ES2645985T3 - Método para fabricar tubería sin soldadura - Google Patents

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ES2645985T3 ES13791398.4T ES13791398T ES2645985T3 ES 2645985 T3 ES2645985 T3 ES 2645985T3 ES 13791398 T ES13791398 T ES 13791398T ES 2645985 T3 ES2645985 T3 ES 2645985T3
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Abstract

Un método de fabricación de una tubería de acero sin soldadura, en el cual el método comprende: un primer paso de proporcionar una palanquilla hueca con un mandril insertado en su interior y de forjar la palanquilla hueca para convertirla en una cáscara (1) hueca primaria de un diámetro y un espesor predeterminados y que no tiene un extremo cerrado; estando el método caracterizado por que comprende además un segundo paso de someter a la cáscara hueca primaria a reducción de diámetro en una parte (1a) final de la misma para reducir los diámetros exterior e interior de la parte final; y un tercer paso de proporcionar a la cáscara hueca primaria un mandril (2) insertado en su interior, teniendo la cáscara hueca primaria la parte reducida en diámetro en la una parte final de la misma, y someter a la cáscara hueca primaria a estirado por empuje utilizando un banco de empuje, en el cual el mandril (2) que se utiliza en el tercer paso incluye una parte (2a) de cuerpo que tiene una forma cilíndrica y una parte (2b) de diámetro decreciente que tiene una forma de cono truncado situada en un borde frontal de la parte (2a) de cuerpo, teniendo la parte (2b) de diámetro decreciente un diámetro que se reduce hacia el borde frontal del mandril (2); y, en el segundo paso, la reducción de diámetro se realiza de tal manera que la parte reducida en diámetro de la cáscara (1) hueca primaria procesada en el segundo paso cumple la siguiente fórmula (1): B < D/4 ... (1), donde B representa un diámetro interior (mm) en el borde de la parte reducida en diámetro de la cáscara (1) hueca primaria y D representa un diámetro (mm) en el borde frontal del mandril (2) que se utiliza en el tercer paso.

Description

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DESCRIPCION
Metodo para fabricar tuberla sin soldadura CAMPO TECNICO
La presente invencion esta relacionada con un metodo de fabrication de una tuberla de acero sin soldadura que es capaz de fabricar tuberlas de acero sin soldadura de un amplio rango de tamanos con alta precision dimensional. Especlficamente, la presente invencion esta relacionada con un metodo de fabricacion de una tuberla de acero sin soldadura que incluye preparar una cascara hueca primaria mediante un proceso de fabricacion de tuberla por forja con mandril, y aplicar un proceso de fabricacion de tuberla mediante banco de empuje a la cascara hueca primaria preparada.
A menos que se especifique algo diferente, las definiciones de ciertos terminos tal como se utilizan en esta especificacion son las siguientes:
“Palanquilla hueca”: una palanquilla que sera sometida al Paso 1 como se describe en esta especificacion (paso de fabricacion de tuberla por forja con mandril). Esta es una palanquilla preparada perforando en caliente un lingote y dandole una forma hueca;
“Cascara hueca primaria”: una cascara que sera sometida al Paso 2 como se describe en esta especificacion (paso de reduction de diametro). Esta es una cascara que se conforma a partir de una palanquilla hueca en el Paso 1;
“Cascara hueca”: una cascara que sera sometida a un proceso de reduccion de espesor mediante banco de empuje como se describe en esta especificacion. Esta es una cascara que fue sometida a calibration de las superficies interior y exterior en un proceso de calibracion mediante banco de empuje;
“Gran diametro”: un diametro exterior de tuberla de 1000 mm o mayor; y
“Precision dimensional”: valores absolutos de desviaciones de tamano en diametro exterior y espesor de pared de una tuberla terminada con respecto a los tamanos deseados.
TECNICA ANTERIOR
Para aplicacion en tuberlas de gran diametro tales como, por ejemplo, tuberlas de vapor de agua recalentado de gran diametro para uso en una central termica, se emplean tlpicamente tuberlas de acero espirales. En los ultimos anos, se han requerido tuberlas de gran diametro para responder a la creciente demanda de mayores prestaciones tales como el incremento en el nivel de presion de vapor para tuberlas de vapor de agua recalentado de gran diametro para uso en una central termica. Por consiguiente, existe una necesidad creciente de tuberlas de acero sin soldadura de gran diametro de alta calidad.
En el pasado, existieron ejemplos en los cuales se empleaba un proceso de fabricacion de tuberlas por forja con mandril como metodo para conformado en caliente de tuberlas de acero sin soldadura de gran diametro.
