Durante décadas, la columna estándar en un taller de acero ligero o mediano se construía a partir de canales de acero: un canal, un par de canales entrelazados o una caja soldada a partir de una placa. Hoy en día, un número cada vez mayor de diseñadores y fabricantes especifican en su lugar un único tubo de acero soldado en espiral. Los modernos talleres profesionales de estructuras de acero-ofrecen ciclos de producción controlables, costos de procesamiento moderados y una fabricación práctica y repetible, y la columna es uno de los lugares donde eso se muestra más claramente.
Este artículo explica cómo se fabrica la tubería en espiral, qué cambia su costura en espiral en comparación con una costura recta, dónde las columnas del canal llegan a sus límites y cómo comprar tubería en espiral para uso en columnas para que llegue lista para fabricar.
¿Cómo se fabrican los tubos de acero soldados en espiral y por qué el ancho de una bobina puede cubrir muchos diámetros?
Tubería de acero soldada en espiral (a menudo escritaSAWo HSAW) está hecho de una tira o bobina de acero que se dobla continuamente en forma de hélice. Los dos bordes de la tira se unen a lo largo de una línea en espiral y la unión se cierra medianteSoldadura automática por arco sumergido de doble-cara: una pasada por el interior y otra por el exterior.
La geometría es lo que hace que el proceso sea flexible. El diámetro de la tubería está determinado por el ancho de la tira y elángulo de formación:
D=B / (pi x cos beta), donde B es el ancho de la tira y beta es el ángulo entre el borde de la tira y el eje de la tubería.
Cambia el ángulo y la misma tira produce un diámetro diferente. Con una tira de 1.500 mm, un ángulo de formación de aproximadamente 53 grados da como resultado un tubo de aproximadamente 800 mm, y aproximadamente 66,5 grados da aproximadamente 1.200 mm (Figura 1).
Esto tiene tres consecuencias prácticas para el comprador:
- Cambio de tamaño rápido.Un laminador puede procesar diferentes diámetros a partir del mismo ancho de banda ajustando el ángulo de formación, por lo que maneja lotes pequeños y muchos tamaños sin necesidad de cambiar herramientas para cada uno.
- Pocos límites de longitud.El conformado es un proceso de doblado continuo, por lo que el tubo se corta a medida que sale de la línea en lugar de estar limitado por la longitud de la placa o la carrera de la prensa. Las longitudes personalizadas son la norma ySe pueden disponer longitudes de hasta 30 m.para aplicaciones de columnas y{0}}largos tramos.
- Estructura uniforme.La soldadura en espiral se distribuye uniformemente alrededor de la circunferencia y la flexión continua proporciona una buena precisión dimensional y una estructura general estable. El diámetro, la ovalidad y el espesor de la pared todavía se miden y registran, pero el proceso se adapta bien a un producto consistente.
¿Qué cambia la costura en espiral en comparación con una costura recta?
Tres diferencias importan cuando se compara una tubería en espiral con una tubería con junta recta-del mismo diámetro y pared.
1. La soldadura es más larga.La longitud de soldadura por metro de tubería es igual a pi x D / B. Para las dos tuberías en la Figura 1, eso es aproximadamente 1,68 my 2,51 m de costura por metro de tubería, contra 1 m para una costura recta. Hay más soldadura que inspeccionar, pero se produce mediante un proceso automático y se inspecciona de forma repetible.
2. Los defectos se encuentran en ángulo.Un defecto en la costura en espiral está inclinado hacia el eje de la tubería. Bajo tensión circular, la longitud efectiva de ese defecto a lo largo de la dirección de la tensión es aproximadamente su longitud multiplicada por cos beta, por lo que en un ángulo de formación de aproximadamente 60 grados es aproximadamente la mitad de la longitud efectiva del mismo defecto en una costura recta. En el servicio a presión, esta es la razón por la que la costura en espiral dispersa las tensiones y tolera mejor las imperfecciones.Esta ventaja se define frente a la tensión circular.En una columna que soporta principalmente carga axial, la capacidad está gobernada por la geometría de la sección y la calidad de la soldadura aún se verifica mediante pruebas.
