Todo sobre tubos de acero: revisión de características técnicas y detalles de instalación
En la industria y en el hogar, el tubo de acero se utiliza ampliamente. Se emplea en la instalación de comunicaciones cerradas y abiertas que suministran gases y líquidos a las estaciones de distribución. Con los productos de acero se protegen los cables de potencia y señalización en la industria aeronáutica y automotriz.
Los tubos de acero en diversas áreas cumplen la función de elementos estructurales y decorativos. En el hogar, con ellos se ensamblan sistemas de abastecimiento de agua y calefacción. El producto posee altas características físicas, soporta cargas operativas significativas y sirve de manera confiable durante muchos años.
Contenido del artículo:
- Marcas de acero para la producción
- Fabricación de tubos de acero: métodos principales
- Tipos de sección y recubrimiento
- Estándares y dimensiones de los tubos de acero
- Parámetros para productos soldados con costura recta
- Reglamento para tubos electrosoldados con costura en espiral
- Requisitos para productos sin costura de deformación en caliente
- Estándares para tubos sin costura deformados en frío
- Particularidades y características de los productos para tuberías de agua y gas
- Instalación de tuberías de acero: métodos principales
- Conclusiones y video útil sobre el tema
Marcas de acero para la producción
En la fabricación de tubos de acero en la producción industrial se utilizan los siguientes tipos de materia prima:
- acero al carbono St 3, St 10-20, St17G1S-U – para tubos electrosoldados universales de uso general;
- acero 20-10 – para la fabricación de tubos laminados en caliente sin costura;
- acero 20 – para material de tubos de deformación en frío;
- acero resistente a la corrosión 12Kh18N12T, 12Kh18N10T, 08Kh18N10T – para tubos demandados en la industria energética y química.
Los tipos de acero de baja aleación tienen buenas propiedades mecánicas y un precio accesible. Los aditivos de aleación influyen positivamente en las características físicas del acero, mejoran la tenacidad y plasticidad, hacen el material más resistente y tolerante a altas temperaturas y manifestaciones corrosivas atmosféricas.
Sin embargo, el costo del acero aleado es algo más elevado y los tubos fabricados con él siempre se valoran un poco más caros. Según el nivel de aleación, el acero se divide en tres clases.
El material de baja aleación contiene no más del 2.5% de diversos aditivos. En los tipos de aleación media, este indicador oscila entre el 2.5% y el 10%. En las variedades de alta aleación, la cantidad de componentes que mejoran las propiedades básicas del metal es del 10% al 50%.
En total existen 14 tipos de aleaciones de acero de alta aleación con diferentes características. Los más demandados son los materiales que muestran una buena resistencia a diversos fenómenos de corrosión y que pueden trabajar eficazmente sin destrucción de la estructura a temperaturas extremadamente altas.
Fabricación de tubos de acero: métodos principales
Los tubos de acero se fabrican de varias maneras.
Las opciones de fabricación más comunes son:
- soldado eléctricamente con costura recta;
- soldado eléctricamente con costura en espiral;
- deformado en caliente sin costura;
- laminado en frío sin costura.
La elección del método adecuado de procesamiento del metal depende de la calidad de la materia prima y del equipo disponible del fabricante.
Las tuberías de agua y gas se regulan por una norma aparte. Sin embargo, esto no se debe a que exista un método especial de fabricación para este material, sino solo por su ámbito de aplicación.
En esencia, las tuberías de este tipo son un producto electrosoldado universal con costura recta. Generalmente, este tipo se utiliza en sistemas de comunicación con presión moderada.
¿Cómo se fabrican los productos electrosoldados de costura recta?
La bobina de acero laminada en un rollo compacto (strip) se desenrolla y se corta en tiras longitudinales del largo y ancho necesarios. Los fragmentos obtenidos se sueldan formando una cinta continua, garantizando así la continuidad en la producción.
Luego, la cinta se deforma en rodillos y se convierte la pieza en un producto de sección circular con bordes abiertos. La costura de unión se suelda mediante arco eléctrico, corrientes de inducción, plasma, láser o haces de electrones.
