Barra Roscada ASTM: Tipos, Aplicações e Especificações Técnicas [Guia Completo 2025]

Barras roscadas (também chamadas de estojos, prisioneiros ou stud bolts) são elementos de fixação fundamentais na indústria pesada, especialmente em aplicações de alta temperatura, pressão elevada e ambientes corrosivos. Ao contrário de parafusos convencionais, as barras roscadas têm rosca em ambas as extremidades e são rosqueadas permanentemente em uma das peças, permitindo montagem/desmontagem repetida com porcas.

Este guia completo aborda especificações ASTM (American Society for Testing and Materials), dimensionamento, instalação, manutenção e aplicações industriais.

1. O Que São Barras Roscadas e Quando Usá-las

1.1 Definição e Características

Barra Roscada (Threaded Rod / All-Thread Rod):

• Barra cilíndrica com rosca contínua em todo o comprimento
• Rosca: UNC (grossa), UNF (fina) ou métrica (ISO)
• Comprimentos: 1m, 2m, 3m (corte sob medida)
• Aplicação: Fixação de tubulações, eletrocalhas, estruturas suspensas

Estojo / Prisioneiro (Stud Bolt):

• Barra com rosca em ambas as extremidades (comprimentos específicos)
• Rosca fixa (thread end): Rosqueada permanentemente na peça (menor comprimento)
• Rosca de aperto (nut end): Recebe a porca para aperto (maior comprimento)
• Comprimentos padronizados: ASME B16.5 (flanges), DIN 976 (métrico)
• Aplicação: Flanges de tubulação, cabeçotes de motor, vasos de pressão

Diferenças Críticas:

Parafuso Convencional:
- Cabeça sextavada + rosca no corpo
- Aperto por rotação do parafuso (torque na cabeça)
- Remoção: Desparafusar completamente
- Limitação: Desgaste da cabeça após múltiplas montagens

Estojo (Stud Bolt):
- Sem cabeça, rosca em ambas extremidades
- Aperto por rotação da porca (estojo permanece fixo)
- Remoção: Apenas desparafusar porca (estojo permanece)
- Vantagem: Múltiplas montagens sem desgaste, melhor distribuição de carga

1.2 Quando Usar Barras Roscadas

Use Estojo (Stud Bolt) quando:

1. Montagem/desmontagem frequente: Manutenção de flanges (troca de gaxetas a cada 1-2 anos)
2. Alta temperatura: Dilatação térmica (estojo compensa melhor que parafuso)
3. Materiais diferentes: Flange aço carbono + equipamento inox (estojo isola galvânica)
4. Espaço restrito: Acesso limitado (porca gira com soquete curto; parafuso precisa comprimento total)
5. Normas exigem: ASME B16.5 (flanges), ASME VIII (vasos de pressão), API 6A (equipamentos petróleo)

Use Parafuso Convencional quando:

• Montagem permanente ou raramente desmontada
• Baixa temperatura (<200°C)
• Estruturas estáticas sem vibração
• Custo é crítico (parafuso 20-30% mais barato)

2. Especificações ASTM para Barras Roscadas

2.1 ASTM A193 Grade B7 – Padrão para Alta Temperatura

Especificação Completa:

Material: Aço liga Cr-Mo (42CrMo4, equivalente AISI 4140)
Composição Química:
- Carbono (C): 0,37-0,49%
- Cromo (Cr): 0,75-1,20%
- Molibdênio (Mo): 0,15-0,25%
- Manganês (Mn): 0,65-1,10%

Propriedades Mecânicas:
- Resistência à Tração: 860 MPa (125 ksi) mínimo
- Limite de Escoamento: 725 MPa (105 ksi) mínimo
- Alongamento: 16% mínimo (em 50 mm)
- Redução de Área: 50% mínimo
- Dureza: 321-388 HB (Brinell) ou 35-42 HRC (Rockwell C)

Temperatura de Trabalho:
- Mínima: -29°C (sem tratamento especial)
- Máxima contínua: 540°C (1.000°F)
- Máxima intermitente: 650°C (1.200°F)

Tratamento Térmico:
- Normalização: 900-950°C
- Têmpera: 850°C em óleo
- Revenimento: 590-650°C (para atingir dureza especificada)

Marcação Obrigatória:

• Cabeça ou extremidade: "B7" (identificação do grade)
• Corpo: Marcação do fabricante + lote (rastreabilidade)
• Cores: Não padronizado ASTM (alguns fabricantes usam tinta vermelha na extremidade)

Porcas Compatíveis:

• ASTM A194 Grade 2H: Aço carbono tratado termicamente (mais comum)
• ASTM A194 Grade 2HM: Aço Mn-Si com melhor tenacidade (baixas temperaturas)
• ASTM A563 Grade DH: Alternativa comercial (especificar compatibilidade)

Aplicações Típicas:

• Flanges de tubulações (vapor, óleo, gás) até 540°C
• Vasos de pressão (caldeiras, autoclaves, reatores)
• Trocadores de calor (petroquímica, refinarias)
• Turbinas a vapor (fixação de componentes)
• Compressores industriais (alta temperatura + vibração)

Limitações:

