Proceso básico de fabricación de codos de acero al carbono

Los principales procesos de fabricación de codos de acero al carbono son principalmente los siguientes, cada uno adecuado para diferentes especificaciones, espesores de pared, ángulos y requisitos de lote:

1. Doblado por Empuje en Caliente / Conformado en Caliente por Inducción

Proceso principal: Este es el proceso más comúnmente utilizado para producir codos de calibre pequeño y mediano (generalmente DN15-DN600) y de espesor de pared estándar (90°, 45°, etc.).

Corte: Se corta el tubo de acero al carbono a la longitud requerida.

Calentamiento: Se utiliza una bobina de inducción de media frecuencia para calentar rápidamente el área del tubo a doblar hasta la temperatura de deformación plástica (aproximadamente 1050 °C - 1150 °C).

Conformado por Empuje: Mediante empuje hidráulico, el tubo calentado se introduce en un molde especial (molde central y molde exterior). El tubo sufre una deformación plástica bajo la presión del molde, se dobla y se expande a lo largo de la cavidad del molde, y finalmente adquiere la forma del codo.

Enfriamiento: El codo formado se enfría (generalmente con aire). Procesamiento posterior: corte de extremos (eliminación de extremos irregulares), biselado, conformado (si es necesario), tratamiento térmico (según requisitos), tratamiento superficial (chorro de arena, pintura, etc.), inspección.

Ventajas:

Alta eficiencia de producción, apto para producción en masa.

Buena uniformidad del espesor de pared (especialmente buen control del adelgazamiento del espesor de la pared exterior).

Pared interior lisa y baja resistencia al flujo.

Estructura densa del material y buenas propiedades mecánicas.

Se pueden fabricar codos relativamente delgados.

Desventajas:

Alto coste inicial del molde.

Apto principalmente para ángulos y radios estándar (principalmente R=1,5D).

2. Estampado/Conformado por prensa

Proceso principal: Se utiliza principalmente para producir codos con espesor de pared estándar (SCH40/SCH80, etc.), especialmente común en especificaciones más pequeñas (DN15-DN50).

Corte: Corte de placas o flejes de acero en piezas en abanico (o piezas en tubo) con formas específicas. Calentamiento (opcional): Para codos de paredes gruesas o de gran ángulo, puede ser necesario calentar la pieza en bruto (estampación en caliente). Los codos de paredes delgadas y de pequeño ángulo pueden estamparse en frío.

Estampación: La pieza en bruto se coloca en el molde. Bajo la acción de una prensa grande, los moldes superior e inferior se cierran para deformarla plásticamente y prensarla en dos mitades (o en una sola pieza) del codo.

Soldadura (para soldadura de dos mitades): Las dos mitades prensadas se sueldan a lo largo de la costura longitudinal para formar un codo completo. También existe un proceso de conformado integral de una sola estampación (menos común).

Procesamiento posterior: Biselado, conformado, tratamiento térmico (según los requisitos), tratamiento de soldadura (rectificado, detección de defectos), tratamiento superficial, inspección.

Ventajas:

Alta precisión dimensional y apariencia uniforme.

Alta eficiencia de producción (especialmente para especificaciones pequeñas).

Moldes maduros y costos relativamente controlables. Desventajas:

Para codos de gran diámetro, se requieren prensas muy grandes.

Los codos soldados presentan soldaduras que constituyen puntos débiles potenciales y requieren un estricto control de calidad.

El estampado en frío requiere materiales de alta plasticidad y una deformación limitada; el estampado en caliente requiere equipos de calentamiento.

El control de la uniformidad del espesor de la pared (especialmente el espesor interior) no es tan bueno como el del prensado en caliente.

3. Soldadura Fabricada / Curva Segmentada

Proceso principal: Se utiliza principalmente para fabricar codos de gran diámetro (DN600 o superior), ángulos no estándar, radios grandes o espesores de pared especiales, así como codos de "cintura de camarón".

Corte: Corte la placa de acero en múltiples piezas trapezoidales o en abanico (secciones de tubo).

Laminado/Prensado: Laminado/Prensado de cada pieza en una forma de arco específica en una máquina laminadora de placas o prensa.

