El proceso de tratamiento térmico posterior a la soldadura

La soldadura es un método eficaz para crear estructuras metálicas resistentes. Sin embargo, sus temperaturas extremas también pueden generar tensiones internas y modificaciones microestructurales en los metales, lo que da lugar a posibles tensiones internas ocultas o cambios microestructurales.

El PWHT (tratamiento térmico posterior a la soldadura) puede mitigar estos efectos para mejorar el rendimiento y prolongar la vida útil de los componentes. Desde el calentamiento por expansión hasta el recocido de solución, el proceso de PWHT de Team reduce las tensiones internas al tiempo que mejora la integridad estructural para cumplir con los estándares de la industria.

Recocido

Dado que la soldadura implica un calentamiento y enfriamiento rápidos de los materiales, pueden producirse gradientes térmicos elevados que provoquen deformaciones o debiliten las estructuras. El tratamiento térmico posterior a la soldadura ayuda a mitigar estos efectos al reducir las tensiones residuales y mejorar las propiedades mecánicas de los componentes soldados.

El PWHT (tratamiento térmico de soldaduras de precisión) es un proceso en el que las piezas de estructuras soldadas se calientan a temperaturas elevadas durante un período prolongado y, posteriormente, se mantienen a esa temperatura para permitir la expansión y redistribución del material, eliminando así las tensiones indeseadas que, de lo contrario, podrían provocar fragilidad, agrietamiento u otros modos de falla bajo condiciones de carga dinámica.

Los diferentes metales requieren tratamientos térmicos específicos posteriores a la soldadura para obtener resultados óptimos, por lo que es esencial seleccionar el método adecuado. Las tuberías suelen necesitar técnicas especiales, como la normalización y el alivio de tensiones, para minimizar las grietas inducidas por el hidrógeno que se producen bajo tierra o en el mar, garantizando así la seguridad y la confiabilidad en ambos entornos. Los equipos de alta resistencia a menudo deben soportar cargas intensas; para combatir mejor la fatiga y el desgaste, métodos como el templado pueden aumentar la tenacidad y la ductilidad de los componentes soldados, a fin de que resistan la fatiga y el desgaste.

Normalización

El tratamiento térmico de normalización (NHT) reduce la dureza al tiempo que aumenta la ductilidad y la tenacidad, además de uniformar la microestructura para que tenga un grano más fino, lo que facilita los procesos posteriores de mecanizado y conformado y previene las grietas inducidas por hidrógeno (HIC).

Después de la soldadura, los metales como el acero al carbono y el acero aleado pueden sufrir un enfriamiento rápido que altera su microestructura, lo que provoca concentraciones de tensión, deformaciones o grietas; por eso, el PWHT es tan esencial en estructuras grandes o tuberías sometidas a ciclos de carga repetitivos.

La normalización consiste en calentar cuidadosamente el metal soldado a una temperatura comprendida entre las temperaturas de recristalización y de fusión, sustituyendo su grano de austenita original por una estructura de bainita más fina que presenta granos de ferrita dispersos, inclusiones de cementita dispersas en los límites de grano, migración atómica para reducir la anisotropía de la microestructura, lo que crea una distribución más uniforme de los componentes de la aleación y, por lo tanto, produce los codiciados resultados de la normalización.

Aliviar el estrés

El alivio de tensiones es la técnica más utilizada para eliminar las tensiones residuales internas causadas por la soldadura. El método PWHT consiste en calentar el material a una temperatura elevada y luego enfriarlo lentamente, lo que le permite expandirse y contraerse de manera uniforme y aliviar la tensión en su estructura. Es particularmente importante cuando se trabaja con componentes destinados a someterse a procesos posteriores, como el fresado CNC.

El recocido de alivio de tensiones reduce significativamente las tensiones residuales de tracción, pero no las elimina por completo; por lo tanto, estos procesos siempre deben realizarse antes de cualquier mecanizado para evitar cambios dimensionales y fallas. También evita que el hidrógeno atrapado se difunda en las soldaduras, lo que de lo contrario podría provocar fragilización y agrietamiento inducido por hidrógeno, lo que hace que este método sea particularmente importante cuando se expone a entornos subterráneos o subacuáticos, o en el caso de equipo pesado que debe soportar fatiga y otros factores; con frecuencia, este método utiliza calentamiento por inducción, lo que acelera considerablemente este proceso.

Templado

El PWHT puede aliviar las tensiones residuales causadas por la soldadura que contribuyen a la formación de grietas inducidas por hidrógeno y a la corrosión bajo tensión, lo que reduce el riesgo de falla y mejora el desempeño.

El templado es el proceso que consiste en calentar el material soldado hasta una temperatura precisa y enfriarlo lentamente, lo que permite disipar las tensiones internas y, al mismo tiempo, reducir o eliminar cualquier tensión residual en la zona de la soldadura sin disminuir su resistencia.

Los tratamientos térmicos locales posteriores a la soldadura pueden llevarse a cabo mediante diferentes técnicas, como llamas de oxi-gas, elementos de calentamiento por resistencia o calentamiento en horno. Para garantizar un calentamiento uniforme en todo el componente, la uniformidad es fundamental: un calentamiento desigual puede dar lugar a gradientes térmicos que podrían generar tensiones residuales adicionales o provocar deformaciones.

Un tratamiento térmico adecuado después de la soldadura es clave para garantizar la resistencia y la confiabilidad a largo plazo. Cuando se realizan correctamente, los tratamientos térmicos posteriores a la soldadura pueden mejorar la resistencia a la tracción, la fluencia y la tenacidad al corte, además de prevenir la fractura frágil y el endurecimiento por hidrógeno; pero cuando se realizan de manera incorrecta, pueden provocar fallas en las soldaduras, una menor capacidad de carga, así como una disminución de la ductilidad y la resistencia a la corrosión.