• Ambientes corrosivos (água salgada, ácidos): Use B8M (inox 316)
• Temperaturas abaixo de -29°C: Use A320 L7 (tratamento para baixa temperatura)
• Exposição a hidrogênio >400°C: Risco de fragilização (consultar especialista)

2.2 ASTM A193 Grade B8 / B8M – Inox para Ambientes Corrosivos

B8 (AISI 304 / DIN 1.4301):

Material: Aço inoxidável austenítico 18-8
Composição Química:
- Cromo (Cr): 18-20%
- Níquel (Ni): 8-11%
- Carbono (C): ≤0,08% (padrão) ou ≤0,03% (304L – baixo carbono)
- Sem Molibdênio (Mo): 0%

Propriedades Mecânicas:
- Resistência à Tração: 515 MPa (75 ksi) mínimo
- Limite de Escoamento: 205 MPa (30 ksi) mínimo
- Alongamento: 30% mínimo
- Dureza: ≤217 HB (mais macio que B7)

Temperatura de Trabalho:
- Mínima: -200°C (criogenia)
- Máxima contínua: 425°C (800°F)
- Acima de 425°C: Risco de precipitação de carbonetos (corrosão intergranular)

Resistência à Corrosão:
- Excelente: Atmosfera, água doce, ácidos fracos (HNO3 diluído)
- Boa: Vapor, condensado, ambientes úmidos internos
- Moderada: Água salgada (preferir B8M)
- Ruim: Ácidos fortes (HCl, H2SO4 concentrado), cloretos >100 ppm

B8M (AISI 316 / DIN 1.4401):

Material: Aço inoxidável austenítico 18-8-2 (com molibdênio)
Composição Química:
- Cromo (Cr): 16-18%
- Níquel (Ni): 10-14%
- Molibdênio (Mo): 2-3% ← DIFERENCIAL vs. B8
- Carbono (C): ≤0,08% (padrão) ou ≤0,03% (316L)

Propriedades Mecânicas:
- Resistência à Tração: 515 MPa (75 ksi) mínimo
- Limite de Escoamento: 205 MPa (30 ksi) mínimo
- Alongamento: 30% mínimo
- Dureza: ≤217 HB

Temperatura de Trabalho:
- Mínima: -200°C (criogenia)
- Máxima contínua: 540°C (1.000°F) ← Superior ao B8
- Máxima intermitente: 650°C

Resistência à Corrosão:
- Excelente: Água salgada, cloretos, ambientes marinhos, ácidos fortes
- Vantagem Mo: Resistência superior a pitting (corrosão localizada) e crevice corrosion
- Ideal: Indústria química, farmacêutica, alimentícia, offshore

Quando usar B8 vs. B8M:

Porcas Compatíveis:

• ASTM A194 Grade 8: Para B8 (AISI 304)
• ASTM A194 Grade 8M: Para B8M (AISI 316)
• ASTM A194 Grade 8C/8M3: Classes especiais (consultar norma)

Limitação Crítica – Resistência Mecânica:

• B8/B8M têm resistência ~40% inferior ao B7 (515 MPa vs. 860 MPa)
• Solução: Usar diâmetro maior ou mais estojos para compensar
• Exemplo: Flange que usa 8x estojos B7 1/2" pode precisar 8x estojos B8M 5/8"

2.3 ASTM A320 Grade L7 – Baixa Temperatura (Criogenia)

Especificação:

Material: Aço liga Cr-Mo (mesmo base que B7) + tratamento térmico especial
Composição: Idêntica ao A193 B7

Diferença vs. B7:
- Tratamento térmico adicional para tenacidade a frio
- Teste de impacto Charpy obrigatório: -46°C (15 J mínimo)
- Evita fratura frágil em baixas temperaturas

Temperatura de Trabalho:
- Mínima: -46°C (-50°F) ← DIFERENCIAL
- Máxima: 540°C (igual B7)

Propriedades Mecânicas:
- Iguais ao B7 (860 MPa, 725 MPa escoamento)
- Tenacidade superior a frio (resistência ao impacto)

Aplicações:

• Plantas de GNL (Gás Natural Liquefeito) -162°C
• Tanques criogênicos (nitrogênio líquido -196°C, oxigênio -183°C)
• Tubulações de CO2 líquido (-57°C)
• Plantas de ar comprimido (expansão criogênica)
• Regiões de clima extremo (Ártico, instalações em altitude)

Porcas Compatíveis:

• ASTM A194 Grade 7: Tratamento similar ao L7 (baixa temperatura)
• ASTM A194 Grade 4: Alternativa (8% Ni para -100°C)

Custo: +30-50% vs. B7 (tratamento térmico adicional + ensaios Charpy)

IMPORTANTE: Para temperaturas abaixo de -46°C, consulte especialista (pode exigir inox austenítico ou ligas especiais com 9% Ni).

