Quais são as diferenças na composição e desempenho entre tubos de aço resistentes ao desgaste e tubos de aço comuns?

Definição básica e comparação de uso
Tubo de aço comum refere-se a um tubo feito de aço carbono ou aço de baixa liga por meio de laminação a quente ou a frio, que é usado principalmente para transporte de água, gás, óleo ou como peça estrutural. Tubo de aço resistente ao desgaste é projetado para condições de alto desgaste com base em tubos de aço comuns. Geralmente possui alta resistência ao desgaste por meio de composição de liga especial, tratamento de superfície ou estrutura composta. É adequado para transportar meios abrasivos em mineração, metalurgia, energia, cimento e outras indústrias.

Diferença na composição
A composição do tubo de aço comum é relativamente simples, baseada principalmente em ferro, com um teor de carbono geralmente entre 0,1% e 0,3%, e ocasionalmente uma pequena quantidade de manganês, silício e outros elementos são adicionados para melhorar as propriedades mecânicas. Os tubos de aço resistentes ao desgaste geralmente contêm mais elementos de liga, como uma proporção maior de manganês, cromo, molibdênio, níquel, etc. Esses elementos melhoram a resistência ao desgaste formando fases duras e melhorando a estrutura organizacional do aço. Por exemplo, o teor de manganês em tubos de aço com alto teor de manganês e resistentes ao desgaste pode atingir mais de 11%, o que conduz à formação de uma estrutura com tenacidade e dureza; enquanto alguns tubos resistentes ao desgaste de revestimento melhoram a dureza da superfície e a resistência ao desgaste soldando uma camada de solda com alto teor de carbono e pó de liga dura.

Diferenças na microestrutura
Tubos de aço comuns geralmente apresentam estruturas de ferrita e perlita, com dureza moderada, boa ductilidade e tenacidade, atendendo aos requisitos de resistência de aplicações industriais em geral. A estrutura interna dos tubos de aço resistentes ao desgaste é relativamente complexa. Por exemplo, o aço com alto teor de manganês formará uma estrutura dupla fina após o processamento a frio, o que aumenta a resistência ao desgaste; a camada de liga de alta dureza (como carboneto e nitreto) formada na superfície do revestimento de tubos resistentes ao desgaste melhora significativamente a resistência ao desgaste, enquanto a matriz mantém uma certa tenacidade para evitar rachaduras quebradiças. Além disso, alguns tubos de aço resistentes ao desgaste adotam uma estrutura composta bimetálica, com um tubo de aço com boa tenacidade no interior e uma camada de liga de alta dureza na superfície, combinando as vantagens de ambos.

Comparação de propriedades mecânicas
A resistência à tração, o limite de escoamento e o alongamento dos tubos de aço comuns atendem aos requisitos gerais de transporte e aplicação estrutural. A dureza está geralmente entre 150 ~ 200HBW e é fácil de processar, soldar e formar. Os tubos de aço resistentes ao desgaste melhoraram significativamente a dureza e a resistência ao desgaste. A dureza superficial pode atingir 400HBW ou até mais, e a resistência ao impacto também é especialmente projetada para se adaptar às condições de desgaste por impacto. Em termos de tenacidade, os tubos de aço resistentes ao desgaste usam principalmente tratamento térmico especial ou tecnologia de processamento a frio para garantir que ainda tenham resistência suficiente à trinca e ao mesmo tempo alta dureza para evitar riscos à segurança causados ​​​​por fraturas frágeis.

Diferença na resistência ao desgaste
A principal vantagem dos tubos de aço resistentes ao desgaste reside na resistência ao desgaste de sua superfície ou de seus materiais em geral. Quando tubos de aço comuns transportam meios altamente abrasivos, como areia e escória, a parede do tubo se desgasta rapidamente, encurtando a vida útil. Tubos de aço resistentes ao desgaste podem resistir efetivamente ao desgaste mecânico, ao desgaste por impacto e ao desgaste por corrosão, fortalecendo a composição do material ou o projeto da estrutura composta, o que pode estender a vida útil da tubulação e reduzir a frequência de manutenção e substituição. Especialmente sob condições com alto teor de partículas sólidas, os tubos de aço resistentes ao desgaste apresentam grande durabilidade.

Comparação de resistência à corrosão
Tubos de aço comuns geralmente não possuem um projeto especial de resistência à corrosão e são facilmente afetados por substâncias corrosivas, como umidade, ácidos e álcalis no meio. Eles precisam ser protegidos por medidas de proteção externas, como revestimentos e forros. Tubos de aço resistentes ao desgaste usam elementos de liga para melhorar a resistência à corrosão do corpo. Por exemplo, adicionar elementos como cromo e níquel pode melhorar a resistência à oxidação e à corrosão; enquanto alguns tubos resistentes ao desgaste de compostos cerâmicos alcançam as funções duplas de resistência ao desgaste e resistência à corrosão através de materiais compósitos. Mas, em geral, o principal objetivo do projeto de tubos de aço resistentes ao desgaste ainda é a resistência ao desgaste, e a resistência à corrosão precisa ser selecionada de acordo com materiais específicos e condições de aplicação.

Diferenças nos processos de fabricação
Os tubos de aço comuns são produzidos principalmente por processos tradicionais, como laminação a quente, laminação a frio e soldagem. O processo é relativamente maduro e o custo é baixo. Tubos de aço resistentes ao desgaste podem usar uma variedade de processos especiais, como formação por estiramento a frio de aço com alto teor de manganês, processo de fundição centrífuga para produzir camada de liga de alta dureza, processo de revestimento para formar uma camada de solda resistente ao desgaste na superfície da parede do tubo ou tecnologia de tubo composto bimetálico para combinar a camada de liga resistente ao desgaste com a matriz resistente. Esses processos são complexos e exigem altos requisitos de equipamentos e tecnologia, e o ciclo de produção e os custos também aumentam proporcionalmente.

Diferenças nos cenários de aplicação
Tubos de aço comuns são amplamente utilizados em tubulações de transporte geral, suportes estruturais, peças mecânicas e outros campos, e são adequados para ambientes com baixo desgaste médio. Tubos de aço resistentes ao desgaste são projetados para condições de trabalho severas com alto desgaste e alto impacto, como transporte de areia e cascalho de minas, dutos de cinzas de usinas de energia, transporte de lama metalúrgica, sistemas de transporte de cimento, etc.

Considerações econômicas
Os tubos de aço comuns são relativamente baratos devido ao seu processo de produção simples e aos baixos custos de matéria-prima, e são adequados para ocasiões onde a resistência ao desgaste não é necessária. Tubos de aço resistentes ao desgaste aumentaram significativamente os custos de fabricação e preços unitários mais elevados devido à adição de elementos de liga e ao uso de processos especiais. No entanto, do ponto de vista da vida útil geral e dos custos de manutenção, os tubos de aço resistentes ao desgaste apresentam melhores benefícios econômicos em ambientes de alto desgaste, o que pode reduzir o tempo de inatividade e o desperdício de material causado pela substituição frequente.