A333 Gr6 vs A106 Gr.B – Composição, Tratamento Térmico, Propriedades e Aplicações

Introdução

ASTM A333 Grau 6 e ASTM A106 Grau B são dois graus de tubo de aço carbono comumente especificados em tubulações de pressão, petróleo e gás, e indústrias de processo geral. Engenheiros e profissionais de compras frequentemente comparam esses graus entre si ao escolher tubos ou chapas para sistemas que equilibram custo, soldabilidade, desempenho mecânico e temperatura de serviço. Os contextos típicos de decisão incluem a seleção para serviço criogênico ou de baixa temperatura versus transporte em temperaturas mais altas, e prioridades como resistência ao impacto garantida versus economia de fabricação.

A principal distinção prática é o desempenho de impacto em baixa temperatura garantido do A333 Grau 6 em comparação com o foco em temperatura elevada do A106 Grau B. Como ambos são aços carbono simples/baixo liga com níveis de resistência semelhantes, a comparação se concentra na tenacidade à temperatura, critérios de teste e aceitação especificados, e implicações posteriores para soldagem, inspeção e medidas de proteção.

1. Normas e Designações

• ASTM/ASME:
• A333 Grau 6 — “Tubo de Aço Sem Costura e Soldado para Serviço em Baixa Temperatura.” Frequentemente usado para aplicações de baixa temperatura ou criogênicas onde a tenacidade ao impacto em uma temperatura baixa especificada é necessária.
• A106 Grau B — “Tubo de Aço Carbono Sem Costura para Serviço em Alta Temperatura.” Comum para tubulações de refinarias, petroquímicas e processos onde a resistência à temperatura elevada e a economia são considerações primárias.
• EN (Europeia): Equivalentes comparáveis, mas não idênticos, existem nas normas EN (por exemplo, família P265/275/355) — a seleção requer a referência cruzada de requisitos mecânicos e de impacto.
• JIS/GB: Normas japonesas e chinesas incluem variantes de baixa temperatura; a equivalência direta deve ser verificada por especificações mecânicas e de impacto.
• Classificação: Ambos são aços carbono/baixo liga (não inoxidáveis, não aços para ferramentas, não HSLA no sentido estrito). A333 Grau 6 é um aço carbono de baixa temperatura com teste de impacto obrigatório; A106 Grau B é um aço carbono de uso geral para serviço em temperatura elevada ou ambiente.

2. Composição Química e Estratégia de Liga

Os dois graus são deliberadamente simples em química: eles dependem do carbono e manganês como os principais contribuintes de resistência, com limites rigorosos de fósforo e enxofre para evitar fragilização e problemas relacionados ao hidrogênio. Elementos de liga além de C, Mn, Si estão ausentes ou presentes apenas em quantidades traço.

Tabela: Composição química típica (wt%) — consulte o relatório de teste de fábrica (MTR) e a especificação ASTM aplicável para valores em nível de contrato. A tabela mostra limites representativos comumente citados na prática da indústria.

Elemento	A333 Gr 6 (limites típicos)	A106 Gr B (limites típicos)
C	≤ 0.30 (máx)	≤ 0.30 (máx)
Mn	≈ 0.30–1.20 (típico)	≈ 0.29–1.06 (típico)
Si	≤ 0.10–0.35	≤ 0.10–0.35
P	≤ 0.035 (máx)	≤ 0.035 (máx)
S	≤ 0.035 (máx)	≤ 0.035 (máx)
Cr	geralmente traço	geralmente traço
Ni	geralmente traço	geralmente traço
Mo	geralmente traço	geralmente traço
V, Nb, Ti, B, N	não especificado / traço na maioria das fusões	não especificado / traço na maioria das fusões

Notas: - Os valores são limites típicos indicativos e prática da indústria; limites contratuais exatos são determinados pela especificação ASTM relevante e requisitos do comprador. - A química do A333 Gr6 é controlada para garantir tenacidade em baixa temperatura; isso comumente implica níveis de limpeza ligeiramente mais rigorosos e baixos níveis de impurezas em vez de adições substanciais de liga. - Nenhum dos graus é projetado como inoxidável ou altamente ligado; a resistência à corrosão deve ser alcançada por revestimentos, forros ou seleção de ligas inoxidáveis, se necessário.

Como a liga afeta as propriedades: - O carbono aumenta a resistência e dureza, mas diminui a soldabilidade e tenacidade se excessivo. - O manganês contribui para a endurecibilidade e resistência à tração e ajuda a contrabalançar o efeito fragilizante do enxofre formando sulfetos de manganês. - O silício é um desoxidante e pode aumentar marginalmente a resistência. - Elementos de liga como Cr, Ni, Mo aumentam a endurecibilidade e resistência à temperatura elevada se presentes; eles não são significativos nesses graus base.

