Los tubos de acero soldados son materiales indispensables en la infraestructura industrial moderna, ampliamente utilizados en el transporte de petróleo y gas, proyectos municipales de agua, ingeniería de puentes, proyectos marinos y construcción de instalaciones de energía eólica, entre otros.
Según los diferentes métodos de soldadura y conformado, los tubos de acero soldados se dividen principalmente en tubos de acero soldados con costura recta y tubos de acero soldados en espiral. Entre ellos, los tubos de acero soldados con costura recta incluyen soldadura por resistencia.(REG) tubos de aceroy soldadura longitudinal por arco sumergido(LSAW) tubos de acero. Las soldaduras de este tipo de tubería de acero son soldaduras longitudinales que van rectas a lo largo del cuerpo de la tubería. Por el contrario, los tubos de acero soldados en espiral (SSAW) adoptan tecnología de soldadura por arco sumergido y formación en espiral continua, formando soldaduras en forma de espiral-que están inclinadas en la superficie del cuerpo de la tubería.
Aunque ambos tipos de tubos de acero se fabrican mediante procesos de formación de láminas y soldadura y pueden cumplir con los requisitos de transporte de fluidos y soporte de carga estructural,{0}}tienen diferencias fundamentales en los principios de formación, distribución de soldadura, procesos de producción, características de tensión mecánica, rendimiento de tamaño y condiciones de trabajo aplicables. En la ingeniería y la adquisición de materiales actuales, es muy importante distinguir las diferencias esenciales entre la soldadura de costura recta y la soldadura en espiral, lo que ayuda a evitar una selección incorrecta y los riesgos operativos resultantes.
Definición básica y diferencias entre principios de formación.
1. Principio de soldadura de costura longitudinal.
La soldadura de costura recta se refiere a un proceso de soldadura en el que se forma una costura de soldadura recta continua a lo largo de la dirección longitudinal de la tubería de acero. La materia prima para los tubos de acero con costura recta es una placa de acero-de ancho fijo o una tira de acero. Durante la producción de tubos de acero, el acero plano se dobla y se lamina en tubos cilíndricos a través de múltiples rodillos formadores. Los dos bordes paralelos de la tira de acero se alinean a lo largo de la dirección longitudinal del cuerpo de la tubería, y luego el espacio se suelda y se fusiona para formar una costura recta longitudinal ordenada. Para tuberías de costura recta de diámetro mediano y pequeño, se utiliza soldadura por resistencia de alta-frecuencia (ERW), donde los bordes de la tira de acero se calientan mediante corriente de alta-frecuencia para lograr una extrusión y fusión instantáneas, sin necesidad de metal de aportación. Para tuberías de costura recta de paredes gruesas-de gran diámetro, se utiliza soldadura longitudinal por arco sumergido (LSAW), utilizando alambre de soldadura y fundente para soldadura de penetración. Independientemente del proceso utilizado, la costura de soldadura se extiende a lo largo de toda la longitud del cuerpo del tubo.
2. Soldadura en espiralPrincipio
La soldadura en espiral es un proceso especial de fabricación de tuberías que combina el conformado continuo inclinado y la soldadura por arco sumergido. A diferencia del doblado recto de tubos de acero con costura recta, la tira de acero se introduce en el dispositivo de formación en un ángulo fijo y se enrolla continuamente hasta formar un tubo cilíndrico en bruto mediante laminado en espiral, creando espacios en espiral uniformes. Posteriormente, el sistema de soldadura por arco sumergido realiza una soldadura continua a lo largo de la trayectoria en espiral, formando finalmente una soldadura en espiral suave y densa. Las soldaduras en espiral están inclinadas en un cierto ángulo y la longitud de la soldadura excede la longitud de la tubería. El principio básico de la soldadura en espiral es procesar una tira de acero-de ancho fijo en tubos de acero de diferentes diámetros ajustando el ángulo, logrando una producción de diámetro flexible que no se puede lograr mediante la soldadura de costura recta.
