Introduzione
I tubi in acciaio sono una necessità in quasi tutti i settori industriali. Sono parte integrante dell'accelerazione del lavoro industriale e dell'efficienza dei processi.
Tra i tanti tubi in acciaio, quelli senza saldatura sono tra i più richiesti. Grazie alle loro proprietà meccaniche, offrono una maggiore durata rispetto ai tubi saldati. Poiché provengono da una billetta di metallo solido, sono più resistenti alle sollecitazioni e alle rotture. Sono spesso richiesti in applicazioni di alta precisione e ad alta pressione.
Continuate a leggere questo blog per saperne di più sui tubi senza saldatura e su come vengono prodotti.
Che cos'è un tubo senza saldatura?
I tubi senza saldatura sono una variante dei tubi d'acciaio prodotta senza giunti saldati, da cui il nome. L'assenza di giunzioni riduce i rischi di rottura in caso di pressioni e sollecitazioni intense. A differenza dei tubi saldati, offrono superfici più lisce e diametri uniformi.
Queste proprietà consentono loro di avere una durata e una resistenza alla corrosione superiori. Tutte queste notevoli caratteristiche li rendono ideali per l'industria petrolifera e del gas e per l'edilizia.
Storia dello sviluppo del tubo senza saldatura
La storia dei tubi senza saldatura risale alla fine del XIX secolo. Con il progredire dell'industrializzazione, si sono gradualmente sviluppati diversi processi produttivi. Nel 1885, i fratelli Mannesmann inventarono una macchina. Questa macchina praticava dei fori attraverso dei rulli. In questo modo l'acciaio poteva essere trasformato in tubi senza saldature. Questa invenzione portò a migliori processi di laminazione nel 1891. Questo segnò una nuova tappa nella produzione di tubi senza saldatura.
Nel 1903, la svizzera Ritteriefel inventò la macchina automatica per la laminazione dei tubi, che migliorò ulteriormente l'efficienza produttiva. Con l'avvento delle apparecchiature di estensione, prese forma la moderna industria dei tubi d'acciaio senza saldatura. Questo grazie ai laminatoi continui per tubi e alle macchine per il sollevamento dei tubi.
Nel 1930, l'introduzione di mulini a tre rulli, estrusori e laminatoi a freddo ha favorito il progresso della tecnologia di produzione dei tubi senza saldatura. A metà del XX secolo, le macchine di distensione e gli sbozzi di colata continua hanno migliorato l'efficienza. Ciò ha reso i tubi senza saldatura più competitivi di quelli saldati.
Negli anni '70, le vendite di tubi senza saldatura e di tubi saldati erano sostanzialmente identiche. I tubi senza saldatura non hanno saldature e resistono ad alte pressioni. Sono ampiamente utilizzati nei settori ad alta resistenza. La loro domanda cresce di oltre 5% all'anno. Stanno diventando un prodotto chiave nel mercato globale dei tubi d'acciaio.
Come viene realizzato un tubo d'acciaio senza saldatura?
La produzione di tubi senza saldatura inizia con una billetta di acciaio solido. Questo pezzo di metallo viene sottoposto a un processo di riscaldamento per raggiungere la malleabilità e la temperatura ideali. Poi, gli operai lo forano e lo allungano, trasformandolo in un tubo cavo.
Questo tubo continua a essere sottoposto a un processo di allungamento e laminazione per ridurne il diametro. Durante questo processo, gli operai inseriscono un mandrino per mappare il diametro interno del tubo. Una serie di trattamenti termici consente di ottenere le proprietà meccaniche del tubo.
Dopo aver raggiunto il diametro e la lunghezza desiderati, il tubo viene raffreddato. Gli ultimi ritocchi comprendono il post-trattamento, come la lucidatura e il rivestimento della superficie. Infine, la macchina taglia il tubo senza saldatura nella lunghezza desiderata.
Selezione delle materie prime
I tubi senza saldatura sono un'opzione durevole per varie applicazioni. Tuttavia, per massimizzare la loro versatilità, devono essere disponibili diversi materiali per la lavorazione. La selezione delle materie prime è fondamentale per ottenere le proprietà ideali del tubo, tra cui la resistenza alla trazione, la resistenza allo snervamento e la durezza.
Ecco i materiali più comuni per la produzione di tubi senza saldatura:
Acciaio al carbonio: Comune per tubi di uso generale, offre buona resistenza e saldabilità. Adatto per applicazioni a bassa pressione come acqua, gas e sistemi a bassa temperatura.
Acciaio legato: Composto da elementi di lega come cromo, nichel e molibdeno. Questa composizione garantisce maggiore forza, tenacità e resistenza al calore e alla corrosione.
Acciaio inox: Garantisce un'eccezionale resistenza alla corrosione e tenacità. È spesso utilizzato in ambienti corrosivi, come quelli marini e di lavorazione chimica.
Fasi di produzione in dettaglio
Ecco una guida più dettagliata alla produzione di tubi senza saldatura.
