Tuberías de acero y procesos de fabricación

Introducción

La llegada de la tecnología de laminación y su desarrollo durante la primera mitad del siglo XIX también presagiaron la fabricación industrial de tubos y tuberías. Inicialmente, se formaban tiras laminadas de lámina en una sección transversal circular mediante disposiciones de embudo o rollos, y luego se soldaban a tope o por solape con el mismo calor (proceso de soldadura por forja).

Hacia finales de siglo, estuvieron disponibles varios procesos para la fabricación de tubos y tuberías sin costura, y los volúmenes de producción aumentaron rápidamente en un período relativamente corto. A pesar de la aplicación de otros procesos de soldadura, el continuo desarrollo y mejora de las técnicas sin costura llevaron a que los tubos soldados fueran casi completamente eliminados del mercado, con el resultado de que los tubos sin costura dominaron hasta la Segunda Guerra Mundial.

En el período posterior, los resultados de la investigación sobre la tecnología de soldadura condujeron a un mejoramiento de la suerte de los tubos soldados, lo que dio lugar a un floreciente trabajo de desarrollo y a una amplia difusión de numerosos procesos de soldadura de tubos. Actualmente, alrededor de dos tercios de la producción mundial de tubos de acero se realizan mediante procesos de soldadura. Sin embargo, de esta cifra, alrededor de una cuarta parte toma la forma de los llamados tubos de conducción de gran diámetro en rangos de tamaño fuera de los que son económicamente viables en la fabricación de tubos y tuberías sin costura.

El comentario en alemán es brillante... ojalá entiendas lo que dice y muestra el hablante (-:

Tubos y tuberías sin costura

Los principales procesos de fabricación de tubos sin costura surgieron a finales del siglo XIX. A medida que expiraron las patentes y los derechos de propiedad, los diversos desarrollos paralelos inicialmente perseguidos se volvieron menos distintos y sus etapas de formación individuales se fusionaron en nuevos procesos. Hoy en día, el estado de la técnica se ha desarrollado hasta el punto de que se da preferencia a los siguientes procesos modernos de alto rendimiento:

El proceso de laminación continua con mandril y el proceso de banco de empuje en tamaños que van desde aprox. 21 a 178 mm de diámetro exterior.

El molino de tapones de múltiples soportes (MPM) con barra de mandril flotante controlada (restringida) y el proceso del molino de tapones en el rango de tamaño de aprox. 140 a 406 mm de diámetro exterior.

El proceso de perforación con rodillo transversal y laminado en peregrino en tamaños de aprox. Diámetro exterior de 250 a 660 mm.

Proceso de molino de mandril

En el proceso de molino de mandril, se utiliza una pieza sólida (tocho). Se calienta en un horno de solera rotativa y luego se perfora con un perforador. El tocho perforado o la carcasa hueca se lamina mediante un molino de mandril para reducir el diámetro exterior y el espesor de la pared, lo que forma un tubo madre de longitudes múltiples. El tubo madre se recalienta y se reduce aún más a las dimensiones especificadas mediante el reductor de estiramiento. Luego, el tubo se enfría, se corta, se endereza y se somete a procesos de acabado e inspección antes de su envío.

* Nota: Los procesos marcados con un asterisco se llevan a cabo según las especificaciones y/o requisitos del cliente.

Proceso del molino de tapones Mannesmann

En el proceso de molino de tapones se utiliza una pieza sólida (tocho). Se calienta uniformemente en el horno de solera rotativa y luego se perfora con un perforador Mannesmann. El diámetro exterior y el espesor de pared del tocho perforado o de la carcasa hueca se reducen mediante laminación. El tubo enrollado se bruñe simultáneamente por dentro y por fuera mediante una máquina bobinadora. Luego, el tubo enrollado se dimensiona mediante un molino de dimensionamiento hasta las dimensiones especificadas. A partir de este paso el tubo pasa por la plancha. Este proceso completa el trabajo en caliente del tubo. El tubo (denominado tubo madre) después del acabado y la inspección, se convierte en un producto terminado.

Tubos y tuberías soldados

Desde que fue posible fabricar tiras y placas, la gente ha intentado constantemente doblar el material y conectar sus bordes para fabricar tubos y tuberías. Esto llevó al desarrollo del proceso de soldadura más antiguo, el de soldadura por forja, que se remonta a más de 150 años.

En 1825, el comerciante británico de artículos de ferretería James Whitehouse obtuvo una patente para la fabricación de tubos soldados. El proceso consistió en forjar placas de metal individuales sobre un mandril para producir un tubo con costura abierta, y luego calentar los bordes coincidentes de la costura abierta y soldarlos presionándolos entre sí mecánicamente en un banco de estirado.

La tecnología evolucionó hasta el punto en que se podían formar y soldar bandas en una sola pasada en un horno de soldadura. El desarrollo de este concepto de soldadura a tope culminó en 1931 con el proceso Fretz-Moon ideado por J. Moon, un estadounidense, y su colega alemán Fretz.

Las líneas de soldadura que utilizan este proceso todavía funcionan con éxito en la fabricación de tubos con diámetros exteriores de aprox. 114 milímetros. Además de esta técnica de soldadura por presión en caliente, en la que la banda se calienta en un horno hasta la temperatura de soldadura, el estadounidense E. Thomson ideó entre los años 1886 y 1890 otros procesos que permitían soldar metales eléctricamente. La base para esto fue la propiedad descubierta por James P. Joule según la cual al pasar una corriente eléctrica a través de un conductor, éste se calienta debido a su resistencia eléctrica.

En 1898, a la Standard Tool Company, EE. UU., se le concedió una patente que cubría la aplicación de la soldadura por resistencia eléctrica para la fabricación de tubos y tuberías. La producción de tubos y tuberías soldados por resistencia eléctrica recibió un impulso considerable en los Estados Unidos, y mucho más tarde en Alemania, tras el establecimiento de laminadores continuos de bandas en caliente para la producción del material de partida a granel necesario para la fabricación a gran escala. Durante la Segunda Guerra Mundial se inventó, también en Estados Unidos, un proceso de soldadura por arco de argón que permitió soldar magnesio de forma eficiente en la construcción de aviones.

Como consecuencia de este desarrollo, se desarrollaron diversos procesos de soldadura con protección gaseosa, principalmente para la producción de tubos de acero inoxidable. Tras el gran desarrollo que se ha producido en el sector energético en los últimos 30 años y la consiguiente construcción de grandes En tuberías de larga distancia de gran capacidad, el proceso de soldadura por arco sumergido ha ganado una posición de preeminencia para la soldadura de tuberías de diámetros superiores a aprox. 500 milímetros.

Molino de tubos de soldadura eléctrica

La tira de acero en bobina, que ha sido cortada al ancho requerido a partir de una tira ancha, se moldea mediante una serie de rodillos formadores en una carcasa de múltiples longitudes. Los bordes longitudinales están unidos continuamente mediante soldadura por inducción/resistencia de alta frecuencia.
Luego, la soldadura de la carcasa de longitudes múltiples se trata eléctricamente, se dimensiona y se corta a longitudes específicas mediante una máquina cortadora volante. El tubo cortado se endereza y se escuadra en ambos extremos.
Estas operaciones van seguidas de una inspección ultrasónica o una prueba hidrostática.