3. Las propiedades de las placas no son las mismas en todas las direcciones.El acero para tuberías-se lamina y su energía de impacto Charpy a lo largo de la dirección de laminación suele ser alrededor de tres veces el valor a lo largo de ella (la proporción varía según el acero). En un típico tubo de costura recta-hecho de placa, la dirección del aro corre a través de la dirección de laminado. En los tubos en espiral, la tira corre a lo largo de la hélice, por lo que la dirección de rodamiento está inclinada hacia la dirección del aro y la tenacidad en la dirección del aro- cae entre los dos valores.
Estas características explican por qué la tubería en espiral tiene una larga trayectoria en plantas de suministro de agua, energía y químicas. La misma ruta de fabricación es la razón por la que ahora sirve estructuras de acero.
¿Por qué las columnas Channel Steel mostraron sus límites?
Un canal es una sección abierta. Es rígido en su eje fuerte y débil en el otro. Compare un solo canal 20a con un tubo en espiral de 219 mm de diámetro exterior y 6 mm de pared con una longitud efectiva de 6 m en ambas direcciones:
| Propiedad | Sencillo [canal 20a | Tubo espiral 219 x 6 mm |
|---|---|---|
| masa por metro | 22,6 kilos | 31,5 kilogramos |
| Área de sección transversal- | 28,8 cm2 | 40,2 cm2 |
| Radio de giro, eje fuerte. | 7,86 centímetros | 7,53 centímetros |
| Radio de giro, eje débil. | 2,11 centímetros | 7,53 centímetros |
| Esbeltez, eje débil (6 m) | alrededor de 284 | alrededor de 80 |
Los valores de los canales se toman de tablas de secciones estándar. Los valores de las tuberías se calculan a partir de la geometría. La comparación es deliberadamente simple: las columnas reales están arriostradas o construidas a partir de varios miembros.
Un solo canal en 284 está mucho más allá del límite de esbeltez de aproximadamente 150 que se aplica comúnmente a los miembros principales a compresión, por lo que las columnas del canal tuvieron que serconstruido: dos canales entrelazados o listones, o cuatro placas soldadas en una caja. Eso resuelve el eje débil, pero agrega:
- Horas de fabricación.Las barras de cordones o placas de listón deben cortarse, encajarse y soldarse en toda su longitud.
- Grietas y rincones.Los canales-con-posteriores y las juntas de cordones atrapan la humedad y son difíciles de limpiar y pintar adecuadamente, que es donde generalmente comienza la falla del recubrimiento.
- Baja rigidez torsional.Las secciones abiertas se tuercen fácilmente; un tubo circular cerrado resiste mucho mejor la torsión.
Un tubo circular tieneel mismo radio de giro en todas direcciones, sin eje débil, sin cordones, una superficie cerrada lisa y extremos que se pueden sellar. Ésa es la razón técnica por la que la industria pasó de las columnas de canal a las columnas de tubería.
¿Qué ventajas ofrece el tubo espiral como columna de taller?
- Una amplia gama de tallas.Debido a que un molino en espiral cambia el diámetro ajustando el ángulo de formación, se pueden producir diámetros y paredes principales utilizados para columnas de taller, desde aproximadamente 219 mm hacia arriba, sin esperar herramientas especiales.
- Longitud bajo demanda.Hay longitudes personalizadas disponibles ySe pueden disponer hasta 30 m.eso permitecolumnas de una-pieza y altura-completay unidades de columna combinadas fabricadas como una sola pieza, sin empalmes en campo, placas de empalme ni grupos de pernos para alinear en el sitio.
- Mejor rendimiento general que el canal de acero.La rigidez igual en todas las direcciones, la alta rigidez torsional y una superficie cerrada y limpia hacen que la columna de tubería sea más eficiente en compresión y flexión biaxial.
- Un perfil de costos que se adapta a la mayoría de los proyectos.Las tuberías cuestan más por tonelada que un canal simple en algunos mercados, pero el ahorro en cordones, accesorios y soldadura en-columnas de canal construidas generalmente compensa la diferencia. Recomendamos compararcosto instalado por columna, no el precio por tonelada.
- Una ruta de actualización.Para una mayor capacidad, el tubo se puede llenar con hormigón, lo que aumenta la capacidad de compresión sin cambiar el tamaño exterior.
