Tubos sem costura, tubos soldados longitudinais e tubos soldados em espiral são os três principais tipos de tubos de aço, e suas características e processos de fabricação distintos determinam suas respectivas aplicações.
Vamos dar uma olhada em como esses diferentes tipos de tubos de aço são fabricados.
Métodos de fabricação de tubos de aço
Tubos de aço sem costura
Características principais:Os tubos de aço sem costura não possuem costura de solda em toda a circunferência. Eles são produzidos perfurando um tarugo de aço sólido.
Fabricação de tubos sem costura (processo de laminação Mannesmann)
Fabricação de tubos sem costura (extrusão a quente – forjamento oco a quente)
Principais Processos de Fabricação:
1. Processo de laminação a quente (perfuração a quente/compressão) (método primário):
Passos:
Tarugo redondo sólido → Aquecido no forno até o estado plástico → O moinho perfurante cria uma casca oca (formando um tubo áspero oco) → Laminação do moinho Pilger (alongamento, redução da parede, controle de diâmetro) → Moinho dimensionador/redutor para acabamento de precisão → Resfriamento → Endireitamento → Corte → Inspeção.
Processos Representativos:
Piercing Mannesmann, piercing oblíquo, etc.
Características:
Alta eficiência de produção e capacidade de produzir tubos de grande-diâmetro e paredes-espesas; este é o método de fabricação dominante.
2. Processo de trefilação a frio (laminação a frio):
Passos:
Tubo- laminado a quente como blank → Decapagem ácida para remover incrustações de óxido → Fosfatização/saponificação para lubrificação → Estiramento a frio através de matrizes (ou laminação a frio) → Tratamento térmico (para aliviar tensões internas) → Endireitamento → Acabamento.
Características:
Alta precisão dimensional, excelente acabamento superficial e propriedades mecânicas superiores-mas com maior custo de produção e menor volume de produção. Geralmente usado para tubos de-diâmetro pequeno, precisão ou paredes-finas.
Vantagens:
- Propriedades mecânicas uniformes: Sem costura de solda; microestrutura homogênea nas direções circunferencial e longitudinal, resultando em alta resistência à pressão.
- Alta pressão e resistência à corrosão: Adequado para aplicações exigentes sob alta pressão, temperaturas extremas ou ambientes corrosivos (por exemplo, tubos de caldeiras, cilindros hidráulicos).
- Seções transversais-versáteis: capazes de produzir formas complexas-incluindo perfis redondos, quadrados, retangulares e ovais.
Desvantagens:
- Alto custo de produção: Fluxo de processo complexo, alto consumo de energia e perda significativa de metal (baixo rendimento de material).
- Dificuldade no controle da uniformidade da espessura da parede: especialmente para tubos-com paredes espessas, as superfícies internas podem apresentar excentricidade e defeitos superficiais.
- Limitações de tamanho e especificação: Limitado pelo tamanho do tarugo e equipamento de processamento; o comprimento-único máximo e o diâmetro externo são limitados (normalmente menores ou iguais a Φ660 mm).
Aplicações típicas:
Indústria petrolífera e química (dutos de alta-temperatura e alta-pressão), caldeiras de usinas de energia, sistemas hidráulicos, mangas de rolamento, tubos de canhão/cano e componentes estruturais mecânicos de alta-precisão.
Tubos Soldados por Arco Submerso Longitudinal (LSAW)
Características principais:A costura de solda é uma linha reta paralela ao eixo longitudinal do tubo. Esses tubos são fabricados formando uma placa de aço ou bobina em um formato cilíndrico e depois soldando a costura.
Tubo soldado por resistência elétrica (ERW)
Tubo soldado por resistência elétrica quente (ERW quente)
Principais Processos de Fabricação:
1. Tubo soldado com resistência elétrica de alta-frequência (HF-ERW):
Processo:
A tira de aço (bobina) é formada continuamente → A corrente-de alta frequência é aplicada, utilizando o efeito de pele e o efeito de proximidade para aquecer rapidamente as bordas da solda até um estado fundido → A soldagem-no estado sólido é obtida sob pressão dos rolos de compressão (não é necessário fio de enchimento).
Características:
Alta velocidade, alta eficiência e baixo custo; zona afetada-pelo calor (HAZ) mínima, garantindo boa integridade da solda.
Padrões Comuns:
ASTM A500 (aplicações estruturais), JIS G3444 (aplicações mecânicas).
2. Tubo Longitudinal Soldado por Arco Submerso (LSAW):
Processos de formação:
Formação JCOE: a placa de aço é primeiro dobrada na borda-, depois moldada progressivamente por meio de etapas de formação J-, C- e O-em uma casca cilíndrica, seguida de expansão (expandindo até o diâmetro final).
Formação UOE: as bordas da placa de aço são pré-dobradas, depois prensadas em formato de U-, seguidas por um formato de O-, e finalmente soldadas antes da expansão. Esse método requer equipamentos-de alta capacidade e é ideal para produção em-grande escala.
Soldagem:
Após a formação, a soldagem por arco submerso (SAW) é aplicada interna e externamente-o arco elétrico queima sob uma camada de fluxo granular, garantindo alta automação e excelente qualidade de solda.
