Fórmula PWHT

Tasa de calor

Los procesos PWHT suelen alcanzar temperaturas superiores a 450 grados Celsius durante una hora por pulgada de espesor, por lo que es esencial que las velocidades de calentamiento y enfriamiento coincidan con las requeridas por el tipo de material, el tamaño/configuración del componente y las temperaturas de remojo deseadas. Unas velocidades de calentamiento o enfriamiento excesivamente rápidas podrían provocar distorsiones inaceptables y tensiones inducidas térmicamente si superan los niveles adecuados.

Para fabricaciones grandes y difíciles de manejar, puede ser necesario utilizar caballetes o soportes durante el tratamiento térmico local con varilla de plasma (PWHT). Al diseñar estos soportes, tenga en cuenta las capacidades de expansión/contracción diferencial de los componentes, así como la construcción de estos caballetes con materiales que no se dañen con las altas temperaturas del PWHT.

Las anchuras de calentamiento auxiliar desempeñan un papel esencial en la eficacia de la PWHT local. Su influencia puede sentirse tanto durante la producción de la precipitación como en la reducción de la tensión residual en BM y WZ después del PWHT local; de hecho, a medida que aumentan, también lo hacen los niveles de reducción de la tensión residual. Cuanto mayor sea el ancho de calentamiento auxiliar, mayor será su efecto.

Como parte de la especificación de un procedimiento de soldadura, además de especificar la temperatura de remojo y la velocidad de calentamiento, también debe definirse un tiempo y una duración mínimos de PWHT. Además, deben incluirse requisitos para las bandas de remojo, las zonas calentadas, las bandas de control de gradiente y las zonas de control, actuando las bandas de control de gradiente como áreas en las que pueden aplicarse aislamiento térmico o elementos de calentamiento adicionales para mantener gradientes de temperatura axial aceptables.

Temperatura

Como parte de su cumplimiento de las especificaciones del código, las zonas PWHT locales deben cumplir varios requisitos para seguir cumpliendo la normativa. Estos requisitos incluyen el cumplimiento de las bandas de inmersión, las bandas calentadas, una banda de control de gradiente de temperatura axial aceptable y los requisitos de la zona de control. Las bandas de inmersión abarcan las soldaduras y dos ZAT, mientras que las bandas calentadas utilizan aislamiento térmico o elementos calefactores adicionales para mantener un gradiente de temperatura axial aceptable desde la zona sometida a PWHT hasta el ambiente. Normalmente, la temperatura del borde de las bandas calentadas debe ser la mitad que la de las bandas de inmersión.

Presión

La presión del metal fundido ejercida durante la PWHT puede deformar los componentes. Para evitar que esto ocurra, los elementos deben estar bien apoyados durante este proceso, por ejemplo, utilizando caballetes moldeados específicamente para adaptarse a su contorno y fabricados con materiales con propiedades de expansión térmica similares a las del componente que se está calentando (en el caso de los recipientes a presión, esto incluiría soportes internos además de soportes externos).

Los distintos códigos de diseño imponen requisitos de PWHT variados en función de la composición química y el grosor de un material, incluida su composición química o grosor. Algunos exigen un tratamiento térmico posterior a la soldadura cuando se superan determinados valores; otros lo exigen en función de su ductilidad o tenacidad.

Sin embargo, existen algunas similitudes en los requisitos de PWHT de los distintos códigos; por ejemplo, las restricciones de espesor tanto en PD5500 como en ASME B31.3 son aproximadamente equivalentes; aun así, sigue siendo difícil conciliar estos requisitos dispares.

Los requisitos de PWHT dependen tanto de la dureza y resistencia intrínsecas del material como de su susceptibilidad a la corrosión bajo tensión. Algunos aceros tienen límites tan bajos como 32 mm, mientras que otros requieren hasta 150 mm para funcionar correctamente. Estas grandes variaciones pueden plantear problemas importantes para los componentes que no se hayan diseñado correctamente.