El tratamiento térmico posterior a la soldadura (PWHT) mejora las propiedades mecánicas de los componentes soldados

Las tuberías industriales y los tanques de almacenamiento sometidos a temperaturas extremas o a la corrosión necesitan un tratamiento térmico posterior a la soldadura (PWHT), con el fin de minimizar las tensiones residuales y refinar las microestructuras; el PWHT garantiza que estos componentes puedan soportar entornos difíciles.

El PWHT (o alivio de tensiones) consiste en calentar el material soldado a una temperatura ideal y mantenerlo a esa temperatura durante un tiempo determinado. Esto alivia las tensiones residuales de manera uniforme y las distribuye uniformemente por todo el material.

Reduce las tensiones residuales

La soldadura crea un gradiente de temperatura elevado que provoca tensiones residuales tanto en el material de soldadura como en el material base. Si se combinan con tensiones de carga, estas tensiones residuales podrían superar los límites de diseño del material y provocar su fallo total.

El tratamiento térmico posterior a la soldadura (PWHT) ayuda a aliviar las tensiones residuales y a reducir la distorsión al permitir que la soldadura y el metal base se relajen y redistribuyan de forma más uniforme. El PWHT también puede permitir que se produzcan algunos procesos de revenido o precipitación, lo que aumenta la ductilidad al tiempo que disminuye la resistencia a la fractura frágil.

Una PWHT eficaz requiere controlar sus temperaturas y tiempos para lograr una reducción uniforme de las tensiones en las soldaduras y reducir las tensiones residuales según se desee. Deben aplicarse temperaturas y tiempos de inmersión adecuados para lograr la máxima reducción de tensiones.

La investigación ha demostrado que el PWHT reduce las tensiones residuales a niveles inferiores a 30% del límite elástico; sin embargo, aún contienen suficiente fuerza para dañar las puntas de soldadura y deben tenerse en cuenta a la hora de predecir el rendimiento de los componentes soldados.

Mejora las propiedades mecánicas

La soldadura crea conexiones esenciales entre metales, pero también puede introducir tensiones y distorsiones en los materiales. El tratamiento térmico posterior a la soldadura es crucial para aliviar estas tensiones y garantizar que los materiales puedan soportar entornos rigurosos.

Este proceso consiste en calentar el material soldado a determinadas temperaturas antes de enfriarlo lentamente, para mejorar su resistencia haciéndolo más uniforme y disminuyendo su dureza. Además, esto puede ayudar a evitar distorsiones térmicas en equipos a presión que podrían comprometer su integridad y provocar fugas o averías.

El PWHT suele consistir en el recocido por disolución de componentes de acero inoxidable a temperaturas comprendidas entre 550 y 625 grados Celsius durante una hora por pulgada de espesor, con el fin de aliviar las tensiones residuales, aliviar la tensión en las áreas de soldadura y de la zona afectada por el calor (HAZ), restaurar las propiedades de resistencia a la corrosión de las aleaciones, mejorar las propiedades mecánicas como la ductilidad, la tenacidad y la resistencia a la fractura frágil, así como facilitar los efectos del revenido, como la precipitación del revenido o el envejecimiento de determinados aceros, mientras se templan simultáneamente otras aleaciones a tiempos y temperaturas específicos sin arriesgarse a una mayor degradación de estas propiedades.

Previene el agrietamiento inducido por hidrógeno

La difusión de hidrógeno durante la soldadura de materiales de alta resistencia y espesor supone un peligro extremo para la integridad de la soldadura. Si el hidrógeno atomizado que no puede combinarse con el oxígeno en el metal de soldadura se difunde en las discontinuidades del acero, se formarán grietas. Esta situación, conocida como fragilización por hidrógeno, inutiliza las soldaduras. Las técnicas de tratamiento térmico posterior a la soldadura, como el horneado de hidrógeno, permiten que el hidrógeno atrapado escape a la atmósfera en lugar de convertirse en fuerzas de fragilización que comprometen las soldaduras.

La PWHT también ayuda a proteger los componentes soldados contra el agrietamiento de la zona blanda (SZC), un efecto del daño por hidrógeno que puede hacer que fallen prematuramente y dar lugar a costosos reprocesamientos, tiempos de inactividad y pérdidas de producción. Aunque la susceptibilidad a la SZC depende de la microestructura del acero, la PWHT y unos procedimientos de soldadura adecuados pueden reducir significativamente su incidencia.

Reduce la corrosión

El tratamiento térmico posterior a la soldadura ayuda a aliviar las tensiones residuales y a mejorar las propiedades mecánicas de los componentes soldados, así como a reducir la distorsión y aumentar la resistencia a la corrosión.

Industrias como la generación de energía, el procesamiento petroquímico y el refinado requieren componentes sometidos a altos niveles de tensión y temperaturas extremas para cumplir los rigurosos códigos y normas de seguridad. La PWHT garantiza que estos componentes puedan soportar esta tensión reduciendo los niveles de tensión residual, mejorando las microestructuras y evitando el agrietamiento por corrosión bajo tensión, un enfoque que empleamos para cada componente de estas industrias.

Los tanques de almacenamiento y los equipos de proceso fabricados con acero inoxidable soldado pueden estar expuestos a productos químicos y combustibles peligrosos que requieren PWHT como medida necesaria para evitar la corrosión y mantener la integridad estructural. El PWHT consiste en calentar cuidadosamente el acero inoxidable hasta que se disuelven los carburos nocivos, refinando al mismo tiempo su estructura interna para equilibrar la dureza con la resistencia y mejorar así la experiencia del metal en entornos difíciles. Este ciclo también garantiza la máxima seguridad en situaciones difíciles.