Resumo
Apresenta brevemente o status atual de desenvolvimento da indústria de tubos de aço inoxidável, incluindo a produção e distribuição de tubos de aço inoxidável e a inovação e desenvolvimento de empresas.
Este artigo enfoca o status de aplicação de tubos de aço inoxidável no campo de tubos de água, incluindo o status de produção, aplicação global e popularização, a aplicação de aço inoxidável ferrítico na seleção de materiais de tubos de água e os problemas atuais na indústria de tubos de água de aço inoxidável.
Palavras-chave: tubo de aço inoxidável, tubo de água, aço inoxidável ferrítico, seleção de materiais.
O processo de produção de tubos de aço inoxidável sem costura é completado por perfuração, trabalho a frio, tratamento térmico, decapagem e inspeção.
O tubo em branco perfurado é o primeiro processo de deformação no processo de produção de tubos de aço sem costura.
Existem muitos métodos para a produção de tubos de resíduos: perfuração de rolamento cruzado de dois rolos ou três rolos, punção hidráulica, perfuração por empurrar, extrusão de máquina de extrusão.
Atualmente, os métodos de perfuração de dois rolos de rolamento cruzado e extrusão de extrusora são usados principalmente. O trabalho a frio inclui laminação a frio, desenho a frio, extrusão a frio e fiação, etc. O processo de trabalho a frio geralmente adota uma combinação de laminação e desenho. Atualmente, a maioria dos tratamentos térmicos domésticos adota forno de lareira de rolos e forno de caixa, e a TISCO adota forno de tratamento de solução de proteção de hidrogênio.
Existem linhas de produção contínuas (ERW) e linhas de produção descontínuas (UOE, JCOE) para tubos soldados de aço inoxidável.
A unidade ERW deve dividir a bobina de aço na largura do tubo de aço pela máquina de corte e, em seguida, passar por formação W, soldagem, moagem de solda, dimensionamento, laminação de solda, tratamento de aquecimento por indução de proteção de hidrogênio e serragem, detecção de falhas e teste hidráulico (pressão de ar subaquática), a decapagem é concluída off-line.
A soldagem inclui soldagem a arco de hidrogênio, soldagem a plasma e plasma mais soldagem a arco de argônio. As armas de soldagem incluem arma única, arma dupla e três armas. Geralmente, a soldagem a laser ou a soldagem a arco submerso não é recomendada. Não é correto usar soldagem de alta frequência para tubos soldados industriais de aço inoxidável. prática.
UOE ou JCOE é cortar a placa de aço de acordo com o tamanho expandido do tubo de aço e, em seguida, primeiro arquear as duas bordas através da prensa de acordo com o diâmetro do tubo R, em seguida, em forma de U pela prensa, e em forma de O soldado pela máquina de junta, após O-formado, expansão do tubo, O processo de produção de tubos soldados, incluindo tratamento térmico, modelagem, endireitamento, inspeção e armazenagem.
Foi provado pela prática de engenharia em casa e no exterior que é o melhor desempenho abrangente, proteção ambiental e tubo de economia de energia entre os tubos de abastecimento de água. Tubos de aço inoxidável de paredes finas são a tendência futura do uso e desenvolvimento de tubos. Agora pode-se prever que a construção de tubos de abastecimento de água acabará por retornar à era dos tubos de metal.
A aplicação de tubos de aço inoxidável começou a partir do sistema de água potável direta e foi usada pela primeira vez em hotéis estrelas e residências de alto padrão.
Nos últimos anos, o campo de aplicação tem sido continuamente expandido, tais como:
Da década de 1950 à década de 1970, os principais materiais dos tubos de abastecimento de água no Japão eram tubos compostos de plástico e aço-plástico, que causavam sérios vazamentos de água, com a taxa de vazamento chegando a 40% a 45% ao mesmo tempo, e o problema da poluição da água era óbvio.
O Departamento de Abastecimento de Água de Tóquio passou 10 anos fazendo pesquisas e testes, e descobriu que 60,2% do vazamento de água foi causado pela resistência insuficiente do material do cano de água e pelo impacto de forças externas.
