Tubos de aço soldados são materiais indispensáveis na infraestrutura industrial moderna, amplamente utilizados no transporte de petróleo e gás, projetos municipais de água, engenharia de pontes, projetos marítimos e construção de instalações de energia eólica, entre outros.
De acordo com diferentes métodos de soldagem e conformação, os tubos de aço soldados são divididos principalmente em tubos de aço soldados com costura reta e tubos de aço soldados em espiral. Entre eles, tubos de aço soldados com costura reta incluem soldagem por resistência(ERW) tubos de açoe soldagem por arco submerso longitudinal(LSAW) tubos de aço. As soldas deste tipo de tubo de aço são longitudinais retas ao longo do corpo do tubo. Em contraste, os tubos de aço soldados em espiral (SSAW) adotam formação em espiral contínua e tecnologia de soldagem por arco submerso, formando soldas em formato de espiral que são inclinadas na superfície do corpo do tubo.
Embora ambos os tipos de tubos de aço sejam fabricados por meio de processos de conformação de chapas e soldagem e possam atender aos requisitos de transporte de fluidos e suporte de carga estrutural-, eles apresentam diferenças fundamentais nos princípios de conformação, distribuição de solda, processos de produção, características de tensão mecânica, desempenho de tamanho e condições de trabalho aplicáveis. Na engenharia real e na aquisição de materiais, é muito importante distinguir as diferenças essenciais entre a solda de costura reta e a solda em espiral, o que ajuda a evitar a seleção incorreta e os riscos operacionais resultantes.
Definição Básica e Diferenças de Princípios de Formação
1. Princípio da soldagem por costura longitudinal
Soldagem por costura reta refere-se a um processo de soldagem onde uma costura de solda reta contínua é formada ao longo da direção longitudinal do tubo de aço. A matéria-prima para tubos de aço com costura reta é uma placa de aço-de largura fixa ou tira de aço. Durante a produção de tubos de aço, o aço plano é dobrado e laminado em tubos cilíndricos através de vários rolos formadores. As duas bordas paralelas da tira de aço são alinhadas ao longo da direção longitudinal do corpo do tubo e, em seguida, a lacuna é soldada e fundida para formar uma costura reta longitudinal perfeita. Para tubos de costura reta de diâmetro médio e pequeno, é usada soldagem por resistência de alta-frequência (ERW), onde as bordas da tira de aço são aquecidas por corrente de alta-frequência para obter extrusão e fusão instantâneas, sem a necessidade de metal de adição. Para tubos de costura reta com paredes espessas de grande diâmetro, é usada soldagem por arco submerso longitudinal (LSAW), usando fio de soldagem e fluxo para soldagem por penetração. Independentemente do processo utilizado, a costura de solda se estende ao longo de todo o comprimento do corpo do tubo.
2. Soldagem EspiralPrincípio
A soldagem espiral é um processo especial de fabricação de tubos que combina conformação contínua inclinada e soldagem por arco submerso. Ao contrário da dobra reta de tubos de aço com costura reta, a tira de aço é alimentada no dispositivo de formação em um ângulo fixo e é continuamente enrolada em um tubo cilíndrico por meio de laminação em espiral, criando lacunas espirais uniformes. Posteriormente, o sistema de soldagem por arco submerso realiza soldagem contínua ao longo do caminho espiral, formando finalmente uma solda espiral suave e densa. As soldas espirais são inclinadas em um determinado ângulo e o comprimento da solda excede o comprimento do tubo. O princípio básico da soldagem em espiral é processar uma tira de aço de largura-fixa em tubos de aço de diferentes diâmetros, ajustando o ângulo, obtendo uma produção de diâmetro flexível que não pode ser alcançada pela soldagem de costura reta.