Un proceso de fabricacion de tuberla por forja con mandril es un proceso que incluye: proporcionar una palanquilla hueca con un mandril insertado en su interior; y trabajar en caliente la palanquilla hueca mediante forja en molde abierto para reducir gradualmente el espesor de pared de la misma, como se describe en la Literatura de Patente 1, en la cual esta basado el preambulo de la revindication 1. El documento FR 2443884 A1 describe una fabricacion de tubos metalicos sin soldadura por perforation de una preforma solida al mismo tiempo que se alarga la preforma; sometiendo a la preforma a un proceso de lamination circunferencial en un dispositivo el cual puede ser generalmente similar al dispositivo de perforacion y el cual produce un alargamiento aproximadamente igual al del paso de perforacion; y haciendo pasar la preforma a traves de un laminador continuo para producir un tubo sin soldadura, siendo el alargamiento producido por el laminador aproximadamente el mismo factor que el alargamiento combinado producido en los pasos de perforacion y de laminacion circunferencial. De acuerdo con el documento FR 2443884 A1, el metodo se puede utilizar para tubos de gran diametro con paredes relativamente delgadas.
Una ventaja de un proceso de fabricacion de tuberlas por forja con mandril radica en el amplio rango de tamanos de tuberla que se puede conseguir realizando forja y recalentamiento repetitivos. Es decir, es posible fabricar tuberlas de acero sin soldadura de gran diametro.
Por otro lado, una desventaja de un proceso de fabricacion de tuberlas por forja con mandril es la baja precision dimensional que se obtiene como resultado del conformado por forja. Debido a esto, en el proceso de mecanizado de acabado despues del proceso de fabricacion de tuberlas en caliente, la cantidad de arranque de material por mecanizado en la superficie de la tuberla de acero es grande, y por lo tanto la productividad es baja.
LISTA DE REFERENCIAS
LITERATURA DE PATENTE
LITERATURA DE PATENTE 1: Publication de Patente Japonesa N° H07-22802 LITERATURA DE PATENTE 2: Publicacion de Solicitud de Patente Japonesa N° S56-128611
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RESUMEN DE LA INVENCION PROBLEMA TECNICO
Un objeto de la presente invencion es proporcionar un metodo de fabricacion de una tuberla de acero sin soldadura que sea capaz de conseguir alta precision dimensional, concretamente alta precision del espesor de pared, as! como un amplio rango de tamanos fabricables (tuberlas de gran diametro o de pared gruesa).
SOLUCION AL PROBLEMA
El presente inventor dirigio su atencion a procesos de fabricacion de tuberlas mediante banco de empuje, los cuales son capaces de fabricar tuberlas de acero sin soldadura con alta precision de espesor de pared. Como se describe en la Literatura de Patente 2, un proceso de fabricacion de tuberlas mediante banco de empuje es un proceso que incluye: proporcionar una pieza de trabajo de acero hueca con un mandril insertado en su interior, teniendo la pieza de trabajo de acero hueca un extremo cerrado; y estirar por empuje la pieza de trabajo a traves de un conjunto de hilera para reducir el espesor de pared de la misma. Una ventaja de los procesos de fabricacion de tuberlas mediante banco de empuje es la alta precision dimensional que se consigue mediante el uso de herramientas de calibracion interiores y exteriores tales como un mandril y un conjunto de hilera. Debido a esto, en el proceso de mecanizado de acabado, la cantidad de arranque de material por mecanizado en la superficie de la tuberla es pequena, y por lo tanto la productividad es alta.
El aprovechamiento del proceso de fabricacion de tuberlas por forja con mandril y del proceso de fabricacion de tuberlas mediante banco de empuje puede permitir la fabricacion de tuberlas de acero sin soldadura de un amplio rango de tamanos con alta precision dimensional. Sin embargo, en procesos de fabricacion de tuberlas mediante banco de empuje, es necesario utilizar piezas de trabajo de acero huecas que tengan un extremo cerrado. Es decir, tuberlas de acero sin soldadura preparadas mediante un proceso de fabricacion de tuberlas por forja con mandril no se pueden utilizar en un proceso de fabricacion de tuberlas mediante banco de empuje, en el estado en que quedan preparadas, como piezas de trabajo a procesar. Esto se debe a que, dado que no tienen un extremo cerrado, no pueden ser empujadas por un mandril para hacerlas pasar a traves de un conjunto de hilera.
