Le linee idrauliche tradizionali utilizzano una singola estremità svasata e sono solitamente prodotte secondo le specifiche SAE-J525 o ASTM-A513-T5, materiali difficili da reperire a livello nazionale. Gli OEM che cercano fornitori nazionali possono sostituire i tubi con quelli prodotti secondo le specifiche SAE-J356A e sigillati con guarnizioni frontali O-ring, come mostrato. Prodotto da Tru-Line.
Nota dell'editore: questo articolo è il primo di una serie in due parti sul mercato e la produzione di linee di trasferimento di fluidi per applicazioni ad alta pressione. La prima parte esamina la situazione delle basi di fornitura di prodotti convenzionali nazionali ed esteri. La seconda parte esamina i dettagli dei prodotti meno convenzionali destinati a questo mercato.
La pandemia di COVID-19 ha causato cambiamenti inaspettati in molti settori, tra cui la filiera di fornitura dei tubi in acciaio e il processo di produzione dei tubi. Dalla fine del 2019 a oggi, il mercato dei tubi ha subito cambiamenti radicali sia nelle operazioni di fabbrica che in quelle logistiche. Un problema a lungo latente è venuto alla ribalta.
La forza lavoro è ora più importante che mai. Questa pandemia è una crisi umana e l'importanza della salute ha cambiato l'equilibrio tra lavoro e vita privata per la maggior parte delle persone, se non per tutte. Il numero di lavoratori qualificati è diminuito a causa del pensionamento, dell'impossibilità per alcuni lavoratori di tornare ai vecchi lavori o di trovarne uno nuovo nello stesso settore e di molti altri fattori. Nei primi giorni dell'epidemia, la carenza di lavoratori si concentrava principalmente nei settori che dipendono dal lavoro in prima linea, come l'assistenza medica e la vendita al dettaglio, mentre gli operai manifatturieri erano in congedo o avevano un orario di lavoro significativamente ridotto. I produttori ora hanno difficoltà a reclutare e trattenere il personale, compresi gli operatori esperti di tubifici. La produzione di tubi è in gran parte un lavoro manuale che richiede un impegno scrupoloso in un ambiente climatizzato. Indossare dispositivi di protezione individuale aggiuntivi (ad esempio mascherine) per mitigare le infezioni e seguire regole aggiuntive, come mantenere una distanza di 6 piedi. La distanza lineare dagli altri può aggiungere stress a un lavoro che ha già molti fattori di stress.
Anche l'approvvigionamento di acciaio e i costi dell'acciaio grezzo sono cambiati durante la pandemia. Per la maggior parte dei tubi, l'acciaio rappresenta il costo maggiore del componente. Come regola generale, l'acciaio rappresenta il 50% del costo per piede di tubo. Fino al quarto trimestre del 2020, i prezzi interni dell'acciaio laminato a freddo negli Stati Uniti si sono attestati in media intorno agli 800 dollari/t per tre anni. Entro la fine del 2021, i prezzi sono scesi a 2.200 dollari a tonnellata.
Considerando l'evoluzione di questi due fattori durante la pandemia, come stanno reagendo le aziende del mercato dei tubi? Quale impatto stanno avendo questi cambiamenti sulla catena di fornitura dei tubi e quali indicazioni utili possono essere fornite al settore per uscire da questa crisi?
Molti anni fa, un dirigente senior di una fabbrica di tubi riassunse il ruolo della sua azienda nel settore: "Qui facciamo solo due cose: produciamo tubi e li vendiamo". , troppe distrazioni, troppi fattori che indeboliscono i valori fondamentali dell'azienda o l'attuale crisi (o tutti questi fattori, come spesso accade) sono di valore per i dirigenti che si sentono sopraffatti.
È importante raggiungere e mantenere il controllo concentrandosi su ciò che è importante: i fattori che influiscono sulla produzione e sulla vendita di tubi di qualità. Se gli sforzi di un'azienda non si concentrano su queste due attività, è il momento di tornare alle basi.
