Los tubos de acero sin soldadura se fabrican a partir de un tocho redondo macizo, en lugar de utilizar fleje o chapa de acero soldados. El tocho se calienta y se perfora para formar un cuerpo hueco, que posteriormente pasa por procesos de laminación, dimensionado, tratamiento térmico, acabado e inspección hasta alcanzar las dimensiones y propiedades mecánicas requeridas.
Flujo básico de fabricación:
Tocho redondo → Calentamiento → Perforación → Laminación y alargamiento → Dimensionado → Tratamiento térmico → Acabado → Inspección
La ruta exacta de fabricación varía según el tamaño del tubo, el grado de acero, el método de fabricación y la norma aplicable. En las siguientes secciones se explican las principales etapas de producción de tubos sin soldadura y cómo influye cada una en las características del producto terminado.
El proceso de fabricación de tubería de acero sin costura comienza con un tocho redondo de acero macizo. El grado y la composición química del tocho se seleccionan de acuerdo con el grado de acero especificado y la norma de producto aplicable.
Antes de entrar en la línea de producción, los tochos se inspeccionan para comprobar su estado superficial, dimensiones y calidad interna. Cualquier defecto superficial o problema del material que pueda afectar a la perforación y a las operaciones posteriores de laminación debe corregirse antes de iniciar la producción.
A continuación, el tocho redondo preparado se corta a la longitud requerida y se transporta al horno de calentamiento.
El tocho preparado se calienta de manera uniforme antes de la perforación para llevar el acero a una condición adecuada para el trabajo en caliente.
Dependiendo del tren de laminación y de la ruta de producción, el calentamiento puede realizarse en un horno de solera giratoria o en un horno de vigas galopantes. La temperatura de calentamiento requerida depende del grado de acero, el tamaño del tocho y el proceso de perforación.
El control de la temperatura es fundamental en esta etapa. Un calentamiento insuficiente puede dificultar la perforación y la deformación, mientras que un calentamiento excesivo puede aumentar la formación de cascarilla y afectar a la microestructura del acero. Un calentamiento uniforme también ayuda a mantener una deformación constante durante la perforación.
La perforación es la etapa clave que transforma un tocho redondo macizo en un cuerpo hueco y establece la estructura básica del tubo de acero sin soldadura.
En un tren de perforación rotativo convencional, el tocho calentado pasa entre rodillos dispuestos en ángulo y gira mientras avanza sobre un punzón o mandril de perforación. La combinación de las fuerzas de laminación y axiales genera una cavidad en el centro del tocho, formando un cuerpo hueco de pared gruesa.
A continuación, el cuerpo hueco pasa a las etapas posteriores de alargamiento y laminación, en las que su espesor de pared, diámetro exterior y longitud se ajustan progresivamente hasta alcanzar las dimensiones requeridas.
Después de la perforación, el cuerpo hueco se lamina para reducir el espesor de pared y aumentar su longitud. Dependiendo de la línea de producción y del tamaño del tubo, esta etapa puede realizarse mediante un laminador de mandril, un laminador de tapón u otros equipos de laminación para el alargamiento.
Los distintos bastidores de laminación controlan progresivamente el diámetro exterior, el espesor de pared y la longitud del tubo, acercando el cuerpo hueco a las dimensiones requeridas.
Después del alargamiento, el tubo pasa por un laminador de dimensionado o un laminador de reducción y estirado para obtener el diámetro exterior requerido y la precisión dimensional especificada.
Esta etapa permite ajustar con mayor precisión la geometría del tubo, incluido el diámetro exterior, el espesor de pared, la redondez y la uniformidad dimensional. El grado de reducción aplicado depende del tamaño final requerido y de la ruta de fabricación.
El tratamiento térmico se aplica cuando así lo requieren el grado de acero, la norma del producto y las condiciones de servicio previstas.
Según estos requisitos, los tubería de acero sin costura pueden someterse a procesos como normalizado, recocido, temple o revenido. El tratamiento térmico controla la microestructura del tubo y ayuda a alcanzar los valores especificados de resistencia, tenacidad, dureza y ductilidad. Las condiciones de tratamiento térmico varían según el grado de acero y deben controlarse de acuerdo con la norma de producto aplicable.
Después del dimensionado o la reducción, el tubo se somete a un proceso de enderezado para corregir las posibles curvaturas u ovalidades generadas durante el conformado y la laminación. El enderezado ayuda a mantener la rectitud y precisión dimensional requeridas en el tubo terminado.
A continuación, el tubo se corta a la longitud especificada. El método de corte depende del diámetro del tubo, el espesor de pared y el acabado requerido de los extremos. Cuando así lo exige la especificación del producto aplicable, los extremos cortados también pueden someterse a un proceso de biselado.
Los tubería de acero sin costura terminados se someten a una inspección final de acuerdo con la norma de producto aplicable antes de su marcado y expedición. La inspección verifica que el tubo terminado cumple los requisitos especificados de dimensiones, estado superficial, propiedades mecánicas y ensayos.
Las diferentes etapas de producción de tubería de acero sin costura requieren equipos específicos para la perforación, el alargamiento, el dimensionado, el tratamiento térmico, el acabado y la inspección. La configuración de los equipos varía según el tamaño del tubo, el grado de acero, la ruta de fabricación y la norma de producto aplicable.
El laminador de perforación es el principal equipo utilizado durante la etapa de perforación del tocho. Los laminadores de perforación rotativos convencionales utilizan rodillos inclinados y un punzón de perforación, y su configuración se selecciona según el tamaño del tocho, el grado de acero y los requisitos de producción.
El laminador controla la operación de perforación y las dimensiones iniciales del cuerpo hueco antes de que este pase a la etapa de alargamiento.
