Con la continua expansión de la exploración y explotación de recursos submarinos de petróleo y gas, la demanda de oleoductos submarinos ha aumentado año tras año. Debido a la complejidad y dureza del entorno submarino, los requisitos de calidad para los oleoductos son extremadamente estrictos, especialmente la resistencia, tenacidad, soldabilidad y resistencia a la corrosión de los oleoductos. La tecnología de fabricación de tuberías de soldadura por resistencia (tubería de acero ERW) tiene las ventajas de una alta precisión dimensional, un espesor de pared uniforme y una fuerte capacidad anticolapso debido a su método de formación y proceso de soldadura, por lo que ocupa una posición importante en la fabricación de oleoductos submarinos. Este artículo se centrará en las ventajas de aplicación de la tecnología de tuberías de acero ERW en oleoductos submarinos.
Tecnología de tuberías de acero ERW y sus ventajas
Durante el proceso de fabricación de tuberías de acero ERW, el borde de la tira de acero se funde mediante calor de resistencia y luego se forma una soldadura bajo la acción del rodillo de extrusión. Este proceso determina que la tubería de acero ERW tiene ventajas significativas en los siguientes aspectos:
Alta precisión dimensional: el diámetro y el espesor de la pared de la tubería de acero ERW se pueden controlar con precisión, lo que es especialmente importante para las tuberías submarinas que requieren alta precisión y consistencia.
Espesor de pared uniforme: el espesor de pared uniforme no solo mejora la resistencia y la estabilidad de la tubería, sino que también hace que la tubería sea más duradera bajo alta presión.
Fuerte capacidad anti-colapso: dado que el acero se somete a una tensión uniforme durante el proceso de fabricación de la tubería de acero ERW, su capacidad anti-colapso es significativamente mayor que la de las tuberías soldadas tradicionales. La tenacidad al impacto de la tubería de acero ERW es mayor que la de la tubería de acero sin costura.
Alta calidad de la soldadura: la calidad de la soldadura es un indicador clave que determina la seguridad del servicio de las tuberías de acero. La soldadura de la tubería de acero ERW puede lograr una mayor resistencia y consistencia de la soldadura a través del proceso de soldadura por resistencia de costura recta de alta frecuencia. La longitud de la soldadura de la tubería de acero ERW es más corta que la de la tubería de acero SSAW.
Desafíos de las tuberías submarinas de acero ERW
Con el desarrollo de recursos marinos más profundos, la demanda de tuberías submarinas ERW de calibre grueso (espesor de pared ≥ 20 mm) está aumentando, pero existen muchos desafíos en el proceso de soldadura. En primer lugar, el tamaño del ángulo de apertura afecta directamente la calidad de la soldadura. Un ángulo de apertura más grande ayuda a obtener una soldadura estable, pero también aumenta significativamente el requisito de potencia de soldadura. En segundo lugar, el ajuste de la cantidad de extrusión es crucial para la pureza y la resistencia de la soldadura. La cantidad de extrusión adecuada favorece la eliminación de inclusiones en la soldadura y la mejora de la calidad de la soldadura. Sin embargo, las inclusiones se generan inevitablemente durante el proceso de soldadura, lo que reducirá el rendimiento de impacto de la soldadura y, por lo tanto, afectará la calidad general de la tubería.
