Tratamiento térmico local posterior a la soldadura (PWHT)

La PWHT local puede ser un medio eficaz para mitigar las tensiones residuales de soldadura en recipientes a presión ultra grandes cuando la PWHT en horno no es práctica, pero encontrar un criterio de cálculo universal para su ancho de banda de calor auxiliar en las normas actuales de PWHT local puede ser un reto.

Tras aplicar un tratamiento PWHT local a una torre atmosférica ultra grande, se comparan las tensiones residuales en sus estructuras axial y circunferencial antes y después del PWHT y se simulan los efectos de una simulación de anchura HB adicional.

Coste

El tratamiento térmico local posterior a la soldadura (PWHT) es un medio eficaz para mitigar las tensiones residuales inducidas por la soldadura en recipientes a presión grandes y ultra grandes. Puede emplearse cuando el PWHT en horno resulta poco práctico para componentes de gran tamaño, como los cordones de soldadura en sistemas de tuberías o los instalados in situ, aunque debe realizarse una planificación cuidadosa para garantizar una distribución uniforme de la anchura de la banda calentada y la velocidad de tratamiento térmico; un calentamiento desigual o unas velocidades de tratamiento demasiado rápidas podrían producir gradientes de temperatura perjudiciales que aumenten las tensiones residuales cuando se enfríe el componente.

Debido a sus grandes diámetros y longitudes, los procedimientos actuales de PWHT local prescritos en los códigos y normas pueden resultar difíciles de aplicar en la zona de soldadura de los buques ultra grandes. En este artículo se presenta un método de PWHT local basado en el calentamiento primario-secundario que ha demostrado su eficacia en la reducción de la tensión residual inducida por la soldadura y en la supresión del riesgo de agrietamiento por corrosión bajo tensión dentro de la zona de soldadura. Se realizaron análisis experimentales y de elementos finitos en una soldadura de acero inoxidable AISI 316L para evaluar el éxito de esta técnica.

Aparatos

El tratamiento térmico local posterior a la soldadura (PWHT) se utiliza para reducir la tensión residual en estructuras soldadas. Este proceso es especialmente útil cuando no resulta práctico colocar todos los componentes a la vez en un horno, como en el caso de grandes recipientes a presión o tuberías ultralargas. La PWHT puede ser más cara que la fabricación sin tratamiento térmico, pero contribuye a alargar la vida útil de las estructuras. Sin embargo, para que sea eficaz, las velocidades de calentamiento deben gestionarse con cuidado para no superar el límite elástico, lo que provocaría la formación de nuevas tensiones residuales en los ensamblajes soldados.

El medio más eficaz de realizar la PWHT local consiste en calefactores cerámicos flexibles de tipo lámina que pueden disponerse de forma flexible, cubrirse con aislamiento térmico para evitar la transmisión de calor a las superficies adyacentes y conectarse a una fuente de alimentación eléctrica programada para ajustar sus temperaturas en función de historiales predefinidos; estos calefactores pueden supervisarse mediante termopares en las piezas objetivo y controlarse automáticamente.

Como parte del proceso de tratamiento térmico, los componentes necesitan un soporte adecuado de su entorno. Para ello, deben colocarse estratégicamente caballetes con la forma adecuada; su espaciado dependerá de su tamaño, forma y grosor, lo que garantiza que no se produzcan distorsiones durante el tratamiento.

Tiempo

El tiempo necesario para completar el tratamiento térmico local posterior a la soldadura (PWHT) depende del número de unidades calefactoras utilizadas. Por ejemplo, cinco piezas soldadas que requieran PWHT pueden necesitar hasta 25 horas con una unidad calefactora, ya que necesitan múltiples ciclos de calentamiento durante los ciclos de calentamiento. Pero aumentando o disminuyendo el número de unidades calefactoras utilizadas durante el tratamiento, el tiempo puede reducirse significativamente.

Los PWHT locales se utilizan para el revenido y la relajación de las tensiones residuales de soldadura; sin embargo, su eficacia depende de los niveles iniciales de tensiones residuales de soldadura. Por lo tanto, antes de realizar uno es esencial tener en cuenta la distribución inicial de tensiones antes de realizar PWHT locales; la anchura de las fuentes de calentamiento auxiliares de PWHT locales puede cambiar significativamente esta distribución de tensiones.

Una anchura de calentamiento auxiliar adecuada para la PWHT local debe ser igual o ligeramente inferior a la tensión de tracción máxima en la placa base, y el gradiente de temperatura debe limitarse en consecuencia; este valor puede establecerse comparando la resistencia a la tracción máxima de la pieza soldada con el gradiente de temperatura en la PWHT local; 3Rt sería un valor límite adecuado en los casos en que el espesor de la pieza supere los 30 mm.