2.4 Outras Especificações ASTM Relevantes

ASTM A193 Grade B16 (Aço Cr-Mo-V):

• Similar ao B7, mas com vanádio (V) adicional (0,03-0,08%)
• Maior resistência à fluência (creep) em altas temperaturas
• Aplicação: Turbinas a vapor >540°C, caldeiras supercríticas
• Custo: +40-60% vs. B7

ASTM A193 Grade B8 Class 2 (Inox 304 Endurecido):

• AISI 304 com deformação a frio (work hardening)
• Resistência à Tração: 860 MPa (igual B7!) vs. 515 MPa (B8 padrão)
• Limitação: Temperatura máxima 315°C (vs. 425°C do B8 padrão)
• Aplicação: Ambientes corrosivos com necessidade de alta resistência

ASTM A193 Grade B8T (Inox 321 Estabilizado):

• AISI 321: 18-8 + Titânio (Ti 5x%C)
• Vantagem: Resistência à corrosão intergranular até 650°C
• Aplicação: Flanges de escapamento (automotivo), fornos, caldeiras
• Custo: +80-120% vs. B8

3. Dimensionamento e Seleção de Barras Roscadas

3.1 Cálculo de Comprimento para Flanges

Fórmula ASME B16.5 (flanges de tubulação):

L = T1 + T2 + H + G + 2t + 6 mm

Onde:
L = Comprimento total do estojo
T1 = Espessura do flange 1
T2 = Espessura do flange 2
H = Altura da porca (1,5x a 2x o diâmetro nominal)
G = Espessura da gaxeta (3-6 mm típico; 10-20 mm para gaxetas espirometálicas)
2t = Comprimento de rosca para fixação (mínimo 1,5x diâmetro; recomendado 2x)
6 mm = Margem de segurança (sobra acima da porca)

Comprimento de Rosca (Thread Length):
- Rosca fixa (flange side): 2x diâmetro nominal (2D)
- Rosca de aperto (nut side): Suficiente para porca + arruela + 3-6 filetes expostos

Exemplo Prático – Flange 4" Classe 300#:

Dados:
- Flange ANSI B16.5 4" 300# RF (Raised Face)
- T1 = T2 = 25 mm (espessura flange)
- Gaxeta: Spiralwound 4" (G = 5 mm)
- Porca M16 DIN 934: H = 13 mm
- Arruela F436: 3 mm
- Diâmetro estojo: 5/8"-11 UNC (15,875 mm)

Cálculo:
L = 25 + 25 + 13 + 5 + (2 x 2 x 15,875) + 6
L = 25 + 25 + 13 + 5 + 63,5 + 6
L = 137,5 mm

Arredondamento: 140 mm (comprimento comercial próximo)

Comprimentos Padrão ASME B16.5 (flanges de tubulação):

3.2 Seleção de Diâmetro e Quantidade

Cálculo de Carga Total:

1. Pressão interna do sistema (P em MPa ou psi)
2. Área do flange (A = π/4 x D², onde D = diâmetro interno)
3. Carga hidrostática (Fh = P x A)
4. Carga de gaxeta (Fg = força necessária para selar gaxeta, típico 50-100 MPa)
5. Fator de segurança (FS = 3-5 para operação normal, 6-8 para vibração/fadiga)

Carga por Estojo:
Fb = (Fh + Fg) x FS / n

Onde n = número de estojos (conforme ASME B16.5)

Resistência à Tração do Estojo:
Rt = Área resistente (As) x Tensão admissível (σ)

Para B7: σ = 860 MPa / 3 = 287 MPa (FS=3)

Verificação:
Rt ≥ Fb (OK)

Exemplo – Flange 6" Classe 600# com Vapor 10 MPa:

Dados:
- Pressão: P = 10 MPa (100 bar)
- Diâmetro interno: D = 154 mm (6")
- Estojos: 12x 3/4"-10 UNC B7 (conforme ASME B16.5)
- Área resistente 3/4": As = 303 mm²

Cálculo:
1. Área flange: A = π/4 x 154² = 18.626 mm²
2. Carga hidrostática: Fh = 10 x 18.626 = 186.260 N
3. Carga gaxeta (estimativa): Fg = 100.000 N
4. Carga total: F = 186.260 + 100.000 = 286.260 N
5. Fator segurança: FS = 4
6. Carga projeto: Fp = 286.260 x 4 = 1.145.040 N
7. Carga por estojo: Fb = 1.145.040 / 12 = 95.420 N

Resistência estojo B7 3/4":
Rt = 303 mm² x 287 MPa = 86.961 N

Verificação: 86.961 N < 95.420 N ✗ INSUFICIENTE

Solução: Usar classe 12 (estojo B7 mais resistente com menor área)
OU: Aumentar diâmetro para 7/8"-9 UNC (As = 419 mm²)
   Rt = 419 x 287 = 120.253 N > 95.420 N ✓ OK

IMPORTANTE: Cálculo detalhado de flanges é complexo e deve seguir ASME PCC-1 ou EN 1591-1. Exemplos acima são simplificados para fins didáticos. Consulte engenheiro mecânico para aplicações críticas.

