¿Cuál es la técnica de procesamiento de roscado para tubos de acero?

La tecnología de procesamiento de roscas de tubos de acero se refiere al proceso de mecanizar un determinado patrón de dientes, paso y conicidad en el extremo de la tubería de acero mediante corte o deformación plástica (para crear roscas). Esto permite la conexión desmontable de la tubería de acero con otros componentes de la tubería (como válvulas, accesorios de tubería e interfaces de equipos). El núcleo de esta tecnología radica en controlar con precisión los parámetros geométricos de las roscas (como el ángulo del diente, el paso, el diámetro medio y la conicidad), asegurando el sellado, la resistencia y la confiabilidad de la conexión.

1. Principales métodos de procesamiento

• Procesamiento de corte: El método más comúnmente utilizado implica el uso de una máquina de torneado de roscas (eléctrica o manual) para hacer girar la matriz, que luego corta el extremo de la tubería de acero para formar roscas. Este método es adecuado para la mayoría de los tipos de materiales de tuberías de acero (como acero al carbono, acero inoxidable y tuberías galvanizadas).
• Deformación plástica:El extremo del tubo de acero se extruye utilizando una máquina roscadora o una máquina laminadora para hacer que el metal fluya plásticamente y forme roscas. Este método es adecuado para materiales con buena plasticidad (como acero con bajo contenido de carbono-), que presentan alta eficiencia y alta resistencia de la rosca. Sin embargo, requiere estándares de equipamiento relativamente altos.

2. Parámetros clave del proceso

• Perfil del hilo:Se divide en 55 grados (rosca Whitworth británica, como las series G y R), 60 grados (rosca unificada americana, como la serie NPT) y métrico 60 grados (como la serie M). Entre ellos, las roscas de tuberías adoptan en su mayoría perfiles de 55 grados o 60 grados.
• Paso y número de dientes:El paso es la distancia entre puntos correspondientes en el diámetro de paso de dos dientes adyacentes. Generalmente se expresa como el número de dientes por pulgada (TPI) (por ejemplo, una rosca NPT de 1/2" tiene 11 dientes por pulgada y el paso es de aproximadamente 2,309 mm). 
• Relación de cono: Las roscas de tuberías de sellado (como las series NPT y R) generalmente tienen una relación de cono de 1:16 (es decir, el diámetro cambia en 1 mm por cada 16 mm de longitud) y el sellado se logra a través de esta relación de cono.
• Frecuencia de procesamiento:Se determina en función del diámetro de la tubería. Para tuberías de pequeño-diámetro (DN15-DN32), se procesan dos veces; para tuberías de diámetro medio-(DN40-DN50), se procesan tres veces; para tuberías de gran diámetro (DN70 y superiores), se procesan de tres a cuatro veces para garantizar perfiles de rosca completos y superficies lisas.

3. Inspección y control de calidad
Inspección del calibre de la rosca: utilice el calibre de paso (GO) y el calibre de paso (NO GO) para medir el diámetro de paso y el paso de la rosca. El medidor de avance debe estar completamente insertado y el medidor de no-no debe insertarse más de 2 vueltas.

• Calidad de la superficie:Las roscas no deben tener cables rotos, cables desordenados ni rebabas. La rugosidad de la superficie debe cumplir los requisitos (por ejemplo, Ra menor o igual a 3,2 μm).
• Tolerancia del ángulo del cono y del diámetro de paso:La desviación del ángulo cónico de la rosca de sellado debe ser menor o igual a 0,05 mm/m, y la tolerancia del diámetro de paso debe controlarse dentro de un rango extremadamente estrecho (por ejemplo, la tolerancia del diámetro de paso con precisión de grado 1 es de 0,01 mm).

La conexión roscada de tubos de acero es el método de conexión desmontable más utilizado en el sistema de tuberías. Su importancia radica principalmente en los siguientes aspectos:

1. Fiabilidad del sellado
Al utilizar la conicidad de la rosca (como la conicidad 1:16 de NPT) o materiales de sellado (como cinta selladora, hilo de cáñamo), se puede prevenir eficazmente la fuga del medio. Es adecuado para el transporte de medios corrosivos y de alta-presión, alta-temperatura (como petróleo, gas natural y materias primas químicas).