En vista de lo anterior, el presente inventor analizo metodos que permitiran que tuberlas de acero sin soldadura preparadas mediante un proceso de fabricacion de tuberlas por forja con mandril sean sometidas a un proceso de fabricacion de tuberlas mediante banco de empuje. Despues de una enorme cantidad de prueba y error, el presente inventor ha encontrado que los dos metodos de fabricacion de tuberlas se pueden utilizar en combinacion: sometiendo a una tuberla de acero sin soldadura preparada mediante un proceso de fabricacion de tuberlas por forja con mandril a reduccion de diametro en una parte final de la misma de manera que los diametros exterior e interior de la parte final se reducen y la parte final con diametro reducido puede servir como sustituto para un extremo cerrado.
La presente invencion se ha conseguido basandose en los resultados del analisis y se resume como un metodo de fabricacion de una tuberla de acero sin soldadura de acuerdo con la reivindicacion 1.
EFECTOS VENTAJOSOS DE LA INVENCION
El metodo de fabricacion de una tuberla de acero sin soldadura de la presente invencion es ventajoso en que: es capaz de fabricar tuberlas de acero sin soldadura de un amplio rango de tamanos (tuberlas de gran diametro o de pared gruesa) con alta precision dimensional, concretamente con alta precision de espesor de pared debido al proceso de fabricacion de tuberlas de acero mediante banco de empuje que se aplica despues de la aplicacion del proceso de fabricacion de tuberlas por forja con mandril.
BREVE DESCRIPCION DE LOS DIBUJOS
La Figura 1 es una vista en seccion longitudinal de una cascara hueca primaria despues de ser sometida a reduccion de diametro en una parte final de la misma.
La Figura 2 es una vista lateral de una parte final frontal de un mandril a ser utilizado en el paso de fabricacion de tuberlas mediante banco de empuje.
La Figura 3 es un diagrama que muestra una configuration que incluye una cascara hueca primaria, un mandril, y un conjunto de hilera en el paso de fabricacion de tuberlas mediante banco de empuje.
La Figura 4 es un diagrama que ilustra una comparacion de los tamanos fabricables de tuberlas de acero sin soldadura entre un proceso de fabricacion de tuberlas mediante banco de empuje convencional y el metodo de fabricacion de la presente invencion.
DESCRIPCION DE REALIZACIONES
El metodo de fabricacion incluye: Paso 1 (paso de fabricacion de tuberlas por forja con mandril); Paso 2 (paso de reduccion de diametro); y Paso 3 (paso de fabricacion de tuberlas mediante banco de empuje). Cada uno de los pasos se describe a continuation.
[Paso 1 (paso de fabricacion de tuberlas por forja con mandril)]
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En el Paso 1, se conforman cascaras huecas primarias mediante el siguiente procedimiento:
(1) Presionar una herramienta que tiene un extremo afilado contra una superficie superior de un lingote situado con la direccion longitudinal del mismo orientada verticalmente mientas se esta haciendo girar la herramienta, y perforar el lingote convirtiendolo en una palanquilla hueca mediante trabajo en caliente;
(2) Colocar la palanquilla hueca con la direccion longitudinal de la misma orientada horizontalmente y presionar un mandril contra la superficie interior de la palanquilla hueca para reducir el espesor de pared de la misma mediante trabajo en caliente al mismo tiempo que se esta haciendo girar la palanquilla hueca.
(3) Repetir el paso (2) anterior una o varias veces para conformar una cascara hueca primaria que tenga un diametro exterior y un espesor de pared predeterminados.
En el paso de fabricacion de tuberlas por forja con mandril, la forja en caliente de la palanquilla hueca se realiza preferiblemente dentro de un rango de temperaturas de 900° C a 1250° C.
[Paso 2 (paso de reduccion de diametro)]
La Figura 1 es una vista en seccion longitudinal de una cascara hueca primaria despues de ser sometida a reduccion de diametro. En el Paso 2, la reduccion de diametro se realiza en una parte final de la cascara 1 hueca primaria conformada en el Paso 1, mientras se esta haciendo girar dicha cascara 1 hueca primaria, para reducir los diametros interior y exterior de la misma.
La parte reducida en diametro esta compuesta por una parte 1a final frontal situada en el borde frontal de la cascara 1 hueca primaria y por una parte 1b de diametro decreciente. La parte 1b de diametro decreciente esta situada entre la parte 1a final frontal y la parte del cuerpo en la cual no se realiza reduccion de diametro. La parte 1a final frontal tiene un diametro exterior y un espesor de pared constantes. La parte 1b de diametro decreciente tiene diametros interior y exterior que se reducen hacia el borde frontal.
