Fabricados con materias primas que incluyen hierro, aluminio, carbono, manganeso, titanio, vanadio y circonio, los tubos de acero son fundamentales para la producción de tubos para aplicaciones que abarcan sistemas de calefacción y plomería, ingeniería de carreteras, fabricación de automóviles e incluso medicina (para implantes quirúrgicos y corazón válvulas).
Dado que su desarrollo se remonta a los avances de la ingeniería que datan del siglo XIX, sus métodos de construcción se adaptan a los diferentes diseños para una gran variedad de propósitos.
TL; DR (demasiado largo; No leí)
Los tubos de acero se pueden construir con soldadura o mediante un proceso continuo para una variedad de propósitos. El proceso de fabricación de tubos, que se ha practicado durante siglos, implica el uso de material desde aluminio hasta circonio. a través de varios pasos desde las materias primas hasta un producto terminado que ha tenido aplicaciones en la historia desde la medicina hasta fabricación.
Soldado vs. Producción perfecta en el proceso de fabricación de tubos
Los tubos de acero, desde la fabricación de automóviles hasta las tuberías de gas, pueden soldarse a partir de aleaciones (metales fabricados a partir de diferentes elementos químicos) o construirse sin juntas a partir de un horno de fusión.
Mientras que los tubos soldados se juntan mediante métodos como el calentamiento y el enfriamiento y se utilizan para aplicaciones más pesadas y rígidas, como plomería y gas. transporte, los tubos sin costura se crean mediante estiramiento y ahuecado para fines más livianos y delgados, como bicicletas y líquidos transporte.
El método de producción se presta mucho a los diversos diseños de la tubería de acero. Cambiar el diámetro y el grosor puede dar lugar a diferencias de resistencia y flexibilidad para proyectos a gran escala como tuberías de transporte de gas e instrumentos precisos como hipodérmicos agujas.
La estructura cerrada de un tubo, ya sea redondo, cuadrado o de cualquier forma, puede adaptarse a cualquier aplicación que se necesite, desde el flujo de líquidos hasta la prevención de la corrosión.
El proceso de ingeniería paso a paso para tubos de acero soldados y sin costura
El proceso general de fabricación de tubos de acero implica convertir acero en bruto en lingotes, brotes, losas y palanquillas (todos de que son materiales que se pueden soldar), creando una tubería en una línea de producción y formando la tubería en un deseado producto.
•••Syed Hussain Ather
Creación de lingotes, flores, losas y palanquillas
El mineral de hierro y el coque, una sustancia rica en carbono del carbón calentado, se funden en una sustancia líquida en un horno y luego se chorrean con oxígeno para crear acero fundido. Este material se enfría en lingotes, grandes fundiciones de acero para almacenar y transportar materiales, que se moldean entre rodillos bajo altas presiones.
Algunos lingotes pasan a través de rodillos de acero que los estiran en piezas más delgadas y más largas para crear flores, intermedios entre el acero y el hierro. También se enrollan en losas, piezas de acero con secciones transversales rectangulares, a través de rodillos apilados que cortan las losas en forma.
Elaboración de estos materiales en tuberías
Más dispositivos de laminación se aplanan, un proceso conocido como acuñación, florece en palanquillas. Se trata de piezas metálicas de sección transversal redonda o cuadrada, que son aún más largas y delgadas. Las cizallas voladoras cortan las palanquillas en posiciones precisas para que las palanquillas se puedan apilar y formar tubos sin costura.
Las losas se calientan a aproximadamente 2200 grados Fahrenheit (1204 grados Celsius) hasta que sean maleables. y luego se adelgazan en skelp, que son tiras estrechas de cinta de hasta 0,25 millas (0,4 kilómetros) largo. Luego, el acero se limpia utilizando tanques de ácido sulfúrico seguido de agua fría y caliente y se transporta a las fábricas de fabricación de tuberías.
Desarrollo de tubos soldados y sin costura
Para las tuberías soldadas, una máquina desenrolladora desenrolla el skelp y lo pasa a través de rodillos para hacer que los bordes se doblen y creen formas de tubería. Los electrodos de soldadura utilizan una corriente eléctrica para sellar los extremos juntos antes de que un rodillo de alta presión los apriete. El proceso puede producir tuberías a una velocidad de hasta 335,3 m (1,100 pies) por minuto.
