Descrição resumida
Produto:Tubo de aço sem costura para baixa temperatura com 3,5% de níquel – ASTM A334 Grau 3 (UNS K12021 / 3,5Ni), trefilado a frio, normalizado e resfriado ao ar, para tubos de aço carbono e liga, sem costura e soldados, destinados ao uso em baixas temperaturas.
Descrição resumida do produto:O Grupo Womic Steel estabeleceu capacidades de produção em massa consolidadas para tubos sem costura de 3,5% de níquel de pequeno diâmetro e comprimento extra longo – abrangendo 25 mm de diâmetro externo x 2 mm de espessura de parede x 22 m de comprimento individual – atendendo plenamente aos requisitos de tenacidade a baixas temperaturas da norma ASTM A334 Grau 3, até -101 °C. Esta linha de produção visa solucionar a dependência histórica de importações de tubos de 3,5% de níquel de pequeno diâmetro e comprimento extra longo. O aço com 3,5% de níquel oferece excelente tenacidade ao entalhe e ductilidade em temperaturas tão baixas quanto -150 °F (-101 °C), tornando-o um material essencial para terminais de GNL, unidades de craqueamento de etileno, plantas de separação de ar e projetos polares.
Diâmetro externo de 10 mm a 610 mm (laminado a quente), espessura da parede de 1,5 mm a 25,4 mm, comprimentos únicos de até 24 m. Faixa de diâmetro externo de precisão trefilado a frio: 6 mm a 89 mm, com tolerâncias dimensionais rigorosas de até ±0,10 mm.
Contém aproximadamente 3,5% de níquel, com uma composição de baixo carbono e alto teor de níquel para aumentar significativamente a tenacidade a baixas temperaturas e prevenir a fragilização a -101 °C. Composição típica: C ≤ 0,19%, Mn 0,31-0,64%, Si 0,18-0,37%, Ni 3,18-3,82%, P ≤ 0,025%, S ≤ 0,025%.
O aço 3.5Ni (ASTM A334 Grau 3) posiciona-se entre o aço padrão para baixas temperaturas Grau 6 (-45°C) e o aço de alta qualidade com 9% de Ni Grau 8 (-196°C). Ele representa a solução mais econômica para a faixa de serviço de -50°C a -101°C.
Em conformidade com as normas ASTM A334/A334M, ASME SA334, ASTM A333/A333M Grau 3, bem como ASTM/ASME, PED e NACE MR0175 (mediante solicitação).
Tubulações auxiliares para terminais de recebimento de GNL, unidades de PDH (desidrogenação de propano), unidades de craqueamento de etileno, unidades de separação de ar e sistemas de tubulação para plataformas offshore em regiões polares.
Grupo Womic SteelSomos um fabricante especializado e exportador global de tubos sem costura para baixas temperaturas, tubos de precisão de pequeno diâmetro e tubos sem costura extralongos. Com mais de 20 anos de experiência em trefilação a frio, nossos tubos sem costura 3.5Ni para serviço a -101°C estão agora disponíveis para pedidos em grande quantidade. Fornecemos certificados de fábrica, testes ultrassônicos e hidrostáticos completos, identificação positiva do material e relatórios de inspeção dimensional completos com rastreabilidade de lote único. Inspeção por terceiros (SGS/BV/DNV/TÜV) é aceita. Preços competitivos e entrega rápida.
Seção 1: Contexto – Por que tubos sem costura de 3,5Ni a -101°C?
Desde a década de 1930, quando os Estados Unidos desenvolveram o aço com 3,5% de níquel para serviço em baixas temperaturas (posteriormente padronizado pelas normas ASTM A334/A334M e A333/A333M), a Europa e o Japão também desenvolveram suas próprias classes de aço com 3,5% de níquel. Esses materiais têm sido amplamente utilizados em unidades de craqueamento de etileno, transporte de GLP/GNL, fábricas de fertilizantes, processamento de borracha e indústrias de gaseificação de carvão.
O aço 3.5Ni é um aço de baixo carbono e alto teor de níquel, com um teor de níquel (Ni) de aproximadamente 3,5%. Através de tratamento térmico de normalização ou normalização e revenido, proporciona uma microestrutura estável de ferrita + bainita e excelente resistência ao impacto em baixas temperaturas. É um material consagrado e reconhecido internacionalmente, utilizado em vasos de pressão e sistemas de tubulação em ambientes de baixa temperatura de até -101 °C.
