La forma en que se fabrican las tuberías, permite separarlas en 4 grupos:
j TUBERÍA ESTIRADA. k TUBERÍA SOLDADA. l TUBERÍA FORJADA. mTUBERÍA FUNDIDA.
De estos 4 grupos, se analizaran solo los dos primeros, ya que los otros dos se utilizan en fabricación mecánica y en tubería enterrada respectivamente.
09.1 Tubería estirada (sin soldadura).
Hay 4 procedimientos:
ÆMandrinado rotativo en caliente, es el sistema más comúnmente utilizado; se emplea
cuando es necesario obtener tolerancias estrechas, acabados superficiales de calidad, etc., el proceso es el siguiente:
j Se parte de barras macizas que se calientan previamente a una temperatura de 1.200
a 1300 ºC (2.000 a 2.400 ºF).
k Se hace pasar la barra entre unos rodillos que la empujan contra un mandrino, al
tiempo que la obligan a rotar sobre su eje longitudinal, de modo que el mandrino realiza un agujero a lo largo de la barra, que la conforma como tubería.
l A la tubería se le hace pasar por la primera hilera de rodillos, que reducen el
espesor de la pared.
m La pasada de la tubería por la segunda hilera de rodillos, ajusta su forma circular, al
tiempo que pulen las superficies externa e interna de la tubería.
n La ultima pasada por la hilera de rodillos de acabado, proporciona a la tubería las
tolerancias finales deseadas.
Figura 14; Esquema del mandrinado rotativo en caliente.
ÆMétodo “Pilger” o de paso de peregrino.
Se parte de una palanquilla cuadrada o redonda y se obtiene, en una prensa vertical, un redondo perforado el cual se hace pasar por un laminador rotativo, consistente en rodillos que giran con ejes paralelos y perpendiculares al sentido del movimiento del tocho, dando lugar a un semielaborado para ser utilizado el procedimiento de forja.
ÆBanco de empuje (barra perforada).
A veces se utiliza como paso previo al mandrinado rotativo; como en el caso anterior, se parte de una palanquilla cuadrada o redonda y se obtiene, en una prensa vertical,
mediante un mandrino, un redondo perforado en forma de copa.
Posteriormente, y con ayuda del mandrino, se le hace pasar a través de un juego de 3 a 12 anillos calibradores montados sobre un banco horizontal, disminuyendo su diámetro y espesor hasta las dimensiones deseadas, durante ese proceso puede ser necesario recalentar el tubo.
El paso siguiente es sacar el mandrino y cortar el tubo, cerrado por uno de los extremos, a la medida requerida. La terminación se realiza como en el primer caso.
ÆExtrusión.
09.2 Tubería soldada.
La tubería soldada, se fabrica siempre partiendo de un fleje o tira de chapa, a la que se le da forma tubular y cuyos bordes se unen mediante una costura longitudinal o helicoidal (para grandes diámetros). En función del tipo de soldadura, se pueden clasificar los tubos en soldados con aportación de material ó soldados sin aportación de material, los procesos de fabricación son los siguientes:
Æ Por soldadura en horno, se utiliza solo para tubería de acero al carbono, es la de
menor coste de producción, la tubería con este tipo de soldadura se usa en servicios de baja responsabilidad; agua, aire comprimido, vapor, o gas a baja presión, etc. El proceso consiste en hacer pasar los flejes a través de un horno continuo en donde se
calienta hasta una temperatura de "soldeo” de ± 1.343°C (2.450°F), conformándoles
mediante una pieza en forma de embudo, juntando así los bordes que posteriormente se sueldan entre si mediante la presión aplicada por unos rodillos (sin material de aportación).
Figura 15; Esquema del proceso de conformado por soldadura en horno.
Æ Mediante soldadura por resistencia; hay 2 métodos:
j Soldadura por chispas; En el que se colocan unas zapatas de cobre sobre los bordes
a soldar aplicando a través de ellos, una diferencia de potencial, al mismo tiempo se aplica una suave presión entre los dos bordes a fin de producir cortocircuitos entre ellos, los cortocircuitos van aumen-
tando progresivamente en cantidad y velocidad, por lo que el material se va calentando.
Figura 16; Esquema del proceso de soldadura por chispas.
Una vez alcanzada la velocidad adecuada (de cortocircuitos), se aumenta repentinamente la presión entre los bordes, añadiendo así la energía suplementaria necesaria para la soldadura de los mismos. Esta soldadura se realiza a una temperatura inferior a la de fusión (sin aporte de material).
k A través de soldadura por alta frecuencia; en este método se hace pasar la tubería
abierta por el interior de una bobina de inducción la cual rodea totalmente al tubo pero sin contacto directo con dicha tubería. La bobina produce una corriente eléctrica de alta frecuencia que genera un campo de baja inductancia; que hace aumentar la temperatura sólo en una zona muy estrecha de los bordes (de hasta 0,8 mm.) y una vez alcanzada prácticamente la temperatura de fusión mediante presión (forja), se precede a la unión de
los bordes (sin aporte de material).
Figura 17; Esquema del proceso por alta frecuencia.
Æ Con soldadura por arco eléctrico; para este procedimiento se utilizan 4 métodos:
j Soldadura bajo atmósfera inerte “TIG”; En este tipo de soldadura se crea el arco
entre los bordes a soldar y un electrodo de tungsteno, protegiendo el arco, con una atmósfera de gas inerte (argón) para evitar la oxidación del metal fundido.
Figura 18; Esquema del proceso de soldadura “TIG”.
Existen 2 variantes:
¢ Soldadura sin aporte de material, uniendo los bordes por presión.
k Soldadura bajo atmósfera inerte “MIG”; en este caso el arco se crea entre un
electrodo consumible en forma de alambre, que se alimenta automáticamente, a través de una pistola
de soldar, protegiendo el arco con atmósfera de gas.
Figura 19; Esquema de la soldadura MIG
l Soldadura por arco sumergido “SAW”; el
calor para la fusión de los bordes de la tubería, es generado por un arco eléctrico, mantenido entre los mismos, y un electrodo consumible en forma de hilo continuo.
Figura 20 Esquema de la soldadura por arco sumergido “SAW”.
El arco se genera bajo una capa de polvo granulado denominado “flux” que protege el arco, lo estabiliza, genera una escoria de viscosidad y tensión superficial adecuadas, que protege al baño de fusión con esa escoria y enfría el cordón lo suficiente, e incluso permite añadir elementos de aleación o compensar la pérdida de ellos. Estas instalaciones suelen disponer de doble cabezal interior y exterior, proporcionando un doble arco solapado, durante la ejecución de la soldadura.
m Soldadura por plasma “PAW”; este proceso de soldadura utiliza los mismos
principios que la soldadura TIG, pero el gas protector (argón) se convierte en plasma (*), con lo que se consiguen temperaturas mucho más elevadas y se pueden
soldar espesores mayores.
La soldadura se puede efectuar de 2 modos, con metal de aportación, ó sin él, como la “TIG”.