Tubo in acciaio saldato ad arco sommersoè un prodotto chiave nelle moderne tubazioni industriali. I suoi diversi processi di produzione e scenari applicativi dimostrano la profonda integrazione tra scienza dei materiali e tecnologia di saldatura. Il tubo in acciaio con saldatura ad arco sommerso su entrambi i lati, con le sue proprietà strutturali uniche e i vantaggi di processo, occupa una posizione insostituibile in applicazioni come condotte a lunga distanza e strutture di supporto per edifici. Il processo di produzione di questo tipo di tubo in acciaio integra la tecnologia di saldatura automatizzata con processi di formatura di precisione. La saldatura ad arco sommerso su entrambi i lati raggiunge un'elevata resistenza e tenuta della saldatura, rendendolo un materiale chiave per garantire la sicurezza della trasmissione di energia.
In primo luogo, un'analisi del processo di base del tubo in acciaio con saldatura ad arco sommerso a doppia faccia con giunzione dritta
La produzione di tubi in acciaio a giunto dritto saldati ad arco sommerso su entrambi i lati inizia con la lavorazione di precisione di una lamiera d'acciaio laminata a caldo di alta qualità. La lamiera d'acciaio viene prima fresata alla larghezza desiderata utilizzando una fresatrice, seguita da diverse fasi di pressatura progressiva su una macchina formatrice JCOE per formare una billetta tubolare a estremità aperta. La fase di saldatura del nucleo utilizza la saldatura ad arco sommerso su entrambi i lati: un cordone di pre-saldatura viene prima saldato alla parete interna della billetta tubolare, seguito dalla saldatura ad arco sommerso della parete esterna per completare la saldatura principale e, infine, viene eseguita una saldatura di riparazione sulla parete interna. Questo metodo di saldatura a strati raggiunge una penetrazione della saldatura superiore al 70% dello spessore della lamiera, migliorando significativamente la resistenza del giunto. Durante la saldatura, l'arco, coperto da uno strato di flusso, fonde il metallo a un'elevata temperatura di 1600 °C. Lo scudo di scoria risultante isola efficacemente l'aria, prevenendo difetti come porosità e inclusioni di scoria. Rispetto ai tubi saldati a cordone dritto convenzionali, il processo di saldatura ad arco sommerso su entrambi i lati produce una struttura di ferrite fine e aciculare nell'area di saldatura, con conseguente resistenza all'impatto superiore di oltre il 30% rispetto alle saldature convenzionali. 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 e 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. Sono ampiamente utilizzati in progetti di gasdotti nazionali come il gasdotto West-East.
In secondo luogo, un confronto tra i vantaggi tecnici ed economici dei tubi in acciaio a giunto dritto saldati ad arco sommerso su entrambi i lati e dei tubi saldati a spirale. Mentre i tubi in acciaio saldati a spirale ad arco sommerso su entrambi i lati (come il grado L485M secondo la norma GB/T 9711) offrono vantaggi nella produzione continua e nei grandi diametri, i tubi saldati a giunto dritto eccellono in stabilità alla pressione e precisione dimensionale. A causa della distribuzione elicoidale dei giunti di saldatura nei tubi saldati a spirale, la decomposizione delle tensioni circolari può portare a punti deboli in condizioni di alta pressione. Al contrario, il giunto di saldatura longitudinale dei tubi a giunto dritto è soggetto a tensioni allineate con la tensione principale, con conseguente pressione di scoppio tipicamente superiore del 10%-15%. Test comparativi su un progetto di oleodotto hanno rivelato che la durata a fatica dei tubi saldati a giunto dritto con le stesse specifiche ha raggiunto i 2 milioni di cicli, circa 1,5 volte superiore a quella dei tubi a spirale. In termini di costi di produzione, i tubi con saldatura a cordone dritto con diametro inferiore a 1420 mm possono raggiungere un tasso di utilizzo del materiale del 96%, mentre i tubi a spirale subiscono una perdita di scarto di circa il 5% a causa delle limitazioni di larghezza delle piastre. Tuttavia, nei diametri estremamente grandi (ad esempio, oltre 3000 mm), i tubi saldati a spirale eliminano la necessità di piastre in acciaio extra larghe e personalizzate, e i loro vantaggi economici iniziano a manifestarsi. In particolare, i tubi saldati a cordone dritto sono più facilmente automatizzabili per l'espansione. L'espansione meccanica può mantenere la deviazione di rotondità entro lo 0,5%D, un fattore chiave per garantire una giunzione precisa dei tubi.
