Qué es un tubo de acero al carbono sin costura?
El
tubo de acero al carbono sin costura es un tubo metálico sin soldadura fabricado con acero al carbono (contenido de carbono 0,02%~2,11%) mediante laminación en caliente, laminación en frío o estirado en frío. Su característica principal es su estructura continua y su capacidad de soportar presión es superior a la de los tubos de acero soldados, lo que lo hace adecuado para entornos con alta presión, alta temperatura o requisitos de alta precisión.
Características del tubo de acero al carbono sin costura:
1. Sin defectos de soldadura: evita las debilidades de resistencia y el riesgo de fugas causados por la soldadura.
2. Alta capacidad de soportar presión: La presión de rotura puede alcanzar 1,5 veces la de los tubos soldados de la misma especificación.
3. Rango de temperatura: tubo de acero al carbono: -20~350 °C; tubo de acero aleado (como 15CrMo): -40~550 °C.
4. Flexibilidad de procesamiento: Posibilidad de tratamiento térmico (temple, revenido), doblado y abocardado.
Tipos de tubos de acero al carbono sin costura:
1. Clasificación por contenido de carbono
Los tubos de acero al carbono sin costura se dividen en acero de bajo carbono, acero de medio carbono y acero de alto carbono según su contenido de carbono. El acero de bajo carbono presenta buena tenacidad y soldabilidad, y es adecuado para la fabricación de estructuras generales y tuberías de transporte de fluidos; el acero de medio carbono presenta alta resistencia y resistencia al desgaste, y se utiliza a menudo para la fabricación de piezas mecánicas y cojinetes; el acero de alto carbono se utiliza a menudo para la fabricación de cuchillos y herramientas de corte debido a su alta dureza y resistencia al desgaste.
2. Clasificación por uso
a. Tubos de acero al carbono sin costura para estructuras: se utilizan para soporte estructural en los sectores de la construcción, fabricación de maquinaria (tuberías mecánicas), etc. Presentan alta resistencia y rigidez, y pueden soportar grandes cargas.
b. Tubos de acero al carbono sin costura para el transporte de fluidos: se utilizan principalmente para el transporte de diversos fluidos, como petróleo, gas natural, agua corriente, etc. Este tipo de tubo de acero requiere buena resistencia a la presión, sellado y resistencia a la corrosión.
c. Tubos de acero al carbono sin costura para calderas de alta presión: Se utilizan en calderas de centrales eléctricas, calderas industriales y otros equipos, y resisten los efectos del vapor a alta temperatura y alta presión. Deben tener buena resistencia al calor, a la presión y a la oxidación.
d. Tubos de acero al carbono sin costura para uso hidráulico: Se utilizan en sistemas hidráulicos como cilindros hidráulicos y cilindros de aceite, y pertenecen al tipo de tubo de acero sin costura de precisión, estirado o laminado en frío.
d. Tubos de acero al carbono sin costura para craqueo de petróleo: Se utilizan en dispositivos de craqueo en la industria petroquímica y resisten altas temperaturas, altas presiones y medios corrosivos. Presentan buena resistencia a la corrosión y a altas temperaturas.
3. Clasificación por proceso de producción
Los tubos de acero al carbono sin costura se pueden dividir en los siguientes tres tipos principales según el proceso de producción:
1) Tubos de acero sin costura laminados en caliente
Los tubos de acero sin costura laminados en caliente constituyen una amplia categoría de tubos de acero sin costura, que se clasifican según el método de producción. El laminado en caliente se refiere al laminado en frío, que se realiza a temperatura ambiente, mientras que el laminado en caliente se realiza por encima de la temperatura de recristalización. Los tubos de acero sin costura se refieren a los tubos de acero soldados. Los tubos de acero sin costura se fabrican generalmente perforando acero redondo y procesándolo posteriormente, mientras que los tubos de acero soldados se fabrican generalmente soldando placas de acero de diferentes maneras.
