Essendo uno dei materiali metallici più utilizzati nell'industria moderna, i tubi in acciaio al carbonio svolgono un ruolo fondamentale nell'industria petrolchimica, nell'edilizia e nella produzione di macchinari grazie alle sue eccellenti proprietà meccaniche, resistenza alla corrosione e rapporto costi-economici. Il processo di produzione comprende più fasi, tra cui la preparazione delle materie prime, la produzione di billette per tubi, la formatura, il trattamento termico e il controllo di qualità. Ogni passaggio richiede un controllo rigoroso per garantire che il prodotto finale soddisfi gli standard prestazionali.
I. Preparazione delle materie prime
La produzione di tubi in acciaio al carbonio inizia con la selezione dell'acciaio al carbonio di alta-qualità o dell'acciaio a bassa-legatura. Le materie prime comuni includono acciaio a basso-carbonio (come Q195 e Q235) con un contenuto di carbonio compreso tra 0,06% e 0,38% e acciaio a medio-carbonio (come acciaio 20# e 45#). La scelta specifica dipende dall'applicazione e dai requisiti di resistenza del tubo d'acciaio. Le materie prime vengono sottoposte ad analisi spettrali e test sulle proprietà meccaniche per garantire che la loro composizione chimica (come il contenuto di carbonio, manganese, zolfo e fosforo) e le proprietà fisiche (come resistenza alla trazione e allungamento) soddisfino gli standard nazionali (come GB/T 8162 e ASTM A106).
II. Produzione di billette
Le fatture sono la forma iniziale dei tubi in acciaio al carbonio e vengono prodotte principalmente in due modi:
1. Lingotti-laminati a caldo/billette colate in continuo: l'acciaio fuso viene fuso in un altoforno e poi colato in billette quadrate o rotonde tramite una macchina per colata continua. In alternativa, i lingotti vengono inizialmente laminati e poi formati in billette. Durante questa fase, la temperatura di riscaldamento deve essere controllata (tipicamente tra 1100 gradi e 1250 gradi) per evitare grani grossolani e i difetti interni vengono rimossi attraverso la laminazione.
2. Utilizzo diretto di billette senza saldatura: per i tubi di acciaio senza saldatura, le billette sono in genere barre tonde piene di acciaio formate mediante laminazione o estrusione, con un diametro leggermente inferiore alla dimensione del tubo finito. Queste billette richiedono ulteriore lavorazione e modellatura.
III. Elaborazione della formazione
Il processo di formatura dei tubi in acciaio al carbonio varia in modo significativo a seconda del tipo di prodotto (senza saldatura o saldato):
(I) Formatura di tubi in acciaio senza saldatura
1. Piercer-laminato a caldo: un mulino per piercing-a laminazione incrociata (come un perforatore Mannesmann) viene utilizzato per perforare la billetta solida in un guscio cavo. Durante la foratura, il mandrino e i rulli lavorano insieme per formare una cavità al centro del tubo, riducendo contemporaneamente il diametro esterno e uniformando lo spessore della parete.
2. Laminazione e dimensionamento: il tubo grezzo viene ulteriormente ridotto nello spessore della parete e arrotondato da un laminatoio automatico per tubi o da un laminatoio multi-laminatoio. Passa quindi attraverso un mulino di dimensionamento (come un riduttore di allungamento) per controllare con precisione la tolleranza del diametro esterno (fino a ±0,1 mm) e migliorare la finitura superficiale.
3.Lavorazione a freddo (facoltativa): alcuni tubi d'acciaio ad alta-precisione richiedono trafilatura o laminazione a freddo, che riduce le dimensioni e aumenta la resistenza attraverso l'estrusione tramite matrice (ad esempio, la resistenza alla trazione dei tubi-trafilati a freddo può essere aumentata del 10%-20%).
(II) Formatura di tubi in acciaio saldati
1. Avvolgimento di nastri: come materia prima vengono utilizzati nastri di acciaio laminati a caldo-o laminati a freddo-(come SPCC o ST37). Dopo aver livellato e rifilato, viene avvolto in un tubo.
