Distributore / rappresentante autorizzato per la fornitura e consegna di apparecchiature per la produzione di tubi alle imprese industriali in Russia

I tubi metallici vengono realizzati con tipologie diverse di acciaio al carbonio, con acciai a bassa e ad alta alligazione, con metalli non ferrosi, con diverse leghe, in ghisa di varie tipologie; essi possono essere bimetallici, perché prodotti con combinazioni di metalli diversi.

Il nucleo fondamentale della produzione di manufatti tubolari è la fabbricazione di tubi con composti di metalli (bimetallici):

• in acciaio più rame;
• in acciaio inox più un metallo non ferroso;
• con combinazioni di metalli, che si presentano come leghe.

Per produrre tubi vengono utilizzati diversi metodi di lavorazione, come la lavorazione dei metalli a pressione, la saldatura.

La produzione tubolare ottenibile si classifica in:

tubi senza saldature (non saldati), saldati, a giunti brasati, fusi. Questi ultimi, però, sono limitati nell'applicazione.

I tubi senza saldatura possono essere laminati con metodo a caldo (laminati a caldo), con il metodo di laminazione a freddo (laminati a freddo), di trafilatura (trafilato a freddo), pressati.

Fra i tubi saldati vengono distinti quelli elettrosaldati, producibili ad arco o ad induzione, e anche producibili con saldatura nei forni. I tubi laminati ottenuti con metodi a freddo e a caldo vengono prodotti da pezzi senza saldature (non saldati) e pezzi tubolari con saldature.

Relativamente al materiale utilizzabile nella fabbricazione di tubi, essi si dividono in non metallici (materiali plastici, sulla base di cemento e così via) e metallici (di metalli ferrosi e metalli non ferrosi), bimetallici, con i rivestimenti.

I tubi a più metalli servono come prodotto grezzo di partenza nella produzione di tubi compositi (bimetallici). Essi rappresentano gli strati di base e superficiali.

I tubi si differenziano anche per i possibili metodi di giunzione.

I giunti possono essere saldati, flangiati e filettati (a manicotto, senza manicotto, a tettarella).

In base al profilo possiamo distinguere tubi:

• rotondi;
• ovali;
• rettangolari;
• quadrati;
• alettati;
• scalettati;
• conici;
• con pareti di diverso spessore, ecc.

Il diametro esterno (D) determina i tubi grazie al suo rapporto con lo spessore della parete (S): Inoltre, i tubi vengono determinati tramite il loro rapporto del diametro esterno (D) e lo spessore della parete (S):

• con pareti particolarmente spesse (rapporto inferiore a 5,5)
• con pareti spesse (rapporto 5,5...9)
• normali, con una parete media (rapporto 9...20)
• con pareti sottili (rapporto 20...50)
• con pareti particolarmente sottili (rapporto più di 50).

Relativamente al diametro esterno della produzione tubolare, si dividono in:

• tubi capillari - D = 0,3 4,8 mm...
• tubi di piccole dimensioni - D = 5... 102 mm
• tubi di medie dimensioni - D = 102...426 mm
• tubi di grandi dimensioni - D più 426 mm.

L’analisi delle esigenze dei vari settori dell'economia ha mostrato che i tubi con max. Ø 63,5 mm sono il 25-30 % del fabbisogno totale di tubi e c’è la tendenza ad un volume crescente nel loro uso.