Temperatura

El tratamiento térmico local postsoldadura sólo debe utilizarse cuando no resulte práctico colocar todos los componentes en un horno, como cuando se tratan grandes recipientes a presión o tuberías ultralargas. Hay que asegurarse de que las velocidades de calentamiento y enfriamiento sean constantes y precisas, y de que se alcance una temperatura uniforme en todo el espesor del componente. Un calentamiento desigual puede dar lugar a peligrosos gradientes de temperatura que generan tensiones residuales que superan el límite elástico, lo que provoca fallos, pérdidas de integridad mecánica o roturas de los equipos en funcionamiento.

Sin embargo, no existe un criterio de cálculo uniforme para establecer la anchura de una zona de calentamiento auxiliar, lo que da lugar a diferentes resultados de eliminación de la deformación residual tras el tratamiento PWHT, por lo que es necesario determinar una anchura ideal. Para poder hacerlo de forma efectiva en chapas de espesores desiguales es vital establecer una anchura adecuada para el PWHT en chapas de espesores desiguales con espesores de pared disímiles utilizando cilindros soldados a tope de gran diámetro con espesores de pared disímiles. En este estudio se han analizado los efectos de diversos criterios sobre los resultados de reducción de deformaciones residuales, así como los resultados de eliminación de tensiones axiales residuales mediante PWHT local de uniones soldadas a tope formadas por cilindros soldados a tope de gran diámetro unidos mediante PWHT sobre cilindros soldados a tope de gran diámetro unidos mediante PWHT local sobre cilindros soldados a tope de gran diámetro con espesores de pared diferentes. En esta investigación se estudiaron los efectos de diferentes criterios sobre la deformación residual y los resultados de eliminación de tensiones tras la PWHT local en cilindros soldados a tope de gran diámetro unidos entre sí, utilizando PWHT de uniones soldadas a tope de cilindros soldados a tope de gran diámetro con espesores de pared disímiles de cilindros soldados a tope de gran diámetro con espesores de pared disímiles mediante PWHT local cuando se utilizó en cilindros soldados a tope de gran diámetro con uniones soldadas a tope de uniones soldadas a tope de uniones soldadas a tope de uniones soldadas a tope de uniones soldadas a tope de uniones soldadas a tope de uniones soldadas a tope de uniones soldadas a tope de uniones soldadas a tope de uniones soldadas a tope de uniones soldadas a tope de gran diámetro; A continuación, se evaluaron los resultados de la aplicación de tratamientos PWHT locales en cilindros soldados a tope de gran diámetro con espesores de pared diferentes tratamientos PWHT locales en cilindros soldados a tope de gran diámetro con espesores de pared diferentes tratamientos PWHT locales en cilindros soldados a tope de gran diámetro con espesores de pared diferentes tratamientos PWHT locales en cilindros soldados a tope de gran diámetro con espesores de pared diferentes tratamientos PWHT locales en cilindros soldados a tope de gran diámetro con espesores de pared diferentes tratamientos PWHT locales en cilindros soldados a tope de gran diámetro con espesores de pared diferentes.La resistencia de los cilindros soldados a tope utilizando uniones soldadas a tope con espesores de pared diferentes se redujo mediante PWHT cuando las uniones soldadas a tope se soldaron a tope mediante PWHT local de uniones soldadas a tope mediante PWHT local de uniones soldadas a tope mediante PWHT local de uniones soldadas a tope mediante PWHT local de uniones soldadas a tope mediante PWHT local de uniones soldadas a tope mediante PWHT local de uniones soldadas a tope mediante PWHT local de uniones soldadas a tope mediante PWHT local de uniones soldadas a tope mediante PWHT local de uniones soldadas a tope mediante PWHT local de uniones soldadas a tope mediante PWHT.de cilindros de gran diámetro soldados a tope con diferentes espesores de pared mediante PWHT local utilizando soldaduras a tope de cilindros de gran diámetro soldados a tope con diferentes espesores de pared mediante PWHT local utilizando soldaduras a tope de cilindros de gran diámetro soldados a tope con diferentes espesores de pared mediante PWHT local utilizando soldaduras a tope de cilindros de gran diámetro soldados a tope con PWHT local utilizando soldaduras a tope de cilindros de gran diámetro soldados a tope con diferentes espesores de pared mediante PWHT local utilizando soldaduras a tope con diferentes espesores de pared.cilindros soldados a tope utilizando espesores de pared disímiless soldados a tope con uniones soldadas a tope utilizando técnica de soldadura a tope soldadura a tope PW local cilindros soldados a tope soldadura a tope en uniones soldadas a tope uniones soldadas a tope uniones soldadas a tope técnica de soldadura a tope cuando soldadura a tope en soldadura a tope utilizando soldadura a tope soldadura a tope de gran diámetro, con proceso de soldadura a tope utilizando tratamiento PWHT local debido PW local