Después de todas las manipulaciones, la tubería de acero redonda se calibra en rodillos y se realiza un delicado control no destructivo de la resistencia e integridad de la costura mediante ultrasonidos o corrientes de Foucault. Si no se detectan defectos durante la prueba, la pieza se corta en fragmentos de la longitud planificada y se envía al almacén.
Producción de tipos electrosoldados con costura en espiral
La fabricación de tuberías de acero con costura helicoidal sigue el mismo principio que las de costura recta, solo que para la producción se utilizan mecanismos más simples. La principal diferencia es que la tira de acero cortada se enrolla en espiral con la ayuda de rodillos, en lugar de formar un tubo. Esto garantiza una alta precisión de unión en todas las etapas.
La costura helicoidal se considera más fiable y otorga a la tubería una mayor resistencia a la rotura. Entre las desventajas se incluye la mayor longitud de la costura, que requiere gastos adicionales en materiales de soldadura y más tiempo para la unión.
Fabricación de productos sin costura deformados en caliente
Como pieza base para la creación de una tubería de acero sin costura (estirada en una pieza) mediante deformación en caliente, se utiliza una pieza maciza de forma cilíndrica.
Se calienta a alta temperatura en un horno industrial y se hace pasar por una prensa perforadora. La máquina convierte la pieza en un manguito (cilindro hueco), y el procesamiento posterior con varios rodillos le da al elemento el espesor de pared necesario y el diámetro adecuado.
En la última etapa, el tubo de acero caliente se enfría, se corta según los parámetros especificados y se envía al almacén de productos terminados.
Particularidades de la fabricación de tubos deformados en frío
La etapa inicial del proceso de fabricación de tubos de acero sin costura mediante deformación en frío es idéntica a la variante 'en caliente'. Sin embargo, después de pasar por el laminador perforador, la preforma se enfría inmediatamente y todas las demás operaciones se realizan en un ambiente frío.
Cuando el tubo está completamente formado, se recuece obligatoriamente, calentándolo primero hasta la temperatura de recristalización del acero y luego volviendo a enfriarlo. Después de estos procesos, aumenta la tenacidad de la estructura y el metal se libera de las tensiones internas que inevitablemente surgen durante la deformación en frío.
Actualmente en el mercado se ofrecen tubos laminados en frío sin costura con un espesor de pared de 0,3 a 24 mm y un diámetro de 5 a 250 mm. Sus ventajas incluyen un alto nivel de estanqueidad y la capacidad de soportar altas presiones.
Tipos de sección y recubrimiento
Según el tipo de sección transversal, los elementos tubulares de acero se dividen en redondos y perfilados. Los redondos son de tipo universal y tienen una amplia gama de diámetros de orificio y espesores de pared. Se producen únicamente en condiciones industriales a partir de aleaciones de acero y diversos aditivos que mejoran las propiedades físicas del material.
El espectro de aplicaciones abarca casi todas las áreas industriales y domésticas. Los tubos de acero redondos de diferentes diámetros se utilizan para el transporte de petróleo y gas, para equipar un aislamiento confiable de sistemas de comunicación de cualquier complejidad y tamaño, para crear estructuras ligeras y diversos elementos de decoración exterior e interior.
Los tubos perfilados son un tipo progresivo de perfil de acero para construcción con sección ovalada, cuadrada o rectangular. Se fabrican a partir de acero de baja aleación y acero al carbono, con menos frecuencia de acero inoxidable, mediante deformación en frío o en caliente de una preforma electrosoldada de calibre redondo con costura longitudinal recta.
El conformado se realiza haciendo pasar la pieza a través de rodillos que proporcionan la sección necesaria.
Los tubos de acero terminados se inspeccionan para verificar la integridad de la soldadura y se someten a un tratamiento térmico adicional para aliviar la tensión mecánica interna. Luego se cortan a las dimensiones requeridas. Para mejorar las propiedades físicas de los tubos de acero, se les aplica un recubrimiento protector.
Los tipos más demandados son:
- galvanizado (en frío o en caliente);
- polietileno multicapa o extruido;
- epoxi-betún;
- cemento-arena.
