O que é um tubo soldado por resistência elétrica (ERW)?
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Em que diferem os tubos ERW dos tubos sem costura?
Os tubos ERW e os tubos sem costura têm diferentes campos de aplicação devido às diferenças nos respetivos processos de fabrico. Como referido, os tubos ERW são fabricados por soldadura das extremidades de tiras de aço, enquanto os tubos sem costura são produzidos por extrusão de biletes de aço, formando tubos sem cavidades. Esta diferença nos métodos de produção provoca variações nas propriedades e nas aplicações. De acordo com os relatórios mais recentes, os tubos ERW também têm a vantagem de serem económicos e apresentarem uma espessura de parede uniforme, graças a controlos automatizados mais avançados. São, por isso, úteis no transporte de água, em estruturas de edifícios e em tubagens para pressões baixas a médias. As dimensões também são muito precisas, o que facilita a produção em série. Como são submetidos a processos de fabrico mais intensivos, os tubos sem costura oferecem maior resistência e fiabilidade em condições exigentes. Por esse motivo, são adequados para aplicações de alta pressão na exploração de petróleo e gás, na produção de energia e na indústria química. Além disso, prevê-se que o mercado mundial de tubos sem costura cresça a uma taxa de crescimento anual composta (CAGR) de 5,3% entre 2021 e 2028, o que demonstra o elevado potencial de crescimento impulsionado pela procura nos setores da energia e das infraestruturas. Em suma, os tubos ERW são utilizados sobretudo devido ao custo mais baixo e à versatilidade em aplicações de grande escala, enquanto os tubos sem costura são reservados para aplicações críticas que exigem elevada resistência e baixas taxas de falha. A decisão final depende dos requisitos operacionais do setor em causa e das limitações orçamentais.Quais são as vantagens dos tubos ERW?
As vantagens dos tubos soldados por resistência elétrica (ERW) estão bem documentadas e são reconhecidas em muitos setores. Um tubo sem costura é um bom exemplo que ilustra a vantagem dos tubos ERW. Um exemplo melhor encontra-se no mesmo setor: os tubos ERW são produzidos através de um processo de soldadura altamente eficiente que reduz os custos de produção, tornando-os ideais para projetos económicos. Além disso, os tubos ERW são amplamente reconhecidos pela precisão dimensional e pela espessura de parede uniforme, características essenciais em muitas aplicações. Como destaca o relatório, prevê-se que o mercado mundial de tubos ERW cresça, sobretudo nos setores da construção, do transporte de água e do petróleo e gás. Por exemplo, no setor da água e das águas residuais, os tubos ERW são muitas vezes o material escolhido devido à sua elevada resistência à fadiga por corrosão, o que os torna fiáveis a longo prazo. Além disso, outro objetivo dos dados revistos recentemente consiste em otimizar as dimensões dos tubos ERW e alargar as especificações de outros modelos para satisfazer as necessidades de diferentes projetos. Com muitos governos a investir fortemente na modernização das infraestruturas de obras públicas, espera-se que a utilização de tubos ERW em projetos de infraestruturas ajude a aliviar os desafios regulamentares associados à menor procura destes tubos. Por último, os tubos ERW contribuem para a responsabilidade ambiental, uma vez que o seu fabrico gera menos resíduos industriais e exige menos energia, um aspeto fundamental das práticas industriais. Esta informação mostra que os tubos ERW constituem a espinha dorsal da economia industrial moderna, adaptando-se às necessidades atuais com despesas mínimas.Utilização de tubos de aço ERW no setor do petróleo e gás
O transporte seguro e eficiente de petróleo, gás e outros fluidos em tubagens exige tubos de aço ERW que possam ser dobrados em curvas contínuas, garantindo que não ocorram bloqueios.- Edifícios e construção: a principal aplicação de um termoplástico será nos componentes que formam estruturas e infraestruturas.
- Automóvel: é utilizado no fabrico de componentes de veículos, como tubos de escape.
- Água e saneamento: utilizados no transporte de água potável e águas residuais devido às suas propriedades anticorrosivas.
- Agricultura: utilizados em vários equipamentos e sistemas de rega.
Como são fabricados os tubos ERW?
