Los tubos de acero sin costura laminados en frío, gracias a su alta precisión dimensional, excelente calidad superficial, excelentes propiedades mecánicas (especialmente resistencia) y su capacidad única para producir tubos de diámetro pequeño y paredes delgadas, se han convertido en el material preferido para aplicaciones de alta gama con estrictos requisitos de precisión, rendimiento y fiabilidad.
Este artículo ofrece una introducción detallada a la producción, las especificaciones, los materiales, las normas y las directrices de compra de tubos laminados en frío y tubos de acero sin costura laminados en frío.
Los tubos de acero sin costura son tuberías de sección hueca que se utilizan en grandes cantidades para el transporte de fluidos, como tuberías para el transporte de petróleo, gas natural, gas, agua y ciertos materiales sólidos. En comparación con el acero sólido, como el acero redondo, el tubo de acero es más ligero cuando la resistencia a la flexión y la torsión es la misma. Es un tipo de acero de sección transversal económica y se utiliza ampliamente en la ingeniería de tuberías.
Tipos de producción de tubos de acero sin costura
El proceso de producción de tubos de acero sin costura se puede dividir en dos tipos: laminados en frío y laminados en caliente.En apariencia, los tubos de acero sin costura laminados en frío son más cortos que los laminados en caliente.
El espesor de pared de los tubos de acero sin costura laminados en frío suele ser mayor que el de los tubos laminados en caliente.
Sin embargo, la superficie tiene un aspecto más brillante que la de los tubos de acero sin costura de pared gruesa. Presentan poca rugosidad y un calibre reducido.
El diámetro nominal máximo de los tubos laminados en frío es de 200 mm, mientras que el de los laminados en caliente es de 600 mm.
Clasificación de los tubos laminados en frío
Los tubos laminados en frío se pueden clasificar en varios tipos según su material, proceso de fabricación y aplicación. A continuación, se presentan algunas clasificaciones comunes:
1. Clasificación por material
Tubos laminados en frío al carbono: Tubos de acero fabricados con acero al carbono mediante un proceso de laminado en frío, con excelentes propiedades mecánicas y de procesamiento. Tubos laminados en frío de aleación: Se fabrican añadiendo elementos de aleación al acero al carbono para mejorar su resistencia a la corrosión, a altas temperaturas o al desgaste, entre otras propiedades especiales.
Tubos laminados en frío de acero inoxidable: Fabricados en acero inoxidable, poseen una excelente resistencia a la corrosión y un atractivo estético, ampliamente utilizados en las industrias alimentaria, farmacéutica y química.
2. Clasificación por proceso de fabricación
Tubos laminados en frío ordinarios: Tubos de acero fabricados mediante procesos convencionales de laminado en frío, aptos para aplicaciones generales.
Tubos laminados en frío de precisión: Fabricados mediante equipos y procesos de laminado en frío más precisos, con mayor precisión dimensional y acabado superficial, aptos para aplicaciones que requieren alta precisión.
3. Clasificación por aplicación
Tubos laminados en frío para maquinaria: Se utilizan principalmente en la fabricación de piezas mecánicas, componentes de transmisión, etc., que requieren alta resistencia y rigidez.
Tubos laminados en frío para el transporte de fluidos: Se utilizan para el transporte de fluidos como agua, petróleo y gas, que requieren un buen sellado y resistencia a la corrosión. Tubos laminados en frío para aplicaciones estructurales: Se utilizan como componentes de soporte en estructuras de edificios, puentes, barcos, etc., que requieren alta capacidad de carga y estabilidad.
Ventajas y desventajas de los tubos laminados en frío
1. Ventajas
La principal ventaja de los tubos laminados en frío es su alta tasa de reducción de sección, especialmente su gran capacidad de reducción de pared.
En el caso del acero al carbono, la tasa de reducción de sección transversal en un laminado puede alcanzar entre el 80 % y el 83 %, y en el caso del acero aleado, entre el 72 % y el 75 %.
2. Desventajas
La principal desventaja es la dificultad para reemplazar las herramientas. El método de laminado en frío se utiliza a menudo en combinación con el método de estirado en frío para producir palanquillas estiradas en frío, además de utilizarse directamente para producir algunos tubos laminados en frío con mayor precisión.
Esto no solo aprovecha al máximo la capacidad de reducción de pared del laminado en frío, sino que también aprovecha inteligentemente las ventajas de la fácil sustitución de las herramientas de estirado en frío, lo que contribuye a mejorar la productividad, ampliar la gama de productos y mejorar la calidad superficial de los tubos de acero.