1. tubi senza saldatura (va bene sia l’acciaio non legato che l’acciaio legato) per l'industria del gas, i tubi di trivellazione per i pozzi di prospezione (tubi con Ø 33,5-63,5 mm, di 5-6 mm di spessore della parete)
2. i tubi di trivellazione con Ø 60-168 mm, 7-11 mm di spessore della parete si usano per la perforazione di pozzi di estrazione. Per la produzione di tubi di perforazione va bene l’acciaio 36G2S, 40X, 30ХGS, acciaio D.
3. i tubi di rivestimento contribuiscono alla protezione delle pareti dei pozzi dalla distruzione, dalla penetrazione di umidità nel pozzo, dividono le falde (gasifere). Il loro Ø raggiunge i 114-508 mm, la parete di spessore 6-14 mm, secondo gli standard. Ad esempio, l’acciaio D deve adempiere le regolamentazioni degli standard in relazione alle proprietà meccaniche: i limiti di resistenza σB ≤ 650 MPa, il limite di snervamento σT ≤ 380 MPa, l’ allungamento relativo di δ10≥16 %. Il contenuto di S e P nell’acciaio è uguale a max. 0,045 % per ogni elemento.
4. i tubi per i sistemi di tubazione: attraverso questi tubi avviene la fornitura di gas, di benzina, di vapore, d’aria, di oli, di acidi, di sabbia, di ghiaia, di carbone, di cemento. Essi sono classificati in:
   - tubi per il trasporto di acqua e gas (a gas) con un Ø 10,2-165 mm, una parete di spessore di 2,25-5,5 mm, vengono utilizzati con una pressione max. di 2,5 MPa, si collegano per mezzo di manicotti, sono realizzati tramite saldatura nei forni;
   - tubi per il trasporto con Ø 114-426 mm, una parete di spessore di 4,5-20 mm;
   - tubazioni magistrali con Ø 426-1420 mm (saldati in modo longitudinale e con saldature a spirale), con una parete di spessore 5-14 mm, sono progettati per il trasporto di gas dal luogo di produzione al punto di consumo. Essi vengono prevalentemente prodotti saldati.
5. 6. tubi per l'edilizia. Sono tubi rotondi, quadrati, rettangolari, prodotti principalmente saldati, si utilizzano in qualità di colonne di edifici, coperture, armature, impalcature, per il montaggio di reti via cavo, ringhiere.
6. 7. tubi per l'industria meccanica, vengono prodotti privi di saldature (materiale: acciai non legati, da costruzione, acciai legati e acciai altamente legati). Sono gruppi di tubi:
   • tubi per caldaie con Ø 45-152 mm, con parete di spessore 1,5-25 mm; vengono utilizzati in caldaie con diverse progettazioni: a ebollizione, surriscaldarici di vapore, da focolare/di fiamma, a tubi di fumo ecc. La funzione della caldaia consiste nel trasferimento di calore attraverso le pareti dei tubi tra i prodotti di combustione e l'acqua nel generatore di vapore.
     I tubi per caldaie si trovano tra le più alte temperature e pressioni. Il materiale dei tubi e delle giunture della caldaia è esposto ad un’azione corrosiva nel momento di contatto delle superfici schermanti dei tubi e dei punti di saldatura con il vapore acqueo.
     La principale causa di corrosione è l'ossidazione della superficie dei tubi, che porta ad un locale aumento della temperatura delle pareti del tubo a causa di una riduzione della conducibilità termica. Il grado di ossidazione può dipendere anche dalla durata di conservazione dei tubi nei magazzini.
   • i tubi strutturali e da costruzione, vengono utilizzati nella produzione di vari componenti e parti di macchine e macchinari. Tra questi troviamo i tubi a cuscinetto, per la costruzione automatica di trattori, nelle sfere dell’aviazione, nucleare, medica, industriale, ecc.; essi vengono suddivisi in saldati e privi di saldature.
     I cuscinetti di pompaggio vengono prodotti in acciaio al cromo. I requisiti nei confronti degli acciai per i cuscinetti a sfera, ne regolano la porosità, l'impurità, la struttura allo stato ricotto, la profondità dello strato decarburato, la qualità della superficie e la precisione dimensionale.
   • per la produzione di contenitori (recipienti e bombole) vengono utilizzati i tubi prodotti senza saldature, vengono utilizzati con una pressione di 0,1 - 40 MPa. Le dimensioni dei tubi per Ø e per lo spessore della parete devono essere conformi a quelle delle bombole, mentre le dimensioni più comuni sono: Ø 70 - 465 mm, parete di spessore 2,3 - 34 mm. tubi a Pressione funzionano con una pressione 200,0-400,0 Mpa.
     L'industria della produzione di tubi del nostro paese garantisce la fabbricazione di tubi con Ø 0,3-2520 mm con uno spessore delle pareti di 0,01 - 150 mm.

Gli standard comprendono i requisiti tecnici dei tubi, i loro indici di qualità, le regolamentazioni per l'accettazione e i metodi di test (sperimentazione).

Gli standard dell’assortimento dei prodotti determinano le dimensioni geometriche e i profili dei tubi, indicano le tolleranze massime delle dimensioni delle tubazioni (il Ø, lo spessore della parete, di lunghezza), della curvatura, del peso.

I requisiti tecnici degli standard definiscono i requisiti di base per i tubi: riguardo l’assortimento dell’acciaio, le proprietà meccaniche, le condizioni della superficie, riguardo gli esperimenti, alle regolamentazioni per l'accettazione, la marcatura, l'imballaggio dei tubi, il trasporto e lo stoccaggio.

Gli standard per i metodi di svolgimento dei test determinano i metodi accettabili per i test: di durezza, di tenacità, di macro e microstruttura, di resistenza alla corrosione, ecc.

Gli standard, propagabili alle norme di etichettatura, imballaggio, trasporto e stoccaggio, regolano i requisiti per tutte le tipologie di tubi (di ghisa e di acciaio).

La quantità principale del fabbisogno di tubi viene costituita a partire da una varietà di acciai a basso contenuto di carbonio. Il materiale legato viene costituito da acciai di categoria perlitica. Per la fabbricazione di tubi di acciaio inox vengono utilizzati acciai di tipo austenitico.

Inoltre, per la produzione di tubi vengono utilizzate leghe di ferrite, austenitico-ferritiche, martensito-ferritiche, di martensite e martensito-austenitiche, e anche di nichel, titanio, zirconiche, niobiche, di molibdeno e leghe di tantalico.

La laminazione a caldo non permette di produrre tubi con alto indice di pulizia della superficie (7-11 classe) e precisione di dimensioni. Per ottenere tali indici di qualità dei tubi, e anche fabbricare tubi di piccole dimensioni, vengono utilizzate la deformazione a freddo oppure quella tiepida. Questo è realizzabile in 2 modi:

• la trafilatura
• la laminazione

I tubi con Ø 4,0-200 mm con 0,1-12 mm di spessore della parete vengono prodotti mediante laminazione a freddo e trafilatura a freddo.

Gli stessi modi si fabbricano anche i tubi profilati. Essi possono essere a sezione ovale, quadrata, ottagonale, a stella, alettata ecc.

Le tolleranze massime per quanto riguarda le dimensioni dei tubi laminati a freddo e trafilati a freddo.

