Tubos de aço e processos de fabricação

Introdução

O advento da tecnologia de laminação e seu desenvolvimento durante a primeira metade do século XIX também foi anunciado na fabricação industrial de tubos e tubulações. Inicialmente, tiras laminadas de chapa foram formadas em uma seção transversal circular por arranjos de funil ou rolos e, em seguida, soldadas de topo ou sobreposição no mesmo calor (processo de soldagem por forja).

Perto do final do século, vários processos tornaram-se disponíveis para a fabricação de tubos sem costura, com volumes de produção aumentando rapidamente em um período relativamente curto. Apesar da aplicação de outros processos de soldagem, o desenvolvimento contínuo e o aprimoramento das técnicas sem costura levaram os tubos soldados a serem quase completamente excluídos do mercado, resultando em tubos sem costura que dominaram até a Segunda Guerra Mundial.

Durante o período subsequente, os resultados da pesquisa em tecnologia de soldagem levaram a uma reviravolta na sorte do tubo soldado, com um crescente trabalho de desenvolvimento e ampla propagação de numerosos processos de soldagem de tubos. Atualmente, cerca de dois terços da produção de tubos de aço no mundo são provenientes de processos de soldagem. Desse número, no entanto, cerca de um quarto assume a forma dos chamados tubos de linha de grande diâmetro, em faixas de tamanho fora daquelas que são economicamente viáveis ​​na fabricação de tubos sem costura.

O comentário alemão é brilhante…espero que você entenda o que o orador diz e mostra (-:

Tubo e tubulação sem costura

Os principais processos de fabricação de tubos sem costura surgiram no final do século XIX. À medida que as patentes e os direitos de propriedade expiraram, os vários desenvolvimentos paralelos inicialmente prosseguidos tornaram-se menos distintos e as suas fases de formação individuais foram fundidas em novos processos. Hoje, o estado da arte desenvolveu-se a tal ponto que é dada preferência aos seguintes processos modernos de alto desempenho:

O processo de laminação contínua de mandril e o processo de bancada de pressão variam de tamanho de aprox. Diâmetro externo de 21 a 178 mm.

O moinho de plugues multi-stand (MPM) com barra de mandril flutuante controlada (restrita) e o processo de moinho de plugues na faixa de tamanho de aprox. Diâmetro externo de 140 a 406 mm.

O processo de perfuração cruzada e laminação pilger na faixa de tamanho de aprox. Diâmetro externo de 250 a 660 mm.

Processo de moinho de mandril

No processo de moinho de mandril, é utilizado um redondo sólido (tarugo). É aquecido em um forno de aquecimento de soleira rotativa e depois perfurado por um perfurador. O tarugo perfurado ou casca oca é laminado por um moinho de mandril para reduzir o diâmetro externo e a espessura da parede que forma um tubo-mãe de comprimento múltiplo. O tubo mãe é reaquecido e posteriormente reduzido às dimensões especificadas pelo redutor de estiramento. O tubo é então resfriado, cortado, endireitado e submetido a processos de acabamento e inspeção antes do envio.

*Observação: Os processos marcados com um asterisco são conduzidos de acordo com especificações e/ou requisitos do cliente

Processo de moinho de plugue Mannesmann

Processo Plug Mill, um redondo sólido (tarugo) é usado. É aquecido uniformemente no forno de aquecimento de soleira rotativa e depois perfurado por um perfurador Mannesmann. O tarugo perfurado ou casca oca é reduzido em diâmetro externo e espessura de parede. O tubo laminado é polido simultaneamente por dentro e por fora por uma bobinadeira. O tubo enrolado é então dimensionado por um moinho de dimensionamento nas dimensões especificadas. A partir desta etapa o tubo passa pelo alisador. Este processo completa o trabalho a quente do tubo. O tubo (denominado tubo-mãe), após acabamento e inspeção, torna-se um produto acabado.

Tubo e tubulação soldados

Desde que se tornou possível fabricar tiras e chapas, as pessoas têm tentado constantemente dobrar o material e conectar suas bordas para fabricar tubos e tubulações. Isto levou ao desenvolvimento do processo de soldagem mais antigo, o da forja-soldagem, que remonta a mais de 150 anos.

Em 1825, o comerciante britânico de ferragens James Whitehouse obteve uma patente para a fabricação de tubos soldados. O processo consistia em forjar placas de metal individuais sobre um mandril para produzir um tubo com costura aberta e, em seguida, aquecer as bordas correspondentes da costura aberta e soldá-las pressionando-as mecanicamente em uma bancada de estiragem.

A tecnologia evoluiu até o ponto em que a tira pôde ser formada e soldada em uma única passagem em um forno de soldagem. O desenvolvimento deste conceito de soldagem de topo culminou em 1931 no processo Fretz-Moon desenvolvido por J. Moon, um americano, e seu colega alemão Fretz.

As linhas de soldagem que empregam este processo ainda operam com sucesso hoje na fabricação de tubos com diâmetros externos de aprox. 114 milímetros. Além dessa técnica de soldagem por pressão a quente, em que a tira é aquecida em um forno até a temperatura de soldagem, vários outros processos foram idealizados pelo americano E. Thomson entre os anos de 1886 e 1890 permitindo a soldagem elétrica de metais. A base para isso foi a propriedade descoberta por James P. Joule, segundo a qual a passagem de uma corrente elétrica através de um condutor faz com que ele aqueça devido à sua resistência elétrica.

Em 1898, a Standard Tool Company, EUA, obteve uma patente cobrindo a aplicação de soldagem por resistência elétrica para fabricação de tubos e tubulações. A produção de tubos soldados por resistência elétrica recebeu um impulso considerável nos Estados Unidos, e muito mais tarde na Alemanha, após o estabelecimento de laminadores contínuos de tiras a quente para a produção do material inicial a granel necessário para a fabricação em grande escala. Durante a Segunda Guerra Mundial, foi inventado um processo de soldagem a arco de argônio – novamente nos Estados Unidos – que permitiu a soldagem eficiente de magnésio na construção de aeronaves.

Como consequência deste desenvolvimento, foram desenvolvidos vários processos de soldadura com protecção gasosa, predominantemente para a produção de tubos de aço inoxidável. Seguindo os desenvolvimentos de longo alcance que ocorreram no sector da energia nos últimos 30 anos, e a construção resultante de grandes -capacidade de tubulações de longa distância, o processo de soldagem por arco submerso ganhou uma posição de preeminência para a soldagem de tubulações com diâmetros superiores a aprox. 500 milímetros.

Moinho de tubos de solda elétrica

A tira de aço em bobina, que foi cortada na largura necessária a partir de uma tira larga, é moldada por uma série de rolos formadores em uma concha de vários comprimentos. As bordas longitudinais são continuamente unidas por soldagem por resistência/indução de alta frequência.
A solda de casco de múltiplos comprimentos é então tratada eletricamente, dimensionada e cortada em comprimentos especificados por uma máquina de corte voadora. O tubo cortado é endireitado e esquadrado em ambas as extremidades.
Estas operações são seguidas de inspeção ultrassônica ou teste hidrostático.