¿Qué es la tubería LSAW: fabricación, ventajas y aplicaciones

En la construcción de infraestructura como petróleo, gas natural, gas urbano, calefacción urbana, suministro de agua y tratamiento de aguas residuales, la seguridad y la economía de los sistemas de tuberías son siempre consideraciones básicas en el diseño de ingeniería. Al transportar medios que son de alta presión, baja temperatura o corrosivos, la elección de oleoducto El material es particularmente crítico. Tubos LSAW (Tubos soldados de arco sumergido longitudinal), debido a su proceso de fabricación único y excelente rendimiento, se han convertido en la solución principal para aplicaciones de tuberías de acero de paredes gruesas de gran diámetro.

Las tuberías soldadas con arco sumergido longitudinal son tuberías de acero soldadas fabricadas mediante un proceso de soldadura por arco sumergido longitudinal. Su característica principal es que la costura de soldadura corre paralela al eje de la tubería. Al dar forma a placas de acero de grosor medio y realizar simultáneamente soldadura por arco sumergido en ambos lados de la costura, se forma una estructura tubular con de alta resistencia y alto rendimiento de sellado.

En términos de clasificación, las tuberías de acero se dividen principalmente en tuberías de acero sin costura y tuberías de acero soldadas. Las tuberías de acero soldadas se pueden subdividir aún más por proceso de fabricación en tuberías soldadas longitudinales y tuberías soldadas en espiral. Las tuberías soldadas longitudinales, según el método de soldadura, se dividen además en tuberías soldadas longitudinales de alta frecuencia (REG) y tuberías soldadas por arco sumergido longitudinal (LSAW). Entre ellos, las tuberías LSAW pueden producir diámetros más grandes (típicamente de 406 mm a 1500 mm) y paredes más gruesas, mostrando claras ventajas económicas en condiciones de alta presión.

La fabricación de tuberías LSAW es un proceso preciso que implica múltiples pasos coordinados, que incluyen principalmente las siguientes etapas clave:

La materia prima para tuberías LSAW es una placa de acero de grosor medio laminada en caliente. Después de entrar en la línea de producción, la placa de acero se somete a pruebas ultrasónicas de longitud completa para garantizar que no haya delaminación interna ni inclusiones. Posteriormente, los bordes de la placa de acero se fresan dos veces con una fresadora de bordes para controlar con precisión el ancho de la placa, el paralelismo de los bordes y la geometría de la ranura, sentando las bases para el posterior conformado y soldadura.

Dependiendo del equipo de formación, las tuberías LSAW se dividen principalmente en UOE, JCOE y otros tipos, con el proceso JCOE es el más utilizado:

• Formación de JCO: En una máquina formadora JCO, la placa de acero predoblada se presiona primero en forma de "J" a través de múltiples operaciones de estampado por pasos; la otra mitad de la placa se presiona en forma de "C" de manera similar; finalmente, el molde los combina en un cilindro abierto en forma de "O". Este método de formación progresiva controla eficazmente la tensión de formación y asegura la redondez de la tubería.
• UOE Formando: La placa de acero se dobla previamente en forma de U con una prensa en U, luego se cierra en forma circular con una prensa en O, adecuada para la producción eficiente de tuberías de acero de paredes gruesas de gran diámetro.

La soldadura es la etapa central de la fabricación de tuberías LSAW, empleando un proceso de soldadura por arco sumergido de doble cara "presoldadura + soldadura final":

• Pre-Soldadura: Después de que se forma la tubería, la soldadura por arco metálico a gas (MAG) se utiliza primero para realizar una presoldadura continua, fijando la posición de la costura y proporcionando una base estable para la posterior soldadura por arco sumergido.
• Soldadura interna: La soldadura por arco sumergido longitudinal de varios hilos (hasta cuatro hilos) se realiza en el interior de la tubería. La soldadura de varios hilos permite que varios cables funcionen simultáneamente, mejorando significativamente la eficiencia de deposición y la velocidad de soldadura.
• Soldadura Externa: Del mismo modo, la soldadura de arco sumergido de múltiples hilos longitudinal se realiza en el exterior para formar una soldadura de penetración completa de doble cara.

