La produzione di tubi in acciaio risale agli inizi del XIX secolo. Inizialmente, i tubi venivano fabbricati a mano, riscaldandoli, piegandoli, sovrapponendoli e martellandone i bordi. Il primo processo automatizzato di produzione di tubi fu introdotto in Inghilterra nel 1812. Da allora, i processi produttivi sono stati costantemente migliorati. Di seguito vengono descritte alcune delle tecniche di produzione di tubi più diffuse.
Saldatura a sovrapposizione
L'utilizzo della saldatura a sovrapposizione per la fabbricazione di tubi fu introdotto all'inizio degli anni '20. Sebbene questo metodo non sia più impiegato, alcuni tubi realizzati con tale processo sono ancora in uso oggi.
Nel processo di saldatura a sovrapposizione, l'acciaio veniva riscaldato in un forno e poi laminato a forma di cilindro. I bordi della lamiera d'acciaio venivano quindi "smussati". La smussatura consiste nel sovrapporre il bordo interno della lamiera d'acciaio al bordo rastremato del lato opposto. La giunzione veniva poi saldata utilizzando una sfera di saldatura e il tubo riscaldato veniva fatto passare tra dei rulli che forzavano la giunzione per creare un legame.
Le saldature realizzate con la tecnica della saldatura a sovrapposizione non sono affidabili quanto quelle create con metodi più moderni. L'American Society of Mechanical Engineers (ASME) ha sviluppato un'equazione per il calcolo della pressione di esercizio ammissibile dei tubi, in base al tipo di processo di fabbricazione. Questa equazione include una variabile nota come "fattore di giunzione", che si basa sul tipo di saldatura utilizzata per creare la giunzione del tubo. I tubi senza saldatura hanno un fattore di giunzione pari a 1,0, mentre i tubi saldati a sovrapposizione hanno un fattore di giunzione pari a 0,6.
Tubo saldato a resistenza elettrica
I tubi saldati mediante elettrosaldatura a resistenza (ERW) vengono prodotti formando a freddo una lamiera d'acciaio in una forma cilindrica. Successivamente, una corrente elettrica viene fatta passare tra i due bordi dell'acciaio per riscaldarlo fino a un punto in cui i bordi vengono forzati l'uno contro l'altro, formando un legame senza l'utilizzo di materiale d'apporto. Inizialmente, questo processo di produzione utilizzava corrente alternata a bassa frequenza per riscaldare i bordi. Questo processo a bassa frequenza è stato utilizzato dagli anni '20 fino al 1970. Nel 1970, il processo a bassa frequenza è stato sostituito da un processo ERW ad alta frequenza che produceva una saldatura di qualità superiore.
Nel tempo, si è scoperto che le saldature dei tubi ERW a bassa frequenza erano soggette a corrosione selettiva, cricche a uncino e adesione inadeguata delle giunzioni, pertanto la saldatura ERW a bassa frequenza non viene più utilizzata per la produzione di tubi. Il processo ad alta frequenza è tuttora impiegato per la produzione di tubi destinati alla costruzione di nuove condotte.
Tubo saldato a flash elettrico
La produzione di tubi mediante saldatura a flash elettrico è iniziata nel 1927. La saldatura a flash consisteva nel modellare una lamiera d'acciaio in forma cilindrica. I bordi venivano riscaldati fino a raggiungere una consistenza semi-fusa, quindi forzati l'uno contro l'altro fino a quando l'acciaio fuso non veniva espulso dalla giunzione formando un cordone. Come i tubi ERW a bassa frequenza, le giunzioni dei tubi saldati a flash sono soggette a corrosione e cricche a uncino, ma in misura minore rispetto ai tubi ERW. Questo tipo di tubo è anche soggetto a cedimenti dovuti a punti di indurimento nella lamiera d'acciaio. Poiché la maggior parte dei tubi saldati a flash è stata prodotta da un unico produttore, si ritiene che questi punti di indurimento si siano formati a causa di un raffreddamento accidentale dell'acciaio durante il processo di produzione utilizzato da quel particolare produttore. La saldatura a flash non viene più utilizzata per la produzione di tubi.
Tubo saldato a doppio arco sommerso (DSAW)
Analogamente ad altri processi di fabbricazione di tubi, la produzione di tubi saldati con il metodo a doppio arco sommerso prevede innanzitutto la formatura di lamiere d'acciaio in forme cilindriche. I bordi della lamiera laminata vengono sagomati in modo da creare scanalature a V sulle superfici interne ed esterne in corrispondenza della saldatura. La saldatura del tubo viene quindi eseguita con un singolo passaggio di una saldatrice ad arco sia sulla superficie interna che su quella esterna (da qui il termine "doppio arco sommerso"). L'arco di saldatura è immerso nel flusso.
Il vantaggio di questo processo è che le saldature penetrano al 100% la parete del tubo e producono un legame molto forte con il materiale del tubo.
Tubo senza saldatura
I tubi senza saldatura vengono prodotti fin dal XIX secolo. Sebbene il processo si sia evoluto, alcuni elementi sono rimasti invariati. I tubi senza saldatura vengono realizzati forando una billetta di acciaio tonda incandescente con un mandrino. L'acciaio cavo viene quindi laminato e stirato per raggiungere la lunghezza e il diametro desiderati. Il principale vantaggio dei tubi senza saldatura è l'eliminazione dei difetti legati alla saldatura; tuttavia, il costo di produzione è maggiore.
I primi tubi senza saldatura erano soggetti a difetti causati da impurità nell'acciaio. Con il miglioramento delle tecniche di produzione dell'acciaio, questi difetti si sono ridotti, ma non sono stati completamente eliminati. Sebbene i tubi senza saldatura sembrerebbero preferibili ai tubi saldati e formati, la possibilità di migliorare le caratteristiche desiderabili in un tubo è limitata. Per questo motivo, i tubi senza saldatura sono attualmente disponibili in gradi e spessori di parete inferiori rispetto ai tubi saldati.
Jindalai Steel Group è specializzata nella produzione di tubi ad alta tecnologia saldati con i processi ERW (saldatura a resistenza elettrica) e SSAW (saldatura ad arco sommerso a spirale). La nostra azienda dispone di una saldatrice a resistenza ad alta frequenza per giunti diritti da φ610 mm e di una saldatrice ad arco sommerso a spirale da φ3048 mm. Oltre agli stabilimenti ERW e SSAW, abbiamo altri tre stabilimenti associati in Cina per la produzione di tubi saldati con i processi LSAW e SMLS.
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Data di pubblicazione: 19 dicembre 2022
