Introdução
Os tubos de aço são uma necessidade em quase todos os setores. Eles são essenciais para acelerar o trabalho industrial e tornar os processos mais eficientes.
Entre os vários tubos de aço, os tubos sem costura são um dos mais procurados. Devido às suas propriedades mecânicas, eles oferecem maior durabilidade do que os tubos soldados. Como são provenientes de um tarugo de metal sólido, são mais resistentes ao estresse e à quebra. Geralmente são necessários em aplicações de alta precisão e alta pressão.
Continue lendo este blog para saber mais sobre tubos sem costura e como eles são fabricados.
O que é um tubo sem costura?
Os tubos sem costura são uma variante de tubo de aço fabricado sem nenhuma junta soldada, daí o seu nome. A ausência de juntas reduz os riscos de quebra sob pressão e estresse intensos. Ao contrário dos tubos soldados, eles oferecem superfícies mais lisas e diâmetros uniformes.
Essas propriedades permitem que eles tenham durabilidade superior e resistência à corrosão. Todas essas características notáveis os tornam ideais para o setor de petróleo e gás e para a construção.
Histórico de desenvolvimento de tubos sem costura
A história dos tubos sem costura pode ser rastreada até o final do século XIX. Com o avanço da industrialização, vários processos de fabricação foram desenvolvidos gradualmente. Em 1885, os irmãos Mannesmann inventaram uma máquina. Ela fazia furos em rolos. Isso permitiu que o aço fosse transformado em tubos sem solda. Essa invenção levou a melhores processos de laminação em 1891. Isso marcou uma nova etapa na fabricação de tubos sem costura.
Em 1903, Ritteriefel, da Suíça, inventou a máquina automática de laminação de tubos, que melhorou ainda mais a eficiência da produção. Com o advento dos equipamentos de extensão, o moderno setor de tubos de aço sem costura tomou forma. Isso se deveu aos laminadores de tubos contínuos e às máquinas de elevação de tubos.
Em 1930, a introdução de moinhos de três rolos, extrusoras e laminadores a frio promoveu o avanço da tecnologia de fabricação de tubos sem costura. Em meados do século XX, as máquinas de alívio de tensão e os espaços em branco de fundição contínua melhoraram a eficiência. Isso tornou os tubos sem costura mais competitivos do que os soldados.
Na década de 1970, as vendas de tubos com e sem costura eram basicamente as mesmas. Os tubos sem costura não têm soldas e resistem a altas pressões. Eles são amplamente utilizados em campos de alta resistência. Sua demanda cresce mais de 5% por ano. Eles estão se tornando um produto essencial no mercado global de tubos de aço.
Como é feito um tubo de aço sem costura?
A fabricação de tubos sem costura começa com um tarugo de aço sólido. Esse pedaço de metal passa por um processo de aquecimento para atingir a maleabilidade e a temperatura ideais. Em seguida, os trabalhadores o perfuram e esticam, transformando-o em um tubo oco.
Esse tubo continua a passar por um processo de alongamento e laminação para reduzir seu diâmetro. Durante esse processo, os trabalhadores inserem um mandril para medir o diâmetro interno do tubo. Uma série de tratamentos térmicos é realizada para obter as propriedades mecânicas do tubo.
Depois de atingir o diâmetro e o comprimento desejados, o tubo é resfriado. Os toques finais incluem pós-tratamento, como polimento e revestimento da superfície. Por fim, a máquina corta o tubo sem costura no comprimento desejado.
Seleção de matéria-prima
Os tubos sem costura são uma opção durável para várias aplicações. Entretanto, para maximizar sua versatilidade, diferentes materiais devem estar disponíveis para processamento. A seleção das matérias-primas é fundamental para obter as propriedades ideais do tubo, incluindo resistência à tração, resistência ao escoamento e dureza.
Aqui estão os materiais mais comuns para a fabricação de tubos sem costura:
Aço carbono: Comum para tubos de uso geral, oferecendo boa resistência e soldabilidade. Adequado para aplicações de baixa pressão, como água, gás e sistemas de baixa temperatura.
Aço-liga: Composto por elementos de liga como cromo, níquel e molibdênio. Essa composição proporciona maior força, tenacidade e resistência ao calor e à corrosão.
Aço inoxidável: Garante resistência à corrosão e tenacidade excepcionais. Geralmente, é útil em ambientes corrosivos, como processamento marítimo e químico.
Etapas de fabricação em detalhes
Aqui está um guia mais detalhado sobre a fabricação de tubos sem costura.