Diferenças nos processos de fabricação
1. Processo de soldagem de costura reta
O processo de produção de tubos com costura reta é simples e altamente automatizado. Todo o processo inclui desenrolamento de bobinas de aço, achatamento, corte de bordas, endireitamento, soldagem longitudinal, acabamento de solda, resfriamento, dimensionamento, endireitamento e corte longitudinal-. Os tubos de costura reta ERW são soldados usando aquecimento por resistência de alta-frequência, apresentando alta velocidade de soldagem e alta eficiência de produção. Os tubos de costura reta LSAW utilizam formação de chapa de aço espessa e múltiplas passagens de soldagem por arco submerso, com controle rigoroso sobre a precisão da ranhura e profundidade de penetração. Os parâmetros de conformação da linha de produção de costura reta são fixos, a conformação é estável e a precisão dimensional é alta. No entanto, a sua flexibilidade de produção é limitada. Cada largura de tira de aço corresponde a apenas um diâmetro de tubo, portanto a faixa de produção de tubos de diâmetro ultra-grande é limitada pela largura da tira de aço.
2. Processo de soldagem em espiral
O processo de soldagem em espiral emprega formação espiral dinâmica contínua e soldagem por arco submerso de dupla face. Seu fluxo de processo inclui desenrolamento, endireitamento de tiras, fresamento de face final preciso, formação de espiral em ângulo-ajustável, soldagem-de arco submerso de dupla face tanto no interior quanto no exterior, polimento de costura de solda, resfriamento por circulação, correção de tamanho, corte-fly e testes não destrutivos-de costura de solda completa. A característica mais proeminente deste processo é o ângulo de formação ajustável. Ao alterar o ângulo de alimentação da tira de aço, os fabricantes podem produzir tubos com diferentes diâmetros externos utilizando a mesma matéria-prima, aumentando significativamente a flexibilidade de produção. Todo o processo de produção é contínuo e ininterrupto, adequado para produção em grande-escala de tubos de grande-diâmetro e parede média-espessa-. No entanto, o sistema de formação e soldagem em espiral tem altos requisitos para correspondência de parâmetros, e o controle preciso do ângulo de formação, velocidade de soldagem, corrente e tensão é necessário para evitar deslocamento da solda e deformação da formação.
Diferenças Estruturais
1. Características da estrutura de soldagem
Para tubos soldados com costura reta, há apenas uma costura de solda longitudinal na estrutura geral, com um caminho de solda curto e uma linha reta. A microestrutura da solda é estável. A zona afetada pelo calor é concentrada e estreita, e a uniformidade estrutural geral do corpo do tubo é boa. Para tubos soldados em espiral, são adotados cordões de solda em forma de espiral contínua. Comparado com tubos de costura reta da mesma especificação, o comprimento da costura de solda é maior. A costura de solda mais longa aumenta a área total de soldagem e, teoricamente, também aumenta a possibilidade de defeitos de soldagem existentes. No entanto, a costura de solda em espiral contínua evita lacunas locais nas juntas de solda. Além disso, a costura de solda em espiral possui características de sobreposição e continuidade, melhorando assim a integridade estrutural geral do corpo do tubo.
Precisão dimensional e flexibilidade de produção
O tubo soldado com costura reta tem melhor precisão dimensional e qualidade de superfície. O processo de conformação é estável, com pequenas tolerâncias para diâmetro externo, espessura e circularidade da parede, paredes internas e externas lisas e retilineidade uniforme. Parâmetros de formação padronizados tornam o tubo de costura reta mais adequado para instalação precisa e projetos de pipeline de alta{2}}correspondência. No entanto, a desvantagem é que a flexibilidade de produção é fraca, limitada pela largura da tira de aço, e não pode ser trocada de forma flexível nos diâmetros dos tubos durante o processo de produção. Em contraste, o tubo soldado em espiral tem precisão dimensional ligeiramente menor do que o tubo de costura reta, com tolerância de elipticidade menor, mas possui flexibilidade de produção extremamente alta. Ao ajustar o ângulo da espiral, uma única especificação de tira de aço pode produzir dezenas de especificações de diâmetros de tubos diferentes, reduzindo significativamente os custos de molde e encurtando o ciclo de produção para tubos personalizados de grande-diâmetro.