2.Formatura Saldatura: la formatura viene eseguita utilizzando tecniche di saldatura ad alta-frequenza (ERW), saldatura a spirale ad arco sommerso (SAWH) o tecniche di saldatura ad arco sommerso a cucitura diritta (SAWL). Ad esempio, il tubo ERW utilizza corrente ad alta-frequenza per fondere i bordi del tubo grezzo, con velocità di saldatura che raggiungono i 10-30 m/min. Il tubo saldato a spirale utilizza una macchina formatrice per avvolgere il nastro di acciaio in una forma a spirale e quindi effettuare la saldatura ad arco sommerso su entrambi i lati. È adatto per tubi di grande diametro (ad esempio, DN400 e superiore).
3.Trattamento del cordone di saldatura: dopo la saldatura, il rinforzo di saldatura viene smerigliato e viene eseguito un trattamento termico (come la normalizzazione) per eliminare le tensioni residue e garantire che le prestazioni della saldatura siano coerenti con quelle del materiale principale.
IV. Trattamento termico
Il trattamento termico è un passaggio fondamentale per ottimizzare le prestazioni dei tubi in acciaio al carbonio. I processi comuni includono:
•Ricottura: riscaldamento del tubo d'acciaio a una temperatura critica (ad es. 800-900 gradi) e quindi raffreddamento lento per eliminare lo stress interno e migliorare la plasticità. Questo è applicabile ai tubi di acciaio lavorati a freddo.
•Normalizzazione: il riscaldamento a 900-950 gradi seguito dal raffreddamento ad aria affina la dimensione del grano per migliorare resistenza e tenacità. Questo processo è comunemente utilizzato per tubi strutturali senza saldatura.
•Tempra e rinvenimento (tempra + rinvenimento): per tubi in acciaio ad alta resistenza (come tubi con montanti idraulici), tempra (raffreddamento dell'olio a 850-900 gradi) e rinvenimento ad alta temperatura (600-650 gradi) vengono utilizzati per bilanciare durezza e tenacità.
V. Trattamento e finitura superficiale
Per migliorare la resistenza alla corrosione e l’aspetto estetico, i tubi in acciaio richiedono i seguenti trattamenti:
1. Decapaggio e passivazione: utilizzo di soluzioni di acido solforico o acido cloridrico per rimuovere le incrostazioni, seguite da passivazione per formare una pellicola protettiva (come la passivazione con cromato).
2. Rivestimento protettivo: l'applicazione di un rivestimento anticorrosivo in polvere epossidica, polietilene (PE) o 3PE a seconda delle condizioni operative prolunga la durata.
3. Finitura: utilizzo di una piastra per correggere la curvatura (rettilineità inferiore o uguale a 1 mm/m), taglio alle lunghezze specificate (tipicamente 6-12 m) e infine marcatura con informazioni quali specifiche e numero di lotto.
VI. Ispezione di qualità
I tubi finiti vengono sottoposti a molteplici fasi di ispezione:
•Test non distruttivi: i test a ultrasuoni (UT) rilevano difetti interni e i test a correnti parassite (ECT) o le perdite di flusso magnetico (MFL) schermano le crepe superficiali.
•Test meccanici: test di trazione (misura la resistenza alla trazione e il punto di snervamento), test di impatto (resistenza alle basse-temperature) e test di durezza vengono eseguiti su campioni casuali.
•Ispezione dimensionale: micrometri e spessimetri vengono utilizzati per verificare il diametro esterno, lo spessore della parete e la deviazione dell'ovalità.
Conclusione
Il processo di produzione dei tubi in acciaio al carbonio integra tecnologie provenienti da molteplici campi, tra cui metallurgia, lavorazione meccanica e scienza dei materiali. Il rigore di questi processi determina direttamente l'affidabilità del prodotto. Con lo sviluppo della produzione di apparecchiature di fascia alta-, la domanda di tubi in acciaio ad alta-resistenza,-alla corrosione e con dimensioni di precisione-è in aumento, determinando continui aggiornamenti nei processi di produzione verso l'automazione (come la saldatura laser e la raddrizzatura robotizzata) e approcci più ecologici (come la produzione dell'acciaio con mini-processo in forni elettrici).