Soldadura en grupo: Agrupe varias piezas en forma de arco en secuencia, suelde las costuras longitudinales internas y externas y forme un codo completo. Para el codo de "cintura de camarón", se biselan y sueldan múltiples secciones cortas estándar.

Procesamiento posterior: conformado, tratamiento térmico (especialmente para paredes gruesas o en ocasiones importantes para eliminar la tensión de soldadura), ensayos no destructivos de las soldaduras (RT/UT es muy importante), tratamiento superficial, prueba de presión de agua e inspección.

Ventajas:

Sin limitaciones de calibre, ángulo ni radio, y máxima flexibilidad.

Alto aprovechamiento del material (especialmente para piezas pequeñas).

No se requieren equipos de moldeo especiales a gran escala.

Desventajas:

Baja eficiencia de producción y altos costos de mano de obra.

Existen numerosas y largas soldaduras, que son los principales puntos de concentración de tensiones y posibles puntos de fallo, y los requisitos de control de calidad son extremadamente altos (los ensayos no destructivos son esenciales).

La pared interior no es lo suficientemente lisa (existe un exceso de altura de soldadura) y la resistencia al flujo es alta.

La precisión dimensional y la redondez son relativamente bajas. Procesos posteriores comunes y clave:

Tratamiento térmico:

Propósito: Eliminar la tensión residual causada por el moldeo o la soldadura, mejorar la estructura metalográfica y las propiedades mecánicas (especialmente la tenacidad y la plasticidad) y cumplir con los requisitos de las normas (como la ASTM A234).

Métodos comunes: Normalización, normalización + revenido, recocido. El proceso específico depende de la calidad del material (como WPB, WPC) y de las normativas.

Tratamiento superficial:

Propósito: Eliminar incrustaciones, óxido, aceite, etc., mejorar la apariencia y la resistencia a la corrosión (especialmente para el pintado posterior).

Métodos comunes: Granallado para la eliminación de óxido.

Ensayos no destructivos:

Propósito: Detectar defectos internos y superficiales (grietas, inclusiones, poros, penetración incompleta, etc.) para garantizar la seguridad y la fiabilidad del producto.

Métodos comunes:

Ensayo con partículas magnéticas: Detectar defectos superficiales y cercanos a la superficie (materiales ferromagnéticos).

Ensayo con líquidos penetrantes: Detectar defectos de apertura superficial (todos los materiales).

Ensayo ultrasónico: Detectar defectos internos y el espesor de la pared (especialmente en zonas de soldadura). Pruebas radiográficas: Detectar defectos internos (especialmente soldaduras, rayos X o rayos gamma de uso común).

Inspección dimensional: Verificar si las dimensiones clave del codo, como el ángulo, el radio, el diámetro exterior del extremo, el espesor de la pared, la distancia entre centros, etc., cumplen con las normas.

Prueba de presión hidráulica: Verificar la capacidad de carga y el sellado del codo (generalmente se realiza a la presión especificada en la norma).

Procesamiento de ranuras: Preparar ranuras estándar (como ranuras en forma de V y en forma de U) para la soldadura in situ.

Marcado y embalaje: Marcar según los requisitos de la norma (material, especificación, nivel de presión, número de norma, fabricante, etc.) y embalar adecuadamente para evitar daños durante el transporte.

La elección del proceso de conformado del núcleo depende de:

Diámetro del codo

Espesor de pared (Espesor de pared / Schedule)

Radio de curvatura (Dimensión de centro a extremo)

Ángulo de curvatura (Grados: 90°, 45°, 180°, etc.)

Lote de producción (Cantidad)

Requisitos de costo (Costo)

Normas de aplicación y requisitos de calidad (como ASTM, ASME, EN, etc.)

En resumen, el prensado en caliente es el proceso principal y eficiente para codos estándar de tamaño pequeño y mediano; el estampado se utiliza a menudo para codos estándar de diámetro pequeño; y el conformado por soldadura es el proceso clave para resolver los problemas de fabricación de codos de gran diámetro, no estándar o con requisitos especiales. Independientemente del proceso de conformado del núcleo utilizado, el tratamiento térmico posterior, las pruebas no destructivas y una estricta inspección dimensional y de rendimiento son esenciales para garantizar la calidad y el funcionamiento seguro de los codos de acero al carbono.