Il processo PWHT

Il processo PWHT è una componente integrale della saldatura che aiuta a minimizzare le tensioni residue, a migliorare la resistenza alla corrosione e la durata a fatica. Consiste nel riscaldare i metalli a una temperatura predeterminata prima di raffreddarli gradualmente.

Un trattamento termico eseguito in modo errato può provocare distorsioni, riduzione della capacità di carico e aumento della suscettibilità a rotture fragili; per questo motivo è fondamentale che i trattamenti termici avvengano in forni specializzati dotati di controlli adeguati.

Sollievo dallo stress

Le sollecitazioni residue sono un aspetto spesso trascurato dei processi di saldatura. Senza PWHT, le tensioni residue possono portare a deformazioni strutturali e a cedimenti. La PWHT contribuisce ad alleviare queste tensioni distribuendole uniformemente negli strati del materiale, migliorando la resistenza alla trazione e la duttilità del metallo saldato e riducendo il rischio di cricche da tensocorrosione.

Il PWHT (Post Wet Heat Treating) può essere applicato durante i processi di ricottura, normalizzazione o rinvenimento. Quando si scelgono la temperatura e la durata dei processi PWHT, è di vitale importanza rispettare le norme vigenti per evitare distorsioni, infragilimento da tempra e rammollimento eccessivo. Anche le velocità di riscaldamento e raffreddamento devono essere gestite con attenzione per ottenere i migliori risultati.

La temperatura e la durata sono fondamentali per garantire il successo del processo PWHT. Le temperature di immersione devono rispecchiare il tipo di materiale e le tabelle dei codici applicabili; in genere 1 ora di immersione per 25 mm (1 pollice).

Riduzione del cracking indotto da idrogeno

L'idrogeno introdotto in una saldatura attraverso l'umidità, i contaminanti o i gas di protezione può diffondersi nell'area di saldatura e causare infragilimento, con conseguente infragilimento o cricca se si tratta di materiali ad alta resistenza come la ghisa. Le tecniche PWHT, come il bake-out dell'idrogeno, possono rilasciare l'idrogeno intrappolato in precedenza, riducendo il rischio di cricche.

Le cricche indotte dall'idrogeno possono essere ridotte utilizzando processi con livelli ridotti di idrogeno, come rivestimenti per elettrodi e flussi con contenuti di idrogeno inferiori a quelli del metallo base; i processi di preriscaldamento possono contribuire ad aumentare i livelli di idrogeno diffondibile del metallo saldato prima della saldatura per contribuire a ridurre l'HIC, attenuandolo ulteriormente.

L'ottimizzazione dei processi PWHT per lo scarico delle tensioni e la rimozione dell'idrogeno è di estrema importanza, e comprende la selezione di un intervallo di temperatura e di un tempo di mantenimento ideali, l'attenta considerazione della geometria e delle dimensioni dell'area di saldatura, nonché la considerazione delle tensioni residue che si combinano con le tensioni di carico che superano i limiti di progetto dei materiali. Se eseguita in modo errato o trascurata del tutto, la PWHT potrebbe provocare sollecitazioni residue che si combinano con sollecitazioni di carico che superano i limiti di progetto, portando al fallimento dei limiti di progetto.

Rafforzamento

I trattamenti PWHT variano a seconda del tipo di acciaio, della temperatura e del tempo di esposizione durante il trattamento termico di saldatura in produzione (PWHT), che può contribuire a migliorarne le proprietà meccaniche, come il carico di snervamento, l'allungamento a rottura e la tenacità. Il PWHT migliora anche la resistenza alla corrosione, riducendo il rischio di cricche da tensocorrosione.

Studi effettuati con prove di trazione uniassiale e di impatto Charpy dimostrano che la PWHT può alterare la modalità di frattura dei campioni saldati da fragile a duttile, probabilmente per effetto dei processi di rafforzamento in soluzione solida e di indurimento per precipitazione.

La PWHT prevede il riscaldamento dei giunti saldati ad alte temperature prima di raffreddarli gradualmente per evitare distorsioni e deformazioni, che potrebbero causare guasti alle apparecchiature a pressione e perdite in caso di distorsione e deformazione. Pertanto, la PWHT può essere richiesta da alcuni standard per tubazioni e serbatoi; anche altri fattori possono determinarne la necessità, come lo spessore del materiale e la composizione chimica.

Resistenza alla corrosione

Il trattamento termico post-saldatura è fondamentale per l'integrità delle saldature utilizzate in ambienti difficili. Riduce le tensioni residue e migliora le microstrutture per renderle più capaci di resistere a pressioni e temperature estreme, aumentando al contempo la resistenza alla corrosione, prevenendo le cricche indotte dall'idrogeno e la tensocorrosione.

La PWHT prevede in genere il riscaldamento dei componenti saldati a una temperatura esatta per un periodo prolungato di immersione e il successivo graduale raffreddamento, con temperature e tempi specifici a seconda del tipo di materiale e dei requisiti dell'applicazione. Il riscaldamento e il raffreddamento uniformi sono fondamentali per ottenere i massimi risultati.

La PWHT altera la microstruttura di una saldatura da una martensite predominante a una contenente sia ferrite che austenite conservata, con conseguente riduzione della porosità e della durezza, nonché una più efficace resistenza alla propagazione delle cricche e alla fatica indotta da stress. Inoltre, questo processo cambia la modalità di frattura da fragile a duttile, in modo da resistere meglio alla propagazione delle cricche e alla fatica indotta da stress.