Etapas do fabrico de tubos de aço ERW
Como todas as etapas seguem uma ordem fixa, o fabrico de tubos de aço ERW está sujeito a um controlo rigoroso dos produtos semiacabados. Primeiro, é necessário selecionar cuidadosamente as placas de aço laminadas a quente. Em seguida, desenrolam-se bobinas de aço laminado a quente e cortam-se em tiras com a largura pretendida. Depois, uma série de rolos de conformação alimenta e dá gradualmente forma cilíndrica ao aço. As tiras são então moldadas em cilindros sem folgas. Depois destas etapas, as extremidades das tiras são automaticamente ajustadas para equilibrar a soldadura por resistência elétrica. Nesta fase, as extremidades são fundidas por correntes elétricas de alta frequência e, em seguida, pressionadas para se unirem, criando soldaduras sólidas e sem costura. É importante referir que os tubos ERW dispensam materiais de adição, pois a própria soldadura constitui a união. No caso dos tubos, após a soldadura, são realizadas etapas como o recozimento para aliviar tensões residuais e melhorar a tenacidade. Em seguida, os tubos são cortados em comprimentos específicos. São efetuados ensaios ultrassónicos e de pressão hidrostática, bem como inspeções visuais rigorosas, para verificar a qualidade, a precisão e a resistência dos tubos.Qual é o papel da alta frequência no processo ERW?
As correntes de alta frequência são essenciais no processo ERW (soldadura por resistência elétrica), pois permitem fundir com precisão as extremidades dos metais que serão unidos. O processo utiliza correntes de alta frequência (HF) de 150 kHz a 500 kHz para fundir as extremidades das peças a unir, mantendo a sua forma. A soldadura por alta frequência é conhecida por melhorar a eficiência e a consistência. Neste contexto, os equipamentos ERW modernos com tecnologia de alta frequência podem fabricar tubos com diâmetros de 6mm a 610mm a uma impressionante velocidade de 120 metros por minuto, sendo adequados para a produção em série de tubos destinados aos setores do petróleo e gás, da construção e do automóvel. Além disso, a tecnologia HF reduz o consumo de energia e minimiza a deformação térmica, uma vez que apenas aquece a área específica. As soldaduras resultantes são resistentes e apresentam uma resistência à tração comparável à do metal de base. Em suma, a tecnologia de alta frequência melhora significativamente a precisão, os custos e a produtividade do processo ERW.Como são unidas as duas extremidades do aço?
O processo de soldadura por resistência elétrica (ERW) une as duas extremidades do aço aplicando simultaneamente correntes elétricas de alta frequência e pressão. Este método utiliza indução de alta frequência ou resistência por contacto para aquecer as extremidades da tira de aço a uma temperatura entre 1 200°F e 1 400°F (649°C a 760°C). Quando atingem a temperatura adequada, rolos de precisão aplicam a pressão necessária e alinham as extremidades aquecidas para formar uma união resistente, soldando o aço sem costura e sem material de adição. Os métodos ERW modernos incorporam supervisão em tempo real, com sensores avançados que monitorizam o avanço das extremidades e o alinhamento térmico. Um exemplo são os sistemas de controlo automático, que mantêm a zona afetada pelo calor (HAZ) tão estreita quanto possível para evitar danos microestruturais, preservando assim a qualidade da soldadura e permitindo o seu aperfeiçoamento global. Os dados de relatórios do setor indicam que a eficiência de produção resultante destes avanços pode agora atingir 20%, com taxas de defeito inferiores a 1%. Também se registam alterações significativas na eficiência energética do processo ERW. Os geradores mais recentes, que funcionam a alta frequência, ultrapassaram 90% de eficiência na conversão de energia, reduzindo os custos e a pegada de carbono. Por este motivo, o processo ERW é preferido no fabrico de tubos de aço, essenciais para o transporte em tubagens e para estruturas.Quais são as diferenças entre os tubos ERW e os outros tipos de tubo?
- Processo de fabrico: os tubos ERW são produzidos por conformação a frio do aço numa forma cilíndrica, seguida de soldadura longitudinal com corrente elétrica de alta frequência. Outros tipos, como os tubos sem costura, são produzidos por extrusão do metal e, por isso, não têm uma costura soldada.
- Resistência e uniformidade: os tubos ERW têm uma espessura de parede consistente e uniforme em toda a circunferência, em comparação com outros tipos, o que os torna adequados para trabalhos estruturais e mecânicos de precisão.
- Relação custo-eficácia: devido ao processo de produção mais simplificado, os tubos ERW têm um custo mais baixo, tornando-os uma opção mais vantajosa do que os tubos sem costura.
- Usos comuns: os tubos ERW são muito utilizados em tubagens de água, andaimes e outros suportes estruturais, enquanto outros tipos de tubo são preferidos em ambientes especializados de alta pressão.
