Les línies hidràuliques tradicionals utilitzen un únic extrem acampanat i normalment es fabriquen segons SAE-J525 o ASTM-A513-T5, materials que són difícils d'obtenir a nivell nacional. Els fabricants d'equips originals (OEM) que busquen proveïdors nacionals poden substituir els tubs fabricats segons les especificacions SAE-J356A i segellats amb juntes tòriques, tal com es mostra. Fabricat per Tru-Line.
Nota de l'editor: Aquest article és el primer d'una sèrie de dues parts sobre el mercat i la producció de línies de transferència de fluids per a aplicacions d'alta pressió. La primera part tracta la situació de les bases de subministrament de productes convencionals nacionals i estrangeres. La segona part tracta els detalls dels productes menys convencionals dirigits a aquest mercat.
La pandèmia de la COVID-19 ha provocat canvis inesperats en moltes indústries, inclosa la cadena de subministrament de tubs d'acer i el procés de fabricació de tubs. Des de finals del 2019 fins a l'actualitat, el mercat dels tubs ha experimentat canvis disruptius tant en les operacions de fàbrica com en les logístiques. Un problema que feia temps que lamentava ha sortit a la palestra.
La força laboral és ara més important que mai. Aquesta pandèmia és una crisi humana, i la importància de la salut ha canviat l'equilibri entre la vida laboral, la personal i l'oci per a la majoria, si no per a tots. El nombre de treballadors qualificats ha disminuït a causa de la jubilació, alguns treballadors no poden tornar a les seves feines antigues o trobar-ne de noves a la mateixa indústria i molts altres factors. En els primers dies de l'epidèmia, l'escassetat de treballadors es concentrava principalment en indústries que depenen del treball de primera línia, com l'atenció mèdica i el comerç minorista, mentre que els treballadors de la indústria manufacturera estaven en ERTO o amb una jornada laboral significativament reduïda. Els fabricants ara tenen problemes per contractar i retenir personal, inclosos operadors de fàbriques de tubs amb experiència. La fabricació de tubs és en gran part una feina pràctica de coll blau que requereix un esforç minuciós en un entorn amb clima controlat. Utilitzeu equips de protecció individual addicionals (és a dir, mascaretes) per mitigar la infecció i seguiu normes addicionals, com ara mantenir-se a 2 metres de llarg. La distància lineal dels altres pot afegir estrès a una feina que ja té molts factors que eliminen l'estrès.
El subministrament d'acer i els costos de l'acer en brut també han canviat durant la pandèmia. Per a la majoria de tubs, l'acer és el cost del component més important. Com a regla general, l'acer representa el 50% del cost per peu de tub. Fins al quart trimestre del 2020, els preus nacionals de l'acer laminat en fred dels EUA van ser d'una mitjana d'uns 800 dòlars/t durant tres anys. A finals del 2021, els preus van caure a 2.200 dòlars per tona.
Tenint en compte com han canviat aquests dos factors durant la pandèmia, com estan responent les empreses del mercat de tubs? Quin impacte tenen aquests canvis en la cadena de subministrament de tubs i quines orientacions útils hi ha perquè la indústria pugui sortir d'aquesta crisi?
Fa molts anys, un alt executiu d'una fàbrica de canonades va resumir el paper de la seva empresa a la indústria: "Aquí només fem dues coses: fabriquem canonades i les venem". , massa distraccions, massa factors que debiliten els valors fonamentals de l'empresa o la crisi actual (o tots aquests factors, que sovint passa) és valuós per als executius que estan desbordats.
És important aconseguir i mantenir el control centrant-se en allò que és important: els factors que afecten la fabricació i la venda de tubs de qualitat. Si els esforços d'una empresa no se centren en aquestes dues activitats, és hora de tornar als fonaments.
A mesura que la pandèmia s'estén, la demanda de canonades en algunes indústries ha caigut gairebé a zero. Les fàbriques d'automòbils i les empreses d'altres indústries considerades insignificants estan inactives. Hi va haver un temps en què molts a la indústria ni fabricaven tubs ni els venien. El mercat de les canonades continua existint només per a unes poques empreses essencials.
