Guía de proceso de fabricación de tubos de acero sin costura

La producción deTubos de acero sin costuraSe basa principalmente en dos procesos de fabricación: laminación en caliente (extrusión en caliente) y estirado en frío/laminación en frío. La elección del proceso de fabricación depende de las dimensiones requeridas, las tolerancias y las propiedades mecánicas del producto final.

1. tubo de acero sin costura laminado en caliente: El laminado en caliente es el método más común para producir tubos de acero sin costura. La temperatura de procesamiento está por encima de la temperatura de recristalización del acero (típicamente por encima de 900 °C).

Preparación de la factura: las palanquillas redondas sólidas se inspeccionan, se cortan y se calientan en un horno anular.

Perforación (proceso Mannesmann): La palanquilla calentada, en su estado sólido, es impulsada por dos rodillos de desviación a través de un mandril de perforación afilado (barra de núcleo). Este paso transforma la barra sólida en un tubo hueco de pared gruesa.

Laminación y dimensionamiento continuos: el tubo hueco se enrolla en un laminador continuo (o laminador automático de tubos) para reducir el grosor de la pared y extender la longitud. Finalmente, se termina con un molino de tamaño (molino reductor) para lograr el diámetro exterior exacto (OD).

Enfriamiento y enderezamiento: el tubo de acero se enfría en un lecho de enfriamiento y luego se endereza mecánicamente con una máquina enderezadora.

2. tubos sin costura estirados en frío/laminados en frío: cuando las aplicaciones exigen dimensiones de alta precisión, paredes delgadas y acabados superficiales lisos, los tubos laminados en caliente requieren un procesamiento profundo secundario a temperatura ambiente.

Dibujo en frío: Después del decapado y la lubricación, las tuberías laminadas en caliente se extraen a la fuerza a través de una matriz y sobre un mandril, reduciendo su diámetro exterior y espesor de pared.

Laminación en frío/Pilgeing: Las tuberías de acero se enrollan en un mandril fijo mediante un par de rodillos anulares alternativos. Este método permite una reducción significativa en el área de la sección transversal al tiempo que mantiene una precisión extremadamente alta.

Métodos de fabricación para tubos sin soldadura de gran diámetro

Cuando se producen tubos de acero sin costura de diámetro ultra grande (por ejemplo, 508mm/20 pulgadas y superiores), los laminadores convencionales están físicamente limitados y son difíciles de usar directamente. En tales casos, los fabricantes emplean un proceso de expansión en caliente (orificio de expansión en caliente).

Flujo del proceso: se selecciona un tubo de acero sin costura laminado en caliente de diámetro medio como tubo base y se calienta a una temperatura específica mediante calentamiento por inducción. Posteriormente, un empujador hidráulico empuja el tubo a través de un mandril cónico gradualmente engrosado (troquel). A medida que el tubo pasa a través del mandril, su diámetro aumenta significativamente, mientras que el grosor de la pared se reduce proporcionalmente.

Ventajas: Este método permite la producción eficiente y personalizada de tubos sin costura de gran diámetro y paredes gruesas sin la necesidad de laminadores a gran escala extremadamente caros.

Procesos de fabricación de tubos sin costura para diferentes materiales

Diferentes aplicaciones tienen diferentes requisitos para la composición química de los tubos de acero. Aunque los pasos iniciales de perforación son similares, los procesos de fabricación posteriores difieren significativamente según las propiedades del material:

Tubos sin soldadura de acero al carbono (por ejemplo, ASTM A106, API 5L: El proceso se centra en la extrusión de alta velocidad y la temperatura de laminación optimizada para maximizar el límite elástico y la tenacidad de la tubería, utilizada principalmente para el transporte general de fluidos.

Tubos sin soldadura de acero de aleación(Por ejemplo, ASTM A335 P11/P22/P91): Diseñado para calderas de alta presión y entornos de alta temperatura. La temperatura de calentamiento durante la laminación de este tipo de acero se controla de manera extremadamente estricta para evitar microgrietas; y se requiere un riguroso tratamiento térmico posterior a la laminación para estabilizar la fase de aleación.

Tubos sin soldadura de acero inoxidable (por ejemplo, TP304, TP316): El acero inoxidable es altamente susceptible al endurecimiento por trabajo. A diferencia del acero al carbono, el acero inoxidable requiere recocido de solución (generalmente calentamiento a alta temperatura seguido de enfriamiento rápido con agua) entre cada etapa de trabajo en frío (estirado en frío/laminado en frío) para eliminar el endurecimiento, evitar la precipitación de carburo y, por lo tanto, restaurar su resistencia a la corrosión.

