HFW vs SAWL – Composição, Tratamento Térmico, Propriedades e Aplicações

Introdução

Os tubos de aço soldados por alta frequência (HFW, frequentemente agrupados com processos do tipo ERW) e os tubos de aço soldados por arco submerso longitudinais (SAWL) são duas famílias de produtos comuns no mercado de tubos e canos. Engenheiros e equipes de compras geralmente ponderam as compensações entre a fabricabilidade, a resistência e tenacidade em serviço, a soldabilidade, a resistência à corrosão e o custo ao selecionar entre eles. Os contextos típicos de decisão incluem a escolha entre tubos de parede mais fina e custo-eficientes para distribuição e uso estrutural versus tubos de parede mais grossa e de maior integridade para transmissão, serviço de alta pressão ou requisitos mecânicos mais exigentes.

A principal distinção operacional entre essas duas famílias reside em sua abordagem de soldagem e fabricação, que influencia a faixa de espessura de parede que atendem e as estratégias de liga/processamento usadas para atender às metas mecânicas e de tenacidade. Como o método de fabricação determina os ciclos térmicos, as espessuras de parede disponíveis e o teor de liga permitido, HFW e SAWL são comumente comparados em trabalhos de design de dutos, estruturas e sistemas de pressão.

1. Normas e Designações

Tanto os tubos HFW quanto os SAWL são produzidos de acordo com múltiplas normas internacionais; a classificação do material real é frequentemente especificada separadamente do processo de união. As normas comuns incluem:

• ASTM / ASME: ASTM A53, ASTM A500, ASTM A106 (referência sem costura), ASME B36.10/B36.19 (dimensões), API 5L (especificação de tubo de linha cobrindo tanto soldado quanto sem costura).
• EN: EN 10217 (tubos de aço soldados para fins de pressão), EN 10219 (seções ocas estruturais soldadas formadas a frio), EN 10204 (documentos de inspeção).
• JIS: JIS G3454, G3452 (tubos de aço soldados para água e gás).
• GB (China): GB/T 3091 (tubos de aço sem costura/soldados para transporte de fluidos de baixa pressão), GB/T 9711 (tubos de linha).

Classificação por família metalúrgica: - Produtos HFW: tipicamente aços carbono ou de baixo liga (aço macio, aços soldáveis de baixo carbono), às vezes microaleados para resistência. - Produtos SAWL: tipicamente aços de linha de tubo carbono e microaleados e aços de baixo liga; frequentemente usados com graus de maior resistência e paredes mais grossas. - Nenhum é um produto inerentemente inoxidável ou de aço ferramenta; variantes inoxidáveis existem usando SAW, mas são menos comuns para ofertas comerciais padrão HFW/SAWL.

2. Composição Química e Estratégia de Liga

Tabela: Tendências composicionais típicas (qualitativas) para HFW vs SAWL

Explicação: - Produtos HFW são frequentemente otimizados para fabricação de parede fina e soldagem de alta produtividade de bobina para tubo; composições enfatizam baixo carbono e liga controlada para maximizar soldabilidade e ductilidade. - Tubos SAWL, especialmente quando direcionados para graus de tubo de linha de maior resistência, frequentemente usam microaleação (Nb, V, Ti) e controle de Mn/traço Mo para aumentar a resistência por meio de endurecimento por precipitação e ciclos térmicos/rolamento controlados, mantendo a tenacidade.

3. Microestrutura e Resposta ao Tratamento Térmico

Microestruturas típicas e comportamento de processamento diferem porque o método de soldagem e o equipamento de produção impõem diferentes ciclos térmicos e permitem diferentes rotas de processamento.

• HFW: Produzido a partir de fita de bobina com soldagem de alta frequência rápida. A microestrutura típica do metal base é ferrita–pearlita ou ferrita de grão fino com bainita dispersa para variantes microaleadas. Capacidade limitada de tratamento térmico em linha em tubos HFW de parede fina; fabricantes frequentemente usam recozimento controlado ou laminação a quente em vez de ciclos extensivos de têmpera-recozimento.
• SAWL: Produzido a partir de chapa ou fita mais larga usando soldagem por arco submerso em uma ou mais passagens. Processos SAW permitem construções de parede mais grossa e podem acomodar pré-aquecimento/pós-aquecimento e PWHT (tratamento térmico pós-soldagem) controlados mais facilmente. A microestrutura do metal base SAWL pode ser ferrita–pearlita fina, bainita ou microestruturas mistas dependendo da química da chapa e do rolamento termo-mecânico; chapas microaleadas respondem bem ao rolamento controlado para produzir microestruturas tenazes de grão fino.

Respostas ao tratamento térmico: - Ciclos de normalização/refino melhoram o tamanho do grão e a tenacidade em ambos; linhas de produção SAWL e moinhos de acabamento implementam mais comumente normalização ou resfriamento controlado em chapas mais grossas. - Têmpera e recozimento são tipicamente aplicados à chapa antes do SAWL em graus de tubo de linha de alta resistência, mas não são comuns para produtos HFW de parede fina padrão. - Processamento controlado termo-mecânico (TMCP) é usado para SAWL e material HFW de alta qualidade quando as especificações exigem maior resistência de escoamento com tenacidade retida.

4. Propriedades Mecânicas

Tabela: Comparação qualitativa das propriedades mecânicas