3. Microestrutura e Resposta ao Tratamento Térmico

Microestruturas típicas: - Ambos os graus são normalmente fornecidos na condição como laminados ou normalizados para tubulações. A microestrutura é predominantemente ferrita-perlita para processamento convencional de usinas. - O A333 Grau 6 é frequentemente normalizado ou tratado termicamente/controlado durante a produção para garantir uma estrutura de ferrita-perlita de grão fino com boa tenacidade ao impacto em baixas temperaturas. - O A106 Grau B é geralmente fornecido como normalizado ou como laminado, destinado a resistência à temperatura mais alta e estabilidade dimensional em vez de tenacidade criogênica.

Efeito dos tratamentos térmicos: - A normalização refina o tamanho do grão, melhorando a tenacidade e tornando as propriedades mecânicas mais uniformes; ambos os graus se beneficiam da normalização. - O resfriamento e o revenimento não são padrão para esses graus, mas através de maior liga e tratamento térmico controlado, a resistência pode ser aumentada à custa de ductilidade e tenacidade; isso não é típico para tubos especificados para A106 ou A333. - O processamento termo-mecânico (laminação controlada) pode aumentar a resistência e tenacidade em ambos os aços por refino de grão e controle de precipitados, e é mais comum onde o material é especificado para maior resistência com tenacidade.

4. Propriedades Mecânicas

Faixas representativas de propriedades mecânicas para formas de produtos comerciais típicos (tubo) são dadas abaixo. Sempre verifique a tabela ASTM aplicável para mínimos contratuais e valores de MTR.

Propriedade	A333 Gr 6 (típico)	A106 Gr B (típico)
Resistência à tração (UTS)	~415–550 MPa (faixa típica)	~415–550 MPa (faixa típica)
Resistência ao escoamento (0.2% offset)	~240–350 MPa (depende da parede/espessura)	~240–350 MPa (depende da parede/espessura)
Alongamento (em 2 in / 50 mm)	≥ 20–30% (varia por tamanho)	≥ 20–30% (varia por tamanho)
Tenacidade ao impacto (Charpy V-notch)	Mínimo especificado em baixa temperatura (por exemplo, -29°C a -46°C dependendo da especificação)	Geralmente sem requisito garantido de impacto em baixa temperatura (testado em ambiente, se é que foi)
Dureza	Moderada (faixas típicas de HRC baixa/alta HB)	Moderada

Interpretação: - Em termos de tração/escoamento, ambos os graus ocupam bandas semelhantes; nenhum é uma chapa microaleada de alta resistência por design. - O A333 Gr 6 é especificado para manter tenacidade de entalhe aceitável em temperaturas baixas designadas; esta é sua vantagem mecânica definidora em comparação com o A106 Gr B. - O A106 Gr B não possui aceitação obrigatória de impacto em baixa temperatura; sua tenacidade em baixa temperatura não é garantida sem testes ou especificações adicionais.

5. Soldabilidade

A soldabilidade depende principalmente do equivalente de carbono (CE) e controle da entrada de calor do processo. Para aços carbono simples como A333 Gr6 e A106 GrB, a soldabilidade é geralmente boa para soldagem por fusão padrão com pré-aquecimento e procedimento apropriados, mas o serviço em baixa temperatura requer controle mais rigoroso para evitar trincas a frio e perda de tenacidade na zona afetada pelo calor.

Índices de soldabilidade úteis: - O equivalente de carbono IIW: $$CE_{IIW} = C + \frac{Mn}{6} + \frac{Cr+Mo+V}{5} + \frac{Ni+Cu}{15}$$ - O mais conservador $P_{cm}$: $$P_{cm} = C + \frac{Si}{30} + \frac{Mn+Cu}{20} + \frac{Cr+Mo+V}{10} + \frac{Ni}{40} + \frac{Nb}{50} + \frac{Ti}{30} + \frac{B}{1000}$$

Interpretação qualitativa: - Ambos os graus geralmente têm baixo carbono e manganês modesto, produzindo valores de CE moderados que implicam que a soldagem rotineira é viável com consumíveis padrão. - Para A333 Gr6 (serviço em baixa temperatura), pré-aquecimento, temperatura de interpassagem controlada e controle de calor pós-soldagem são frequentemente especificados para proteger a tenacidade da HAZ; os procedimentos de soldagem devem ser qualificados para o desempenho de impacto em baixa temperatura exigido. - O A106 GrB é comum e facilmente soldável para serviços em temperatura ambiente e elevada; no entanto, quando usado em ambientes de baixa temperatura, testes/controles adicionais são necessários porque a tenacidade do metal base não é garantida.

6. Corrosão e Proteção de Superfície

• Nenhum dos A333 Gr6 ou A106 GrB é aço resistente à corrosão. A proteção contra corrosão é alcançada por meio de pintura, revestimentos, forros, proteção catódica ou galvanização onde apropriado.
• PREN (número equivalente de resistência à corrosão por pite) se aplica a graus inoxidáveis e não é relevante para esses aços carbono: $$\text{PREN} = \text{Cr} + 3.3 \times \text{Mo} + 16 \times \text{N}$$
• A seleção para ambientes corrosivos deve considerar a atualização para ligas inoxidáveis ou resistentes à corrosão; para exposições aquosas neutras ou atmosféricas, revestimentos e proteção catódica são soluções padrão.