Na China, a produção industrial de chapas e peças forjadas de aço 3.5Ni é consolidada e confiável há muitos anos, demonstrando excelente desempenho técnico e custo-benefício. No entanto, a oferta de tubos sem costura — especialmente os tubos de aço 3.5Ni de pequeno diâmetro e comprimento extra — permanece limitada.
Para suprir essa lacuna no mercado, a Womic Steel estabeleceu uma linha de produção dedicada, alavancando suas principais competências na fabricação de tubos sem costura para baixas temperaturas, produção de precisão de pequeno diâmetro e tecnologia de trefilação a frio de tubos extralongos. Após o desenvolvimento sistemático do processo e a validação em múltiplos lotes, nossos tubos sem costura extralongos de 25 mm de diâmetro externo x 2 mm de espessura x 22 m de comprimento, em aço 3.5Ni, entraram em produção em massa, com o primeiro lote entregue em abril a um importante fabricante de equipamentos nacional. Os tubos serão utilizados em um projeto no Círculo Polar Ártico russo.
Testes com acreditação nacional confirmaram que todos os principais indicadores de desempenho – incluindo a resistência ao impacto Charpy a -101°C, as propriedades de tração à temperatura ambiente, a precisão dimensional e o acabamento superficial – atendem plenamente aos requisitos da norma ASTM A334 Grau 3 e são totalmente comparáveis aos níveis avançados internacionais.
Seção 2: Análise Comparativa de Qualidade – Selecionando o Aço Adequado para Baixas Temperaturas
Os tubos sem costura de aço de alta liga para ambientes de baixa temperatura incluem principalmente os graus 3, 4, 6, 7, 8, 9 e 11 da norma ASTM A333/A334. Dentre eles, os graus 3, 4, 7 e 8 são os mais comumente especificados para serviços em temperaturas baixas médias e severas. A seleção do material apropriado depende da temperatura mínima de serviço exigida, da pressão de projeto e do orçamento disponível.
A tabela a seguir fornece uma comparação abrangente dos principais aços para baixas temperaturas, incluindo suas classificações de temperatura aplicáveis, propriedades mecânicas (resistência à tração e limite de escoamento) e principais aplicações. Essa comparação ajudará a esclarecer o posicionamento de mercado do aço 3,5Ni (ASTM A334 Grau 3) em relação a materiais alternativos.
Tabela: Comparação de graus de aço para baixa temperatura ASTM A333/A334
| Designação de Grau | Temperatura mínima de serviço | Conteúdo Ni | Resistência à tração (mín.) | Limite de escoamento (mín.) | Alongamento | Tipo e principais aplicações |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 6º ano | -45°C (-50°F) | ≤0,5% | ≥415 MPa | ≥240 MPa | ≥30% | Aço manganês de baixo carbono. A liga mais comum e econômica. Tratamento de água, refrigeração em geral, tubulações em climas frios. |
| Grau 3 (3,5Ni) | -101°C (-150°F) | 3,18-3,82% | ≥450 MPa | ≥240 MPa | ≥30% (L) / ≥20% (T) | Aço com 3,5% de níquel. Custo-benefício vantajoso para a faixa de -50°C a -101°C. Unidades de desidrogenação de polímeros (PDH), plantas de etileno, unidades de separação de ar, gasodutos para o Ártico. |
| 4º ano | -101°C (-150°F) | ≤0,5% | ≥415 MPa | ≥240 MPa | ≥30% | Aço carbono acalmado. Estrutura matricial contendo uma pequena quantidade de ferrita. Tenacidade limitada a baixas temperaturas em comparação com o aço 3,5Ni. |
| 7º ano | -73°C (-100°F) | 2,0-2,5% | ≥450 MPa | ≥240 MPa | ≥30% | Aço com 2,5% de níquel. Opção intermediária entre o Grau 6 e o Grau 3. |
| Grau 8 (9Ni) | -196°C (-320°F) | 8,4-9,6% | ≥690 MPa | ≥515 MPa | ≥22% | Aço com 9% de níquel. Excelente resistência a temperaturas extremamente baixas. Tubulação principal de GNL (-162°C). |
| Grau 11 (Alta Resistência) | -196°C. Semelhante ao Gr.8 | Semelhante ao 8º ano | Semelhante ao 8º ano | Semelhante ao 8º ano | Semelhante ao 8º ano | Forjado em aço acalmado de alta qualidade, utilizado em componentes críticos para temperaturas ultrabaixas. |
Seção 3: Composição Química – Controle Rigoroso para Conformidade com a Norma ASTM A334 Grau 3
Com base em uma sólida experiência comprovada na produção de chapas de aço 3.5Ni e tubos sem costura laminados a quente, a Womic Steel estabeleceu faixas de composição química rigorosamente controladas, especificamente para o processo de trefilação a frio de tubos de pequeno diâmetro. Isso garante uma resistência superior a baixas temperaturas, mantendo ao mesmo tempo uma estabilidade na fabricação por trefilação a frio.
