La importancia del tratamiento con soldadura

El tratamiento de soldaduras va más allá de los simples procesos de soldadura: es un componente integral de la longevidad de los equipos, ya que alivia las tensiones internas, refina las estructuras metálicas y aumenta las propiedades mecánicas para lograr una fiabilidad y un rendimiento superiores.

La regulación de la temperatura es de vital importancia para lograr resultados óptimos. Sin ella, un exceso de templado puede comprometer la resistencia y dureza del metal, mientras que un templado insuficiente podría provocar mayores tensiones residuales, distorsión y cambios metalúrgicos no deseados.

Precaliente

El precalentamiento es la práctica de aplicar calor controlado a las piezas metálicas antes de soldarlas, por ejemplo con llama abierta, soplete de gas o bobina de calentamiento por resistencia eléctrica. Otras fuentes también pueden prestar este servicio.

El precalentamiento ayuda a prevenir el agrietamiento por frío al ralentizar la velocidad de enfriamiento de los charcos de soldadura y del metal base circundante, así como al eliminar la humedad/hidrógeno que de otro modo podría contribuir al agrietamiento, redistribuyendo las tensiones de solidificación de forma más uniforme y eliminando cualquier humedad/hidrógeno que pudiera contribuir al agrietamiento por frío en las soldaduras.

Muchos procedimientos de soldadura requieren establecer una temperatura de precalentamiento inicial que se ajuste a un metal base, un proceso de soldadura y un espesor de sección determinados. Mantener esta temperatura durante la soldadura es clave para producir soldaduras con estructuras metálicas dúctiles y evitar la fisuración por hidrógeno.

Muchas aleaciones, como los aceros endurecidos por precipitación, requieren un tratamiento térmico posterior a la soldadura para recuperar sus propiedades originales. Esto puede implicar el recocido por disolución o el envejecimiento artificial; otros materiales pueden requerir únicamente tratamientos de normalización tras la soldadura; el tipo viene determinado por los requisitos del código, las propiedades del material y las condiciones de servicio.

Interpass

La gestión de la temperatura durante la soldadura entre pasadas ayuda a evitar la formación de grietas y a mejorar la calidad de la soldadura, ya que garantiza temperaturas uniformes en toda la zona de soldadura y cercanas a la temperatura de precalentamiento. En algunos casos, esto puede requerir el uso de un soplete especial con punta de capullo de rosa ajustable para una distribución óptima de la llama.

Las especificaciones típicas de los procedimientos de soldadura especificarán las temperaturas mínimas entre pasadas y los requisitos, que varían en función del espesor de la soldadura, que pueden controlarse mediante pirómetros digitales o lápices indicadores de temperatura como Tempilstik(r).

Mantener una temperatura consistente entre pasadas ayudará a minimizar el agrietamiento en frío al acelerar la difusión de hidrógeno fuera del cordón de soldadura más rápidamente, y también permitirá que la aleación vuelva de la austenita a la ferrita más fácilmente entre pasadas de soldadura, mejorando la tenacidad de la soldadura a la vez que disminuye potencialmente los requisitos de tratamiento térmico posterior a la soldadura (PWHT) para aleaciones de endurecimiento por precipitación; sin embargo, las aleaciones de solución sólida y resistentes a la corrosión a menudo requieren un tratamiento térmico posterior a la soldadura que debe completarse bajo la guía de Haynes International.

Tratamiento térmico posterior a la soldadura

El tratamiento térmico postsoldadura ayuda a mitigar los riesgos de fractura frágil y agrietamiento inducido por hidrógeno que son especialmente frecuentes en áreas como los oleoductos. Además, los tratamientos térmicos posteriores a la soldadura ayudan a garantizar unas propiedades mecánicas uniformes, reducir las distorsiones y mejorar la vida a fatiga en cargas críticas.

La soldadura introduce altos niveles de hidrógeno en un material. Si la soldadura no se calienta y se enfría de manera eficaz, este hidrógeno puede difundirse fuera de sus confines y causar fragilización o agrietamiento inducido por hidrógeno (HIC). El tratamiento térmico posterior a la soldadura permite que el hidrógeno escape de forma segura, disminuyendo así el riesgo de HIC.

La PWHT también puede utilizarse para mejorar la microestructura de las zonas soldadas mediante procesos de revenido y normalización, mejorando la tenacidad y la resistencia al agrietamiento por corrosión bajo tensión en componentes de acero inoxidable, por ejemplo. Las fotografías SEM de muestras de NiTi soldadas con láser muestran cómo el tratamiento térmico produce precipitados más pequeños que aumentan la vida a fatiga [102]. El PWHT debe realizarse con cuidado para evitar la distorsión y el alivio desigual de tensiones, calentando y enfriando gradualmente las zonas soldadas durante el tratamiento [103,104].

Enfriamiento

El temple es el último tratamiento térmico antes de la soldadura. Este proceso enfría rápidamente el metal a temperaturas inferiores a su punto inicial de martensita, lo que reduce la resistencia a la tracción al tiempo que mejora la tenacidad.

Las velocidades de enfriamiento dependen del agente de enfriamiento elegido; el aire es un medio de enfriamiento popular, ya que es barato, no inflamable y ofrece velocidades de enfriamiento rápidas; sin embargo, puede causar distorsiones en las piezas metálicas y no es adecuado para la mayoría de las aleaciones.

El enfriamiento es un paso esencial para reducir las elevadas tensiones residuales en la zona de soldadura (HAZ) de los tubos soldados por fusión. Un aumento de la concentración de tensiones residuales incrementa el riesgo de grietas en frío y grietas por fatiga; para mitigar este problema, el enfriamiento debe producirse a una velocidad óptima para maximizar los elementos de aleación disueltos en solución sólida y, al mismo tiempo, minimizar la distorsión y las tensiones residuales, lo que requiere tanto un buen control del calibre como un pliego de condiciones de cualificación del procedimiento de soldadura establecido.