Processos de fabricação de tubos de liga de aço

Introdução

Tubos de liga de aço são componentes integrais em vários setores, incluindo petróleo e gás, Geração de energia, e construção. Suas propriedades mecânicas aprimoradas, como aumento de força, dureza, e resistência ao desgaste e à corrosão, torná-los adequados para aplicações exigentes. Este artigo explora os processos de fabricação de tubos de liga de aço, destacando as técnicas utilizadas para alcançar as propriedades e dimensões desejadas.

1. Seleção de matéria-prima

O processo de fabricação começa com a seleção de matérias-primas de alta qualidade. O aço-liga é composto de ferro, carbono, e outros elementos de liga, como cromo, molibdênio, níquel, e vanádio. Esses elementos são adicionados em proporções específicas para melhorar as propriedades mecânicas e químicas do aço..

• Cromo: Aumenta a resistência à corrosão e a dureza.
• Molibdênio: Aumenta a resistência e a estabilidade em altas temperaturas.
• Níquel: Melhora a tenacidade e a resistência ao impacto.
• Vanádio: Aumenta a resistência e a resistência ao desgaste.

2. Derretimento e Fundição

2.1 Fusão

As matérias-primas selecionadas são fundidas em forno elétrico a arco (EAF) ou um forno básico de oxigênio (BOF). O processo de fusão envolve o aquecimento dos materiais a uma temperatura Temperatura alta, permitindo que eles se combinem e formem uma liga líquida homogênea.

• Forno Elétrico a Arco (EAF): Usa energia elétrica para derreter sucata de aço e elementos de liga. Oferece controle preciso sobre a composição e temperatura do aço fundido.
• Forno de oxigênio básico (BOF): Utiliza oxigênio puro para converter ferro fundido e sucata de aço em ligas de aço. É conhecido por sua eficiência e altas taxas de produção.

2.2 Fundição

Depois que a liga estiver derretida, é moldado em formas sólidas, normalmente usando métodos de fundição contínua ou fundição de lingotes.

• Fundição Contínua: O aço fundido é derramado em um molde resfriado a água, onde se solidifica em uma laje ou tarugo contínuo. Este método é eficiente e produz aço de alta qualidade com defeitos mínimos.
• Fundição de Lingotes: O aço fundido é derramado em moldes para formar lingotes. Este método tradicional é utilizado para produzir grandes perfis de aço, que são posteriormente laminados ou forjados em tubos.

3. Processos de formação

Depois de lançar, o aço sólido é transformado em tubos usando várias técnicas, como fabricação de tubos sem costura e soldados.

3.1 Fabricação de tubos sem costura

Tubos sem costura são produzidos sem costura soldada, fornecendo resistência e confiabilidade superiores. O processo envolve várias etapas:

• Perfuração: Um tarugo sólido é aquecido e perfurado usando uma fresa de perfuração rotativa para criar uma casca oca.
• Alongamento: A casca oca é alongada usando um moinho de mandril ou moinho de plugue, reduzindo sua espessura de parede e aumentando seu comprimento.
• Dimensionamento: O tubo alongado é passado por um moinho de dimensionamento para atingir as dimensões e o acabamento superficial desejados.

3.2 Fabricação de tubos soldados

Tubos soldados são produzidos formando uma tira plana ou placa em formato cilíndrico e soldando as bordas juntas.. O processo inclui:

• Formando: A tira ou placa de aço é dobrada em uma forma cilíndrica usando uma máquina formadora de rolo ou prensa..
• Soldagem: As bordas do cilindro formado são soldadas usando técnicas como soldagem por resistência elétrica (ACRE) ou soldagem por arco submerso (SERRA).
• Acabamento: O tubo soldado é tratado termicamente e submetido a vários processos de acabamento para melhorar suas propriedades mecânicas e qualidade superficial.

4. Tratamento térmico

O tratamento térmico é uma etapa crítica no processo de fabricação, melhorando as propriedades mecânicas de tubos de liga de aço. O processo envolve aquecer os tubos a uma temperatura específica e depois resfriá-los a uma taxa controlada..

• Recozimento: Os tubos são aquecidos a uma alta temperatura e depois resfriados lentamente para aliviar tensões internas e melhorar a ductilidade.
• Têmpera e Revenimento: Os tubos são aquecidos a uma alta temperatura e depois resfriados rapidamente (apagado) para aumentar a dureza. Eles são então reaquecidos (temperado) para alcançar o equilíbrio desejado entre força e resistência.

5. Acabamento e Inspeção

Após tratamento térmico, os tubos passam por diversos processos de acabamento para atingir as dimensões finais e a qualidade da superfície. Esses processos incluem:

• Alisamento: Os tubos são endireitados usando uma endireitadeira para garantir uniformidade e alinhamento.
• Corte: Os tubos são cortados no comprimento desejado usando serras ou máquinas de corte.
• Tratamento da superfície: Os tubos são submetidos a tratamentos de superfície, como decapagem, revestimento, ou pintura para melhorar a resistência à corrosão e a aparência.

6. Controle e testes de qualidade

Medidas rigorosas de controle de qualidade são implementadas para garantir a integridade e o desempenho dos tubos de liga de aço. Isso inclui testes não destrutivos, inspeção dimensional, e testes mecânicos.

• Teste não destrutivo (END): Técnicas como testes ultrassônicos e radiografias são usadas para detectar defeitos internos ou descontinuidades.
• Inspeção dimensional: Garante que os tubos atendam às dimensões e tolerâncias precisas especificadas nos padrões da indústria.
• Teste Mecânico: Avalia a tração, colheita, e resistência ao impacto dos tubos para garantir que atendam às especificações exigidas.