¿Qué es el tratamiento térmico posterior a la soldadura (PWHT)?

La soldadura es un componente integral de la producción de equipos en muchas industrias, pero puede provocar distorsiones y tensiones en el material. Por ello, tras la soldadura puede realizarse un tratamiento térmico posterior a la soldadura (PWHT) para reducir las tensiones residuales y aumentar la resistencia del material.

Las pruebas PWHT suelen estar estipuladas por los códigos industriales, como los de recipientes a presión y tuberías, sobre todo si un material es susceptible de sufrir grietas por corrosión bajo tensión.

¿Qué es la PWHT?

El tratamiento térmico posterior a la soldadura (PWHT) es un proceso térmico que se aplica a los aceros después de soldarlos. El objetivo del PWHT es minimizar las tensiones residuales presentes en las uniones soldadas y, al mismo tiempo, mejorar propiedades mecánicas como la ductilidad y la tenacidad, por lo que suele ser obligatorio en equipos a presión utilizados en refinerías, plantas petroquímicas o centrales eléctricas.

La PWHT puede ayudar a aliviar las tensiones residuales creadas por los procesos de soldadura, que de otro modo podrían provocar problemas como el agrietamiento inducido por hidrógeno o el agrietamiento por corrosión bajo tensión. La PWHT es una excelente forma de aliviar esas tensiones residuales y mejorar el rendimiento del material soldado.

Este proceso metalúrgico consiste en calentar el material a temperaturas superiores a su temperatura de transformación normal y, a continuación, volver a enfriarlo lentamente. Esto permite aliviar algunas tensiones residuales creadas durante la soldadura, al tiempo que se producen otros cambios en el material, como la disminución de la dureza de la zona de soldadura, el aumento de la ductilidad o la reducción del riesgo de fractura.

Los requisitos de PWHT para tuberías se pueden encontrar en varios códigos, como la Sección VIII de ASME. Las tablas de estos códigos detallan qué temperaturas necesita un material de tubería específico para las pruebas PWHT; sin embargo, si se diseña adecuadamente para evitar que se produzcan altas tensiones inicialmente, es posible que ya no se requiera PWHT.

¿Cómo se lleva a cabo la PWHT?

El tratamiento térmico posterior a la soldadura suele consistir en calentar el material a una temperatura ideal y enfriarlo lentamente después, lo que ayuda a aliviar las tensiones internas causadas por la soldadura al tiempo que mejora las propiedades mecánicas y disminuye el riesgo de fisuración inducida por hidrógeno y de corrosión bajo tensión.

Los requisitos de PWHT varían en función de los materiales utilizados y las condiciones de servicio previstas; por ejemplo, los oleoductos y gasoductos requieren PWHT para proteger las uniones soldadas de la presión extrema y los entornos corrosivos, mientras que los componentes de las centrales nucleares a menudo necesitan PWHT para garantizar la seguridad y la fiabilidad.

El tratamiento térmico debe gestionarse cuidadosamente para obtener el máximo efecto. La temperatura debe ser lo suficientemente alta como para aliviar las tensiones residuales sin descarburación u otros efectos perjudiciales, y tanto el tiempo de inmersión (la cantidad de tiempo que el material permanece a la temperatura objetivo) como la velocidad de enfriamiento desempeñan un papel integral. El enfriamiento controlado evita la aparición de nuevas tensiones, mientras que el refinamiento del grano aumenta la resistencia y la tenacidad.

Los procesos de PWHT pueden ser complejos e implican el uso de equipos especializados y personal formado. Dado que esta tarea suele requerir tantos recursos y conocimientos, puede ser mejor subcontratar este servicio a un proveedor especializado que cuente con todos los conocimientos y equipos necesarios.

¿Cuáles son los beneficios de la PWHT?

Por lo general, la PWHT aumenta la resistencia del material al tiempo que reduce la susceptibilidad a la fractura frágil. Esto es particularmente importante cuando se utiliza en componentes de acero que están expuestos a tensiones ambientales como altas temperaturas o ambientes ricos en corrosión, reduciendo las tensiones residuales producidas durante la soldadura así como redistribuyendo las tensiones residuales creadas durante la fabricación. Además, el uso de temperaturas más elevadas durante la PWHT permite el revenido, la precipitación y el envejecimiento del material, lo que refuerza aún más la resistencia contra la fractura frágil.

Los cambios inducidos por la PWHT también pueden mejorar la vida a fatiga de los materiales al aumentar su tenacidad y ductilidad, lo que puede ser especialmente importante para los oleoductos y gasoductos o las centrales nucleares, donde el fallo de los componentes podría tener resultados desastrosos.

Los códigos industriales a menudo exigen pruebas PWHT de recipientes a presión y tuberías soldadas con juntas prefabricadas, en función de su composición química, grosor y susceptibilidad al agrietamiento por corrosión bajo tensión.

Para obtener los resultados deseados con la PWHT, es imperativo que se utilicen los procedimientos e índices adecuados, junto con una documentación y unas inspecciones minuciosas durante todo el proceso. Esto puede resultar especialmente difícil en sectores como el del petróleo y el gas, en los que deben respetarse normas reglamentarias estrictas.

¿Cuáles son las desventajas de la PWHT?

La PWHT puede acarrear varios inconvenientes, como la distorsión térmica, la fragilización por revenido y el agrietamiento por recalentamiento. Para minimizar estos problemas y garantizar que no superen los límites aceptables para cada tipo de metal base, también puede ser prudente asegurarse de que ninguna temperatura supere su umbral de temperatura de manipulación durante el procesamiento PWHT.

La soldadura PWHT también puede tener ramificaciones negativas en la microestructura de los materiales soldados, en particular en los aceros aleados templados y revenidos, que pueden resultar dañados por el sobreablandamiento o el agrietamiento por alivio de tensiones durante este proceso. Además, las altas temperaturas requeridas para la PWHT pueden hacer que las soldaduras pierdan su tenacidad y ductilidad, lo que en última instancia debilita la resistencia y durabilidad de los equipos a presión.

El tratamiento térmico puede añadir costes a las operaciones de soldadura y mecanizado; sin embargo, los beneficios compensan estos gastos, ya que el PWHT puede mejorar significativamente la calidad de las soldaduras a la vez que disminuye el riesgo de fallo por fractura frágil.