2. Fuerza de la conexión
La conexión roscada transmite cargas a través del engranaje de los dientes, presenta una alta resistencia a la tracción y a la torsión y puede soportar la presión de trabajo del sistema de tuberías (por ejemplo, la carcasa de aceite puede soportar decenas de miles de toneladas de carga de tracción).

3. Facilidad de instalación y mantenimiento
Las conexiones roscadas no requieren soldadura y el proceso de instalación es rápido, lo que lo hace conveniente para la construcción-in situ. Al mismo tiempo, la característica desmontable facilita el mantenimiento, reemplazo y renovación de tuberías, reduciendo así los costos de mantenimiento.

4. Amplia aplicabilidad
Adecuado para diversos materiales de tuberías de acero (acero al carbono, acero inoxidable, tuberías galvanizadas), diámetros de tuberías (DN15-DN100 y superiores) y condiciones de trabajo (agua, gas, petróleo, medios químicos), es un método de conexión estándar en los campos de la construcción, maquinaria, petróleo e industria química.

Los estándares internacionales para el procesamiento de roscas de tubos de acero son formulados principalmente por organizaciones como la Organización Internacional de Normalización (ISO), el Instituto Americano del Petróleo (API) y el Comité Nacional de Administración de Normalización de China (GB). Los siguientes son los estándares básicos:

1. Normas ISO (reconocidas internacionalmente)

• ISO 7-1:1994 "Sellado de roscas de tuberías - Parte 1: Dimensiones, tolerancias y marcas": Especifica las dimensiones, tolerancias y marcas para roscas de tuberías de sellado de 55 grados, incluido el "ajuste de columna/cono" para roscas internas cilíndricas (Rp) y roscas externas cónicas (R1), y el "ajuste de cono/cono" para roscas internas cónicas (Rc) y roscas externas cónicas (R2).
• ISO 228-1:2000 "Rosca de tubería de sellado sin-rosca - Parte 1: Dimensiones, tolerancias y marcas": esta norma especifica las dimensiones, tolerancias y marcas para roscas de tubería de 55 grados sin-sellado (serie G), que son aplicables a aplicaciones de baja-presión, sin-sellado (como tuberías de agua y gas).

2. Normas API (Específicas para la Industria Petrolera)

• Especificación API 5B"Procesamiento, medición e inspección de roscas para tubos, tuberías y tuberías de acero": una norma autorizada en la industria petrolera que estipula los requisitos de procesamiento, medición e inspección de las roscas de materiales de tuberías de petróleo (tubos, tuberías, tuberías de acero), incluidos los parámetros geométricos y las tolerancias para roscas especiales como roscas redondas (STC) y roscas trapezoidales desplazadas (BTC).
• API RP 5A5/ISO 15463:2003"Inspección en sitio-de carcasas de tuberías nuevas, cilindros de aceite y tuberías de perforación-conectadas en los extremos": Complementa los requisitos de inspección en sitio-de API 5B, asegurando la calidad de las roscas antes de su instalación en-sitio.

3. Estándar GB (equivalente adoptado en China)

• GB/T 7306.1-2000"Rosca de tubería de sellado de 55 grados - Parte 1: Roscas internas cilíndricas y roscas externas cónicas": esta norma adopta la norma ISO 7-1:1994 de manera equivalente y especifica las dimensiones, tolerancias y marcas de las roscas de tubería de sellado de 55 grados de "ajuste cilíndrico/cónico".
• GB/T 7306.2-2000"Roscas de tubería de sellado de 55 grados - Parte 2: Roscas internas cónicas y roscas externas cónicas": esta norma adopta la norma ISO 7-1:1999 de manera equivalente y especifica las roscas de tubería de sellado de 55 grados con "ajuste de cono/cono".
• GB/T 12716-2011"Rosca de tubería cónica de 60 grados": se adoptó ASME B1.20.2M:2006 como base para la revisión. Especifica las dimensiones, tolerancias y marcas de roscas de tuberías cónicas de 60 grados (serie NPT) y es aplicable a roscas de tuberías de sellado estándar estadounidenses.

