Tratamiento térmico posterior a la soldadura

El PWHT reduce las tensiones residuales, mejora las propiedades mecánicas y aumenta la resistencia a la corrosión de las piezas soldadas, lo que incrementa su confiabilidad como estructuras soldadas. Sin embargo, antes de iniciar los tratamientos de PWHT, es fundamental comprender todas sus limitaciones y los posibles riesgos.

El PWHT (tratamiento térmico por lavado a presión) es el proceso que consiste en calentar el acero a temperaturas inferiores a su rango de transformación y mantenerlo en ese estado durante un período prolongado. Este tema técnico requiere conocimientos y equipos especializados.

Alivio del estrés

El tratamiento térmico posterior a la soldadura (PWHT), también conocido como alivio de tensiones posterior a la soldadura, reduce y redistribuye las tensiones residuales en las piezas soldadas, al tiempo que mejora sus propiedades mecánicas, como la ductilidad y la tenacidad. El PWHT consiste en calentar el metal a una temperatura exacta durante un período prolongado; sin embargo, esta debe mantenerse por debajo de su temperatura de transformación para evitar que se vean afectadas las propiedades del material.

A menudo se generan tensiones internas durante procesos de fabricación como el mecanizado, el estampado y la soldadura. Esto provoca deformaciones en los componentes que deben eliminarse para que puedan utilizarse. El PWHT ofrece un mecanismo de alivio térmico que puede mitigar estas tensiones sin alterar sus propiedades físicas.

Tenga en cuenta que el proceso de alivio de tensiones puede verse afectado por el entorno. La alta humedad o la exposición a sustancias químicas pueden alterar el proceso de PWHT y reducir la eficacia del alivio de tensiones residuales, lo que aumenta tanto el riesgo de falla en la soldadura como el riesgo de corrosión.

El PWHT no solo reduce la tensión residual, sino que también puede proteger contra la corrosión. Cuando se expone simultáneamente a condiciones de tensión y corrosión, el metal puede volverse vulnerable a las grietas por corrosión debido a un desequilibrio entre las tensiones de tracción y la deformación elástica de su estructura material. El alivio de tensiones durante el PWHT previene esto al disminuir las tensiones de tracción y aumentar la deformación elástica, evitando así por completo las grietas por corrosión.

Propiedades mecánicas

Dado que la soldadura genera grandes gradientes de temperatura entre el metal de soldadura y los materiales base, las tensiones residuales en el material de soldadura pueden reducir su resistencia. Se puede utilizar un tratamiento térmico posterior a la soldadura (PWHT) para aliviar dichas tensiones y mejorar las propiedades mecánicas; a este proceso se le conoce comúnmente como PWHT.

El PWHT consiste en calentar el material soldado por debajo de su temperatura crítica inferior de transformación y mantenerlo en esa temperatura durante un tiempo determinado; por lo general, se aplica a recipientes a presión y otros equipos que exigen altos niveles de seguridad y confiabilidad. Puede ayudar a reducir la fractura frágil en las soldaduras, al tiempo que aumenta sus propiedades de tracción.

Sin embargo, hay que tener en cuenta que el PWHT también puede degradar ciertas propiedades mecánicas, como la resistencia al impacto y la ductilidad de la soldadura; no obstante, sus beneficios siguen siendo considerables.

Se ha demostrado que el PWHT mejora significativamente las propiedades mecánicas de los materiales de NiTi soldados, en particular la localización de la deformación plástica en regiones de grano grueso, como la zona afectada por el calor (HAZ) y la zona de fusión (FZ), al suprimir la formación de dislocaciones y reducir la deformación de accionamiento en estas regiones; un efecto que se atribuye al endurecimiento por disolución de las fases g durante el PWHT.

Resistencia a la corrosión

El tratamiento térmico posterior a la soldadura (PWHT), o tratamiento térmico posterior a la soldadura, es un proceso que se lleva a cabo después de la soldadura para garantizar el cumplimiento de los códigos y especificaciones de la industria, así como para reducir el riesgo de corrosión. Es un paso fundamental que debe realizarse para que los materiales cumplan con las especificaciones de la industria y, al mismo tiempo, estén protegidos contra la corrosión.

El tratamiento térmico consiste en calentar el metal soldado a una temperatura específica antes de enfriarlo lentamente, con el fin de aliviar las tensiones residuales producidas durante la soldadura y prevenir las grietas inducidas por hidrógeno (HIC). Además, este tratamiento puede mejorar las propiedades mecánicas al crear un material más homogéneo con menor dureza.

La normalización consiste en calentar el material a temperaturas más altas y durante más tiempo que en el recocido; esto permite obtener una estructura de grano más fino, adecuada para aplicaciones que requieren mayor resistencia. Sin embargo, hay que recordar que ciertas estructuras no pueden someterse al PWHT de normalización debido a que los componentes grandes y de formas complejas son incapaces de sostenerse por sí mismos a la temperatura de mantenimiento; esto probablemente causaría pandeos y deformaciones catastróficas. Por lo tanto, el PWHT solo debe realizarse en componentes que puedan sostenerse fácilmente; un ejemplo sería el extremo abombado de un recipiente a presión, ya que este tipo de componente sería un excelente candidato para el PWHT de normalización. El PWHT de redisolución puede emplearse para disolver cualquier carburo de cromo ubicado a lo largo de los límites de grano entre la ferrita delta y la austenita, lo cual podría afectar la resistencia a la corrosión por picaduras del recubrimiento de soldadura de acero inoxidable dúplex (DSS).

Condiciones ambientales

El PWHT es un paso esencial en el diseño y mantenimiento de muchas estructuras de acero, tales como recipientes a presión, equipos de tuberías, puentes y plataformas marinas. El PWHT reduce las grietas provocadas por factores ambientales al disminuir las tensiones residuales de la soldadura y templar la microestructura del metal de soldadura, al tiempo que aumenta la tenacidad para mejorar la resistencia frente a las cargas y las condiciones ambientales a las que estará expuesto el ensamblaje soldado a lo largo de su vida útil.

El PWHT suele ser necesario en aplicaciones estructurales que involucran aceros al carbono con un espesor superior al umbral definido por las normas y aceros de baja aleación, con el fin de reducir las tensiones residuales causadas por la soldadura, las cuales, de lo contrario, podrían provocar la aparición de grietas y, en última instancia, una fractura frágil. El proceso incluye precalentamiento, mantenimiento a temperatura, calentamiento hasta la temperatura objetivo y enfriamiento controlado, con el fin de minimizar las deformaciones o tensiones residuales en las áreas adyacentes a la soldadura.

El PWHT local, como las configuraciones puntuales o en forma de ojo de buey, se emplea con frecuencia después de reparaciones y modificaciones de soldaduras en recipientes a presión y sistemas de tuberías. El diseño cuidadoso de las configuraciones de PWHT local es clave para evitar deformaciones, agrietamientos y otros daños que prolongan el tiempo de inactividad por reparaciones; los análisis termomecánicos avanzados con elementos finitos de las configuraciones de PWHT local y sus estados de tensión residual pueden ayudar a lograr este resultado.