Il prodotto di partenza grezzo per i tubi saldati è una produzione di acciai a bassa % di carbonio e poco legati. Questi sono:

• nastri laminati a caldo
• nastri in rotoli dai laminatoi a freddo
• un vasto semiprodotto da laminare su treni a caldo
• una lamiera di materiale con lunghezza di misura
• strisce in rotoli.

Le billette grezze per questi tubi vengono ottenute con i moderni metodi di laminazione con processo continuo.

I dati tubi hanno una parete più sottile e una differenza di spessore inferiore rispetto ai tubi senza saldatura.

Oggi sono ampiamente utilizzati i tubi in acciaio inox, realizzati mediante saldatura elettrica.

Gli indici di resistenza sono la caratteristica principale per i tubi di assortimento standard. Per questo vengono condotti test delle proprietà meccaniche dei tubi finiti. Vengono controllati gli indici meccanici, quali:

• i limiti di resistenza/carico di rottura;
• lo snervamento;
• il parametro di allungamento relativo;
• il restringimento trasversale relativo;
• l’indice di tenacità
• la durezza.

Per i tubi montati per lavorare in un ambiente con azioni ed impatti di elevate temperature, a volte viene controllato l’indice marginale relativo di snervamento (300 - 350 °C).

Vengono testati a livello idraulico i tubi, quando è imminente per loro un lavoro sotto pressione.

La capacità dei tubi di resistere a diversi tipi di carichi e deformazioni, viene verificata nel processo delle prove tecniche.

Durante la verifica dello schiacciamento delle tubazioni vengono avvicinate le superfici di compressione su un valore di N e si controlla la comparsa di crepe e strappi sulla superficie del tubo. Per le prove vengono presi campioni di lunghezza 1,5 DT, min. 10 mm e max.100 mm.

Durante la verifica della flessione, il tubo viene piegato per un angolo α (di solito α = 90°) e si controlla se con ciò non compromette l'integrità del metallo.

La qualità della superficie del tubo viene determinata da un indice della sua forza. Verso le superfici dei tubi vi sono elevati requisiti, per questo, i tubi senza saldature, per esempio, vengono lavorati in modo meccanico, subiscono continuamente l’alesatura, la tornitura, la levigatura, la lucidatura con metodo elettrico.

Il tubo viene ispezionato visivamente dall’esterno e dall'interno. Per i tubi di designazione particolare vengono sussistono controlli dall’interno con l'aiuto di un periscopio. Sono ampiamente utilizzati i metodi di controllo anti-rottura, come per esempio, la metalloscopia (ad ultrasuoni, a magnete).

La metalloscopia ad ultrasuoni aiuta ad individuare i difetti sia sul tubo stesso che nello spessore della sua parete.

In base al livello dell’eco del segnale proveniente dal quel determinato difetto artificiale, inflitto al campione di prova, viene elaborata la lavorazione dei tubi.

Generalmente la struttura di produzione di tubi senza saldatura deve essere presa in considerazione nell’ambito di tre affinazioni: la produzione del lingotto (della billetta fusa in modo continuo); la preparazione della billetta (semilavorato); l’ottenimento del tubo.

Per la realizzazione della struttura sono disponibili diverse opzioni di combinazione di apparecchiature. Tipico per tutte le varianti è la presenza della produzione del metallo liquido, con la sua fusione che avviene in una lingottiera oppure in macchine di colata continua. Questa è la prima affinazione.

La seconda affinazione è la produzione delle billette (semilavorato). Viene realizzata nel reparto di laminazione oppure di forgiatura, rispettivamente su treni di laminazione longitudinale (a vite) e presse per la forgiatura (a martelli). Con ciò si raggiungono gli alti requisiti richiesti per la billetta tubolare, per la progettazione interna e per il livello di contaminazione da zolfo, fosforo e gas disciolti. I lingotti tubolari e la billetta di metallo ferroso possono venire trasferiti ai reparti di laminazione di tubi e tubazioni.

La terza è un’affinazione ancora più complessa, realizzabile nei reparti di laminazione di tubi e tubazioni. Anche questa affinazione è costituita da 3 fasi: la brocciatura, l’allargamento e la rifinitura a caldo. L'applicazione di diversi metodi di brocciatura sulla base della laminazione a vite (treni di tipologia a cilindri); dell’estrusione; della combinazione di estrusione e laminazione longitudinale consente di utilizzare, come prodotto originale, sia le billette che i lingotti e di produrre una canna di alta qualità.

Per acciai meno plastici e difficilmente deformabili di solito vengono usati metodi di estrusione e di brocciatura a pressione (per mezzo di cilindri).

La brocciatura è effettuata sui treni di laminazione a cilindri con gabbie di lavoro di tipologia a tamburo; su presse idrauliche verticali ad azione diretta; su impianti a pressione (presso-cilindrici) con azionamento dello spingitore idraulico oppure a cremagliera e con casse di laminazione longitudinale a cilindri doppi.

Anche per l’allargatura sono utilizzati metodi di laminazione longitudinale e a vite, estrusione a pressione del metallo nell’interstizio, la laminazione periodica nei mandrini (breve e lungo). I metodi indicati vengono realizzati rispettivamente su linee di laminazione automatiche, continue, su treni a cremagliera, su linee di laminazione a vite, presse tuboprofilatrici e treni di laminazione a pellegrino.

