Ventajas y desventajas del uso de tuberías soldadas por resistencia eléctrica

Las tuberías soldadas por resistencia eléctrica (ERW) son un tipo de tubería de acero que se forma soldando flejes o placas de acero mediante calor y presión. Las formas de las tuberías de acero incluyen principalmente tubos redondos, cuadrados y rectangulares. Ofrecen importantes ventajas en la fabricación moderna, lo que las convierte en uno de los procesos de fabricación de tuberías de acero más populares. Este artículo se centra en las ventajas y desventajas del uso de tuberías ERW.

Ventajas del uso de tubos soldados por resistencia eléctrica (ERW):

1. Alta eficiencia de producción y excelente relación calidad-precio

La principal ventaja de las tuberías ERW es su rentabilidad.

Producción continua: El proceso ERW utiliza acero enrollado (fleje de acero) como materia prima, lo que permite un conformado y soldadura continuos e ininterrumpidos, lo que resulta en velocidades de producción extremadamente altas.

Bajo consumo: En comparación con las tuberías sin costura, que requieren perforación y laminación, el proceso ERW ofrece un mayor aprovechamiento del material y reduce los residuos.

Menor consumo de energía: El proceso de soldadura utiliza principalmente corriente de alta frecuencia para calentar el borde de la soldadura, en lugar de calentar toda la palanquilla. Por lo tanto, el consumo de energía es significativamente menor que el de la producción de tubos sin costura. 

Bajo costo: Los tubos ERW suelen ser entre un 20 % y un 30 % más económicos que los tubos sin costura de especificaciones similares, lo que ofrece una importante ventaja de costo en compras de gran volumen.

2. Soldaduras de alta calidad y alta resistencia

Es un error común pensar que las soldaduras en tubos ERW son inherentemente débiles. En realidad:

Unión metalúrgica: Las corrientes de alta frecuencia calientan instantáneamente los bordes de la palanquilla del tubo hasta su estado fundido. La presión de los rodillos de extrusión crea una unión grano a grano entre los metales base, lo que resulta en una composición química consistente con la de estos.
Alta resistencia de la soldadura: Las soldaduras ERW de alta calidad pueden alcanzar una resistencia comparable o incluso ligeramente superior a la del metal base (debido a un ligero efecto del tratamiento térmico), cumpliendo así con los requisitos de resistencia de la mayoría de las aplicaciones estructurales. El ancho de soldadura es estrecho, lo que resulta en una estructura de grano interno fino y un rendimiento estable.
Eliminación de rebabas internas: Las líneas de producción modernas de tubos ERW están equipadas con dispositivos de eliminación de rebabas internas para garantizar una superficie interior lisa que no afecte el flujo del fluido.

3. Alta precisión dimensional y excelente acabado superficial

Laminación en frío: El proceso ERW suele utilizar bobinas o flejes de acero laminados a temperatura ambiente o inferior, lo que resulta en un control dimensional extremadamente preciso y tolerancias ajustadas.
Excelente calidad superficial: Al utilizar flejes de acero laminados en frío o en caliente de alta calidad como materia prima, los tubos terminados son lisos, sin incrustaciones ni picaduras (en comparación con los tubos sin costura laminados en caliente), lo que los hace más adecuados para aplicaciones donde son visibles o requieren pintura.

4. Alta flexibilidad, capaz de producir una amplia gama de especificaciones

Espesor de pared uniforme: El espesor de pared de los tubos ERW está determinado por el espesor del fleje de acero, lo que resulta en un espesor de pared muy uniforme en todo el cuerpo del tubo, a diferencia de los tubos sin costura, que pueden presentar excentricidad. Amplia gama de especificaciones: Al sustituir los rodillos formadores y la soldadora, la misma línea puede producir productos de diferentes diámetros y espesores de pared, desde pequeños tubos para muebles hasta grandes tubos de pilotes, ofreciendo una flexibilidad mucho mayor que las líneas sin costura.
Capacidad para producir tubos de gran diámetro y pared delgada: Esto es difícil de lograr con las líneas sin costura, ya que los tubos sin costura suelen tener paredes más gruesas a mayor diámetro.

5. Protección ambiental y ahorro de energía

El proceso de producción no requiere calentar la palanquilla de acero a temperaturas extremadamente altas (superiores a 1200 °C) como los tubos sin costura laminados en caliente, lo que resulta en un menor consumo energético y emisiones de carbono, cumpliendo mejor con los requisitos de la fabricación ecológica moderna.

Desventajas del uso de tubos soldados por resistencia eléctrica (ERW):

1. Riesgo potencial de defectos de soldadura

Altos requisitos de control del proceso: Un control inadecuado de los parámetros de soldadura (corriente, velocidad y presión) puede provocar defectos como penetración incompleta, inclusiones de escoria y grietas. Estos defectos pueden actuar como puntos de concentración de tensiones, lo que afecta la resistencia a la fatiga.
Sensibilidad de la materia prima: La limpieza del borde de la banda de acero (p. ej., óxido e impurezas) puede afectar la calidad de la soldadura.

2. Menor capacidad de presión y confiabilidad que las tuberías sin costura

Este es el inconveniente más crítico. A pesar de su alta resistencia de soldadura, sigue siendo un punto débil potencial en condiciones de presión extremadamente alta, cargas alternas o choque térmico. Las tuberías sin costura ofrecen una confiabilidad superior gracias a su consistencia general.
Por lo tanto, las tuberías sin costura son imprescindibles para equipos críticos que soportan presión (como calderas, oleoductos y gasoductos de alta presión), centrales nucleares y otras aplicaciones. 

3. Propiedades metalúrgicas desiguales en el área de soldadura

Zona afectada por el calor (ZAC): Durante la soldadura, el área cercana a la soldadura se calienta, lo que produce ligeras diferencias en la estructura del grano y las propiedades mecánicas en comparación con el metal base. Si bien esto puede mejorarse mediante un tratamiento térmico posterior, no se puede eliminar por completo.
Resistencia diferencial a la corrosión: En ciertos entornos corrosivos, ligeras diferencias en la composición y estructura entre el área de soldadura y el metal base pueden provocar corrosión electroquímica, conocida como corrosión de la soldadura.

4. Problemas de reputación histórica

Tuberías soldadas por baja frecuencia antiguas: Las primeras tuberías ERW de baja frecuencia eran de inferior calidad, presentaban numerosos defectos de soldadura, lo que provocaba numerosos accidentes y creaba una imagen negativa duradera en toda la industria de las tuberías ERW. Si bien la tecnología moderna de soldadura de alta frecuencia ha resuelto por completo este problema, este prejuicio aún persiste en algunas industrias tradicionales.

Conclusión:

Las ventajas de utilizar tuberías soldadas por resistencia eléctrica (ERW) se resumen en: lograr la máxima eficiencia de producción y el menor coste total, manteniendo la resistencia y la precisión necesarias. Son ideales para aplicaciones de alto volumen y con precios competitivos que no implican presiones extremas ni entornos hostiles, como estructuras de edificios, fabricación de maquinaria, mobiliario doméstico y chasis de vehículos.

En resumen, las tuberías ERW cubren el 90 % de las necesidades industriales, mientras que las tuberías sin costura abordan los desafíos más exigentes en el 10 % restante. Al elegir entre tuberías sin costura, tenga en cuenta las condiciones reales de la aplicación, el presupuesto y los estándares de la industria, en lugar de optar ciegamente por las tuberías sin costura. Para la gran mayoría de aplicaciones comunes, las tuberías ERW ofrecen la opción más rentable.

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