Feito de matérias-primas, incluindo ferro, alumínio, carbono, manganês, titânio, vanádio e zircônio, os tubos de aço são fundamentais para a produção de tubos para aplicações que abrangem sistemas de aquecimento e encanamento, engenharia rodoviária, fabricação de automóveis e até mesmo medicina (para implantes cirúrgicos e coração válvulas).
Com seu desenvolvimento remontando a inovações de engenharia que datam de 1800, seus métodos de construção se adequam aos diferentes projetos para uma miríade de propósitos.
TL; DR (muito longo; Não li)
A tubulação de aço pode ser construída com soldagem ou usando um processo contínuo para uma variedade de finalidades. O processo de fabricação de tubos, que tem sido praticado ao longo dos séculos, envolve o uso de materiais de alumínio a zircônio através de várias etapas, desde as matérias-primas até um produto acabado que teve aplicações na história, desde a medicina até fabricação.
Soldado vs. Produção perfeita no processo de fabricação de tubos
Tubos de aço, da fabricação de automóveis a tubos de gás, podem ser soldados de ligas - metais feitos de diferentes elementos químicos - ou construídos perfeitamente em um forno de fusão.
Enquanto os tubos soldados são forçados juntos por meio de métodos como aquecimento e resfriamento e usados para aplicações mais pesadas e rígidas, como encanamento e gás transporte, tubos sem costura são criados por meio de alongamento e esvaziamento para fins mais leves e mais finos, como bicicletas e líquidos transporte.
O método de produção empresta muito aos vários designs de tubo de aço. Alterar o diâmetro e a espessura pode levar a diferenças na resistência e flexibilidade para projetos de grande escala, como dutos de transporte de gás e instrumentos precisos, como o sistema hipodérmico agulhas.
A estrutura fechada de um tubo, seja ele redondo, quadrado ou qualquer outro formato, pode se adequar a qualquer aplicação que seja necessária, desde o escoamento de líquidos até a prevenção da corrosão.
O processo de engenharia passo a passo para tubos de aço soldados e sem costura
O processo geral de fabricação de tubos de aço envolve a conversão de aço bruto em lingotes, blocos, placas e tarugos (todos que são materiais que podem ser soldados), criando uma tubulação em uma linha de produção e formando a tubulação em um desejado produtos.
•••Syed Hussain Ather
Criação de Lingotes, Flores, Lajes e Tarugos
O minério de ferro e o coque, uma substância rica em carbono proveniente do carvão aquecido, são derretidos em uma substância líquida em uma fornalha e depois explodidos com oxigênio para criar o aço fundido. Este material é resfriado em lingotes, grandes fundições de aço para armazenamento e transporte de materiais, que são moldados entre rolos sob altas pressões.
Alguns lingotes são passados por rolos de aço que os esticam em pedaços mais finos e longos para criar blocos, intermediários entre o aço e o ferro. Eles também são laminados em placas, peças de aço com seções transversais retangulares, por meio de rolos empilhados que cortam as placas na forma.
Fabricação desses materiais em tubos
Mais dispositivos de laminação achatam - um processo conhecido como cunhagem - floresce em tarugos. São peças de metal com seções transversais redondas ou quadradas, que são ainda mais compridas e finas. Tesouras voadoras cortam os tarugos em posições precisas para que os tarugos possam ser empilhados e transformados em tubos sem costura.
As placas são aquecidas a cerca de 2.200 graus Fahrenheit (1.204 graus Celsius) até que sejam maleáveis e depois diluído em skelp, que são tiras estreitas de fita de até 0,25 milhas (0,4 quilômetros) longo. O aço é então limpo em tanques de ácido sulfúrico seguido de água fria e quente e transportado para fábricas de tubos.
Desenvolvimento de tubos soldados e sem costura
Para tubos soldados, uma máquina de desenrolamento desenrola o skelp e o passa através de rolos para fazer com que as bordas se curvem e criem formas de tubo. Os eletrodos de soldagem usam uma corrente elétrica para selar as pontas antes que um rolo de alta pressão os aperte. O processo pode produzir tubos tão rapidamente quanto 1.100 pés (335,3 m) por minuto.
