¿Qué es el tratamiento térmico posterior a la soldadura?

El tratamiento térmico posterior a la soldadura es un componente esencial del control de calidad de los equipos a presión, y suele ser obligatorio según códigos industriales como la Sección VIII de la ASME o las normas de seguridad de las centrales nucleares, con el fin de garantizar que funcionen según las especificaciones.

El PWHT ayuda a reducir y redistribuir las tensiones residuales en las zonas de soldadura, al tiempo que aumenta la ductilidad, la tenacidad y la resistencia hasta niveles que cumplen con las condiciones de servicio aceptables. Además, sus efectos pueden mejorar la resistencia a la corrosión, así como la susceptibilidad a la corrosión bajo tensión.

¿Qué es el PWHT?

El tratamiento térmico posterior a la soldadura (PWHT) es un proceso controlado en el que el metal soldado se calienta y luego se enfría con el fin de aliviar las tensiones internas generadas durante la soldadura. El PWHT se utiliza con frecuencia en oleoductos y gasoductos, recipientes a presión, plantas petroquímicas, centrales nucleares y proyectos de fabricación de acero para garantizar que las soldaduras cumplan satisfactoriamente con las condiciones operativas.

El PWHT no solo reduce y redistribuye las tensiones residuales, sino que también puede provocar cambios metalúrgicos que mejoran la resistencia del material. Por ejemplo, cuando se calientan por encima de su temperatura crítica de transformación, las piezas de acero experimentan procesos de precipitación o envejecimiento que disminuyen su dureza al tiempo que aumentan su ductilidad y tenacidad.

El PWHT suele ser un proceso esencial en aplicaciones industriales, pero su correcta ejecución puede resultar complicada. Al requerir equipos e instalaciones especiales, a menudo aumenta los costos generales del proyecto, mientras que los tiempos de los ciclos de calentamiento y enfriamiento provocan retrasos en los plazos del proyecto.

Dadas estas dificultades, es fundamental que, a la hora de tomar decisiones sobre el PWHT para su proyecto, se consulte a un experto en PWHT. Intertek cuenta con una amplia experiencia en la realización de PWHT en diversos tipos de metales y aleaciones, por lo que sus proyectos de soldadura cumplirán con las normas de la industria.

¿Por qué es importante el PWHT?

El PWHT es esencial para muchos sectores que deben cumplir con códigos y normas estrictos, como el de tuberías, recipientes a presión, calderas o centrales nucleares que operan en entornos altamente corrosivos, como las tuberías. El PWHT reduce el agrietamiento inducido por hidrógeno o el agrietamiento por corrosión bajo tensión, que pueden producirse si las tensiones residuales no se liberan adecuadamente.

El PWHT consiste en calentar el material hasta una temperatura específica antes de enfriarlo lentamente, con el fin de redistribuir las tensiones residuales causadas por los procesos de soldadura y aumentar la resistencia general del material. Además, se producen transformaciones de fase y se forman estructuras de grano más finas y uniformes que mejoran las propiedades mecánicas del material.

La sincronización de los ciclos de calentamiento y enfriamiento es de suma importancia al realizar el PWHT, ya que un calentamiento o enfriamiento demasiado rápido puede provocar grietas o fracturas en la zona de soldadura. Para evitar esta situación, el tratamiento térmico debe realizarse en condiciones controladas utilizando un calentador de resistencia eléctrica diseñado específicamente para el tratamiento de tubos de ese tamaño; esto garantiza que las zonas de soldadura se calienten, enfríen y mantengan a temperatura durante el tiempo necesario con precisión, minimizando los efectos de la tensión y los gradientes térmicos en la zona de soldadura, al tiempo que se da tiempo suficiente para los procesos de templado, precipitación y envejecimiento, lo que reduce aún más la dureza y aumenta la ductilidad de los materiales recién soldados.

¿Cómo se lleva a cabo el PWHT?

El tratamiento térmico posterior a la soldadura (PWHT) es un proceso controlado en el que el metal de soldadura se calienta por debajo de su temperatura crítica inferior de transformación, se mantiene a esa temperatura durante un período prolongado y se mantiene en ella hasta que se hayan eliminado todas las tensiones residuales producidas durante la soldadura. El alivio de tensiones, también conocido como PWHT, reduce las tensiones residuales producidas durante la soldadura que, al combinarse con las tensiones de carga, superan la resistencia de diseño del material, lo que provoca fallas. El PWHT mitiga las tensiones residuales, así como los cambios microestructurales resultantes del PWHT, para crear soldaduras más estables con propiedades mecánicas mejoradas.

El PWHT emplea diversas técnicas, pero todas ellas consisten en calentar y enfriar posteriormente la zona de soldadura con el fin de modificar su microestructura y sus propiedades mecánicas. El recocido es un método de PWHT muy utilizado; ayuda a aliviar las tensiones al favorecer una austenización más uniforme de las soldaduras; la normalización también mejora la tenacidad y la ductilidad, mientras que el temple promueve el movimiento de dislocaciones dentro de las estructuras cristalinas para obtener soldaduras más duras.

El PWHT plantea numerosos retos, como la necesidad de contar con equipos especializados y personal capacitado, la duración del proceso y la fatiga térmica derivada de los ciclos repetidos a altas temperaturas, lo que podría afectar a su durabilidad y vida útil.

¿Cuáles son las ventajas del PWHT?

La soldadura es un componente fundamental de la fabricación y la construcción, pero puede generar tensiones que debilitan la estructura. Para abordar este problema, a menudo se recurre al tratamiento térmico posterior a la soldadura (PWHT) con el fin de reforzar la integridad y el rendimiento de los componentes soldados; el PWHT ayuda a reducir las tensiones residuales, minimiza la formación de fases frágiles y mejora tanto la ductilidad como la tenacidad de la zona afectada por el calor (HAZ), así como de los materiales de base.

Los gradientes térmicos que se producen durante la soldadura generan tensiones internas en el metal de soldadura y en el material base, las cuales, al sumarse a las tensiones de carga, pueden superar los límites de diseño de las estructuras. El tratamiento térmico posterior a la soldadura (PWHT) reduce estas tensiones calentando el metal de soldadura a una temperatura exacta durante un período predeterminado. Este tratamiento redistribuye estas tensiones internas y las relaja hasta alcanzar estados más estables, lo que contribuye a que las estructuras puedan volver a ponerse en servicio más rápidamente.

Los procesos de soldadura con tratamiento térmico posterior (PWHT) también pueden ayudar a reducir la fragilidad de la soldadura al favorecer las transformaciones de fase y el refinamiento del grano, además de mejorar la resistencia a la corrosión al reducir la formación de capas de óxido en las superficies soldadas.

Gracias a estas ventajas, el PWHT se utiliza cada vez más en sectores como el petrolero y gasífero, la generación de energía y la minería. Algunas normas y códigos de soldadura incluso exigen el PWHT para determinados materiales, como los aceros al carbono y los aceros de baja aleación con espesores de hasta 0,75 pulgadas (20 mm). Los procesos de soldadura con PWHT también pueden ser obligatorios en recipientes a presión, tanques, contenedores de almacenamiento, puentes u otras estructuras de gran tamaño.