Si la parte sometida al paso de reduccion de diametro se deforma en el Paso 3, el paso de reduccion de diametro se puede realizar de nuevo segun sea necesario. Como metodo para reduccion de diametro, se puede emplear no solo estampacion sino tambien un metodo consistente en golpear una parte final de la cascara 1 hueca primaria con un martillo as! como un metodo de forja rotatoria con una recalcadora o similar.
[Forma de la Parte Sometida a Reduccion de Diametro]
La Figura 2 es una vista lateral de una parte de borde frontal de un mandril para ser utilizado en el paso de fabricacion de tuberla mediante banco de empuje. El mandril 2 incluye: una parte 2a de cuerpo que tiene una forma cillndrica y una parte 2b de diametro decreciente que tiene una forma de cono truncado situada en el borde frontal de la parte 2a de cuerpo. La parte 2b de diametro decreciente tiene un diametro que se reduce hacia el borde frontal del mandril 2. Tlpicamente, la parte 2b de diametro decreciente esta conformada con una forma conica.
La parte reducida en diametro de la cascara 1 hueca primaria procesada en el Paso 2 cumple la siguiente formula
(1) donde B (mm) representa un diametro interior en el borde de la parte reducida en diametro de la cascara hueca primaria y D (mm) representa un diametro en el borde frontal del mandril que se utiliza en el paso de fabricacion de tuberlas mediante banco de empuje. El objetivo de esto es reducir la posibilidad de que el mandril 2 atraviese la parte 1a final frontal y la parte 1b de diametro decreciente de la cascara 1 hueca primaria durante el proceso de estirado por empuje en el Paso 3 (paso de fabricacion de tuberlas mediante banco de empuje). Los casos que cumplen la formula (1) incluyen un caso en el cual la parte reducida en diametro forma un extremo cerrado.
B < D/4 ... (1).
[Paso 3 (paso de fabricacion de tuberlas mediante banco de empuje)]
La Figura 3 es un diagrama que muestra una configuration de una cascara hueca primaria, un mandril, y un conjunto de hilera en el paso de fabricacion de tuberlas mediante banco de empuje. El conjunto 3 de hilera se puede proporcionar como un juego de una pluralidad de hileras o como una unica hilera. En el conjunto 3 de hilera, se emplea tlpicamente una hilera conica con un semi-angulo a de la hilera de 10 a 20° y con una anchura W de la hilera de 150 a 200 mm.
En el Paso 3, a la cascara 1 hueca primaria que tiene la parte reducida en diametro en una parte final de la misma se le proporciona un mandril 2 insertado en su interior y se le somete a estirado por empuje utilizando un banco de empuje. El paso 3 se divide preferiblemente en dos pasos, un paso de calibration y un paso de reduccion del espesor de pared (tambien denominados en lo que sigue, respectivamente, “paso de calibracion mediante banco de empuje” y “paso de reduccion del espesor de pared mediante banco de empuje”).
[Paso de Calibracion]
En el paso de calibracion, a la cascara 1 hueca primaria que tiene la parte reducida en diametro en una parte final de la misma se le proporciona un mandril 2 insertado en su interior y dicha cascara 1 hueca primaria es empujada a traves del conjunto 3 de hilera mediante trabajo en caliente para calibrar las superficies interior y exterior. La cascara
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1 hueca primaria se somete a estirado por empuje a traves de una hilera como se ha descrito anteriormente con reduccion suave para calibrar las superficies interior y exterior, proporcionando de ese modo una cascara 1 hueca que sera procesada en el paso de reduccion del espesor de pared.
El paso de calibracion esta concebido para reducir variaciones longitudinales en el diametro exterior y en el espesor de pared de la cascara 1 hueca primaria utilizando el conjunto 3 de hilera. Si, por ejemplo, existen grandes irregularidades en la superficie exterior de la cascara 1 hueca primaria, las irregularidades pueden interferir con la hilera conica cuando la cascara 1 hueca primaria es empujada a traves de la hilera conica, haciendo de ese modo diflcil o imposible la operacion de estirado por empuje.
La tasa de reduccion en el paso de calibracion es preferiblemente de aproximadamente 3 a 7%.
En el paso de calibracion, la parte de la cascara 1 hueca primaria que sera sometida a estirado por empuje (la parte que no fue sometida a reduccion de diametro) se calienta preferiblemente hasta una temperatura de va desde 900° C hasta 1250° C. El objetivo de esto es reducir la resistencia a la deformacion y facilitar el procesamiento.
