As linhas hidráulicas tradicionais usam uma única extremidade alargada e geralmente são fabricadas de acordo com as normas SAE-J525 ou ASTM-A513-T5, materiais difíceis de serem encontrados no mercado interno. Os OEMs que buscam fornecedores nacionais podem substituí-las por tubos fabricados de acordo com as especificações SAE-J356A e selados com anéis de vedação faciais, conforme mostrado. Fabricado pela Tru-Line.
Nota do editor: Este artigo é o primeiro de uma série de duas partes sobre o mercado e a produção de linhas de transferência de fluidos para aplicações de alta pressão. A primeira parte discute a situação das bases de fornecimento de produtos convencionais nacionais e estrangeiros. A segunda parte discute os detalhes de produtos menos convencionais direcionados a esse mercado.
A pandemia da COVID-19 causou mudanças inesperadas em muitos setores, incluindo a cadeia de suprimentos de tubos de aço e o processo de fabricação de tubos. Do final de 2019 até o presente, o mercado de tubos passou por mudanças disruptivas nas operações de fábrica e logística. Um problema antigo veio à tona.
A força de trabalho agora é mais importante do que nunca. A pandemia é uma crise humana, e a importância da saúde mudou o equilíbrio entre trabalho, vida pessoal e lazer para a maioria, se não para todos. O número de trabalhadores qualificados diminuiu devido à aposentadoria, alguns trabalhadores não conseguiram retornar aos antigos empregos ou encontrar novos empregos no mesmo setor e muitos outros fatores. Nos primeiros dias da epidemia, a escassez de trabalhadores se concentrava principalmente em setores que dependem do trabalho de linha de frente, como assistência médica e varejo, enquanto os trabalhadores da indústria estavam em licença ou com jornada de trabalho significativamente reduzida. Os fabricantes agora estão tendo problemas para recrutar e reter funcionários, incluindo operadores experientes de fábricas de tubos. A fabricação de tubos é, em grande parte, um trabalho prático e braçal que requer esforço meticuloso em um ambiente sem clima controlado. Use equipamento de proteção individual extra (por exemplo, máscaras) para mitigar a infecção e siga regras extras, como ficar a 1,80 m de distância. A distância linear de outras pessoas pode adicionar estresse a um trabalho que já tem muitos aliviadores de estresse.
O fornecimento de aço e os custos do aço bruto também mudaram durante a pandemia. Para a maioria dos tubos, o aço é o componente de maior custo. Como regra geral, o aço representa 50% do custo por pé de tubo. Até o quarto trimestre de 2020, os preços do aço laminado a frio doméstico dos EUA ficaram em média em torno de US$ 800/t por três anos. No final de 2021, os preços caíram para US$ 2.200 por tonelada.
Considerando como esses dois fatores mudaram durante a pandemia, como as empresas do mercado de tubos estão respondendo? Qual o impacto dessas mudanças na cadeia de suprimentos de tubos e quais orientações úteis existem para o setor sair dessa crise?
Muitos anos atrás, um executivo sênior de uma fábrica de tubos resumiu o papel de sua empresa no setor: "Nós só fazemos duas coisas aqui: fabricamos tubos e os vendemos". , muitas distrações, muitos fatores que enfraquecem os valores essenciais da empresa, ou a crise atual (ou todos esses fatores, o que geralmente acontece) são valiosos para os executivos que estão sobrecarregados.
É importante alcançar e manter o controle concentrando-se no que é importante: os fatores que afetam a fabricação e a venda de tubos de qualidade. Se os esforços de uma empresa não estiverem focados nessas duas atividades, é hora de voltar ao básico.
À medida que a pandemia se espalha, a demanda por tubos em alguns setores caiu para quase zero. Fábricas de automóveis e empresas de outros setores consideradas insignificantes estão ociosas. Houve um tempo em que muitos no setor não fabricavam tubos nem os vendiam. O mercado de tubos continua existindo apenas para alguns negócios essenciais.
Felizmente, as pessoas estão fazendo o que sabem fazer. Algumas pessoas compram freezers adicionais para armazenar alimentos. O mercado imobiliário decola mais tarde e as pessoas tendem a comprar alguns ou muitos eletrodomésticos novos quando compram uma casa, então ambas as tendências sustentam a demanda por tubos de diâmetro menor. O setor de equipamentos agrícolas está começando a se recuperar, com cada vez mais proprietários querendo tratores pequenos ou cortadores de grama com giro zero. O mercado automobilístico então se reiniciou, embora em um ritmo mais lento devido a fatores como a escassez de chips.
Figura 1. SAE-J525 e ASTM-A519 são estabelecidos como substitutos gerais para SAE-J524 e ASTM-A513T5. A principal diferença é que SAE-J525 e ASTM-A513T5 são soldados, não sem costura. Dificuldades de fornecimento, como prazos de entrega de seis meses, criaram oportunidades para dois outros produtos de tubo, SAE-J356 (entregue em tubo reto) e SAE-J356A (entregue em bobina), que atendem a muitos dos mesmos requisitos.
