En la producción de tuberías de acero soldadas, las tuberías ERW (soldadura por resistencia eléctrica) y HFW (soldadura por alta frecuencia) son dos conceptos estrechamente relacionados pero distintos. ERW se refiere, en términos generales, al proceso de soldadura por resistencia eléctrica, que puede utilizar corrientes de baja, media o alta frecuencia para generar calor y formar la soldadura. Dentro de esta categoría, la tubería HFW es un subconjunto específico de la tubería ERW, producida exclusivamente mediante soldadura por inducción o contacto de alta frecuencia.
El desarrollo de la tecnología HFW ha mejorado significativamente la calidad de la soldadura, la profundidad de penetración y la eficiencia de producción, lo que la hace especialmente adecuada para tuberías de conducción, tuberías estructurales y tuberías mecánicas donde se requiere mayor integridad y un control dimensional más estricto. Si bien ERW también puede referirse a procesos de baja frecuencia convencionales que se usaban antes para tuberías de pared delgada o aplicaciones no críticas, en la práctica moderna, la mayoría de las tuberías de acero ERW para oleoductos y gasoductos son, de hecho, tuberías HFW.
¿Qué es un tubo de acero ERW?
La tubería de acero ERW se fabrica mediante resistencia eléctrica de baja o alta frecuencia. La soldadura se realiza longitudinalmente. Durante el proceso de soldadura, la corriente eléctrica genera calor al circular por la superficie de contacto de la zona de soldadura. Esto calienta los bordes del acero hasta que se forman las uniones. Simultáneamente, la presión combinada funde y extruye los bordes del lingote de acero de la tubería.
Por lo general, el diámetro exterior máximo de las tuberías ERW es de 24” (609 mm); para dimensiones mayores, las tuberías se fabricarán mediante SAW.
¿Qué tipo de tuberías (estándares) se podrían fabricar en los procesos ERW?
La respuesta es que existen muchos tipos de tuberías (estándares) que se pueden fabricar mediante el proceso ERW. A continuación, enumeramos los estándares más comunes para tuberías.
Normas y especificaciones para tuberías/tubos de acero inoxidable ERW.
- Tubo de acero inoxidable ASTM A269
- Tubo de acero inoxidable ASTM A312
- Tubos sanitarios ASTM A270
- Tubo de acero inoxidable ferrítico/austenítico/dúplex ASTM A790
Tubería de acero al carbono en ERW
- ASTM A53 Grado B y A (y galvanizado)
- Tubo de pilote ASTM A252
- Tubos estructurales ASTM A500
- Tubo EN 10219 S275, S355
- Tubería ASTM A134 y ASTM A135
Tubería de línea API ERW
- API 5L B a X70 PSL1 (PSL2 deberá estar en proceso HFW)
- Tubería de revestimiento y producción API 5CT J55/K55, N80
Y etcétera.
Aplicación y uso de tuberías de acero ERW
Las tuberías de acero ERW, utilizadas para el transporte de gases y líquidos como petróleo y gas, cumplen con los requisitos de baja y alta presión. En los últimos años, gracias al desarrollo de la tecnología ERW, cada vez se utilizan más tuberías de acero ERW en los yacimientos de petróleo y gas, la industria automotriz, entre otros.
Ventajas de la tubería ERW
Alta eficiencia, bajo coste, ahorro de materiales, fácil automatización.
¿Qué es una tubería de acero HFW?
Cabe señalar que la tubería HFW es un tipo de tubería ERW.
La soldadura de alta frecuencia (HFW) para tuberías de acero es un proceso en el que la soldadura ERW se realiza con una frecuencia de corriente de soldadura igual o superior a 70 kHz. Mediante la resistencia de soldadura por corriente de alta frecuencia, el calor generado en los objetos de contacto calienta la superficie del objeto hasta alcanzar un estado plástico, logrando así, con o sin forjado, la unión de los aceros. La HFW se basa en la transferencia de energía térmica por resistencia. La corriente de alta frecuencia que atraviesa el conductor metálico produce dos efectos: el efecto pelicular y el efecto de proximidad. El proceso HFW utiliza el efecto pelicular para concentrar la corriente en la superficie del objeto de acero, y el efecto de proximidad para controlar la posición y la potencia del flujo de la corriente eléctrica de alta frecuencia. Debido a la alta velocidad, el borde de la placa en contacto se calienta y funde en un tiempo determinado, para luego ser extruido mediante un proceso de unión.