A Associação de Água do Japão sugeriu melhorar os materiais dos tubos de água e os métodos de conexão. Em 1980, o Japão formulou uma série de normas para tubos industriais de aço inoxidável e suas conexões. Em 1999, o Tokyo Water Supply Bureau adotou 316 foles de aço inoxidável como material padrão, e o aço inoxidável usado como tubos de abastecimento de água para água da torneira e tubos de abastecimento de água em edifícios entrou na trilha da padronização.
De acordo com estatísticas do Departamento de Obras Hidráulicas de Tóquio, a taxa de penetração no mercado de aço inoxidável aumentou de 11% em 1982 para mais de 90% em 2000. Atualmente, a taxa de penetração de tubos de abastecimento de água de aço inoxidável em Tóquio, Japão, é de quase 100%, e todas as áreas residenciais estão equipadas com tubos de aço inoxidável.
De 1993 a 2005, a taxa de penetração no mercado de tubos de água de aço inoxidável em Seul, Coreia do Sul, aumentou de 32% para quase 90%.
Materiais opcionais para tubos de água de aço inoxidável incluem 304, 304L, 316, 316L, 445J2, etc. Ao selecionar materiais, referem-se principalmente à concentração de íons cloreto na água. Consulte a Tabela 3 para a seleção de materiais com base na concentração de resistência à corrosão de íons cloreto. Ao selecionar materiais para tubos de fornecimento de água, os materiais que são resistentes à corrosão em concentrações mais altas de íons cloreto são geralmente selecionados. Para tubos de maré salgada, devem ser selecionados materiais com resistência à concentração de íons cloreto acima de 600×10-6.
Em 2020, existem cerca de 70 empresas domésticas de abastecimento de água que estão usando ou planejam começar a usar tubos de água de aço inoxidável em um futuro próximo, e o valor da compra deverá ser de 1,3 bilhão de yuans. O consumo de tubos de água de aço inoxidável em 2020 é de cerca de 250.000 toneladas.
O aço inoxidável ferrítico é superior ao aço inoxidável austenítico em resistência à corrosão por pites, corrosão por fenda e fissuração por corrosão sob tensão. A diferença entre o aço inoxidável ferrítico e o aço inoxidável austenítico está apenas no desempenho e no uso. Os sistemas de abastecimento de água e drenagem são mais adequados para tubos ferríticos de aço inoxidável. O aço inoxidável ferrítico tem principalmente as seguintes características:
De acordo com as características de desempenho da ferrita, os graus de aço inoxidável ferrítico recomendados para uso em tubos de abastecimento de água de melhoria doméstica incluem: principalmente: 00Cr18Mo2Ti, 00Cr22Mo1Nb (Ti), 00Cr22Mo2Ti (Nb), 019Cr24Mo 2NbTi, agora se concentram na composição química, propriedades mecânicas, resistência Desempenho de corrosão, meio de desempenho de soldagem, etc. introduzem o desempenho de vários tipos de aço, o que é conveniente para comparação com aço inoxidável austenítico, como 304 (0Cr18Ni9), aço 316 (0Cr17Ni12-Mo2), etc. É mais razoável escolher aço inoxidável ferrítico.
composição química
A composição química do aço 00Cr18Mo2Ti de alta pureza é mostrada na figura abaixo.
Propriedades mecânicas
As propriedades mecânicas do aço 00Cr18Mo2Ti de alta pureza à temperatura ambiente são mostradas na figura abaixo.
Resistência à corrosão
A resistência à corrosão por pites de 00Cr18Mo2Ti é geralmente equivalente à de 0Cr17Ni12Mo2. O teste de pitting é realizado em solução de HCl a 5% de FeCl3 +0,05 mol/L. A relação entre a taxa de corrosão e a temperatura da solução é mostrada na figura abaixo, e seu potencial de corrosão é equivalente ao de 0Cr17Ni12Mo2.
Resistência à corrosão sob tensão
A resistência à corrosão sob tensão do aço inoxidável 00Cr18Mo2Ti é melhor do que a do aço inoxidável 0Cr17Ni12Mo2. A resistência à corrosão sob tensão de 00Cr18-Mo2Ti em solução de MgCl2 a 42% em ebulição é mostrada na tabela abaixo.