Con la diffusione della pandemia, la domanda di tubi in alcuni settori è scesa quasi a zero. Le fabbriche di automobili e le aziende di altri settori considerati insignificanti sono inattive. C'è stato un tempo in cui molti nel settore non producevano né vendevano tubi. Il mercato dei tubi continua a esistere solo per poche attività essenziali.
Fortunatamente, le persone stanno facendo la loro parte. Alcune persone acquistano congelatori aggiuntivi per conservare gli alimenti. Il mercato immobiliare decolla più tardi e le persone tendono ad acquistare alcuni o molti nuovi elettrodomestici quando comprano una casa, quindi entrambe le tendenze sostengono la domanda di tubi di diametro più piccolo. Il settore delle attrezzature agricole sta iniziando a riprendersi, con sempre più proprietari che desiderano piccoli trattori o tosaerba a raggio di sterzata zero. Il mercato automobilistico è poi ripartito, anche se a un ritmo più lento a causa di fattori come la carenza di trucioli.
Figura 1. SAE-J525 e ASTM-A519 sono stati stabiliti come sostituti generali di SAE-J524 e ASTM-A513T5. La differenza principale è che SAE-J525 e ASTM-A513T5 sono saldati, non senza saldatura. Le difficoltà di approvvigionamento, come i tempi di consegna di sei mesi, hanno creato opportunità per altri due prodotti di tubi, SAE-J356 (fornito in tubo dritto) e SAE-J356A (fornito in bobina), che soddisfano molti degli stessi requisiti.
Il mercato è cambiato, ma le linee guida sono le stesse. Niente è più importante che concentrarsi sulla produzione e sulla vendita di tubi in base alle richieste del mercato.
La questione "produrre o acquistare" sorge quando le attività di produzione devono far fronte a costi di manodopera più elevati e a risorse interne fisse o in calo.
La produzione di prodotti tubolari post-saldati richiede risorse ingenti. A seconda della resa e della produzione dell'impianto, a volte è conveniente tagliare internamente strisce larghe. Tuttavia, il taglio interno può essere oneroso, dati i requisiti di manodopera, i requisiti di capitale per gli utensili e i costi di inventario della banda larga.
Da un lato, tagliare 2.000 tonnellate al mese si traduce in 5.000 tonnellate di acciaio in magazzino, con un notevole dispendio di denaro. Dall'altro lato, per acquistare acciaio tagliato largo in un accordo immediato è necessaria pochissima liquidità. Infatti, dato che il produttore di tubi può negoziare le condizioni di credito con il tagliatore, può effettivamente ritardare l'esborso di denaro. Ogni laminatoio per tubi è unico sotto questo aspetto, ma si può affermare con certezza che quasi tutti i produttori di tubi sono stati colpiti dalla pandemia di COVID-19 in termini di disponibilità di manodopera qualificata, costi dell'acciaio e flusso di cassa.
Lo stesso vale per la produzione di tubi stessa, a seconda della situazione. Le aziende con ampie catene del valore aggiunto potrebbero decidere di abbandonare l'attività di produzione di tubi. Invece di produrre tubi e poi piegarli, rivestirli e realizzare sottogruppi e assemblaggi, acquistano i tubi e si concentrano su altre attività.
Molte aziende che producono componenti idraulici o fasci di tubi per la movimentazione dei fluidi nel settore automobilistico dispongono di propri laminatoi per tubi. Alcuni di questi stabilimenti sono ormai delle passività anziché delle attività. I ​​consumatori nell'era della pandemia tendono a guidare meno e le previsioni di vendita di auto sono ben lontane dai livelli pre-pandemici. Il mercato automobilistico è associato a termini negativi come chiusure, forti cali e carenze. Non vi è nulla che suggerisca che la situazione dell'approvvigionamento degli OEM del settore automobilistico e dei loro fornitori cambierà significativamente nel prossimo futuro. In particolare, sempre più veicoli elettrici in questo mercato hanno meno componenti del gruppo propulsore con tubi in acciaio.