Mejorar el proceso de soldadura para mejorar la calidad de la soldadura
Para superar los desafíos en el proceso de soldadura de tuberías submarinas de acero ERW de calibre grueso y mejorar la calidad y el rendimiento de impacto de las soldaduras, la investigación y la práctica pertinentes han propuesto una serie de medidas de mejora. El uso de un dispositivo de protección de argón puede inhibir eficazmente la oxidación del metal en el área de soldadura y mejorar la calidad de la soldadura. El gas argón se distribuye uniformemente por encima del área de soldadura a través del tubo de gas para formar una atmósfera protectora. Al optimizar el diseño de la composición de la placa, como el uso de acero con contenido ultra bajo de carbono, manganeso, azufre y fósforo, y agregar elementos de microaleación como niobio y molibdeno, se puede mejorar significativamente el rendimiento de la soldadura. Específicamente, controlar el contenido de carbono y manganeso dentro de un rango razonable puede mantener la tenacidad y la resistencia del material; reducir el contenido de azufre y fósforo tanto como sea posible para reducir el impacto negativo en el rendimiento del acero; agregar niobio y titanio en cantidades apropiadas para utilizar sus efectos de fortalecimiento de solución sólida y fortalecimiento de grano fino, pero su contenido debe controlarse estrictamente para garantizar la soldabilidad; el molibdeno debe controlarse dentro de un rango razonable para mejorar la templabilidad y la resistencia del material al mismo tiempo que se evitan aumentos de costos y un rendimiento de soldadura reducido.
Optimización del flujo del proceso de producción
Al fabricar tubos soldados de acero ERW de calibre grueso para tuberías submarinas, la optimización del flujo del proceso de producción es crucial. A continuación, se detallan los pasos clave y sus puntos de optimización:
Inspección de la materia prima: se prueba la composición y el rendimiento de las bobinas laminadas en caliente para garantizar que la calidad de las materias primas cumpla con los requisitos.
Soldadura a tope de bobina abierta: la cola de la bobina anterior se suelda a tope con la cabeza de la siguiente bobina mediante soldadura por arco sumergido y se envía al sistema de almacenamiento en bucle para garantizar la continuidad de la alimentación.
Borde de fresado: antes de que la tira de acero entre en el proceso de conformado, la fresadora la fresa hasta el ancho establecido para cumplir con los requisitos del proceso de conformado y soldadura de alta calidad.
Conformado de tubos de acero: la tira de acero se dobla continuamente en un tubo de acero redondo mediante una serie de rodillos.
Soldadura de tubos de acero: se utiliza soldadura por resistencia de costura recta de alta frecuencia para soldar y se introduce un dispositivo de protección de argón en el área de soldadura para mejorar la calidad de la soldadura.
Tratamiento térmico de la soldadura: la microestructura de la soldadura y su zona afectada por el calor se mejora mediante un tratamiento térmico de frecuencia media para garantizar que la soldadura tenga una alta resistencia y una alta tenacidad.
Refrigeración por aire y agua de la soldadura: la soldadura después del tratamiento térmico se enfría por aire y por agua para controlar la temperatura y las dimensiones geométricas de la soldadura.
Dimensionado de la tubería de acero: el bastidor de dimensionado controla el diámetro y la ovalidad de la tubería de acero para garantizar que cumpla con los requisitos de diseño.
Detección de fallas en la tubería de acero: la soldadura y el rango de 50 mm por encima y por debajo se prueban para garantizar que la soldadura esté libre de defectos.
A través de las medidas de optimización anteriores, la calidad de la soldadura y el rendimiento de impacto de las tuberías soldadas de tuberías submarinas de tuberías de acero ERW de calibre grueso se han mejorado significativamente. Los resultados experimentales muestran que la energía de impacto de la soldadura de la tubería submarina de acero ERW después del proceso mejorado puede alcanzar más de 300 J, que es significativamente mayor que los 50 J del proceso tradicional, mejorando así en gran medida la seguridad y confiabilidad del servicio de la tubería submarina.
Conclusión
La tecnología de tuberías de acero ERW presenta ventajas significativas en la fabricación de tuberías submarinas. Al optimizar el diseño de la composición de la placa, introducir dispositivos de protección de argón, controlar los parámetros de soldadura y mejorar el proceso de tratamiento térmico de la soldadura, se puede mejorar significativamente la calidad de la soldadura y el rendimiento de impacto de las tuberías submarinas de acero ERW de gran espesor. Con la mejora continua de estas tecnologías, las tuberías ERW desempeñarán un papel más importante en el desarrollo futuro de los recursos submarinos de petróleo y gas.
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