3.3 Tabela de Diâmetros e Áreas Resistentes

Rosca UNC (Polegada – Grossa):

Rosca Métrica (ISO):

Resistência calculada com σ = 287 MPa (B7 com FS=3)

4. Instalação e Procedimentos de Montagem

4.1 Instalação de Estojos em Flanges

Passo a Passo Detalhado:

1. Preparação de Superfícies:

- Limpar faces dos flanges: Remover oxidação, tinta, resíduos de gaxetas antigas
- Ferramenta: Escova de aço rotativa, lixa 80-120, raspadeira
- Verificar planeza: Régua de precisão (desvio máximo 0,05 mm/100 mm)
- Limpar furos dos estojos: Escova de rosca (tap) + sopro com ar comprimido
- Desengraxar: Solvente (álcool isopropílico, acetona) + pano limpo

2. Aplicação de Lubrificante / Anti-Seize:

Tipo de lubrificante (conforme temperatura):
- Até 300°C: Graxa à base de cobre (Molykote 1000, Never-Seez)
- 300-650°C: Graxa à base de níquel (Never-Seez NS-165)
- 650-1.000°C: Pasta de grafite coloidal (Alfa Laval Stag 9001)
- Criogenia (<-40°C): Graxa PTFE (Krytox GPL 205)

Aplicação:
- Cobrir 100% da rosca de aperto (nut end) com camada fina
- NÃO aplicar na rosca fixa (thread end) – pode contaminar gaxeta
- Quantidade: Camada fina visível (0,05-0,1 mm)

3. Rosqueamento dos Estojos (Thread End):

Ferramentas:
- Soquete com reentrância (stud driver) OU
- Alicate de bico mola (para diâmetros pequenos) OU
- Duas porcas travadas (método improvisado – não recomendado)

Procedimento:
- Rosquear estojo no flange inferior (rosca fixa = 2x diâmetro de profundidade)
- Torque de instalação: 30-50% do torque final (apenas para fixar)
- Verificar perpendicularidade: Esquadro de 90° (desvio máximo 2°)
- Deixar rosca de aperto exposta: H + 6 mm (altura porca + margem)

4. Instalação da Gaxeta:

Tipos de gaxeta:
- Spiralwound (espirometálica): Alta pressão/temperatura, mais comum
- Ring Joint (RTJ): Pressões extremas >150 bar, flanges com ranhura
- Borracha/PTFE: Baixa pressão (<10 bar), temperatura <150°C

Centralização:
- Gaxeta deve estar perfeitamente centrada (guias de centragem recomendadas)
- Verificar que não toca nos estojos (folga mínima 3 mm)

5. Montagem do Flange Superior:

- Posicionar flange superior sobre estojos (guiar pelos estojos)
- Verificar alinhamento de furos (todos estojos devem passar livremente)
- Instalar arruelas F436 (face chanfrada para baixo, contato com flange)
- Instalar porcas (rosquear manualmente até encostar no flange)

6. Sequência de Aperto:

Padrão de Aperto (Star Pattern):
- Numerar estojos: 1 a n (sentido horário)
- Apertar em estrela: 1 → n/2+1 → 2 → n/2+2 → 3 → ...
- Para 4 estojos: 1-3-2-4
- Para 8 estojos: 1-5-3-7-2-6-4-8
- Para 12 estojos: 1-7-4-10-2-8-5-11-3-9-6-12

Etapas de Torque (4 passadas):
1ª passada: 30% do torque final (ex: 30% x 300 Nm = 90 Nm)
2ª passada: 60% (180 Nm)
3ª passada: 80% (240 Nm)
4ª passada: 100% (300 Nm) + marcação com tinta lacre (detecção de giro)

Ferramentas:
- Torquímetro calibrado (certificado RBC/INMETRO, erro <±4%)
- Classe de flange ≥150#: Torquímetro hidráulico (precisão superior)
- Extensão de soquete: Comprimento correto (não alterar braço de alavanca)

7. Re-Torque (Hot Torque):

Quando: Após 24-48h de operação a quente (acomodação de gaxeta)
Procedimento:
- Aliviar pressão do sistema (fechar válvulas, despressurizar linha)
- Verificar marcação de tinta (identificar giros)
- Aplicar 100% do torque original (mesma sequência em estrela)
- Registrar: Data, torque aplicado, responsável (rastreabilidade)

Frequência de Re-Torque:
- 1ª parada programada (6-12 meses): Obrigatório
- Anual: Recomendado para pressões >50 bar
- Bianual: Sistemas de baixa pressão (<10 bar)

4.2 Tabelas de Torque para Estojos ASTM

ASTM A193 B7 com Lubrificação (k=0,15):

ASTM A193 B8M (Inox 316) com Lubrificação Anti-Seize: Torque 10-15% inferior ao B7 (resistência mecânica menor + risco de gripamento)

IMPORTANTE:

• Coeficiente de atrito (k) depende do lubrificante: k=0,20 (seco), k=0,15 (lubrificado), k=0,10 (graxa MoS2)
• Torques acima são para k=0,15 (graxa de cobre padrão)
• Se usar graxa diferente, recalcular torque (fórmula VDI 2230 ou consultar fabricante)

4.3 Erros Comuns e Como Evitá-los

1. Sobre-Torque (Torque Excessivo):

Problema: Quebra da rosca, escoamento do material, ruptura do estojo
Causas:
- Torquímetro descalibrado (erro >±6%)
- Extensão de soquete incorreta (altera braço de alavanca)
- Rosca suja/oxidada (aumenta atrito efetivo)
- Falta de lubrificação (k=0,20 em vez de k=0,15)

Prevenção:
- Calibrar torquímetro anualmente (certificado RBC)
- Usar extensão do fabricante do torquímetro (ou recalcular torque)
- Limpar rosca antes de aplicar lubrificante
- Sempre lubrificar (exceto quando norma proibir)