Vantagens e limitações técnicas
1. Vantagens e desvantagens da soldagem de costura reta
A soldagem por costura reta tem as vantagens de rápida velocidade de soldagem, alta eficiência de produção, alta taxa de qualificação do produto, formação regular de solda, zona estreita afetada pelo calor e propriedades mecânicas estáveis. Ele é aplicado principalmente no processo de produção de materiais para tubos de diâmetro-médio, paredes finas-e paredes médias-espessas-. Menos soldas podem reduzir a probabilidade de ocorrência de defeitos e facilitar a inspeção e manutenção abrangentes. Suas principais desvantagens residem na baixa flexibilidade, capacidade de produção limitada para grandes diâmetros e fraca capacidade de dispersão de tensões. Sob condições de pressão ultra{8}}alta e mudança de carga, a soldagem de costura reta é mais propensa a falhas de concentração de tensão.
2. Vantagens e desvantagens das soldas em espiral
As principais vantagens da soldagem em espiral residem na capacidade de ajustar o diâmetro com flexibilidade, excelente desempenho de dispersão de tensão, forte capacidade de fabricação para tubulações de grande-diâmetro e alta segurança estrutural. Soldas em espiral podem inibir efetivamente a propagação de trincas e são adequadas para transporte de longa-alta distância-de alta pressão. As principais desvantagens são o maior tempo de soldagem, menor eficiência de produção de{5}máquina única, maior risco de pequenos defeitos à medida que o comprimento da solda aumenta e precisão dimensional ligeiramente menor.
Diferenças na aplicação industrial
Devido às suas características de desempenho distintas, os tubos soldados com costura reta e os tubos soldados em espiral estabeleceram limites claros de aplicação na engenharia industrial. Tubos soldados com costura reta são amplamente utilizados no abastecimento e drenagem de água urbana, tubulações de proteção contra incêndio, construção de estacas de tubos estruturais, transporte de gás de baixa-pressão e equipamentos mecânicos de suporte a tubulações. Devido à sua alta precisão dimensional e qualidade de soldagem estável, os tubos de costura reta ERW e LSAW de alto-grau também são adequados para projetos de tubulações de curta-distância e alta-pressão. Embora os tubos soldados em espiral sejam usados principalmente para oleodutos troncais-regionais de petróleo e gás, oleodutos municipais de transmissão de água de grande{8}diâmetro, estacas de tubos de engenharia naval, infraestrutura de energia eólica e oleodutos de pressão hidráulica, que são projetos de transporte de longa-distância.
A principal diferença entre a soldagem de costura reta e a soldagem em espiral reside em diferentes trajetórias de formação, padrões de distribuição de solda, etc. A soldagem de costura reta apresenta soldas lineares, alta precisão dimensional, alta eficiência de produção e uma estrutura simples, e é adequada para projetos de pipeline padronizados, de médio a pequeno diâmetro e de alta-precisão. A soldagem em espiral emprega soldas em espiral inclinadas e pode ajustar o diâmetro com flexibilidade. É indispensável na construção de tubulações de grande-diâmetro, longa-distância e alta-pressão. Nenhum dos dois processos de soldagem possui superioridade ou inferioridade absoluta. Seu valor de aplicação depende das condições reais de engenharia, níveis de pressão, especificações de diâmetro de tubo e orçamentos de custos. Com a atualização contínua da automação de soldagem e das tecnologias de detecção inteligente, a diferença de desempenho entre as duas está diminuindo gradualmente. No futuro, a aplicação refinada e diferenciada de tecnologias de soldagem de costura reta e soldagem em espiral promoverá ainda mais o desenvolvimento de alta{11}qualidade das indústrias de fabricação de tubos de aço e engenharia de dutos.
