Tubos de aço soldados por arco submersoOs tubos de aço, como um produto importante no setor de tubulações industriais modernas, demonstram a profunda integração da ciência dos materiais e da tecnologia de soldagem por meio de seus diversos processos de fabricação e cenários de aplicação. Entre eles, os tubos de aço com costura reta soldada por arco submerso em ambos os lados, com seu desempenho estrutural único e vantagens tecnológicas, ocupam uma posição insubstituível em dutos de transporte de longa distância e estruturas de suporte de edifícios. O processo de fabricação desse tipo de tubo de aço integra tecnologia de soldagem automatizada e processos de conformação de precisão, alcançando alta resistência e alto desempenho de vedação da costura de solda por meio da soldagem por arco submerso em ambos os lados, tornando-o um material fundamental para garantir a segurança da transmissão de energia.
Primeiramente, análise dos processos principais de soldagem de tubos de aço com costura reta por arco submerso em ambos os lados.
A fabricação de tubos de aço com costura reta e soldagem por arco submerso em ambos os lados começa com o processamento preciso de chapas de aço laminadas a quente de alta qualidade. Primeiramente, a chapa de aço é usinada até a largura necessária utilizando uma fresadora e, em seguida, submetida a múltiplos processos de prensagem progressiva em uma máquina de conformação JCOE para formar um tubo aberto. A etapa de soldagem do núcleo emprega um processo de soldagem por arco submerso em ambos os lados: primeiro, uma costura pré-soldada é soldada à parede interna do tubo aberto; em seguida, a costura de solda principal é concluída por meio de soldagem por arco submerso na parede externa; e, finalmente, uma solda suplementar é realizada na parede interna. Esse método de soldagem em camadas permite que a penetração da solda atinja mais de 70% da espessura da chapa, melhorando significativamente a resistência da junta. Durante a soldagem, o arco sob a camada de fluxo funde o metal a uma alta temperatura de 1600 °C, formando uma camada protetora de escória que isola o ar de forma eficaz, prevenindo porosidade e inclusões de escória.
Em comparação com tubos de aço convencionais com costura reta, a soldagem por arco submerso de dupla face cria uma estrutura de ferrita fina, semelhante a agulhas, na área da solda, aumentando sua resistência ao impacto em mais de 30%. Testes ultrassônicos online e inspeção por raios X garantem que a qualidade interna da solda atenda a padrões internacionais como API 5L ou GB/T 9711. Produtos típicos, como tubos de aço de grau X80, possuem limite de escoamento de até 555 MPa e podem suportar pressões de transmissão superiores a 15 MPa, sendo amplamente utilizados em projetos nacionais de gasodutos, como o Gasoduto Oeste-Leste.
Em segundo lugar, uma comparação técnica e econômica com tubos de aço soldados em espiral.
Embora os tubos de aço soldados em espiral por arco submerso de dupla face (como o aço L485M, de acordo com a norma GB/T 9711) apresentem vantagens em termos de produção contínua e grandes diâmetros, os tubos de aço soldados com costura reta são superiores em termos de estabilidade sob pressão e precisão dimensional. Como a solda em tubos de aço com costura espiral é distribuída em um padrão espiral, a decomposição da tensão circunferencial sob condições de alta pressão pode causar pontos fracos, enquanto a solda longitudinal em tubos de aço soldados com costura reta é tensionada na mesma direção da tensão principal, e a pressão de ruptura é geralmente 10% a 15% maior. Testes comparativos em um projeto de oleoduto mostraram que a vida útil à fadiga de tubos de aço soldados com costura reta, da mesma especificação, atingiu 2 milhões de ciclos, cerca de 1,5 vezes maior do que a de tubos de aço soldados com costura espiral. Do ponto de vista do custo de produção, a taxa de aproveitamento de material de tubos de aço soldados com costura reta e diâmetro inferior a 1420 mm pode atingir 96%, enquanto os tubos de aço soldados em espiral apresentam uma perda de material de cerca de 5% devido às limitações de largura da chapa. No entanto, no segmento de diâmetros ultragrandes (como 3000 mm e acima), os tubos de aço em espiral não exigem chapas de aço ultralargas personalizadas, e suas vantagens econômicas começam a se destacar. Vale ressaltar que os tubos de aço com costura reta são mais fáceis de automatizar com processos de expansão de diâmetro. A expansão mecânica permite que os desvios de circularidade sejam controlados dentro de 0,5%D, o que é crucial para garantir a precisão da conexão dos tubos.
