Tratamiento térmico posterior a la soldadura

El tratamiento térmico posterior a la soldadura (PWHT) es un proceso esencial en muchos sectores, como el de las tuberías y los recipientes a presión, que se requiere para reducir o redistribuir las tensiones residuales provocadas por la soldadura y, al mismo tiempo, aumentar la ductilidad con el fin de reducir el riesgo de fractura frágil. El PWHT debe realizarse después de la soldadura.

La Especificación de Calificación de Procedimientos de Soldadura (WPQS) detalla el tiempo y la temperatura ideales para los procedimientos de soldadura con tratamiento térmico posterior a la soldadura (PWHT); cualquier desviación de estos parámetros requiere una nueva certificación del procedimiento de soldadura.

Temperatura

En este tipo de tratamiento térmico posterior a la soldadura, las piezas soldadas se calientan y se someten a un ciclo de temperatura adecuado en función de su tipo de material, con el fin de reducir las tensiones internas que, de otro modo, podrían provocar deformaciones durante el mecanizado y el uso, así como para disminuir el riesgo de fisuración inducida por hidrógeno.

El PWHT es un proceso de tratamiento térmico esencial para los componentes de acero estructural expuestos a cargas repetitivas, como los recipientes a presión y las tuberías. La ejecución adecuada de este tratamiento reducirá las tensiones residuales que, con el tiempo, podrían provocar la falla de los componentes.

El PWHT requiere calentar lenta y precisamente los componentes soldados hasta una temperatura superior tanto a la del metal base (BM) como a la de la zona afectada por el calor (HAZ), y luego enfriarlos de nuevo gradualmente. El control de la temperatura mediante un horno o un sistema de calentamiento por resistencia o por inducción garantiza la uniformidad; esto también evita que los gradientes térmicos causados por componentes de formas diversas en una estructura de difícil manejo provoquen una expansión localizada excesiva, lo que de otro modo podría dar lugar a concentraciones de tensiones o a fracturas.

Tiempo

Cuando se realiza correctamente, el PWHT reduce o redistribuye las tensiones residuales causadas por la soldadura, además de mejorar la estructura metalúrgica, aumentar la ductilidad y disminuir el riesgo de fractura frágil. Para que se lleve a cabo con éxito, es necesario prestar mucha atención al tiempo y a la temperatura.

La elección de un método de tratamiento térmico eficaz es fundamental para el éxito de su proyecto. Las normas industriales, como las establecidas por la ASME y la API, ofrecen directrices claras adaptadas a tipos específicos de metales; al ajustar sus procesos de PWHT a estos requisitos, tendrá la seguridad de mantener la integridad de las soldaduras y el rendimiento a largo plazo de todos sus componentes soldados.

El tratamiento térmico posterior a la soldadura suele consistir en calentar y mantener a temperatura la zona de soldadura durante un tiempo determinado, que por lo general depende del espesor de la soldadura. Para minimizar la deformación durante el proceso de mantenimiento a temperatura, es esencial que los soportes, diseñados específicamente para adaptarse al componente, estén espaciados adecuadamente; esto también evita un posible debilitamiento debido a los ciclos repetidos de recalentamiento durante la fase de enfriamiento.

Medio ambiente

Las condiciones ambientales en las instalaciones de soldadura y tratamiento térmico pueden influir en el resultado de los procesos de PWHT, especialmente la alta humedad o la presencia de sustancias químicas, que podrían provocar grietas en las soldaduras a medida que se enfrían.

Para evitar problemas en las soldaduras, es fundamental volver a calentarlas hasta un rango de temperatura óptimo con el fin de liberar todas las tensiones internas de manera uniforme, lo que aumenta la integridad estructural de las soldaduras y las zonas afectadas por el calor.

El recocido y la normalización se encuentran entre las técnicas más utilizadas para alcanzar este rango de temperaturas, y para su ejecución se emplean diferentes tipos de hornos (hornos de cámara o hornos de foso). Independientemente del tipo de horno que se utilice, es necesario respetar velocidades de calentamiento y enfriamiento constantes para evitar el choque térmico o cualquier efecto adverso, como el sobre-templado o el sub-templado de los metales.

Equipamiento

El tratamiento térmico posterior a la soldadura es un proceso diseñado para eliminar y redistribuir las tensiones residuales que dejan los procesos de soldadura, como en el caso de los tanques de almacenamiento, los reactores y los sistemas de tuberías de proceso. Las normas industriales suelen exigir este procedimiento con el fin de preservar la integridad estructural de estos sistemas, así como para mejorar su estructura metalúrgica al aumentar la ductilidad y reducir el riesgo de fractura frágil.

El PWHT requiere equipos especializados y operadores cualificados. Básicamente, este proceso consiste en calentar el material por debajo de su temperatura de transformación y, a continuación, enfriarlo gradualmente a una velocidad ajustable. Entre los equipos que se utilizan habitualmente para el PWHT se incluyen consolas de potencia, elementos calefactores de resistencia eléctrica, mantas calefactoras de cerámica, hornos de cámara y hornos de foso.

El tratamiento térmico posterior al endurecimiento (PWHT) de los equipos a presión puede resultar largo y costoso debido a los requisitos de equipo especializado y a su inviabilidad en el caso de componentes grandes o difíciles de manejar; además, es posible que algunos tipos de materiales no sean adecuados.