Producción de tubos laminados en frío
Actualmente, la producción de tubos laminados en frío se realiza principalmente mediante laminadores periódicos de tubos laminados en frío. La característica de funcionamiento de estos laminadores es que el tubo de acero y el mandril no se mueven, y el movimiento alternativo de la cremallera impulsa el tubo de acero laminado reciprocante. Además, utilizan piezas de laminación por compresión de sección variable para lograr la reducción de diámetro y de pared.
Cuando el laminador y el rodillo se encuentran en la posición inicial a, el paso es el mayor (ligeramente mayor que el diámetro exterior de la pieza bruta); al alcanzar la posición límite de carrera b, el paso es ligeramente mayor que el diámetro exterior del producto terminado; antes de alcanzar la posición b, el menor paso es igual al diámetro exterior del producto terminado.
En la posición inicial a, se alimenta el tubo. Dependiendo del tamaño del laminador, cada avance es de 3 a 30 mm. En la posición b, el tubo se gira 60° a 90° cada vez, para alisar la pared del tubo al regresar el rodillo.
Después de regresar a la posición inicial a, se alimenta el tubo para iniciar el siguiente ciclo de laminación. El tubo se lamina repetidamente de esta manera, y finalmente se lamina el tubo de acero laminado en frío del tamaño requerido.
Especificaciones del tubo laminado en frío
El rango de especificaciones del tubo de acero laminado en frío es: diámetro exterior de 4,0 a 450 mm; espesor de pared de 0,04 a 60 mm.
En comparación con el método de estirado en frío, el método periódico de laminación en frío de tubos ofrece las ventajas de una gran contracción del área de paso, ausencia de dificultades y un alto rendimiento. Las desventajas son la baja velocidad de producción, el alto coste de las herramientas y el elevado coste del procesamiento intermedio.
Tubos de acero sin costura laminados en frío
Los tubos de acero sin costura laminados en frío son tubos de acero sin costura laminados por debajo de su temperatura de recristalización. Durante el laminado en frío, el acero se lamina a temperatura ambiente para formar un tubo de acero sin costura con la forma y el tamaño requeridos. Dado que no se produce transformación de fase durante el laminado en frío, su precisión dimensional y acabado superficial son elevados.
1. Características
Los tubos de acero sin costura laminados en frío presentan una superficie brillante, alta precisión dimensional y un espesor de pared uniforme.
Debido a la mayor resistencia a la deformación del acero durante el laminado en frío, el coste de producción de los tubos de acero sin costura laminados en frío es mayor, y su precio también es relativamente alto.
Los tubos de acero sin costura laminados en frío son adecuados para aplicaciones que requieren alta precisión dimensional y acabado superficial, como instrumentos de precisión, sistemas hidráulicos y neumáticos.
2. Aplicaciones
Fabricación de maquinaria: Como materia prima para piezas mecánicas, como ejes, manguitos y cojinetes.
Equipos hidráulicos: Se utiliza para fabricar componentes hidráulicos y sistemas de tuberías que requieren alta precisión dimensional y acabado superficial.
Soporte estructural: Debido a su alta resistencia y buena plasticidad, se utiliza a menudo como material de soporte para diversas estructuras, como puentes, edificios y torres.
Etapas de producción de tubos de acero sin costura laminados en frío
El proceso de producción de tubos de acero sin costura laminados en frío incluye principalmente los siguientes pasos:
1. Preparación de la palanquilla
Se selecciona acero de alta calidad como materia prima y se realizan cortes, desoxidación y otros tratamientos para garantizar la calidad y la limpieza de la materia prima.
2. Decapado y lubricación
Se decapa la palanquilla para eliminar los óxidos y la suciedad superficiales y se aplica lubricante para reducir la fricción durante el laminado.
3. Laminado en frío
Se lamina o estira en frío continuamente el acero tratado mediante un laminador en frío para formar un tubo de acero sin costura. Durante este proceso, se requiere un control estricto de parámetros como la temperatura, la presión y la velocidad de laminado para garantizar la calidad y la precisión del tubo de acero.
4. Tratamiento térmico
El tubo de acero formado debe someterse a un tratamiento térmico, como el recocido, para mejorar sus propiedades mecánicas y su resistencia a la corrosión.
5. Enderezamiento y acabado
Se endereza el tubo de acero tratado térmicamente para eliminar defectos como dobleces y torsiones, y se realiza un acabado para mejorar la suavidad de la superficie.
6. Inspección
Los tubos de acero procesados se someten a una inspección de calidad, que incluye inspección visual, medición dimensional y ensayos no destructivos, para garantizar que cumplen con las normas y requisitos pertinentes.
