Tubi in acciaio saldati ad arco sommerso, in quanto prodotto importante nel moderno settore delle condotte industriali, dimostra la profonda integrazione tra scienza dei materiali e tecnologia di saldatura attraverso i loro diversi processi di produzione e scenari applicativi. Tra questi, i tubi in acciaio a giunto dritto saldati ad arco sommerso su entrambi i lati, con le loro prestazioni strutturali uniche e i vantaggi tecnologici, occupano una posizione insostituibile nelle condotte di trasporto a lunga distanza e nelle strutture di supporto degli edifici. Il processo di produzione di questo tipo di tubo in acciaio integra la tecnologia di saldatura automatizzata e i processi di formatura di precisione, ottenendo un'elevata resistenza e un'elevata tenuta del giunto di saldatura attraverso la saldatura ad arco sommerso su entrambi i lati, rendendolo un materiale chiave per garantire la sicurezza della trasmissione di energia.
In primo luogo, analisi dei processi principali dei tubi in acciaio con giunzione dritta saldati ad arco sommerso su entrambi i lati.
La produzione di tubi in acciaio a giunto dritto saldati ad arco sommerso su entrambi i lati inizia con la lavorazione di precisione di lamiere d'acciaio laminate a caldo di alta qualità. Innanzitutto, la lamiera d'acciaio viene lavorata fino alla larghezza richiesta utilizzando una fresatrice, quindi sottoposta a molteplici processi di pressatura progressiva su una macchina formatrice JCOE per formare un tubo grezzo aperto. La fase di saldatura del nucleo utilizza un processo di saldatura ad arco sommerso su entrambi i lati: prima, un cordone pre-saldato viene saldato alla parete interna del tubo grezzo, quindi il cordone di saldatura principale viene completato tramite saldatura ad arco sommerso sulla parete esterna e, infine, viene eseguita una saldatura supplementare sulla parete interna. Questo metodo di saldatura a strati consente una penetrazione della saldatura superiore al 70% dello spessore della lamiera, migliorando significativamente la resistenza del giunto. Durante la saldatura, l'arco sotto lo strato di flusso fonde il metallo a un'elevata temperatura di 1600 °C, formando uno strato protettivo di scoria che isola efficacemente l'aria, prevenendo porosità e inclusioni di scoria.
Rispetto ai normali tubi in acciaio con giunzione dritta, la saldatura ad arco sommerso su entrambi i lati crea una sottile struttura aghiforme in ferrite nell'area di saldatura, aumentandone la resistenza all'impatto di oltre il 30%. I test a ultrasuoni online e l'ispezione a raggi X garantiscono che la qualità interna della saldatura soddisfi gli standard internazionali come API 5L o GB/T 9711. Prodotti tipici, come i tubi in acciaio di grado X80, hanno un limite di snervamento fino a 555 MPa e possono resistere a pressioni di trasmissione superiori a 15 MPa, ampiamente utilizzati in progetti di condotte nazionali come il gasdotto West-East.
In secondo luogo, un confronto tecnico ed economico con i tubi in acciaio saldati a spirale.
Sebbene i tubi in acciaio saldati a spirale ad arco sommerso su entrambi i lati (come l'acciaio di grado L485M secondo lo standard GB/T 9711) presentino vantaggi nella produzione continua e nei diametri di grandi dimensioni, i tubi in acciaio saldati a cordone rettilineo sono superiori in termini di stabilità alla pressione e precisione dimensionale. Poiché il cordone di saldatura dei tubi in acciaio a spirale è distribuito a spirale, la decomposizione delle sollecitazioni circonferenziali in condizioni di alta pressione può causare punti deboli, mentre il cordone di saldatura longitudinale dei tubi in acciaio saldati a cordone rettilineo è sollecitato nella stessa direzione della sollecitazione principale e la pressione di scoppio è solitamente superiore del 10-15%. Test comparativi in un progetto di oleodotto hanno dimostrato che la durata a fatica dei tubi in acciaio saldati a cordone rettilineo con le stesse specifiche ha raggiunto i 2 milioni di cicli, circa 1,5 volte superiore a quella dei tubi in acciaio saldati a spirale. Dal punto di vista dei costi di produzione, il tasso di utilizzo del materiale dei tubi in acciaio saldati a cordone dritto con diametro inferiore a 1420 mm può raggiungere il 96%, mentre i tubi in acciaio saldati a spirale presentano una perdita di materiale di scarto di circa il 5% a causa delle limitazioni di larghezza delle piastre. Tuttavia, nel campo dei diametri ultra-grandi (come 3000 mm e oltre), i tubi in acciaio a spirale non richiedono piastre in acciaio ultra-larghe personalizzate e i loro vantaggi economici iniziano a emergere. Vale la pena notare che i tubi in acciaio saldati a cordone dritto sono più facili da automatizzare con processi di espansione del diametro. L'espansione meccanica consente di controllare le deviazioni di rotondità entro lo 0,5%D, il che è fondamentale per garantire la precisione di giunzione dei tubi.
