La importancia del tratamiento posterior a la soldadura

El tratamiento posterior a la soldadura del acero y las fabricaciones metálicas puede ser necesario en muchos casos para reducir las tensiones residuales causadas por la soldadura, mejorar las propiedades metalúrgicas del material y minimizar el riesgo de corrosión o fractura.

En los aceros aleados puede ser necesario un tratamiento térmico de revenido para conseguir una estructura metalúrgica aceptable.

Antiestrés

El alivio de tensiones es la técnica a la que se recurre para aliviar las tensiones internas en las fabricaciones soldadas. Este proceso consiste en calentar el acero a temperaturas ligeramente elevadas para reducir su límite elástico y permitir que las tensiones residuales de la soldadura se redistribuyan elásticamente.

La reducción de los niveles de tensión interna es vital para evitar la distorsión de las estructuras soldadas y preservar las propiedades metalúrgicas óptimas tras la soldadura, por lo que se utilizan técnicas como el precalentamiento, el mantenimiento de las temperaturas entre pasadas dentro de unos límites (control de la temperatura entre pasadas) y el tratamiento térmico posterior a la soldadura como métodos para reducir la tensión.

La PWHT reduce los niveles de tensión residual, dureza y revenido en el metal de soldadura para mejorar su ductilidad, fuerza y resistencia al fallo por fractura frágil en condiciones de servicio. Así lo exigen muchos códigos de recipientes a presión y tuberías. Los métodos mecánicos de alivio de tensiones, como el alivio de tensiones por vibración, pueden ser útiles pero no ofrecen las ventajas metalúrgicas que proporciona el tratamiento térmico; además, es posible que no funcionen para todos los componentes o soldaduras con formas complejas.

Prevención del agrietamiento por corrosión bajo tensión (SCC)

El agrietamiento por corrosión bajo tensión (SCC) es una forma cada vez más frecuente de daños por corrosión en tuberías y estructuras de acero. La SCC consiste en una fisuración transgranular que se manifiesta por la picadura de la capa de óxido de la película de óxido superficial y, finalmente, conduce a la fractura[1.

El tratamiento térmico posterior a la soldadura (PWHT, por sus siglas en inglés) proporciona una protección significativa contra la SCC en entornos ricos en cloruros al reducir la dureza de las estructuras as welded y aumentar la ductilidad. Para conseguirlo de forma eficaz, a menudo se calienta el material a temperaturas específicas durante un periodo de tiempo acordado; para cada material de acero, esto debe hacerse de forma independiente con asesoramiento profesional para determinar el tiempo y las temperaturas correctas que deben utilizarse durante el tratamiento PWHT.

El calor aplicado localmente (LAH) es un método de PWHT energéticamente eficiente, adecuado para soldar componentes alargados como tuberías o recipientes a presión largos, que utiliza un elemento calefactor de inducción para aplicar calor localmente en la zona de soldadura. El LAH evita la distorsión que de otro modo podría producirse por un punto de calentamiento intenso, distribuyendo sus efectos uniformemente por la zona de soldadura.

Resistencia a la tracción y ductilidad

La resistencia a la tracción y la ductilidad son elementos críticos para mantener las estructuras seguras y protegidas, pero la corrosión puede disminuir estas características, dejando los componentes más susceptibles que nunca al agrietamiento por tensión en condiciones de carga dinámica.

El tratamiento térmico posterior a la soldadura (PWHT) ayuda a reforzar las estructuras soldadas reduciendo las tensiones residuales y mejorando su ductilidad y tenacidad. Esto se consigue calentando el material por debajo de su temperatura de transformación durante varias horas a una temperatura elevada antes de enfriarlo lentamente hasta la temperatura ambiente.

La ductilidad de los materiales se refiere a su capacidad para deformarse plásticamente antes de la fractura. Un material puede considerarse dúctil si puede deformarse bajo grandes tensiones sin agrietarse y puede distinguirse de los materiales frágiles por la forma de su curva tensión-deformación. Los ensayos de tracción ofrecen una forma de medir esta propiedad, pero para obtener mediciones más significativas puede ser beneficioso realizar en su lugar otros tipos de ensayos mecánicos.

Prevención del agrietamiento inducido por hidrógeno (HIC)

Mantener altas temperaturas de precalentamiento durante la soldadura y de postcalentamiento o "bake out" son estrategias eficaces para evitar el HIC. Esto permite que el hidrógeno en el metal de soldadura y la ZAT se difunda lejos de las zonas con mayores tensiones, y reduce la cantidad de hidrógeno atrapado que podría llegar a agrietarse bajo presión.

El HIC suele detectarse mediante diversos métodos de ensayos no destructivos (END), como el ensayo de partículas magnéticas fluorescentes húmedas, las técnicas de END de ondas de cizallamiento y el examen ultrasónico. Para mantener la integridad de las estructuras de acero, deben aplicarse inspecciones periódicas y medidas de prevención de HIC.

Un tiempo o temperatura excesivos en los tratamientos térmicos posteriores a la soldadura para aliviar la tensión también pueden contribuir al HIC. Las temperaturas excesivas pueden crear gradientes térmicos entre las zonas que reciben tratamiento térmico posterior a la soldadura y las que no, creando un entorno ideal para el HIC. Para minimizar esta posibilidad, coloque cuidadosamente los componentes en el horno y asegúrese de que hay suficientes termopares en cada componente para evitar el impacto de la llama.