Le tradizionali tubazioni idrauliche utilizzano un'unica estremità svasata e sono generalmente prodotte secondo le norme SAE-J525 o ASTM-A513-T5, materiali difficili da reperire a livello nazionale. I produttori di apparecchiature originali (OEM) che cercano fornitori nazionali possono utilizzare tubi prodotti secondo le specifiche SAE-J356A e sigillati con guarnizioni O-ring, come mostrato in figura. Prodotto da Tru-Line.
Nota dell'editore: Questo articolo è il primo di una serie di due parti sul mercato e la produzione di linee di trasferimento fluidi per applicazioni ad alta pressione. La prima parte analizza la situazione delle basi di fornitura di prodotti convenzionali, sia nazionali che estere. La seconda parte esamina nel dettaglio i prodotti meno convenzionali destinati a questo mercato.
La pandemia di COVID-19 ha causato cambiamenti inaspettati in molti settori, tra cui la catena di approvvigionamento dei tubi in acciaio e il processo di produzione dei tubi. Dalla fine del 2019 ad oggi, il mercato dei tubi ha subito cambiamenti dirompenti sia nelle operazioni di fabbrica che in quelle logistiche. Un problema di lunga data è venuto alla luce.
La forza lavoro è ora più importante che mai. La pandemia è una crisi umanitaria e l'importanza della salute ha cambiato l'equilibrio tra lavoro, vita privata e svago per la maggior parte delle persone, se non per tutte. Il numero di lavoratori qualificati è diminuito a causa dei pensionamenti, dell'impossibilità per alcuni lavoratori di tornare ai vecchi lavori o di trovarne di nuovi nello stesso settore e di molti altri fattori. Nei primi giorni dell'epidemia, la carenza di lavoratori si è concentrata principalmente nei settori che si basano sul lavoro in prima linea, come l'assistenza medica e il commercio al dettaglio, mentre i lavoratori del settore manifatturiero erano in cassa integrazione o con orari di lavoro significativamente ridotti. Ora le aziende manifatturiere hanno difficoltà a reclutare e trattenere il personale, compresi gli operatori esperti di laminatoi per tubi. La produzione di tubi è in gran parte un lavoro manuale, da operaio, che richiede uno sforzo meticoloso in un ambiente non climatizzato. Indossa dispositivi di protezione individuale aggiuntivi (ad esempio mascherine) per mitigare il rischio di infezione e segui regole aggiuntive, come mantenere una distanza di sicurezza di 1,8 metri. Il distanziamento sociale può aumentare lo stress in un lavoro che già presenta molti fattori di riduzione dello stress.
Anche l'offerta di acciaio e i costi della materia prima sono cambiati durante la pandemia. Per la maggior parte dei tubi, l'acciaio rappresenta il costo maggiore. In linea di massima, l'acciaio costituisce il 50% del costo per metro di tubo. Fino al quarto trimestre del 2020, i prezzi interni statunitensi dell'acciaio laminato a freddo si sono attestati in media intorno agli 800 dollari/tonnellata per tre anni. Entro la fine del 2021, i prezzi sono scesi a 2.200 dollari per tonnellata.
Considerato come questi due fattori sono cambiati durante la pandemia, come stanno reagendo le aziende del mercato dei tubi? Che impatto stanno avendo questi cambiamenti sulla catena di approvvigionamento dei tubi e quali indicazioni utili possono fornire al settore per uscire da questa crisi?
Molti anni fa, un dirigente di alto livello 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 la crisi attuale (o tutti questi fattori, come spesso accade) sono utili per gestire i dirigenti che sono sopraffatti.
È fondamentale raggiungere e mantenere il controllo concentrandosi su ciò che conta davvero: i fattori che influenzano la produzione e la vendita di tubi di qualità. Se gli sforzi di un'azienda non sono focalizzati su queste due attività, è tempo di tornare alle basi.
Con la diffusione della pandemia, la domanda di tubi in alcuni settori è crollata quasi a zero. Le fabbriche automobilistiche e le aziende di altri settori considerati insignificanti sono ferme. C'è stato un tempo in cui molte aziende del 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. Alcuni acquistano congelatori aggiuntivi per conservare il cibo. 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 supportano la domanda di tubi di diametro inferiore. L'industria delle macchine 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, seppur a un ritmo più lento a causa di fattori come la carenza di chip.
Figura 1. Gli standard SAE-J525 e ASTM-A519 sono riconosciuti come sostituti generali per 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 tubolari, SAE-J356 (fornito in tubo diritto) e SAE-J356A (fornito in bobina), che soddisfano molti degli stessi requisiti.
Il mercato è cambiato, ma le linee guida rimangono le stesse. Nulla è più importante che concentrarsi sulla produzione e la vendita di tubi in base alle richieste del mercato.