¿Qué compensaciones-debería planificar?
Preferimos informarle esto antes de realizar el pedido que después:
- Las conexiones necesitan detalles tempranos.Las vigas no pueden simplemente atornillarse a un alma como en un canal. Los tubos redondos aceptan placas de refuerzo, placas de extremo, placas-pasantes o refuerzos de anillo, y es posible que los extremos cortados necesiten albardilla.
- El cordón de la costura exterior destaca con orgullo.Cuando el revestimiento de la pared, los acabados o las conexiones-apretadas se encuentran con el tubo, el cordón debe quedar al ras.
- Se aplican límites de pandeo local.Un diámetro grande con una pared muy delgada puede pandearse localmente antes de que la columna alcance su capacidad total, así que verifique la relación entre diámetro-y-espesor con su código vigente.
- Las columnas largas son difíciles de galvanizar.Las calderas-de galvanización en caliente suelen estar limitadas a aproximadamente 12-14 m, a menos que sean de doble inmersión, por lo que las columnas que superan esa longitud normalmente se protegen con un sistema de pintura.
- Los límites al transporte son reales.Un remolque de carretera estándar transporta unos 13,5 m y un contenedor unos 12 m. Una columna de 30 m necesita un plan de transporte-plano, a granel o especial-, o un empalme de taller diseñado.
¿Qué debe contener una especificación de compra de columna de tubería en espiral?
La mayoría de las disputas sobre el suministro de columnas provienen de una especificación que quedó abierta. Complete las diez líneas a continuación antes de solicitar precios y cada proveedor cotizará el mismo producto.
| Línea | que escribir | Por qué es importante |
|---|---|---|
| Calificación | S355J2H según EN 10219; agregue el subgrado de impacto-y la temperatura de servicio más baja | Los valores de impacto se fijan cuando se fabrica el acero y no se pueden agregar después. |
| Diámetro y pared | Diámetro exterior nominal x pared y la clase de tolerancia para la que diseña | Las propiedades de su sección dependen del muro real, no del nominal. |
| Longitud | Longitud final por columna, tolerancia de longitud y si se aceptan longitudes aleatorias o exactas | Las longitudes exactas eliminan los residuos de corte y los recortes en el lugar |
| Condición final | Corte escuadrado o biselado, con tolerancia de escuadra final | La placa base se apoya en el extremo del tubo. |
| Acabado de costura | Cordón externo rectificado al ras o soldado; cordón interno soldado | Los revestimientos y las conexiones-estrechas necesitan una superficie nivelada |
| Soldaduras de extremos de tira- | Ninguno dentro de las zonas finales donde se sueldan las placas. | Mantiene una intersección de soldadura fuera de la conexión. |
| Pruebas | Método y extensión de END de costura, más pruebas mecánicas por lote | Define lo que significa "inspeccionado" antes de la producción. |
| Superficie | Grado de granallado, sistema de imprimación y espesor, o galvanizado; extremos sellados para tubos pintados | Las fallas del recubrimiento generalmente comienzan en superficies no selladas o mal preparadas. |
| Calificación | Grado, tamaño, número de calor y marca de columna en cada tubo | Permite que el montador haga coincidir cada tubo con el dibujo. |
| Documentos | ES 10204 3.1 certificado, informe END, registro dimensional | Necesario para su propio inspector y para el archivo del proyecto. |
¿Cómo podemos ayudarle con el suministro de su columna?
Fabricamos tubos de acero soldados en espiral en diámetros y longitudes adecuados para columnas de taller de acero-y preparamos una oferta por escrito para cada consulta que muestra la calidad, el tamaño, el plan de longitud, el acabado de la costura y el alcance de las pruebas.
Para recibir una cotización dentro de las 24 horas, envíenos:
- Diámetro de la columna, espesor de la pared y calidad (o sus cargas y altura de la columna, y le propondremos tamaños)
- Longitud y cantidad terminadas
- Requisito de recubrimiento o galvanizado
- Puerto o sitio de destino
Envíe su dibujo tal como está y le sugeriremos dónde un cambio de tamaño, grado o longitud podría reducir el peso del acero o el tiempo de fabricación.