Principios y procedimientos de tratamiento térmico de tubos de acero sin costura

El tratamiento térmico es un paso crucial en la producción de tubos de acero sin costura, alterando la microestructura del acero, eliminando las tensiones residuales generadas durante el laminado (o trabajo en frío) y estableciendo las propiedades mecánicas finales deseadas (dureza, límite elástico, resistencia a la tracción y resistencia al impacto).

Pasos 1. Main del tratamiento térmico del tubo sin soldadura

De acuerdo con las especificaciones estándar finales de la tubería de acero, generalmente se aplican uno o más de los siguientes procesos:

El recocido: Calentar la tubería de acero a una temperatura específica y luego enfriarla lentamente en un horno. Este proceso tiene como objetivo reducir la dureza, eliminar la tensión interna y mejorar la plasticidad, que se utiliza principalmente para preparar el tubo en blanco antes del estirado en frío.

Normalización: Calentar la tubería de acero por encima de la temperatura crítica y luego permitir que se enfríe naturalmente en el aire. Esto refina el tamaño de grano, asegurando propiedades mecánicas uniformes en todo el lote de tubos de acero.

Enfriamiento: Calentar la tubería de acero a la temperatura de austenización y luego enfriarla rápidamente en agua o aceite. Esto aumenta significativamente la dureza y la resistencia de la tubería de acero, pero la hace quebradiza.

Templado: El templado debe realizarse inmediatamente después del enfriamiento. El tubo de acero se recalienta a una temperatura específica más baja y luego se enfría lentamente. El propósito es eliminar el estrés de enfriamiento, restaurar la tenacidad de la tubería de acero y lograr un equilibrio óptimo de resistencia y tenacidad.

Cambios en la microestructura y las propiedades después del tratamiento térmico

Alivio de tensión: Elimina tensiones internas residuales de laminación o estirado en frío, evitando la deformación o el agrietamiento de la tubería de acero durante el procesamiento o uso posterior.

Refinamiento de grano: los granos gruesos formados durante el laminado a alta temperatura se descomponen, transformándose en granos finos y uniformes, mejorando así significativamente la tenacidad al impacto de la tubería de acero a bajas temperaturas.

Estabilización de fase: para aceros aleados y aceros inoxidables, el tratamiento térmico permite que los elementos de aleación como el cromo, el molibdeno y el níquel se distribuyan uniformemente en la matriz, optimizando la resistencia a la fluencia y la resistencia a la corrosión.

Tratamiento superficial y acabado

Las tuberías de acero sin costura deben someterse a un tratamiento de superficie completo antes de salir de la fábrica para eliminar los defectos y contaminantes de la superficie y proporcionar protección contra la corrosión.

Métodos de limpieza 1. Chemical

Antes de recubrir o galvanizar, la superficie de la tubería de acero debe lograr la limpieza estructural.

Decapado: inmersión de la tubería de acero en una solución ácida (generalmente ácido clorhídrico o ácido sulfúrico para el acero al carbono, y una mezcla de ácido nítrico y ácido fluorhídrico para el acero inoxidable). El ácido disuelve químicamente la escala de óxido de hierro y el óxido en la superficie de la tubería de acero sin dañar excesivamente el sustrato de acero subyacente.

Desengrasado: utilizando soluciones alcalinas o solventes orgánicos, eliminando el aceite de la máquina, los lubricantes y la grasa que se han adherido a la tubería de acero durante el trabajo o la manipulación en frío.

2. Métodos mecánicos de eliminación de óxido

Chorreado/Chorreado: El uso de aire comprimido o una rueda de chorreado, el disparo de acero de alta velocidad, la arena de acero o las partículas abrasivas se chorrean sobre la superficie de la tubería de acero. Este impacto mecánico no solo elimina completamente el óxido y las escamas antiguas, sino que también crea una cierta rugosidad ("patrón de anclaje") en la superficie de la tubería de acero, lo que mejora significativamente la adhesión de los recubrimientos anticorrosivos posteriores.

Tratamiento 3. Galvanizing y requisitos de calidad

Para tuberías de acero al carbono expuestas a entornos altamente corrosivos (como mangueras contra incendios y estructuras de edificios al aire libre), generalmente se requiere galvanización por inmersión en caliente.

Principio de reacción: El tubo de acero decapado se sumerge en zinc fundido a aproximadamente 450 °C. El hierro y el zinc reaccionan químicamente, formando una serie de capas de aleación de hierro y zinc firmemente unidas en la superficie de la tubería de acero.

Requisitos técnicos y de especificación: La galvanización debe cumplir estrictamente con los estándares internacionales (como ASTM A53 o EN 10240). Los fabricantes deben probar rigurosamente el espesor de la capa de zinc (expresado en micrómetros o g/m²), la uniformidad de la capa de zinc y la superficie debe estar libre de áreas sin recubrimiento, ampollas o nódulos de zinc gruesos.

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