O melhor tipo de tubo para sua indústria

Introdução

A seleção adequada de tubos de aço é um fator crucial para garantir eficiência, segurança e competitividade em diversos setores industriais. Em aplicações que vão desde a indústria automotiva até a exploração de petróleo e gás, a escolha entre tubos com costura (também chamados de tubos soldados) e tubos sem costura (conhecidos como seamless) influencia o custo total do projeto, a confiabilidade operacional e até o impacto ambiental. A Metalúrgica Golin, com 67 anos de experiência e certificações como ISO 9001 e IATF 16949, tem se destacado na produção de tubos de alta qualidade, atendendo às exigências de normas nacionais (ABNT) e internacionais (ASTM entre outras).

Neste artigo, apresentamos uma comparação entre tubos com e sem costura, com base em referências reconhecidas da área metalúrgica, como a ABNT NBR 5580 (tubos de aço-carbono) e a ASTM A53 (padrão americano para tubos soldados e sem costura). Também levamos em conta dados de fontes técnicas renomadas, como a American Society for Testing and Materials (ASTM) e a Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT). Nosso objetivo é esclarecer quais são as principais vantagens, limitações e aplicações de cada tipo de tubo, ajudando você a determinar o ideal para a sua indústria.

Conceito e Diferenças Fundamentais

Tubos com Costura (Soldados):

• São fabricados a partir de chapas ou bobinas de aço (também chamadas de tiras) que passam por processos de conformação, formando um “tubo” cilíndrico cuja extremidade é unida por soldagem longitudinal ou helicoidal.
• A solda cria uma “costura” visível (daí o nome), que é o ponto mais crítico em termos de resistência mecânica e susceptibilidade à corrosão, caso não haja controle adequado.
• Normas como a ABNT NBR 5580 e a ASTM A53 definem requisitos químicos, mecânicos e de inspeção para garantir que a solda atenda a padrões de qualidade.

Tubos Sem Costura (Seamless):

• São produzidos a partir de um lingote maciço ou bloco de aço perfurado, resultando em um tubo que não possui solda em sua extensão.
• O processo de fabricação inclui laminação, extrusão ou trefilação a quente/frio, o que confere ao tubo maior homogeneidade estrutural.
• São geralmente mais indicados para aplicações de alta pressão e temperaturas elevadas, pois não apresentam a descontinuidade da solda.
• Normas como ASTM A106 (para serviços de alta temperatura) e ASME B36.10M (dimensões de tubos de aço) normalmente são referência para tubos sem costura.

Em síntese, a principal diferença entre os tubos com e sem costura está na presença ou ausência de solda. Contudo, há diversos aspectos ligados ao processo de fabricação, propriedades mecânicas, tolerâncias dimensionais e custos que influenciam a decisão de compra.

Processos de Fabricação de Tubos com Costura

A Metalúrgica Golin emprega processos de fabricação bem controlados para tubos com costura, garantindo a conformidade com normas internacionais (p. ex., ASTM A178 para tubos de caldeira soldados). De forma resumida, a produção se dá por:

1. Conformação da Chapa ou Bobina:

   • A matéria-prima (bobina de aço) passa por rolos que dobram gradualmente a tira até formar a seção cilíndrica ou helicoidal.
   • O aço utilizado pode variar de acordo com a aplicação: aço-carbono comum (conforme ABNT NBR 5580) ou ligas especiais com elementos de liga (cromo-molibdênio, por exemplo).

2. Soldagem:

   • Na maioria dos casos, a solda de tubos soldados é feita por processos de alta frequência (HF-ERW – High-Frequency Electric Resistance Welding) ou arco submerso (SAW – Submerged Arc Welding).
   • A solda é então inspecionada visualmente e, em aplicações críticas, são realizadas inspeções mais avançadas, como ultrassom ou raios X, para detectar descontinuidades internas.

3. Tratamentos Térmicos e Acabamentos:

   • Dependendo do grau de resistência exigido, o tubo pode passar por normalização, recozimento ou alívio de tensões (NBR 7787 define alguns critérios).
   • O acabamento superficial (decapagem, galvanização, pintura) também pode ser aplicado para aumentar a resistência à corrosão, algo importante em setores como o de energia renovável ou agrícola.

4. Controle de Qualidade:

   • Ensaios mecânicos (tração, dureza, alongamento) e metalográficos avaliam a qualidade da solda e a microestrutura do aço.
   • A Metalúrgica Golin, por exemplo, segue padrões rigorosos de controle de qualidade (como ISO 9001 e IATF 16949) para garantir uniformidade e segurança.