Materiales comunes para tubos de acero sin costura laminados en frío
Acero estructural al carbono (p. ej., 10#, 20#, 45#)
Acero estructural de aleación (p. ej., 20Cr, 40Cr, 20CrMo, 30CrMnSiA, 42CrMo)
Acero para cojinetes (p. ej., GCr15)
Acero inoxidable (acero inoxidable austenítico como 304, 316L; acero inoxidable martensítico como 420; acero inoxidable ferrítico como 430, etc.)
Acero para herramientas
Aleaciones especiales (p. ej., aleaciones a base de níquel, aleaciones de titanio, etc.)
Normas para tubos de acero sin costura laminados en frío
1. Normas nacionales Chinas (GB/T): como la GB/T 3639 "Tubos de acero sin costura de precisión estirados o laminados en frío". 8713 "Tubos de acero sin costura de precisión de diámetro interior para cilindros hidráulicos y neumáticos", etc.
2. Normas internacionales (ISO): Normas como ISO 3304, ISO 3305, ISO 3306, etc., para tubos de precisión sin costura.
3. Normas industriales alemanas (DIN): Normas como DIN 2391, DIN 2393, etc.
4. Sociedad Americana de Pruebas y Materiales (ASTM): Normas como ASTM A519 (Tubos de acero al carbono y de aleación sin costura para aplicaciones de maquinaria) y ASTM A269 (Tubos de acero inoxidable austenítico sin costura y soldados para uso general) también incluyen especificaciones para productos laminados en frío.
5. Normas industriales Japonesas (JIS): Normas como JIS G 3445 (Tubos de acero al carbono para estructuras mecánicas) y JIS G 3463 (Tubos angulares para uso estructural general) también cubren los requisitos para tubos de precisión laminados en frío.
6. Normas especializadas: Muchas industrias posteriores (como la automotriz, la hidráulica y la de rodamientos) tienen sus propias normas empresariales o industriales más estrictas.
Especificaciones de los tubos de acero sin costura laminados en frío
Las especificaciones de los tubos de acero sin costura laminados en frío generalmente se indican según su diámetro exterior y espesor de pared.
Los diámetros exteriores comunes incluyen φ6 mm, φ8 mm, φ10 mm, φ12 mm, φ14 mm, φ16 mm, φ18 mm y φ20 mm.
Los espesores de pared son generalmente de 0,5 mm, 0,8 mm, 1,0 mm, 1,2 mm, 1,5 mm, 2,0 mm, 2,5 mm y 3,0 mm.
También se pueden fabricar espesores personalizados según los requisitos del cliente.
Propiedades mecánicas de los tubos de acero sin costura laminados en frío
Las propiedades mecánicas de los tubos de acero sin costura laminados en frío incluyen la resistencia a la tracción, el límite elástico y el alargamiento.
Generalmente, se requiere una resistencia a la tracción superior a 400 MPa, un límite elástico superior a 240 MPa y una elongación superior al 15 %. Estas propiedades garantizan la durabilidad y la seguridad de la tubería durante su uso.
Guía de adquisición
1. No se fije solo en el precio
Muchas personas eligen tuberías laminadas en caliente porque son más económicas, pero si se requieren aplicaciones de alta precisión, esto puede aumentar los costos de procesamiento posteriores, convirtiéndolas en una mala inversión. Por el contrario, elegir tuberías laminadas en frío para aplicaciones de infraestructura comunes es un desperdicio de dinero.
2. Revise el informe de prueba
Solicite certificados de material e informes de prueba a los proveedores o fabricantes de tuberías de acero laminadas en frío para confirmar que la composición química (como el contenido de carbono y el contenido de elementos de aleación) y las propiedades mecánicas (resistencia a la tracción y límite elástico) de la tubería de acero cumplen con los requisitos.
3. Verifique la calidad de la superficie
La formación de óxido es normal en la superficie de las tuberías laminadas en caliente, pero las grietas o abolladuras evidentes indican un producto defectuoso. En el caso de los tubos laminados en frío, los rayones o picaduras en la superficie indican un procesamiento deficiente; no los compre.
Resumen
Los tubos de acero sin costura laminados en frío, con su alta precisión dimensional, excelente calidad superficial, excelentes propiedades mecánicas (especialmente resistencia) y su capacidad única para producir tubos de diámetro pequeño y paredes delgadas, se han convertido en el material predilecto para aplicaciones de alta gama con exigentes requisitos de precisión, rendimiento y fiabilidad.
Leer más: Diferencia entre tubos estirados en frío y tubos laminados en frío o Proceso de producción de tubos de acero sin costura
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