Dado que la porcion reducida en diametro es una parte contra la cual es presionado el mandril 2, preferiblemente se refrigera por inyeccion de agua para minimizar la deformacion que puede aparecer durante el proceso de estirado por empuje. Para asegurarse de que el estirado por empuje de la cascara 1 hueca primaria mediante el mandril 2 se realiza sin fallo, se prefiere que la parte reducida en diametro se mantenga a una temperatura de 500° C o menos. Su temperatura llmite inferior es preferiblemente 400° C. Esto es debido a que, cuando se enfrlan hasta una temperatura baja, ciertos tipos de acero tales como, por ejemplo, un acero con 9% de Cr, pueden sufrir fisuracion por tensiones de origen termico durante la transformacion martensltica.
[Paso de Reduccion del Espesor de Pared]
La cascara 1 hueca, obtenida mediante el proceso de estirado por empuje con reduccion suave en el paso de calibracion, es procesada en el paso de reduccion del espesor de pared. El paso de reduccion del espesor de pared tambien utiliza un mandril 2 y un conjunto 3 de hilera que tienen la misma configuration que se muestra en la Figura 2. Al seleccionar el conjunto 3 de hilera a utilizar, es necesario que este tenga la capacidad de impartir una reduccion predeterminada a la cascara 1 hueca.
El paso de reduccion del espesor de pared incluye las siguientes operaciones:
(1) La cascara hueca que ha sido sometida a calibracion de superficies interior y exterior en el paso de calibracion es empujada a traves del conjunto 3 de hilera que tiene un diametro interior menor mediante trabajo en caliente, por lo cual se le proporciona una reduccion predeterminada al mismo tiempo que se reduce el espesor de pared de la misma.
(2) Repitiendo el paso (1) anterior una o varias veces, es posible fabricar tuberlas de acero sin soldadura con alta precision de espesor de pared. Especlficamente, es posible limitar la desviacion con respecto al espesor de pared deseado a 10 mm o menos con independencia del espesor de la pared que ha sido sometida al proceso de estirado por empuje.
Tambien en el paso de reduccion del espesor de la pared, la parte de cuerpo que sera sometida a estirado por empuje se calienta preferiblemente hasta una temperatura de 900° C a 1250° C para reducir la resistencia a la deformacion y facilitar el procesamiento. Por otro lado, la temperatura de la parte reducida en diametro se controla preferiblemente a 500° C o menos realizando inyeccion de agua o similar para garantizar que el estirado por empuje de la cascara 1 hueca mediante el mandril 2 se realiza sin fallo. Su temperatura llmite inferior es preferiblemente 400° C.
Despues de los Pasos 1 a 3 descritos anteriormente, se puede incorporar un proceso de acabado. El paso de acabado puede incluir las siguientes operaciones:
(1) Cortar la parte reducida en diametro de la tuberla de acero sin soldadura fabricada en el Paso 3;
(2) Tratar termicamente la tuberla de acero sin soldadura segun sea necesario despues de que se haya cortado la parte reducida en diametro; y
(3) Someter a la tuberla de acero sin soldadura resultante a un proceso de acabado por mecanizado o por pulido de las superficies interior y exterior de la tuberla de acero para acabarla a propiedades y tamano de la superficie predeterminados.
[Tipo de Acero Apropiado]
Ejemplos de tipos de acero apropiados para el metodo de fabrication descrito anteriormente incluyen los siguientes tres tipos de acero:
(1) Acero al carbono con una composition qulmica, en % en masa, de C: 0,3% o menor, Si: 1% o menor, Mn: 0,1 a 2%, y N: 0,02% o menor, siendo el resto Fe e impurezas;
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(2) Acero de baja aleacion con una composicion qulmica, en % en masa, de C: 0,15% o menor, Si: 1% o menor, Mn: 0,1 a 2%, Cr: 0,5 s 3,0%, Ni: 0,5% o menor, Mo: 0,1 a 3,0%, W: 0 a 2%, Cu: 0,1% o menor, y N: 0,002 a 0,030%, siendo el resto Fe e impurezas; y
(3) Acero ferrltico de alta resistencia al calor con alto contenido en Cr con una composicion qulmica, en % en masa, de C: 0,15% o menor, Si: 1% o menor, Mn: 0,1 a 2%, Cr: 8,0 a 12,5%, Ni: 1,0% o menor, Mo: 0,1 a 3,0%, W: 0 a 4%, Cu: 0 a 1,5%, y N: 0,01 a 0,10%, siendo el resto Fe e impurezas.