Diferencias en los procesos de fabricación
1. Proceso de soldadura de costura recta
El proceso de producción de tubos de costura recta es sencillo y altamente automatizado. Todo el proceso incluye el desenrollado de bobinas de acero, aplanado, recorte de bordes, enderezamiento, soldadura longitudinal, acabado de soldadura, enfriamiento, dimensionamiento, enderezamiento y corte longitudinal. Los tubos de costura recta ERW se sueldan mediante calentamiento por resistencia de alta-frecuencia, lo que presenta una velocidad de soldadura rápida y una alta eficiencia de producción. Los tubos de costura recta LSAW utilizan una placa de acero gruesa formada y múltiples pasadas de soldadura por arco sumergido, con un control estricto sobre la precisión de la ranura y la profundidad de penetración. Los parámetros de formación de la línea de producción de costura recta son fijos, la formación es estable y la precisión dimensional es alta. Sin embargo, su flexibilidad de producción es limitada. Cada ancho de fleje de acero corresponde a un solo diámetro de tubería, por lo que el rango de producción de tubos de diámetro ultra-grande está limitado por el ancho de la fleje de acero.
2. Proceso de soldadura en espiral
El proceso de soldadura en espiral emplea formación en espiral dinámica continua y soldadura por arco sumergido de doble-cara. Su flujo de proceso incluye desenrollado, enderezamiento de tiras, fresado frontal preciso, formación en espiral de ángulo-ajustable, soldadura por arco sumergido de doble-cara tanto en el interior como en el exterior, pulido de la costura de soldadura, enfriamiento por circulación, corrección de tamaño, corte al vuelo-y pruebas no-destructivas de la costura de soldadura completa. La característica más destacada de este proceso es el ángulo de formación ajustable. Al cambiar el ángulo de alimentación de la banda de acero, los fabricantes pueden producir tubos con diferentes diámetros exteriores utilizando la misma materia prima, lo que mejora significativamente la flexibilidad de producción. Todo el proceso de producción es continuo e ininterrumpido, adecuado para la producción a gran-escala de tuberías de gran-diámetro y-pared media-de espesor medio. Sin embargo, el sistema de soldadura y conformado en espiral tiene altos requisitos para la coincidencia de parámetros, y es necesario un control preciso del ángulo de conformado, la velocidad de soldadura, la corriente y el voltaje para evitar el desplazamiento de la soldadura y la deformación del conformado.
Diferencias estructurales
1. Características de la estructura de soldadura.
Para tubos soldados con costura recta, solo hay una costura de soldadura longitudinal en la estructura general, con un recorrido de soldadura corto y una línea recta. La microestructura de la soldadura es estable. La zona afectada por el calor es concentrada y estrecha, y la uniformidad estructural general del cuerpo de la tubería es buena. Para tuberías soldadas en espiral, se adoptan costuras de soldadura continuas en forma de espiral-. En comparación con los tubos con costura recta de la misma especificación, la longitud de la costura de soldadura es más larga. La costura de soldadura más larga aumenta el área total de soldadura y, en teoría, también aumenta la posibilidad de defectos de soldadura existentes. Sin embargo, la costura de soldadura en espiral continua evita fisuras locales en las juntas de soldadura. Además, la costura de soldadura en espiral tiene las características de superposición y continuidad, mejorando así la integridad estructural general del cuerpo de la tubería.
Precisión dimensional y flexibilidad de producción.
El tubo soldado con costura recta tiene mejor precisión dimensional y calidad de superficie. El proceso de conformado es estable, con pequeñas tolerancias para el diámetro exterior, el espesor de la pared y la redondez, paredes interiores y exteriores lisas y rectitud uniforme. Los parámetros de formación estandarizados hacen que la tubería de costura recta sea más adecuada para una instalación precisa y proyectos de tuberías con requisitos altos-. Sin embargo, la desventaja es que la flexibilidad de producción es escasa, está limitada por el ancho de la banda de acero y no se puede cambiar de manera flexible los diámetros de la tubería durante el proceso de producción. Por el contrario, el tubo soldado en espiral tiene una precisión dimensional ligeramente menor que el tubo con costura recta, con una tolerancia de elipticidad menor, pero tiene una flexibilidad de producción extremadamente alta. Al ajustar el ángulo de la espiral, una sola especificación de fleje de acero puede producir docenas de especificaciones de diámetros de tubería diferentes, lo que reduce significativamente los costos de molde y acorta el ciclo de producción de tuberías personalizadas de gran-diámetro.