Desempenho de soldagem
00Cr18Mo2Ti pode ser soldado pelo método convencional de soldagem de aço inoxidável. A resistência à corrosão do estado soldado é equivalente à do metal de base, e é adequada para tubos de abastecimento de água domésticos.
00Cr22Mo1Nb (Ti) é um aço inoxidável ferrítico com um teor de Cr não inferior a 21% e um teor de Mo de cerca de 1%. Sua resistência à corrosão está entre a dos aços 0Cr18Ni9 e 0Cr17Ni12Mo2; Material barato para substituir o aço inoxidável 316L (00Cr17Ni 14Mo2) em solução aquosa.
composição química
A composição química do aço 00Cr22Mo1Nb (Ti) é mostrada na tabela abaixo.
Propriedades mecânicas
As propriedades mecânicas da temperatura ambiente da chapa de aço recozido 00Cr22Mo1Nb (Ti) (850 °C por 5 min, resfriamento a ar) são mostradas na Tabela 8. A resistência e plasticidade do aço são altas, o alongamento é superior a 40% e a anisotropia não é óbvia. Além disso, também tem boa resistência ao impacto à temperatura ambiente, boa formabilidade a frio e sem anisotropia óbvia.
Resistência à corrosão
As amostras eletroquímicas foram retiradas de uma chapa de aço laminada a quente de 4 mm de espessura que foi resfriada a 870 °C por 10 minutos, e o potencial de corrosão foi medido. O potencial de corrosão do aço inoxidável ferrítico Cr22Ti com diferentes teores de molibdênio em solução de NaCl a 3,5% é mostrado na figura abaixo Mostrar.
Em solução FeCl3·6H2O a 10%, a resistência à corrosão por pites (taxa de corrosão) dos aços 00Cr22Mo1Nb(Ti), 00Cr22Mo1.5Ti, 00Cr22Mo2.5Ti e 00Cr17Ni12Mo2 é mostrada na figura abaixo. O ensaio de fissuração por corrosão sob tensão foi realizado em soluções de CaCl2 em ebulição e 26% de NaCl utilizando amostras do tipo O de 2 mm×10 mm×120 mm (aquecidas a 870 °C por 10 min, resfriamento a ar). Os resultados mostraram que o 00Cr22Mo1Nb (Ti) apresenta excelente resistência à fissuração por corrosão sob tensão. A resistência à fissuração sob tensão de corrosão do aço 00Cr22Mo1Ti, 00Cr22Mo2Ti, 0Cr17Ni12Mo2 em solução de cloreto é mostrada na figura abaixo.
Desempenho de soldagem
A placa de aço recozido laminada a frio 00Cr22Mo1Nb (Ti) tem bom desempenho de soldagem e pode ser soldada pelo método comum de soldagem de aço inoxidável. Não precisa ser pré-aquecido antes da soldagem. As propriedades mecânicas após a soldagem são mostradas na Tabela 10. O alongamento não é inferior ao do metal base. Outras propriedades são as mesmas que O material pai é semelhante. O aço 00Cr22Mo1Nb (Ti) é adequado para tubos de abastecimento de água domésticos.
00Cr22Mo2Ti (Nb) é um grau de aço com melhor resistência à corrosão por pite e resistência à corrosão sob tensão do que 0Cr17Ni12Mo2, e seu estado recozido é quase imune à corrosão sob tensão em solução aquosa de cloreto.
composição química
00Cr22Mo2Ti (Nb) pode ser estabilizado por Nb e Ti, ou duplamente estabilizado por Nb+Ti. O aço tem a melhor tenacidade quando é estabilizado por Nb, e a tenacidade do aço é a pior quando é estabilizado por Ti. A tenacidade do aço está no meio durante a estabilização dupla Nb + Ti, e Ti é benéfico para a tenacidade após a soldagem. Portanto, as medidas de estabilização dupla Nb+Ti são geralmente usadas para garantir a tenacidade do aço e evitar que a tenacidade pós-solda seja significativamente reduzida.
Propriedades mecânicas
A folha recozida laminada a frio 00Cr22Mo2Ti (Nb) tem excelentes propriedades de conformação a frio.
