Tubs d'acer i processos de fabricació

Introducció

L'arribada de la tecnologia dels laminadors i el seu desenvolupament durant la primera meitat del segle XIX també van anunciar en la fabricació industrial de tubs i canonades. Inicialment, les tires de làmina enrotllades es formaven en una secció transversal circular mitjançant disposicions d'embut o rotlles, i després es van soldar a tope o solapa amb la mateixa calor (procés de soldadura de forja).

Cap a finals de segle, es van disposar de diversos processos per a la fabricació de tubs i canonades sense soldadura, amb un augment dels volums de producció en un període relativament curt. Malgrat l'aplicació d'altres processos de soldadura, el desenvolupament constant i la millora de les tècniques sense soldadura va fer que el tub soldat fos gairebé completament fora del mercat, amb el resultat que el tub i la canonada sense soldadura van dominar fins a la Segona Guerra Mundial.

Durant el període posterior, els resultats de la investigació en tecnologia de soldadura van provocar un repunt en la fortuna del tub soldat, amb un treball de desenvolupament creixent i una àmplia propagació de nombrosos processos de soldadura de tubs. Actualment, al voltant de dos terços de la producció de tubs d'acer al món es representen pels processos de soldadura. D'aquesta xifra, però, aproximadament una quarta part pren la forma de l'anomenada canonada de gran diàmetre en rangs de mida fora dels que són econòmicament viables en la fabricació de tubs i canonades sense soldadura.

El comentari alemany és brillant... esperem que entenguis el que diu i mostra el parlant (-:

Tub i canonada sense costures

Els principals processos de fabricació de tubs sense soldadura van néixer a finals del segle XIX. A mesura que van caducar les patents i els drets de propietat, els diferents desenvolupaments paral·lels inicialment es van esdevenir menys diferents i les seves etapes individuals de formació es van fusionar en nous processos. Avui dia, l'estat de l'art s'ha desenvolupat fins al punt que es dóna preferència als següents processos moderns d'alt rendiment:

El procés de laminació de mandril continu i el procés de banc d'empenta en la mida oscil·len des d'aprox. Diàmetre exterior de 21 a 178 mm.

El molí d'endolls de suport múltiple (MPM) amb barra de mandril flotant controlada (restringit) i el procés de molí d'endolls en el rang de mides d'aprox. Diàmetre exterior de 140 a 406 mm.

El procés de perforació de rodets creuats i el procés de rodatge pelger en el rang de mida d'aprox. Diàmetre exterior de 250 a 660 mm.

Procés de molí de mandril

En el procés de molí de mandril, s'utilitza una rodona sòlida (billet). S'escalfa en un forn d'escalfament de llar giratòria i després es perfora amb un perforador. La palanca perforada o la closca buida s'enrotlla amb un molí de mandril per reduir el diàmetre exterior i el gruix de la paret que forma un tub mare de llargària múltiple. El tub mare es reescalfa i es redueix encara més a les dimensions especificades pel reductor d'estirament. A continuació, el tub es refreda, es talla, es redreça i es sotmet a processos d'acabat i inspecció abans de l'enviament.

* Nota: els processos marcats amb un asterisc es realitzen amb especificacions i/o requisits del client

Procés de molí de taps Mannesmann

Plug Mill Process, s'utilitza una rodona sòlida (billet). S'escalfa uniformement al forn d'escalfament de la llar rotativa i després es perfora amb un perforador Mannesmann. La palanca perforada o la closca buida es redueix en el diàmetre exterior i el gruix de la paret. El tub enrotllat es va brunyir simultàniament a l'interior i a l'exterior per una màquina de bobinar. A continuació, un molí de dimensionament dimensiona el tub enrotllat a les dimensions especificades. A partir d'aquest pas el tub passa per la planxa. Aquest procés completa el treball en calent del tub. El tub (anomenat tub mare) després de l'acabat i la inspecció, es converteix en un producte acabat.

Tub i canonada soldades

Des que es va fer possible la fabricació de tires i plaques, la gent ha intentat constantment doblegar el material i connectar-ne les vores per fabricar tubs i canonades. Això va comportar el desenvolupament del procés de soldadura més antic, el de la soldadura de forja, que es remunta a més de 150 anys.

El 1825, el comerciant britànic de ferreteria James Whitehouse va rebre una patent per a la fabricació de canonades soldades. El procés consistia a forjar plaques metàl·liques individuals sobre un mandril per produir una canonada de costura oberta, i després escalfar les vores d'acoblament de la costura oberta i soldar-les pressionant-les juntes mecànicament en un banc de dibuix.

La tecnologia va evolucionar fins al punt que es podia formar i soldar en una sola passada en un forn de soldadura. El desenvolupament d'aquest concepte de soldadura a tope va culminar l'any 1931 amb el procés Fretz-Moon ideat per J. Moon, un nord-americà, i el seu col·lega alemany Fretz.

Les línies de soldadura que utilitzen aquest procés encara funcionen amb èxit en la fabricació de tubs fins a diàmetres exteriors d'aprox. 114 mm. A part d'aquesta tècnica de soldadura per pressió en calent, en la qual la cinta s'escalfa en un forn fins a la temperatura de soldadura, entre els anys 1886 i 1890 l'americà E. Thomson va idear diversos altres processos que permeten soldar els metalls elèctricament. La base d'això va ser la propietat descoberta per James P. Joule per la qual passar un corrent elèctric a través d'un conductor fa que s'escalfi a causa de la seva resistència elèctrica.

El 1898, la Standard Tool Company, EUA, va rebre una patent que cobreix l'aplicació de la soldadura per resistència elèctrica per a la fabricació de tubs i canonades. La producció de tubs i canonades de soldadura per resistència elèctrica va rebre un impuls considerable als Estats Units, i molt més tard a Alemanya, després de l'establiment de laminadores contínues en calent per a la producció del material de partida a granel necessari per a la fabricació a gran escala. Durant la Segona Guerra Mundial, es va inventar un procés de soldadura per arc d'argó, de nou als Estats Units, que va permetre la soldadura eficient del magnesi en la construcció d'avions.

Com a conseqüència d'aquest desenvolupament, es van desenvolupar diversos processos de soldadura amb blindatge de gas, principalment per a la producció de tubs d'acer inoxidable. Arran dels desenvolupaments de gran abast que s'han produït en el sector energètic en els darrers 30 anys, i la consegüent construcció de grans -Capacitat de canonades de llarga distància, el procés de soldadura d'arc submergit ha guanyat una posició de preeminència per a la soldadura de canonades de línia de diàmetres cap amunt d'aprox. 500 mm.

Molí elèctric de canonades de soldadura

La cinta d'acer en bobina, que s'ha tallat a l'amplada requerida a partir de la cinta ampla, té la forma d'una sèrie de rotlles de formació en una carcassa de llargària múltiple. Les vores longitudinals s'uneixen contínuament mitjançant soldadura per resistència/inducció d'alta freqüència.
A continuació, la soldadura de la carcassa de llargària múltiple es tracta elèctricament, es dimensiona i es talla a longituds especificades mitjançant una màquina de tall volant. La canonada tallada està redreçada i quadrada pels dos extrems.
Aquestes operacions van seguides d'una inspecció per ultrasons o proves hidrostàtiques.