7. Fabricação, Maquinabilidade e Formabilidade

• Maquinabilidade: Ambos os graus são usináveis de forma semelhante, uma vez que a química é comparável; a maquinabilidade é típica para aços de baixo carbono. As velocidades de corte e ferramentas devem ser ajustadas para aço carbono de resistência moderada.
• Formabilidade e dobra: Ambos se formam bem na condição recozida/como laminados ou normalizados. Os requisitos de tenacidade mais rigorosos do A333 Gr6 significam que o controle de laminação/tratamento térmico é mais cuidadoso, mas a formação em campo é comparável.
• Soldagem, tratamento térmico pós-soldagem (PWHT): PWHT raramente é necessário para qualquer um dos graus, a menos que especificado para condições de serviço (por exemplo, para reduzir tensões residuais ou para serviço em alta temperatura). Para serviço em baixa temperatura com A333, a qualificação do procedimento para manter a tenacidade da HAZ é importante.

8. Aplicações Típicas

A333 Grau 6	A106 Grau B
Tubulações criogênicas ou de baixa temperatura e vasos de pressão onde o impacto Charpy em baixa temperatura é especificado (por exemplo, tubulações de LNG, linhas de alimentação a frio, sistemas refrigerados)	Linhas de vapor de alta temperatura, tubulações de processo, tubulações de refinaria, conduítes de uso geral para fluidos em temperaturas ambiente a elevadas
Linhas offshore e submarinas onde a tenacidade em baixa temperatura e resistência à fratura frágil são necessárias	Linhas de transmissão, tubos de caldeira e tubulações de processo onde a resistência à temperatura elevada e a economia são prioridades
Qualquer aplicação de tubulação onde testes de impacto em baixa temperatura especificados são contratualmente exigidos	Uma ampla gama de tubulações industriais onde as propriedades químicas e mecânicas padrão do A106 atendem às metas de design e custo

Racional de seleção: - Escolha A333 Gr6 onde a temperatura de projeto se aproxima ou fica abaixo da temperatura de transição dúctil-frágil e a tenacidade ao impacto em baixa temperatura deve ser garantida por especificação e teste. - Escolha A106 GrB onde a temperatura de operação é ambiente a elevada e o comprador prefere um grau de tubo econômico, amplamente disponível e de alto volume.

9. Custo e Disponibilidade

• A106 Grau B é um dos tubos de aço carbono sem costura mais amplamente produzidos e estocados globalmente; portanto, tende a ser mais econômico e mais fácil de adquirir em uma ampla gama de tamanhos e cronogramas.
• A333 Grau 6 pode ter um custo adicional devido aos requisitos de testes de impacto em baixa temperatura e qualquer processamento adicional de usina (normalização, laminação controlada, controle de qualidade mais rigoroso). A disponibilidade é geralmente boa, mas pode ser mais limitada em tamanhos incomuns ou prazos curtos.
• A forma do produto importa: sem costura vs soldado vs ERW; seções de grande diâmetro ou parede pesada influenciarão o tempo de entrega e o custo para ambos os graus.

10. Resumo e Recomendação

Tabela de resumo (qualitativa)

Critério	A333 Gr 6	A106 Gr B
Soldabilidade	Boa, mas o procedimento de soldagem deve preservar a tenacidade da HAZ para serviço em baixa temperatura	Boa para aplicações gerais; procedimentos de soldagem padrão geralmente são suficientes
Equilíbrio Resistência–Tenacidade	Similar em tração/escoamento; tenacidade em baixa temperatura garantida superior	Similar em tração/escoamento; tenacidade não garantida em temperaturas baixas
Custo	Moderado — pode ser maior devido a testes e processamento	Geralmente mais baixo — amplamente disponível, econômico

Recomendação: - Escolha A333 Grau 6 se sua aplicação exigir tenacidade ao impacto garantida em baixa temperatura, se o risco de fratura frágil deve ser minimizado, ou se a temperatura de projeto especificada estiver na faixa de baixa temperatura/criogênica. Também escolha A333 Gr6 quando testes de baixa temperatura contratualmente exigidos ou critérios de aceitação de tenacidade de entalhe forem mandatórios. - Escolha A106 Grau B se você precisar de um tubo de aço carbono sem costura econômico e amplamente disponível para serviço em temperatura ambiente a elevada onde a tenacidade em baixa temperatura não é um requisito primário, e onde práticas padrão de soldagem e fabricação são suficientes.

Nota final: Tanto o ASTM A333 Gr6 quanto o A106 GrB são graus de aço carbono robustos. A escolha correta depende não apenas dos números de tração nominais, mas da temperatura de serviço inferior exigida, testes de impacto especificados, qualificações de procedimentos de soldagem e estratégia de proteção contra corrosão ao longo do ciclo de vida. Sempre consulte as tabelas ASTM/ASME aplicáveis, solicite Relatórios de Teste de Fábrica e qualifique os procedimentos de soldagem quando as condições de serviço se aproximarem dos limites de tenacidade do material.