Os amplos usos de tubos corrugados de aço formados a frio

1. Tecnologia de conformação por dobra a frio

A tecnologia de conformação por flexão a frio é um método de processamento a frio localizado e contínuo, que envolve a aplicação de força externa ao metal no ângulo de curvatura através de vários estágios para fazê-lo sofrer deformação por flexão, alcançando a forma desejada.

Em comparação com a dobra a quente, a dobra a frio oferece eficiência de produção, consumo de energia e qualidade de produto superiores.

Como uma técnica de conformação econômica e eficiente, a tecnologia de conformação por flexão a frio é amplamente utilizada na fabricação de tubos de aço corrugado.

Ao ajustar os parâmetros do equipamento de conformação por dobra a frio, pode-se controlar o raio de curvatura, o ângulo e o comprimento para obter vários formatos de tubos de aço corrugado.

Os tubos de aço corrugado formados a frio têm as mesmas características de desempenho dos tubos formados a quente, como resistência à compressão, resistência à vibração e maleabilidade, mas a um custo menor e com qualidade mais estável, tornando-os altamente favorecidos na indústria de tubos de aço corrugado.

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2. Vantagens da tecnologia de conformação por dobra a frio

1. Eficiência: A conformação por dobra a frio não requer aquecimento do material, proporcionando velocidades de produção mais rápidas, adequadas para fabricação em larga escala, com uma eficiência até 10 vezes maior que a do processo de estampagem.
2. Custos mais baixos e maior utilização de materiais: Para produção em larga escala, o custo da dobra a frio é menor do que o da estampagem, mas a vida útil do molde é maior. Um conjunto combinado de rolos pode produzir diferentes especificações de aço formado a frio, com economia de material variando de 15% a 30% em comparação à estampagem.
3. Conservação de Energia e Proteção Ambiental: A conformação por dobra a frio consome menos energia e elimina a necessidade de recursos energéticos significativos, beneficiando o meio ambiente.
4. Formação Near-net: Ele permite a integração on-line de processos de pré-puncionamento, corte, soldagem, rosqueamento e rebitagem, obtendo uma formação quase final do produto. O produto acabado pode ser usado como peça mecânica sem processamento adicional ou com trabalho adicional mínimo.

3. Aplicações de tubos de aço corrugado formados por dobra a frio em vários setores

(1) Aplicativos da Cidade Esponja

Na construção da cidade de esponja:

• Tubos de aço corrugado moldados a frio podem ser os principais conduítes para sistemas de coleta de águas pluviais, coletando águas pluviais superficiais de telhados urbanos e estradas e direcionando-as para instalações de tratamento de água no sul para processamento e utilização (ver Figura 5).
• Eles podem atuar como componentes de sistemas de infiltração de águas pluviais, como poços de infiltração ou valas, direcionando as águas pluviais para o subsolo, elevando os níveis das águas subterrâneas e aliviando a escassez de água (ver Figura 6).
• Essas tubulações podem ser utilizadas na construção de corredores ecológicos e sistemas verdes, como áreas de conservação ecológica e parques pantanosos, oferecendo tanto restauração ecológica quanto beleza cênica.
• Podem servir como componentes integrais para a infra-estrutura da cidade-esponja, como praças ou estradas-esponja, melhorando a permeabilidade da cidade e reduzindo o risco de inundações urbanas.

Em comparação com tubos de ferro fundido e concreto, os tubos de aço corrugado formados por flexão a frio apresentam custos de material mais baixos, alta resistência, construção leve, excelente resistência à corrosão, fácil instalação e uma vida útil mais longa.

Para tubos mais curtos ou cenários onde não é necessário dobrar, tubos inteiros de aço corrugado são mais apropriados devido à sua maior resistência e melhor capacidade de vedação.

Porém, para sistemas de tubulação que requerem flexão, os tubos de aço corrugado segmentados são mais práticos, pois podem ser combinados para formar tubos de diferentes comprimentos e ângulos, oferecendo maior flexibilidade.