Il dilemma "produrre internamente o acquistare esternamente" si pone quando le attività produttive si trovano ad affrontare costi del lavoro più elevati e risorse interne fisse o in calo.
La produzione di prodotti tubolari post-saldati richiede risorse considerevoli. A seconda della produzione e del volume di produzione dell'impianto, a volte risulta economicamente vantaggioso tagliare internamente le strisce di grandi dimensioni. Tuttavia, il taglio interno può rappresentare un onere, considerando i requisiti di manodopera, i costi di investimento per gli utensili e le spese di gestione delle scorte.
Da un lato, tagliare 2.000 tonnellate al mese comporta un magazzino di 5.000 tonnellate di acciaio, che assorbe una notevole quantità di liquidità. Dall'altro lato, è necessario un capitale molto inferiore per acquistare acciaio tagliato in modo rapido. Anzi, dato che il produttore di tubi può negoziare le condizioni di credito con il fornitore, può addirittura posticipare l'esborso di denaro. Ogni impianto di produzione di tubi è unico sotto questo aspetto, ma si può affermare con certezza che quasi tutti i produttori di tubi hanno risentito della pandemia di COVID-19 in termini di disponibilità di manodopera specializzata, costi dell'acciaio e flusso di cassa.
Lo stesso vale per la produzione di tubi, a seconda della situazione. Le aziende con ampie catene del valore aggiunto possono scegliere di non occuparsi della produzione di tubi. Invece di produrre tubi, piegarli, rivestirli e realizzare sottogruppi e assemblaggi, è meglio acquistare i tubi e concentrarsi su altre attività.
Molte aziende che producono componenti idraulici o fasci di tubi per la gestione dei fluidi nel settore automobilistico possiedono i propri stabilimenti di produzione di tubi. Alcune di queste fabbriche sono ora considerate passività anziché attività. Nell'era della pandemia, i consumatori tendono a guidare di meno e le previsioni di vendita di automobili sono ben lontane dai livelli pre-pandemia. Il mercato automobilistico è associato a termini negativi come chiusure, forti cali e carenze. Non vi è nulla che suggerisca che la situazione dell'offerta per i produttori di automobili e i loro fornitori cambierà in modo significativo nel prossimo futuro. In particolare, sempre più veicoli elettrici in questo mercato hanno un numero inferiore di componenti del gruppo propulsore in tubi d'acciaio.
Gli impianti di laminazione tubi interni sono generalmente costruiti su progetto personalizzato. Questo rappresenta un vantaggio per l'uso previsto, ovvero la produzione di tubi per un'applicazione specifica, ma uno svantaggio in termini di economie di scala. Ad esempio, si consideri un impianto di laminazione tubi progettato per produrre tubi 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. Con il passare del tempo, il piano iniziale è scaduto e l'azienda non ha raggiunto volumi sufficienti a 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 competente, dovrebbe valutare l'esternalizzazione del progetto.
Naturalmente, il calcolo non si ferma al taglio. Le fasi finali come la verniciatura, il taglio a misura e l'imballaggio aggiungono costi considerevoli. Come si suol dire, il costo nascosto più grande nella produzione di tubi è la movimentazione. Il tubo viene spostato dalla fabbrica al magazzino, dove viene prelevato e caricato su un banco di lavoro per il taglio finale a misura, quindi i tubi vengono impilati per garantire che vengano alimentati uno alla volta nella macchina da taglio: tutte queste fasi richiedono manodopera. Questo costo della manodopera può passare inosservato a un contabile, ma si manifesta sotto forma di un operatore di carrello elevatore in più o di una persona in più nel reparto trasporti.
Figura 2. La composizione chimica delle leghe SAE-J525 e SAE-J356A è pressoché identica, il che ha permesso a quest'ultima di sostituire la prima.
I tubi idraulici esistono da migliaia di anni. Gli Egizi forgiavano fili di rame più di 4.000 anni fa. Il filo di bambù veniva utilizzato in Cina durante la dinastia Xia, intorno al 2000 a.C., e in seguito i sistemi idraulici romani furono costruiti con condotti di piombo, un sottoprodotto del processo di fusione dell'argento.