| Elemento | ASTM A334 Gr.3 (Máx./Requerido) | Design de aço Womic Target | Análise da panela de aço real da Womic Steel |
|---|---|---|---|
| Carbono (C) | ≤0,19% | 0,06 – 0,09% | 0,07% |
| Silício (Si) | 0,18 – 0,37% | 0,18 – 0,33% | 0,24% |
| Manganês (Mn) | 0,31 – 0,64% | 0,45 – 0,60% | 0,51% |
| Fósforo (P) | ≤0,025% | ≤0,010% | 0,004% |
| Enxofre (S) | ≤0,025% | ≤0,005% | 0,001% |
| Níquel (Ni) | 3,18 – 3,82% | 3,30 – 3,70% | 3,40% |
*A combinação de baixo teor de carbono (C ≤ 0,19%), teor ultrabaixo de fósforo e enxofre (P ≤ 0,025%, S ≤ 0,025%) e adição precisa de níquel (3,18-3,82%) elimina o risco de fragilização a baixas temperaturas (-101 °C), atendendo aos requisitos químicos e mecânicos da norma ASTM A334 Gr.3 e garantindo excelente trabalhabilidade a frio durante o processo de trefilação.*
Seção 4: Propriedades Mecânicas – Conformidade Validada com a Norma ASTM A334 Grau 3
As propriedades mecânicas foram testadas tanto no tubo original (espessura total da parede) quanto no tubo acabado (superfície) após tratamento térmico idêntico, com amostras retiradas do lote de produção regular.
Propriedades de tração à temperatura ambiente
| Propriedade | Requisito ASTM A334 Gr.3 | Womic Steel Real (Produção Regular) |
|---|---|---|
| Limite de escoamento (0,2% de deformação) | ≥240 MPa | 330 – 360 MPa |
| Resistência à tracção | ≥450 MPa | 520 – 550 MPa |
| Alongamento (longitudinal) | ≥30% | 32 – 36% |
| Alongamento (transversal) | ≥20% | 26 – 30% |
| Dureza (HB) | ≤190 | 160 – 175 |
Estrutura Metalográfica
Após tratamento térmico de normalização a ≥845°C, seguido de resfriamento ao ar, o tubo acabado apresentou uma microestrutura fina de ferrita + bainita com classificação de tamanho de grão de aproximadamente ASTM nº 10 (grão altamente refinado), o que contribui para uma tenacidade superior em baixas temperaturas.
Resistência ao impacto Charpy a baixas temperaturas (-101°C)
Como o ensaio de impacto direto do tubo de parede fina acabado (25x2mm) não é possível segundo as práticas padrão (amostra muito pequena), a Womic Steel utilizou amostras do tubo original, do mesmo lote de produção, submeteu-as ao mesmo tratamento térmico normalizado dos tubos acabados e, em seguida, usinou-as em corpos de prova Charpy com entalhe em V de dimensões reduzidas (2,5x10x55mm). O ensaio de impacto foi então realizado a uma temperatura ainda mais baixa, de -117°C, excedendo o requisito de projeto de -101°C, para demonstrar uma ampla margem de segurança.
| Temperatura de teste | Exemplo 1 | Exemplo 2 | Exemplo 3 | Requisito ASTM (subdimensão de 2,5 mm) |
|---|---|---|---|---|
| -117°C | 32J | 33J | 35J | Média mínima ≥5J; dose única ≥4J |
Os resultados dos testes de impacto superam em muito os requisitos mínimos da ASTM, demonstrando a excepcional resistência do material a baixas temperaturas, com uma margem de segurança substancial além da temperatura de serviço nominal de -101°C.