Para situações específicas, como a fabricação de tubos no local, os tubos de aço corrugado em espiral são os mais adequados, pois podem ser fabricados no local em vários comprimentos e ângulos, oferecendo a maior adaptabilidade.

(2) Aplicação em túneis subterrâneos

Em projetos de túneis subterrâneos (Figura 7), tubos de aço corrugado formados a frio são usados ​​para sistemas de drenagem como valas e tubos de drenagem.

Também servem como dutos de ventilação em sistemas de ventilação, garantindo a circulação de ar e a expulsão de gases nocivos.

Esses tubos são utilizados nos sistemas de proteção contra incêndio de túneis subterrâneos e são parte integrante dos sistemas de proteção de cabos, feitos em vários formatos e tamanhos como dutos de proteção de cabos.

Tubos de aço corrugado são geralmente mais adequados para tubos de pequeno diâmetro e transmissão de curta distância do que túneis principais de concreto armado.

Eles oferecem excelente flexibilidade e vedação, adaptando-se a mudanças de solo e curvas de tubulações. Além disso, os custos de fabricação e instalação de tubos de aço corrugado são relativamente mais baixos, reduzindo os custos do projeto.

Também são fáceis de transportar, rápidos de instalar e possuem alta precisão de construção.

Em projetos de bueiros, tubos de aço corrugado formados a frio podem ser utilizados para drenagem, ventilação, sistemas de suporte (fazendo vários formatos e tamanhos de arcos e estruturas de parede lateral) e sistemas de proteção (protegendo as estruturas de bueiros da erosão hídrica e de sedimentos, como visto na Figura 8).

Tubos de aço corrugado usados ​​em bueiros têm excelente resistência à vibração e capacidade de impermeabilização.

Em comparação com bueiros de concreto, os tubos de aço corrugado têm uma vida útil mais longa (mais de 100 anos), ciclos de construção mais curtos, são menos desafiadores de construir, custam menos, têm alta resistência à deformação e baixos custos de manutenção pós-conclusão.

A presença de ondulação axial ajuda a distribuir a tensão e a deformação ao longo das direções axial e radial, difundindo as concentrações de tensão de forma mais eficaz.

Especialmente em regiões frias com permafrost, solos macios, solos expansivos e loess, os benefícios económicos são significativos. Bueiros de aço corrugado evitam o deslocamento de tubulações de aquecimento.

Assim, a remoção da ferrugem destes tubos de aquecimento garante a vida útil dos bueiros corrugados. Os métodos de remoção de ferrugem incluem remoção técnica de ferrugem, remoção mecânica de ferrugem e remoção química de ferrugem.

A experiência mostra que o uso de bueiros de aço corrugado em vez de concreto armado para a construção de bueiros traz vantagens incomparáveis ​​em termos de ciclos de construção, custo, proteção ambiental e muito mais.

O uso de bueiros metálicos corrugados melhora significativamente o conforto e a segurança nas estradas, prevenindo o fenômeno do “carro saltitante” em bueiros e combatendo os danos provocados pela geada em regiões frias.

(3) Aplicação na Agricultura de Conservação de Água

A agricultura de conservação de água é um componente crucial da produção agrícola que envolve o desenvolvimento, utilização e gestão de recursos hídricos.

Os tubos de aço corrugado formados a frio têm amplas aplicações na construção agrícola com conservação de água, incluindo:

1) Canais de irrigação: Os tubos de aço corrugado atuam como componentes principais nos canais de irrigação, desviando a água dos reservatórios e rios para as terras agrícolas para abastecer as colheitas.

2) Sistemas de Drenagem: Estas tubagens servem como condutas primárias nos sistemas de drenagem de terras agrícolas (Figura 9), descarregando o excesso de água em rios e reservatórios, evitando o alagamento das terras agrícolas.

3) Reservatórios e lagoas de armazenamento: Tubos de aço corrugado são utilizados na construção de reservatórios e lagoas de armazenamento, garantindo um abastecimento consistente de água (Figura 10). Sua alta resistência e leveza proporcionam maior durabilidade e baixos custos de manutenção.

