Les innovacions en el sector del metall no radiquen únicament en la creació de nous aliatges o en la millora de les màquines que serveixen per crear-les. També existeixen millores en peces ja existents, petits detalls que converteixen a unes peces en un element més pràctic per una funció concreta, com és el cas de la fabricació de tubs sense costura.
Si vols saber la seva història, com es fabriquen i quan has d’utilitzar aquest tipus de tub enlloc d’un altre, segueix llegint, perquè tractarem aquests i altres temes en el post d’avui. És el nostre petit homenatge als petits grans canvis.
Què són els tubs sense costura?
Un tub sense costura (o seamless) porta aquest nom perquè està fet d’una única peça de metall. D’aquí que no tingui cap tipus de marca d’unió o ‘costura’. Es fabriquen a partir d’un lingot metàl·lic (acer, coure, alumini, llautó…) i es pot aplicar un procés de laminatge tant en calent com en fred. Solen utilitzar-se tècniques com la perforació o el modelatge amb el mateix resultat: un tub sense cap tipus de soldadura.
Aquesta és la forma més adequada de fabricar tubs grossos, normalment creat per soportar corrosió i pressions en qualsevol direcció. També es pot aplicar el trefilat en fred. Així, s’obté un tub de resistència mitjana-baixa, però completament llis per dins. Tant la tuberia d’acer com la de coure s’utilitzen en multitut de tipus d’indústria, entre elles, la tèrmica, a fontaneria, en el transport de gas, a la petroquímica, a les centrals elèctriques, etc.
L’origen dels tubs sense costura
La història de la fabricació de tubs sense costura no té més de 100 anys. És una invenció relativament recent i se la debem als germans Mannesmann, que van inventar al 1885 una màquina que perforava a través del balanceig dels corrons. Aquest descobriment va portar a la invenció del cicle de laminatge al 1891. Al 1903, el suís Ritteriefel crearia una màquina automàtica de laminatge de tubs. Poc a poc, i amb el descobriment de diversos tipus de màquines d’extensió (trens de laminatge de tub continu o màquines de tuberia jacking), començaria a formar-se una moderna indústria de tubs d’acer sense costura.
Al 1930, es va introduir una millora en la fabricació de tubs sense costura, gràcies a l’ús d’un molí de tres corrons, un extrusor i un molí de tub de laminatge en fred. 3 dècades després, i gràcies als avanços realitzats als anys 30, es van aplicar màquines per reduir la tensió i peces en brut de bugada contínua, el que va aumentar l’eficiència de la producció i va donar als tubs sense costura l’opció de competir amb els tubs soldats. Als 70 els tubs sense costura i amb costura es venien pràcticament en les mateixes quantitats, convertint-se en una peça bàsica. La seva producció mundial va augmentar a un ritme de més del 5% per any.
Com es fabrica un tub d’acer sense costura?
En la fabricació d’un tub sense costura intervenen 2 processos: mètode de laminació creuada (mètode de Mennesmann) i el mètode d’extrusió. El primer es genera perforant el tub amb un corró diagonal i estenent-lo amb un laminador. Aquest procediment és ràpid de realitzar, però la peça en brut del tub requereix d’alts requisits de procesabilidad. Aquest mètode és el més recomanat per a la producció d’acer al carboni i tubs d’acer de baix aliatge.
Aquest altre utilitza una màquina perforadora per a foradar un tub en brut o un lingot d’acer. Després ho perfora en un tub d’acer mitjançant un extrusor. Aquest procés és definitivament menys eficient i sol utilitzar-se per a produir tubs d’acer d’aliatge d’alta resistència.
Totes dues formes de fabricació del tub sense costura han d’escalfar abans de res el tub en blanc o el lingot. El tub d’acer resultant es denomina tub laminat en calent. Les canonades que treballen en calenta poden, a vegades, treballar-se en fred, depenent de les necessitats finals. Per a això, existeixen 2 mètodes: estirar en fred (tirar de la canonada d’acer a través de la matriu d’extrusió per a fer que aquesta es torni més llarga i prima) o laminar en fred (el laminador en calent s’aplica al mètode en treball en fred). Treballar en fred pot millorar la precisió dimensional, l’acabat del processament de les canonades i millorar les propietats mecàniques dels materials.
Reducció de la tensió
Aquesta uniformitat d’una canonada d’acer sense costura laminada en calenta s’aconsegueix principalment mitjançant la reducció de la tensió. Consisteix a escalfar tota la canonada soldada a 950 graus Celsius o més i aplicar un reductor de tensió (un total de 24 vegades del reductor de tensió). La canonada resultant és completament diferent de la canonada soldada d’alta freqüència ordinària. Després d’escalfar la peça en el forn, l’estructura metal·logràfica i les propietats mecàniques del cordó de soldadura i el cos principal amb completament consistents. A més, es redueix-la tensió de múltiples passades.
