Tubo de ferro dúctil versus tubo de ferro fundido comum: desempenho, juntas e aplicações

Como os dois ferros fundidos diferem no nível da microestrutura

O ferro dúctil e o ferro fundido cinzento comum compartilham os mesmos elementos de base - ferro, carbono e silício - e a diferença entre eles é quase inteiramente uma questão de formato do grafite. No ferro dúctil, a grafite é cultivada deliberadamente como esferóides, normalmente com uma nodularidade de pelo menos 80 por cento, conforme classificado pela ISO 945-1, obtida por um tratamento com magnésio ou cério antes da fundição. No ferro fundido cinzento comum, o grafite permanece em forma de flocos. Os flocos atuam como entalhes internos e concentram a tensão, enquanto os esferóides interrompem muito menos a matriz, de modo que o mesmo metal base proporciona um comportamento de serviço dramaticamente diferente.

O tubo de ferro dúctil é produzido por fundição centrífuga em um molde de metal, o que proporciona uma espessura de parede uniforme, uma estrutura densa e um furo liso, sem bolhas e inclusões de escória associadas à fundição estática. Após o recozimento, a estrutura metalográfica é predominantemente ferrita com pequena quantidade de perlita, combinação escolhida pela resistência com ductilidade. O tubo de drenagem de ferro cinzento é normalmente fundido em moldes de areia de acordo com um padrão de produto separado, com um perfil de propriedade diferente.

Desempenho Mecânico em Serviço

A consequência prática é que o ferro dúctil combina o comportamento à corrosão e a economia de fundição do ferro com resistência e ductilidade mais próximas do aço, razão pela qual é especificado para redes de pressão enterradas e para serviços sujeitos a cargas de tráfego, movimentos do solo ou eventos sísmicos.

Articulações, Flexibilidade e Instalação

Tubulações de ferro dúctil usam juntas flexíveis: soquetes-de pressão com gaxeta de borracha, juntas mecânicas com bucim e parafusos ou variantes restritas onde as forças de impulso devem ser transferidas para o tubo. Juntas restritas também estão disponíveis com elementos de fixação de aço inoxidável para trabalhos em solo-sem valas e instáveis. Como cada junta permite uma pequena deflexão angular que depende do diâmetro nominal, a tubulação montada pode negociar curvas horizontais e verticais, seguir o recalque e acomodar o movimento sísmico sem vazamento, e a junta de borracha suprime simultaneamente o ruído transmitido ao longo de uma pilha de drenagem. Tubos comuns de ferro fundido em serviços de drenagem usam sistemas de encaixe semelhantes, mas são muito menos tolerantes à deflexão e ao impacto depois de instalados.

Aplicações e proteção contra corrosão

Ferro dúctil:redes municipais de transmissão e distribuição de água, linhas de bombeamento de água bruta e tratada, redes de incêndio, distribuição de gás, linhas de água industrial e de mineração e esgotos por gravidade onde a pressão e a carga de tráfego são significativas.

Ferro fundido comum:drenagem de edifícios e pilhas de solo, descarga de esgotos sanitários e pluviais, drenagem de estradas e pátios, águas residuais industriais e linhas de irrigação agrícola em baixa pressão.

Proteção contra corrosão:o tubo de ferro dúctil moderno normalmente carrega um revestimento de argamassa de cimento contra corrosão interna e um revestimento-rico em zinco com uma camada de acabamento contra ataque externo; manga de polietileno é adicionada em solos agressivos.

Como escolher

Selecione ferro dúctil sempre que o tubo tiver que conter pressão interna, suportar cargas móveis ou sobreviver ao deslocamento do solo, e selecione ferro fundido comum apenas quando a função for a drenagem por gravidade em baixa altura manométrica e o layout for fixo. Ambos os materiais são pesados ​​em comparação com os plásticos, o que afeta o custo de manuseio e instalação, e ambos devem ser assentados e preenchidos de acordo com os detalhes do fabricante, para que o tubo seja apoiado ao longo de seu comprimento e não em pontos discretos. As expectativas de vida útil de várias décadas são realistas para redes de ferro dúctil corretamente protegidas, sendo o sistema de revestimento e a química do solo os fatores de controle.

Perguntas frequentes

P: O tubo de ferro dúctil é simplesmente uma versão mais resistente do tubo de ferro fundido?
Não exatamente. É um material diferente em termos metalúrgicos, porque a grafite é esferoidal e não em flocos. Essa única mudança proporciona ductilidade mensurável, bem como maior resistência, que o ferro fundido comum não possui.

P: Por que a nodularidade é controlada com tanta rigidez?
Porque o desempenho em termos de impacto e fadiga diminui rapidamente à medida que a nodularidade diminui. Limites de especificação como o mínimo de 80 por cento garantem que a estrutura do grafite se comporte conforme pretendido, em vez de reverter para uma morfologia em flocos.

P: O tubo de ferro dúctil pode ser unido a outros materiais de tubo?
Sim. Adaptadores flangeados e acoplamentos mecânicos permitem a transição para redes de aço, plástico ou ferro fundido cinzento existentes, desde que a junta seja restringida ou ancorada para resistir ao empuxo.

P: Quanta deflexão um pipeline pode suportar?
A tolerância é por junta e não por tubulação, e depende do diâmetro e do projeto da junta. É sempre definido pelo fabricante e pela norma do produto aplicável, portanto o layout deve ser desenhado junta por junta.

P: O tubo de ferro fundido comum não tem nenhuma vantagem?
Continua sendo uma escolha adequada e econômica para drenagem de edifícios e esgotos de baixa queda, onde a carga compressiva domina e o amortecimento acústico de uma pilha de ferro fundido é valorizado.

P: O que determina a vida útil de uma tubulação principal de ferro dúctil?
Principalmente o sistema de proteção contra corrosão e o ambiente do solo. Forro de cimento mais revestimento-rico em zinco, com cobertura de polietileno em terrenos agressivos, é a resposta padrão e é o que permite décadas de serviço sem substituição.