A fabricação de tubos de aço remonta ao início do século XIX. Inicialmente, os tubos eram fabricados manualmente – por meio de aquecimento, dobra, lapidação e martelamento das bordas. O primeiro processo automatizado de fabricação de tubos foi introduzido em 1812 na Inglaterra. Os processos de fabricação têm melhorado continuamente desde então. Algumas técnicas populares de fabricação de tubos são descritas abaixo.
Soldagem por sobreposição
O uso da soldagem por sobreposição para fabricar tubos foi introduzido no início da década de 1920. Embora o método não seja mais empregado, alguns tubos fabricados usando o processo de soldagem por sobreposição ainda são usados atualmente.
No processo de soldagem por sobreposição, o aço era aquecido em um forno e, em seguida, laminado no formato de um cilindro. As bordas da chapa de aço eram então "encaracoladas". A escarificação envolve a sobreposição da borda interna da chapa de aço e da borda cônica do lado oposto da chapa. A costura era então soldada com uma esfera de solda, e o tubo aquecido era passado entre rolos que forçavam a costura a se unir para criar uma ligação.
As soldas produzidas por soldagem sobreposta não são tão confiáveis quanto aquelas criadas por métodos mais modernos. A Sociedade Americana de Engenheiros Mecânicos (ASME) desenvolveu uma equação para calcular a pressão operacional admissível de tubos, com base no tipo de processo de fabricação. Essa equação inclui uma variável conhecida como "fator de junta", que se baseia no tipo de solda usada para criar a costura do tubo. Tubos sem costura têm um fator de junta de 1,0. Tubos com soldagem sobreposta têm um fator de junta de 0,6.
Tubo soldado por resistência elétrica
Tubos soldados por resistência elétrica (ERW) são fabricados pela conformação a frio de uma chapa de aço em formato cilíndrico. Em seguida, a corrente elétrica é passada entre as duas bordas do aço para aquecê-lo até o ponto em que as bordas são forçadas a se unirem, formando uma ligação sem o uso de material de adição para soldagem. Inicialmente, esse processo de fabricação utilizava corrente alternada de baixa frequência para aquecer as bordas. Esse processo de baixa frequência foi utilizado da década de 1920 até 1970. Em 1970, o processo de baixa frequência foi substituído por um processo ERW de alta frequência, que produzia uma solda de maior qualidade.
Com o tempo, descobriu-se que as soldas de tubos ERW de baixa frequência eram suscetíveis à corrosão seletiva das costuras, trincas em gancho e colagem inadequada das costuras, de modo que a ERW de baixa frequência não é mais utilizada na fabricação de tubos. O processo de alta frequência ainda é utilizado na fabricação de tubos para uso na construção de novas tubulações.
Tubo soldado por flash elétrico
A soldagem a arco elétrico de tubos foi fabricada a partir de 1927. A soldagem a arco elétrico era realizada moldando uma chapa de aço em um formato cilíndrico. As bordas eram aquecidas até ficarem semifundidas e então forçadas a se unir até que o aço fundido fosse forçado para fora da junta e formasse um cordão. Assim como os tubos ERW de baixa frequência, as costuras dos tubos soldados a arco elétrico são suscetíveis à corrosão e rachaduras em gancho, mas em menor extensão do que os tubos ERW. Esse tipo de tubo também é suscetível a falhas devido a pontos duros na chapa de aço. Como a maioria dos tubos soldados a arco elétrico era produzida por um único fabricante, acredita-se que esses pontos duros ocorreram devido à têmpera acidental do aço durante o processo de fabricação usado por esse fabricante específico. A soldagem a arco elétrico não é mais usada na fabricação de tubos.
Tubo soldado por arco submerso duplo (DSAW)
Semelhante a outros processos de fabricação de tubos, a fabricação de tubos soldados por arco submerso duplo envolve, primeiramente, a conformação de chapas de aço em formatos cilíndricos. As bordas da chapa laminada são moldadas de forma que ranhuras em forma de V sejam formadas nas superfícies interna e externa no local da emenda. A emenda do tubo é então soldada por uma única passagem de uma soldadora a arco nas superfícies interna e externa (portanto, duplamente submersa). O arco de soldagem é submerso sob fluxo.
A vantagem desse processo é que as soldas penetram 100% da parede do tubo e produzem uma ligação muito forte do material do tubo.
Tubo sem costura
Tubos sem costura são fabricados desde o século XIX. Embora o processo tenha evoluído, certos elementos permaneceram os mesmos. A fabricação de tubos sem costura se dá pela perfuração de uma tarugo de aço redondo e quente com um mandril. O aço oco é então laminado e esticado para atingir o comprimento e o diâmetro desejados. A principal vantagem dos tubos sem costura é a eliminação de defeitos relacionados à costura; no entanto, o custo de fabricação é maior.
Os primeiros tubos sem costura eram suscetíveis a defeitos causados por impurezas no aço. Com o aprimoramento das técnicas de fabricação de aço, esses defeitos foram reduzidos, mas não foram totalmente eliminados. Embora pareça que tubos sem costura sejam preferíveis a tubos conformados e soldados por costura, a capacidade de melhorar as características desejáveis em tubos é limitada. Por esse motivo, tubos sem costura estão atualmente disponíveis em graus e espessuras de parede inferiores aos tubos soldados.
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Data de publicação: 19 de dezembro de 2022