Control de redondez de tuberías de acero de gran diámetro

I. Definición e importancia de la ingeniería de la redondez

La redondez incontrolada puede llevar a consecuencias graves:

Riesgos estructurales: la distribución desigual de la tensión, especialmente bajo presión o cargas alternas, conduce fácilmente a la concentración de tensión en áreas "aplanadas", convirtiéndose en fuentes de grietas por fatiga.

Fallas funcionales: durante la colocación de tuberías (especialmente tuberías submarinas), la redondez fuera de tolerancia puede causar dificultades en la soldadura a tope, lo que resulta en defectos como desalineación y penetración incompleta; También aumenta la resistencia al flujo y reduce la eficiencia del transporte al transportar fluidos.

Pérdidas económicas: la redondez no calificada significa una utilización insuficiente del material, mayores costos de ajuste en procesos posteriores e incluso el desguace de toda la tubería.

II. Análisis de los factores clave que afectan la redondez
El error de redondez es el resultado combinado de la interacción de materiales, procesos y sistemas de equipos. Las principales causas incluyen:

Estado inicial de los materiales y espacios en blanco

Uniformidad de la banda/rodillo: las tolerancias dimensionales en las direcciones de ancho y grosor, así como las fluctuaciones en la dureza, son la causa principal de la deformación desigual en los procesos posteriores.

Estrés residual y anisotropía de rendimiento: la distribución desigual de la tensión residual dentro de la banda laminada en caliente conduce a una liberación asimétrica durante la formación, lo que resulta en una recuperación elástica variable.

Procesos de formación y soldadura

Proceso de conformado JCOE/UOE: en compactación progresiva (JCO) o prensado en forma de O en forma de U (UOE), la alineación de cada paso de la matriz, la distribución de reducción y la rectitud de la línea de conformado determinan directamente la apertura y la redondez del tubo en blanco.

Entrada de calor de soldadura: el campo de alta temperatura generado por la soldadura por arco sumergido de costura recta (SAWL) es asimétrico. La contracción intensa en el área de soldadura crea una diferencia de temperatura significativa con el material base. Sin control, esto puede conducir a una deformación severa "en forma de melocotón" o "triangular".

Proceso de expansión

Como paso central en el acabado de redondez, los ajustes de parámetros para expansión mecánica (MEXP) o expansión hidráulica son cruciales. El diseño incorrecto del número de troqueles, la tasa de expansión y el programa de carga segmentada no solo pueden fallar en la corrección de errores anteriores, sino que incluso pueden introducir nuevos problemas de falta de redondez.

Tratamiento térmico y enfriamiento

En el tratamiento térmico de las soldaduras para aliviar el estrés o el enfriamiento y el revenido de toda la tubería, el calentamiento desigual y las diferencias en las velocidades de enfriamiento pueden provocar una expansión y contracción térmica asíncrona en diferentes partes de la sección transversal, lo que resulta en una nueva deformación inducida térmicamente.