Comparação entre tubos ERW e tubos soldados
Os tubos ERW e os tubos soldados diferem nos processos de fabrico, no desempenho, no custo e nas aplicações.| Aspeto principal | Tubo ERW | Tubo soldado |
|---|---|---|
| Processo | Soldadura elétrica | Vários tipos de soldadura |
| Tipo de costura | Costura visível | Pode variar |
| Pressão | Menor resistência | Maior resistência |
| Custo | Mais económico | Pode ser mais caro |
| Aplicação | Estruturas, água | Usos especializados |
| Durabilidade | Moderada | Maior durabilidade |
| Precisão | Dimensão uniforme | Pode variar |
Informações e estatísticas sobre tubos ERW e tubos ERW pretos
Devido a considerações de custo e a determinadas funcionalidades, os tubos soldados por resistência elétrica (ERW) e os tubos ERW pretos são comuns no setor. A estratégia de produção de tubos ERW utiliza uma técnica de soldadura por resistência de alta frequência, garantindo uniformidade na forma e nas dimensões dos tubos. De acordo com as estatísticas do setor, os tubos ERW são utilizados na construção, no transporte de água e no setor dos andaimes. Os tubos ERW pretos, ou seja, tubos de aço sem revestimento galvanizado, são usados sobretudo no transporte de gases como vapor e ar, em canalizações, entre outras aplicações. Não têm revestimento galvanizado e, por isso, são menos resistentes à corrosão, mas são aceitáveis em ambientes sem substâncias corrosivas. Um estudo das necessidades do setor mostra que os tubos ERW pretos são mais frequentemente usados em aplicações interiores, sem exposição direta às condições meteorológicas. De acordo com algumas avaliações quantitativas, os tubos ERW são 10-20% mais fiáveis em termos de integridade estrutural do que certas alternativas, em grande parte porque a uniformidade do diâmetro interno se mantém dentro de uma tolerância mais apertada do que a dos concorrentes. Além disso, os tubos ERW têm maior resistência à fadiga e capacidade de carga, graças às melhorias recentes nas tecnologias de soldadura, o que os torna uma opção favorável em aplicações de alta pressão. Os tubos ERW também são mais económicos. O custo de produção é 25-30% inferior ao dos tubos soldados pelos métodos tradicionais, o que explica a sua aceitação mundial.Compreender o processo de conformação de tubos de aço
Como se dá forma cilíndrica ao aço plano?
Para transformar chapa metálica em componentes cilíndricos, o primeiro passo consiste em preparar uma chapa de aço. O aço plano passa por uma série de rolos que o laminam gradualmente até obter uma forma aproximada de círculo ou uma secção transversal cilíndrica. Os equipamentos mais recentes incorporam novas técnicas e sistemas automatizados que melhoram o controlo da precisão na linha de produção, ajudando a manter a exatidão e a uniformidade do processo de conformação. Este processo permite fabricar tubos ERW (soldados por resistência elétrica), cujas extremidades planas de aço são alinhadas e preparadas para a soldadura. Os dados do setor sugerem que é aplicada continuamente uma corrente elétrica de alta frequência entre 100 kHz e 800 kHz, consoante as dimensões e o uso previsto do tubo, produzindo uma soldadura limpa e de elevada resistência. Estes tubos cumprem requisitos de medição precisos e são fabricados com diâmetros de meia polegada a mais de vinte e quatro polegadas para os setores da construção, do petróleo e do gás. Estudos indicam que os sistemas automatizados de conformação e soldadura reduzem significativamente os defeitos, em 40% face aos sistemas manuais, melhorando a fiabilidade da produção. Atualmente, os fabricantes conseguem produzir tubos de aço de elevada qualidade a preços competitivos, satisfazendo as necessidades dos setores da energia, das infraestruturas e do fabrico.Importância da espessura da parede no fabrico de tubos
Na minha opinião, a espessura da parede do tubo é um fator importante para a sua aplicabilidade, resistência e durabilidade. Desde o setor do petróleo e gás até qualquer setor que exija tubos para condições exigentes, essas funções podem ser facilmente asseguradas por paredes mais espessas, uma vez que resistem a cortes internos e externos. No entanto, é necessário otimizar a relação custo-eficácia, garantindo que a espessura da parede não compromete a estrutura do tubo. Há condições específicas e períodos de operação em que é necessário definir o desempenho. Em suma, a espessura da parede é essencial no fabrico de tubos para cumprir requisitos de segurança e objetivos económicos.Explorar as aplicações dos tubos ERW em tubagens
Por que motivo são os tubos ERW preferidos para tubagens?