Resistência à corrosão
A resistência à corrosão do aço 00Cr22Mo2Ti (Nb) é muito melhor do que a do aço 0Cr18Ni9 e significativamente melhor do que a do aço 0Cr17Ni12Mo2 no teste de pulverização acelerada (pulverização na água do mar à temperatura ambiente → seca a 60 °C por 30 min → molhada a 50 °C, 100% RH por 30 min), como mostrado abaixo.
Esses dados mostram que o desempenho do aço 00Cr22Mo2Ti (Nb) é significativamente melhor do que o do aço 0Cr17Ni12Mo2, e sua resistência à corrosão por fenda também é melhor do que a do aço 00Cr17Ni14Mo2. .
Desempenho de soldagem
As propriedades mecânicas das juntas soldadas TIG (Tungsten Inert Gas Welding, non-metal inert gas shielded arc welding) são próximas às do metal base (Tabela 12). O aço 00Cr22Mo2Ti (Nb) é especialmente adequado para tubos de abastecimento de água de melhoria doméstica e, quando o teor de Cr é superior a 22% e o teor de Mo não é inferior a 2%, também pode ser usado para tubos de aquecimento de piso.
O aço 019Cr24Mo2NbTi é um aço inoxidável ferrítico contendo molibdênio contendo molibdênio ultrabaixo em carbono e rico em nitrogênio estabilizado por Ti. Possui excelente resistência à corrosão por pites e corrosão por fendas em meios contendo cloreto; tem boa resistência, tenacidade e soldabilidade; boa resistência ao desgaste, perda de desempenho de ferro resistente ao desgaste é de 1/3 de titânio, 1/22 de latão.
O aço 019Cr24Mo2NbTi é um tipo de aço recentemente desenvolvido no meu país, e é usado principalmente em ambientes urbanos de meios hídricos com teor de íons cloreto abaixo de 5 000 mg / L.
019Cr24Mo2NbTi tubo de aço inoxidável de costura reta de parede fina soldada de aço pode substituir o tubo de aço inoxidável austenítico de cobre B10 e o tubo de aço inoxidável austenítico 00Cr17Ni14Mo2, 00Cr19Ni13Mo3 (317L) no ambiente com alto teor de íons cloreto.
composição química
Os requisitos de composição química do aço 019Cr24Mo2NbTi são mostrados na figura abaixo.
Propriedades mecânicas
As propriedades mecânicas do aço 019Cr24Mo2NbTi são mostradas na tabela abaixo.
Resistência à corrosão
Os resultados da medição do potencial de resistência à corrosão por pite do aço 019Cr24Mo2NbTi são apresentados na Tabela 15. Sob condições padrão, a resistência à corrosão por pites do aço 019Cr24Mo2NbTi é muito maior do que a do aço 00Cr17Ni14Mo2 e 00Cr19Ni13Mo3, e não há diferença significativa com o aço 2205. Quanto maior o potencial de corrosão por pite, melhor a resistência à corrosão por pite.
Desempenho de soldagem
019Cr24Mo2NbTi chapa recozida laminada a frio tem boa soldabilidade. Adota soldagem TIG convencional para soldagem de aço inoxidável. Não há necessidade de pré-aquecimento antes da soldagem e nenhum tratamento térmico após a soldagem.
Estilo de tubo
Os tubos de água de aço inoxidável no mercado atual são divididos em tubos sem costura de aço inoxidável e tubos soldados de aço inoxidável. O preço de mercado do tubo sem costura de aço inoxidável é maior do que o do tubo soldado, e sua vantagem de uso é mais óbvia. O tubo sem costura de aço inoxidável e o tubo soldado de aço inoxidável são comparados na tabela abaixo.
Estilo de encaixe
Atualmente, os tubos de água de aço inoxidável no mercado são conectados principalmente por acessórios de fixação dupla. Além disso, existem também algumas formas de conexão auto-desenvolvidas com conexões confiáveis, como conexões convexas.
A aplicação e promoção de tubos de aço inoxidável e garantia de qualidade são inseparáveis da padronização, mas a julgar pelos padrões existentes na indústria de tubos de água de aço inoxidável, há uma falta de padrões especiais de tubos de aço inoxidável para abastecimento de água e drenagem. Devido à falta de padrões de produtos para esta gama, o problema é que os produtos dos fabricantes de tubos de aço inoxidável têm baixa intercambialidade.