EJEMPLOS
A continuacion se describen ejemplos que ilustran como es posible fabricar tuberlas de acero sin soldadura con alta precision de espesor de pared y extender el tamano fabricable de tuberlas de acero sin soldadura.
(Ejemplo 1)
El Ejemplo 1 ilustra un caso en el cual se consiguio la extension del tamano fabricable del diametro exterior.
1. Programa de Fabricacion de Tuberlas en Cada Paso (Paso de Fabricacion de Tuberlas por Forja con Mandril)
A una palanquilla hueca (peso: 13850 kg) producida a partir de acero ferrltico de alta resistencia al calor con alto contenido en Cr como se ha descrito anteriormente se le proporciono un mandril insertado en su interior, y se conformo dicha palanquilla hueca para convertirla en una cascara hueca primaria de 1250 mm de diametro exterior, 1090 mm de diametro interior, 80 mm de espesor de pared, y 6000 mm de longitud mediante el proceso de fabricacion de tuberlas por forja con mandril.
(Paso de Reduccion de Diametro)
La cascara hueca primaria resultante fue sometida a reduccion de diametro en una parte final de la misma donde los diametros interior y exterior fueron reducidos. El diametro B interior resultante en el borde de la parte reducida en diametro de la cascara hueca primaria fue 200 mm.
(Paso de Calibracion mediante banco de empuje)
A la cascara hueca primaria que tiene la parte reducida en diametro en una parte final de la misma se le proporciono un mandril con un diametro exterior de 1060 mm insertado en su interior. Entonces dicha cascara hueca primaria se sometio a reduccion suave en un banco de empuje utilizando una hilera con un diametro interior de 1240 mm, y se conformo para convertirla en una cascara hueca con las superficies interior y exterior de la misma calibradas. El diametro D en el borde frontal del mandril fue de 950 mm y por lo tanto la formula (1) previamente indicada se cumplio.
(Paso de Reduccion del Espesor de Pared mediante banco de empuje)
La cascara hueca resultante fue sometida a estirado por empuje en el banco de empuje utilizando un mandril con un diametro exterior de 1060 mm e hileras con diametros interiores de 1210 mm y 1190 mm, y se conformo para convertirla en una tuberla de acero sin soldadura.
(Paso de Acabado)
El tamano de la tuberla de acero sin soldadura fabricada fue de 1190 mm de diametro exterior, 1060 mm de diametro interior, 65 mm de espesor de pared, y 7600 mm de longitud. Una longitud de 300 mm de la tuberla de acero sin soldadura se corto en la parte final reducida en diametro, lo cual fue seguido por tratamiento termico y posterior mecanizado de las superficies interior y exterior.
2. Comparacion de Precision de Espesor de Pared
La tuberla de acero sin soldadura del Ejemplo 1 tenia un tamano de 1190 mm de diametro exterior, 1060 mm de diametro interior, y 65 mm de espesor de pared y por lo tanto era una tuberla de gran diametro. Sin embargo, alcanzo una precision de espesor de pared de menos de 10 mm. Posteriormente, fue sometida a mecanizado de las superficies interior y exterior, y acabada a un tamano de 1170 mm de diametro exterior, 1080 mm de diametro interior, y 45 mm de espesor de pared.
Es decir, en el Ejemplo 1, la cantidad de mecanizado necesaria para el proceso de acabado fue no mayor de 10 mm para ambas superficies interior y exterior.
Para comparacion con el Ejemplo 1, una cascara hueca primaria, fabricada a partir del proceso de fabricacion de tuberlas por forja con mandril, que tenia un diametro exterior de 1250 mm, un diametro interior de 1090 mm, y un espesor de pared de 80 mm, mostro una precision de espesor de pared de mas de 20 mm.
Basandose en lo anterior, en el Ejemplo 1, la cantidad de mecanizado necesaria es 10 mm como maximo para ambas superficies interior y exterior, mientras que en el Ejemplo Comparativo, se asume que la cantidad de mecanizado de acabado necesario supera 25 mm para ambas superficies interior y exterior. Por lo tanto se ve que el Ejemplo 1 produce un efecto ventajoso.
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(Ejemplo 2)
El Ejemplo 2 ilustra un caso en el cual se consiguio la extension del tamano fabricable del espesor de pared.
