema.
• Camisetas: Permitir que um único fluxo seja dividido em duas direções ou que dois fluxos sejam combinados. Tees iguais têm o mesmo diâmetro em todas as três saídas, enquanto tês reduzidos acomodam tubos de tamanhos diferentes.
• Acoplamentos: Conecte dois tubos do mesmo diâmetro em linha reta. Os acoplamentos completos estendem as conexões, enquanto os meios acoplamentos são usados ​​para conexões ramificadas em um tubo.
• Sindicatos: Semelhante aos acoplamentos, mas permite fácil desconexão sem perturbar a tubulação. Útil em sistemas que requerem manutenção regular ou substituição de equipamentos.
• Bonés: Sele a extremidade de um tubo. As tampas forjadas fornecem um ponto de terminação à prova de vazamentos em linhas de alta pressão.
• Plugues e Buchas: Os plugues fecham as aberturas das conexões, enquanto as buchas reduzem um tamanho de conexão para acomodar um tubo menor.
• Cruzes: Conexões de quatro vias que permitem que o fluxo se ramifique em três direções a partir de uma linha principal. Menos comum, mas crítico em redes de distribuição complexas.
• Mamilos: Pedaços curtos de tubo rosqueados em ambas as extremidades, usados para conectar duas conexões próximas.

Cada tipo de conexão está disponível em vários estilos de conexão final, incluindo solda de encaixe (SW) e roscada (NPT/BSP), para se adequar a diferentes métodos de instalação e classes de pressão de acordo com os padrões ASME B16.11.

Seleção de material: Acessórios forjados em aço carbono

O aço carbono é o material mais comumente especificado para conexões forjadas em tubulações industriais em geral. O grau mais utilizado é o ASTM A105, conhecido comercialmente como WPB, que é adequado para serviços em temperatura ambiente e elevada de até aproximadamente 425°C (800°F). Para aplicações de baixa temperatura, a ASTM A350 LF2 (WPL6) é preferida, pois mantém a tenacidade até -46°C (-50°F), tornando-a apropriada para ambientes criogênicos e de clima frio.

Os tipos de aço carbono padrão chinês, como o 20# (equivalente ao ASTM A105 em muitas aplicações), também são amplamente utilizados em projetos nacionais, especialmente em usinas de energia e tubulações de processamento químico. Essas classes oferecem boa usinabilidade, soldabilidade e economia, tornando-as a escolha padrão quando a resistência elevada à corrosão ou temperaturas extremas não são preocupações principais.

Acessórios forjados de aço inoxidável e suas classes

Conexões forjadas de aço inoxidável são selecionadas quando a resistência à corrosão é uma prioridade. A classe do material deve corresponder ao meio corrosivo específico e à temperatura de serviço. Abaixo está um resumo das notas mais importantes:

O sufixo "H" (por exemplo, 321H, 347H) indica um teor de carbono mais alto dentro da faixa especificada, o que melhora a resistência à fluência e o desempenho a longo prazo em temperaturas elevadas. Esses tipos são especialmente críticos em linhas de vapor de usinas de energia e coletores de fornos de refinarias.

Aço Inoxidável Duplex: Desempenho em Ambientes Agressivos

Os aços inoxidáveis duplex apresentam uma microestrutura bifásica de austenita e ferrita, oferecendo aproximadamente o dobro do limite de escoamento dos graus austeníticos padrão, mantendo excelente resistência à fissuração por corrosão sob tensão (SCC) e picadas. Essa combinação os torna a escolha preferida para plataformas de petróleo offshore, oleodutos submarinos, usinas de dessalinização e unidades de processamento químico que lidam com fluidos ricos em cloreto.

Os tipos duplex mais comuns incluem S32205 (também conhecido como S31803), que é o tipo duplex padrão da indústria com um PREN (número equivalente de resistência à corrosão) de aproximadamente 35. Para ambientes ainda mais exigentes, são usados tipos super duplex como S32750 e S32760, alcançando valores de PREN acima de 40. S31254 (também chamado de 254 SMO) e S32507 oferecem resistência excepcional à água do mar. e meio de cloreto altamente concentrado. Esses materiais exigem fabricação cuidadosa para preservar sua estrutura de fase dupla e não devem ser usados ​​em temperaturas acima de 300°C (572°F) por longos períodos, pois pode ocorrer precipitação da fase sigma.