O mercado mudou, mas as diretrizes são as mesmas. Nada é mais importante do que focar em fabricar e vender tubos de acordo com as demandas do mercado.
A questão "fazer ou comprar" surge quando as operações de fabricação enfrentam custos de mão de obra mais altos e recursos internos fixos ou em declínio.
A fabricação de produtos tubulares pós-soldados exige recursos significativos. Dependendo da produção e da produção da planta, às vezes é uma vantagem econômica cortar tiras largas internamente. No entanto, o fatiamento interno pode ser um fardo, devido aos requisitos de mão de obra, requisitos de capital de ferramentas e custos de estoque de banda larga.
Por um lado, cortar 2.000 toneladas por mês resulta em 5.000 toneladas de aço em estoque, consumindo muito dinheiro. Por outro lado, muito pouco dinheiro é necessário para comprar aço de corte largo em um acordo instantâneo. Na verdade, dado que o produtor de tubos pode negociar termos de crédito com o cortador, isso pode realmente atrasar o desembolso de dinheiro. Cada fábrica de tubos é única nesse aspecto, mas é seguro dizer que quase todos os produtores de tubos foram impactados pela pandemia da COVID-19 em relação à disponibilidade de mão de obra qualificada, custos do aço e fluxo de caixa.
O mesmo vale para a produção de tubos em si, dependendo da situação. Empresas com extensas cadeias de valor agregado podem optar por sair do negócio de fabricação de tubos. Em vez de fabricar tubos e depois dobrá-los, revesti-los e fazer subconjuntos e conjuntos, compre os tubos e concentre-se em outras atividades.
Muitas empresas que produzem componentes hidráulicos ou feixes de tubos para manuseio de fluidos automotivos têm suas próprias fábricas de tubos. Algumas dessas fábricas agora são passivos em vez de ativos. Os consumidores na era da pandemia tendem a dirigir menos, e as previsões de vendas de automóveis estão muito longe dos níveis pré-pandêmicos. O mercado automobilístico está associado a termos negativos como paralisações, declínios severos e escassez. Não há nada que sugira que a situação de fornecimento de OEMs automotivos e seus fornecedores mudará significativamente no futuro próximo. Notavelmente, mais e mais EVs neste mercado têm menos componentes de trem de força de tubos de aço.
As fábricas de tubos cativas geralmente são construídas a partir de projetos personalizados. Isso é uma vantagem para o uso pretendido – fabricar tubos para uma aplicação específica – mas uma desvantagem em termos de economias de escala. Por exemplo, considere uma fábrica de tubos projetada para fabricar produtos de 10 mm de diâmetro externo para um projeto automotivo conhecido. O programa garante configurações baseadas em quantidade. Posteriormente, um procedimento muito menor foi adicionado para outro tubo com o mesmo diâmetro externo. O tempo passou, o plano inicial expirou e a empresa não tinha volume suficiente para justificar o segundo plano. Os custos de instalação e outros são altos demais para justificá-lo. Nesse caso, se a empresa conseguir encontrar um fornecedor capaz, ela deve tentar terceirizar o projeto.
É claro que o cálculo não para no corte. Etapas de acabamento, como revestimento, corte no comprimento e embalagem, agregam custos consideráveis. Como diz o ditado, o maior custo oculto na fabricação de tubos é o manuseio. O tubo é movido da fábrica para o armazém, onde é removido e carregado em uma bancada para o corte do comprimento final. Em seguida, os tubos são dispostos em camadas para garantir que sejam alimentados na máquina de corte um por um – todas essas etapas exigem mão de obra. Esse custo de mão de obra pode passar despercebido por um contador, mas se traduz em um operador de empilhadeira extra ou uma pessoa extra no departamento de transporte.
Figura 2. As composições químicas do SAE-J525 e do SAE-J356A são quase idênticas, ajudando o último a substituir o primeiro.
Tubulações hidráulicas existem há milhares de anos. Os egípcios moldaram o fio de cobre há mais de 4.000 anos. O fio de bambu foi usado na China durante a Dinastia Xia, por volta de 2.000 a.C., e mais tarde os sistemas de encanamento romanos foram construídos com conduítes de chumbo, um subproduto do processo de fundição de prata.
sem costura. Os tubos de aço sem costura modernos fizeram sua estreia na América do Norte em 1890. De 1890 até hoje, a matéria-prima para esse processo é uma tarugo redondo sólido. As inovações em fundição contínua na década de 1950 levaram à transformação de tubos sem costura de lingotes para o que era então uma matéria-prima de aço de baixo custo, tarugos. No passado e no presente, a tubulação hidráulica é feita por trefilação a frio das cavidades sem costura produzidas por esse processo. No mercado norte-americano, ela é classificada como SAE-J524 pela Sociedade de Engenheiros Automotivos e ASTM-A519 pela Sociedade Americana de Testes e Materiais.
