Este artigo apresenta o processo de fabricação de tubos de aço inoxidável com costura reta, as características do processo e a tecnologia de fabricação utilizada em diversos processos. O tipo de equipamento utilizado e o princípio de funcionamento são brevemente apresentados. Bem como os principais pontos de controle de qualidade de cada processo.
1. Processo de fabricação de tubos de aço inoxidável soldados longitudinalmente
Matérias-primas – Desenrolamento – Formação de tarugos – Soldagem contínua – Nivelamento de costura – Tratamento térmico on-line – Calibração e acabamento – Detecção de defeitos on-line – Corte no comprimento – Endireitamento – Teste de pressão – Limpeza e secagem – Inspeção de produto acabado – Embalagem
2. Projeto detalhado da tecnologia de fabricação de processos
2.1 Matérias-primas
A matéria-prima usada para tubos de aço inoxidável com costura reta de alta qualidade são tiras de aço inoxidável laminadas a frio, cuja qualidade superficial deve atingir o grau BA. As bordas da tira devem estar limpas e livres de rebarbas, crescentes, ondas e outros defeitos que afetem a qualidade da máquina de solda. Não deve haver cicatrizes, delaminações, impurezas ou outros defeitos no interior da tira de aço e a tira de aço deve ser recozida em atmosfera protegida por hidrogênio. A superfície não deve estar oxidada. As propriedades físicas e a composição química da tira de aço devem atender aos requisitos.
Antes de a tira de aço ser usada na fábrica, ela deve ser exaustivamente testada. Os pontos de inspeção incluem espessura, largura, qualidade da borda e aparência da fita. Os testes de propriedades físicas incluem resistência à tração, resistência ao escoamento, alongamento (se necessário) da tira e testes de tamanho de grão. Somente depois de passar no teste a tira pode ser utilizada para produzir tubos soldados.
2.2 Descontrair
Antes da tira de aço entrar na unidade de tubo soldado, ela deve ser desdobrada usando um desenrolador de tira de aço. Em comparação com a tira de aço, o mecanismo de nivelamento do tratamento de nivelamento da tira de aço precisa ser reforçado para garantir que a tira de aço entre nas partes do molde da unidade de tubo soldado em um estado reto e a dobra do molde da tira de aço possa ser concluída com sucesso .
2.3 Formação de tarugo
Usando equipamento de perfilagem contínua e deformação por flexão contínua da tira de aço, são produzidos tarugos de tubos abertos. A tira de aço passa pela unidade de tubo de soldagem do módulo de importação, pelo módulo de desbaste e pelo módulo fechado com módulos multifuncionais. Cada módulo utiliza diferentes tipos de rolos para dobrar e moldar diferentes partes da tira de aço. Finalmente, a tira de aço é gradualmente dobrada para fora do plano, formando tarugos abertos prontos para serem soldados em um tubo. O equipamento de perfilagem contínua geralmente consiste em 9 grupos de rolos planos, um intervalo de 8 grupos de rolos planos no meio, 4 rolos planos na frente e 4 rolos para passagem de desbaste. A tarefa principal é dobrar a tira de aço, a tarefa restante é o passe de fechamento, completando o fechamento da tira de aço para formar um tubo.
Para o design preciso dos rolos, é usado um software especial de design de rolos, que é mais comumente usado do que um software de design completo. A empresa alemã de software DATAM desenvolveu o software de design de rolos para fábricas de tubos. O software é baseado em AutoCAD e permite o controle preciso da forma através do design preciso de cada rolo de dobra. O software possui uma função de análise de deformação que simula o processo de deformação da tira de aço para eliminar as causas potenciais de defeitos de soldagem em problemas de deformação no processo de projeto e otimizar o projeto antecipadamente.
2.4 Soldagem contínua
A tira de aço é processada em um tarugo aberto após uma unidade de perfilagem contínua. Utilizo uma máquina de solda TIG, de soldagem contínua, feita de tubo redondo. A maior vantagem da soldagem TIG é que o canal de solda é plano e não possui bordas salientes e rebarbas.