La esencia de la soldadura por arco sumergido radica en el aspecto "sumergido": durante la soldadura, el arco se quema bajo una capa de flujo granular, que se funde para formar escoria y gas, aislando la piscina de soldadura del aire mientras participa en reacciones metalúrgicas para purificar el metal de soldadura. Comparado con con la soldadura manual por arco con fundente o la soldadura con gas, este método ofrece una protección más estable y una calidad de soldadura más uniforme.

Después de la soldadura, las tuberías se someten a una serie de pasos de acabado e inspección:

• Expansión: La expansión mecánica a lo largo de toda la longitud elimina la tensión interna de la formación y la soldadura, mejora la distribución de la tensión y mejora la precisión dimensional para la soldadura de campo.
• Pruebas No Destructivas: 100% pruebas ultrasónicas, inspección de televisión industrial por rayos X, etc., aseguran que las soldaduras y las zonas afectadas por el calor estén libres de grietas, falta de fusión o porosidad.
• Prueba hidrostática: Cada tubería se somete a pruebas hidrostáticas para verificar la capacidad de carga de presión, con los datos se registran y almacenan automáticamente.
• Procesamiento de extremo de tubería: Los extremos de tubería se mecanizan de acuerdo con los requisitos del usuario para la soldadura de juntas de campo.

• Excelentes Propiedades Mecánicas: Las tuberías LSAW se someten a una expansión mecánica general, lo que resulta en una tensión residual baja y uniformemente distribuida, lo que reduce eficazmente el riesgo de agrietamiento por corrosión por tensión. El material suele ser acero al carbono de alta calidad o acero de alta resistencia de baja aleación, con buena tenacidad, ductilidad y microestructura uniforme y densa.
• Capacidad De Presión Superior: Con soldadura por arco sumergido de penetración completa de doble cara, la calidad de la soldadura LSAW es cercana a la del metal base y la capacidad de presión es aproximadamente un 40% mayor que las tuberías soldadas de alta frecuencia ordinarias. El refuerzo de soldadura se controla dentro de los 3 mm, el ancho de soldadura no supera el doble del grosor de la placa, lo que garantiza una transición suave entre la soldadura y el metal base.
• Amplia Gama De Especificaciones: Las tuberías LSAW se pueden producir en una gama completa de productos de paredes gruesas de pequeño diámetro a productos de paredes gruesas de gran diámetro, típicamente de 16 pulgadas (406 mm) a 16 pulgadas (1500 mm) de diámetro, con espesor de pared ajustable según los requisitos de ingeniería, que las tuberías ERW no pueden lograr.
• Buena dureza a baja temperatura: La estricta selección de materiales y el control de procesos dan a las tuberías LSAW una excelente tenacidad al impacto a baja temperatura, adecuada para el transporte de petróleo y gas en regiones frías o para el transporte medio a baja temperatura.
• Eficiencia económica y eficiencia de producción: En comparación con con las tuberías sin costura, las tuberías LSAW de gran diámetro reducen significativamente los costos de producción y mejoran la eficiencia. Aunque las tuberías sin costura todavía dominan las aplicaciones de aleación de alta presión y alta temperatura en China, las tuberías LSAW se han convertido en la opción más rentable en campos de alta presión de temperatura normal y media-baja.

Basándose en las características de proceso anteriores y en las ventajas de rendimiento, las tuberías LSAW han logrado una aplicación a gran escala en múltiples industrias clave. Desde la transmisión de energía hasta la construcción de infraestructura, desde la fabricación industrial hasta los proyectos municipales, su gama de aplicaciones sigue ampliando con los avances en la tecnología de fabricación.

Este es el mercado de aplicaciones principales para tuberías LSAW, que incluye:

• Oleoductos de gas y petróleo de larga distancia: para proyectos importantes como el gasoducto West-East de China, en algunos segmentos se utilizan tuberías LSAW de gran diámetro para manejar transporte a gran escala de alta presión y larga distancia.
• Redes urbanas de gas y calefacción urbana: Satisfacer las demandas de infraestructura urbana para el transporte de alta presión y alto flujo.
• Gasoductos de Carbón: Ampliamente utilizados en metalurgia para el transporte de gas de alto horno y gas de coque.

La ingeniería estructural del acero es uno de los mayores sectores para tuberías LSAW, principalmente para:

• Construcción de estructuras de acero: Columnas, cerchas y otros componentes de carga en lugares grandes y edificios de gran altura.
• Ingeniería de Puentes: Acordes principales y componentes de soporte de puentes.
• Torres de transmisión de energía: torres de tuberías de acero para líneas de ultra alto voltaje.

