Detalles sobre la tecnología y la aplicación de tuberías de acero soldado longitudinales de alta resistencia

En la construcción industrial moderna y el transporte de energía, las tuberías de acero soldadas de alta resistencia (HSW/HSSW) se han convertido en materiales centrales para el transporte de petróleo y gas, estructuras de edificios y fabricación de maquinaria, gracias a sus propiedades mecánicas superiores y adaptabilidad de procesos. Su desarrollo tecnológico y aplicaciones prácticas reflejan los avances en la ciencia de los materiales y la transformación de la industria manufacturera de China desde la expansión de la escala hasta las actualizaciones de calidad.

Primero, la definición técnica y los avances de proceso de tuberías de acero soldado longitudinales de alta resistencia

El tubo de acero soldado de costura recta de alta frecuencia (HFW), la tubería de acero soldado de costura recta de alta resistencia, está hecha de bobina en caliente. El metal se derrite instantáneamente a través de la piel y los efectos de proximidad de la corriente de alta frecuencia, y la soldadura se completa con rodillos de extrusión. En comparación con las tuberías de acero soldadas en espiral tradicionales, la longitud de la soldadura se reduce en más del 30%. Debido a la zona estrecha afectada por el calor y al tamaño de grano refinado, la resistencia a la tracción puede alcanzar más de 555 MPa (p. Ej. Según los datos, las líneas de producción nacionales avanzadas han alcanzado el control de precisión del grosor de la pared de ± 0.1 mm, cubriendo diámetros que van desde φ20 mm hasta φ660 mm, cumpliendo los requisitos de los estándares internacionales, como las API 5L y GB/T 3091. Vanadium y Titanium. Esto mantiene la soldabilidad del acero mientras se logra una mejora sinérgica en la resistencia y la dureza. Un informe técnico de una planta de acero indica que las tuberías de acero soldadas de grado X90 producidos con TMCP (proceso de control termo-mecánico) pueden lograr una relación de rendimiento por debajo de 0.85 y una energía de impacto de baja temperatura que supera los 100J a -40 ° C, un rendimiento significativamente superior a los productos producidos utilizando procesos convencionales.

Segundo, escenarios de aplicación y ventajas de rendimiento de tuberías de acero soldado de alta resistencia

1. Transporte de energía: en el proyecto III de gasoducto West-East Gaseline, el uso de tuberías de acero soldadas de alta longitud de alta longitud de alta resistencia a un grosor de la pared de tubería reducido en un 15%, aumentando la capacidad de soporte de presión de una sola tubería a más de 12 MPa y aumenta la capacidad de transmisión de gas anual a 45 mil millones de metros cúbicos. El análisis de una tubería reveló que este material redujo el número de soldaduras durante la construcción en áreas montañosas en un 20%, reduciendo significativamente el riesgo de falla circunferencial de soldadura. La tubería de acero de 1420 mm φ utilizada en la línea de energía este establece un registro global para el uso de tuberías de acero de alto grado de diámetro de alto grado.

2. Construcción y maquinaria: el uso de tubos de acero soldado de alta resistencia Q690D en estructuras de acero de construcción de gran altura redujo el peso del componente en un 25% -30% y aumentó el coeficiente de ductilidad de las articulaciones sísmicas en 1,5 veces. Las tuberías de acero de la industria de Sany Heavy para los auges de camiones de bombas alcanzan una resistencia de 1200 MPa y una vida útil de fatiga de más de 500,000 ciclos. En particular, la tecnología de fortalecimiento previa a la deformación (como un 2%de pre-estroch) puede aumentar aún más la resistencia del rendimiento en un 10%-15%, lo que la hace particularmente adecuada para las estructuras espaciales ultra largas y largas.

Tercero, puntos de dolor de la industria y direcciones de innovación para tuberías de acero soldado longitudinales de alta resistencia

A pesar de la tecnología madura, la industria aún enfrenta tres desafíos principales:

- Control de calidad de soldadura: las velocidades de soldadura superiores a los 20 m/min son propensos a la falta de defectos de fusión. Una compañía utilizó un sistema de monitoreo de plasma para reducir la tasa de chatarra del 3% al 0.5%.

- Cuellos de botella de protección contra la corrosión: las tuberías de aguas profundas deben soportar la presión externa de 15 MPa y la corrosión H₂S. Un nuevo recubrimiento anticorrosión de 3PE combinado con protección del ánodo de sacrificio extiende la vida útil del diseño a 40 años.

-Necesidades de optimización de costos: una compañía desarrolló una tecnología 'caliente a fría ' que utiliza 600 ° C de rodadura de baja temperatura en lugar de formación de frío tradicional, reduciendo los costos de producción en un 18%. La evolución tecnológica futura se centrará en tres dimensiones:

1. Ingeniería genética de material: optimización de la composición de aleación a través de la simulación de big data, con el objetivo de lograr la producción industrializada de tubos de acero soldado de grado x120 para 2028;

2. Sistemas inteligentes de soldadura: Se espera que la tecnología de seguimiento de la costura de soldadura en tiempo real basada en la visión artificial aumente las tasas de aprobación de soldadura a 99.9%;

3. Fabricación verde: el proceso de reducción de hierro de reducción de hidrógeno puede reducir las emisiones de CO₂ en un 30%, y combinado con el proceso acortado del horno de arco eléctrico, creará un producto bajo en carbono a lo largo de su ciclo de vida.

Cuarto, las perspectivas del mercado y el progreso de la localización de las tuberías de acero soldado de costura recta de alta resistencia

En 2024, el mercado global de tuberías de acero soldadas de alta resistencia superará a los US $ 38 mil millones, y China representa el 34%. En particular, los productos nacionales de alta gama están rompiendo el monopolio internacional:

-La tubería de acero X80 de una compañía φ1219 mm, desarrollada con su equipo, ha aprobado la certificación en los países de Asia Central y ganó la oferta por una tubería de 1.600 kilómetros de largo;

-La carcasa de alta resistencia de una empresa resistente al colapso para la producción de gas de esquisto ha reducido los costos de un solo pozo en 2 millones de yuanes;

-La tubería de acero soldado ultra largo de 18 metros de una compañía ha reducido las soldaduras a tope en plataformas en alta mar en un 15%.

Sin embargo, en áreas como tubería de acero soldada de pared ultradelosa (<6 mm) de gran diámetro y tubería criogénica de -60 ° C para regiones polares, la demanda interna de estos productos sigue siendo alta. Los expertos de la industria recomiendan fortalecer la innovación colaborativa en toda la industria, la academia, la investigación, las pruebas y la aplicación, centrarse en los avances en tecnologías de cuellos de botella como el tratamiento térmico en línea e inspección automatizada de tamaño completo.

Desde propiedades del material hasta aplicaciones de ingeniería, la evolución tecnológica de las tuberías de acero soldado de costura recta de alta resistencia continúa sin cesar. Impulsados por los objetivos 'Dual Carbon ', este artefacto industrial, que integran la metalurgia, la mecánica y los procesos de fabricación, continuará impulsando la evolución de la infraestructura hacia un desarrollo más seguro, más eficiente y más sostenible. Como dijo un ingeniero en un foro técnico: 'La sección transversal de cada tubería de acero soldado es una obra maestra de la mecánica en el mundo microscópico.