Características:
Capaz de produzir tubos-de grande diâmetro (até Φ1620 mm ou maiores) e tubos-de paredes espessas com resistência à pressão e resistência estrutural superiores.
Aplicações típicas:
Tubos HF-ERW: estruturas estruturais (por exemplo, andaimes), móveis, transporte de fluidos de baixa-pressão, eixos de transmissão automotivos.
Tubulações LSAW: tubulações de transmissão de petróleo e gás de longa distância, estruturas de plataformas offshore, redes municipais de água/gás e torres de turbinas eólicas.
Vantagens:
Alta eficiência de produção e baixo custo: especialmente tubos HF-ERW permitem fabricação contínua em alta-velocidade.
Alta precisão dimensional e excelente qualidade de superfície: matérias-primas pré{0}}processadas garantem espessura de parede uniforme e um acabamento esteticamente agradável.
Grande flexibilidade: o diâmetro do tubo pode ser ajustado variando a largura da tira de aço,-permitindo a produção de vários diâmetros a partir de uma única bobina.
Desvantagens:
Presença de uma costura de solda longitudinal: A junta de solda é um potencial ponto fraco; portanto, um rigoroso controle de qualidade da soldagem é essencial.
Diâmetro limitado pela largura da placa: O diâmetro máximo do tubo é geralmente restrito a Menor ou igual a π × largura da placa de aço (na prática, ainda mais limitado pela capacidade do equipamento de conformação).
Tubos soldados em espiral
Características principais:
A costura de solda gira em torno do corpo do tubo. Assim como os tubos soldados longitudinais, os tubos soldados em espiral também são fabricados formando uma placa de aço ou bobina em um formato cilíndrico e depois soldando a costura.
Tubos soldados TIG (gás inerte de tungstênio)
Tubos helicoidais soldados por arco submerso (SAWH) produzidos através do processo de soldagem em espiral
Processo de fabricação principal:
Formação e Soldagem:
Uma tira de aço (bobina) de largura especificada é continuamente formada em um ângulo de hélice predeterminado (ângulo de formação) em um invólucro de tubo cilíndrico.
Durante a conformação, a soldagem-de arco submerso (SAW) dupla face é aplicada simultaneamente nas costuras espirais internas e externas, garantindo alta integridade e produtividade da solda.
Ao ajustar a largura da tira e o ângulo da hélice, tubos de diâmetros variados podem ser produzidos a partir da mesma-bobina de aço de largura-oferecendo excelente flexibilidade na configuração do produto.
Pós-{0}}etapas de processamento:
Corte em comprimentos especificados, inspeção de solda (por exemplo, raio X/UT), teste de pressão hidrostática e expansão opcional de tubo (para melhorar a precisão dimensional e alívio de tensão residual).
Vantagens:
Alta flexibilidade: Uma tira de aço de uma determinada largura pode ser usada para produzir tubos de múltiplos diâmetros, permitindo uma produção altamente adaptável.
A costura de solda evita a direção principal da tensão: A solda em espiral forma um ângulo com o eixo da tensão primária, resultando em uma distribuição de carga mais equilibrada e em uma melhor integridade estrutural sob pressão interna.
Risco reduzido de propagação de trincas: a geometria helicoidal alonga o caminho da trinca, diminuindo a probabilidade de os defeitos se propagarem circunferencialmente,-aumentando a confiabilidade.
Menor investimento em equipamentos: em comparação com as linhas LSAW (UOE/JCOE), as usinas de soldagem em espiral exigem despesas de capital relativamente menores, o que as torna ideais para a produção de tubos de-diâmetro médio- a grande.
Desvantagens:
Maior comprimento da costura de solda: A solda em espiral é 30% a 100% mais longa que a de um tubo-com costura reta de diâmetro equivalente, aumentando a carga de trabalho de soldagem e introduzindo mais fontes potenciais de instabilidade (por exemplo, flutuações de arco, problemas de cobertura de fluxo).
Menor precisão dimensional e tolerâncias geométricas: A circularidade e a retilineidade são geralmente inferiores às dos tubos ERW ou LSAW, especialmente para diâmetros menores.
Tensões internas residuais mais altas: a deformação complexa durante a conformação helicoidal e a soldagem leva a distribuições de tensão mais complexas, exigindo tratamento pós{0}}cuidadoso da soldagem (por exemplo, recozimento para alívio de tensão).
Velocidade de produção relativamente mais lenta: devido à formação helicoidal contínua e à sincronização de soldagem-do lado duplo, as taxas de produção são normalmente mais baixas do que as linhas ERW de alta-velocidade HF-.
Aplicações típicas:
- Transporte de fluidos-de baixa pressão (água, gás)
- Tubos de empilhamento (estacas pranchas, estacas estruturais)
- Revestimento e tubulação (especialmente variantes de-diâmetro grande e paredes-finas)
- Membros de suporte estrutural (por exemplo, para pontes, edifícios, plataformas offshore)
- Algumas linhas de transmissão onshore de petróleo e gás (onde o custo-supera os rigorosos requisitos dimensionais)
