La importancia del tratamiento posterior a la soldadura

En muchos casos, puede ser necesario aplicar un tratamiento posterior a la soldadura en las piezas de acero y metal para reducir las tensiones residuales causadas por la soldadura, mejorar las propiedades metalúrgicas del material y minimizar el riesgo de corrosión o fractura.

Es posible que se requiera un tratamiento de templado térmico en los aceros aleados para lograr una estructura metalúrgica aceptable.

Alivio del estrés

El alivio de tensiones es la técnica más utilizada para eliminar las tensiones internas en las estructuras soldadas. Este proceso consiste en calentar el acero a temperaturas ligeramente elevadas para reducir su límite elástico y permitir que las tensiones residuales de soldadura se redistribuyan de manera elástica.

Reducir los niveles de tensión interna es fundamental para evitar deformaciones en las estructuras soldadas y para preservar las propiedades metalúrgicas óptimas después de la soldadura; por ello, se utilizan técnicas como el precalentamiento, el mantenimiento de las temperaturas entre pasadas dentro de los límites establecidos (control de la temperatura entre pasadas) y el tratamiento térmico posterior a la soldadura como métodos para reducir la tensión.

El PWHT reduce los niveles de tensión residual, la dureza y los niveles de templado en el metal de soldadura para mejorar su ductilidad, resistencia y resistencia a la fractura frágil en condiciones de servicio. Es un requisito exigido por muchos códigos de recipientes a presión y tuberías. Los métodos mecánicos de alivio de tensiones, como el alivio por vibración, pueden ser útiles, pero no ofrecen las ventajas metalúrgicas que brinda el tratamiento térmico; además, es posible que no funcionen para todos los componentes o ensamblajes soldados con formas complejas.

Prevención de la fisuración por corrosión bajo tensión (SCC)

La fisuración por corrosión bajo tensión (SCC) es una forma cada vez más frecuente de daño por corrosión en tuberías y estructuras de acero. La SCC consiste en una fisuración transgranular que se manifiesta mediante la formación de picaduras en la capa de óxido superficial y que, con el tiempo, conduce a la fractura[1].

El tratamiento térmico posterior a la soldadura (PWHT) brinda una protección significativa contra la corrosión por tensión (SCC) en ambientes ricos en cloruro, al reducir la dureza de las estructuras recién soldadas y aumentar su ductilidad. Para lograrlo de manera eficaz, a menudo se recurre a calentar el material a temperaturas específicas durante un tiempo acordado; para cada tipo de acero, esto debe realizarse de manera independiente con asesoramiento profesional para determinar el tiempo y las temperaturas adecuadas que se deben utilizar durante el tratamiento PWHT.

El calentamiento local (LAH, por sus siglas en inglés) es un método de calentamiento posterior a la soldadura (PWHT) energéticamente eficiente, adecuado para soldar componentes alargados, como tuberías o recipientes a presión largos, mediante el uso de un elemento de calentamiento por inducción que aplica calor de manera localizada en la zona de soldadura. El LAH evita la deformación que, de otro modo, podría producirse debido a un punto de calentamiento intenso, al distribuir sus efectos de manera uniforme por toda la zona de soldadura.

Resistencia a la tracción y ductilidad

La resistencia a la tracción y la ductilidad son elementos fundamentales para garantizar la seguridad y la solidez de las estructuras, pero la corrosión puede mermar estas características, lo que hace que los componentes sean más susceptibles que nunca a sufrir grietas por tensión en condiciones de carga dinámica.

El tratamiento térmico posterior a la soldadura (PWHT) ayuda a fortalecer las estructuras soldadas al reducir las tensiones residuales y mejorar su ductilidad y tenacidad. Esto se logra calentando el material por debajo de su temperatura de transformación durante varias horas a una temperatura elevada, antes de enfriarlo lentamente hasta la temperatura ambiente.

La ductilidad de los materiales se refiere a su capacidad para deformarse plásticamente antes de romperse. Un material puede considerarse dúctil si es capaz de deformarse bajo grandes deformaciones sin agrietarse, y se distingue de los materiales frágiles por la forma de su curva de tensión-deformación. Los ensayos de tracción ofrecen una forma de medir esta propiedad, pero para obtener mediciones más significativas puede ser conveniente realizar otros tipos de ensayos mecánicos.

Prevención del agrietamiento inducido por hidrógeno (HIC)

Mantener altas temperaturas de precalentamiento durante la soldadura y aplicar un calentamiento posterior o “horneado” son estrategias efectivas para evitar la HIC. Esto permite que el hidrógeno presente en el metal de soldadura y en la zona afectada por el calor (HAZ) se difunda alejándose de las áreas con mayores tensiones, y reduce la cantidad de hidrógeno atrapado que, con el tiempo, podría provocar grietas bajo presión.

Por lo general, la HIC se puede detectar mediante diversos métodos de pruebas no destructivas (PND), entre los que se incluyen la prueba de partículas magnéticas fluorescentes en húmedo, las técnicas de PND de ondas de cizallamiento y el examen ultrasónico. Es necesario implementar inspecciones periódicas y medidas de prevención de la HIC para mantener la integridad de las estructuras de acero.

Un tiempo o una temperatura excesivos en los tratamientos térmicos posteriores a la soldadura para aliviar tensiones también pueden contribuir a la HIC. Las temperaturas excesivas pueden generar gradientes térmicos entre las áreas sometidas al tratamiento térmico posterior a la soldadura y aquellas que no lo están, creando un entorno ideal para el HIC. Para minimizar esta posibilidad, coloque cuidadosamente los componentes en el horno y asegúrese de que haya suficientes termopares dentro de cada componente para evitar el impacto de la llama.