PWHT Tratamiento térmico posterior a la soldadura

El tratamiento térmico posterior a la soldadura es un proceso diseñado para minimizar y redistribuir las tensiones residuales introducidas durante la soldadura, que podrían aumentar la susceptibilidad al agrietamiento inducido por hidrógeno o causar otras formas de fallos estructurales.

La PWHT se suele realizar mediante calentamiento por inducción. El calentamiento por inducción utiliza corriente eléctrica alterna de alta frecuencia para generar campos magnéticos y corrientes de Foucault para calentar el metal, de forma similar a la PWHT pero más rápida.

Recocido

El recocido es uno de los tratamientos térmicos más eficaces utilizados en los procesos de soldadura posterior, y consiste en calentar una zona a una temperatura específica durante un tiempo determinado y, a continuación, enfriarla gradualmente. El recocido ayuda a aliviar la tensión de los materiales y, al mismo tiempo, ayuda a que se expandan y contraigan de forma más uniforme con el paso del tiempo.

El recocido ayuda a mejorar las propiedades físicas de las zonas afectadas por el calor (ZAT). Cuando se produce la soldadura, algunos elementos de una aleación, como el carburo, precipitan fuera de la solución y hacen que la ZAT sea más frágil y susceptible a la corrosión; pero el recocido puede disminuir este efecto y mejorar la integridad estructural de la ZAT de una soldadura.

La tecnología PWHT puede disminuir significativamente la posibilidad de fisuración inducida por hidrógeno en las soldaduras, así como prevenir otras formas de fisuración, como la fisuración por torsión o por esfuerzos cíclicos. Además, la PWHT facilita las reparaciones o sustituciones cuando son necesarias y aumenta la eficacia general de la producción.

Cuando se lleva a cabo un proceso de PWHT, es vital que se empleen métodos de calentamiento y enfriamiento adecuados para conseguir los máximos resultados. En particular, el calentamiento debe ser adecuado para elevar la temperatura en la zona de soldadura, mientras que las velocidades de enfriamiento no deben provocar tensiones adicionales inducidas térmicamente. Los materiales aislantes pueden ayudar a mantener la temperatura de la soldadura durante la PWHT.

Normalización

La normalización es un método para aliviar las tensiones internas y aumentar la ductilidad de las soldaduras. Para ello, se elevan gradualmente las temperaturas antes de volver a enfriarlas gradualmente, lo que ayuda a evitar distorsiones, alabeos y roturas de la integridad estructural en equipos a presión al crear velocidades de enfriamiento uniformes en todo el proceso. Además, la normalización permite que el material se enfríe a un ritmo uniforme, lo que reduce el riesgo de agrietamiento.

La normalización implica la disolución de los constituyentes de la aleación en un estado más homogéneo e isótropo, lo que ayuda a reducir las variaciones regionales de las propiedades en la resistencia general y la durabilidad de las soldaduras, mientras que la redistribución de átomos durante el tratamiento térmico reduce la fisuración por hidrógeno en las soldaduras.

Los requisitos de PWHT dependen de la composición química y el espesor del material de soldadura. La PWHT puede ser obligatoria según los códigos para componentes críticos de tuberías o recipientes a presión; además, su uso puede mejorar la longevidad al disminuir la susceptibilidad a la corrosión.

La PWHT puede realizarse en diversos materiales y aleaciones, incluidos los aceros con bajo y alto contenido en carbono. En función del material y la aplicación prevista, la PWHT puede ayudar a relajar las tensiones residuales, templar las soldaduras, reducir el contenido de hidrógeno y mejorar la resistencia a la tracción, la resistencia a la fluencia y la tenacidad de entalla de las soldaduras.

Alivio del estrés

El PWHT (o tratamiento térmico posterior a la soldadura, abreviado PWHT) es un proceso de tratamiento térmico adicional que se utiliza para aliviar las tensiones residuales en componentes metálicos soldados. Para lograr este objetivo, el proceso consiste en calentar el metal por debajo de su intervalo de transformación durante un periodo prolongado antes de volver a enfriarlo lentamente, con lo que disminuye la dureza al tiempo que aumenta la flexibilidad y mejora la ductilidad, lo que hace que el material sea menos vulnerable a las fisuras y, al mismo tiempo, menos propenso a sufrir fisuras por corrosión bajo tensión debido a condiciones ambientales adversas o ácidas.

Los códigos de soldadura y las normas de diseño de recipientes a presión/tuberías pueden obligar a realizar ensayos PWHT para determinar la tensión residual, ya que las cargas acumuladas pueden superar los límites de diseño del material, lo que puede provocar fallos en la soldadura, daños estructurales y lesiones personales.

El alivio de tensiones también tiene la ventaja añadida de ayudar a prevenir el agrietamiento inducido por hidrógeno (HIC), causado por las altas concentraciones de hidrógeno ambiental que impregnan los materiales soldados durante los procesos de soldadura. El HIC puede evitarse calentando los materiales inmediatamente después de la soldadura, forzando la salida del hidrógeno de la zona soldada antes de que provoque HIC. Por este motivo, los tratamientos PWHT como éste suelen aplicarse en componentes largos, como tuberías o soldaduras de cierre de recipientes a presión.

Refrigeración

Muchos procesos de soldadura producen hidrógeno durante el proceso de soldadura, que debe difundirse fuera del metal de soldadura y de la ZAC (zona afectada por el calor) para evitar el agrietamiento inducido por hidrógeno (HIC). Por lo general, esto implica aumentar la temperatura hasta su punto máximo y disminuirla lentamente después, aunque también deben tomarse otras medidas, como mantener las temperaturas de precalentamiento y entre pasadas adecuadas, para que esto funcione eficazmente.

Este método puede reducir la tensión residual en el metal de soldadura a un nivel aceptable, aunque no elimina por completo las tensiones residuales de tracción existentes.

La práctica habitual exige dejar en remojo el material a su temperatura máxima durante un tiempo adecuado, en función de su grosor y tipo. Cuanto más dure este remojo, menores serán sus niveles de tensión residual.

La normalización es otra técnica eficaz para reducir los niveles de dureza de la soldadura, especialmente útil para materiales expuestos a altos niveles de sal y a la intemperie, ya que ayuda a reducir la distorsión de su estructura. El procedimiento consiste en calentar el material hasta su temperatura máxima y volver a enfriarlo lentamente, lo que también permite eliminar el exceso de hidrógeno que pueda haberse acumulado para evitar el HIC.