Un tubo sin costura estirado en frío (CDS) es un componente metálico cilíndrico de alta precisión fabricado a través de dos procesos principales: formación de tubos sin costura (para eliminar soldaduras) y estirado en frío (para refinar dimensiones, calidad de la superficie y propiedades mecánicas). A diferencia de los tubos soldados o laminados en caliente, los tubos CDS ofrecen una resistencia superior, tolerancias ajustadas y superficies lisas, lo que los hace indispensables para aplicaciones industriales que requieren confiabilidad y precisión. Este artículo detalla su proceso de fabricación, ventajas clave, aplicaciones industriales, comparaciones con tubos alternativos y criterios de selección de calidad.
La producción de tubos CDS sigue un flujo de trabajo secuencial y centrado en la precisión para garantizar la fluidez y la precisión dimensional. El proceso se divide en dos etapas principales:
1,1 Formación De Tubo Sin Costura (Etapa Preliminar)
Esta etapa crea el tubo hueco inicial, libre de soldadura (conocido como "tubo madre") utilizando uno de dos métodos industriales:
- Proceso de molino de mandriles: se empuja una palanquilla de acero caliente (típicamente acero al carbono, acero aleado o acero inoxidable) a través de un perforador para crear una carcasa hueca. Se inserta un mandril (una varilla de metal sólido) en la carcasa para mantener el orificio interior y luego se enrolla la carcasa para reducir su diámetro exterior (OD) y grosor de pared.
- Proceso de molinillo de tapones: para tubos de menor diámetro (<100 mm de diámetro exterior), la carcasa hueca se enrolla con un tapón (en lugar de un mandril) para refinar el diámetro interior (ID) y el diámetro exterior.
Ambos métodos producen un tubo sin costuras "acabado en caliente", que luego procede al dibujo en frío.
1,2 Dibujo en Frío (Etapa de Acabado)
El estirado en frío se realiza a temperatura ambiente (por debajo del punto de recristalización del acero, ~ 600 ° C para el acero al carbono) para mejorar las propiedades del tubo:
1. Lubricación: El tubo con acabado en caliente está recubierto con con un lubricante (por ejemplo, aceite mineral, recubrimiento de fosfato) para reducir la fricción y evitar daños en la superficie durante el dibujo.
2. Operación de dibujo: El tubo lubricado se tira a través de una matriz de precisión (con una ID más pequeña que el tubo) utilizando un banco de dibujo hidráulico o mecánico. Esto reduce el OD / ID del tubo y aumenta su longitud (entre un 20 y un 50% por pase de dibujo).
3. Recocido (Opcional): Para tubos que requieren una ductilidad mejorada (por ejemplo, para doblar o mecanizar), se realiza un recocido intermedio: calentando el tubo a 600-800 ° C y enfriando lentamente para aliviar el endurecimiento del trabajo del estirado en frío.
4. Acabado: El tubo final se somete a enderezamiento (para lograr una rectitud de ≤ 0,1 mm / m), corte a longitud y tratamiento de la superficie (por ejemplo, galvanizado para resistencia a la corrosión, pasivación para acero inoxidable).
2. Ventajas principales de los tubos sin costura estirados en frío
Los tubos CDS superan a los tubos soldados y laminados en caliente en métricas clave, lo que los convierte en la opción preferida para aplicaciones de alta demanda:
- Propiedades mecánicas superiores: el estirado en frío induce el endurecimiento del trabajo, aumentando la resistencia a la tracción en un 20-40% (por ejemplo, los tubos CDS de acero al carbono tienen una resistencia a la tracción de 500-700 MPa, frente a 400-550 MPa para tubos laminados en caliente) y la resistencia al rendimiento en un 30-50%. Esto los hace adecuados para aplicaciones de alta presión o carga (por ejemplo, cilindros hidráulicos, ejes de automoción).
- Tolerancias dimensionales ajustadas: los tubos CDS logran tolerancias OD / ID de H7 - H8 (por ejemplo, ± 0,015 mm para un tubo OD de 50 mm) y tolerancias de espesor de pared de ± 5 - 10%, mucho más ajustadas que los tubos laminados en caliente (± 15 - 20%). Esta precisión elimina la necesidad de mecanizado secundario en la mayoría de los casos.
- Acabado de superficie lisa: El proceso de estirado en frío produce una rugosidad de la superficie externa de Ra 0,8 - 3,2 micras y una rugosidad interna de Ra 1,6 - 6,3 micras, en comparación con Ra 6,3 - 12,5 micras para tubos laminados en caliente. Una superficie lisa reduce la fricción (fundamental para el flujo de fluido hidráulico) y mejora la compatibilidad del sello.