Para tubos sem costura, um processo de aquecimento e laminação de alta pressão de tarugos quadrados faz com que eles estiquem com um orifício no centro. Os laminadores perfuram o tubo para obter a espessura e o formato desejados.
Processamento adicional e galvanização
O processamento adicional pode incluir endireitamento, rosqueamento (corte de ranhuras apertadas nas extremidades dos tubos) ou cobertura com um óleo protetor de zinco ou galvanização para evitar ferrugem (ou o que for necessário para o tubo objetivo). A galvanização geralmente envolve processos eletroquímicos e de eletrodeposição de revestimentos de zinco para proteger o metal de materiais corrosivos, como água salgada.
O processo atua para dissuadir os agentes oxidantes prejudiciais na água e no ar. O zinco atua como um ânodo para o oxigênio para formar óxido de zinco, que reage com a água para formar hidróxido de zinco. Essas moléculas de hidróxido de zinco formam carbonato de zinco quando expostas ao dióxido de carbono. Finalmente, uma camada fina, impenetrável e insolúvel de carbonato de zinco adere ao zinco para proteger o metal.
Uma forma mais fina, a eletrogalvanização, é geralmente usada em peças de automóveis que exigem tinta à prova de ferrugem, de modo que a imersão a quente reduz a resistência do metal base. Os aços inoxidáveis são criados quando as peças inoxidáveis são galvanizadas em aço carbono.
A história da fabricação de tubos
•••Syed Hussain Ather
Enquanto os tubos de aço soldados datam da invenção do engenheiro escocês William Murdock do sistema de lâmpadas a carvão feito de barris de mosquetes para transportar gás de carvão em 1815, tubos sem costura não foram introduzidos até o final da década de 1880 para transportar gasolina e óleo.
Durante o século 19, os engenheiros criaram inovações na fabricação de tubos, incluindo o engenheiro James Russell método para usar um martelo para dobrar e unir tiras de ferro planas que foram aquecidas até serem maleáveis em 1824.
No ano seguinte, o engenheiro Comenius Whitehouse criou um método melhor de soldagem de topo que envolvia o aquecimento de finas folhas de ferro que eram enroladas em um tubo e soldadas nas pontas. Whitehouse usou uma abertura em forma de cone para enrolar as bordas em forma de cano antes de soldá-las em um cano.
A tecnologia se espalharia dentro da indústria automobilística, bem como seria usada para transporte de petróleo e gás com mais avanços, como cotovelos de tubo de formação a quente para produzir produtos de tubo dobrado de forma mais eficaz e formação de tubo contínuo em uma constante Stream.
Em 1886, os engenheiros alemães Reinhard e Max Mannesmann patentearam o primeiro processo de laminação para a criação de tubos sem costura a partir de várias peças na fábrica de arquivos de seu pai em Remscheid. Na década de 1890, a dupla inventou o processo de laminação, um método para reduzir o diâmetro e a espessura da parede dos tubos de aço para maior durabilidade, que, com suas outras técnicas, formariam o "processo Mannesmann" para revolucionar o ramo de tubos de aço Engenharia.
Na década de 1960, a tecnologia de controle numérico por computador (CNC) permitiu que os engenheiros usassem remendos por indução de alta frequência máquinas para resultados mais precisos usando mapas projetados por computador para projetos mais complexos, curvas mais estreitas e mais finas paredes. O software de design auxiliado por computador continuaria a dominar o campo com uma precisão ainda maior.
O poder dos tubos de aço
Os dutos de aço geralmente podem durar centenas de anos com grande resistência a rachaduras de gás natural e contaminantes, bem como a impactos com baixa permeação de metano e hidrogênio. Eles podem ser isolados com espuma de poliuretano (PU) para conservar energia térmica enquanto permanecem fortes.
As estratégias de controle de qualidade podem usar métodos como o uso de raios-x para medir o tamanho dos tubos e ajustar de acordo com qualquer variação ou diferença observada. Isso garante que os dutos sejam adequados para sua aplicação, mesmo em ambientes quentes ou úmidos.