Afortunadament, la gent fa el que li toca. Algunes persones compren congeladors addicionals per emmagatzemar aliments. El mercat immobiliari s'enlaira més tard i la gent tendeix a comprar alguns o molts electrodomèstics nous quan compra una casa, de manera que ambdues tendències donen suport a la demanda de tubs de diàmetre més petit. La indústria de l'equipament agrícola comença a recuperar-se, amb cada cop més propietaris que volen tractors petits o tallagespes de gir zero. El mercat de l'automòbil es va reiniciar, tot i que a un ritme més lent a causa de factors com l'escassetat d'encenalls.
Figura 1. SAE-J525 i ASTM-A519 s'estableixen com a substituts generals de SAE-J524 i ASTM-A513T5. La principal diferència és que SAE-J525 i ASTM-A513T5 estan soldats, no sense costures. Les dificultats d'aprovisionament, com ara els terminis de lliurament de sis mesos, han creat oportunitats per a dos altres productes de tub, SAE-J356 (lliurat en tub recte) i SAE-J356A (lliurat en bobina), que compleixen molts dels mateixos requisits.
El mercat ha canviat, però les directrius són les mateixes. No hi ha res més important que centrar-se en fabricar i vendre canonades segons les demandes del mercat.
La pregunta de "fer o comprar" sorgeix quan les operacions de fabricació s'enfronten a costos laborals més elevats i a recursos interns fixos o en disminució.
La fabricació de productes tubulars postsoldats requereix recursos importants. Depenent de la producció de la planta, de vegades és un avantatge econòmic tallar tires amples internament. Tanmateix, el tall intern pot ser una càrrega, ateses les necessitats de mà d'obra, els requisits de capital d'eines i els costos d'inventari de banda ampla.
D'una banda, tallar 2.000 tones al mes resulta en 5.000 tones d'acer en estoc, cosa que ocupa molts diners. D'altra banda, es necessiten molt pocs diners per comprar acer de tall ample de manera instantània. De fet, atès que el productor de tubs pot negociar les condicions de crèdit amb la talladora, això pot endarrerir la desembolicació. Cada fàbrica de tubs és única en aquest sentit, però es pot dir que gairebé tots els productors de tubs s'han vist afectats per la pandèmia de la COVID-19 pel que fa a la disponibilitat de mà d'obra qualificada, els costos de l'acer i el flux de caixa.
El mateix passa amb la producció de tubs, depenent de la situació. Les empreses amb cadenes de valor afegit extenses poden optar per deixar de participar en el negoci de fabricació de tubs. En lloc de fabricar tubs i després doblegar-los, recobrir-los i fabricar subconjunts i conjunts, compreu el tub i centreu-vos en altres activitats.
Moltes empreses que produeixen components hidràulics o feixos de tubs per a la manipulació de fluids d'automoció tenen les seves pròpies fàbriques de tubs. Algunes d'aquestes fàbriques ara són passius en lloc d'actius. Els consumidors en l'era de la pandèmia tendeixen a conduir menys, i les previsions de vendes d'automòbils són molt lluny dels nivells previs a la pandèmia. El mercat de l'automòbil s'associa amb termes negatius com ara tancaments, fortes disminucions i escassetat. No hi ha res que suggereixi que la situació del subministrament dels fabricants d'equips originals d'automòbils i els seus proveïdors canviarà significativament en un futur proper. En particular, cada cop més vehicles elèctrics en aquest mercat tenen menys components del tren motriu de tubs d'acer.
Els molins de tubs captius solen construir-se a partir de dissenys personalitzats. Això és un avantatge per al seu ús previst: fabricar tubs per a una aplicació específica, però un desavantatge pel que fa a les economies d'escala. Per exemple, considereu un molí de tubs dissenyat per fabricar productes de 10 mm de diàmetre exterior per a un projecte d'automoció conegut. El programa garanteix configuracions basades en la quantitat. Més tard, es va afegir un procediment molt més petit per a un altre tub amb el mateix diàmetre exterior. Va passar el temps, el pla inicial va caducar i l'empresa no tenia prou volum per justificar el segon pla. Els costos de configuració i altres costos són massa elevats per justificar-ho. En aquest cas, si l'empresa pot trobar un proveïdor capaç, hauria d'intentar externalitzar el projecte.