4) Irrigação com economia de água: Tubos de aço corrugado são utilizados na irrigação por gotejamento e aspersão, aumentando o aproveitamento da água e conservando recursos.

5) Projetos de Conservação do Solo e da Água: Esses tubos desempenham um papel em projetos como barragens anti-derrapantes, aterros, prevenindo a erosão do solo e protegendo o ambiente agrícola.

6) Aquicultura: Tubos de aço corrugado podem ser empregados em construções de aquicultura, como viveiros de peixes e viveiros de camarão, proporcionando um abastecimento consistente de água e melhorando o ambiente de reprodução.

7) Manutenção de Instalações Agrícolas de Água: Estas tubulações são essenciais para a manutenção das instalações de água agrícola, como dragagem de rios e canais de limpeza de lodo, garantindo o funcionamento normal das instalações de água agrícola.

8) Monitoramento e Gestão de Recursos Hídricos: Tubos de aço corrugado podem ser usados ​​na construção de sistemas de monitoramento e gerenciamento de recursos hídricos, como estações de observação do nível de água e estações de monitoramento da qualidade da água, oferecendo dados precisos sobre recursos hídricos para orientar a formulação de políticas na agricultura de conservação de água.

Em aplicações hidráulicas e agrícolas, o tipo de tubo corrugado de aço formado a frio a ser selecionado depende principalmente dos seguintes fatores:

1. Condições de uso e fluido transportado: Para transportar água limpa ou fluidos com o mínimo de partículas suspensas, normalmente são escolhidos tubos corrugados de aço segmentados ou tubos corrugados de aço completos. Para transportar fluidos com maior quantidade de partículas em suspensão, para evitar entupimentos, devem ser selecionados tubos corrugados de aço em espiral.
2. Condições de instalação do gasoduto: Se o espaço da tubulação for limitado e exigir muitas voltas, devem ser escolhidos tubos corrugados de aço segmentados menores e com melhor manobrabilidade. Se o espaço for amplo e o tubo for relativamente reto, podem ser usados ​​tubos corrugados de aço maiores e mais econômicos.
3. Considerações econômicas: Geralmente, a hierarquia de custos é composta por tubos corrugados de aço segmentados
4. Requerimentos técnicos: A complexidade técnica e os custos são menores para tubos corrugados de aço segmentados e completos em comparação com tubos corrugados de aço em espiral. Conseqüentemente, do ponto de vista técnico, tubos corrugados de aço segmentados e completos são mais viáveis.

(4) Aplicações em túneis de minas de carvão

No domínio dos túneis de minas de carvão, as vantagens dos tubos corrugados de aço residem na sua resistência, flexibilidade e resistência à corrosão. O ambiente nos túneis das minas de carvão é hostil e com espaço limitado, exigindo materiais de dutos de alta qualidade.

Os tubos corrugados de aço formados a frio atendem perfeitamente a essas demandas. Sua resistência pode ser de 3 a 5 vezes maior do que a dos tubos de aço normais, permitindo-lhes suportar altas pressões e cargas pesadas comumente encontradas em túneis de minas de carvão.

Além disso, os tubos corrugados de aço formados a frio possuem excelente resistência à vibração e propriedades anticorrosivas, tornando-os adequados para áreas com condições geológicas complexas e desastres naturais frequentes, garantindo a operação segura de túneis de minas de carvão.

Além disso, os custos de instalação e manutenção destes tubos são mais baixos, reduzindo efetivamente os custos operacionais dos túneis das minas de carvão.

Portanto, tubos corrugados de aço formados a frio possuem um vasto potencial de mercado em aplicações em túneis de minas de carvão.

Para sua aplicação em túneis de minas de carvão, a seleção de tubos corrugados de aço depende dos seguintes fatores:

Os meios normalmente transportados dentro dos túneis das minas de carvão são ar comprimido e água, com poucas partículas sólidas suspensas presentes. Além disso, os espaços dos túneis das minas de carvão são estreitos, com muitas curvas nos dutos.

Assim, os tubos corrugados de aço segmentados, devido ao seu menor tamanho e melhor manobrabilidade, são mais adequados para instalação em espaços apertados e com muitas curvas.