Isso afetou a aplicação de tubos de água de aço inoxidável até certo ponto, e tornou-se um "gargalo" no desenvolvimento e aplicação de tubos de água de aço inoxidável. É urgente formular normas nacionais que abranjam os principais produtos de modo de conexão para o transporte de meio de água, mas isso está relacionado aos moldes de produção de várias empresas, e há certa resistência. E quem assumirá a liderança na formulação da norma inevitavelmente envolverá os interesses de todas as partes.
Em primeiro lugar, manifesta-se na diversificação dos métodos de conexão. Devido às características do material dos tubos de aço inoxidável, os métodos de conexão são diversos.
Em segundo lugar, alguns fabricantes de tubos de água de aço inoxidável diluíram a parede de tubos de água de aço inoxidável, a fim de reduzir os custos. Isso exacerba ainda mais a diversificação dos métodos de conexão de tubos de água de aço inoxidável.
Em terceiro lugar, o problema dos acessórios para tubos de água de aço inoxidável. A corrosão sob tensão ocorrerá quando parafusos de aço inoxidável e porcas de aço inoxidável forem apertados, fazendo com que os parafusos e porcas corroam juntos e não possam ser desmontados. Assim, duas soluções surgiram:
O uso de tubos de aço inoxidável de paredes finas no cliente final é um projeto sistemático, que requer o suporte de ferramentas de prensagem e procedimentos de instalação do sistema para garantir a qualidade da instalação.
No entanto, os instaladores profissionais existentes no mercado são ligeiramente escassos em comparação com a demanda do mercado.
Embora existam muitos fabricantes de tubos de água de aço inoxidável, a qualidade dos produtos é desigual, e a maioria deles são pequenas empresas com baixos níveis de controle de qualidade, cortes na produção e redução de processos-chave, como testes não destrutivos e tratamento térmico.
Esses problemas causaram corrosão e vazamento do produto durante o uso, o que afetou a reputação dos tubos de aço inoxidável de paredes finas no mercado. Essa é a falta de certificação sistemática e madura do produto.
Após quase 20 anos de exploração e desenvolvimento, a indústria de tubos de água de aço inoxidável da China já possui a capacidade de serviço de tecnologia de produção para se adaptar ao rápido crescimento da demanda do mercado. Atualmente, as principais empresas de produção do país estão concentradas em Zhejiang, Jiangsu, Guangdong, Sichuan, Shandong e outros lugares.
Todas as empresas têm basicamente a capacidade de produção de acessórios para tubos. Devido ao grande número de tipos, especificações e séries de acessórios para tubos, ao grande investimento em equipamento de produção e ao grande número de trabalhadores, muitas empresas não conseguem completar a correspondência independente completa dos materiais dos tubos, e existem aquisições mútuas e correspondência entre as empresas; Além disso, algumas empresas de produção não entram diretamente no mercado de terminais, mas dependem inteiramente das vantagens de processamento de calandragem e custo de produção de chapas de matérias-primas para realizar a produção OEM para outras empresas.
De acordo com estatísticas do Ramo de Abastecimento de Água e Equipamentos de Drenagem da Associação de Estrutura Metálica de Construção da China, a demanda por matérias-primas na indústria de tubos de água de aço inoxidável da China será de cerca de 200.000 toneladas em 2020 e crescerá a uma taxa de cerca de 10% a cada ano. A indústria tem um futuro brilhante. Nos últimos anos, a indústria de tubos de aço inoxidável da China desenvolveu-se rapidamente. O número de fabricantes de tubos de aço inoxidável de paredes finas aumentou de mais de 100 em 2018 para quase 250 em 2020. Os novos participantes têm as seguintes situações:
No período inicial de comercialização, devido ao pequeno número de empresas participantes, embora a demanda do mercado seja pequena, a margem de lucro operacional é alta.
Com o mercado aquecido nos últimos dois anos, as principais empresas obtiveram pedidos suficientes em virtude de seu desempenho, influência da marca, canais e outras vantagens, e podem manter a produção e operação completas. No entanto, a margem de lucro caiu significativamente, os novos participantes estão enfrentando pedidos insuficientes e a taxa operacional não é alta. A taxa de utilização abrangente da capacidade de toda a indústria é de cerca de 50%.