Há vários motivos pelos quais os tubos ERW são, em geral, a primeira opção, como a eficiência incomparável, a fiabilidade comprovada, os custos mais baixos e o valor que acrescentam aos sistemas de tubagens. Estes tubos ERW tornaram-se um componente essencial das tubagens metálicas e transformaram rapidamente o mercado graças a um processo avançado de soldadura por resistência, que garante uma união coesa e resistente nas costuras. Um estudo mostrou como os tubos ERW se tornaram um fator dominante no mercado de tubos de aço, pois se adaptaram facilmente a novas funções, como o transporte de petróleo e gás natural. Uma análise de mercado realizada em 2023 mostrou a prevalência crescente dos tubos ERW, que agora conseguem suportar novas pressões de 2000 psi, tornando-os mais fiáveis para infraestruturas energéticas críticas. Além disso, a flexibilidade dos tubos ERW acabados é valorizada em diferentes espessuras e diâmetros. Em comparação com os tubos ERW de aço preto, os tubos ERW de plástico extrudido têm dimensões entre 1/2 polegada e 24 polegadas. Esta flexibilidade permite abranger todos os setores. Os tubos ERW também são fabricados de acordo com normas internacionais, como a API 5L, para tubos de condução utilizados nos mercados do petróleo e gás, que exigem elevado desempenho e segurança. Estes fatores, juntamente com o método de produção económico, tornam os tubos ERW uma opção favorável para países desenvolvidos ou em desenvolvimento que necessitam de soluções sustentáveis, resistentes e duradouras para tubagens.Que técnicas de construção de tubagens incorporam tubos de vários diâmetros?
Na construção de tubagens, utilizam-se tubos de vários diâmetros, que variam consoante o contexto. A escolha pode depender do material usado na construção ou do material transportado, bem como das exigências operacionais. Em geral, o setor define dimensões de tubo entre 2 inches e 48 inches de diâmetro. Os diâmetros menores, de 2 a 8 inches, são comuns em projetos mais pequenos ou em sistemas de distribuição, enquanto os maiores, de 16 a 48 inches, são comuns nas principais tubagens de transporte de petróleo, gás e água. Estudos de mercado recentes indicam um aumento notável na adoção das dimensões normalizadas de 12 inch e 24 inch devido à sua aplicação na construção de tubagens de transporte intermédio. Por exemplo, nos Estados Unidos, a Energy Information Administration (EIA) observa que as tubagens de gás natural utilizam de forma otimizada diâmetros de 24 a 36 inch para o transporte de longa distância, pois estes tubos conseguem transportar maiores quantidades com mais eficiência. Do mesmo modo, as grandes tubagens de abastecimento de água têm frequentemente entre 18 inches e 42 inches para abastecer grandes cidades. Os avanços tecnológicos também permitem fabricar tubos com as dimensões exatas exigidas por cada projeto, melhorando assim a eficiência do transporte e reduzindo o desperdício de material. Uma estratégia de seleção abrangente analisa os caudais, a pressão e os impactos ambientais para determinar o diâmetro e a espessura mais adequados a uma hidráulica estrutural eficiente.Como afeta a corrosão os tubos de aço ERW nas tubagens?
A corrosão é um problema grave nos tubos de aço ERW (soldados por resistência elétrica) dos sistemas de tubagens. Compromete a integridade das tubagens e pode provocar fugas, falhas e reparações dispendiosas, enfraquecendo a estrutura com o passar do tempo. A humidade, o oxigénio e os produtos químicos corrosivos transportados pelos materiais ou provenientes do ambiente são os principais agentes causadores da corrosão. Estudos recentes demonstram que a corrosão das tubagens representa quase 25% de todas as falhas em tubagens registadas no mundo. Um relatório da NACE International referiu que o setor do petróleo e do gás sofre prejuízos causados pela corrosão superiores a $2,5 biliões por ano, em todo o mundo. Este dado ilustra os custos associados a uma gestão deficiente da corrosão. A corrosão pode ocorrer de várias formas: uniforme, por picadas e sob a forma de fissuração por corrosão sob tensão. Um exemplo é a corrosão por picadas, que forma pequenos orifícios localizados e é particularmente perigosa, pois pode perfurar facilmente a parede do tubo sem qualquer sinal visível. Está documentado que os ambientes com elevada concentração de cloretos e acidez são mais propensos a este tipo de corrosão destrutiva. Para mitigar a corrosão, utilizam-se abordagens modernas, como revestimentos de proteção, sistemas de proteção catódica e ligas resistentes à corrosão. Além disso, as inspeções de rotina com ensaios ultrassónicos e pigs instrumentados ajudam a detetar e avaliar a corrosão numa fase inicial. As tecnologias mais recentes de monitorização em tempo real permitem aos operadores prevenir falhas potenciais e danos graves nas tubagens de aço ERW com bastante antecedência.Fontes de referência
- Análise do colapso de tubos ERW com base nos processos de conformação por rolos e calibragem – Aborda os processos de fabrico de tubos ERW com recurso ao método dos elementos finitos tridimensional.
- Análise de microfissuras junto à linha de soldadura em tubos ERW – Apresenta uma análise metalúrgica das causas fundamentais das microfissuras junto à linha de soldadura em tubos ERW.
- Fornecedor de tubos ERW na China