- Sin costura: sin soldaduras, los tubos CDS eliminan los "puntos débiles" donde normalmente se inicia la corrosión o la fatiga por presión. Esto los hace ideales para sistemas de alta presión (por ejemplo, oleoductos y gasoductos) y entornos corrosivos (por ejemplo, procesamiento químico).
3. Aplicaciones industriales
Los tubos CDS se adoptan ampliamente en todos los sectores donde la precisión, la resistencia y la confiabilidad no son negociables:
| Industria | Aplicaciones Típicas | Razón Clave para Usar Tubos CDS |
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| Automoción | Ejes de transmisión, ejes, componentes de suspensión, líneas de freno hidráulico | La alta resistencia resiste la tensión mecánica; tolerancias ajustadas aseguran el ajuste de los componentes. |
| Hidraulica / Neumática | Barriles de cilindros hidráulicos, varillas de pistón, líneas de tubos neumáticos | La superficie interna lisa minimiza la fricción del fluido; la fluidez evita fugas de presión. |
| Petróleo y gas | Tubos de perforación, revestimientos de pozos, líneas de transporte de fluidos a alta presión | La fluidez soporta una presión de 30 a 100 MPa; los grados resistentes a la corrosión (por ejemplo, acero inoxidable 316L) manejan fluidos agresivos. |
| Fabricación | Tubos de caldera, tubos intercambiadores de calor, ejes de maquinaria | Las tolerancias ajustadas garantizan la eficiencia de la transferencia de calor; el endurecimiento del trabajo resiste la fatiga térmica. |
| Construcción | Soportes estructurales para edificios de gran altura, componentes de carga de puentes | La alta relación resistencia / peso reduce el peso estructural; la precisión dimensional asegura la alineación. |
4. Comparación con los tubos sin costura laminados en caliente
Si bien ambos son sin costura, los tubos CDS y los tubos sin costura laminados en caliente (HRS) difieren significativamente en propiedades y casos de uso. La tabla a continuación destaca las distinciones clave:
| Parámetro | Tubos sin costura estirados en frío (CDS) | Tubos sin costura laminados en caliente (HRS) |
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| Temperatura de fabricación | Temperatura ambiente (trabajo en frío) | Por encima de la temperatura de recristalización (~ 800 - 1200 ° C, trabajo en caliente) |
| Acabado superficial | Suave (Ra 0,8 - 3,2 micras) | Áspero (Ra 6,3 - 12,5 micras) |
| Tolerancia dimensional | Apretado (DE ± 0,015 mm, espesor de pared de ± 5-10%) | Suelto (DE ± 0,1 mm, espesor de pared de ± 15-20%) |
| Resistencia | Alta (resistencia a la tracción 500-700 MPa) | Moderada (resistencia a la tracción 400-550 MPa) |
| Ductilidad | Más bajo (el endurecimiento del trabajo reduce la flexibilidad) | Más alto (el trabajo en caliente conserva la ductilidad) |
| Costo | Mayor (pasos adicionales de estirado / recocido en frío) | Menor (fabricación más simple) |
| Lo mejor para | Aplicaciones de precisión, alta presión o carga | Aplicaciones de baja precisión y bajo estrés (por ejemplo, enmarcado estructural, tubería general) |
5. Criterios de Selección de Calidad
Para garantizar que los tubos CDS cumplen con los requisitos de la aplicación, priorice los siguientes criterios:
1. Grado del material: seleccione grados según el entorno y la carga:
- Acero al carbono (1045, ST52): Uso industrial general (rentable, de alta resistencia).
- Acero aleado (40Cr, 27SiMn): Sistemas hidráulicos de alta presión (resistencia superior a la fatiga).
- Acero inoxidable (304, 316L): Entornos corrosivos (procesamiento químico, aplicaciones marinas).
2. Cumplimiento con Estándares: Verificar el cumplimiento de los estándares internacionales:
- ASTM A106 (tubos CDS de acero al carbono para servicio a altas temperaturas).
- EN 10305-1 (tubos CDS de precisión para aplicaciones mecánicas).
- API 5L (tubos CDS para oleoductos y gasoductos).
3. Inspección dimensional y de superficie: Solicite informes de prueba para:
- Tolerancia OD / ID (a través de micrómetros o medidores de calibre).
- Rugosidad de la superficie (a través del probador Ra).
- Rectitud (a través de herramientas de alineación láser).
4. Reputación del proveedor: Socios con proveedores que proporcionan:
- Certificados de materiales (MTC) que confirmen la composición química y las propiedades mecánicas.
- Resultados de pruebas no destructivas (END) (por ejemplo, pruebas ultrasónicas para defectos internos).
