El proceso PWHT

El proceso PWHT es un componente integral de la soldadura que ayuda a minimizar las tensiones residuales, mejorar la resistencia a la corrosión y la vida a fatiga. Consiste en calentar los metales a una temperatura predeterminada antes de volver a enfriarlos gradualmente.

Un tratamiento térmico erróneo puede provocar distorsiones, reducir la capacidad de carga y aumentar la susceptibilidad a los fallos por rotura frágil; por este motivo, es fundamental que los tratamientos térmicos se realicen en hornos especializados equipados con los controles adecuados.

Alivio del estrés

La tensión residual es un aspecto que a menudo se descuida en los procesos de soldadura. Sin PWHT, las tensiones residuales pueden provocar deformaciones estructurales y fallos. La PWHT ayuda a aliviar estas tensiones distribuyéndolas uniformemente a lo largo de las capas de material, lo que mejora tanto la resistencia a la tracción como la ductilidad del metal de soldadura, además de reducir el riesgo de agrietamiento por corrosión bajo tensión.

El PWHT (Post Wet Heat Treating) puede aplicarse durante los procesos de recocido, normalización o revenido. A la hora de seleccionar la temperatura y la duración de los procesos de PWHT, es de vital importancia cumplir los códigos vigentes para evitar la distorsión, la fragilización del temple y el reblandecimiento excesivo. Las velocidades de calentamiento y enfriamiento también deben gestionarse cuidadosamente para obtener los mejores resultados.

La temperatura y la duración son fundamentales para garantizar el éxito del proceso de PWHT. Las temperaturas de remojo deben reflejar el tipo de material y las tablas de códigos aplicables; normalmente, 1 hora de tiempo de remojo por cada 25 mm (1 pulgada).

Reducción del agrietamiento inducido por hidrógeno

El hidrógeno introducido en una soldadura a través de la humedad, los contaminantes o los gases de protección puede difundirse en la zona de soldadura y provocar fragilización, lo que puede causar fragilización o agrietamiento si se trata de materiales de alta resistencia, como el hierro fundido. Las técnicas de PWHT, como el horneado de hidrógeno, pueden liberar el hidrógeno atrapado previamente, reduciendo el riesgo de fisuración.

El agrietamiento inducido por hidrógeno puede reducirse utilizando procesos con niveles de hidrógeno reducidos, como revestimientos de electrodos y fundentes con contenidos de hidrógeno inferiores a los del metal base, los procesos de precalentamiento pueden ayudar a aumentar los niveles de hidrógeno difusible del metal de soldadura antes de soldar para ayudar a disminuir el HIC, mitigándolo aún más.

La optimización de los procesos de PWHT para el alivio de tensiones y la eliminación de hidrógeno es de suma importancia, incluida la selección de un intervalo de temperatura y un tiempo de mantenimiento ideales, teniendo muy en cuenta la geometría y las dimensiones de la zona de soldadura, así como cualquier consideración de tensiones residuales combinadas con tensiones de carga que superen los límites de diseño de los materiales. Si se realiza de forma incorrecta o se descuida por completo, la PWHT podría dar lugar a tensiones residuales combinadas con tensiones de carga que superen los límites de diseño, lo que llevaría al fallo total de sus límites de diseño.

Fortalecimiento

Los tratamientos PWHT varían en función del tipo de acero, la temperatura y el tiempo de exposición durante el tratamiento térmico de la soldadura de producción (PWHT), que puede ayudar a mejorar sus propiedades mecánicas, como el límite elástico, el alargamiento a la fractura y la tenacidad. El PWHT también mejora la resistencia a la corrosión al disminuir el riesgo de agrietamiento por corrosión bajo tensión.

Los estudios realizados mediante ensayos de tracción uniaxial y ensayos de impacto Charpy muestran que la PWHT puede alterar el modo de fractura de las probetas soldadas de frágil a dúctil, probablemente atribuible a los procesos de fortalecimiento de la solución sólida y endurecimiento por precipitación.

La PWHT consiste en calentar las uniones soldadas a altas temperaturas antes de enfriarlas gradualmente para evitar distorsiones y alabeos, que podrían causar fallos en los equipos a presión y fugas si se produjeran distorsiones y alabeos. Por tanto, la PWHT puede ser exigida por algunas normas de tuberías y recipientes; otros factores también podrían determinar su necesidad, como el grosor del material y la composición química.

Resistencia a la corrosión

El tratamiento térmico posterior a la soldadura es clave para la integridad de las soldaduras utilizadas en entornos difíciles. Reduce las tensiones residuales y mejora las microestructuras para que soporten mejor las presiones y temperaturas extremas, al tiempo que aumenta la resistencia a la corrosión al evitar el agrietamiento inducido por hidrógeno y el agrietamiento por corrosión bajo tensión.

La PWHT suele consistir en calentar los componentes soldados a una temperatura exacta durante un largo periodo de inmersión y enfriarlos gradualmente después, con temperaturas y periodos de tiempo específicos en función del tipo de material y los requisitos de la aplicación. Un calentamiento y enfriamiento uniformes son fundamentales para obtener los máximos resultados.

La PWHT altera la microestructura de la soldadura, que pasa de ser predominantemente martensítica a contener tanto ferrita como austenita retenida, lo que se traduce en una menor porosidad y dureza, así como en una resistencia más eficaz a la propagación de grietas y a la fatiga inducida por tensiones. Además, este proceso cambia el modo de fractura de frágil a dúctil para resistir mejor la propagación de grietas y la fatiga inducida por esfuerzos.