El galvanizado protege los tubos de la corrosión, el polietileno crea una capa densa e impermeable en la superficie y evita la destrucción de la estructura del metal, el betún-epoxi reduce la influencia de las corrientes errantes, y el cemento-arena protege la superficie interior de la incrustación biológica.
Estándares y dimensiones de los tubos de acero
Para los tubos de acero laminado existen normas y GOST específicos. Estos parámetros describen el método de fabricación del producto, sus dimensiones básicas, sección y espesor de pared. Con base en esta información, se determina el área de uso de cada pieza.
Parámetros para productos soldados con costura recta
La producción de tubos electrosoldados con costura recta está regulada por GOST 10704-91. Según esta norma, el diámetro exterior del producto es de 10 a 1420 milímetros, y el espesor de la pared varía de 1 a 32 milímetros.
Los tubos que no superan los 426 milímetros de diámetro tienen longitud fija y variable. En casos especiales, se fabrican tubos con una soldadura más resistente y reforzada, pero para ellos existe una norma especial separada: GOST 10706.
Este tipo de tubos se utiliza con mayor frecuencia para la instalación de sistemas de comunicación tecnológicos con presión moderada y para la creación de estructuras metálicas prácticas, cómodas y ligeras de diversos usos.
Reglamento para tubos electrosoldados con costura en espiral
La producción de tubos electrosoldados con costura helicoidal se lleva a cabo según GOST 8696-74. El diámetro exterior de estos productos es de 159-2520 milímetros, el espesor de pared varía de 3,5 a 25 milímetros y la longitud es de 10-12 metros.
Los tubos fabricados de esta manera se caracterizan por una mayor resistencia y tienen la capacidad de soportar alta presión. La norma permite su uso tanto en aplicaciones domésticas como industriales para crear sistemas de comunicación confiables, herméticos y operativamente estables.
Requisitos para productos sin costura de deformación en caliente
Las normas para tubos sin costura deformados en caliente se describen en GOST 8732-78. El espesor de su pared es de 2,5-75 milímetros y el diámetro varía de 20 a 550 milímetros. En cuanto a la longitud, tanto medida como no medida, el tamaño oscila entre 4 y 12,5 metros.
Este tipo de tubos se utiliza para transportar sustancias altamente tóxicas en la industria química. La ausencia de costura garantiza la imposibilidad de fugas y la liberación de sustancias nocivas al suelo o a la atmósfera.
La capacidad de soportar fácilmente una presión constante y alta hace que los tubos sin costura sean relevantes para la industria de refinación de petróleo y gas.
Estándares para tubos sin costura deformados en frío
Los tubos de acero laminados en frío se fabrican según GOST 8734-75. El diámetro exterior de los tubos varía de 5 a 250 milímetros y el espesor de pared es de 0,3 a 24 milímetros. El producto se produce en longitudes no medidas de 1,5 a 11,5 metros y longitudes medidas de 4,5 a 9 metros.
Los tubos de acero sin costura fabricados mediante deformación en frío demuestran una alta resistencia, estabilidad operativa y fiabilidad durante todo su período de uso.
Particularidades y características de los productos para tuberías de agua y gas
Los tubos para gas y agua se fabrican según la norma GOST 3262-75. Este tipo de producto laminado se clasifica en una norma separada solo debido a su ámbito de aplicación más específico.
El diámetro exterior del producto es de 10,2 a 165 milímetros, y el espesor de la pared varía entre 1,8 y 5,5 milímetros. El rango de tamaños para longitud aleatoria y fija es el mismo: de 4 a 12 metros.
La norma también contempla la producción de tuberías de agua y gas galvanizadas, no solo las comunes.
Instalación de tuberías de acero: métodos principales
El proceso de montaje de un sistema de comunicación fiable, resistente y que funcione correctamente a partir de tuberías de acero requiere una considerable inversión de mano de obra, mucho tiempo y la disponibilidad de herramientas profesionales específicas.
La división del material en segmentos de la longitud requerida se realiza mediante cortatubos. La unión generalmente se realiza de tres formas: mediante soldadura, rosca y brida.