Gli stabilimenti per tubi captive sono solitamente costruiti su progetti personalizzati. Questo è un vantaggio per l'uso previsto, ovvero realizzare tubi per un'applicazione specifica, ma uno svantaggio in termini di economie di scala. Ad esempio, si consideri uno stabilimento per tubi progettato per realizzare prodotti con diametro esterno di 10 mm per un noto progetto automobilistico. Il programma garantisce impostazioni basate sulla quantità. Successivamente, è stata aggiunta una procedura molto più piccola per un altro tubo con lo stesso diametro esterno. Il tempo è passato, il piano iniziale è scaduto e l'azienda non aveva abbastanza volume per giustificare il secondo piano. I costi di installazione e altri costi sono troppo elevati per giustificarlo. In questo caso, se l'azienda riesce a trovare un fornitore capace, dovrebbe provare a esternalizzare il progetto.
Naturalmente, il calcolo non si ferma al taglio. Le fasi di finitura come il rivestimento, il taglio a misura e l'imballaggio aggiungono costi considerevoli. Come dice il proverbio, il più grande costo nascosto nella produzione di tubi è la movimentazione. Il tubo viene spostato dalla fabbrica al magazzino, dove viene rimosso e caricato su un banco da lavoro per il taglio della lunghezza finale, quindi i tubi vengono stratificati per garantire che vengano alimentati nella macchina da taglio uno alla volta: tutto questo. Tutte le fasi richiedono manodopera. Questo costo di manodopera potrebbe passare inosservato a un contabile, ma si presenta sotto forma di un operatore di carrello elevatore extra o di una persona in più nel reparto trasporti.
Figura 2. Le composizioni chimiche di SAE-J525 e SAE-J356A sono quasi identiche, il che aiuta quest'ultimo a sostituire il primo.
I tubi idraulici esistono da migliaia di anni. Gli egiziani martellavano il filo di rame più di 4.000 anni fa. I tubi di bambù venivano utilizzati in Cina durante la dinastia Xia, intorno al 2000 a.C., e successivamente i sistemi idraulici romani venivano costruiti con tubi di piombo, un sottoprodotto del processo di fusione dell'argento.
senza saldatura. I moderni tubi in acciaio senza saldatura hanno fatto il loro debutto nel Nord America nel 1890. Dal 1890 a oggi, la materia prima per questo processo è una billetta rotonda solida. Le innovazioni nella colata continua negli anni '50 hanno portato alla trasformazione dei tubi senza saldatura da lingotti a quella che all'epoca era una materia prima in acciaio a basso costo: le billette. In passato e al giorno d'oggi, i tubi idraulici vengono realizzati trafilando a freddo le cavità senza saldatura prodotte da questo processo. Nel mercato nordamericano, è classificato come SAE-J524 dalla Society of Automotive Engineers e ASTM-A519 dall'American Society for Testing and Materials.
La produzione di tubi idraulici senza saldatura tende a essere un processo che richiede molta manodopera, soprattutto per i diametri piccoli. Richiede molta energia e molto spazio.
saldatura. Negli anni '70, il mercato cambiò. Dopo aver dominato il mercato dei tubi in acciaio per quasi 100 anni, lo slittamento senza giunzioni. Fu soppiantato dai tubi saldati, che si rivelarono adatti a molte applicazioni meccaniche nei mercati dell'edilizia e dell'automotive. Conquistò persino un territorio in quella che un tempo era terra santa: il settore degli oleodotti e dei gasdotti.
Due innovazioni hanno contribuito a questo cambiamento nel mercato. Una di queste riguarda la colata continua di bramme, che consente alle acciaierie di produrre in serie ed efficientemente nastri piatti di alta qualità. Un altro processo rende la saldatura a resistenza ad alta frequenza un processo praticabile per l'industria dei tubi. Il risultato è un nuovo prodotto: prestazioni buone quanto quelle dei tubi in acciaio senza saldatura rispetto a prodotti senza saldatura comparabili, e a un costo inferiore. Questo tubo è ancora prodotto oggi ed è classificato come SAE-J525 o ASTM-A513-T5 nel mercato nordamericano. Poiché il tubo viene trafilato e ricotto, è un prodotto ad alta intensità di risorse. Questi processi non richiedono lo stesso impiego di manodopera e capitale dei processi senza saldatura, ma i costi ad essi associati sono comunque elevati.