2. Sub-Torque (Torque Insuficiente):

Problema: Vazamento, afrouxamento por vibração, fadiga do estojo
Causas:
- Operador não seguiu etapas de torque (pulou de 30% para 100%)
- Torquímetro com escala errada (leu ft-lbs como Nm)
- Sequência de aperto incorreta (não usou padrão estrela)

Prevenção:
- Treinar operadores (procedimento escrito + prática)
- Usar torquímetro com escala única (apenas Nm ou apenas ft-lbs)
- Supervisionar montagem crítica (caldeiras, vasos de pressão)

3. Gripamento de Rosca (Galling):

Problema: Rosca trava durante aperto (especialmente inox B8M)
Causas:
- Inox sobre inox sem lubrificação (coeficiente de atrito >0,40)
- Rosca danificada (rebarbas, riscos, oxidação)
- Aperto muito rápido (aquecimento por fricção)

Prevenção:
- Lubrificação obrigatória em inox (anti-seize níquel ou cobre)
- Inspecionar rosca antes de instalar (calibre de rosca)
- Apertar lentamente (máximo 10 RPM em torque alto)
- Se travar: NÃO forçar → Aliviar, remover, lubrificar, reinstalar

4. Corrosão Galvânica:

Problema: Corrosão acelerada quando metais diferentes em contato
Exemplos:
- Estojo inox B8M + flange aço carbono (diferença 0,4V na série galvânica)
- Estojo B7 + flange alumínio (alumínio corrói)

Prevenção:
- Isolamento elétrico: Arruela de nylon/fibra entre flange e porca
- Graxa protetora: Base de zinco (Tek-Gel, Noalox) – barreira química
- Pintura: Epóxi no flange (camada >80 μm)
- Material intermediário: Arruela de cobre estanhado (potencial intermediário)

5. Manutenção e Inspeção

5.1 Inspeção Visual Periódica

Frequência:

• Sistemas críticos (alta pressão/temperatura): Trimestral
• Sistemas normais: Semestral ou anual
• Após eventos: Sobrepressão, golpe de aríete, terremoto

Checklist de Inspeção:

✓ Marcação de tinta intacta (sem giro)
✓ Porca não afrouxada (conferir com chave)
✓ Sem vazamentos visíveis (manchas, gotejamento)
✓ Sem corrosão avançada (pitting, oxidação >20% da área)
✓ Estojos retos (sem empenamento visível)
✓ Arruelas presentes e íntegras
✓ Comprimento exposto acima da porca: 3-6 filetes (não excessivo)

Ações Corretivas:

• Marcação girada: Re-torque imediato (seguir procedimento completo)
• Corrosão superficial (<20%): Limpeza + proteção (graxa, pintura)
• Corrosão profunda (>20%): Substituir estojo + investigar causa raiz
• Vazamento: Despressurizar → Re-torque → Se persistir, trocar gaxeta
• Estojo empenado: Substituir imediatamente (risco de ruptura)

5.2 Inspeção por Ensaios Não-Destrutivos (END)

Ultrassom (UT – Ultrasonic Testing):

Aplicação: Detecção de trincas internas, monitoramento de fadiga
Método: Transdutor de contato (gel acoplante) na extremidade do estojo
Frequência: 5-10 MHz (penetração 50-200 mm)
Vantagem: Detecta trincas de 0,5-1 mm (invisíveis a olho nu)
Limitação: Requer operador treinado (nível II SNQC/ABENDE)

Quando usar:
- Estojos >1" em vasos de pressão NR-13
- Histórico de falhas por fadiga
- Inspeção de recebimento (lotes críticos)

Partículas Magnéticas (MT – Magnetic Particle Testing):

Aplicação: Trincas superficiais e sub-superficiais (até 3 mm prof.)
Método: Magnetização do estojo + aplicação de partículas ferromagnéticas (pó seco ou via úmida)
Vantagem: Rápido, visual, não requer equipamento complexo
Limitação: Apenas materiais ferromagnéticos (B7, aço carbono) – NÃO funciona em inox (B8M)

Quando usar:
- Inspeção anual de flanges críticos
- Após re-torque de estojos antigos (>5 anos)
- Quando ultrassom não disponível (custo menor)

Líquido Penetrante (PT – Penetrant Testing):

Aplicação: Trincas superficiais abertas (qualquer material)
Método: Aplicação de líquido penetrante colorido ou fluorescente + revelador
Vantagem: Funciona em inox, alumínio, não-ferrosos
Limitação: Apenas defeitos abertos (trinca >0,1 mm de abertura)

Quando usar:
- Inspeção de estojos inox B8M
- Complemento ao MT (confirmação de indicações)
- Inspeção de campo (método mais simples)

5.3 Critérios de Substituição

Substitua Estojo SE:

1. Rosca danificada: Fios deformados, riscos profundos, perda de forma (calibre não passa)
2. Corrosão profunda: Pitting >1 mm de profundidade, redução de diâmetro >5%
3. Trinca detectada: Qualquer trinca (mesmo <1 mm) em aplicação crítica
4. Empenamento: Flecha >2% do comprimento (ex: 3 mm em estojo de 150 mm)
5. Múltiplas reutilizações: >5 montagens/desmontagens (fadiga acumulada)
6. Estiramento permanente: Comprimento aumentou >1% (escoamento do material)