O argônio é usado como gás de proteção na soldagem para evitar a oxidação da solda antes que ela solidifique e esfrie em contato com o oxigênio. O gás argônio foi alimentado no tubo para proteger a solda interna e o gás argônio foi alimentado na tocha para proteger o eletrodo de tungstênio. Uma camada protetora de argônio se forma ao redor da poça de fusão para protegê-la e evitar a oxidação da solda.
O processo de soldagem requer que a solda seja soldada; Não deve haver defeitos de soldagem, como soldas incorretas, soldas parciais, bordas cortantes, cicatrizes, etc. Esses defeitos de soldagem ocorrem na tubulação sob alta pressão quando há risco de vazamento.
O processo de soldagem é uma soldagem autofusível sem material de enchimento. Um fenômeno de afinamento ocorre durante a soldagem. A espessura da parede da solda não pode ser reduzida em mais de 10% da espessura da parede do tubo. Caso contrário, a resistência da solda será reduzida.
2.5 Compensação da costura de solda
Devido aos efeitos da corrente de soldagem e da gravidade, fazendo com que o tubo se projete dentro da solda, a solda externa também parece côncava. Esses problemas não ocorrem quando usados em um ambiente normal de fluido de baixa pressão. Esses problemas não ocorrem quando o tubo é usado em um ambiente normal de fluido de baixa pressão. No entanto, quando usado em um ambiente fluido de alta temperatura, alta pressão e alta velocidade, surgem problemas de uso. Para eliminar este defeito, devem ser utilizados dispositivos especiais de nivelamento de costuras.
O princípio de funcionamento do equipamento de nivelamento de soldagem é: Um mandril com diâmetro 0,20 mm menor que o diâmetro interno do tubo é inserido no tubo soldado, e o mandril é passado através do cabo de aço e da conexão do cilindro. A ação do cilindro permite que o mandril seja fixado dentro de uma determinada amplitude de movimento. Dentro do comprimento do mandril, um conjunto de rolos superiores e inferiores é usado para rolar a solda em um movimento alternativo perpendicular à posição da solda. Sob a pressão de rolamento do mandril e dos rolos, as saliências e depressões são eliminadas, resultando em uma transição suave entre a solda e os contornos do tubo.
Durante o nivelamento da solda, a estrutura de granulação grossa dentro da solda é simultaneamente comprimida, enquanto ao mesmo tempo a densidade do tecido da solda aumenta e, assim, a resistência é melhorada.
2.6 Tratamento térmico on-line
A dobra por rolo do processo de formação de tiras de aço leva ao endurecimento por trabalho, o que não favorece o processamento subsequente de tubos, especialmente a dobra de tubos. Durante a soldagem, é criada uma estrutura de granulação grossa; As tensões de soldagem na solda, principalmente na ligação entre a solda e o material de base, causarão trincas na utilização posterior do processo devido à diferente estrutura do molde. Equipamentos de tratamento térmico devem ser usados para eliminar o endurecimento por trabalho e a estrutura dos grãos.
O processo de tratamento térmico comumente usado atualmente para tratamento com solução brilhante em uma atmosfera protegida por hidrogênio envolve o aquecimento do tubo de aço inoxidável a mais de 1050°. Após um período de preservação do calor, ocorre a transformação da organização interna da morfologia, forma-se uma organização austenítica homogênea e não ocorre oxidação sob a proteção da atmosfera de hidrogênio.
O equipamento utilizado é um sistema online de recozimento de solução em branco. O equipamento e a unidade formadora de rolos são conectados ao tubo soldado ao mesmo tempo e realizam o tratamento on-line da solução bruta. O sistema de aquecimento utiliza uma fonte de alimentação de média ou alta frequência para aquecimento rápido. Para proteção, ele é passado para uma atmosfera de hidrogênio puro ou hidrogênio-nitrogênio. O controle de dureza dos tubos recozidos a 180 ± 20 HV pode atender aos requisitos posteriores de processamento e uso.