Dagli anni '90 a oggi, la maggior parte dei tubi idraulici consumati nel mercato interno, siano essi trafilati senza saldatura (SAE-J524) o saldati (SAE-J525), sono importati. Ciò potrebbe essere dovuto all'enorme differenza nei costi di manodopera e materie prime in acciaio tra gli Stati Uniti e i paesi esportatori. Negli ultimi 30-40 anni, questi prodotti sono stati disponibili presso i produttori nazionali, che tuttavia non sono mai riusciti ad affermarsi come dominanti in questo mercato. Il costo favorevole dei prodotti importati rappresenta un ostacolo formidabile.
mercato attuale. Il consumo del prodotto J524 senza saldature, trafilato e ricotto è diminuito nel corso degli anni. È ancora disponibile e trova posto nel mercato delle linee idrauliche, ma gli OEM di solito scelgono J525 se il prodotto J524 saldato, trafilato e ricotto è facilmente reperibile.
La pandemia colpisce e il mercato cambia di nuovo. L'offerta globale di manodopera, acciaio e logistica sta diminuendo più o meno allo stesso ritmo del suddetto calo della domanda di automobili. Lo stesso vale per l'offerta di tubi idraulici J525 importati. Dati questi eventi, il mercato interno sembra pronto per un altro cambiamento. Pronti a produrre un altro prodotto, uno che richieda meno manodopera rispetto alla saldatura, alla trafilatura e alla ricottura dei tubi? Ne esiste uno, sebbene non sia comunemente utilizzato. Si tratta del SAE-J356A, che soddisfa i requisiti di molte applicazioni idrauliche (vedere Figura 1).
Le specifiche pubblicate dalla SAE tendono a essere brevi e semplici, poiché ciascuna specifica definisce un solo processo per la fabbricazione dei tubi. Lo svantaggio è che J525 e J356A presentano una notevole sovrapposizione in termini di dimensioni, proprietà meccaniche, ecc., pertanto le specifiche tendono a seminare confusione. Inoltre, J356A è un prodotto arrotolato per linee idrauliche di piccolo diametro ed è una variante di J356, che è un prodotto di tubo dritto utilizzato principalmente nella fabbricazione di linee idrauliche di grande diametro.
Figura 3. Sebbene i tubi saldati e trafilati a freddo siano considerati da molti superiori ai tubi saldati e piegati a freddo, le proprietà meccaniche dei due prodotti sono comparabili. Nota: il valore imperiale in PSI è una conversione semplificata delle specifiche; è un valore metrico in MPa.
Alcuni ingegneri ritengono che il J525 eccella nelle applicazioni idrauliche ad alta pressione, come quelle utilizzate nelle attrezzature pesanti. Il J356A è meno noto, ma è anch'esso una specifica per il trasporto di fluidi ad alta pressione. Talvolta i requisiti di formatura finale sono diversi: il J525 non ha un cordone di diam. interno, mentre il J356A è a controllo di sbavatura e ha un cordone di diam. interno più piccolo.
Le materie prime hanno proprietà simili (vedere Figura 2). Piccole differenze nella composizione chimica sono correlate alle proprietà meccaniche desiderate. Per ottenere determinate proprietà meccaniche, come la resistenza alla rottura in trazione o la resistenza a trazione ultima (UTS), la composizione chimica o il trattamento termico dell'acciaio sono limitati per produrre determinati risultati.
I tipi di tubi condividono un insieme comune di parametri di prestazioni meccaniche simili, rendendoli intercambiabili in molte applicazioni (vedere Figura 3). In altre parole, se uno non è disponibile, è probabile che l'altro soddisfi i requisiti. Non c'è bisogno di reinventare la ruota: il settore ha già a disposizione un set di ruote robuste e bilanciate.
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