In questa fase si ottiene lo spessore del tubo richiesto (la sua parete). Per le opzioni di utilizzo di treni di laminazione automatici e a cremagliera, nelle attrezzature vengono inseriti treni rifollatori di laminazione a vite, per ottenere il giusto profilo circolare ed eliminare l’ispessimento della parete (nel punto di usicta dei calibri). È necessario notare la varietà delle esecuzioni costruttive dei treni di allargamento, l'utilizzo di gabbie di lavoro con telaio di tipo aperto (treno automatico, allargatore a tre cilindri, etc.) e chiuso (continuo, a cremagliera, a pellegrino) etc.

È molto importante la fase di calibratura a caldo, eseguibile in modalità di laminazione longitudinale e a vite senza mandrino. Qui viene creato definitivamente il giusto profilo circolare, il diametro del tubo nei limiti delle tolleranze ad esso preposte. Per la calibratura e la riduzione sono utilizzati prevalentemente gruppi continui di gabbie (di tipo chiuso) a due e a tre cilindri.

Ampiamente diffuso è il regime di funzionamento di riduzione-stiramento del gruppo di gabbie in unità di tipo continuo. Questo set di attrezzature si distingue per la varietà di tipi di trasmissione principale: individuale, di gruppo, differenziale di gruppo, idraulica, cosa che consente di fornire una regolazione precisa della velocità durante la rotazione dei cilindri.

Con tutte le varietà di dimensioni e varietà di acciaio utilizzabili, necessarie per la produzione di tubi senza saldature e billette (cave) (più di 30 mila dimensioni di profilo e più di 200 qualità di acciai), è possibile evidenziare a livello strutturale operazioni di tipo omogeneo, che in base alla tecnologia definiscono anche la composizione delle attrezzature e l’articolazione del reparto di produzione.

Il processo di fabbricazione dei tubi senza saldature e delle billette cave comprende un insieme di operazioni, che consistono nella modificazione della forma del pezzo. Questo viene fatto prima dell’ottenimento del tubo finito con le caratteristiche tecniche richieste. Lo stato di avanzamento del processo, la sequenza delle operazioni e i tipi di lavorazione dipendono dalla configurazione, dalle dimensioni e dalla qualità del pezzo grezzo/originale, dai requisiti previsti per il prodotto finito, definibili dalle condizioni di utilizzo successivo dei tubi.

Il metallo di partenza viene conservato o trasportato in un magazzino. Li viene pesato, stoccato secondo le regole e prima dell’invio in produzione viene sottoposto ad un controllo (totale o selettivo), e se necessario, viene perfezionato per eliminare i difetti e sottoposto nuovamente a controllo.

Generalmente, le billette vengono controllate e i difetti vengono eliminati nella fabbrica del fornitore. Tuttavia, per i tubi destinati ad un utilizzo di particolare responsabilità e importanza questa operazione viene rifatta nel reparto di tubo-produzione. A volte dopo l'eliminazione dei difetti, dopo la rielaborazione della billetta, essa viene ulteriormente trattata, sottoposta a trattamenti di tipo termico e chimico. Per esempio, le billette per i tubi, sfruttabili nelle caldaie ad alta pressione, vengono sottoposti ad ulteriori tipi di lavorazione e dopo di che vengono nuovamente sottoposti ad un controllo di qualità. Nella laminazione con il riscaldamento della billetta nella fase precedente di produzione (calettamento a caldo, laminazione transitoria) il pezzo viene riscaldato in dispositivi riscaldanti o nelle unità di laminazione. Allora le billette passano vicino al magazzino e alla zona di preparazione alla laminazione.

La billetta preparata viene trasportata nel settore di produzione. Qui viene eseguito l’insieme delle operazioni, che garantiscono l’ottenimento del prodotto di prima fusione: il riscaldamento (se necessario); le varie operazioni di cambiamento della forma, che avvengono con il riscaldamento del materiale da deformare; il raffreddamento; la rifinitura.

In caso di produzione complessa si ripetono diverse tipologie di cicli di operazioni di mutamento della forma, e vengono accompagnati lavorazioni di diversa natura. I prodotti vengono controllati, contrassegnati, perfezionati e vengono mandati alla produzione dei prodotti finiti. Qui dal prodotto di prima fusione, dopo tutti i trattamenti, si ottiene il prodotto finito con le proprietà prestabilite. Il prodotto finito viene sottoposto nuovamente ad un controllo, contrassegnato e, se necessario, alla rifinitura; poi esso viene ulteriormente mandato alla rifinitura e al controllo. Dopo di che sul tubo vengono applicate delle protezioni anticorrosive e i tubi vengono inviati al magazzino dei prodotti finiti.

Le attrezzature moderne consentono di introdurre la tecnologia di un determinato processo nella zona di produzione. Questo complesso di attrezzature comprende aree come magazzini, sezioni di ispezione e di preparazione del materiale originale, la linea di deformazione a caldo (o a freddo) deformazione, il settore di lavorazione preliminare, il controllo parziale, il perfezionamento, la rifinitura del prodotto finito.

Sono tutti collegati tra loro da operazioni di trasporto.