Para las tuberías sin costura, un proceso de calentamiento y laminado a alta presión de palanquillas cuadradas hace que se estiren con un orificio en el centro. Los laminadores perforan la tubería para obtener el grosor y la forma deseados.
Procesamiento y galvanización posteriores
El procesamiento adicional puede incluir enderezar, roscar (cortar ranuras apretadas en los extremos de las tuberías) o cubriendo con un aceite protector de zinc o galvanizado para evitar la oxidación (o lo que sea necesario para la tubería propósito). La galvanización generalmente implica procesos electroquímicos y de electrodeposición de revestimientos de zinc para proteger el metal de materiales corrosivos como el agua salada.
El proceso actúa para disuadir a los agentes oxidantes nocivos en el agua y el aire. El zinc actúa como un ánodo del oxígeno para formar óxido de zinc, que reacciona con el agua para formar hidróxido de zinc. Estas moléculas de hidróxido de zinc forman carbonato de zinc cuando se exponen al dióxido de carbono. Finalmente, una capa fina, impenetrable e insoluble de carbonato de zinc se adhiere al zinc para proteger el metal.
Una forma más delgada, la electrogalvanización, se usa generalmente en piezas de automóviles que requieren pintura anticorrosiva, de manera que la inmersión en caliente reduce la resistencia del metal base. Los aceros inoxidables se crean cuando las piezas inoxidables se galvanizan en acero al carbono.
La historia de la fabricación de tubos
•••Syed Hussain Ather
Si bien los tubos de acero soldados se remontan a la invención del ingeniero escocés William Murdock del sistema de lámpara de combustión de carbón hecha de barriles de mosquetes para transportar gas de carbón en 1815, los tubos sin costura no se introdujeron hasta finales de la década de 1880 para transportar gasolina y aceite.
Durante el siglo XIX, los ingenieros crearon innovaciones en la fabricación de tuberías, incluida la del ingeniero James Russell. método para usar un martillo de caída para doblar y unir tiras de hierro plano que se calentaron hasta que fueron maleables en 1824.
El año siguiente, el ingeniero Comenius Whitehouse creó un método mejor de soldadura a tope que consistía en calentar láminas delgadas de hierro que se enrollaban en una tubería y soldaban en los extremos. Whitehouse usó una abertura en forma de cono para curvar los bordes en forma de tubería antes de soldarlos en una tubería.
La tecnología se difundiría dentro de la industria de fabricación de automóviles y también se utilizaría para el transporte de petróleo y gas con más avances tales como codos de tubos de conformado en caliente para producir productos de tubos doblados de manera más efectiva, y la formación de tubos continuos en forma constante Arroyo.
En 1886, los ingenieros alemanes Reinhard y Max Mannesmann patentaron el primer proceso de laminación para crear tubos sin costura a partir de varias piezas en la fábrica de limas de su padre en Remscheid. En la década de 1890, el dúo inventó el proceso de laminado de pilger, un método para reducir el diámetro y el grosor de la pared de los tubos de acero para mayor durabilidad, que, con sus otras técnicas, formaría el "proceso Mannesmann" para revolucionar el campo del tubo de acero Ingenieria.
En la década de 1960, la tecnología de control numérico por computadora (CNC) permitió a los ingenieros usar la reparación por inducción de alta frecuencia máquinas para obtener resultados más precisos utilizando mapas diseñados por computadora para diseños más complejos, curvas más cerradas y más delgadas paredes. El software de diseño asistido por computadora continuaría dominando el campo con una precisión aún mayor.
El poder de las tuberías de acero
Las tuberías de acero generalmente pueden durar cientos de años con una gran resistencia a las grietas del gas natural y los contaminantes, así como a los impactos con baja permeabilidad al metano y al hidrógeno. Pueden aislarse con espuma de poliuretano (PU) para conservar la energía térmica sin dejar de ser fuertes.
Las estrategias de control de calidad pueden utilizar métodos como el uso de rayos X para medir el tamaño de las tuberías y ajustar en consecuencia cualquier variación o diferencia observada. Esto asegura que las tuberías sean adecuadas para su aplicación incluso en ambientes cálidos o húmedos.