Métodos de formación de tubos de acero LSAW

Los tubos de acero LSAW (soldados por arco sumergido longitudinal) se producen utilizando un método de conformado específico. Estos son los principales métodos de formado para tubos de acero LSAW.

Un estudio comparativo de varios métodos de conformado revela que los efectos de conformado de bordes de los métodos de radio simple y de radio doble son subóptimos, mientras que el método de conformado en forma de W de tres radios produce resultados significativamente mejores. Basado en datos de simulación numérica, se propone un nuevo enfoque de diseño para el proceso de conformado de tuberías soldadas de diámetro medio (Φ219x6). El estudio incluye el desarrollo de diagramas de deformación de la palanquilla y distribución de rollos, junto con el diseño detallado de las dimensiones estructurales del primer rollo horizontal utilizando la forma de W de tres radios.

Esta investigación sugiere una estrategia de diseño rentable que integra métodos empíricos con simulaciones numéricas. El enfoque propuesto sirve como base para perfeccionar el diseño de patrones de orificios para tuberías soldadas, patrones de rodillos y procesos de conformado. También tiene como objetivo mejorar la calidad general de las tuberías soldadas y facilita el cambio de técnicas de diseño empírico tradicionales a una metodología más eficiente basada en simulación para el diseño de patrones de rodillos y orificios de tuberías soldadas.

En la práctica actual de la ingeniería, el proceso de conformado y el diseño unitario de tuberías soldadas de costura recta todavía dependen en gran medida de métodos de diseño empíricos. Una desventaja importante de estos métodos empíricos es que la racionalidad del proceso y el diseño de los rodillos sólo puede verificarse mediante pruebas de producción, lo que genera altos costos y largos plazos de entrega. Este enfoque es cada vez más inadecuado en una economía de mercado en rápida evolución.

Al utilizar métodos de elementos finitos no lineales de contacto y deformación grande de plástico elástico y al emplear software avanzado de elementos finitos como ANSYS, se desarrolla un modelo tridimensional más realista del proceso de formación de tuberías soldadas. Este modelo permite la investigación de tochos de tubos soldados de pequeño diámetro en procesos de conformado de una sola pasada y de múltiples pasadas. Proporciona información sobre los cambios en la distribución de la tensión, el comportamiento de la deformación, la curvatura, las variaciones de presión y la fuerza de inclinación a lo largo del proceso de moldeo. Además, se crea un mapa tridimensional de distribución de tensiones y deformaciones para la mitad de la palanquilla, que ofrece un análisis detallado del proceso de deformación.

El estudio también explora tres métodos de encofrado diferentes: el método de encofrado de radio único constante de referencia, el método de encofrado de radio único cuesta abajo y el método de encofrado de radio doble cuesta abajo. Se consideran en detalle los efectos de estos métodos, junto con el espesor de la pared del tocho, sobre la tensión, la deformación, la curvatura y la presión durante el proceso de moldeo.

La formación de tuberías LSAW es inherentemente un proceso complejo que implica grandes deformaciones elástico-plásticas y múltiples acoplamientos no lineales. Como resultado, tanto la investigación teórica como la experimental en esta área han quedado rezagadas con respecto a la práctica de la ingeniería. Incluso con la aplicación del análisis de elementos finitos, aún quedan muchos desafíos y la investigación exhaustiva de simulación numérica sobre el conformado de tuberías LSAW aún está incompleta.