• la produzione del prodotto con le caratteristiche richieste;
• i volumi di produzione con la minimizzazione degli scarti di materiale in lavorazione;
• minimi costi di affinazione;
• alta produttività del lavoro;
• soddisfacenti condizioni di lavoro del personale di servizio;
• assenza di emissioni nocive nell’ambiente dell’officina e nell'ambiente esterno (bacini ad acqua e ad aria).

I processi della tecnologia per la produzione di tubi si definiscono in base al numero e ai tipi di operazioni, alle modalità di elaborazione e alla composizione delle apparecchiature, al numero delle sue unità, alla complessità delle loro interazioni, ai requisiti di trasporto e ai sistemi di gestione, ma anche ai servizi energetici e accessori.

Nel processo di trasformazione da tubo di prima fusione a pronto si utilizzano diversi metodi di lavorazione dei tubi.

Viene ampiamente utilizzato il trattamento termico dei tubi perché esso favorisce:

• il miglioramento delle proprietà plastiche;
• le caratteristiche meccaniche del materiale dei tubi;
• l’eliminazione delle tensioni derivanti a conseguenza della deformazione a freddo della billetta.

Il trattamento termico viene svolto all'aperto, in una miscela gassosa ottenuta dai prodotti della combustione nel forno, in mezzi/ambienti protetti (azoto, idrogeno, miscele di gas). Considerando le proprietà del metallo e il metodo di trattamento, la temperatura del trattamento termico può essere di 500 - 1150 °C. Durante il trattamento termico dei tubi vengono utilizzati principalmente forni a passaggio: con trasportatori a rulli, sezionali, muffola.

La lavorazione elettrochimica dei tubi favorisce:

• l’aumento della resistenza alla corrosione;
• l’aumento del livello di pulizia della superficie del tubo (elettrolucidatura);
• il lavaggio dei tubi con piccoli Ø e di una vasta lunghezza dall'interno;
• la sgrassatura con la creazione di una pellicola di ossido;
• la garanzia di elevate caratteristiche di qualità grazie alla pulitura della superficie dei tubi dalle sostanze di lubrificazione (sgrassatura elettrolitica).

Il trattamento chimico nella produzione di tubi favorisce:

• la pulizia dei tubi dalle scorie, dalla patina di ruggine;
• l’individuazione dei difetti e la rimozione dello strato difettoso (acidatura)
• la rimozione dei fanghi (schiarimento);
• la rimozione di un sottile strato di ossidi superficiali di prima dell'applicazione dei rivestimenti, prima dell’assemblaggio del tubo bimetallico (attivazione);
• la preparazione dei tubi alle operazioni intermedie (sgrassaggio, lavaggio, applicazione di lubrificanti e strati tecnologici)
• la protezione dei tubi dalla corrosione (conservazione).

Uno dei metodi più comuni di trattamento chimico dei tubi è l’acidatura, a cui appartengono anche i processi di chiarifica e di attivazione. Il materiale e le dimensioni geometriche dei tubi definiscono i metodi di acidatura possibili da utilizzare: acido, alcalino e alcalino-acido.

Gli oli di lubrificazione sui tubi vengono applicati sui treni di laminazione o durante l'immersione dei fasci di tubi in vasche con soluzioni lubrificanti. Vengono utilizzati anche metodi che prevedono l’applicazione di polveri lubrificanti sui tubi preriscaldati.

La lavorazione meccanica viene utilizzata per migliorare le caratteristiche di qualità della superficie dei tubi (tornitura, alesatura, rettifica/molatura, lucidatura e sabbiatura). La lavorazione meccanica viene utilizzata sulle singole sezioni del tubo allo scopo di ripararlo, tagliarlo e intestarlo, tornirlo e filettarlo. Queste operazioni vengono eseguite con macchine utensili per la tornitura, per la rettifica/molatura e speciali, dotate di CN (controllo numerico), con impianti di granigliatura e sabbiatura, dotati di un sistema di fornitura alla lavorazione dei prodotti. La lavorazione di tubi di prima fusione tramite deformazione plastica prevede la riduzione della loro curvatura, ovalità, il miglioramento della precisione del diametro, la formazione alla fine della configurazione.

Con la rettifica si raggiunge l’eliminazione dei difetti legati alla distorsione della forma di tutti i tubi (circolari, profilati). È un insieme di operazioni, volte a:

• correggere l’ovalità della sezione trasversale del tubo;
• correggere la curvatura dei tubi;
• eliminare la torsione delle tubazioni.

La rettifica si ottiene con la curvatura (singola o multipla), con il processo di trazione, torsione, attraverso il rodaggio e l’allargamento.

L’aumento della precisione del Ø interno dei tubi viene raggiunta con la calibrazione. La calibrazione delle estremità dei tubi consente di migliorare le condizioni di filettatura e di aumentare la qualità e il grado di affidabilità delle giunture filettate.

La prova e l’ispezione dei tubi finiti favorisce il controllo dei prodotti riguardo la loro conformità rispetto ai requisiti tecnici prestabiliti nella documentazione relativamente agli indici di qualità e della geometria dei tubi. I tubi vengono controllati tramite pressione idraulica e pneumatica; questo mette in evidenza la violazione dello strato omogeneo del metallo, controlla la resistenza delle saldature e la densità dei giunti filettati, consente di effettuare un controllo e misurare le dimensioni geometriche del tubo.