Esse processo tende a ser mais custo-efetivo do que o de tubos sem costura, especialmente em grandes diâmetros. Porém, a presença da solda requer cuidados especiais em aplicações de alta pressão, com possíveis limitações de resistência e temperatura de operação.

Processos de Fabricação de Tubos Sem Costura

Os tubos sem costura também são produzidos na Metalúrgica Golin, seguindo normas como ASTM A106 (para altas temperaturas) e API 5L (usada para linhas de petróleo e gás). O método típico de fabricação envolve:

1. Aquisição de Tarugos (Billets) ou Barras Maciças:

   • Blocos de aço são aquecidos em fornos de alta temperatura, atingindo plasticidade suficiente para a perfuração.
   • Nessa fase, é fundamental a escolha adequada da composição química do aço, levando em conta o ambiente de aplicação (por exemplo, se haverá contato com fluidos corrosivos).

2. Perfuração e Laminação:

   • Uma prensa ou mandril perfura o centro do tarugo, transformando-o em um cilindro oco.
   • Em seguida, ocorre a laminação a quente, onde o tubo é estirado e alongado, ajustando seu diâmetro e espessura de parede. Métodos como o “Mannesmann” ou “Extrusão” são comumente utilizados.

3. Trefilação e Acabamento:

   • Se for necessário obter tolerâncias dimensionais mais restritas, o tubo pode ser trefilado a frio (cold drawn).
   • O produto final passa por tratamentos térmicos (normalização, têmpera e revenimento, dependendo da especificação) e, em alguns casos, por revestimentos protetores.

4. Ensaios e Qualidade:

   • São realizados ensaios de pressão hidrostática, testes não destrutivos (ultrassom, partículas magnéticas) e análise dimensional.
   • Além disso, o controle metalúrgico visa garantir que não haja trincas internas ou falhas estruturais provenientes do processo de laminação ou perfuração.

Por não apresentarem linha de solda, os tubos sem costura geralmente suportam maiores pressões internas e temperaturas extremas, fazendo deles a escolha padrão em setores como petroquímico, caldeiras de alta pressão e engenharia de precisão.

Propriedades Mecânicas, Tolerâncias Dimensionais e Resistência

Propriedades Mecânicas:

• Tubos sem costura costumam apresentar melhor homogeneidade microestrutural, o que tende a aumentar a resistência mecânica e a resiliência em condições extremas.
• Já os tubos com costura podem alcançar propriedades semelhantes, desde que a solda seja bem executada e o aço atenda a requisitos químicos adequados. Em aplicações moderadas de pressão e temperatura, são perfeitamente viáveis.

Tolerâncias Dimensionais:

• De acordo com normas como ASME B36.10M, tanto tubos com costura quanto sem costura precisam respeitar limites de diâmetro externo, espessura de parede e ovalização.
• Na prática, tubos sem costura podem ter tolerâncias mais apertadas, principalmente quando trefilados a frio, o que facilita encaixes em sistemas críticos.
• Tubos soldados podem ter pequenas variações na região da costura, mas processos modernos de soldagem e calibração reduzem esse impacto.

Resistência à Corrosão e Falhas:

• Em ambientes corrosivos (por exemplo, plantas de processos químicos ou offshore), a escolha do aço (ligas especiais, inoxidáveis, etc.) tem maior peso do que simplesmente a presença ou ausência de costura.
• Contudo, uma solda mal executada pode se tornar ponto de corrosão localizada. É crucial respeitar os procedimentos de inspeção e norma (p. ex., ASTM E213 para testes por ultrassom em tubos).

Custos, Disponibilidade e Aspectos de Logística

Em termos de custo, tubos com costura geralmente são mais baratos de produzir, pois o processo de soldagem em linha de produção pode ser altamente automatizado e aproveita bobinas de aço, que costumam ter valor de mercado menor do que tarugos maciços. Para grandes diâmetros (acima de 16 polegadas), é mais fácil e econômico produzir tubos soldados, especialmente do tipo helicoidal (SAW).

Já os tubos sem costura podem ser significativamente mais caros, devido à complexidade do processo de perfuração e laminação. Contudo, para aplicações de alta pressão, alta temperatura ou crítico controle dimensional, esse custo adicional tende a se justificar. Na indústria de óleo e gás, por exemplo, tubulações sem costura são amplamente utilizadas em linhas de condução de fluidos sob alta pressão, pois falhas podem gerar perdas financeiras e riscos ambientais imensos.