A produção de tubos hidráulicos sem costura tende a ser um processo trabalhoso, especialmente para diâmetros pequenos. Ele requer muita energia e requer muito espaço.
soldagem. Na década de 1970, o mercado mudou. Depois de dominar o mercado de tubos de aço por quase 100 anos, o deslizamento sem costura. Foi substituído por tubos soldados, que se mostraram adequados para muitas aplicações mecânicas nos mercados de construção e automotivo. Chegou até a conquistar algum território no que antes era terra santa — o setor de oleodutos e gasodutos.
Duas inovações contribuíram para essa mudança no mercado. Uma delas envolve a fundição contínua de placas, que permite que as siderúrgicas produzam em massa tiras planas de alta qualidade com eficiência. Outro processo que torna a soldagem por resistência de alta frequência um processo viável para a indústria de tubos. O resultado é um novo produto: desempenho tão bom quanto o de tubos de aço sem costura em comparação com produtos sem costura comparáveis, e a um custo menor. Este tubo ainda é fabricado hoje e é classificado como SAE-J525 ou ASTM-A513-T5 no mercado norte-americano. Como o tubo é trefilado e recozido, é um produto que exige muitos recursos. Esses processos não exigem tanto trabalho e capital quanto os processos sem costura, mas os custos associados a eles ainda são altos.
Da década de 1990 até o presente, a maioria dos tubos hidráulicos consumidos no mercado interno, sejam eles trefilados sem costura (SAE-J524) ou soldados (SAE-J525), são importados. Isso pode ser resultado da enorme diferença nos custos de mão de obra e matéria-prima de aço entre os EUA e os países exportadores. Nos últimos 30 a 40 anos, esses produtos foram disponibilizados por produtores nacionais, mas eles nunca conseguiram se estabelecer como dominantes nesse mercado. O custo favorável dos produtos importados é um obstáculo formidável.
mercado atual. O consumo do produto sem costura, trefilado e recozido J524 vem diminuindo ao longo dos anos. Ele ainda está disponível e tem um lugar no mercado de linhas hidráulicas, mas os OEMs geralmente escolhem o J525 se o produto soldado, trefilado e recozido J525 estiver prontamente disponível.
A pandemia chega e o mercado muda novamente. A oferta global de mão de obra, aço e logística está diminuindo aproximadamente no mesmo ritmo do declínio mencionado anteriormente na demanda por automóveis. O mesmo vale para a oferta de tubos hidráulicos J525 importados. Diante desses eventos, o mercado interno parece estar preparado para outra mudança de mercado. Pronto para produzir outro produto, um que exija menos mão de obra do que tubos para soldagem, trefilação e recozimento? Existe um, embora não seja comumente usado. É o SAE-J356A, que atende aos requisitos de muitas aplicações hidráulicas (consulte a Figura 1).
As especificações publicadas pela SAE tendem a ser curtas e simples, pois cada especificação define apenas um processo para fabricação de tubos. A desvantagem é que J525 e J356A têm sobreposição considerável em dimensões, propriedades mecânicas, etc., então as especificações tendem a semear confusão. Além disso, J356A é um produto em espiral para linhas hidráulicas de pequeno diâmetro e é uma variante do J356, que é um produto de tubo reto usado principalmente na fabricação de linhas hidráulicas de grande diâmetro.
Figura 3. Embora tubos soldados e trefilados a frio sejam considerados por muitos como superiores aos tubos soldados e fixados a frio, as propriedades mecânicas dos dois produtos tubulares são comparáveis. Observação: o valor imperial em PSI é uma conversão suave da especificação; é um valor métrico em MPa.
Alguns engenheiros acreditam que o J525 se destaca em aplicações hidráulicas de alta pressão, como as usadas em equipamentos pesados. O J356A é menos conhecido, mas também é uma especificação de transporte de fluidos de alta pressão. Às vezes, os requisitos de conformação final são diferentes: o J525 não tem cordão de ID, enquanto o J356A é controlado por flash e tem um cordão de ID menor.
As matérias-primas têm propriedades semelhantes (veja a Figura 2). Pequenas diferenças na composição química estão relacionadas às propriedades mecânicas desejadas. Para atingir certas propriedades mecânicas, como resistência à ruptura sob tração ou resistência à tração final (UTS), a composição química ou o tratamento térmico do aço são limitados para produzir certos resultados.
Os tipos de tubos compartilham um conjunto comum de parâmetros de desempenho mecânico semelhantes, tornando-os intercambiáveis ​​em muitas aplicações (veja a Figura 3). Em outras palavras, se um não estiver disponível, o outro provavelmente atenderá aos requisitos. Ninguém precisa reinventar a roda; o setor já tem um conjunto de rodas fortes e balanceadas à sua disposição.
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