Per prevenire il danneggiamento del metallo a causa della corrosione durante l'utilizzo di tubi per l'estrazione del gas, in caso di lavorazione di prodotti e materiali chimici, nell’edilizia e negli altri settori essi vengono rivestiti con diversi tipi di strati protettivi. Uno strato metallico viene applicato sui tubi di Ø fino a 530 mm, non metallico per tubi fino a un Ø di 2520 mm.

Determinati tipi di lavorazioni hanno operazioni specifiche, finalizzate alla produzione di tubi di tipo speciale e nuovo. Queste sono la saldatura di chiusure, l’avvolgimento e la saldatura di alette, la rimozione delle bave dopo la saldatura, ecc. Qui sono inclusi i tipi di operazioni di produzione e di avvolgimento di raccordi di tubi filettati di giunzione e protettivi.  

Esistono speciali attrezzature e apparati in generale per eseguire queste operazioni.

I tubi di acciai e leghe, i tubi multistrato vengono prodotti tramite laminazione a caldo e il metodo di estrusione. Le proprietà del metallo, la geometria dei tubi, i requisiti preposto ai tubi definiscono i metodi di laminazione a caldo dei tubi. Questi sono metodi con caratteristiche vantaggiose e momenti svantaggiosi. Tuttavia, i metodi di laminazione a caldo dei tubi uniscono una serie di processi tecnologici:

• la brocciatura di canne;
• il suo riscaldamento (se necessario);
• l’allargamento delle canne in tubi di dimensioni intermedie;
• il riscaldamento dell’ultima (se necessario)
• la formazione definitiva del Ø e dello spessore della parete dei tubi.

1) la brocciatura della canna: la brocciatura avviene su un treno di laminazione a vite con cilindri oppure su una pressa. Può esserci inoltre una brocciatura con pressa e rulli, costituita da una combinazione di brocciatura sulla pressa e con allargatura su un treno di laminazione a vite con cilindri;

2) l’allargamento della canna nel tubo può essere effettuata sotto forma di laminazione longitudinale con mandrino fisso e corto oppure con mandrino lungo e fluttuante (linee di laminazione continue e con gabbie multiple); la laminazione su treni a vite a 2 o a 3 cilindri; l’estrusione del materiale nella fessura ad anello, che si forma dal mandrino fisso (pressa per tubi profilati); sui treni di laminazione planetari e a cremagliera, ecc.

3) la formazione definitiva del Ø del prodotto finito, dello spessore della parete del tubo avviene sui treni per la laminazione longitudinale o sui treni per la laminazione longitudinale in combinazione con la laminazione su treni di laminazione a vite o vengono usate altre possibilità.

Fondamentale nella produzione di tubi laminati senza saldature con il metodo di laminazione a caldo è il metodo di allargamento della billetta tubolare, della canna utilizzabile. In base a questo metodo, viene opportunamente denominata la linea per la laminazione dei tubi.

La canna viene laminata in direzione longitudinale, viene laminata su un treno in modalità di laminazione automatica. Questo è uno dei metodi più utilizzati durante la produzione di prodotti tubolari (con uno spessore di parete prestabilito). È un comune treno irreversibile con la gabbia a due rulli. Durante la laminazione della canna viene utilizzato un calibro rotondo, la laminazione avviene in due passaggi con mandrino fisso corto. Il mandrino viene installato tra i rulli.

Alla fabbricazione di tubi di diverso Ø sono dedicate alcune linee precise. Per la laminazione di prodotti di Ø meno di 150 mm vengo utilizzate linee piccole. Per la laminazione di tubi di Ø 250 mm servono delle linee medie. Le grandi linee sono progettate per la laminazione di prodotti di Ø 426 mm e >. Su queste linee si producono laminati tubolari di acciaio al carbonio e in lega di acciaio.

Treni di laminazione continui per tubi per produrre laminati tubolari di Ø 16-426 mm con uno spessore di parete di 2-25 mm principalmente di acciaio al carbonio e bassolegati (più raramente altamente legati). È molto diffuso. Questo è il metodo più promettente per la produzione di tubi e garantisce prestazioni elevate. La laminazione avviene con mandrino lungo e consente di produrre tubi di grande lunghezza.

Il metodo di laminazione a pellegrino è un metodo periodico per la produzione di prodotti tubolari con lo spessore della parete necessario. A differenza del convenzionale metodo di laminazione (longitudinale), che comprende la laminazione su treni con modalità automatica, la laminazione a pellegrino fornisce un rapido mutamento del raggio della scanalatura dei rulli.

Per la laminazione di prodotti con Ø meno di 114 mm, con lunghezza max. 60 m, con parete min. 2,5 mm di spessore vengono selezionate piccole linee. Per la laminazione di tubi di Ø 114-325 mm, con lunghezza max. di 40 m, con spessore minimo 5 mm servono linee medie. Le grandi linee servono per la laminazione di prodotti di Ø max. 700 mm, con lunghezza max. di 35 m, con spessore minimo di 6 mm.

I treni di laminazione a tre cilindri per l’allargamento di tubi sono utilizzati per la laminazione di tubi di precisione a pareti spesse in acciaio al carbonio. I dati i tubi hanno un Ø di 40-200 mm, una parete di spessore 0,09-0,25 del diametro. Su queste linee vengono principalmente prodotti laminati tubolari di tipi di acciai SHKH15 utilizzati per ottenere gli anelli dei cuscinetti a rotolamento e per le esigenze dell’industria metalmeccanica.