Seção 5: Processo de Fabricação – Trefilação a Frio e Tratamento Térmico Avançados para Tubos Extralongos de Pequeno Diâmetro
A Womic Steel produz tubos sem costura de baixa temperatura 3.5Ni utilizando um processo de fabricação totalmente industrializado, otimizado especificamente para produtos de pequeno diâmetro, extra longos e com alto acabamento superficial:
- Fusão em forno elétrico a arco + Refino em panela + Desgaseificação a vácuo:Garante teores extremamente baixos de hidrogênio, oxigênio e nitrogênio, bem como um controle químico rigoroso (P ≤ 0,005%, S ≤ 0,001%).
- Fundição contínua + Laminação de tarugos:Produz tubos ocos de alta qualidade superficial com excelente integridade interna.
- Piercing quente (piercing em cruz):Os tarugos são aquecidos em um forno de viga móvel e perfurados para formar cascas ocas de paredes espessas em temperaturas de laminação otimizadas; a excentricidade é minimizada.
- Perseguição a frio / Desenho a frio– Passagens múltiplas (com recozimento intermediário): Este é o processo fundamental para a obtenção de tubos ultralongos. Para a dimensão final de 25x2mm, o processo normalmente requer três passagens de trefilação a frio controladas com precisão, em que cada passagem promove o endurecimento do material por deformação. Entre as passagens, os tubos passam por um recozimento intermediário para restaurar a ductilidade e evitar trincas por endurecimento por deformação.
- Recozimento de solução (normalização):Realizado em forno de atmosfera controlada a ≥845°C, seguido de resfriamento ao ar para aliviar as tensões de trabalho a frio e refinar a microestrutura.
- Alisamento:O endireitamento preciso por rolos garante uma tolerância de retilineidade de ≤1,5 mm por metro.
- Corte no comprimento desejado e acabamento das extremidades:As serras de corte em movimento alcançam alta precisão; as extremidades são rebarbadas ou chanfradas conforme necessário.
- 100% de Ensaios Não Destrutivos (END), Testes Hidrostáticos e Marcação:Cada tubo é testado por ultrassom, por correntes parasitas e sob pressão antes da estampagem final com baixa tensão.
- Dimensão final alcançada:Diâmetro externo de 24,96 a 25,05 mm × Espessura da parede de 2,04 a 2,16 mm × Comprimento de 22 m. Rugosidade superficial interna e externa ≤ 1,4 μm Ra, atendendo à qualidade de tubo de trocador de calor Grau 1 de acordo com a norma NB/T 47019.1-2021 (acabamento superficial submicrométrico).
Seção 6: Controle de Qualidade e Testes – Verificação Abrangente de Desempenho
Cada lote de produção de tubos sem costura de baixa temperatura 3.5Ni é testado de acordo com as normas ASTM A334/A334M:2021.
Certificados:Certificado de teste de fábrica conforme EN 10204 Tipo 3.1. O Tipo 3.2 com testemunho de terceiros (SGS/BV/DNV/TÜV) está disponível mediante solicitação.
Consistência entre lotes:A Womic Steel mantém registros detalhados para cada número de corrida e cada lote, garantindo total rastreabilidade de cada tubo acabado.
Seção 7: Aplicações – Onde os tubos 3.5Ni ASTM A334 Grau 3 se destacam
Os tubos sem costura de baixa temperatura 3.5Ni são projetados para operação confiável a longo prazo na faixa de serviço de -45°C a -101°C, preenchendo a lacuna entre o material padrão de Grau 6 e o material de Grau 8 com 9% de Ni de alto custo.
O tubo 3.5Ni é a opção de material mais econômica para a faixa de temperatura entre -50°C (Grau 6) e -196°C (9% Ni Grau 8), tornando-se a solução preferida para a maioria das aplicações petroquímicas de baixa temperatura.
Seção 8: Por que escolher o aço Womic para tubos sem costura de baixa temperatura 3.5Ni?
Perguntas frequentes (FAQ)
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Data da publicação: 24/06/2026