A resistência à pressão dos tubos de aço carbono não é um valor fixo, mas é determinada por uma combinação de fatores:
1. Grau do material
A classe do material é um determinante primário da resistência à pressão. O aço carbono comum (por exemplo, Q235) tem uma resistência à tração de cerca de 375-500 MPa, enquanto o aço carbono de alta-resistência (por exemplo, X60) pode exceder 517 MPa (de acordo com o padrão API 5L). Quanto maior for a resistência do material, maior será a sua capacidade de suportar pressão.
2. Espessura e diâmetro da parede
De acordo com a fórmula de Barlow (P=2St/D, onde P é a resistência à pressão, S é a resistência à tração, t é a espessura da parede e D é o diâmetro externo), sob o mesmo material, aumentar a espessura da parede em 1 mm pode melhorar a resistência à pressão em cerca de 10-15%. Por exemplo, um tubo de aço carbono DN100 SCH40 (espessura de parede de 6 mm) tem uma pressão de trabalho de cerca de 5,6 MPa, enquanto SCH80 (espessura de parede de 8 mm) pode atingir 7,4 MPa (dados ASTM A106).
3. Processo de Fabricação
Tubos sem costura (por exemplo, ASTM A106) geralmente apresentam maior resistência à pressão do que tubos soldados (por exemplo, ASTM A53) devido à ausência de cordões de solda, que são potenciais pontos fracos.
Especificações padrão e classificações de pressão
Diferentes padrões internacionais possuem classificações claras para a resistência à pressão de tubos de aço carbono:
Tubo sem costura ASTM A106: O grau B tem uma pressão máxima de trabalho de 15,8 MPa à temperatura ambiente (espessura de parede de 12 mm, condição DN150).
Tubo de Linha API 5L: O tubo de grau X42 normalmente tem uma pressão de projeto de 10-12 MPa na transmissão de petróleo e gás (com um fator de segurança de 0,72).
Padrão Chinês GB/T 8163: O tubo de aço carbono 20# permite uma pressão de 6,4 MPa a 20 graus (espessura de parede de 5 mm, DN80).
Recomendações de seleção para aplicações práticas
Fator de segurança: A tubulação industrial normalmente usa um fator de segurança de 1,5 a 4 vezes a pressão projetada (valores mais altos para meios inflamáveis). Por exemplo, a tubulação de vapor requer tolerância adicional à corrosão de acordo com ASME B31.1.
Correção de temperatura: At high temperatures (>200 graus), a resistência à pressão dos tubos de aço carbono diminui em cerca de 20-30%, e o fator de redução de temperatura do material deve ser considerado.
Ambientes Corrosivos: Se o meio contiver H₂S ou CO₂, aço carbono-resistente a ácidos (por exemplo, L245NS) deverá ser usado ou a pressão de projeto deverá ser reduzida em mais de 30%.