I treni di laminazione per prodotti tubolari a cremagliera servono per la laminazione di tubi a parete sottile di acciai al carbonio e legati. La loro lunghezza raggiunge al massimo i 16 m, il Ø è di 21-219 mm, la parete di 2,5-10 mm di spessore.

La pressa per profilati tubolari serve per ottenere un laminato tubolare di Ø 12,7-220 mm, di acciai legati e leghe.

La più diffusa nel mondo delle linee automatiche di laminazione per prodotti tubolari, sono le linee di treni di laminazione a pellegrino, i treni continui e i treni per l’allargamento dei tubi a tre cilindri.

Sui treni automatici di laminazione per tubi e sui treni a pellegrino si ottiene un più ampio assortimento di produzione tubolare. Le linee continue di laminazione di tubi e le linee di allargamento a tre cilindri servono per ottenere i laminati tubolari con piccoli e medi Ø. I primi sono per la produzione a pareti relativamente sottili, e la seconda per laminati tubolari a pareti spesse.

Le linee per l’allargamento dei tubi a tre cilindri garantiscono la produzione di laminati tubolari con dimensioni geometriche di precisione, essi hanno una precisione di 1,5-2 volte superiore rispetto alla precisione delle dimensioni dei tubi, ottenuti con altri impianti.

Le spese per l’affinazione con la laminazione su tutti gii apparati di laminazione di produzione tubolare sopra elencati si trovano nel raggio di 15-40 % del costo del prodotto, mentre il 60-80 % delle spese è costituito dal costo del metallo. Un indicatore molto importante dell'efficienza di produzione è il coefficiente di consumo, i cui valori sono minimi quando si utilizzano treni di allargamento continui.

La tecnologia nel processo di laminazione si basa sul trattamento del materiale (del metallo) tramite pressione. Con la laminazione vengono prodotti oltre l'80% di tutta la produzione. Durante la laminazione le billette vengono fatte passare attraverso l’interspazio tra i rulli della linea di laminazione, dove esse vengono schiacciate dai cilindri, acquistando con ciò le dimensioni e la forma necessarie. I 3 principali tipi di laminazione: longitudinale, trasversale e a vite.

La laminazione longitudinale si caratterizza per il fatto che la billetta, entrando nell’interspazio tra i cilindri, si schiaccia. La rotazione dei rulli va in direzioni opposte. Gli assi dei rulli si trovano su un unico piano.

Il metallo sotto l'influenza di forze di attrito entra nell’interspazio tra i cilindri e si sposta perpendicolarmente al piano, che passa attraverso gli assi dei rulli. Avviene la sbozzatura della billetta in altezza, essa si allunga, la forma della sua sezione assume la forma dell’interspazio. Dalla struttura dei fusti del cilindro dipende quello che viene ottenuto dal materiale di origine o dalla billetta dopo la laminazione. Le scanalature su entrambi i rulli sono disposte simmetricamente all'asse perpendicolare all'asse del cilindro e formano il calibro. La forma del dato calibro viene acquisita anche dal materiale originale o dalla billetta in laminazione.

La laminazione trasversale si caratterizza per il fatto che la rotazione dei rulli va nella stessa direzione. Gli assi dei rulli e l'asse del materiale o della billetta sono paralleli. È come se i cilindri rodassero il pezzo grezzo. La distanza tra i rulli si riduce. Con la sua riduzione diminuisce il Ø della billetta, il che significa che essa si allunga. Con il metodo di laminazione trasversale vengono laminati ingranaggi dentati, rullati le filettature dei bulloni/delle viti.

Anche la laminazione a vite si caratterizza per il fatto che la rotazione dei rulli va nella stessa direzione.

Gli assi dei rulli si incrociano con l’asse inclinato della billetta. Grazie a questo la vergella nel processo di deformazione girando effettua una traslazione, si muove intorno al suo asse lungo la linea elicoidale. Con la laminazione a vite si ottengono laminati tubolari senza saldature, profilati periodici, sfere, rulli.

Questi tipi di laminazione si assomigliano tra loro, avendo molto in comune. Si potrebbero realizzare entrambe le tipologie su un unico treno di laminazione universale su cui sarebbe necessario modificare la posizione dei rulli nello spazio relativamente alla billetta, non cambiando la direzione di rotazione.

Tutti i processi di laminazione di prodotti tubolari in calibri rotondi tra due o tre cilindri si potrebbe tecnologicamente suddividere in 2 gruppi: laminazione nei calibri con mandrino e senza mandrino.

Con il processo del primo gruppo si ottengono tubi dalle pareti spesse tramite l’allargamento di canne a pareti spesse. Con ciò la parete del tubo si schiaccia fortemente e il suo Ø si riduce. I processi del secondo gruppo hanno l'obiettivo principale di ridurre il diametro dei tubi e con ciò lo spessore della parete può diminuire o aumentare, o rimanere immutato.

Il primo gruppo di processo di laminazione, prevede 3 metodi di laminazione dei tubi, il tutto sul mandrino:

• con mandrino fisso e corto;
• con mandrino lungo, si muove con la canna-tubo attraverso il calibro dei cilindri;
• con mandrino lungo, nei calibri a profilo variabile (laminazione a pellegrino periodica).