senza saldatura. I moderni tubi in acciaio senza saldatura hanno fatto il loro debutto in Nord America nel 1890. Dal 1890 ad oggi, la materia prima per questo processo è una billetta solida e tonda. Le innovazioni nella colata continua negli anni '50 hanno portato alla trasformazione dei tubi senza saldatura da lingotti a quella che allora era una materia prima di acciaio a basso costo, le billette. In passato e nel presente, i tubi idraulici vengono realizzati mediante trafilatura a freddo dei tubi cavi senza saldatura prodotti 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 ad essere un processo ad alta intensità di manodopera, soprattutto per i diametri ridotti. 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, la saldatura senza saldatura fu soppiantata dai tubi saldati, che si rivelarono adatti a numerose applicazioni meccaniche nei settori delle costruzioni e dell'automotive. Conquistarono persino terreno in quello che un tempo era un territorio sacro: 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 in modo efficiente nastri piatti di alta qualità. L'altra innovazione rende la saldatura a resistenza ad alta frequenza un processo praticabile per l'industria dei tubi. Il risultato è un nuovo prodotto: prestazioni pari a quelle dei tubi in acciaio senza saldatura, rispetto a prodotti senza saldatura comparabili, ma a un costo inferiore. Questo tubo è tuttora prodotto ed è classificato come SAE-J525 o ASTM-A513-T5 nel mercato nordamericano. Poiché il tubo viene trafilato e ricotto, si tratta di un prodotto ad alta intensità di risorse. Questi processi non sono ad alta intensità di manodopera e capitale come i processi senza saldatura, ma i costi ad essi associati sono comunque elevati.
Dagli anni '90 ad oggi, la maggior parte dei tubi per condotte idrauliche consumati sul mercato interno, siano essi trafilati senza saldatura (SAE-J524) o trafilati saldati (SAE-J525), sono importati. Ciò potrebbe essere dovuto all'enorme differenza nei costi della manodopera e delle materie prime siderurgiche tra gli Stati Uniti e i paesi esportatori. Negli ultimi 30-40 anni, questi prodotti sono stati disponibili anche da produttori nazionali, ma questi non sono mai riusciti ad affermarsi come leader di mercato. Il costo vantaggioso dei prodotti importati rappresenta un ostacolo considerevole.
Mercato attuale. Il consumo del prodotto senza saldatura, trafilato e ricotto J524 è diminuito nel corso degli anni. È ancora disponibile e ha un suo spazio nel mercato delle linee idrauliche, ma gli OEM di solito scelgono il J525 se il prodotto saldato, trafilato e ricotto J525 è facilmente reperibile.
La pandemia colpisce e il mercato cambia di nuovo. L'offerta globale di manodopera, acciaio e logistica sta diminuendo all'incirca allo stesso ritmo del già citato calo della domanda di automobili. Lo stesso vale per l'offerta di tubi idraulici J525 importati. Alla luce di questi eventi, il mercato interno sembra pronto per un altro cambiamento. Pronti a produrre un altro prodotto, meno intensivo in termini di manodopera rispetto alla saldatura, trafilatura e ricottura dei tubi? Esiste, sebbene non sia comunemente utilizzato. Si tratta della norma SAE-J356A, che soddisfa i requisiti di molte applicazioni idrauliche (vedere Figura 1).
Le specifiche pubblicate dalla SAE tendono ad essere brevi e semplici, poiché ciascuna specifica definisce un solo processo per la produzione di tubi. Lo svantaggio è che J525 e J356A presentano una notevole sovrapposizione in termini di dimensioni, proprietà meccaniche, ecc., quindi le specifiche tendono a generare confusione. Inoltre, J356A è un prodotto in bobina per linee idrauliche di piccolo diametro ed è una variante di J356, che è un prodotto in tubo diritto utilizzato principalmente nella produzione 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 trafilati a freddo, le proprietà meccaniche dei due tipi di tubi sono comparabili. Nota: il valore imperiale in PSI è una conversione approssimativa della specifica, è un valore metrico in MPa.
Alcuni ingegneri ritengono che il J525 eccella nelle applicazioni idrauliche ad alta pressione, come quelle utilizzate nelle macchine pesanti. Il J356A è meno conosciuto, ma è anch'esso una specifica per fluidi ad alta pressione. A volte i requisiti di formatura finale sono diversi: il J525 non ha un cordone interno, mentre il J356A è a bava controllata e ha un cordone interno più piccolo.
Le materie prime presentano 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 vengono limitati per produrre determinati risultati.
I diversi tipi di tubi condividono una serie di parametri prestazionali meccanici simili, il che li rende 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; l'industria ha già a disposizione una serie di ruote robuste ed equilibrate.
Nel 1990, Tube & Pipe Journal è diventata la prima rivista interamente dedicata al settore dei tubi metallici. Oggi, rimane l'unica pubblicazione in Nord America dedicata a questo settore ed è diventata la fonte di informazione più affidabile per i professionisti del settore.
Ora, con l'accesso completo all'edizione digitale di The FABRICATOR, è possibile accedere facilmente a preziose risorse del settore.
L'edizione digitale di The Tube & Pipe Journal è ora completamente accessibile, offrendo un facile accesso a preziose risorse del settore.
Approfitta dell'accesso completo all'edizione digitale di STAMPING Journal, che offre gli ultimi progressi tecnologici, le migliori pratiche e le notizie di settore per il mercato dello stampaggio dei metalli.
Ora, con l'accesso completo all'edizione digitale di The Fabricator en Español, è possibile accedere facilmente a preziose risorse del settore.