Principais processos, aplicações e indústria antiguerra para tubos de aço com costura reta soldada por arco submerso de dupla face

Os tubos de aço soldados por arco submerso , como um produto chave no mercado moderno de tubos de aço industrial, demonstram a profunda integração da ciência dos materiais e da tecnologia de soldagem por meio de seus diversos processos de fabricação e aplicações. Os tubos de aço com costura reta soldados por arco submerso de dupla face, com suas propriedades estruturais exclusivas e vantagens de processo, ocupam uma posição insubstituível em aplicações como transporte de tubos de aço de longa distância e estruturas de suporte de construção. O processo de fabricação deste tipo de tubo de aço integra tecnologia de soldagem automatizada com processos de conformação de precisão. A soldagem por arco submerso dupla face atinge alta resistência e estanqueidade da solda, tornando-a um material chave para garantir a segurança no transporte de energia.

Primeiro, uma análise dos processos principais de tubos de aço com costura reta soldados por arco submerso de dupla face.

A fabricação de tubos de aço com costura reta soldados por arco submerso de dupla face começa com a usinagem de precisão de chapa de aço laminada a quente de alta qualidade. A placa de aço é primeiro fresada na largura desejada usando uma fresadora, seguida por múltiplas etapas de prensagem progressiva em uma máquina formadora JCOE para formar um tarugo de tubo aberto. A etapa de soldagem do núcleo utiliza soldagem por arco submerso de dupla face: uma costura de pré-solda é primeiro soldada na parede interna do tarugo do tubo, seguida pela soldagem por arco submerso da parede externa para completar a solda principal e, finalmente, uma solda de reparo é realizada na parede interna. Este método de soldagem em camadas atinge uma penetração de solda superior a 70% da espessura da placa, melhorando significativamente a resistência da junta. Durante a soldagem, o arco, coberto por uma camada de fluxo, funde o metal a uma alta temperatura de 1600°C. A proteção de escória resultante isola efetivamente a solda da atmosfera, evitando defeitos como porosidade e inclusões de escória. Comparado ao tubo de aço soldado com costura reta convencional, o processo de soldagem por arco submerso de dupla face produz uma estrutura de ferrita acicular fina na área de solda, resultando em uma resistência ao impacto 30% maior do que as soldas convencionais. Testes ultrassônicos on-line e inspeção por raios X garantem que a qualidade interna da solda atenda aos padrões internacionais, como API 5L e GB/T 9711. Produtos típicos, como tubo de aço de grau X80, apresentam uma resistência ao escoamento de até 555 MPa e podem suportar pressões de transmissão superiores a 15 MPa. Eles são amplamente utilizados em projetos de gasodutos de aço em nível nacional, como o Gasoduto Oeste-Leste.

Em segundo lugar, uma comparação dos benefícios técnicos e econômicos do tubo de aço com costura reta soldado por arco submerso de dupla face e do tubo de aço soldado em espiral.

Enquanto o tubo de aço soldado em espiral por arco submerso de dupla face (como o grau L485M em GB/T 9711) oferece vantagens na produção contínua e grandes diâmetros, o tubo de aço soldado com costura reta oferece estabilidade de pressão superior e precisão dimensional. Devido à distribuição helicoidal das costuras de solda em tubos de aço soldados em espiral, a decomposição da tensão circular pode levar a pontos fracos sob condições de alta pressão. Em contraste, a costura de solda longitudinal do tubo de aço com costura reta é submetida a tensões alinhadas com a tensão principal, resultando em uma pressão de ruptura tipicamente 10%-15% maior. Testes comparativos em um projeto de oleoduto revelaram que a vida à fadiga do tubo de aço soldado com costura reta da mesma especificação atingiu 2 milhões de ciclos, aproximadamente 1,5 vezes maior que a do tubo espiral. Em termos de custo de produção, a taxa de utilização de material para tubos de aço com costura reta com diâmetro inferior a 1420 mm pode chegar a 96%, enquanto o tubo espiral sofre aproximadamente 5% de perda de sucata devido a limitações de largura. No entanto, no segmento de diâmetro ultragrande (por exemplo, acima de 3.000 mm), o tubo de aço soldado em espiral elimina a necessidade de placas de aço extra largas feitas sob medida, e suas vantagens econômicas estão se tornando aparentes. Notavelmente, o tubo de aço soldado com costura reta é mais facilmente automatizado para expansão. A expansão mecânica pode manter o desvio de circularidade dentro de 0,5%D, um fator chave para garantir a precisão da junta do tubo.