La tecnologia di laminazione di tubi con mandrino lungo e cilindrico, che ha ricevuto una maggior diffusione, viene effettuato in base a una delle 2 opzioni di interazione con la canna disponibili:

• canna fluttuante (spostamento del mandrino insieme alla canna);
• spostamento controllato (il mandrino si muove conseguentemente ad una curva prestabilita).

Per ottenere tubi senza saldatura viene utilizzata la laminazione a vite. Soprattutto durante la laminazione di pezzi speciali (sfere, anelli, boccole, barre ad elevata precisione). Per l’allargamento di una billetta integrale alla canna sulle unità di laminazione a vite vengono usati cilindri di varie forme (bombati, a fungo, a forma di coppa e a dischi). I più comuni sono i laminatoi a cilindri, in cui viene configurata l'angolo di fornitura dei rulli, mentre l’allargamento avviene sotto l'angolo. Dall’angolo di fornitura dipende la traslazione o il movimento assiale del pezzo, dall’angolo di laminazione dipendono il raggio e la velocità di rotazione del cilindro. Il principale fattore tecnologico è l'angolo di fornitura del materiale.

La prima fase era caratterizzata dalla conduzione del processo di brocciatura in presenza di alte compressioni totali del pezzo (fino al 25 %) e da un piccolo angolo di fornitura del materiale (3-5°) con la formazione di zone di rottura del metallo alla fine del mandrino. Il mandrino serviva per l’allargamento e l'ulteriore ampliamento della cavità del pezzo. La calibrazione dello strumento si differenziava per grandi angoli per i cilindri conici e per un mandrino corto. La qualità della superficie interna delle canne e dei tubi (soprattutto di acciai legati) allargati non era soddisfacente.

Un gran numero di studiosi ha proposto di effettuare l’allargamento senza la formazione sulla billetta in lavorazione della cavità assiale. Questo ha ottenuto un calo della compressione all’estremità del mandrino. A causa della riduzione della compressione totale la punta del mandrino usciva dal tiro dei cilindri. Con questo metodo di allargamento per la deformazione di un metallo «disgregato» (preparato allo scavo della cavità) presumibilmente si necessitava di un piccolo sforzo, mentre la qualità all'interno delle canne e dei tubi è divenuta migliore. Ma anche in questa fase, sulla superficie interna dei tubi sono stati osservati frequentemente tacconi a coda di topo, rischi in genere.

La 3 ° tappa nello sviluppo del processo di laminazione di prodotti tubolari è associato allo sviluppo di regimi tecnologici durante la laminazione, basati su elevati valori dell’angolo di fornitura.

I nuovi regimi differiscono per il fatto che quando l'angolo di flusso è di 18-20° viene esclusa lo scavo della cavità in caso di possibili (fino al 25%) gradi di compressioni. Questa idea si è evoluta nel corso di complessi studi del processo della laminazione a vite, la maggior parte dei quali è basata su fatti che determinano il meccanismo di distruzione nel processo della laminazione a vite. Questi sono:

• l’irregolarità di deformazione, il rapporto tra la deformazione trasversale e quella longitudinale; irregolarità di deformazione diminuisce con l'aumento della frequenza delle compressioni, del numero di cilindri comprimenti e delle dimensioni dell’area di compressione;
• il numero delle compressioni frequenti, l’azione termica e l’azione della velocità; l'aumento del numero delle compressioni frequenti provoca la tendenza del metallo alla distruzione;
• la funzione della plasticità naturale del metallo, definibile dalla composizione chimica, dalla qualità di fusione.

Non si è ancora riusciti ad elaborare un unico concetto relativamente alle rotture delle zone assiali del pezzo. Tuttavia, secondo molti studiosi, è possibile raggiungere la diminuzione della tendenza alla formazione di cavità con una riduzione delle irregolarità e della ciclicità della deformazione a seguito di un aumento delle compressioni frequenti.

Per valutare le caratteristiche plastiche del metallo nel processo di laminazione a vite è possibile fare dei test di brocciatura con dei campioni. Con la brocciatura si può capire la capacità del corpo (della billetta, del campione) irrimediabilmente cambiare la sua forma, non violando l'integrità del prodotto durante la sua deformazione sulla linea di laminazione a vite.

Per la ricerca tecnologica sulla plasticità del metallo con i regimi di deformazione di nuovo sviluppo è necessario riconoscere come metodo preferibile il metodo di laminazione di billette cilindriche con il loro rallentamento sul treno. Esso consente di valutare la deformabilità senza rotture.

In quanto al ruolo del mandrino nella predisposizione del metallo alla rottura centrale ci sono opinioni diverse. In uno si indica che la presenza di un mandrino crea sforzi di puntellamento da parte della sua punta, riduce le sollecitazioni assiali nel centro del pezzo o addirittura le rende di compressione. Questo rende difficile la creazione della cavità.

Oggi lo sviluppo e le progettazioni su questo tema continuano. La predisposizione del metallo alla rottura nei nuovi progetti di sviluppo viene presentato dal punto di vista di tre fattori principali: l'angolo di fornitura dei rulli, il genere dello strumento guida, il coefficiente di ovalizzazione. Inoltre, sono stati condotti degli studi per verificare come l'angolo di allargamento e il mandrino influiscano sulla predispozione del metallo alla rottura.

Industria metallurgica

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