Unión mediante soldadura
La instalación de tuberías con la posterior unión de todas las piezas mediante soldadura con gas o cualquier otro tipo de soldadura se considera el método de montaje más simple, práctico y accesible.
Un sistema equipado de esta manera se caracteriza por un alto nivel de estanqueidad, soporta cargas operativas y vibratorias significativas, no requiere grandes tareas de mantenimiento y es fácil de reparar en caso de que surja un problema.
Si la colocación de las comunicaciones se realiza en condiciones difíciles o en lugares de difícil acceso y los trabajos de soldadura son físicamente imposibles, se utiliza el método de unión roscada (con accesorios) o con bridas para conectar las piezas necesarias.
Conexión roscada
En esta variante, los tubos se enroscan mediante racores de diferentes tipos y usos. Esto permite en el futuro realizar trabajos de reparación locales y eliminar la avería en un lugar específico sin tener que desmontar todo el sistema de comunicaciones.
La principal ventaja del método de rosca para la instalación del sistema de calefacción o de suministro de agua es la simplicidad y accesibilidad. Para crear la estructura necesaria con tubos de acero y racores no se requiere equipo específico, conocimientos profesionales ni mucha experiencia en trabajos de reparación.
Todo el trabajo es intuitivo y fácil de realizar incluso por personas sin la cualificación adecuada. La rosca en un tubo de acero se puede cortar manualmente. La tecnología se explica en el artículo que recomendamos.
Construcción del sistema mediante bridas
Otro método para unir tubos de acero en un sistema de comunicación común implica el uso de bridas de diferentes formas y configuraciones (cruces, codos, manguitos, etc.). Estas piezas se sueldan a los extremos de los tubos, se insertan pernos del calibre adecuado en los orificios y se enroscan las tuercas, realizando una fijación precisa.
Entre la tuerca y el perno se coloca obligatoriamente un sellador. Para un sistema de suministro de agua caliente y fría (temperatura máxima de hasta 100 grados), se utilizan juntas de cartón grueso (aproximadamente 3 mm).
Primero, la pieza se moja con agua y se seca completamente. Luego, se impregna con aceite de linaza calentado durante 25-30 minutos. Después de este procedimiento, la junta adquiere la estructura necesaria y dura mucho tiempo incluso en condiciones de uso intensivo.
Para las comunicaciones que transportan fluido caloportador a temperatura elevada (hasta 450 grados) y presión base de hasta 5 MPa, se utiliza material de junta de paronita. Para los sistemas que transportan vapor con presión de hasta 0,15 MPa, se utiliza para sellar un cartón de amianto grueso (de unos 3-6 mm) con estructura densa y buena flexibilidad.
Para que una junta de amianto dure más, se recubre previamente con un compuesto de grafito hecho a base de aceite de linaza natural.
Para la corrección de la conexión de brida, las cabezas de todos los pernos de trabajo se colocan en un mismo lado, cuidando atentamente de que los extremos de los pernos sobresalgan de las tuercas no más de la mitad del diámetro del perno.
El apriete de pernos y tuercas se realiza con una llave de tuercas o inglesa común. Se desmonta la estructura con las mismas herramientas, desenroscando alternativamente tuercas y pernos. Si alguna pieza está oxidada y no se deja retirar, se golpea con un martillo.
La junta deteriorada durante el servicio se corta con un cincel y se coloca una nueva pieza en su lugar. Durante los trabajos de desmontaje, se actúa con mucho cuidado y atención para que la pieza que queda sin sujetadores no caiga sobre el trabajador y le cause daño.
Conclusiones y video útil sobre el tema
Instrucción básica para trabajar con tubos de acero para principiantes. Consejos útiles y trucos de montaje.
En el video se muestra detalladamente cómo soldar correctamente tubos de acero en diferentes posiciones. Soldadores profesionales comparten secretos y principios de trabajo.
Diferentes formas de unir tubos de acero: matices interesantes y recomendaciones para aficionados al bricolaje.
Conociendo exactamente la gama de tubos de acero ofrecidos en el mercado, se pueden seleccionar fácilmente opciones de productos que sean perfectamente adecuados para formar el sistema de comunicaciones necesario.
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