Aquecimento
Todo o processo de fabricação começa com o primeiro processo de aquecimento. Antes de poder amassar o tarugo de aço maciço, você terá de passá-lo por um forno a cerca de 1.200°Celsius. Essa temperatura extrema amolece o aço sem derretê-lo. O que sai do forno é um aço quente e incandescente que é maleável o suficiente para as próximas etapas.
Extrusão
Ferramentas rotativas industriais perfuram o tarugo em chamas para criar uma carcaça oca. O processo de alongamento passa a casca por uma série de rolos resistentes. Isso cria a forma e o tamanho iniciais do tubo para o trabalho.
Expansão do furo
Ao expandir o tubo oco, os trabalhadores continuarão forçando um mandril nele. Essa etapa é fundamental para garantir um diâmetro interno suave e uma espessura de parede uniforme. O fresamento com mandril envolve a laminação e o estiramento contínuos até as dimensões desejadas.
Resfriamento
Depois de obter o tamanho e as dimensões ideais, o tubo é resfriado gradualmente. Esse processo de resfriamento ocorre em um ambiente controlado para evitar o estresse térmico. Ele também ajuda a manter as propriedades mecânicas integrais do tubo. O resfriamento completo do tubo marca a solidificação do tubo em seu diâmetro final.
Alisamento
As etapas anteriores não garantem sucesso total na fabricação de um tubo perfeito. Mesmo após o resfriamento, haverá distorções e curvas. Por isso, os tubos ainda precisam passar por uma máquina de endireitamento. Os rolos ou uma máquina de endireitamento aplicam pressão controlada para alinhar o tubo. Isso garante que o produto final seja geometricamente preciso e utilizável.
Pós-processamento
O pós-processamento pode incluir polimento da superfície, rosqueamento ou tratamento térmico para melhorar as propriedades. Os trabalhadores também podem adicionar um revestimento de superfície para proteger contra abrasão e corrosão. Essa etapa garante que o tubo atenda a padrões específicos de aplicação.
Controle de qualidade
O controle de qualidade verifica a precisão dimensional, a resistência e os defeitos de superfície do tubo. Mecanismos de teste seguros, incluindo inspeções por raios X e ultrassom, garantem tubos sem defeitos. O tubo passa por uma inspeção final antes do embarque.
Comparação de processos
| Propriedade | Tubo sem costura laminado a quente | Tubo sem costura laminado a frio |
| Temperatura de fabricação | Produzido em altas temperaturas (>1.000°C) | Produzido em temperatura ambiente ou ligeiramente elevado |
| Acabamento da superfície | Áspero, pode ter escamas | Superfície lisa e limpa, com oxidação mínima |
| Força | Menor resistência à tração e dureza | Maior resistência à tração, dimensões mais precisas |
| Custo | Menos caro | Mais caro devido ao processamento adicional |
| Aplicativos | Usos pesados e de baixa precisão | Engenharia de precisão, automotiva, aeroespacial, vasos de pressão |
Além do tubo sem costura laminado a quente, há também um tipo chamado de tubo sem costura estirado a frio. Ambos oferecem propriedades distintas necessárias para diferentes aplicações. Veja a seguir uma análise mais detalhada de como esses dois tipos variam em termos de processo.
Tubo sem costura laminado a quente
O ponto principal do tubo laminado a quente é que o tarugo é aquecido a cerca de mil graus Celsius ou um pouco mais. Todo o processo se concentra em moldar o tubo enquanto ele está quente.
Esse processo cria um tubo que é melhor do que um tubo soldado na maioria dos aspectos. No entanto, o tubo sem costura laminado a quente continua sendo inferior ao tipo sem costura estirado a frio. Ele tem um acabamento superficial mais áspero devido à oxidação e também oferece menor resistência à tração.
Embora seja mais econômico e possa suportar a aplicação geral de tubos sem costura.
Tubo sem costura estirado a frio
Os tubos sem costura estirados a frio são a opção ideal se você estiver procurando uma opção melhor do que os tubos laminados a quente. O processo envolve trabalhar em um tubo laminado a quente em temperatura ambiente. A partir daí, o tubo passa por uma série de processos de estiramento ou de trefilação a frio. O trabalho no tubo durante o resfriamento gradual garante maior resistência à tração. Ele também tem uma superfície mais refinada e mais lisa.
No entanto, os tubos sem costura estirados a frio são mais caros do que os laminados a quente. Eles também são mais exclusivos para aplicações de alta precisão. Isso inclui sistemas hidráulicos, fabricação automotiva e vasos de pressão.