El agrietamiento de la superficie de los tubos de acero en espiral puede ser un problema importante que surge inesperadamente durante el uso. Este análisis explora las razones que subyacen a dicho agrietamiento y ofrece ideas sobre estrategias de prevención.
Uniformidad del material y rendimiento mecánico
En la fase de diseño, los sistemas hidráulicos (neumáticos) suponen que los materiales presentan propiedades uniformes, continuas e isótropas. Sin embargo, en la práctica, los tubos de acero en espiral pueden enfrentarse a veces a problemas inesperados de agrietamiento debido a inconsistencias inherentes al material. Las propiedades mecánicas de estos materiales no siempre se ajustan a las suposiciones ideales, lo que provoca fallos potenciales bajo tensión operativa.
Fisuración frágil y temperatura
Las investigaciones indican que el agrietamiento por fragilidad está estrechamente relacionado con la temperatura de funcionamiento del material. Cuando la temperatura desciende por debajo de un determinado umbral, los materiales que normalmente son dúctiles pueden volverse frágiles. Este fenómeno, conocido como "fragilidad en frío", provoca una disminución significativa de la capacidad del material para absorber la energía del impacto. Los metales de alta resistencia, en particular, son propensos a fracturas frágiles de baja tensión en estas condiciones debido a su microestructura no uniforme y anisotrópica, que puede contener microfisuras, inclusiones y porosidad. Por lo tanto, es crucial seleccionar materiales que puedan soportar las temperaturas de funcionamiento más bajas previstas sin volverse frágiles.
Influencia de la frecuencia y los parámetros del circuito
El proceso de soldadura de tubos de acero en espiral se ve influido por la relación entre la frecuencia y la capacitancia e inductancia del circuito. La frecuencia del calentamiento por corrientes parásitas es inversamente proporcional a la raíz cuadrada de la capacitancia y la inductancia del circuito, y directamente proporcional a la raíz cuadrada de la tensión y la corriente. Ajustando estos parámetros, puede controlarse la frecuencia de la corriente para alcanzar la temperatura de soldadura deseada.
En el caso del acero con bajo contenido en carbono, la temperatura óptima de soldadura oscila entre 1250 °C y 1460 °C, lo que garantiza una penetración adecuada en paredes de tuberías con espesores de entre 3 mm y 5 mm. Además, la velocidad de soldadura puede ajustarse para mantener la temperatura adecuada, garantizando una soldadura fuerte y sin defectos.
Defectos de estirado en frío y laminado en caliente
Las grietas en los tubos de acero en espiral también pueden producirse durante los procesos de estirado en frío o laminado en caliente. El estirado de alta precisión puede provocar fracturas frágiles debido a la limitada capacidad de deformación plástica del material. Las grietas frágiles pueden deberse a varios factores, entre ellos
- Separación de los límites de grano: La separación de los límites de grano, ya sea debido a diferencias de resistencia o a debilidades inherentes, puede iniciar grietas.
- Segregación de inclusiones: Las inclusiones en los límites de grano pueden servir como puntos de iniciación de grietas.
- Agrietamiento por fatiga: Incluso a niveles de tensión muy por debajo del límite elástico del material, las cargas alternas pueden provocar la aparición de grietas por fatiga.
Temperatura de soldadura y aporte de calor
El principal factor que influye en la temperatura de soldadura de los tubos de acero en espiral es la frecuencia de la potencia calorífica de las corrientes parásitas. Ésta, a su vez, se ve afectada por la frecuencia de la corriente, la tensión, la capacitancia y la inductancia. Un aporte de calor insuficiente puede dar lugar a una fusión o penetración incompleta de la soldadura, mientras que un aporte de calor excesivo puede provocar sobrecalentamiento, quemaduras o la formación de huecos en la soldadura.
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