Per descomptat, el càlcul no s'atura al punt de tall. Els passos d'acabat com el recobriment, el tall a la longitud i l'embalatge afegeixen un cost considerable. Com diu la dita, el cost ocult més gran de la fabricació de tubs és la manipulació. El tub es trasllada de la fàbrica al magatzem, on es retira i es carrega en un banc de treball per al tall de la longitud final, i després els tubs es disposen en capes per garantir que els tubs s'alimentin a la màquina de tall un per un; tot això. Tots els passos requereixen mà d'obra. Aquest cost laboral pot passar desapercebut per a un comptable, però es presenta en forma d'un operador de carretó elevador addicional o una persona addicional al departament de transport.
Figura 2. Les composicions químiques de SAE-J525 i SAE-J356A són gairebé idèntiques, cosa que ajuda a aquest últim a substituir el primer.
Els tubs hidràulics existeixen des de fa milers d'anys. Els egipcis van fabricar filferro de coure fa més de 4.000 anys. Les canonades de bambú es van utilitzar a la Xina durant la dinastia Xia, cap al 2000 aC, i més tard es van construir sistemes de fontaneria romans amb canonades de plom, un subproducte del procés de fosa de la plata.
sense costures. Els tubs d'acer sense costures moderns van debutar a Amèrica del Nord el 1890. Des del 1890 fins avui, la matèria primera per a aquest procés és un lingot rodó sòlid. Les innovacions en la colada contínua a la dècada de 1950 van conduir a la transformació dels tubs sense costures de lingots al que aleshores era una matèria primera d'acer de baix cost, els lingots. En el passat i el present, els tubs hidràulics es fabriquen mitjançant l'estirament en fred dels buits sense costures produïts per aquest procés. Al mercat nord-americà, està classificat com a SAE-J524 per la Society of Automotive Engineers i ASTM-A519 per l'American Society for Testing and Materials.
La producció de tubs hidràulics sense costures sol ser un procés que requereix molta mà d'obra, especialment per a diàmetres petits. Requereix molta energia i requereix molt d'espai.
soldadura. A la dècada de 1970, el mercat va canviar. Després de dominar el mercat de les canonades d'acer durant gairebé 100 anys, el lliscament sense fissures. Va ser eliminat per les canonades soldades, que es va descobrir que eren adequades per a moltes aplicacions mecàniques en els mercats de la construcció i l'automoció. Fins i tot va conquerir part del territori que abans era terra santa: el sector dels oleoductes i gasoductes.
Dues innovacions van contribuir a aquest canvi al mercat. Una d'elles implica la colada contínua en lloses, que permet a les fàbriques d'acer produir en massa de manera eficient tires planes d'alta qualitat. Un altre procés que fa que la soldadura per resistència d'alta freqüència sigui un procés viable per a la indústria de les canonades. El resultat és un producte nou: un rendiment tan bo com el dels tubs d'acer sense soldadura en comparació amb productes sense soldadura comparables, i a un cost inferior. Aquest tub encara es fabrica avui dia i està classificat com a SAE-J525 o ASTM-A513-T5 al mercat nord-americà. Com que el tub s'estira i es recuit, és un producte que requereix molts recursos. Aquests processos no requereixen tanta mà d'obra i capital com els processos sense soldadura, però els costos associats continuen sent elevats.