Pode Reutilizar SE:

1. Inspeção visual OK: Rosca íntegra, sem corrosão avançada, reto
2. Dureza conforme especificação: B7 = 321-388 HB (durômetro portátil)
3. Aplicação não-crítica: Pressão <50 bar, temperatura <300°C, sem vibração
4. Número de reutilizações <3: Primeira ou segunda desmontagem
5. Limpeza e lubrificação: Escova de rosca + desengraxante + novo anti-seize

Recomendação Geral: Em aplicações críticas (NR-13, caldeiras, reatores nucleares), sempre substitua estojos após desmontagem (custo de estojo é ínfimo perto do risco de falha).

6. Aplicações Industriais Detalhadas

6.1 Indústria Petroquímica e Refino

Flanges de Tubulação de Processo:

Aplicação: Conexão de tubulações de vapor, óleo, gás, produtos químicos
Pressão: 10-150 bar (150#-1500#)
Temperatura: 200-540°C (vapor superaquecido, óleo térmico)
Especificação: ASTM A193 B7 + porcas A194 2H
Norma: ASME B16.5, B16.47 (flanges grandes), B31.3 (tubulações de processo)

Desafios:
- Ciclos térmicos (start-up/shutdown causam fadiga)
- Vibrações (bombas, compressores)
- Corrosão (H2S, ácidos nafténicos, cloretos)

Solução:
- Re-torque após cada shutdown (trimestral típico)
- Inspeção anual por ultrassom (detecção de trincas)
- Substituição a cada 5-8 anos (preventivo)

Vasos de Pressão (NR-13):

Aplicação: Reatores, autoclaves, colunas de destilação, trocadores de calor
Pressão: 20-300 bar
Temperatura: 150-450°C
Especificação: B7 (padrão), B16 (alta temperatura >500°C)
Norma: ASME VIII Div.1/2, NR-13 (Brasil), AD 2000 (Alemanha)

Requisitos NR-13:
- Certificado de material 3.1 (rastreabilidade)
- Inspeção por END (UT ou MT) a cada 2 anos
- Livro de inspeção (registro de todas as manutenções)
- Profissional habilitado (engenheiro com NR-13)

Caso Típico: Reator de Polimerização 100 bar, 280°C
- 36x estojos 1-1/4"-7 UNC B7 x 200 mm
- Torque: 1.250 Nm (torquímetro hidráulico)
- Re-torque: Após 48h + anual
- Inspeção UT: Bianual (detecção de fadiga)
- Vida útil: 15-20 anos (com manutenção preventiva)

6.2 Indústria de Geração de Energia

Turbinas a Vapor:

Aplicação: Fixação de carcaça, flanges de entrada/saída de vapor
Pressão: 100-250 bar (vapor supercrítico)
Temperatura: 540-650°C
Especificação: ASTM A193 B16 (Cr-Mo-V para fluência)
Norma: ASME PTC 6 (turbinas), ASTM A193

Desafio Específico: Fluência (creep)
- Material "estica" lentamente sob carga + temperatura
- Re-torque periódico: A cada 3.000-5.000 horas de operação
- Substituição preventiva: 50.000-80.000 horas (5-9 anos operação contínua)

Caldeiras Industriais:

Aplicação: Flanges de tubulões (drum), conexões de superaquecedores
Pressão: 40-180 bar
Temperatura: 300-540°C
Especificação: B7 (até 540°C), B16 (>540°C)
Norma: NR-13, ASME I (caldeiras de potência)

Ciclos de Operação:
- Partida/parada diária: Fadiga térmica severa (substituir a cada 3-5 anos)
- Operação contínua: Menor fadiga (substituir a cada 8-12 anos)

6.3 Indústria Química e Farmacêutica

Reatores em Inox (Corrosão + Alta Temperatura):

Aplicação: Reatores de síntese química, fermentadores, vasos sanitários
Pressão: 5-50 bar
Temperatura: 80-280°C
Especificação: ASTM A193 B8M (inox 316) ou B8 (inox 304)
Norma: ASME BPE (bioprocessamento), FDA (alimentícia), EHEDG (europeia)

Vantagens Inox:
- Resistência a ácidos (acético, cítrico, fosfórico)
- Limpeza CIP (clean-in-place) com NaOH 2-4%
- Ausência de contaminação por ferrugem (crítico em farmacêutica)

Desvantagens:
- Resistência mecânica 40% menor (usar diâmetro maior)
- Gripamento de rosca (lubrificação obrigatória)
- Custo +50-80% vs. B7

Tubulações Sanitárias (FDA/ANVISA):

Aplicação: Transporte de produtos alimentícios, farmacêuticos
Especificação: B8M Class 1 (316L baixo carbono – evita corrosão intergranular após soldagem)
Acabamento: Polido sanitário (Ra <0,8 μm, 20 microinches)
Limpeza: CIP diária (NaOH 2% + HNO3 1% + enxágue água DI)

Requisitos:
- Certificado FDA para lubrificante (graxa food-grade NSF H1)
- Porcas A194 8M com acabamento polido
- Gaxetas PTFE ou Viton (compatibilidade FDA)