Las tuberías LSAW estructurales tienen requisitos claros de rectitud, ovalidad y calidad de soldadura, pero en comparación con con las tuberías de transporte de fluidos, sus parámetros de uso son menos restrictivos.

• Cimientos de pilotes: pilotes de cimientos profundos que soportan cargas de superestructuras.
• Ingeniería Marina: plataformas marinas, muelles y otras pilas de estructuras marinas.

Incluyendo procesamiento mecánico, tratamiento de aguas residuales, suministro de agua, tuberías químicas y más. Las tuberías se pueden tratar con recubrimientos anticorrosión internos y externos, como PE de tres capas o polvo epoxi, para adaptarse a diversos entornos corrosivos.

La producción e inspección de tuberías LSAW siguen estrictos estándares nacionales e industriales, que incluyen principalmente:

Control de tamaño de soldadura: Refuerzo de soldadura ≤ 3 mm, ancho de soldadura ≤ 2 × espesor de placa, penetración de soldadura ≥ 1 mm del metal base.

Requisitos de pruebas no destructivas: 100% pruebas ultrasónicas y de rayos X de soldaduras internas y externas y metales base adyacentes, asegurando que no haya defectos por encima del límite.

Pruebas de Rendimiento Mecánico: Incluyendo pruebas de tracción, impacto y dureza para verificar la resistencia, tenacidad y soldabilidad del material.

Pruebas hidrostáticas: Cada tubería se prueba hidrostáticamente individualmente, con presión determinada por los requisitos estándar o del usuario.

Precisión dimensional: Las dimensiones geométricas como el diámetro exterior, el grosor de la pared, la ovalidad y la rectitud deben cumplir con las tolerancias estándar.

De acuerdo con los requisitos del contrato, las soldaduras también se pueden rectificar al ras con del metal base para cumplir con requisitos específicos de apariencia o hidrodinámica.

Basándose en las características técnicas y ventajas de rendimiento anteriores, las tuberías LSAW se aplican ampliamente en múltiples industrias clave, especialmente en escenarios con requisitos de seguridad y confiabilidad extremadamente altos.

Las tuberías sin costura se fabrican perforando y enrollando, sin soldaduras, y son irremplazables en aplicaciones de ultra alta presión, alta temperatura y alta aleación. Sin embargo, las tuberías sin costura de gran diámetro tienen altos costos de producción, baja eficiencia y largos ciclos de entrega. Las tuberías LSAW tienen ventajas de costo significativas para diámetros superiores a 406 mm, y la estabilidad de la calidad se puede garantizar de manera efectiva a través de procesos de fabricación modernos, reemplazando gradualmente algunas aplicaciones de tuberías sin costura en campos de alta presión de temperatura normal y media-baja.

Los tubos soldados en espiral están formados por placas estrechas con soldadura en espiral continua. Aunque pueden producir tubos de gran diámetro, la longitud de la soldadura aumenta entre un 30% y un 100% y la distribución de la tensión residual es compleja. En las mismas condiciones, los tubos LSAW tienen soldaduras más cortas, una distribución de la tensión más uniforme y una mayor precisión dimensional, lo que los hace especialmente adecuados para tuberías de larga distancia que requieren una seguridad extremadamente alta.

Las tuberías soldadas longitudinales de alta frecuencia (ERW) utilizan soldadura por calentamiento por resistencia, con alta eficiencia de producción pero generalmente se limitan a diámetros más pequeños (generalmente <406 mm) y paredes más delgadas. Las tuberías LSAW pueden cubrir diámetros y espesores de pared más grandes, con una penetración más profunda y una calidad de soldadura más confiable.

Como material fundamental indispensable en la industria moderna, las tuberías LSAW juegan un papel clave en la transmisión de energía, la construcción urbana y la fabricación industrial debido a su proceso de fabricación maduro, excelente rendimiento general y ventajas económicas significativas. Entender sus principios técnicos, características de rendimiento y límites de aplicación ayuda a los ingenieros y tomadores de decisiones de compras a seleccionar la solución de tubería más adecuada para condiciones específicas. Con los continuos avances en la tecnología de fabricación y la mejora de los estándares de aplicación, las tuberías LSAW demostrarán su valor único en más campos, proporcionando un sólido soporte de materiales para la construcción de infraestructura y el desarrollo industrial.