Las diferencias en las técnicas de procesamiento de roscas entre varios sistemas estándar radican principalmente en aspectos como el ángulo del perfil del diente, el cono, el método de acoplamiento y los escenarios aplicables. Aquí están las diferencias principales:

1. Diferencia en los ángulos del perfil de los dientes.

• Imperial (ISO 7-1, GB/T 7306):Presenta un ángulo de rosca de 55 grados, derivado de la rosca imperial Whitworth, adecuado para regiones como Europa y Asia.
• Métrica (API 5B, GB/T 12716):Presenta un ángulo de rosca de 60 grados, derivado de la rosca estándar métrica, adecuado para regiones productoras de petróleo-como América del Norte y Medio Oriente.

2. Diferencia del ángulo del cono

• Rosca de tubería sellada imperial (ISO 7-1, GB/T 7306): El cono de la rosca externa cónica (R1, R2) es de 1:16 (el diámetro cambia en 1 mm por cada 16 mm de longitud), logrando el sellado a través del cono.
• Roscas de tubería selladas métricas (API 5B, GB/T 12716): La conicidad de las roscas de tubería cónica (NPT) también es de 1:16, pero el perfil de la rosca es más pronunciado (60 grados frente a 55 grados) y es adecuado para presiones nominales más altas (por ejemplo, la presión de trabajo de la carcasa de aceite puede alcanzar varios miles de libras por pulgada cuadrada).

3. Diferencias en los métodos de cooperación

• Roscas de tubería de sellado imperial:Se dividen en "ajuste columna/cono" (rosca interior cilíndrica Rp y rosca exterior cónica R1) y "ajuste cono/cono" (rosca interior cónica Rc y rosca exterior cónica R2). Entre ellos, el "ajuste de columna/cono" es el método de sellado más utilizado.
• Rosca de tubería sellada métrica:Utiliza únicamente "cono/cone fit" (rosca cónica interna y rosca cónica externa), consiguiendo el sellado mediante el propio cono de la rosca, sin necesidad de materiales de sellado adicionales (como cinta).

4. Diferencias en escenarios aplicables

• ISO 7-1, GB/T 7306:Aplicable a tuberías civiles e industriales de baja-presión y temperatura-normal (como tuberías de agua, gas y aire acondicionado), así como a algunas tuberías químicas. 
• API 5B:Diseñados específicamente para tuberías subterráneas en la industria del petróleo y el gas (como carcasas y tuberías), estos tubos están sujetos a presiones extremadamente altas (hasta más de 1000 bar), temperaturas y corrosión (como sulfuro de hidrógeno y dióxido de carbono). La resistencia y el rendimiento de sellado de las roscas de estas tuberías son mucho mayores que los de las tuberías normales.

5. Diferencias en la equivalencia estándar

• GB/T 7306.1-2000es una adopción equivalente de ISO 7-1:1994 (el contenido técnico es completamente el mismo, con sólo modificaciones editoriales), facilitando la entrada de productos chinos al mercado internacional. 
• GB/T 12716-2011 y ASME B1.20.2M:2006: Adoptado con modificaciones (conservando tecnologías características chinas, como métodos de prueba simples para producción nacional-a pequeña escala), mejor adaptados a las características materiales de China (como la plasticidad del acero con bajo-carbono).

La tecnología de procesamiento de roscas de tubos de acero es la tecnología central para conectar sistemas de tuberías. Su calidad afecta directamente el rendimiento del sellado, la resistencia y la confiabilidad del sistema. Los estándares internacionales (como ISO 7-1, API 5B, GB/T 7306) proporcionan especificaciones unificadas para el procesamiento de subprocesos. Las diferencias entre los distintos estándares radican principalmente en el ángulo del perfil de la rosca, la conicidad, el método de combinación y los escenarios aplicables. En aplicaciones prácticas, se debe seleccionar el tipo y estándar de rosca apropiados en función de las condiciones de trabajo (presión, temperatura, medio) para garantizar la seguridad y economía de la conexión.