Terzo, processi innovativi e applicazioni speciali per tubi in acciaio con saldatura ad arco sommerso a doppia faccia con giunzione dritta
Negli ultimi anni, la tecnologia dei tubi saldati ad arco sommerso con saldatura a giunto dritto ha continuato a fare progressi. Nel progetto di condotta sottomarina nel Mar Cinese Meridionale, sono stati utilizzati tubi a giunto dritto in acciaio X65 con rivestimento anticorrosivo a doppio strato FBE+PP. Aggiungendo lo 0,06% di Nb come elemento di microlega, la loro energia d'impatto a bassa temperatura a -40 °C ha raggiunto oltre 220 J. Nella costruzione di condotte polari, i tubi in acciaio X100 prodotti utilizzando il processo di controllo termomeccanico (TMCP) hanno ottenuto una riduzione del 15% dello spessore di parete, pur mantenendo un'eccellente resistenza alle crepe. I tubi per applicazioni specializzate, come le centrali nucleari, richiedono la conformità alle specifiche prestazionali in direzione Z dello standard RCC-M. I tubi a giunto dritto utilizzati nel contenitore di contenimento di una centrale nucleare utilizzano lamiere di acciaio a basso tenore di zolfo e fosforo appositamente preparate (S ≤ 0,002%). In combinazione con un processo di saldatura multi-passata a fessura stretta, si ottiene una riduzione dello spessore della sezione trasversale superiore al 75%. Nel settore del trasporto di fanghi di carbone, i tubi compositi a giunzione dritta rivestiti con uno strato ceramico spesso 6 mm offrono una resistenza all'usura otto volte maggiore rispetto ai normali tubi in acciaio.
In quarto luogo, tendenze e sfide dello sviluppo del settore dei tubi in acciaio con saldatura ad arco sommerso a doppia faccia con giunzione dritta
Con l'avanzamento della produzione intelligente, le principali aziende nazionali hanno digitalizzato l'intero processo di produzione di tubi saldati a cordone continuo. Uno stabilimento ha introdotto un sistema MES che consente il monitoraggio in tempo reale di oltre 200 parametri, tra cui la corrente di saldatura (fluttuazione controllata entro ±15 A) e l'energia di linea (18-22 kJ/cm), aumentando i tassi di qualificazione del prodotto al 99,92%. Tuttavia, l'acciaio per condotte di alta qualità dipende ancora dalle importazioni per le materie prime. Ad esempio, l'80% delle lamiere d'acciaio di grado X90/X100 deve provenire da aziende come Nippon Steel. Anche i requisiti di tutela ambientale stanno guidando l'innovazione tecnologica. L'utilizzo di una nuova generazione di flusso a bassa emissione di fumi ha ridotto le concentrazioni di polvere nelle officine di saldatura da 15 mg/m³ a 3 mg/m³. Con la crescita della domanda di costruzione di condotte per l'idrogeno, la ricerca e lo sviluppo di tubi saldati a cordone continuo resistenti all'infragilimento da idrogeno diventeranno una priorità fondamentale. Attualmente, sono stati sperimentati prodotti in acciaio di qualità L415H di produzione nazionale con un indice di sensibilità alle cricche indotte da idrogeno (HIC) ≤2%. Tuttavia, per le condotte in acque profonde di lunghezza superiore a 1.500 metri, rimane la sfida di controllare le tensioni residue di saldatura in tubi a giunto dritto a parete spessa (≥40 mm).
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 la trasformazione manifatturiera della Cina, dall'espansione su larga scala al miglioramento della qualità, e preannuncia le infinite possibilità offerte dall'integrazione di nuovi materiali e processi. Nel contesto della neutralità carbonica, questi prodotti per condotte ad alta resistenza e lunga durata svolgeranno senza dubbio un ruolo ancora più cruciale nella ricostruzione delle infrastrutture energetiche globali.
Data di pubblicazione: 10-09-2025