Los tubos de acero sin costura laminados en caliente se producen generalmente en unidades automáticas de laminado de tubos. El tocho de tubo sólido se inspecciona, se eliminan los defectos superficiales, se corta a la longitud requerida, se centra en la cara final del extremo perforado y se envía al horno de calentamiento para su calentamiento y perforación en la perforadora. Durante la perforación, gira y avanza continuamente. Bajo la acción de los rodillos y el cabezal, se forma gradualmente una cavidad dentro del tocho, denominada tubo rugoso. Posteriormente, se envía a la laminadora automática de tubos para su posterior laminado. Finalmente, la niveladora nivela el espesor de la pared y la calibradora determina el diámetro para cumplir con los requisitos de la especificación. El uso de una unidad de laminación continua de tubos para producir tubos de acero sin costura laminados en caliente es un método más avanzado.
Flujo del proceso:
Tubo de acero sin costura laminado en caliente: tocho redondo → calentamiento a 1200 °C → perforación → laminado oblicuo de tres rodillos, laminado continuo o extrusión → extracción del tubo → dimensionado (o reducción de diámetro) → enfriamiento → tubo de tocho → enderezamiento → prueba hidrostática (o detección de defectos) → marcado → almacenamiento.
Los tubos sin costura laminados en caliente se utilizan generalmente en proyectos de gran envergadura que implican presiones y temperaturas elevadas. Norma típica:
ASTM A106
Características:
Ventajas: El proceso de tratamiento térmico los hace extremadamente duros y resistentes, y pueden soportar altas temperaturas y presiones. En comparación con el laminado en frío, ofrece una alta eficiencia de producción y rentabilidad, y permite producir tubos de acero de gran diámetro y paredes gruesas. Desventajas: Superficie rugosa (con óxido), baja precisión dimensional (tolerancia ±1%), peso elevado y posible dificultad de transporte e instalación.
Escenarios de aplicación:
Revestimiento de petróleo (API 5CT J55/N80)
Soporte de estructuras de edificios (como columnas de plantas)
Tuberías de suministro de fluidos comunes (agua a baja presión, gas)
Tuberías de calderas para alta temperatura y alta presión.
2) Tubo de acero sin costura laminado en frío/estirado en frío
El tubo de acero sin costura de precisión laminado en frío ofrece alta precisión dimensional y buen acabado superficial para estructuras mecánicas de precisión, equipos hidráulicos o camisas de acero.
Los métodos de procesamiento en frío de los tubos de acero incluyen principalmente el estirado y el laminado en frío. Las materias primas de los tubos de acero procesados en frío pueden ser tubos de acero sin costura laminados en caliente o tubos soldados. Las características comunes del método de procesamiento en frío de los tubos de acero son su alta precisión dimensional y buena rugosidad superficial. Puede producir tubos de pared delgada con diámetros extremadamente finos de 0,05 a 0,01 mm y capilares con diámetros extremadamente finos de 0,3 a 0,1 mm.
Tubos de acero sin costura laminados en frío:
Los
tubos sin costura laminados en frío se laminan en frío a partir de tubos de acero laminados en caliente, lo que permite lograr una mayor precisión dimensional y calidad superficial, y son adecuados para la fabricación de tubos de acero de alta precisión y diámetro pequeño. A diferencia de los tubos de acero laminados en caliente, los tubos de acero laminados en frío son más duros y frágiles. Los tubos de acero laminados en frío ofrecen una mayor precisión de procesamiento y conformado, y son muy adecuados para equipos de precisión.
Aparentemente, los tubos de acero sin costura laminados en frío son más cortos que los de acero sin costura laminados en caliente. El espesor de pared de los tubos de acero sin costura laminados en frío es generalmente menor que el de los tubos de acero sin costura laminados en caliente, pero la superficie tiene un aspecto más brillante que la de los tubos de acero sin costura de pared gruesa, con menor rugosidad superficial y menos rebabas en el diámetro. El diámetro nominal máximo de los tubos laminados en frío es de 200 mm y el de los laminados en caliente es de 600 mm.
Tubos de acero sin costura estirados en frío:
Los
tubos sin costura estirados en frío se fabrican forzando tubos laminados en caliente a través de una o más matrices, lo que mejora aún más la precisión dimensional y la calidad superficial de los tubos de acero, a la vez que aumenta su resistencia. Son adecuados para la fabricación de tubos de acero de alta precisión y resistencia. Esto densifica el material, aumentando así su resistencia. Son ideales para aplicaciones donde la resistencia y la resistencia a la presión son cruciales.