Los laminadores de mandril y los laminadores de tapón se utilizan habitualmente para la etapa de alargamiento posterior a la perforación. Un laminador de mandril utiliza un mandril interno retenido que permanece dentro del tubo durante el paso por varios bastidores de laminación, mientras que un laminador de tapón utiliza un tapón para soportar el cuerpo hueco durante la laminación.
La elección del tipo de laminador depende del tamaño del tubo, el espesor de pared, la ruta de fabricación y la configuración del tren de laminación.
El laminador de dimensionado o de reducción y estirado controla la geometría final del tubo después de la etapa principal de alargamiento.
Los distintos bastidores de laminación ajustan el diámetro exterior, el espesor de pared, la redondez y la uniformidad dimensional para que el tubo se mantenga dentro de las tolerancias especificadas.
Los equipos de tratamiento térmico permiten realizar un calentamiento y enfriamiento controlados cuando así lo requieren el grado de acero y la norma de producto aplicable.
Según el tratamiento requerido, la línea de producción puede utilizar hornos continuos o por lotes, sistemas de temple y equipos de revenido. Estos sistemas controlan el ciclo térmico necesario para obtener la microestructura y las propiedades mecánicas especificadas.
Los equipos de enderezado corrigen las curvaturas y deformaciones dimensionales que pueden producirse durante la laminación, el enfriamiento o el tratamiento térmico. Se aplica una presión controlada mediante una serie de rodillos para que el tubo cumpla con la tolerancia de rectitud requerida.
A continuación, los equipos de corte permiten obtener la longitud especificada del tubo. Cuando lo exige la especificación del producto, también pueden realizarse el biselado u otras operaciones de preparación de los extremos.
Los equipos de inspección se utilizan para verificar que los tubos terminados cumplen los requisitos dimensionales, superficiales, mecánicos y de ensayo establecidos por la norma de producto aplicable.
Según la norma del producto y su aplicación, la línea de inspección puede incluir instrumentos de medición dimensional, sistemas de ensayo por ultrasonidos o corrientes inducidas, equipos de ensayo hidrostático, durómetros y otros instrumentos de inspección. El método de ensayo requerido se determina de acuerdo con la especificación aplicable.
El control de calidad se aplica durante todo el proceso de fabricación de tubos sin soldadura, desde la inspección de los tochos recibidos hasta la liberación del producto terminado. Cada etapa de producción puede afectar a las dimensiones, el estado superficial, las propiedades mecánicas y la calidad interna del tubo terminado, por lo que se establecen puntos de control de acuerdo con la norma de producto aplicable.
Antes de iniciar la producción, los tochos redondos se verifican en cuanto a su composición química, dimensiones, estado superficial y calidad interna, de acuerdo con la especificación aplicable.
Los defectos presentes en el tocho pueden afectar a la perforación y a las operaciones posteriores de laminación, por lo que la calidad del material debe controlarse antes de que el tocho entre en la línea de producción.
La inspección dimensional verifica que el tubo terminado cumple con las especificaciones establecidas para:
- Diámetro exterior
- Espesor de pared
- Longitud
- Rectitud
- Redondez
El método de inspección y las tolerancias admisibles dependen de la norma de producto y la especificación del tubo aplicables.
Los tubos sin soldadura terminados se inspeccionan para detectar defectos superficiales y, cuando así se requiere, discontinuidades internas.
Según la especificación del producto, pueden utilizarse ensayos por ultrasonidos (UT), ensayos por corrientes inducidas (ET) u otros métodos de ensayos no destructivos (END) para detectar defectos que no pueden identificarse únicamente mediante inspección visual.
Los ensayos mecánicos pueden incluir pruebas de resistencia a la tracción, límite elástico, alargamiento y dureza, según la norma y el grado de acero aplicables.
También puede requerirse un ensayo hidrostático para verificar la integridad del tubo frente a la presión. La presión de ensayo y los criterios de aceptación deben establecerse de acuerdo con la especificación del producto correspondiente, en lugar de aplicar un único valor a todos los tubos sin soldadura.
Antes de la expedición, los tubos se verifican de acuerdo con la especificación de compra y la norma aplicable. Los tubos que cumplen los requisitos se marcan con la información correspondiente, como dimensiones, grado de acero, número de colada u otros datos de trazabilidad.
Esto permite relacionar cada tubo terminado con sus registros de materiales y de producción.
Q1. ¿Cómo se fabrican lostubería de acero sin costura?
Los tubería de acero sin costura se fabrican calentando un tocho redondo macizo, perforándolo para formar un cuerpo hueco y sometiéndolo posteriormente a procesos de laminación, dimensionado, tratamiento térmico cuando sea necesario, enderezado, corte e inspección.
Q2. ¿Cuál es el proceso principal para fabricar tubería de acero sin costura?
Una ruta típica de fabricación en caliente es: calentamiento del tocho → perforación → laminación y alargamiento → dimensionado o reducción → tratamiento térmico → acabado → inspección.
Q3. ¿Qué equipos se utilizan para fabricar tubería de acero sin costura ?
Los equipos habituales incluyen hornos de calentamiento, laminadores de perforación, laminadores de mandril o de tapón, laminadores de dimensionado o de reducción y estirado, equipos de tratamiento térmico, equipos de enderezado y corte y sistemas de inspección.
Q4. ¿Qué ensayos se realizan en los tubos de acero sin soldadura?
Dependiendo de la norma aplicable, los ensayos pueden incluir inspección dimensional, análisis químico, ensayos de tracción, dureza, ultrasonidos, corrientes inducidas y pruebas hidrostáticas.
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