El resultat d’aquest procés és una canonada d’un material poc resistent però amb una superfície interna molt llisa.
Què és una canonada amb costura?
Un tub amb costura o soldada és aquell que sí que té una ‘costura’ en la qual s’uneixen 2 o més peces per a formar el tub. El seu procés de fabricació comença amb el plegat de la xapa metàl·lica. Ara és el moment de soldar la peça per a aconseguir la forma cilíndrica. La costura pot ser longitudinal (és el procés més antic) o en espiral (helicoidal). Per a aconseguir una costura longitudinal s’utilitza una xapa que es doblega amb uns corrons. Així, s’uneixen els extrems amb una soldadura, formant el tub. La costura en espiral o helicoidal es genera enroscant la soldadura al llarg del tub, en comptes d’en línia recta. A vegades la costura es dissimula amb un tractament en calent i el seu posterior poliment.
La producció d’aquesta mena de canonades és barata i requereix de poc material, per la qual cosa hi ha un gran estalvi econòmic. El producte final és molt resistent i s’utilitzen en molts sectors industrials (aeroespacial, aviació, energètica, automotriu, indústria lleugera…).
Diferències entre tubs sense costura i soldades
Ara que ja sabem què és i com és la fabricació d’un tub sense costura i un soldada, vegem més profundament quines altres diferències podem trobar entre tots dos:
Aparença
El tub d’acer sense costura utilitza un lingot cilíndric d’acer com a matèria primera. Els defectes exteriors d’aquesta palanqueta no poden eliminar-se en calenta, per la qual cosa caldria esperar que la fabricació del producte hagi finalitzat per a polir-se, la qual cosa suposa una pèrdua de temps i una despesa d’energia extra. El tub soldat es genera a partir d’un rotllo laminat (o estiratge) en calent. La seva qualitat fa que sigui molt més fàcil de manejar i la superfície que s’obté d’aquest procés és molt més llisa i amb menys rugositats. Per tant, la superfície del tub de soldadura sempre serà millor que la del tub sense costura.
Procés de modelat
El tub sense costura només pot modelar-se quan finalitza el procés de laminatge. No obstant això, com el tub soldat s’extreu a partir d’una làmina o placa que ha de doblegar-se, poden realitzar-se tot tipus de soldadures mentre es produeix el tub (doblegat, laminat, etc.).
Rendiment i ús
El tub sense costura suporta millors nivells de pressió. La seva resistència és major a la del tub soldat. Per aquesta raó, és molt comuna trobar aquest tub en equips d’alta pressió o en indústries tèrmiques que treballin amb calderes.
La costura del tub de soldadura és el seu punt feble, i sol afectar el seu rendiment final. Aquest tipus de canonades poden suportar fins a un 20% menys de pressió que els que no tenen costura. Aquesta característica és el factor principal que consideren els clients quan trien un tub sense costura. De fet, la majoria de les instal·lacions industrials empren tubs sense costura. Són capaços de suportar càrregues i nivells tèrmics, químics i mecànics extrems. Els tubs soldats, per contra, s’utilitzen més en altres indústries, com l’aeroespacial, l’automotriu i l’electrònica.
Grandària
La major part dels fabricants produeixen tubs sense costures amb un diàmetre exterior de 508 mil·límetres. El diàmetre mitjà és inferior a 406.4 mil·límetres per les limitacions dels equips de fabricació. Si un client necessita tubs sense costura d’una grandària major, s’ha d’utilitzar una maquinària especial per a expandir el material en calent. No obstant això, la qualitat del tub expandit no és la mateixa que la del tub d’acer sense costura original. El tub d’acer amb soldadura, per contra, no té aquest tipus de limitacions. Les seves grandàries poden anar des dels 48.3 mil·límetres fins als 2540 mil·límetres.
Cost i preus
Generalment, el cost d’un tub sense costura és més alt que el d’un tub amb soldadura. Les causes d’aquesta diferència són la matèria primera, els equips de fabricació i els processos emprats a produir cadascun dels tipus de tubs. No obstant això, i a causa de les fluctuacions en el mercat, el tub soldat pot arribar a tenir un cost més elevat.
Des de Initube et recomanem que, si arribes a conèixer aquest tipus de situació, no dubtis a adquirir aquests tubs sense costura. Si tens algun dubte sobre els processos de creació de tubs o el tractament dels materials, posa’t en contacte amb nosaltres. Treballem en més de 13 sectors diferents, innovant per cada empresa i sent part de la seva cadena productiva. Els nostres professionals estudien, dissenyen i desenvolupen cada projecte de forma personalitzada per respondre a les exigències dels nostres clients i el mercat.
