Necesidad de PWHT

El tratamiento térmico posterior a la soldadura (PWHT) es un proceso controlado que se utiliza para eliminar las tensiones residuales causadas por la soldadura, así como para templar regiones de microestructura duras y potencialmente frágiles. Los requisitos para el PWHT varían en función de las especificaciones del código para los requisitos de tenacidad a la fractura.

La normativa PWHT para recipientes a presión y tuberías suele comenzar a partir de 32 mm de espesor, aunque los requisitos exactos varían según el código. Sin embargo, a menudo se puede encontrar una exención de PWHT.

Espesor límite

El tratamiento térmico posterior a la soldadura (PWHT) consiste en calentar las soldaduras por encima de su límite elástico con el fin de aliviar las tensiones residuales de tracción causadas por la soldadura, disminuyendo así las posibilidades de fisuración asistida por el medio ambiente que, de lo contrario, podrían provocar fugas y fallos en los equipos.

En la actualidad, la PWHT es necesaria para las soldaduras de aceros de baja aleación utilizados en las normas de fabricación de tuberías; en cambio, la mayoría de las uniones generales de estructuras de acero en puentes y edificios no necesitan ensayos de PWHT.

El objetivo de este estudio es establecer si es posible resolver las normas contradictorias entre los códigos de tuberías y recipientes a presión en lo que respecta a los requisitos de espesor por encima de los cuales debe realizarse la PWHT y los requisitos de las pruebas Charpy, utilizando las similitudes que sí existen entre ellos, como el uso de procedimientos de reparación especialmente diseñados y la especificación de la energía Charpy mínima calculada mediante el análisis de la mecánica de la fractura como indicadores de éxito.

Requisitos de la prueba Charpy

La prueba de impacto Charpy es un método de evaluación de metales y aleaciones para medir su tenacidad. El proceso consiste en golpear la probeta con un martillo de péndulo, medir cuánta energía ha absorbido e identificar si el material es dúctil o quebradizo. Puede combinarse con otras pruebas, como las curvas de resistencia al desgarro dúctil J-Da, para determinar si un conjunto puede resistir impactos bajo tensión.

Los resultados de las pruebas Charpy se expresan en julios, una unidad de energía del SI, y suelen representarse como una curva carga-tiempo (figura 3). Una versión avanzada de esta prueba, conocida como prueba Charpy instrumentada, permite a los ingenieros captar con precisión la progresión de la grieta mientras se miden las deformaciones durante la fractura.

Aunque las normas de recipientes a presión y tuberías a menudo exigen PWHT por encima de ciertos umbrales de espesor, como se muestra en la Tabla 1, la racionalización de los diferentes requisitos de PWHT en una condición tal como se suelda podría resultar difícil debido a los diferentes aceros, procesos de soldadura y niveles de calidad que dan lugar a diferentes requisitos de resistencia al impacto Charpy.

Exenciones

La soldabilidad (soldabilidad) de estructuras y componentes es crucial para su funcionamiento seguro. Esto puede garantizarse mediante cuatro factores: (1) facilidad de soldabilidad, (2) idoneidad del proceso de soldadura, (3) estado del material tras la soldadura y (4) entorno propicio para la soldadura.

La revisión de los materiales de cromo-molibdeno utilizados en el servicio nuclear ha revelado oportunidades significativas para relajar los requisitos de espesor y los requisitos de la prueba Charpy, creando así importantes oportunidades de ahorro tanto financiero como a través de la reducción de las interrupciones. Esto podría suponer para las empresas de servicios públicos un importante ahorro de costes, tanto en dólares como en tiempo de inactividad.

Las entrevistas con expertos de la industria revelaron que los requisitos actuales de PWHT para las soldaduras de SS-316L y CS-430 de calidad nuclear se basan más en prácticas de éxito encontradas en las industrias petroquímica y energética que en datos técnicos, cálculos de diseño o experimentación; esta tendencia puede tener graves ramificaciones para los proyectos de tuberías nucleares en el futuro.