Qué es una tubería soldada por resistencia eléctrica?

La tubería soldada por resistencia eléctrica, abreviada como ERW, es un tipo de tubería de acero que se forma laminando una tira o placa de acero en una pieza bruta mediante calentamiento por corriente eléctrica de alta frecuencia (efecto de calentamiento por resistencia) y soldando posteriormente los bordes del tubo con rodillos de extrusión a presión. Este proceso es una forma de soldadura a presión y se utiliza ampliamente en el transporte de petróleo y gas, la construcción de estructuras y la fabricación de automóviles.

La característica principal de la tubería ERW es su costura de soldadura longitudinal recta. Esta costura de soldadura se forma mediante el proceso de soldadura por resistencia eléctrica, a diferencia de la tubería sin costura, que no tiene costura de soldadura, o la costura de soldadura en espiral, como en la tubería soldada en espiral.

Características del proceso:

1. Soldadura sin relleno: La costura de soldadura se forma fundiendo directamente el metal base, sin necesidad de material de soldadura adicional, y su resistencia mecánica se aproxima a la del metal base. 

2. Calentamiento por inducción de alta frecuencia o resistencia de contacto: La frecuencia de la corriente suele ser de 350-450 kHz, lo que proporciona una alta eficiencia de calentamiento y un bajo consumo de energía.

3. Soldadura de estructura forjada: Se forma una soldadura densa mediante extrusión. Algunos productos de alta gama requieren un tratamiento térmico posterior a la soldadura para mejorar su tenacidad.

Cómo se produce la soldadura por resistencia eléctrica (ERW)?

Proceso de fabricación de tubos soldados por resistencia eléctrica (ERW):

1. Preparación de la materia prima: Se utiliza una tira o placa de acero enrollada como materia prima.
2. Conformado: La tira de acero pasa por una serie de rodillos de conformación, doblándola gradualmente hasta obtener una forma redonda, cuadrada o cualquier otra forma transversal deseada.

3. Soldadura: A medida que se presionan los bordes del tubo, se pasa una corriente de alta frecuencia a través de un par de ruedas de electrodos de cobre (ruedas de contacto) o una bobina de inducción. Debido a que la resistencia eléctrica en los bordes de contacto es máxima, esta área se calienta instantáneamente a un estado plástico casi fundido (aproximadamente 1350 °C-1400 °C). Los rodillos de compresión aplican una presión intensa a los bordes calentados, lo que provoca que los átomos metálicos se difundan y cristalicen bajo la alta temperatura y presión, logrando así una unión metalúrgica de estado sólido. Tenga en cuenta que el metal base no suele fundirse completamente durante este proceso.

4. Posprocesamiento: El tubo soldado se somete a una serie de pasos de procesamiento, que incluyen:
Desbarbado interno/externo: Elimina el exceso de metal desplazado durante la soldadura.
Enfriamiento y dimensionado: Se utilizan molinos de enfriamiento y dimensionado para garantizar dimensiones y redondez precisas.
Corte: Corte a la longitud deseada. Tratamiento térmico: La costura de soldadura se normaliza en línea para aliviar la tensión, refinar el tamaño del grano y garantizar que las propiedades de la soldadura sean consistentes con las del material base. Inspección de Calidad: Se realizan pruebas hidrostáticas, de corrientes de Foucault o ultrasónicas para garantizar la calidad de la soldadura.

Clasificación de las Tuberías Soldadas por Resistencia Eléctrica:

Según la frecuencia de la corriente y el proceso de conformado, las tuberías soldadas por resistencia eléctrica se pueden dividir en las siguientes categorías:
Tubería soldada por resistencia eléctrica de alta frecuencia (HFW pipe): Utiliza una corriente de alta frecuencia (>100 kHz) y es adecuada para la producción de tuberías de pared delgada, ofreciendo una calidad de soldadura uniforme.
Tubería soldada por resistencia eléctrica de baja frecuencia: Utiliza una frecuencia de corriente más baja y se utiliza principalmente para la producción de tuberías de pared gruesa.

Clasificación por forma:

Tubería redonda ERW: El tipo más común, utilizada para el transporte de fluidos y estructuras.
Tubería cuadrada y rectangular ERW: La tubería redonda se forma en una sección transversal cuadrada o rectangular mediante laminación en frío, principalmente para estructuras de edificios, bastidores de maquinaria y otras aplicaciones.

Clasificación por precisión:
Tubería soldada ordinaria: Se utiliza típicamente para el transporte de fluidos a baja presión, soportes estructurales y otras aplicaciones.
Tubería soldada de precisión (tubería ERW estirada en frío): Generalmente fabricada mediante un proceso de estirado en frío, ofrece una alta precisión dimensional y un acabado superficial liso. Se utiliza en automóviles, muebles y otras aplicaciones.

Ventajas y desventajas de la tubería soldada por resistencia eléctrica:

Ventajas:
Alta eficiencia y bajo costo: El proceso de producción es continuo y altamente automatizado, lo que resulta en costos significativamente menores que los de la tubería de acero sin costura.
Buena calidad de soldadura: La tecnología moderna de soldadura de alta frecuencia permite una resistencia de soldadura comparable a la del material base.
Alta precisión dimensional: Espesor de pared uniforme, buena concentricidad y un acabado superficial liso.
Flexibilidad: La misma línea de producción puede producir una variedad de especificaciones de tubería.

Desventajas y limitaciones:
Cordón de soldadura: La zona de soldadura presenta diferencias microestructurales con respecto al material original (aunque la estructura es muy similar después del tratamiento térmico), lo que puede convertirse en un punto débil en condiciones extremadamente duras (como presiones ultraaltas y cargas alternas severas).

Sensibilidad a la materia prima: La calidad del borde del fleje de acero afecta directamente la calidad de la soldadura. 

Prejuicio histórico: La mala calidad de las primeras tuberías soldadas por baja frecuencia ha llevado a algunos a mantener el estereotipo de que las tuberías ERW son de inferior calidad. Sin embargo, la tecnología moderna de soldadura de alta frecuencia ha eliminado por completo estos problemas.

Aplicaciones de las tuberías soldadas por resistencia eléctrica:

Debido a su rendimiento económico y fiable, las tuberías soldadas por resistencia eléctrica se utilizan ampliamente en:
Transporte de fluidos de baja y media presión: petróleo, gas natural, agua, vapor, etc.
Estructuras de edificación: vigas, columnas, andamios (aplicaciones principales para tuberías ERW cuadradas y rectangulares).
Fabricación de maquinaria: estructuras y soportes para diversos equipos mecánicos. Industria automotriz: ejes, palieres, parachoques, etc.
Muebles y electrodomésticos: sillas, mesas, estantes, refrigeradores y componentes estructurales de aire acondicionado.

Conclusión:
La tubería soldada por resistencia eléctrica (ERW) es una tubería de acero eficiente y económica, soldada mediante calor y presión de resistencia. Presenta una única costura de soldadura longitudinal recta y es uno de los tipos de tubería de acero más utilizados en la fabricación moderna. La tubería ERW de alta calidad es una opción muy rentable para la mayoría de las aplicaciones estructurales y de baja y media presión. Sin embargo, para condiciones operativas extremas, como presiones ultraaltas y condiciones supercríticas, se siguen requiriendo tuberías sin costura.

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