Ventajas y limitaciones técnicas
1. Ventajas y desventajas de la soldadura con costura recta
La soldadura de costura recta tiene las ventajas de una velocidad de soldadura rápida, alta eficiencia de producción, alta tasa de calificación del producto, formación de soldadura regular, zona estrecha afectada por el calor y propiedades mecánicas estables. Se aplica principalmente en el proceso de producción de materiales de tuberías de tamaño medio-de diámetro, paredes delgadas-y paredes de espesor medio--. Cuantas menos soldaduras se pueda reducir la probabilidad de que se produzcan defectos y facilitar la inspección y el mantenimiento integrales. Sus principales desventajas radican en una escasa flexibilidad, una capacidad de producción limitada para diámetros grandes y una débil capacidad de dispersión de tensiones. En condiciones de presión ultra-alta y cambios de carga, la soldadura de costura recta es más propensa a fallas por concentración de tensiones.
2. Ventajas y desventajas de las soldaduras en espiral
Las principales ventajas de la soldadura en espiral residen en su capacidad para ajustar el diámetro de manera flexible, su excelente rendimiento de dispersión de tensiones, su sólida capacidad de fabricación para tuberías de gran-diámetro y su alta seguridad estructural. Las soldaduras en espiral pueden inhibir eficazmente la propagación de grietas y son adecuadas para el transporte a larga-distancia-alta presión. Las principales desventajas son un mayor tiempo de soldadura, una menor-eficiencia de producción con una sola máquina, un mayor riesgo de defectos menores a medida que aumenta la longitud de la soldadura y una precisión dimensional ligeramente menor.
Diferencias en la aplicación industrial.
Debido a sus distintas características de rendimiento, los tubos soldados con costura recta y los tubos soldados en espiral han establecido límites claros de aplicación en la ingeniería industrial. Las tuberías soldadas con costura recta se utilizan ampliamente en el suministro y drenaje de agua urbana, tuberías de protección contra incendios, pilotes de tuberías estructurales de construcción, transporte de gas a baja-presión y equipos mecánicos que soportan tuberías. Debido a su alta precisión dimensional y calidad de soldadura estable, las tuberías de costura recta ERW y LSAW de alto-grado también son adecuadas para proyectos de tuberías de corta-distancias-de alta presión. Mientras que los tubos soldados en espiral se utilizan principalmente para oleoductos y gasoductos trans{7}}regionales, tuberías municipales de transmisión de agua de gran-diámetro, pilotes de tuberías de ingeniería marina, infraestructura de energía eólica y tuberías de presión hidráulica, que son proyectos de transporte de larga-distancia.
La principal diferencia entre la soldadura de costura recta y la soldadura en espiral radica en diferentes trayectorias de formación, patrones de distribución de soldadura, etc. La soldadura de costura recta presenta soldaduras lineales, alta precisión dimensional, alta eficiencia de producción y una estructura simple, y es adecuada para proyectos de tuberías estandarizados, de diámetro mediano a pequeño y de alta-precisión. La soldadura en espiral emplea soldaduras en espiral inclinadas y puede ajustar el diámetro de manera flexible. Es indispensable en la construcción de tuberías de gran-diámetro, larga-distancia y alta-presión. Ninguno de los dos procesos de soldadura tiene superioridad o inferioridad absoluta. Su valor de aplicación depende de las condiciones reales de ingeniería, los niveles de presión, las especificaciones de diámetro de la tubería y los presupuestos de costos. Con la mejora continua de la automatización de la soldadura y las tecnologías de detección inteligente, la brecha de rendimiento entre ambas se está reduciendo gradualmente. En el futuro, la aplicación refinada y diferenciada de las tecnologías de soldadura de costura recta y soldadura en espiral promoverá aún más el desarrollo de alta-calidad de las industrias de fabricación de tubos de acero e ingeniería de tuberías.