Ventajas de la tubería HFW
En el proceso de soldadura, las tuberías de acero HFW no requieren aporte de material de relleno, lo que se traduce en una alta velocidad de soldadura y una elevada eficiencia en la producción. Las tuberías HFW se utilizan ampliamente en el transporte de petróleo y gas, oleoductos, estructuras de edificios y diversos tipos de tuberías mecánicas. Sin embargo, la calidad de las tuberías de acero HFW se ve afectada por numerosos factores, como la materia prima y el proceso de fabricación, lo que dificulta el control de calidad. Por lo tanto, es necesario seguir mejorando el rendimiento y el proceso de soldadura.
Diferencias entre tuberías de acero ERW y HFW
En primer lugar, es necesario conocer las diferencias entre los procesos de soldadura ERW y HFW.
El proceso de soldadura ERW se refiere al calor generado por la resistencia al flujo de corriente que pasa a través de los metales unidos. Por lo tanto, se necesita una corriente elevada para electrificar toda la superficie de la placa o bobina de acero a lo largo de la soldadura. En el proceso de soldadura ERW, la corriente eléctrica que pasa a través de todo el conductor es de 50/60 Hz.
El proceso de soldadura HFW no es igual que el proceso de alta frecuencia, ya que solo una sección del metal se calienta por inducción mediante una bobina eléctrica. La alta frecuencia se genera mediante corriente alterna (CA) o continua (CC). En estos casos, se utilizan generadores de soldadura de corriente constante y generadores de soldadura de alta frecuencia de voltaje constante.
La máquina de soldadura de corriente constante genera energía en el rango de 100 a 800 kHz. En los procesos anteriores, la conversión de corriente alterna de 60 Hz a alta frecuencia se realizaba mediante triodos y circuitos tanque. La nueva máquina de soldadura utiliza transistores de efecto de campo de óxido metálico-silicio, generalmente asociados a un circuito resonante paralelo. Los generadores de voltaje constante emplean transistores bipolares de puerta aislada diseñados para proporcionar aproximadamente 2000 kW en rangos de frecuencia de 100 a 600 kHz.
La corriente de alta frecuencia (HF) presenta dos características distintas a las de la corriente de línea de 60 Hz:
Mientras que la corriente de frecuencia de línea de 60 Hz fluye a través de todo el conductor, la corriente de alta frecuencia fluye solo por la superficie del conductor, por lo que se trata del "efecto piel".
Cuando dos conductores que transportan corriente de alta frecuencia se colocan cerca uno del otro y la corriente se concentra en las dos superficies adyacentes de los conductores, se habla de "efecto de proximidad".
Distribución de corriente de alta frecuencia: La corriente fluye por la superficie del metal o del conductor. Ambos conductores se colocan muy cerca, de modo que la mayor parte de la corriente de alta frecuencia fluye por los lados adyacentes de los conductores.
Se requiere HFW en tuberías de acero ERW API 5L PSL2.
Según las especificaciones API 5L e ISO 3183, para tuberías PSL 2 soldadas mediante proceso de soldadura, la soldadura HFW es un requisito obligatorio para tuberías de acero ERW. Esto supone una mejora respecto a los problemas inherentes de dureza, falta de fusión y susceptibilidad a la corrosión bajo tensión (SCC).
La tubería de acero ERW incluye tubería de acero HFW.
ERW es la designación general de tuberías de acero soldadas por resistencia. Se pueden clasificar en dos tipos: soldadura por corriente alterna (CA) y soldadura por corriente continua (CC). Según la frecuencia, la soldadura CA se divide en soldadura de baja frecuencia, soldadura de frecuencia intermedia, soldadura de ultrafrecuencia y soldadura de alta frecuencia. La soldadura de alta frecuencia (HFW) se utiliza principalmente en tuberías de acero de pared delgada o estándar. Incluye la soldadura por contacto y la soldadura por inducción. La soldadura por corriente continua se utiliza generalmente para tubos de acero de pequeño calibre. En general, la HFW es uno de los métodos de producción de ERW y emplea el proceso de soldadura de alta frecuencia.
En resumen, todas las tuberías HFW son tuberías ERW, pero no todas las tuberías ERW son tuberías HFW. La diferencia radica en la frecuencia de soldadura y la calidad resultante. ERW abarca diversos métodos de soldadura por resistencia, mientras que HFW representa el proceso avanzado de alta frecuencia utilizado principalmente en aplicaciones modernas de tuberías y estructuras.
Como parte de su gama de productos, PAC STEEL suministra tuberías de acero ERW y HFW, fabricadas conforme a las normas API 5L, ASTM y EN. Cada tubería se somete a una estricta inspección para garantizar la integridad de la soldadura, la precisión dimensional y el rendimiento mecánico. Para clientes de los sectores de petróleo y gas, construcción e industria mecánica, PAC STEEL ofrece soluciones fiables de tuberías soldadas con certificación y trazabilidad completas.