Terceiro, processos inovadores e aplicações especiais para tubos de aço com costura reta soldados por arco submerso de dupla face.

Nos últimos anos, a tecnologia de tubos de aço soldados por arco submerso com costura reta continuou a alcançar avanços. No projeto de oleoduto de aço submarino no Mar da China Meridional, o tubo de aço com costura reta X65 com revestimento anticorrosivo FBE+PP de camada dupla alcançou uma energia de impacto em baixa temperatura de mais de 220J a -40°C adicionando 0,06% de elementos de microliga de Nb. Na construção de dutos de aço polar, o tubo de aço X100 produzido usando o TMCP (Processo de Controle Termomecânico) atinge uma redução de 15% na espessura da parede, mantendo excelente resistência a trincas. Tubos para aplicações especializadas, como energia nuclear, exigem conformidade com as especificações de desempenho na direção Z do padrão RCC-M. Os tubos de aço com costura reta usados ​​no vaso de contenção de uma usina nuclear utilizam placas de aço especialmente fabricadas com baixo teor de enxofre e fósforo (S ≤ 0,002%), combinadas com um processo de soldagem de passagem estreita e múltiplas passagens, para obter uma redução transversal na espessura superior a 75%. No setor de transporte de polpa de carvão, os tubos compostos de aço com costura reta revestidos com uma camada cerâmica de 6 mm de espessura oferecem oito vezes maior resistência ao desgaste do que os tubos de aço comuns.

Quarto, Tendências de desenvolvimento da indústria e desafios de tubos de aço com costura reta soldados por arco submerso de dupla face.

Com o avanço da fabricação inteligente, as principais empresas nacionais digitalizaram todo o processo de produção de tubos de aço soldados com costura reta. Um sistema de execução de fabricação (MES) implementado em uma fábrica permite o monitoramento em tempo real de mais de 200 parâmetros, incluindo corrente de soldagem (flutuação controlada dentro de ±15A) e energia de entrada (18-22kJ/cm), aumentando a taxa de qualificação do produto para 99,92%. No entanto, o aço para gasodutos de alta qualidade ainda depende de importações. Por exemplo, 80% das chapas de aço X90/X100 são provenientes de empresas como a Nippon Steel. Os requisitos de protecção ambiental também estão a impulsionar a inovação tecnológica. A aplicação de uma nova geração de fluxo com baixo teor de fumaça reduziu as concentrações de poeira nas oficinas de soldagem de 15mg/m³ para 3mg/m³.

À medida que cresce a demanda pela construção de tubos de aço movidos a hidrogênio, a pesquisa e o desenvolvimento de tubos de aço soldados com costura reta resistentes à fragilização por hidrogênio se tornarão uma prioridade. Atualmente, produtos de aço L415H produzidos internamente com um índice de sensibilidade à trinca induzida por hidrogênio (HIC) de ≤2% foram produzidos experimentalmente. No entanto, no campo de tubos de aço de águas profundas superiores a 1.500 metros, o desafio de controlar a tensão residual de soldagem em tubos de aço com costura reta de paredes espessas (≥40mm) permanece. Da terra ao mar, e da energia convencional à nova transmissão de energia, os tubos de aço de costura reta soldados por arco submerso de dupla face continuam a demonstrar seu valor fundamental como a força vital da indústria. A sua evolução tecnológica reflecte a transformação da produção na China, desde a expansão em escala até à melhoria da qualidade, e anuncia as infinitas possibilidades trazidas pela integração de novos materiais e processos. No contexto da neutralidade carbónica, estes tubos de aço de elevada resistência e longa vida útil desempenharão, sem dúvida, um papel ainda mais crítico na reconstrução da infra-estrutura energética global.