In terzo luogo, processi innovativi e scenari applicativi speciali.
Negli ultimi anni, la tecnologia dei tubi saldati ad arco sommerso con giunzione dritta ha fatto continui progressi: nel progetto di condotte sottomarine nel Mar Cinese Meridionale, i tubi in acciaio con giunzione dritta di grado X65 con rivestimento anticorrosivo a doppio strato FBE+PP, aggiungendo lo 0,06% di elemento microlegante Nb, hanno raggiunto un'energia d'impatto di oltre 220 J a -40 °C. Nella costruzione di condotte polari, i tubi in acciaio di grado X100 prodotti utilizzando il processo TMCP (Thermomechanical Control Process) hanno ridotto lo spessore delle pareti del 15% mantenendo un'eccellente resistenza alle crepe.
Campi specifici come le tubazioni delle centrali nucleari richiedono la conformità agli indicatori di prestazione in direzione Z previsti dallo standard RCC-M. I tubi in acciaio a giunto dritto per il contenitore di una centrale nucleare, realizzati con lamiere di acciaio al fosforo a basso tenore di zolfo (S≤0,002%) appositamente formulate e combinate con un processo di saldatura multi-passata a intercapedine stretta, hanno consentito di ottenere un tasso di riduzione dell'area in direzione dello spessore superiore al 75%. Nel settore del trasporto di fanghi di carbone, i tubi in acciaio composito a giunto dritto con rivestimento ceramico spesso 6 mm presentano una resistenza all'usura otto volte superiore rispetto ai normali tubi in acciaio, raggiungendo una durata utile di 15 anni in un impianto di preparazione del carbone nello Shanxi.
Quarto, tendenze e sfide dello sviluppo del settore.
Con l'avanzamento della produzione intelligente, le principali aziende nazionali hanno raggiunto la digitalizzazione completa del processo di produzione di tubi in acciaio a giunzione dritta. Il sistema MES di uno stabilimento può monitorare oltre 200 parametri in tempo reale, tra cui la corrente di saldatura (fluttuazioni controllate entro ±15 A) e l'energia lineare (18-22 kJ/cm), aumentando il tasso di qualificazione del prodotto al 99,92%. Tuttavia, in termini di materie prime, l'acciaio per condotte di alta qualità dipende ancora dalle importazioni; ad esempio, l'80% delle lamiere in acciaio di grado X90/X100 deve essere acquistato da altre aziende.
Anche i requisiti ambientali stanno guidando l'innovazione tecnologica. L'applicazione di una nuova generazione di flusso di saldatura a bassa emissione di fumi ha ridotto la concentrazione di polveri nelle officine di saldatura da 15 mg/m³ a 3 mg/m³. In futuro, con la crescente domanda di costruzione di condotte per l'energia a idrogeno, la ricerca e lo sviluppo di tubi in acciaio a giunto dritto resistenti all'infragilimento da idrogeno diventeranno un obiettivo chiave. Attualmente, prodotti in acciaio di grado L415H con un indice di sensibilità alle cricche indotte dall'idrogeno (HIC) ≤2% sono stati sperimentati a livello nazionale. Tuttavia, nel campo delle condotte in acque profonde oltre i 1500 metri, la sfida del controllo delle tensioni residue di saldatura in tubi in acciaio a giunto dritto a pareti spesse (≥40 mm) deve ancora essere affrontata.
Dalla terra al mare, dall'energia convenzionale alla nuova trasmissione di energia, i tubi in acciaio a giunzione dritta saldati ad arco sommerso su entrambi i lati continuano a dimostrare il loro valore fondamentale come linfa vitale dell'industria. La loro evoluzione tecnologica riflette sia la trasformazione della produzione cinese dall'espansione su larga scala al miglioramento della qualità, sia prefigura le infinite possibilità offerte dall'integrazione di nuovi materiali e processi. Nel contesto della neutralità carbonica, questo prodotto per condotte, che combina elevata resistenza e lunga durata, svolgerà senza dubbio un ruolo ancora più cruciale nella ristrutturazione delle infrastrutture energetiche globali.
Data di pubblicazione: 18-11-2025