1. Programa de Fabricacion de Tuberlas en Cada Paso (Paso de Fabricacion de Tuberlas por Forja con Mandril)
A una palanquilla hueca (peso: 25600 kg) producida a partir de acero ferrltico de alta resistencia al calor con alto contenido en Cr como el descrito anteriormente se le proporciono un mandril insertado en su interior, y se conformo dicha palanquilla hueca para convertirla en una cascara hueca primaria de 1050 mm de diametro exterior, 640 mm de diametro interior, 205 mm de espesor de pared, y 6000 mm de longitud mediante el proceso de fabricacion de tuberlas por forja con mandril.
(Paso de Reduccion de Diametro)
La cascara hueca primaria resultante fue sometida a reduccion de diametro en una parte final de la misma en la que se redujeron los diametros interior y exterior. El diametro interior B resultante en el borde de la parte reducida en diametro de la cascara hueca primaria fue de 100 mm.
(Paso de calibration mediante banco de empuje)
A la cascara hueca primaria que tenia la parte reducida en diametro en una parte final de la misma se le proporciono un mandril con un diametro exterior de 610 mm insertado en ella. Entonces se sometio a reduccion suave en un banco de empuje utilizando una hilera con un diametro interior de 1040 mm, y se conformo para convertirla en una cascara hueca con las superficies interior y exterior de la misma calibradas. El diametro D en el borde frontal del mandril era de 500 mm y por lo tanto la formula (1) indicada previamente se cumplio.
(Paso de Reduccion del Espesor de Pared mediante banco de empuje)
La cascara hueca resultante fue sometida a estirado por empuje en el banco de empuje utilizando un mandril con un diametro exterior de 610 mm e hileras con diametros interiores de 1010 mm y 990 mm, y se conformo para convertirla en una tuberia de acero sin soldadura.
(Paso de Acabado)
El tamano de la tuberia de acero sin soldadura fabricada fue de 990 mm de diametro exterior, 610 mm de diametro interior, 190 mm de espesor de pared, y 6800 mm de longitud. Una longitud de 300 mm de la tuberia de acero sin soldadura se corto en la parte final reducida en diametro, lo cual fue seguido por tratamiento termico y posterior mecanizado de las superficies interior y exterior.
2. Comparacion de Precision de Espesor de Pared
La tuberia de acero sin soldadura fabricada en el Ejemplo 2 tenia un tamano de 990 mm de diametro exterior, 610 mm de diametro interior, y 190 mm de espesor de pared y por lo tanto era una tuberia de pared gruesa. Sin embargo, alcanzo una precision de espesor de pared de menos de 10 mm. Posteriormente, fue sometida a mecanizado de las superficies interior y exterior, y acabada a un tamano de 970 mm de diametro exterior, 630 mm de diametro interior, y 170 mm de espesor de pared.
Es decir, tambien en el Ejemplo 2, la cantidad de mecanizado necesaria para el proceso de acabado fue no mas de 10 mm para ambas superficies interior y exterior.
Para comparacion con el Ejemplo 2, una cascara hueca primaria, fabricada a partir del proceso de fabricacion de tuberlas por forja con mandril, que tenia un diametro exterior de 1050 mm, un diametro interior de 640 mm, y un espesor de pared de 205 mm, fue examinada para encontrar la precision de espesor de pared de la misma. Como con el Ejemplo 1, se encontro que su precision de espesor de pared era mas de 20 mm.
Basandose en lo anterior, en el Ejemplo 2, la cantidad de mecanizado requerida es 10 mm como maximo para ambas superficies interior y exterior, mientras que en el Ejemplo Comparativo, se asume que la cantidad de mecanizado de acabado requerida supera 25 mm para ambas superficies interior y exterior. Por lo tanto se observa que el Ejemplo 2 produce un efecto ventajoso.
La Figura 4 es un diagrama que ilustra una comparacion del tamano fabricable de tuberlas de acero sin soldadura entre un proceso de fabricacion de tuberlas mediante banco de empuje y el Ejemplo 1 o el Ejemplo 2. El tamano fabricable se define en esta memoria como un tamano que cumple el requisito de la precision de espesor de pared de 10 mm o menos.
Como se puede observar a partir de la Figura 4, cuando el proceso de fabricacion de tuberlas mediante banco de empuje se empleo en solitario (ejemplo comparativo), el tamano maximo que se consiguio en la fabricacion de la tuberia de acero sin soldadura al mismo tiempo que se cumplla la precision de espesor de pared de 10 mm o menos fue el siguiente: el diametro exterior maximo de 850 mm o el espesor de pared maximo de 150 mm. En contraste
con esto, en el Ejemplo 1 o 2, el tamano fabricable de tuberlas de acero sin soldadura se extendio al diametro exterior maximo de 1200 mm o al espesor de pared maximo de 170 mm.