6.4 Indústria Criogênica (GNL, Gases Industriais)

Plantas de GNL (Gás Natural Liquefeito):

Aplicação: Flanges de tubulações criogênicas (-162°C)
Especificação: ASTM A320 L7 + porcas A194 Grade 7
Pressão: 5-15 bar (GNL é armazenado a pressão atmosférica, mas tubulações de processo têm pressão)
Temperatura: -162°C a -100°C

Desafios:
- Fratura frágil: Aços comuns ficam quebradiços a -162°C
- Contração térmica: Estojos encolhem ~0,3% (0,45 mm em estojo de 150 mm)
- Vedação: Gaxetas especiais (PTFE expandido, grafite flexível)

Inspeção:
- Teste de impacto Charpy obrigatório (15 J a -46°C mínimo)
- Inspeção por líquido penetrante (MT não funciona bem a frio)
- Verificação de torque após 7 dias de operação (acomodação térmica)

Tanques Criogênicos (N2, O2, Ar Líquido):

Aplicação: Flanges de bocas de inspeção, conexões de transferência
Temperatura: -196°C (N2 líquido), -183°C (O2 líquido)
Especificação: A320 L7 ou inox 304/316 (austenítico mantém tenacidade a frio)
Norma: API 620 (tanques de armazenamento), EN 14620 (europeia)

Alternativa Inox:
- AISI 304/316 mantém tenacidade até -200°C (austenítico)
- Vantagem: Resistência a corrosão (condensação de umidade ao aquecer)
- Desvantagem: Resistência mecânica 40% menor (compensar com diâmetro)

7. Comparação: Barra Roscada vs. Parafuso Convencional

Conclusão: Estojos custam 2-3x mais, mas em aplicações críticas (alta temperatura, pressão, manutenção frequente) o investimento se paga em vida útil e confiabilidade.

8. Preços de Referência (2025)

ASTM A193 B7 (Aço Cr-Mo):

ASTM A193 B8M (Inox 316):

ASTM A320 L7 (Baixa Temperatura):

Porcas ASTM A194:

Arruelas ASTM F436:

Kits Completos para Flanges (estojo + porca + 2 arruelas):

• Flange 2" 300# (4x estojos 5/8" x 3"): R$ 180/kit
• Flange 4" 300# (8x estojos 3/4" x 3-1/2"): R$ 420/kit
• Flange 6" 600# (12x estojos 7/8" x 4-1/2"): R$ 950/kit

Preços para pedidos de 10-50 unidades. Descontos para volumes maiores (50-100 unid: -15%, >100 unid: -25%).

9. Perguntas Frequentes (FAQ)

P: Qual a diferença entre estojo e parafuso com rosca total?

R: Estojos são projetados especificamente para aplicações com montagem/desmontagem repetida:

• Duas roscas: Rosca fixa (rosqueada permanentemente) + rosca de aperto (porca)
• Comprimentos de rosca diferentes: Rosca fixa mais curta (2x diâmetro), rosca de aperto mais longa
• Materiais específicos: ASTM A193 B7/B8M (alta temperatura/corrosão)

Parafuso com rosca total (barra roscada cortada):

• Rosca contínua sem diferenciação
• Comprimento variável (corte sob medida)
• Material genérico (classe 5.8, 8.8)
• Aplicação: Fixação de eletrocalhas, tubulações suspensas, estruturas leves

Nunca substitua estojo especificado por barra roscada cortada (resistência inferior, rosca inadequada para flanges).

P: B7 ou B8M para flange de vapor 150°C?

R: B7 é adequado para vapor até 540°C. Use B8M apenas se houver:

1. Corrosão: Condensado ácido (pH <5), presença de cloretos >100 ppm
2. Higiene: Aplicação alimentícia/farmacêutica (inox obrigatório)
3. Norma exige: Cliente especifica inox (comum em offshore, químicas)

Análise de custo:

• Flange 4" 300# com B7: R$ 420 (8 estojos)
• Mesmo flange com B8M: R$ 680 (+62%)
• Economia B7: R$ 260 por flange → R$ 2.600 em 10 flanges

Recomendação: Use B7 sempre que possível (custo 40% menor, resistência superior). B8M só quando corrosão ou norma exigir.

P: Posso reutilizar estojos após desmontagem de flange?

R: Depende da aplicação:

Pode reutilizar SE:

• Inspeção visual OK (rosca íntegra, sem corrosão >10%, reto)
• Dureza conforme especificação (durômetro portátil)
• Aplicação não-crítica (pressão <50 bar, temperatura <300°C)
• Número de reutilizações <3

NUNCA reutilize:

• Vasos de pressão NR-13 (norma exige substituição)
• Flanges críticos de segurança (vapor >100 bar, produtos tóxicos)
• Estojos com corrosão >20% da área, trincas, empenamento
• Após >5 montagens/desmontagens (fadiga acumulada)

Recomendação Geral: Em indústria petroquímica, refino, geração de energia, sempre substitua estojos (custo de estojo é ínfimo perto do risco de vazamento/acidente).

P: Como evitar gripamento de rosca em estojos inox B8M?