Terceiro, processos inovadores e cenários de aplicação especiais.
Nos últimos anos, a tecnologia de tubos soldados por arco submerso com costura reta tem apresentado avanços contínuos: no projeto do gasoduto submarino do Mar da China Meridional, tubos de aço de costura reta de grau X65 com revestimento anticorrosivo de dupla camada FBE+PP, com adição de 0,06% de elemento de micro-liga Nb, atingiram uma energia de impacto superior a 220 J a -40 °C. Na construção de gasodutos polares, tubos de aço de grau X100 produzidos utilizando o processo TMCP (Processo de Controle Termomecânico) reduziram a espessura da parede em 15%, mantendo excelente resistência a trincas.
Em setores específicos, como tubulações de usinas nucleares, é necessário atender aos indicadores de desempenho na direção Z da norma RCC-M. Em uma usina nuclear, tubos de aço com costura reta para o vaso de contenção utilizaram chapas de aço fosfatado com baixo teor de enxofre (S≤0,002%) especialmente formuladas, combinadas com um processo de soldagem de múltiplos passes e folga estreita, alcançando uma taxa de redução de área na direção da espessura superior a 75%. No setor de transporte de lama de carvão, tubos de aço com costura reta compostos e revestimento cerâmico de 6 mm de espessura apresentam resistência ao desgaste oito vezes maior que a de tubos de aço comuns, atingindo uma vida útil de 15 anos em uma usina de beneficiamento de carvão em Shanxi.
Quarto, tendências e desafios do desenvolvimento da indústria.
Com o avanço da manufatura inteligente, as principais empresas nacionais alcançaram a digitalização completa do processo de produção de tubos de aço com costura reta. O sistema MES de uma fábrica pode monitorar mais de 200 parâmetros em tempo real, incluindo corrente de soldagem (com flutuações controladas em ±15A) e energia linear (18-22kJ/cm), aumentando a taxa de qualificação do produto para 99,92%. No entanto, em termos de matéria-prima, o aço para tubulações de alta qualidade ainda depende de importações; por exemplo, 80% das chapas de aço de grau X90/X100 precisam ser adquiridas de outras empresas.
As exigências ambientais também impulsionam a inovação tecnológica. A aplicação de uma nova geração de fluxo de soldagem com baixa emissão de fumaça reduziu a concentração de poeira em oficinas de soldagem de 15 mg/m³ para 3 mg/m³. No futuro, com a crescente demanda pela construção de gasodutos para energia de hidrogênio, a pesquisa e o desenvolvimento de tubos de aço com costura reta resistentes à fragilização por hidrogênio se tornarão um foco essencial. Atualmente, produtos de aço da classe L415H com um índice de sensibilidade à fissuração induzida por hidrogênio (HIC) ≤ 2% estão sendo produzidos experimentalmente no mercado interno. No entanto, no campo de gasodutos submarinos acima de 1500 metros, o desafio de controlar a tensão residual de soldagem em tubos de aço com costura reta de paredes espessas (≥ 40 mm) ainda precisa ser superado.
Da terra ao mar, da energia convencional à transmissão de novas energias, os tubos de aço com costura reta soldados por arco submerso em ambos os lados continuam a demonstrar seu valor fundamental como a força vital da indústria. Sua evolução tecnológica reflete tanto a transformação da indústria manufatureira chinesa, da expansão em escala à melhoria da qualidade, quanto prenuncia as infinitas possibilidades trazidas pela integração de novos materiais e processos. No contexto da neutralidade de carbono, esse produto para tubulações, que combina alta resistência e longa vida útil, desempenhará, sem dúvida, um papel ainda mais crucial na reestruturação da infraestrutura energética global.
Data da publicação: 18/11/2025