Introduzione: definizione e classificazione dei tubi d'acciaio profilati speciali
I tubi d'acciaio profilati speciali, noti anche come tubi d'acciaio profilati o tubi d'acciaio non circolari, costituiscono una vasta categoria di tubi d'acciaio il cui profilo della sezione trasversale si discosta dalla forma circolare standard . Questi profili includono quelli quadrati, rettangolari, ellittici, piatti, semicircolari, esagonali, ottagonali, triangolari, pentagonali, a diamante, a stella, convessi, concavi e varie altre geometrie personalizzate. In base alle caratteristiche della sezione trasversale, i tubi profilati speciali sono classificati sistematicamente in tre categorie principali: tubi profilati speciali a spessore di parete uniforme, tubi profilati speciali a spessore di parete non uniforme e tubi profilati speciali a diametro variabile l’intervallo dimensionale di questi tubi è molto ampio: i diametri esterni vanno tipicamente da 6 mm a 530 mm, mentre gli spessori di parete variano da 0,6 mm a 200 mm, consentendo l’impiego sia in componenti di strumentazione di precisione sia in elementi strutturali pesanti. Gli standard di riferimento per questi prodotti includono GB/T 3094-2012 per tubi in acciaio sagomati a freddo e YB/T 4674-2018 per tubi saldati in acciaio a sezione speciale, che forniscono specifiche complete in merito a classificazione, dimensioni, requisiti tecnici e garanzia della qualità .
Produzione di tubi senza saldatura a sezione speciale: lavorazione a caldo e trafilatura a freddo
La produzione di tubi senza saldatura in acciaio a sezione speciale segue un processo sistematico che trasforma billette tonde solide in profilati cavi di precisione con sezioni non circolari il percorso produttivo inizia con la selezione e l’ispezione di billette di acciaio tondo di alta qualità, che vengono prima riscaldate a circa 1.200 °C in un forno rotativo. La billetta riscaldata viene quindi immessa in un laminatoio perforatore, dove un mandrino appuntito viene spinto attraverso il centro, creando una camicia cava. questa fase di lavorazione a caldo — che comprende perforazione, laminazione a tre rulli in croce, laminazione continua o estrusione — è seguita da operazioni di riduzione e calibratura del tubo per ottenere la sezione cava rotonda iniziale. il tubo rotondo formatosi a caldo viene quindi sottoposto a trafilatura a freddo o laminazione a freddo, le tecnologie fondamentali per la produzione di profili speciali. Nella trafilatura a freddo, il tubo rotondo viene tirato attraverso una matrice di precisione a temperatura ambiente, modificandone progressivamente la sezione trasversale fino a ottenere il profilo non circolare desiderato. . Per requisiti di elevata precisione, il processo di trafilatura a freddo può prevedere più passaggi con trattamenti termici intermedi e decapaggio per ripristinare la duttilità e rimuovere gli ossidi superficiali . Il flusso di lavoro completo di lavorazione a freddo per tubi senza saldatura a sezione speciale è il seguente: preparazione del tubo rotondo → appuntimento → ricottura → decapaggio → lubrificazione (oleatura o placcatura in rame) → trafilatura a freddo multipassaggio (o laminazione a freddo) → trattamento termico → raddrizzamento → ispezione → marcatura → stoccaggio . Per applicazioni di precisione ultra-elevata, laminazione a Freddo può essere impiegata la laminazione a freddo, nella quale il tubo transita attraverso un laminatoio a freddo che riduce diametro e spessore della parete, ottenendo al contempo un’eccellente accuratezza dimensionale e una finitura superficiale superiore.
