Como escolher materiais de tubulação de alta temperatura? Comparação da composição química, propriedades mecânicas e aplicabilidade entre ASTM A106 Gr.B e API 5L Gr.B

Em indústrias como petroquímica, energia elétrica, caldeiras e vasos de pressão, a escolha de materiais de tubulação de alta temperatura afeta diretamente a segurança, confiabilidade e vida útil dos equipamentos. ASTM A106 Gr.B e API 5L Gr.B são dois padrões amplamente utilizados para tubos de aço carbono sem costura, mas seus cenários de aplicação e características de desempenho diferem significativamente. Este artigo comparará e analisará a composição química, propriedades mecânicas, faixa de temperatura aplicável, usos principais, etc., para ajudar engenheiros e compradores a tomarem decisões mais razoáveis na seleção de materiais.

1. Visão geral do padrão e principais aplicações
Padrão ASTM A106 Gr.B API 5L Gr.B
Ámbito de aplicação Tubulações de alta temperatura e alta pressão (caldeiras, sistemas térmicos, petroquímica) Transporte de óleo e gás natural (tubulações de longa distância, tubulações de coleta)
Processo de fabricação Tubo de aço sem costura (Sem costura) Tubo de aço sem costura (Sem costura) ou tubo de aço soldado (Soldado)
Aplicações típicas Linhas de vapor, tubulações de processo de alta temperatura Transporte de petróleo e gás, transporte de fluidos de baixa pressão
Diferenças Principais:

ASTM A106 Gr.B foi projetado para condições de alta temperatura e alta pressão e é adequado para transporte de vapor, água quente superaquecida e óleo de alta temperatura.

API 5L Gr.B é principalmente para transporte de petróleo e gás, focando mais no desempenho de soldagem e na tenacidade a baixas temperaturas do que na estabilidade de longo prazo em altas temperaturas.

2. Comparação da composição química (%)

Elemento ASTM A106 Gr.B API 5L Gr.B Análise de impacto

C (carbono) ≤0.30 ≤0.28 O A106 possui um teor ligeiramente maior de carbono, o que melhora a resistência a altas temperaturas, mas reduz a soldabilidade

Mn (manganês) 0.29-1.06 0.90-1.20 API 5L tem um teor de Mn mais alto, o que melhora a resistência ao impacto em baixas temperaturas

P (fósforo) ≤0.035 ≤0.025 API 5L tem um teor de P mais baixo, o que reduz o risco de fragilidade a frio

S (enxofre) ≤0.035 ≤0.015 API 5L tem um teor de S mais baixo, o que melhora a qualidade do solda

Si (silício) ≥0.10 ≥0.10 Semelhante, melhora a resistência ao calor

Conclusão:

API 5L Gr.B tem restrições mais rigorosas para os teores de P e S, o que é adequado para soldagem e ambientes de baixa temperatura.

ASTM A106 Gr.B permite teores ligeiramente mais altos de C e Mn para aumentar a resistência a altas temperaturas, mas deve-se prestar atenção ao pré-aquecimento durante a soldagem.

3. Comparação de propriedades mecânicas
Desempenho ASTM A106 Gr.B API 5L Gr.B Diferenças
Força de tração (MPa) ≥415 ≥414 Basicamente equivalente
Força de escoamento (MPa) ≥240 ≥241 Basicamente equivalente
Alongamento (%) ≥30 ≥30 Mesmo
Teste de impacto Normalmente não é necessário Pode ser necessário (como em ambiente de baixa temperatura) API 5L dá mais atenção à tenacidade em baixas temperaturas
Comparação de desempenho em alta temperatura:

ASTM A106 Gr.B mantém boa resistência para uso a longo prazo abaixo de 425°C, adequado para caldeiras e tubulações térmicas.

API 5L Gr.B não possui requisitos claros de desempenho em alta temperatura, e o uso a longo prazo em altas temperaturas pode levar a uma diminuição da resistência.

4. Faixa de temperatura aplicável
Material Faixa de temperatura recomendada Restrições
ASTM A106 Gr.B -29°C a 425°C Deve-se considerar aço ligado acima de 425°C
API 5L Gr.B -20°C a 200°C A resistência se deteriora rapidamente em altas temperaturas
Pontos Principais:
ASTM A106 Gr.B é a primeira escolha para tubulações de alta temperatura, como sistemas de vapor e tubulações de óleo quente.
API 5L Gr.B é adequado para transporte de petróleo e gás em condições normais ou de baixa temperatura, e condições de alta temperatura precisam ser avaliadas cuidadosamente.

5. Recomendações de seleção de materiais
Ao escolher ASTM A106 Gr.B
✅ Condições de alta temperatura (>200°C, como caldeiras, trocadores de calor)
✅ Linhas de transporte de vapor ou óleo quente sob alta pressão
✅ Estabilidade a longo prazo em alta temperatura requerida

Ao escolher API 5L Gr.B
✅ Oleodutos e gasodutos
✅ Ambiente de baixa temperatura (teste de impacto necessário)
✅ Projetos com altos requisitos de soldagem

6. Conclusão
Tubulações de alta temperatura e alta pressão (como usinas de energia, plantas petroquímicas) → ASTM A106 Gr.B (melhor desempenho em alta temperatura)

Tubulações de óleo e gás (como dutos de longa distância, sistemas de coleta e transporte) → API 5L Gr.B (melhor soldabilidade e resistência a baixas temperaturas)

Se o projeto envolver alta temperatura + requisitos de soldagem ao mesmo tempo, é necessário um avaliação abrangente, e se necessário, é utilizado pré-aquecimento ou tratamento térmico pós-solda para garantir a segurança.