R: Gripamento (galling) é comum em inox sobre inox. Prevenção:

1. Lubrificação obrigatória:

   • Anti-seize de níquel (Never-Seez NS-165) ou cobre (Molykote 1000)
   • Camada fina (0,05-0,1 mm) em 100% da rosca de aperto
   • Food-grade se aplicação sanitária (NSF H1)

2. Aperto lento:

   • Máximo 10 RPM (velocidade de catraca manual)
   • Se apertar rápido, aquecimento por fricção → gripamento

3. Inspeção de rosca:

   • Calibre de rosca (passa/não passa) antes de instalar
   • Remover rebarbas com lima fina

4. Uso de porca de sacrifício:

   • Primeira porca: Aço carbono 2H (permite assentamento sem gripar)
   • Segunda porca: Inox 8M (aperto final)
   • Custo adicional mínimo, mas elimina 90% dos gripamentos

Se gripar durante aperto:

• NÃO force (risco de quebrar estojo dentro do flange → reparo custoso)
• Alivie torque, remova estojo, limpe rosca, lubrifique novamente

P: Qual o comprimento correto de estojo para meu flange?

R: Use a fórmula ASME B16.5:

L = T1 + T2 + H + G + 2t + 6 mm

T1, T2 = Espessura dos flanges (consultar ASME B16.5)
H = Altura da porca (1,5-2x diâmetro)
G = Espessura gaxeta (3-6 mm borracha, 5-10 mm spiralwound)
2t = Comprimento rosca fixa (2x diâmetro)
6 mm = Margem acima da porca

Alternativa rápida: Consultar ASME B16.5 Tabela de Estojos (fornece comprimento padrão para cada classe de flange).

Erro comum: Comprar estojo muito curto (porca não aperta totalmente) ou muito longo (sobra excessiva dificulta instalação de isolamento térmico).

P: Preciso fazer re-torque (hot torque)? Quando?

R: Re-torque é obrigatório em aplicações com:

• Gaxetas compressíveis: Spiralwound, grafite, PTFE (acomodam 10-20% após operação)
• Alta temperatura: >200°C (dilatação térmica altera pré-carga)
• Pressão elevada: >50 bar (gaxeta comprime mais sob pressão)

Procedimento:

1. Primeiro re-torque: 24-48h após start-up (acomodação inicial)
2. Segundo re-torque: 7-15 dias após (confirmação de estabilidade)
3. Re-torque periódico: Anual ou semestral (conforme plano de manutenção)

IMPORTANTE: Sempre despressurizar sistema antes de re-torque (segurança + evitar sobre-carga do estojo).

P: Posso usar barra roscada métrica em vez de polegada (B7)?

R: Não recomendado. Diferenças críticas:

ASTM A193 B7 (polegada):

• Composição: Cr-Mo tratado termicamente (42CrMo4)
• Resistência: 860 MPa (125 ksi)
• Temperatura: -29°C a 540°C
• Rosca: UNC/UNF (60° de ângulo)
• Norma: ASME reconhece e especifica

Barra roscada métrica DIN 976 Classe 8.8:

• Resistência: 800 MPa (inferior ao B7)
• Temperatura: Não especificada para alta temperatura
• Rosca: Métrica ISO (60° ângulo, mas passo diferente)
• Incompatível com porcas polegadas (rosca não encaixa)

Se projeto especifica B7, use B7 (segurança + conformidade com normas ASME/API).

Alternativa métrica: DIN 975 Classe 10.9 (1.000 MPa) pode ser usado, mas requer validação de engenharia (torques diferentes, porcas DIN 934 Classe 10).

10. Conclusão e Recomendações Finais

Barras roscadas e estojos ASTM são componentes críticos em indústrias de processo, geração de energia e aplicações de alta temperatura/pressão. A seleção correta da especificação (B7, B8M, L7), dimensionamento adequado (comprimento, diâmetro, quantidade), instalação seguindo procedimentos rigorosos (lubrificação, sequência de aperto, torque calibrado) e manutenção preventiva (re-torque, inspeção END) são fundamentais para garantir segurança operacional e vida útil prolongada.

Resumo das Melhores Práticas:

1. Sempre especifique material conforme aplicação: B7 (geral), B8M (corrosivo), L7 (frio)
2. Use torquímetro calibrado: Certificado RBC/INMETRO, erro <±4%
3. Lubrifique 100% das roscas: Anti-seize adequado à temperatura
4. Siga sequência de aperto em estrela: 4 passadas (30%-60%-80%-100%)
5. Faça re-torque após 24-48h: Obrigatório em aplicações >50 bar ou >200°C
6. Inspecione periodicamente: Visual (semestral), END (anual em críticos)
7. Substitua preventivamente: Não reutilize estojos em aplicações NR-13 ou críticas

Para orçamento, suporte técnico ou dúvidas sobre sua aplicação específica, entre em contato através dos canais disponíveis no site. Nossa equipe de engenharia está pronta para auxiliar na seleção, dimensionamento e especificação de barras roscadas ASTM para sua indústria.

Última atualização: Janeiro/2025. Informações técnicas baseadas em normas ASTM A193, A194, A320, ASME B16.5, B31.3, PCC-1, NR-13 (Brasil). Preços sujeitos a alteração. Consulte sempre as normas atualizadas e um engenheiro qualificado para aplicações críticas.