Des de la dècada del 1990 fins a l'actualitat, la majoria de les canonades hidràuliques que es consumeixen al mercat nacional, ja siguin sense soldadura (SAE-J524) o soldades (SAE-J525), s'importen. Això pot ser el resultat de l'enorme diferència en els costos de la mà d'obra i de les matèries primeres d'acer entre els EUA i els països exportadors. Durant els darrers 30 o 40 anys, aquests productes han estat disponibles a través de productors nacionals, però mai no han pogut establir-se com a dominants en aquest mercat. El cost favorable dels productes importats és un obstacle formidable.
mercat actual. El consum de producte sense soldadura, estirat i recuit J524 ha anat disminuint al llarg dels anys. Encara està disponible i té un lloc al mercat de les línies hidràuliques, però els fabricants d'equips originals solen triar J525 si el producte soldat, estirat i recuit J525 està fàcilment disponible.
La pandèmia arriba i el mercat torna a canviar. El subministrament global de mà d'obra, acer i logística està disminuint aproximadament al mateix ritme que la disminució esmentada de la demanda d'automòbils. El mateix passa amb el subministrament de tubs hidràulics J525 importats. Tenint en compte aquests esdeveniments, el mercat nacional sembla estar preparat per a un altre canvi de mercat. Preparat per produir un altre producte, un que requereixi menys mà d'obra que la soldadura, el trefilatge i el recuit de tubs? N'hi ha un, tot i que no s'utilitza habitualment. És el SAE-J356A, que compleix els requisits de moltes aplicacions hidràuliques (vegeu la Figura 1).
Les especificacions publicades per la SAE solen ser breus i senzilles, ja que cada especificació només defineix un procés per fabricar canonades. L'inconvenient és que el J525 i el J356A tenen una superposició considerable en dimensions, propietats mecàniques, etc., de manera que les especificacions tendeixen a sembrar les llavors de confusió. A més, el J356A és un producte en espiral per a línies hidràuliques de petit diàmetre i és una variant del J356, que és un producte de canonada recta que s'utilitza principalment en la fabricació de línies hidràuliques de gran diàmetre.
Figura 3. Tot i que molts consideren que els tubs soldats i estirats en fred són superiors als tubs soldats i fixats en fred, les propietats mecàniques dels dos productes de tub són comparables. Nota: El valor imperial en PSI és una conversió suau de l'especificació, és un valor mètric en MPa.
Alguns enginyers creuen que el J525 destaca en aplicacions hidràuliques d'alta pressió, com les que s'utilitzen en equips pesants. El J356A és menys conegut, però també és una especificació per al transport de fluids d'alta pressió. De vegades, els requisits de conformació final són diferents: el J525 no té cap cordó interior, mentre que el J356A està controlat per flash i té un cordó interior més petit.
Les matèries primeres tenen propietats similars (vegeu la figura 2). Les petites diferències en la composició química estan relacionades amb les propietats mecàniques desitjades. Per aconseguir certes propietats mecàniques, com ara la resistència a la ruptura en tracció o la resistència a la tracció final (UTS), la composició química o el tractament tèrmic de l'acer es limita a produir certs resultats.
Els tipus de tubs comparteixen un conjunt comú de paràmetres de rendiment mecànic similars, cosa que els fa intercanviables en moltes aplicacions (vegeu la figura 3). En altres paraules, si un no està disponible, és probable que l'altre compleixi els requisits. Ningú ha de reinventar la roda; la indústria ja té un conjunt de rodes fortes i equilibrades a la seva disposició.
Tube & Pipe Journal es va convertir en la primera revista dedicada a la indústria de les canonades metàl·liques el 1990. Avui dia, continua sent l'única publicació a Amèrica del Nord dedicada a la indústria i s'ha convertit en la font d'informació més fiable per als professionals de les canonades.
Ara, amb accés complet a l'edició digital de The FABRICATOR, fàcil accés a recursos valuosos de la indústria.
L'edició digital de The Tube & Pipe Journal ja és totalment accessible i proporciona un fàcil accés a recursos valuosos de la indústria.
Gaudeix d'accés complet a l'edició digital de STAMPING Journal, que ofereix els darrers avenços tecnològics, les millors pràctiques i les notícies del sector per al mercat de l'estampació de metalls.
Ara, amb accés complet a l'edició digital de The Fabricator en espanyol, fàcil accés a recursos valuosos de la indústria.