Acessórios forjados de liga de aço para serviços em alta temperatura

Em plantas de geração de energia e processos de alta temperatura, as conexões forjadas de aço-liga são especificadas para lidar com a combinação de temperaturas e pressões elevadas que o aço carbono não consegue suportar com segurança durante longos períodos de serviço. Três classes dominam este segmento:

• P11 (ASTM A182 F11): Uma liga de cromo-molibdênio adequada para serviço até aproximadamente 540°C (1000°F). Oferece boa resistência à oxidação e é comumente usado em linhas de vapor e coletores de trocadores de calor.
• P22 (ASTM A182 F22): Contém maior teor de cromo e molibdênio que o P11, ampliando as temperaturas de serviço e melhorando a resistência à fluência. Amplamente utilizado em sistemas de caldeiras e construção de vasos de pressão.
• P91 (ASTM A182 F91): Uma liga 9Cr-1Mo-V modificada que representa um avanço significativo na capacidade de alta temperatura. As conexões P91 são usadas em usinas de energia ultra-supercríticas (USC) e sistemas de vapor avançados onde as temperaturas podem exceder 600°C (1112°F). Eles exigem protocolos rigorosos de tratamento térmico pré e pós-soldagem para atingir as propriedades mecânicas especificadas.

O tratamento térmico inadequado do P91 é um dos riscos de falha mais críticos nas tubulações de usinas de energia modernas. Os engenheiros devem garantir que os registros certificados de tratamento térmico acompanhem cada conexão forjada P91 para validar a dureza e a microestrutura exigidas.

Materiais Especiais e Exóticos: Ligas de Níquel, Hastelloy e Titânio

Quando os aços padrão atingem seus limites de desempenho, os engenheiros recorrem a ligas especializadas de alto desempenho. Estes materiais são consideravelmente mais caros, mas são indispensáveis ​​nas condições de serviço mais exigentes.

Ligas à Base de Níquel

Ligas de níquel como Inconel 625 (UNS N06625) e Inconel 825 (UNS N08825) oferecem excelente resistência à oxidação, carburação e uma ampla gama de produtos químicos agressivos. O Inconel 625 mantém resistência em temperaturas de até 980°C (1800°F) e é usado em sistemas de dessulfurização de gases de combustão, componentes aeroespaciais e acessórios umbilicais submarinos. O Incoloy 825 oferece excelente resistência aos ácidos sulfúrico e fosfórico, tornando-o um produto básico nas indústrias química e de refino de petróleo.

Hastelloy

As classes Hastelloy, particularmente Hastelloy C-276 (UNS N10276) e Hastelloy C-22 (UNS N06022), estão entre os materiais mais resistentes à corrosão disponíveis para conexões forjadas. Eles resistem ao gás cloro úmido, hipoclorito, dióxido de cloro e a um amplo espectro de ácidos oxidantes e redutores. Estas ligas são comumente usadas em equipamentos de controle de poluição, sistemas de branqueamento de papel e celulose e reatores farmacêuticos onde a contaminação e a corrosão devem ser controladas simultaneamente.

Ligas de titânio

Conexões forjadas de titânio (normalmente Grau 2 para titânio puro e Grau 5/Ti-6Al-4V para maior resistência) são especificadas em aplicações onde extrema resistência à corrosão combinada com baixo peso é essencial. O titânio é virtualmente imune à corrosão da água do mar e tem um bom desempenho contra cloro, ácido nítrico e muitos compostos orgânicos. É amplamente utilizado em usinas de dessalinização, trocadores de calor offshore e aplicações marítimas. A densidade relativamente baixa do titânio (aproximadamente 60% da do aço) também o torna atraente em projetos sensíveis ao peso.

Principais padrões que regem acessórios forjados

Acessórios forjados são fabricados e testados de acordo com padrões reconhecidos internacionalmente que definem dimensões, classificações de pressão, requisitos de materiais e critérios de inspeção. Os padrões mais importantes incluem ASME B16.11 para encaixes soldados e roscados forjados, ASTM A105 e A350 para aço carbono, ASTM A182 para ligas e aço inoxidável e MSS SP-79, SP-83 e SP-95 para requisitos dimensionais suplementares. A conformidade com esses padrões garante intercambialidade, rastreabilidade e segurança em todas as cadeias de fornecimento globais. Sempre solicite relatórios de teste de materiais (MTRs) e certificados de inspeção de terceiros ao adquirir conexões forjadas para aplicações de serviços críticos.