Tubos de aço para caldeiras de alta pressãoOs tubos de aço sem costura, um importante ramo dos aços especiais, são materiais essenciais em indústrias como a de geração de energia térmica, petroquímica e energia nuclear. Seu desempenho está diretamente relacionado à segurança dos equipamentos e à eficiência energética em ambientes de alta temperatura e alta pressão. Com os ajustes na matriz energética do meu país e as atualizações tecnológicas industriais, a demanda de mercado e os padrões técnicos para tubos de aço sem costura para caldeiras de alta pressão estão passando por profundas transformações. Este artigo analisará esses tubos de aço sob múltiplas perspectivas, incluindo características técnicas, situação atual da indústria, cenários de aplicação e tendências futuras.
Primeiramente, características dos materiais e normas técnicas para tubos de aço sem costura para caldeiras de alta pressão.
Os tubos de aço sem costura para caldeiras de alta pressão devem operar de forma estável e por longos períodos a temperaturas superiores a 600 °C e pressões superiores a 30 MPa. Portanto, devem possuir três propriedades essenciais: resistência à fluência (resistência à deformação em altas temperaturas), resistência à oxidação (prevenção da corrosão por gases em altas temperaturas) e estabilidade microestrutural. Atualmente, os materiais mais utilizados são aços-liga, como o 12Cr1MoVG e o 15CrMoG. As ligas de cromo-molibdênio-vanádio aumentam a resistência ao calor por meio do fortalecimento por solução sólida e por precipitação. Materiais avançados internacionalmente, como o ASTM A335 P91/P92, oferecem valores de tensão admissível mais de 30% superiores aos dos materiais tradicionais, permitindo uma redução de 20% na espessura da parede da caldeira e uma redução significativa no peso do equipamento. As principais empresas nacionais obtiveram controle independente sobre todo o processo de produção: fundição contínua de tarugos redondos → perfuração por laminação a quente → dimensionamento por laminação a frio → tratamento térmico. Em particular, a tecnologia ACC (resfriamento acelerado) utilizada no processo de laminação a quente permite controlar o tamanho do grão para acima do nível 8, aumentando a resistência ao impacto de tubos de aço em 50%. Notícias do setor de julho de 2025 revelaram que um tubo de aço HR3C de uma empresa estatal, destinado a caldeiras ultrassupercríticas, passou por um teste de operação contínua de 168 horas, demonstrando uma resistência à fadiga a 650 °C superior a 120 MPa, representando um avanço significativo para o meu país na tecnologia ultrassupercrítica de 700 °C.
Em segundo lugar, o panorama do mercado e os desafios da cadeia de suprimentos para tubos de aço sem costura para caldeiras de alta pressão.
Atualmente, a demanda global anual por tubos de alta pressão para caldeiras é de aproximadamente 5 milhões de toneladas, com a China respondendo por 45%. Três grandes polos industriais emergiram na China: o Delta do Rio Yangtzé, a Bacia de Bohai e a região Sudoeste. No entanto, o setor enfrenta duas grandes contradições estruturais: primeiro, os produtos de alta tecnologia continuam dependendo de importações. Os tubos de aço T92 de uma empresa japonesa representam 70% do mercado doméstico de unidades de geração de energia supercrítica. Segundo, as matérias-primas estão sujeitas a restrições externas. A dependência do país em relação a fontes estrangeiras para metais estratégicos, como níquel e cromo, atingiu 85% e 90%, respectivamente. Desde o segundo trimestre de 2025, o custo dos tubos de aço para caldeiras de alta pressão aumentou 18% em relação ao ano anterior devido à alta nos preços internacionais do ferromolibdênio.
Terceiro, aplicações inovadoras e avanços de ponta em tubos de aço sem costura para caldeiras de alta pressão.
No setor de novas energias, os tubos de aço para caldeiras de alta pressão estão encontrando novas aplicações:
1. Geração de Energia Solar Concentrada: Os sistemas de armazenamento de calor por sais fundidos das usinas solares de concentração do tipo torre requerem tubos de aço inoxidável 321H, que devem resistir à corrosão por sais fundidos a 565 °C. Testes de campo no projeto de 100 MW em Dunhuang mostram que a taxa anual de corrosão de tubos de aço produzidos internamente, sob condições de ciclos térmicos, caiu para 0,12 mm/ano, aproximando-se dos padrões internacionais.
2. Equipamentos para Energia de Hidrogênio: Tubulações resistentes à pressão em unidades de produção de hidrogênio por eletrólise da água agora são feitas de aço inoxidável duplex 2205, que possui um limite de corrosão sob tensão por íons cloreto três vezes maior que o do aço inoxidável 304. 3. Energia Nuclear de Quarta Geração: Condutos de hélio para reatores refrigerados a gás de alta temperatura exigem materiais que mantenham sua resistência a 850 °C. Um instituto de pesquisa desenvolveu um tubo de aço liga GH3535 que já concluiu a verificação de engenharia.
Quarto, Caminhos de Desenvolvimento Futuro para Tubos de Aço Sem Costura para Caldeiras de Alta Pressão
Para atingir as metas de “carbono duplo”, a indústria de tubos de aço para caldeiras de alta pressão precisa alcançar avanços em três dimensões:
1. Engenharia Genética de Materiais: Estabelecimento de um banco de dados de composição-processo-desempenho. Por exemplo, uma empresa está atualmente desenvolvendo um "Sistema de Design Inteligente de Microligação de Vanádio" para otimizar novas fórmulas que equilibrem custo e desempenho.
2. Monitoramento da Segurança em Serviço: Um instituto de pesquisa está promovendo uma tecnologia de ensaio não destrutivo por micro-ondas capaz de detectar fissuras internas com até 0,5 mm de profundidade, com uma sensibilidade quatro vezes maior que a dos ensaios ultrassônicos tradicionais.
3. Modelo de Economia Circular: O "Programa de Reciclagem de Tubos de Aço" de uma empresa é um exemplo a ser seguido. Ajustando a composição do processo, a empresa recicla tubos de aço de caldeiras descartados, transformando-os em aço para construção, atingindo uma taxa de utilização de metal de 92%.
É previsível que, com o avanço da tecnologia de geração de energia ultra-supercrítica rumo a 700 °C e o crescimento explosivo da indústria de energia de hidrogênio, os tubos de aço sem costura para caldeiras de alta pressão passem por uma nova rodada de iterações tecnológicas. Espera-se que as empresas que planejam proativamente a inovação de materiais, a manufatura inteligente e os serviços de ciclo de vida completo dominem a futura reestruturação do setor. Para os usuários finais, além de se concentrarem no preço, também devem prestar atenção a indicadores mais aprofundados, como os dados de resistência à fadiga do tubo de aço e o índice de investimento em P&D do fornecedor no momento da compra. Esses fatores serão essenciais para garantir a operação segura dos equipamentos a longo prazo.
Data da publicação: 05/08/2025