Proceso:
Tubo laminado en caliente → decapado → laminado en frío/estirado en frío → recocido → acabado
La producción de tubos laminados en frío utiliza un laminador en frío cíclico. Las características de funcionamiento del laminador en frío cíclico son que el tubo de acero y el mandril son estacionarios, y el laminador se acciona mediante el movimiento alternativo del bastidor para laminar alternativamente el tubo de acero. La pieza laminada se comprime mediante un orificio de sección transversal variable para reducir el diámetro y la pared.
Características:
Ventajas: Alta precisión dimensional (tolerancia ±0,05 mm), superficie lisa (Ra ≤ 1,6 μm) y un aumento del 20 % al 30 % en la resistencia.
Desventajas: Baja eficiencia de producción, alto coste, especificaciones limitadas (normalmente Φ ≤ 250 mm) y personalización limitada.
Diferencias entre el laminado en frío y el estirado en frío:
El laminado en frío es un conformado por compresión radial, mientras que el estirado en frío es un conformado por estiramiento axial. El laminado en frío con múltiples pasadas permite controlar mejor la precisión dimensional, mientras que el estirado en frío con estiramiento unidireccional puede producir fácilmente microovalidad. Los tubos laminados en frío presentan un endurecimiento por deformación uniforme y una resistencia a la fatiga entre un 30 % y un 50 % mayor que la de los tubos estirados en frío. Para componentes clave sometidos a presión (como sistemas hidráulicos), se recomienda priorizar los tubos laminados en frío, incluso si el coste aumenta un 30 %, lo que puede reducir considerablemente el riesgo de explosión.
Tubos laminados en frío: se utilizan para alta precisión, alta resistencia a la fatiga y entornos hostiles (hidráulica, rodamientos, energía). Norma típica: ASTM A519.
Tubos estirados en frío: adecuados para estructuras generales, bajo coste y cargas medias y bajas (construcción, maquinaria general).
Escenarios de aplicación:
Cilindros hidráulicos, manguitos de cojinetes (como tubos estirados en frío de precisión de 45#)
Ejes de transmisión de automóviles, componentes de instrumentos de precisión
Sistemas de control de fluidos de alta precisión (como tubos para bombas dosificadoras de productos químicos)
3) Tubos de acero extruidos sin costura
Los tubos de acero extruidos sin costura son tubos de acero sin soldadura producidos mediante procesos de extrusión en caliente, especialmente adecuados para la fabricación de aceros de alta aleación, metales difíciles de deformar y tubos de gran diámetro y pared gruesa. Presentan características esenciales como alta resistencia, resistencia a altas temperaturas, resistencia a la corrosión, resistencia al desgaste y resistencia al envejecimiento. Su proceso de producción garantiza la uniformidad de la resistencia y la estabilidad dimensional mediante un procesamiento de precisión.
Proceso:
Tocho de acero → calentamiento → lubricación de vidrio → conformado por extrusora → enderezamiento
Características:
Ventajas: Permite producir secciones transversales complejas (como tubos con formas especiales) y tubos de acero de alta aleación (como P91).
Desventajas: Requiere una gran inversión en equipo, solo apto para lotes pequeños de tubos especiales.
Norma típica: ASTM A213
Escenarios de aplicación:
Tuberías de generadores de vapor de energía nuclear
Tubos de calderas de centrales eléctricas supercríticas (como 12Cr1MoVG)
Sugerencias de selección:
Seleccione tubos laminados en caliente: bajo costo, requisitos de gran diámetro (como tuberías de agua superiores a DN400).
Seleccione tubos estirados en frío: alta precisión, alta resistencia (como sistemas hidráulicos).
Selección de tubos de acero aleado: resistencia a altas temperaturas, bajas temperaturas y entornos corrosivos (como la resistencia térmica del 15CrMo y la resistencia a bajas temperaturas del 09MnD).
Conclusión:
Los tubos de acero al carbono sin costura satisfacen diversas necesidades mediante tres procesos: laminado en caliente, laminado en frío/estirado en frío y extrusión. Su ausencia de soldaduras y su alta resistencia los convierten en un material fundamental en los sectores de la energía, la maquinaria y otros. Al seleccionar un modelo, es necesario considerar cuatro factores principales: presión, temperatura, precisión y costo, y cumplir estrictamente con las normas industriales pertinentes (como API, ASTM y GB).
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