Tubería de acero soldada SAW vs. ERW y EFW

Las tuberías soldadas de acero al carbono se dividen en tres tipos: tuberías de acero soldadas por arco sumergido longitudinal (LSAW), tuberías de acero soldadas en espiral (SSAW) y tuberías de acero soldadas por resistencia eléctrica (ERW, también llamadas tuberías de acero soldadas por costura recta de alta frecuencia), según el método de conformado de la soldadura.

Qué son las tuberías de acero SAW?

Las tuberías de acero SAW (tuberías de acero soldadas por arco sumergido) se clasifican en tuberías de acero soldadas por arco sumergido longitudinal (Tubo de acero LSAW) y tuberías de acero soldadas por arco sumergido en espiral (Tubo de acero SSAW). La SAW es un proceso de fabricación de acero mediante soldadura por arco sumergido. Este proceso produce una alta densidad de corriente, lo que evita que la capa de fundente pierda calor rápidamente y se concentre en la zona de soldadura. La norma comúnmente utilizada es API 5L.

Soldadura por arco sumergido de alta calidad, alta eficiencia de producción, arco y humo, algunas características de la tubería soldada por arco sumergido se utilizan ampliamente en recipientes a presión, fabricación de tuberías, vigas, fluidos de baja presión, obras de acero.

1) Tubo de acero LSAW (Tubo de acero soldado por arco sumergido longitudinal)
El tubo de acero soldado por arco sumergido longitudinal es un tubo de acero con una costura de soldadura paralela a la dirección longitudinal del tubo. Está hecho de placas o flejes de acero laminados en caliente o en frío, rizados y soldados. El proceso de producción de los tubos de acero con costura recta es simple, de alta eficiencia, bajo costo y rápido desarrollo. Los tubos de acero con costura recta se utilizan ampliamente en proyectos de suministro de agua, industria petroquímica, industria química, industria eléctrica, riego agrícola y construcción urbana.

2) Tubo de acero SSAW (Tubo de acero soldado en espiral)
El tubo de acero soldado en espiral se fabrica a partir de bobinas de acero como materia prima, enrolladas en piezas tubulares con un ángulo de espiral determinado y posteriormente soldadas. Se pueden utilizar flejes estrechos de acero para producir tubos de acero de gran diámetro. Los tubos de acero en espiral se utilizan principalmente en proyectos de drenaje y suministro de agua, así como en tuberías para el transporte de líquidos y sólidos. Se utiliza ampliamente en la construcción urbana y la ingeniería municipal.

La resistencia de los tubos soldados en espiral suele ser mayor que la de los tubos soldados con costura recta. Se pueden producir tubos soldados de mayor diámetro a partir de tochos más estrechos, y también tubos soldados de diferentes diámetros a partir de tochos del mismo ancho. Sin embargo, en comparación con los tubos con costura recta de la misma longitud, la longitud de soldadura aumenta entre un 30 % y un 100 % y la velocidad de producción es menor.

Qué son los tubos de acero ERW?

Los tubos de acero ERW (tubos de acero soldados por resistencia eléctrica) utilizan el efecto pelicular y el efecto de proximidad de la corriente de alta frecuencia para calentar y fundir el borde de la pieza bruta del tubo después de que la bobina laminada en caliente se forma en una máquina formadora, y se prensan bajo la acción de un rodillo de compresión para su soldadura. La soldadura por fusión eléctrica (ERW) se caracteriza por su alta eficiencia, bajo costo, ahorro de material y fácil automatización. Se utiliza ampliamente en aviación, aeroespacial, energía, electrónica, automoción, industria ligera y otros sectores industriales, siendo un componente importante del proceso de soldadura.

Qué es la soldadura por haz de electrones (EFW)?

La soldadura por fusión eléctrica (EFW) se refiere a la soldadura por haz de electrones. Mediante el movimiento a alta velocidad de la energía cinética del impacto dirigido por el haz de electrones, se calienta la pieza de trabajo, de modo que esta se desprende de la masa fundida y se forma la soldadura. La soldadura por fusión eléctrica se forma mediante el laminado de la placa y la soldadura de la costura. La rebaba de soldadura se puede eliminar de las superficies exteriores e interiores con una cuchilla de desbarbado. La zona de soldadura también puede tratarse térmicamente para que la costura sea menos visible. La soldadura por fusión eléctrica suele tener tolerancias dimensionales más estrictas que la soldadura sin costura y puede ser más económica si se fabrica en cantidades iguales. Se utiliza principalmente para soldar chapas de acero diferentes o con alta densidad de potencia. Las piezas soldadas metálicas se pueden calentar rápidamente a altas temperaturas, fundiendo cualquier metal y aleación refractarios. La soldadura de penetración profunda es rápida y la zona afectada por el calor es extremadamente pequeña, por lo que el impacto en el rendimiento de las uniones es mínimo y prácticamente no se distorsionan. Sin embargo, requiere una sala de soldadura especial, ya que se utiliza rayos X.

Tubería de acero soldada por SAW vs. Tubería de acero soldada por ERW

En los procesos de fabricación, se observa que las tuberías soldadas por SAW (LSAW, SSAW) y por ERW tienen métodos de conformado y soldadura completamente diferentes.

