Tubo de aço soldado por arco submersoO tubo de aço com costura reta soldada por arco submerso em ambos os lados é um produto fundamental na moderna indústria de tubulações. Seus diversos processos de fabricação e cenários de aplicação demonstram a profunda integração entre a ciência dos materiais e a tecnologia de soldagem. Com suas propriedades estruturais únicas e vantagens de processo, o tubo de aço com costura reta soldada por arco submerso em ambos os lados ocupa uma posição insubstituível em aplicações como dutos de longa distância e estruturas de suporte de edifícios. O processo de fabricação desse tipo de tubo de aço integra tecnologia de soldagem automatizada com processos de conformação de precisão. A soldagem por arco submerso em ambos os lados garante alta resistência e estanqueidade da solda, tornando-o um material essencial para assegurar a segurança na transmissão de energia.
Primeiramente, uma análise do processo principal 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 a usinagem de precisão de chapas de aço laminadas a quente de alta qualidade. A chapa de aço é inicialmente fresada até a largura desejada utilizando uma fresadora, seguida por múltiplas etapas progressivas de conformação por prensa em uma máquina de conformação JCOE para formar um tarugo de tubo com extremidade aberta. A etapa de soldagem do núcleo utiliza soldagem por arco submerso em ambos os lados: uma costura de pré-soldagem é soldada à parede interna do tarugo de tubo, seguida pela soldagem por arco submerso da parede externa para completar a solda principal e, finalmente, uma solda de reparo é realizada na parede interna. Este método de soldagem em camadas atinge uma penetração de solda superior a 70% da espessura da chapa, melhorando significativamente a resistência da junta. Durante a soldagem, o arco, coberto por uma camada de fluxo, funde o metal a uma alta temperatura de 1600°C. A camada de escória resultante isola o ar de forma eficaz, prevenindo defeitos como porosidade e inclusões de escória. Em comparação com tubos soldados com costura reta convencional, o processo de soldagem por arco submerso de dupla face produz uma estrutura de ferrita acicular fina na área da solda, resultando em uma resistência ao impacto mais de 30% superior à das soldas convencionais. Testes ultrassônicos online e inspeção por raios X garantem que a qualidade interna da solda atenda a padrões internacionais como API 5L e 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. Eles são amplamente utilizados em projetos nacionais de gasodutos, como o Gasoduto Oeste-Leste.
Em segundo lugar, uma comparação dos benefícios técnicos e econômicos de tubos de aço com costura reta soldados por arco submerso em ambos os lados e tubos com costura helicoidal. Enquanto os tubos de aço com costura helicoidal soldados por arco submerso em ambos os lados (como o grau L485M da norma GB/T 9711) oferecem vantagens na produção contínua e em grandes diâmetros, os tubos com costura reta se destacam na estabilidade à pressão e na precisão dimensional. Devido à distribuição helicoidal das costuras de solda nos tubos com costura helicoidal, a decomposição da tensão circunferencial pode levar a pontos fracos sob condições de alta pressão. Em contraste, a costura de solda longitudinal dos tubos com costura reta é submetida a tensões alinhadas com a tensão principal, resultando em uma pressão de ruptura tipicamente 10% a 15% maior. Testes comparativos em um projeto de oleoduto revelaram que a vida útil à fadiga dos tubos com costura reta, da mesma especificação, atingiu 2 milhões de ciclos, aproximadamente 1,5 vezes maior que a dos tubos com costura helicoidal. Em termos de custo de produção, tubos com costura reta e diâmetro inferior a 1420 mm podem atingir uma taxa de aproveitamento de material de 96%, enquanto tubos com solda helicoidal sofrem com perdas de aproximadamente 5% devido às limitações de largura da chapa. No entanto, em diâmetros ultragrandes (por exemplo, acima de 3000 mm), a soldagem helicoidal de tubos elimina a necessidade de chapas de aço extralargas fabricadas sob medida, e suas vantagens econômicas começam a se tornar evidentes. Notavelmente, a expansão de tubos com costura reta é mais facilmente automatizada. A expansão mecânica pode manter o desvio de circularidade dentro de 0,5%D, um fator crucial para garantir a precisão da junção dos tubos.
Terceiro, processos inovadores e aplicações especiais para tubos de aço com costura reta soldados por arco submerso em ambos os lados.
Nos últimos anos, a tecnologia de tubos soldados por arco submerso com costura reta tem alcançado avanços significativos. No projeto do gasoduto submarino do Mar da China Meridional, foram utilizados tubos de aço X65 com costura reta e revestimento anticorrosivo de dupla camada FBE+PP. Com a adição de 0,06% de Nb como elemento de micro-liga, sua energia de impacto a baixa temperatura (-40 °C) atingiu mais de 220 J. Na construção de gasodutos polares, tubos de aço X100 produzidos pelo Processo de Controle Termomecânico (TMCP) alcançaram uma redução de 15% na espessura da parede, mantendo excelente resistência a trincas. Tubos para aplicações especializadas, como usinas nucleares, exigem conformidade com as especificações de desempenho na direção Z da norma RCC-M. Os tubos de costura reta utilizados no vaso de contenção de uma usina nuclear empregam chapas de aço com baixo teor de enxofre e fósforo (S ≤ 0,002%) especialmente preparadas. Combinado com um processo de soldagem multipasse com folga estreita, isso permite uma redução na espessura da seção transversal superior a 75%. No setor de transporte de lama de carvão, tubos compostos de costura reta revestidos com uma camada cerâmica de 6 mm de espessura oferecem resistência ao desgaste oito vezes maior do que tubos de aço comuns.
Quarto, Tendências e Desafios do Desenvolvimento Industrial de Tubos de Aço com Costura Reta Soldados por Arco Submerso em Ambos os Lados
Com o avanço da manufatura inteligente, as principais empresas nacionais digitalizaram todo o processo de produção de tubos soldados com costura reta. Uma fábrica implementou um sistema MES que permite o monitoramento em tempo real de mais de 200 parâmetros, incluindo corrente de soldagem (com flutuação controlada em ±15A) e energia da linha (18-22kJ/cm), elevando as taxas de qualificação do produto para 99,92%. No entanto, o aço de alta qualidade para dutos ainda depende da importação de matérias-primas. Por exemplo, 80% das chapas de aço de grau X90/X100 devem ser adquiridas de empresas como a Nippon Steel. As exigências de proteção ambiental também impulsionam a inovação tecnológica. O uso de uma nova geração de fluxo de baixa emissão de fumaça reduziu a concentração de poeira em oficinas de soldagem de 15mg/m³ para 3mg/m³. À medida que a demanda por construção de gasodutos de hidrogênio cresce, a pesquisa e o desenvolvimento de tubos soldados com costura reta resistentes à fragilização por hidrogênio se tornarão uma prioridade fundamental. Atualmente, produtos de aço L415H fabricados no país, com índice de sensibilidade à fissuração induzida por hidrogênio (HIC) ≤ 2%, foram produzidos em caráter experimental. No entanto, para dutos submarinos com mais de 1.500 metros de profundidade, o desafio de controlar a tensão residual de solda em tubos de costura reta de paredes espessas (≥ 40 mm) persiste.
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 a transformação da manufatura chinesa, da expansão em escala à melhoria da qualidade, e anuncia as infinitas possibilidades apresentadas pela integração de novos materiais e processos. No contexto da neutralidade de carbono, esses produtos para dutos, de alta resistência e longa vida útil, desempenharão, sem dúvida, um papel ainda mais crucial na reconstrução da infraestrutura energética global.
Data da publicação: 10 de setembro de 2025