Requisitos PWHT de BSI y ASME

Las normas de diseño actuales para las industrias de tuberías y recipientes a presión, incluidos los códigos BSI y ASME, exigen la PWHT cuando el espesor de los componentes supera determinados valores; dichos valores dependen normalmente de los parámetros de las pruebas Charpy y de los requisitos mínimos de temperatura de servicio. Desgraciadamente, sin embargo, este planteamiento se considera a veces excesivamente conservador y ha habido casos en los que han surgido discrepancias entre diversos códigos en cuanto a sus límites de espesor.

Procedimientos de soldadura

La soldadura, la soldadura fuerte y la fusión son procesos integrales en la fabricación de componentes críticos para aplicaciones industriales como la generación de energía y la exploración de petróleo y gas. Normas y reglamentos como API 650 para tanques de almacenamiento y ASME B31.3 para tuberías de proceso exigen rigurosos procedimientos de cualificación y examen para cumplir las normas de calidad y seguridad.

El tratamiento térmico posterior a la soldadura (PWHT), comúnmente conocido como alivio de tensiones, sirve para aliviar y redistribuir las tensiones residuales introducidas por la soldadura. Suele consistir en calentar las piezas de una fabricación a altas temperaturas durante un tiempo acordado, normalmente una hora por cada pulgada de grosor del material utilizado en su construcción.

La PWHT es un elemento esencial de los procedimientos de soldadura y fusión necesarios para la construcción de recipientes a presión, ya que ayuda a mantener la integridad de las soldaduras al tiempo que garantiza su rendimiento a largo plazo en condiciones de funcionamiento. El incumplimiento de sus requisitos podría dar lugar a propiedades mecánicas deficientes en los materiales de soldadura y base, así como a grietas por corrosión bajo tensión en las zonas afectadas por el calor (HAZ). El precalentamiento PQR podría reducir o incluso eliminar el PWHT para determinadas tuberías, controlando adecuadamente sus temperaturas durante el precalentamiento y proporcionando un mejor control durante los procedimientos de ensayo.

Requisitos

Las normas de PWHT de los distintos códigos de tuberías y recipientes a presión varían considerablemente, aunque a veces las diferencias son menores. Por ejemplo, los requisitos de temperatura PWHT del acero de baja aleación difieren entre códigos como BS EN 13445 [21], PD 5500 [25] y ASME VIII en función del espesor límite y las condiciones de servicio implicadas.

Como se ha indicado anteriormente, los requisitos de precalentamiento y tiempos de inmersión pueden diferir entre códigos; sin embargo, todos proporcionan requisitos mínimos que los usuarios deben cumplir para evitar el agrietamiento transgranular en recipientes a presión y componentes de tuberías soldados por los usuarios; se trata de un aspecto esencial de la seguridad y la fiabilidad para el que los usuarios deben comprender estas especificaciones en su totalidad y asegurarse de que las cumplen estrictamente.

Exenciones

Como se ha comentado anteriormente, las empresas de energía nuclear han comprobado que la reducción del número de soldaduras de tuberías tratadas térmicamente después de la soldadura puede reducir significativamente tanto los gastos como los tiempos de parada, por lo que los suscriptores del Programa de Aplicaciones de Reparación y Sustitución del EPRI han solicitado que se revisen los requisitos actuales para ver si la relajación podría ser técnicamente viable.

Limitar la soldadura PWHT a soldaduras con espesores de pared de 0,625 pulgadas o inferiores debería ser factible, aunque los requisitos de exención pueden variar en función del código o la sección, debido a que la agrupación de materiales mediante la absorción de energía Charpy no es uniforme en todos los aceros al carbono. CEN/TS 15608 proporciona una excepción que aborda esta cuestión.

Además, la composición química del acero es muy importante, y algunos códigos exigen el precalentamiento de la soldadura como parte de sus procedimientos de soldadura; todos estos factores juntos hacen que sea imposible conseguir un requisito de PWHT coherente para los procesos de soldadura de acero al carbono.

Termopares

Los termopares son sensores de temperatura formados por dos metales conectados por un extremo que producen una tensión proporcional a su temperatura de exposición, lo que los convierte en herramientas esenciales en las pruebas contra incendios y para garantizar que los componentes estructurales cumplen las normas de seguridad. Deben fijarse de forma segura mediante soldadura por descarga de condensador (CD) o fijarse mecánicamente con masilla resistente al calor y también deben aislarse de los elementos de calentamiento directo para evitar el sobrecalentamiento de sus uniones.

El tratamiento térmico posterior a la soldadura puede ser necesario en algunos componentes y, por lo general, se realiza mediante termopares situados a lo largo de la línea central de las soldaduras, en los bordes de las bandas en remojo, las bandas calentadas y los cambios importantes en el grosor de la pared, conocidos como zonas de control. Se alimentan mediante un panel externo que contiene un registrador digital y un contactor de potencia con controles de potenciómetro para facilitar el control.