No Brasil, a Metalúrgica Golin se destaca por ter capacidade de customizar tanto a produção de tubos soldados quanto sem costura, ajustando dimensões, tratamentos térmicos e acabamentos de acordo com a demanda do cliente. Isso reduz a necessidade de importação e agiliza prazos de entrega.

Aplicações e Casos de Uso

Tubos com Costura (Soldados)

• Indústria Automotiva: Sistemas de exaustão, partes estruturais de menor solicitação mecânica, conduítes para cabos.
• Construção Civil: Estruturas de coberturas metálicas, grades, corrimãos e tubulações de água e esgoto de menor pressão.
• Sistemas de Condução de Fluidos: Linhas de baixa e média pressão em fábricas químicas, refinarias e plantas de biodiesel, dependendo das especificações.

Tubos Sem Costura (Seamless)

• Petróleo e Gás: Linhas de perfuração, dutos submarinos, condução de fluidos corrosivos e de alta pressão.
• Caldeiras e Trocadores de Calor: Principalmente em usinas termelétricas, indústrias petroquímicas e siderúrgicas, onde as temperaturas e pressões são muito altas.
• Setor de Energia Renovável: Sistemas de alta pressão em plantas de biomassa, componentes de turbinas a vapor e linhas de fluidos térmicos em energia solar concentrada.

Exemplos Golin:
A Metalúrgica Golin fornece tubos de aço soldados para estruturas na indústria agrícola (ex.: chassis de máquinas, estrutura de cabines agrícolas) e também oferece tubos sem costura para aplicações em caldeiras e indústria automotiva de alta performance. Com certificações como ISO 9001 e IATF 16949, a empresa garante que seus processos atendam padrões internacionais, fator crítico para exportação e participação em cadeias globais de suprimento.

A Visão da Golin: Como Escolher o Tipo Ideal?

A Metalúrgica Golin orienta que a decisão deve ser baseada nos seguintes fatores:

1. Pressão e Temperatura de Operação: Aplicações acima de 500 °C ou 70 bar de pressão muitas vezes pedem tubos sem costura.
2. Disponibilidade e Prazo: Em projetos urgentes, a fabricação de tubos soldados pode ser mais ágil e menos custosa, desde que atenda às especificações técnicas.
3. Custo Total de Propriedade (TCO): Não se deve analisar apenas o custo inicial, mas considerar manutenção, risco de paradas e substituições.
4. Normas e Certificações Exigidas: Setores como automotivo e óleo e gás são rigorosos quanto a testes de solda e qualidade do aço. Consulte-nos a respeito das normas necessárias como ABNT NBR, ASTM, API e ASME.
5. Customização e Acabamentos: A Golin oferece soluções sob medida, incluindo revestimentos anticorrosivos, galvanização a quente, decapagem e outras etapas que prolongam a vida útil do tubo.

Ao analisar cada projeto, a equipe técnica da Golin avalia as necessidades específicas (pressão, fluido, temperatura, ambiente corrosivo, etc.) e sugere o tipo de tubo mais adequado. Dessa forma, garante-se um ótimo custo-benefício e alinhamento com objetivos de segurança e sustentabilidade.

Conclusão

A decisão entre tubos com costura e tubos sem costura envolve fatores técnicos, econômicos e logísticos. Tubos com costura costumam ser mais acessíveis e viáveis para aplicações de menor pressão, grandes diâmetros e prazos curtos. Já os tubos sem costura são praticamente indispensáveis quando se busca máxima resistência mecânica, homogeneidade estrutural e confiabilidade em condições extremas de pressão e temperatura.

A Metalúrgica Golin, ao longo de mais de seis décadas, desenvolveu expertise para produzir ambos os tipos de tubos, atendendo setores como automotivo, energético, agrícola, petroquímico e de infraestrutura. Com rigorosos processos de fabricação, controle de qualidade e respeito às normas, a empresa oferece soluções competitivas e alinhadas às exigências do mercado global.

Fontes e Referências:

• ABNT NBR 5580 – “Tubo de Aço-Carbono com Costura”.
• ASTM A53 – “Standard Specification for Pipe, Steel, Black and Hot-Dipped, Zinc-Coated, Welded and Seamless”.
• ASTM A106 – “Standard Specification for Seamless Carbon Steel Pipe for High-Temperature Service”.
• ASME B36.10M – “Welded and Seamless Wrought Steel Pipe”.
• API 5L – “Specification for Line Pipe”.
• Site da Metalúrgica Golin (https://www.golin.com.br/).
• American Society for Testing and Materials (https://www.astm.org/).
• Associação Brasileira de Normas Técnicas (https://www.abnt.org.br/).