2.7 Dimensionamento e Acabamento
Tamanho do diâmetro externo dos tubos soldados: Os tubos soldados são deformados durante a soldagem e o tratamento térmico, de modo que o tamanho do diâmetro externo não atende mais aos requisitos de uso e requer calibração e acabamento. A unidade de dimensionamento e acabamento comumente usada consiste em 4 grupos de rolos planos e 4 grupos de rolos laterais. Os rolos planos são projetados para achatar formas ovais (ou redondas) e os rolos laterais são projetados para formar uma elipse (ou curva). O valor da calibração é baseado nos diferentes diâmetros externos e espessuras de parede do tubo e geralmente está na faixa de 0,20 a 0,50 mm. Após calibração e processamento final, a tolerância do diâmetro externo do tubo pode ser ajustada para ± 0,05 mm, atendendo totalmente aos requisitos de precisão.
2.8 Detecção de erros on-line
Na soldagem, como são necessários uma certa pressão e um certo nível de confiabilidade, é difícil detectar defeitos internos na solda confiando apenas na detecção de pressão. O controle de qualidade da solda requer maior sensibilidade e confiabilidade do equipamento de inspeção de solda para atender ao controle de qualidade da solda. Atualmente, a detecção online de correntes parasitas ou detecção ultrassônica de falhas, que é caracterizada por alta sensibilidade, tempo real e detecção 100% online, é mais madura e comum. Os operadores podem corrigir o status da soldagem a qualquer momento com base nas informações do alarme para reduzir a produção de produtos de qualidade inferior. O sistema de marcação online pode ser usado para marcar peças defeituosas. Ao usar sistemas de classificação, os produtos defeituosos podem ser isolados automaticamente para obter controle do processo.
2.9 Recorte
Usando dispositivos de corte on-line, o comprimento pode ser cortado no tamanho apropriado, dependendo das necessidades do cliente. A tecnologia de corte rotativo (sem cavacos) pode ser usada. Comparado ao corte de cavacos, não há rebarbas de corte durante o corte sem cavacos. A última parte da abertura não pode ser rebarbada, o que economiza custos de fabricação. Ao mesmo tempo, não são produzidos cavacos, o que não contamina o interior do tubo e facilita a limpeza do interior do tubo soldado.
Durante o processo de corte sem corte, a máquina é sincronizada com a velocidade do tubo ao longo da linha de produção. O dispositivo de fixação fixa o tubo, a lâmina de corte gira no eixo do tubo soldado e, ao mesmo tempo, move-se lentamente na direção radial sob a ação do cilindro ou cilindro hidráulico, aplicando gradualmente pressão na parede do tubo até que o tubo parede está cortada.
2.10 Julgamento
Os requisitos de retilinidade para a produção de tubos soldados não podem ser atendidos com unidades formadoras de rolos. Normalmente a retilineidade deve ser limitada a 0,10/100 mm. Para atender aos requisitos desejados do produto, precisamos endireitar os tubos soldados com um alisador.
2.11 Teste de pressão
Use a máquina automática de teste hidráulico estático para testar a resistência à compressão do tubo soldado. O carregamento, o enxágue, o teste de pressão e o descarregamento são feitos automaticamente e, após um certo tempo, os tubos soldados não qualificados são separados pelo método de pressão diferencial.
2.12 Limpeza e secagem
Após a conclusão do processamento mecânico, os tubos soldados devem passar por limpeza e secagem finais. O líquido refrigerante, o óleo e outros resíduos poluentes da parede do tubo ou da parede externa devem ser removidos. A secagem com ar quente deve então ser realizada para evitar ferrugem durante o transporte e armazenamento.
2.13 Teste do produto final
Após a conclusão de todos os processos, uma amostra de qualidade do produto final deve ser retirada durante a embalagem antes do envio. Os elementos mais importantes, como diâmetro externo, retilineidade, comprimento, aparência e propriedades mecânicas (especialmente resistência ao escoamento, resistência à tração e dureza) devem ser amostrados. Durante a amostragem, o valor mínimo da pressão quando o tarugo rompe deve ser verificado para atender aos requisitos do cliente.
2.14 Embalagem
Após testar produtos qualificados para embalagem, é necessária uma boa proteção dos tubos soldados para evitar arranhões e hematomas durante o armazenamento e transporte, que podem causar perigos ocultos durante o uso. Vede ambas as extremidades do tubo para evitar a entrada de poeira, cascalho ou pequenos animais.
