Espessura irregular (ou seja, espessura de parede inconsistente) durante a produção de tubos redondos é um problema de qualidade comum. Suas causas são complexas e envolvem múltiplos aspectos como matérias-primas, equipamentos, processos e controle. A seguir está uma análise detalhada das causas:
Causa principal: Deformação não homogênea
A essência de todos os problemas de espessura irregular reside no fato de que durante o processo de conformação (laminação, estiramento, dobra) ou soldagem, as tensões, deformações ou condições de calor experimentadas por diferentes partes do material do tubo são inconsistentes, resultando em fluxo ou contração irregular do metal.
Análise detalhada da classificação de causas
1. Fatores de matéria-prima
- Qualidade irregular do tarugo/tira de aço do tubo:Os tarugos de tubos redondos utilizados para perfuração ou as tiras de aço utilizadas para tubos soldados apresentam inerentemente segregação de composição química, inclusões internas ou espessura original irregular (para as tiras de aço). Esses defeitos serão ampliados durante o processo de deformação subsequente.
- Aquecimento irregular (principalmente para tubos sem costura):Antes da laminação a quente e da perfuração, o tarugo do tubo é aquecido de forma desigual no forno de aquecimento, resultando em diferentes temperaturas na cabeça e na cauda, dentro e fora, ou ao longo da circunferência do tubo. O metal nas áreas mais quentes é mais macio e mais sujeito à deformação, fazendo com que a espessura da parede naquele local se torne mais fina.
2. Fatores de equipamentos e ferramentas
• Precisão insuficiente do equipamento de laminação:
Máquina de perfuração/laminação de tubos sem costura:Se a cabeça superior da máquina de perfuração estiver desgastada, desalinhada, ou se o orifício da matriz da máquina de enrolar tubos estiver desgastado ou o ajuste da folga do rolo estiver incorreto, isso causará diretamente excentricidade na espessura da parede.
Máquina formadora de tubos:Se os ajustes dos rolos de formação em cada passagem não forem consistentes, a tira de aço será submetida a forças desiguais durante o processo de ser dobrada em um círculo, resultando em "bordas onduladas" ou "em forma de pêra", o que levará a uma espessura irregular da parede do corpo do tubo soldado.
• Vibração e rigidez do equipamento:Se a fundação do equipamento for instável, o eixo principal tiver folga excessiva ou rigidez insuficiente, isso gerará vibração durante a operação em alta-velocidade, resultando em um processo de conformação instável.
3. Fatores de Processo e Controle
• Parâmetros de processo instáveis:
◦ Tubo sem costura: Parâmetros como extensão frontal da cabeça de rosca, velocidade de laminação e ângulo de alimentação não são definidos ou controlados com precisão.
Soldagem de tubos: alterações na velocidade de formação, calor de soldagem (corrente, tensão) e flutuações de pressão dos rolos de extrusão podem causar contração desigual do metal na área da costura de solda e na zona-afetada pelo calor.
• Projeto inadequado de molde ou matriz:A faixa de dimensionamento do molde, as condições de lubrificação não são satisfatórias ou o projeto da matriz não garante o fluxo uniforme do metal.
• Detecção on-line e atraso de feedback:O sistema on-line de medição e controle de espessura (como medidores de espessura ultrassônicos ou de raios-X) tem precisão insuficiente, local de instalação inadequado ou o sistema de controle automático (AGC) tem uma resposta lenta, impossibilitando a correção de desvios em tempo real.
4. Fatores Operacionais e de Ajuste
• Ajuste inadequado após alteração das especificações de produção: Após a alteração das especificações de produção, os ajustes nas peças como rolos, guias e cabeçotes não foram completos. Era necessário um certo comprimento de "tubos de transição" para atingir um estado estável, e a espessura da parede desses produtos era irregular.
• Fraca aplicação da disciplina do processo: Os operadores não seguiram rigorosamente os procedimentos de inspeção de equipamentos, monitoramento de temperatura e definição de parâmetros.
Comparação de causas típicas para processos-chave:
| Tipo de processo | Causas típicas de espessura irregular |
| Tubos de aço sem costura (laminados a quente / estirados a frio) |
1. Aquecimento desigual do tarugo do tubo (núcleo) |
| 2. Desgaste ou desalinhamento da cabeça do punção da máquina perfuradora (causando "excentricidade na espessura da parede"). | |
| 3. Desgaste ou desalinhamento dos rolos na laminadora. | |
| 4. Desgaste ou má lubrificação do mandril de trefilação a frio (cabeça central). Tubos de aço soldados (costura reta/costura helicoidal) |
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| Tubos de aço soldados (costura reta/soldados em espiral) |
1. O próprio material de base da tira de aço possui "curvas de foice" ou espessura irregular (núcleo). |
| 2. O ajuste dos rolos de formação é inadequado, resultando em costuras de formação em "formato de pêra" ou "borda de topo". | |
| 3. A entrada de calor de soldagem é irregular, causando contração inconsistente na área de soldagem. | |
| 4. O ajuste dos rolos calibradores está incorreto. |
Resumo e direção da solução
A espessura irregular do tubo circular é um problema sistêmico. Para resolvê-lo, é necessária uma abordagem abrangente, incluindo a estabilização da qualidade das matérias-primas, garantindo a precisão dos equipamentos e da manutenção, otimizando e controlando com precisão os parâmetros do processo, bem como fortalecendo a detecção e feedback automáticos online. Geralmente, usando tarugos de fundição contínua de alta-precisão, atualizando o sistema de controle automático (AGC), adotando medidores de espessura on-line avançados e reparando e substituindo prontamente moldes de ferramentas, a uniformidade da espessura da parede do tubo pode ser significativamente melhorada.