1) Proceso de fabricación de tuberías de acero soldadas por SAW
En las tuberías de acero soldadas por SAW de costura simple, se utiliza el proceso de soldadura por arco sumergido. En este método, se sumerge un arco de soldadura en fundente. Se introduce un alambre de relleno sólido continuo desde el exterior. La tubería se suelda dos veces: primero por el interior y luego por el exterior.
En las tuberías de acero soldadas por SAW de doble costura, las dos primeras mitades se conectan mediante soldadura por puntos, lo que se denomina ajuste. Las tuberías de acero soldadas por SAW de doble costura tienen dos costuras de soldadura opuestas. Ambas costuras se sueldan desde el interior y el exterior de la tubería. En una tubería soldada con SAW en espiral, la placa de acero del desenrollador se forma en un bucle espiral. Este bucle espiral se suelda desde el interior y el exterior de la tubería. Gracias a este método de fabricación, se puede producir una amplia variedad de diámetros. Las tuberías soldadas con SSAW se utilizan para servicios de baja presión, mientras que las tuberías soldadas con LSAW se utilizan para servicios de presión media a alta. Las tuberías soldadas con SSAW son más económicas que las tuberías soldadas con LSAW.

2) Método de fabricación de tuberías de acero soldadas con ERW
En el proceso de soldadura de tuberías de acero soldadas con ERW, se utilizan dos electrodos, generalmente de cobre, para aplicar presión y corriente. Los electrodos tienen forma de disco y giran a medida que el material pasa entre ellos. Esto permite que los electrodos permanezcan en contacto constante con el material para realizar soldaduras largas y continuas.

Dado que los tubos de acero soldados con soldadura ERW y con soldadura SAW difieren en su proceso de conformado, la soldadura y el proceso de conformado, presentan algunas diferencias en el rendimiento de ambos tipos de tubos:
1. Calidad de la superficie.
Si bien tanto los tubos SAW como los ERW cuentan con costura de soldadura, esta es plana, lisa y de mejor calidad que la de los tubos SAW (LSAW, SSAW). En la mayoría de los tubos SAW, el principal problema reside en el refuerzo interno y externo de la soldadura.

2. Los defectos de soldadura en los tubos de acero soldados con soldadura ERW son menores que en los SAW.
Debido al disolvente depositado en la SAW, además de los defectos de volumen, se producen más defectos. Los defectos encontrados en los tubos de acero soldados con soldadura ERW se limitan a soldaduras rectas y de cable, y son fáciles de inspeccionar. Los defectos se detectan fácilmente gracias a la reflexión ultrasónica en la superficie.

3. La relación de tensión residual en tubos soldados con arco eléctrico (ERW) es menor que en tubos soldados con arco eléctrico (SAW).
La relación de tensión residual de los tubos soldados con arco eléctrico (ERW) es baja en comparación con los tubos soldados con arco eléctrico (SAW). Dado que la deformación de los tubos soldados con arco eléctrico (ERW) es más completa durante el proceso de deformación, junto con el dimensionamiento posterior (variaciones verticales elípticas y ovaladas planas) y el estrechamiento, la tensión residual en los tubos soldados con arco eléctrico (ERW) se reduce. Las pruebas físicas demostraron que, con las mismas especificaciones y el mismo material, los tubos soldados con arco eléctrico (ERW) presentan un desplazamiento menor después de la incisión axial y transversal que los de los tubos soldados con arco eléctrico (SAW).

4. Rendimiento general.
Si bien el rendimiento general de los tubos soldados con arco eléctrico (ERW) y con arco eléctrico (SAW) es el mismo, si la tubería presenta defectos, se puede soldar con arco eléctrico (ERW) y se puede eliminar la chatarra de acero. Sin embargo, en el caso de los tubos soldados con arco eléctrico (SAW), esto no ocurre, ya que podría provocar grietas o corrosión. Por lo tanto, los tubos soldados con arco eléctrico (ERW) son más duraderos que los soldados con arco eléctrico (SAW). 

Tubería de acero soldada por SAW vs. tubería de acero soldada por EFW

El significado completo de tubería EFW es tubería de soldadura por fusión eléctrica. La tubería EFW se fabrica aplicando alto voltaje eléctrico a través del material para fundirlo y soldarlo. La fabricación de tuberías EFW no requiere alambre de soldadura adicional. Se trata de un proceso de soldadura autógena (se puede unir el mismo material consigo mismo sin añadir ningún material de aporte). Este tipo de soldadura es ideal para fabricar tuberías desde 15 cm hasta 254 cm de diámetro.

La soldadura por arco sumergido (SAW) y la soldadura eléctrica (EFW) son procesos en los que el metal se calienta mediante uno o varios electrodos consumibles y una pieza de trabajo, y el arco se utiliza para fabricar el metal y el material de aporte. El material se funde completamente y no requiere presurización. Parte del metal de aporte proviene íntegramente del electrodo. La soldadura con protección de gas fundido (GMAW) es un tipo de soldadura por electrofusión (EFW) similar a la soldadura por arco sumergido, pero con una mejor protección gracias a gases inertes.

Soldadura en espiral (tubería de acero SSAW): este tipo de soldadura por arco sumergido con soldadura en espiral.

Máquina de fabricación de tubos de acero EFW:

Para fabricar tubos utilizados en aplicaciones críticas como refinerías, fertilizantes, terminales de GNL, oleoductos, etc., se utilizan equipos especialmente diseñados, como una prensa plegadora de 1600 MT, una dobladora de rodillos múltiples, instalaciones de soldadura para soldadura exterior, interior y circunferencial, una prensa calibradora de tamaño, un horno de recocido por disolución y una amplia gama de maquinaria relacionada.

Estándar de tubería de acero efw: ASTM A672

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