Los tubos de acero sin costura laminados en caliente son uno de los tipos de producción más importantes. Se fabrican a partir de palanquillas de acero redondas como materia prima, tras un calentamiento a alta temperatura, mediante perforación, laminado y otros procesos. Dado que el metal se encuentra en estado termoplástico durante la producción, se pueden eliminar los defectos internos, lo que aumenta la densidad de la estructura del tubo. Los tubos de acero sin costura laminados en caliente presentan requisitos de soldadura únicos en comparación con otros tipos de tubos de acero. La calidad de la soldadura afecta directamente la resistencia, la durabilidad y el rendimiento a largo plazo del tubo de acero. Para garantizar el correcto desarrollo del proceso de soldadura y la calidad de las uniones soldadas, se deben cumplir los siguientes requisitos clave:
Preparación antes de la soldadura
Tratamiento de precalentamiento: Para tubos de acero sin costura laminados en caliente de mayor espesor, especialmente tubos de acero aleado o de alto carbono, generalmente se requiere un tratamiento de precalentamiento antes de la soldadura. El precalentamiento puede reducir las grietas térmicas causadas por un gradiente de temperatura excesivo durante la soldadura y la velocidad de enfriamiento de la zona de soldadura, lo que previene la aparición de defectos.
Diseño de las juntas de soldadura: En el proceso de soldadura de tubos de acero sin costura laminados en caliente, el diseño de las juntas es crucial. La elección de la forma, el tamaño y el ángulo de la junta adecuados, así como el diseño correcto de la ranura, puede garantizar una distribución uniforme de la tensión durante la soldadura, reducir la concentración de tensiones y mejorar la resistencia de la soldadura.
Selección del proceso de soldadura
Método de soldadura: Los métodos de soldadura más comunes incluyen la soldadura por arco manual (SMAW), la soldadura con gas de protección (MIG), la soldadura por arco de argón (TIG), etc. Elija el soldador adecuado según el material, el espesor de pared y el entorno de aplicación del tubo de acero sin costura laminado en caliente. Para tubos de acero de pared gruesa, se suele recomendar la soldadura con gas de protección (MIG) o la soldadura por arco de argón (TIG), ya que estos métodos ofrecen una mejor calidad de soldadura.
Parámetros de soldadura: La corriente, el voltaje y la velocidad de soldadura, entre otros parámetros, deben ajustarse según el espesor, el material y la calidad de soldadura requerida del tubo de acero. Una corriente de soldadura demasiado alta puede causar sobrecalentamiento del área de soldadura, lo que puede provocar deformaciones, grietas y otros problemas; una corriente demasiado baja puede provocar una soldadura insuficiente y afectar la resistencia de la unión.
Requisitos del tratamiento térmico
Tratamiento térmico después de la soldadura: Durante la soldadura, se genera una amplia zona afectada por el calor, cuyas propiedades mecánicas y estructura organizativa suelen variar. Se requiere un tratamiento térmico adecuado, como recocido, normalización o envejecimiento, después de la soldadura para restaurar las propiedades mecánicas de la zona soldada y eliminar las tensiones residuales. Especialmente en la soldadura de tuberías de acero de alta resistencia, el tratamiento térmico es crucial para garantizar la tenacidad y la resistencia de la unión.
Relajación de tensiones: En algunas aplicaciones especiales (como oleoductos y gasoductos, equipos químicos, etc.), la tubería de acero soldada puede requerir un recocido para la eliminación de tensiones y así reducir el riesgo de agrietamiento por acumulación de tensiones durante el proceso de soldadura.
Selección de materiales de soldadura
Material de aporte para la soldadura: La selección del material de aporte para la soldadura debe coincidir con el material de la tubería de acero sin costura laminada en caliente para garantizar que las propiedades mecánicas de la unión soldada sean similares a las del material base. Los materiales de aporte más comunes incluyen varillas de soldadura de acero inoxidable, alambres de soldadura de acero aleado, etc. El uso de materiales de aporte inadecuados puede provocar una resistencia insuficiente de la unión o problemas de corrosión.