Através de pesquisas sobre o preço de aquisição de tubos de aço inoxidável em empresas de abastecimento de água, estima-se que a margem de lucro bruto de tubos de aço inoxidável de empresas de produção é de cerca de 24%, a margem de lucro bruto de acessórios de tubos de aço inoxidável é de cerca de 60% e a margem de lucro bruto de todo o produto é de cerca de 30%.
Entre as fontes de correias de aço de matérias-primas das empresas de produção, as empresas de comércio de aço processam e distribuem 40%, a aquisição direta e o autoprocessamento representam 10% e o processamento e distribuição de calandragem representam 50%.
A quota de mercado dos novos operadores de tubos de aço inoxidável é baixa e a pressão da concorrência é elevada. Ao mesmo tempo, existem os seguintes problemas:
Projetar materiais-alvo para o ambiente de uso é uma tendência inevitável no desenvolvimento de tubos de aço inoxidável. Por exemplo:
É um requisito inevitável para o desenvolvimento de tubos de aço inoxidável para desenvolver novos materiais em resposta a diferentes ambientes para atender às necessidades de várias indústrias.
Atender principalmente às seguintes necessidades ambientais:
É a direção de desenvolvimento futuro de tubos de aço inoxidável no meu país para desenvolver tipos de aço a partir da fonte para atender aos requisitos de desempenho e alta pureza de tubos de aço inoxidável em diferentes ambientes.
Tecnologia inovadora, economia de energia e redução de emissões para alcançar empresas verdes e produtos verdes são o tema principal do desenvolvimento de tubos de aço inoxidável.
A inovação de processos refere-se à produção e comercialização de novas tecnologias existentes ou pesquisadas e desenvolvidas, e a realização de grandes inovações trará mudanças sistemáticas na economia da indústria.
"Fábrica inteligente digital", "plataforma de serviços de inteligência de processos", "gerenciamento inteligente de segurança" e "design de processos auxiliado por computador" são todas plataformas de inovação de gerenciamento.
Através da gestão inteligente, a gestão dos custos de produção da empresa, a qualidade física do produto, o nível salarial do pessoal e a produção de segurança entrarão num nível superior. Ele promoveu as empresas domésticas de tubos de aço inoxidável a se moverem gradualmente em direção a uma era inteligente de fábricas químicas não tripuladas e controle inteligente de qualidade, gerenciamento inteligente de processos, sem vítimas e entrega programada de mercadorias.
As políticas nacionais e locais de proteção ambiental estão se tornando cada vez mais rigorosas, e a descarga zero de resíduos líquidos, águas residuais, resíduos sólidos e matérias estranhas e gás residual NO2 produzidos pelo processo de decapagem de tubos de aço inoxidável é uma tendência inevitável no desenvolvimento futuro.
O desenvolvimento de tecnologias como microfiltração, tecnologia de formação de filmes de eletrodiálise e cristalização de limite forneceram viabilidade técnica para o tratamento de superfície de tubos de aço inoxidável para alcançar zero emissões.
Ao mesmo tempo, a aplicação da tecnologia de emissão zero não é apenas um meio de garantir a proteção ambiental e alcançar benefícios sociais na produção de tubos de aço inoxidável, mas também a reciclagem e reutilização de resíduos líquidos, águas residuais e lodo tem benefícios econômicos reais.
A cadeia de processamento estendida de produtos corporativos deve avançar e recuar com o lado da demanda.
Por exemplo, quando uma empresa produz tubos redutores de ferrite 445J2 em larga escala, ela começa com o processamento estendido e fornece serviços para tubos de suporte para condicionadores de ar, de modo que as vendas deste produto aumentam muito com as vendas de condicionadores de ar. Esta é uma das futuras direções de desenvolvimento.
Como um campo de aplicação popular nos últimos anos, os tubos de água de aço inoxidável se desenvolveram rapidamente e estão gradualmente desempenhando um papel importante na melhoria do uso saudável da água pelos residentes.
Acredita-se que a indústria de tubos de aço inoxidável se desenvolverá ainda mais na direção da especialização e industrialização em termos de inovação contínua, desenvolvimento verde e gestão inovadora no futuro.