Tratamiento térmico local posterior a la soldadura (PWHT) para elementos de acero de puentes

El tratamiento térmico local posterior a la soldadura (PWHT) puede ser una forma económica y menos invasiva de mitigar las tensiones residuales de la soldadura en grandes recipientes a presión y tuberías, ayudando a reducir los costes de los equipos al disminuir su tamaño y las necesidades de equipamiento.

Los procesos PWHT locales suelen constar de tres zonas separadas para el control del remojo, el calentamiento y el gradiente, aunque no existe una medida estándar de sus anchuras.

Coste

En este estudio se examinó el tratamiento térmico local postsoldadura (PWHT) para elementos de acero de puentes desde los puntos de vista económico y mecánico. Se realizaron estimaciones de costes y comparaciones entre los tratamientos PWHT en horno y los tratamientos PWHT locales.

Se observó que los costes de PWHT local eran significativamente inferiores a los costes de PWHT en horno; sin embargo, su duración variaba en función del número de unidades de calentamiento utilizadas; por ejemplo, si se calientan cinco piezas soldadas alrededor de rigidizadores utilizando cinco unidades de calentamiento a la vez, podrían necesitarse cinco horas de PWHT.

Este estudio demostró que la PWHT local es más rentable que el método convencional, ofreciendo un ahorro significativo en el presupuesto global del proyecto. Además, el PWHT local puede reducir los trabajos de repaso y reparación.

Tiempo

La PWHT local requiere menos tiempo y costes que la PWHT en horno, lo que la convierte en la mejor opción en términos de coste/tiempo. Sin embargo, a la hora de elegir una de estas opciones, se debe tener muy en cuenta el número de unidades de calentamiento utilizadas, ya que esto influirá en la duración del proceso de PWHT: las bandas de control del gradiente de temperatura, las bandas de remojo y las áreas de transferencia dependen del número de calentadores que se utilicen durante el PWHT.

Seguridad

El tratamiento térmico posterior a la soldadura (PWHT) es un elemento esencial para mitigar la tensión residual en recipientes a presión y equipos de tuberías, especialmente en aceros al carbono que superan un determinado umbral de espesor, materiales de baja aleación o cualquier material susceptible de iniciar grietas y fracturas frágiles. La PWHT puede realizarse localmente dentro de un recipiente en lugar de tratar todas las zonas límite de presión a la vez; sin embargo, una ingeniería inadecuada de la PWHT local puede provocar distorsión y agrietamiento entre soldaduras adyacentes.

Para evitar estos problemas, se pueden realizar simulaciones computacionales avanzadas para estudiar la respuesta térmica y mecánica de las configuraciones locales de PWHT por puntos. Estos modelos ayudarán a garantizar que la PWHT no provoque distorsión, agrietamiento de las soldaduras adyacentes o tensiones residuales graves; además, los resultados de estas simulaciones pueden orientar la selección de una configuración de PWHT local óptima.

La PWHT local por puntos se realiza a menudo utilizando calentadores cerámicos de tipo lámina que pueden adaptarse específicamente a cada recipiente que se calienta, y que consisten en alambres calentados eléctricamente y piezas cerámicas recubiertas de materiales de aislamiento térmico. El historial de temperatura de cada región soldada se establece mediante termopares fijados a las piezas objetivo, mientras que tanto los calentadores como los materiales de aislamiento térmico se controlan para lograr el rango de calentamiento adecuado, lo que proporciona resultados más económicos y seguros que los métodos tradicionales de PWHT en horno.

Conformidad

El tratamiento térmico local posterior a la soldadura (PWHT) es una técnica para aliviar las tensiones residuales en estructuras soldadas mediante el calentamiento de zonas alrededor de su cordón de soldadura. El PWHT puede utilizarse para reparar grietas en recipientes a presión o prevenir futuros fallos estructurales, aunque su coste inicial puede ser mayor en comparación con la producción sin PWHT; cualquier beneficio adicional debe evaluarse cuidadosamente frente a sus costes asociados, especialmente en lo que respecta a la vida útil a largo plazo.

El método PWHT local consiste en colocar bandas de calor a ambos lados del cordón de soldadura. Su anchura puede adaptarse a las propiedades metalúrgicas del acero y modificarse para mejorar la calidad de la soldadura.

La PWHT local difiere de las técnicas de soldadura convencionales en que no requiere un templado posterior a la soldadura y puede completarse más rápidamente, lo que la hace ideal para estructuras de espesores disímiles y alivia con éxito la acumulación de tensiones durante las soldaduras. Además, una investigación demostró su éxito a la hora de mitigar las tensiones axiales y de aro mediante esta técnica.

En este estudio se investigaron las implicaciones económicas y mecánicas de la PWHT local para elementos de chapa rigidizados en puentes de acero. Los resultados demostraron que la PWHT local requiere menos dinero y tiempo que la PWHT en horno; sin embargo, su coste depende de cuántas unidades de calentamiento se utilicen; cuando se utiliza una sola unidad de calentamiento, puede llevar 25 h completar la PWHT.