Gas protector: En la soldadura con gas de protección (MIG, TIG), el gas protector utilizado tiene un impacto significativo en la calidad de la soldadura. Generalmente, se utiliza dióxido de carbono o argón como gas protector. El dióxido de carbono es adecuado para la soldadura de acero común, mientras que el argón es adecuado para acero de alta aleación o situaciones donde se requiere una soldadura de mayor calidad.
Inspección y control de calidad post-soldadura
Ensayos no destructivos de uniones soldadas: Tras la soldadura, se requieren ensayos no destructivos para garantizar la calidad de las uniones soldadas. Los métodos de ensayos no destructivos más comunes incluyen la inspección por rayos X, los ensayos ultrasónicos, los ensayos de partículas magnéticas y los ensayos de penetración, que pueden detectar eficazmente defectos internos en la soldadura, como poros, grietas, inclusiones, etc.
Ensayo de propiedades mecánicas: Se deben evaluar las propiedades mecánicas de la unión soldada, como ensayos de tracción, ensayos de impacto, ensayos de dureza, etc., para garantizar que la resistencia, tenacidad, plasticidad y otros indicadores de la unión soldada cumplan con los requisitos de diseño.
Ensayo de resistencia a la corrosión: Si la tubería de acero se utiliza en un entorno altamente corrosivo (como agua de mar, medios químicos, etc.), es necesario evaluar la resistencia a la corrosión de la unión soldada. Los métodos comunes de ensayo de corrosión incluyen la prueba de niebla salina, la prueba de corrosión bajo tensión por cloruro, etc.
Control de tensiones y deformaciones de soldadura
Control de la deformación durante la soldadura: Dado que los tubos de acero sin costura laminados en caliente se ven afectados por los cambios de temperatura durante la soldadura, la expansión y contracción térmica pueden causar deformaciones como flexión y deformación. Para controlar estas deformaciones, se pueden tomar las siguientes medidas:
Controlar la secuencia de soldadura: utilizar soldadura segmentada o simétrica para reducir la acumulación de tensión térmica.
Enfriamiento intermitente durante la soldadura: Al soldar por secciones, permitir que la zona de soldadura se relaje completamente durante el proceso de enfriamiento para evitar el sobrecalentamiento.
Fijación: Utilizar una abrazadera o un dispositivo de soporte para fijar el tubo de acero y asegurar que mantenga la geometría correcta durante la soldadura.
Control de temperatura durante la soldadura
Control de la temperatura de soldadura: En el caso de tubos de acero sin costura laminados en caliente, es fundamental controlar la temperatura del tubo durante la soldadura. Una temperatura de soldadura demasiado alta puede provocar un sobrecalentamiento del tubo, lo que genera una amplia zona afectada por el calor, lo que a su vez afecta la calidad de la soldadura y las propiedades mecánicas del material. Para evitar esto, se necesita un equipo de monitoreo de temperatura que controle la temperatura del área de soldadura.
Control del enfriamiento de la soldadura: Es necesario controlar adecuadamente la velocidad de enfriamiento después de la soldadura para evitar grietas térmicas o fragilidad a baja temperatura causadas por un enfriamiento rápido. Durante el proceso de enfriamiento, esta velocidad se puede optimizar controlando la temperatura ambiente de la zona de soldadura o utilizando un refrigerante.
Requisitos de soldadura para tubos de acero de materiales especiales
Para tubos de acero sin costura laminados en caliente fabricados con materiales especiales, como acero de alta aleación, acero resistente a la corrosión o acero resistente a altas temperaturas, los requisitos de soldadura son más estrictos. Estos tubos de acero pueden requerir el uso de materiales de soldadura especializados durante el proceso, y la temperatura, la velocidad de enfriamiento y la distribución de tensiones deben controlarse estrictamente durante el proceso.
Tubos de acero resistentes a la corrosión (como los de acero inoxidable): Durante el proceso de soldadura, es necesario evitar la destrucción de la película de pasivación causada por las altas temperaturas, lo que podría aumentar la corrosión en la zona de soldadura.