Produzione di tubi saldati a sezione speciale: formatura e saldatura ad alta frequenza
I tubi saldati in acciaio a sezione speciale sono prodotti mediante un percorso produttivo distinto, che ha inizio da nastri o bobine di acciaio anziché da billette solide . Il processo inizia con la selezione di nastri d'acciaio laminati a freddo o a caldo di alta qualità, sottoposti a un'ispezione rigorosa per difetti superficiali e conformità dimensionale . Il nastro viene quindi svolto e fatto passare attraverso una serie di rulli formativi che curvano progressivamente il nastro piatto fino a ottenere una forma tubolare. Per profili di forma speciale, il processo di formatura è più complesso rispetto a quello impiegato per tubi rotondi standard, richiedendo sequenze di rulli accuratamente progettate per ottenere la geometria desiderata della sezione trasversale. I bordi del tubo formatosi vengono uniti mediante saldatura ad alta frequenza a resistenza elettrica (ERW) , che applica una corrente ad alta frequenza per riscaldare i bordi fino alla temperatura di saldatura, seguita da rulli di compressione che li forzano insieme senza l'uso di metallo d'apporto . La cordone di saldatura viene successivamente rifilato (rimozione della bava interna ed esterna) per garantire superfici lisce . Per diametri maggiori o spessori di parete più elevati, saldatura a Getto Sommerso (SAW) può essere impiegata la saldatura ad arco sommerso (SAW), utilizzando tecniche a filo singolo o a doppio filo con alimentazione automatica del flusso il processo produttivo per i tubi saldati a sezione speciale comprende: ispezione della striscia d'acciaio → svolgimento → livellamento → rifilatura dei bordi → formatura → saldatura ad alta frequenza → scalpellatura → calibratura → raddrizzatura → taglio → prove non distruttive → prova idrostatica → ispezione → imballaggio la norma sui tubi saldati a sezione speciale YB/T 4674-2018 specifica i requisiti per i tubi di acciaio sagomati saldati destinati all'edilizia e ad altre applicazioni.
Tecnologie di formatura a freddo: formatura a rulli e formatura per trazione
Oltre alla trafilatura a freddo e alla saldatura, diverse tecnologie avanzate di formatura a freddo vengono impiegate nella produzione di tubi a sezione speciale. Formativo di rotoli (nota anche come formatura a rulli a freddo) è uno dei metodi più diffusi, in cui un tubo già formato, rotondo o a forma base, viene fatto passare attraverso una serie di matrici a rulli che lo deformano progressivamente a freddo fino a ottenere il profilo finale a sezione speciale . Questo processo offre diversi vantaggi: semplicità di funzionamento, elevata produttività, costi moderati per gli utensili e la capacità di produrre una qualità costante su grandi serie di produzione . Il processo di profilatura a freddo prevede più stadi, con il tubo che passa attraverso rulli progressivamente sagomati, i quali deformano in modo incrementale il materiale fino al raggiungimento della sezione trasversale finale. Formatura per stiramento viene impiegato per applicazioni che richiedono un’accuratezza dimensionale eccezionalmente elevata e una finitura superficiale superiore . Questo metodo comprende tecniche come la trafilatura a vuoto (senza supporto interno), la trafilatura con mandrino (con supporto interno) e l’allungamento con rulli-die; quest’ultima offre vantaggi rispetto all’allungamento con die fisso, poiché trasforma l’attrito radente in attrito volvente, riducendo i costi e migliorando l’efficienza produttiva . Per geometrie complesse che richiedono più stadi di deformazione, è possibile applicare sequenzialmente una combinazione di queste tecniche di formatura a freddo.
Trattamento termico, finitura superficiale e controllo qualità
Il trattamento termico è una fase critica nella produzione di tubi a sezione speciale, che regola le proprietà meccaniche ed elimina le tensioni interne indotte dalla lavorazione a freddo . Mediante processi quali ricottura, normalizzazione, tempra e rinvenimento, i produttori possono ottimizzare la resistenza, la tenacità e la resistenza alla corrosione del tubo . La ricottura è particolarmente importante per i tubi trafilati e laminati a freddo, poiché ripristina la duttilità e allevia l’indurimento per deformazione accumulato durante la lavorazione. Per i tubi a sezione speciale in acciaio inossidabile, può essere applicata una ricottura di solubilizzazione seguita da raffreddamento rapido, al fine di sciogliere i precipitati e ripristinare la resistenza alla corrosione. Dopo il trattamento termico, i tubi vengono sottoposti a finitura superficiale per migliorarne l’aspetto e la durabilità . Ciò può includere la decapaggio per rimuovere la calamina ossidata, la passivazione per le leghe di acciaio inossidabile o l’applicazione di rivestimenti protettivi come verniciatura, elettrodeposizione o verniciatura a polvere . Per i tubi saldati, la saldatura viene sottoposta a ispezione ultrasonora continua in linea per verificarne l’integrità, seguita da un test di pressione idrostatica per confermare le prestazioni di tenuta. . Il controllo finale di qualità comprende la verifica dimensionale (diametro esterno, spessore della parete, lunghezza, rettilineità), i test delle proprietà meccaniche (trazione, durezza, schiacciamento) e la valutazione della qualità superficiale. Il sistema completo di assicurazione della qualità garantisce che ogni tubo in acciaio a sezione speciale soddisfi i rigorosi requisiti dell’applicazione prevista: dai macchinari di precisione e dai componenti automobilistici alle strutture portanti e alle caratteristiche architettoniche.