Riscaldamento
L'intero processo di produzione inizia con il primo processo di riscaldamento. Prima di poter ammaccare la massiccia billetta di acciaio, è necessario farla passare in un forno a circa 1.200°Celsius. Questa temperatura estrema ammorbidisce l'acciaio senza fonderlo. Ciò che esce dal forno è un acciaio caldo e incandescente, sufficientemente malleabile per le fasi successive.
Estrusione
Gli utensili rotanti industriali perforano la billetta incandescente per creare un guscio cavo. Il processo di allungamento fa passare il guscio attraverso una serie di rulli per impieghi gravosi. In questo modo si ottiene la forma e la dimensione iniziale del tubo su cui lavorare.
Espansione del foro
Durante l'espansione del tubo cavo, gli operai continueranno a forzare un mandrino al suo interno. Questa fase è fondamentale per garantire un diametro interno regolare e uno spessore uniforme della parete. La fresatura del mandrino comporta un continuo rotolamento e allungamento fino a raggiungere le dimensioni desiderate.
Raffreddamento
Dopo aver realizzato le dimensioni ideali, il tubo viene gradualmente raffreddato. Questo processo di raffreddamento avviene in un ambiente controllato per evitare stress termici. Inoltre, contribuisce a mantenere le proprietà meccaniche integrali del tubo. Il raffreddamento completo del tubo segna la solidificazione del tubo nel suo diametro finale.
Raddrizzamento
Le fasi precedenti non garantiscono il successo completo nella realizzazione di un tubo perfetto. Anche dopo il raffreddamento, ci saranno distorsioni e piegature. Per questo motivo, i tubi devono ancora passare attraverso una macchina raddrizzatrice. I rulli o la macchina raddrizzatrice applicano una pressione controllata per allineare il tubo. In questo modo si garantisce che il prodotto finale sia geometricamente preciso e utilizzabile.
Post-elaborazione
La post-lavorazione può includere la lucidatura della superficie, la filettatura o il trattamento termico per migliorare le proprietà. Gli operai possono anche aggiungere un rivestimento superficiale per proteggersi dall'abrasione e dalla corrosione. Questa fase garantisce la conformità del tubo a specifici standard applicativi.
Controllo qualità
Il controllo qualità verifica la precisione dimensionale, la resistenza e i difetti superficiali del tubo. Meccanismi di controllo sicuri, come le ispezioni a raggi X e a ultrasuoni, garantiscono tubi privi di difetti. Il tubo viene sottoposto all'ispezione finale prima della spedizione.
Confronto tra i processi
| Proprietà | Tubo senza saldatura laminato a caldo | Tubo senza saldatura laminato a freddo |
| Temperatura di produzione | Prodotto ad alte temperature (>1.000°C) | Prodotto a temperatura ambiente o leggermente elevata |
| Finitura superficiale | Ruvido, può presentare incrostazioni | Superficie liscia e pulita, ossidazione minima |
| La forza | Resistenza alla trazione e durezza inferiori | Maggiore resistenza alla trazione, dimensioni più precise |
| Costo | Meno costoso | Più costoso a causa della lavorazione aggiuntiva |
| Applicazioni | Impieghi gravosi e di bassa precisione | Ingegneria di precisione, automotive, aerospaziale, recipienti a pressione |
Oltre ai tubi senza saldatura laminati a caldo, esiste anche un tipo di tubo chiamato tubo senza saldatura trafilato a freddo. Entrambi offrono proprietà distinte, necessarie per applicazioni diverse. Ecco un'analisi più approfondita di come questi due tipi variano nel processo.
Tubo senza saldatura laminato a caldo
Il punto chiave dei tubi laminati a caldo è che la billetta viene riscaldata a circa o poco più di mille gradi Celsius. L'intero processo consiste nel modellare il tubo mentre è caldo.
Questo processo crea un tubo migliore di un tubo saldato sotto molti aspetti. Tuttavia, il tubo senza saldatura laminato a caldo rimane inferiore a quello trafilato a freddo. La finitura superficiale è più ruvida a causa dell'ossidazione e la resistenza alla trazione è inferiore.
Anche se è più conveniente e può sopportare applicazioni generali per i tubi senza saldatura.
Tubo senza saldatura trafilato a freddo
I tubi senza saldatura trafilati a freddo sono la scelta ideale per chi cerca una soluzione migliore rispetto ai tubi laminati a caldo. Il processo prevede la lavorazione di un tubo laminato a caldo a temperatura ambiente. Da qui, il tubo viene sottoposto a una serie di processi di trafilatura o trafilatura a freddo. La lavorazione del tubo durante il graduale raffreddamento garantisce una maggiore resistenza alla trazione. Inoltre, la superficie è più raffinata e liscia.
Tuttavia, i tubi senza saldatura trafilati a freddo sono più costosi di quelli laminati a caldo. Inoltre, sono più esclusivi per le applicazioni ad alta precisione. Tra queste, i sistemi idraulici, la produzione automobilistica e i recipienti a pressione.