APLICABILIDAD INDUSTRIAL
5 Con el metodo de fabricacion de una tuberla de acero sin soldadura de acuerdo con la presente invencion, es posible fabricar tuberlas de acero sin soldadura de un amplio rango de tamanos (tuberlas de gran diametro o de pared gruesa) con alta precision dimensional, concretamente con alta precision de espesor de pared.
LISTA DE SIGNOS DE REFERENCIA
10 1: cascara hueca primaria, cascara hueca, 1a: parte final frontal, 1b: parte de diametro decreciente, 2: mandril, 2a:
parte de cuerpo, 2b: parte de diametro decreciente, 3: conjunto de hilera

Claims (8)

  1. 5
    10
    15
    20
    25
    30
    35
    40
    45
    50
    55
    REIVINDICACIONES
    1. Un metodo de fabricacion de una tuberla de acero sin soldadura, en el cual el metodo comprende:
    un primer paso de proporcionar una palanquilla hueca con un mandril insertado en su interior y de forjar la palanquilla hueca para convertirla en una cascara (1) hueca primaria de un diametro y un espesor predeterminados y que no tiene un extremo cerrado; estando el metodo caracterizado por que comprende ademas un segundo paso de someter a la cascara hueca primaria a reduccion de diametro en una parte (1a) final de la misma para reducir los diametros exterior e interior de la parte final; y
    un tercer paso de proporcionar a la cascara hueca primaria un mandril (2) insertado en su interior, teniendo la cascara hueca primaria la parte reducida en diametro en la una parte final de la misma, y someter a la cascara hueca primaria a estirado por empuje utilizando un banco de empuje, en el cual el mandril (2) que se utiliza en el tercer paso incluye una parte (2a) de cuerpo que tiene una forma cillndrica y una parte (2b) de diametro decreciente que tiene una forma de cono truncado situada en un borde frontal de la parte (2a) de cuerpo, teniendo la parte (2b) de diametro decreciente un diametro que se reduce hacia el borde frontal del mandril (2); y,
    en el segundo paso, la reduccion de diametro se realiza de tal manera que la parte reducida en diametro de la cascara (1) hueca primaria procesada en el segundo paso cumple la siguiente formula (1):
    B < D/4 ... (1),
    donde B representa un diametro interior (mm) en el borde de la parte reducida en diametro de la cascara (1) hueca primaria y D representa un diametro (mm) en el borde frontal del mandril (2) que se utiliza en el tercer paso.
  2. 2. El metodo de fabricacion de una tuberla de acero sin soldadura de acuerdo con la reivindicacion 1, en el cual:
    mediante el estirado por empuje de la cascara hueca en el tercer paso, se fabrica una tuberla de acero sin soldadura que tiene un diametro exterior de 1000 mm o mayor.
  3. 3. El metodo de fabricacion de una tuberla de acero sin soldadura de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el cual en el primer paso, la forja de la palanquilla hueca se realiza por forja en caliente dentro de un rango de temperaturas de 900° C a 1.250° C.
  4. 4. El metodo de fabricacion de una tuberla de acero sin soldadura de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el cual el tercer paso se realiza por medio de una hilera conico con un semi-angulo a de 10 a 20° y una anchura W de la molde de 150 a 200 mm.
  5. 5. El metodo de fabricacion de una tuberla de acero sin soldadura de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el cual el tercer paso comprende un paso de calibracion, en el cual la cascara (1) hueca primaria es empujada a traves a un conjunto (3) de hilera por trabajado en caliente para calibrar las superficies interior y exterior.
  6. 6. El metodo de fabricacion de una tuberla de acero sin soldadura de acuerdo con la reivindicacion 5, en el cual una tasa de reduccion en el paso de calibracion es de aproximadamente 3 a 7%.
  7. 7. El metodo de fabricacion de una tuberla de acero sin soldadura de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 5 a 6, en el cual el tercer paso comprende un paso de reduccion del espesor de pared, en el cual la cascara hueca que ha sido sometida a calibracion de superficies interior y exterior en el paso de calibracion es empujada a traves de un conjunto de hilera que tiene un diametro interior mas pequeno por trabajado en caliente.
  8. 8. El metodo de fabricacion de una tuberla de acero sin soldadura de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el cual en el tercer paso, la parte (2a) de cuerpo que sera sometida a estirado por empuje se calienta hasta una temperatura de 900° C a 1250° C, y en el cual la temperatura de la parte (2b) de diametro decreciente se controla a una temperatura de 500° C o menos.
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