Tubos corrugados de aço completos e tubos corrugados de aço em espiral são menos apropriados nessas situações.

Concluindo, para aplicações em túneis de minas de carvão, tubos corrugados de aço segmentados são a escolha preferida.

(5) Aplicações na construção de pontes e túneis

Em projetos de pontes e túneis, os tubos corrugados de aço formados a frio apresentam alta resistência e durabilidade.

Em projetos de pontes, tubos corrugados de aço formados a frio são comumente usados ​​para estruturas portantes de pilares e pilares de pontes, conforme mostrado nas Figuras 11 e 12.

Dada a vasta extensão e as cargas pesadas das pontes rodoviárias, há uma grande demanda por resistência do material da tubulação estrutural. A resistência dos tubos corrugados de aço formados a frio pode ser 3-5 vezes maior que a dos tubos de aço comuns, atendendo totalmente aos requisitos das estruturas de pontes.

Além disso, os tubos corrugados de aço possuem ductilidade inerente, permitindo-lhes absorver impactos de cargas dinâmicas, aumentando assim a segurança estrutural.

Em projetos de túneis, tubos corrugados de aço formados a frio são frequentemente usados ​​em estruturas de suporte, como construções em arco e chumbadores. Os ambientes de túnel são severos, exigindo alta resistência e durabilidade dos materiais utilizados.

Os tubos corrugados de aço formados a frio não só possuem alta resistência, mas, através de tratamentos de superfície, oferecem excelente resistência à corrosão, garantindo segurança estrutural a longo prazo.

Além disso, devido à sua leveza, são fáceis de transportar e instalar, especialmente em espaços confinados como túneis.

(6) Aplicações na construção de rodovias

Atualmente, com a construção acelerada de rodovias em todo o mundo, dezenas de milhares de quilômetros de rodovias exigem grandes quantidades de materiais estruturalmente seguros. Essa demanda abriu caminho para a aplicação de tubos corrugados de aço formados a frio.

A seleção de tubos corrugados de aço formados a frio em aplicações rodoviárias é baseada principalmente nas seguintes considerações:

• Para requisitos de suporte de carga maiores, é aconselhável escolher tubos corrugados de aço completos ou tubos corrugados de aço em espiral. Esses tipos possuem paredes mais espessas, proporcionando resistência superior às pressões axiais e radiais.
• Para necessidades de menor carga, tubos corrugados de aço segmentados podem ser suficientes e são mais econômicos.
• Para diâmetros maiores, devido a restrições de fabricação, tubos corrugados de aço de comprimento total e em espiral apresentam certas limitações. Nesses casos, tubos corrugados de aço segmentados são a única opção. Se o diâmetro estiver dentro de uma faixa específica, qualquer tipo de tubo corrugado de aço poderá atender ao requisito.

Em resumo, a seleção de tubos corrugados de aço para aplicações rodoviárias requer um julgamento abrangente baseado nas especificidades do projeto.

De modo geral, para diâmetros menores e menores requisitos de carga, os tubos corrugados de aço segmentados são ideais. Para diâmetros maiores ou maiores demandas de suporte de carga, tubos corrugados de aço de comprimento total ou em espiral são mais adequados.

4. Desafios Existentes

Embora a tecnologia de conformação a frio seja amplamente utilizada na indústria de tubos corrugados de aço, ela ainda enfrenta certos desafios e dificuldades.

1. A geometria do produto é difícil de controlar. A conformação a frio é uma técnica de processamento contínuo e as deformações que ocorrem durante o processo são difíceis de controlar e prever com precisão. Isto dificulta o controle rigoroso das dimensões geométricas e da forma do produto, limitando sua aplicação em áreas que exigem alta precisão e tolerâncias rigorosas.
2. Há espaço para aumentar a eficiência da produção. Os equipamentos e técnicas atuais de conformação a frio ainda não realizaram uma produção eficiente e totalmente automatizada em larga escala. Tanto a eficiência da produção como os níveis tecnológicos ainda podem ser melhorados.