Tratamiento térmico posterior a la soldadura (PWHT)

El tratamiento térmico postsoldadura (PWHT) es un proceso integral que reduce las tensiones residuales de la soldadura y minimiza la fractura frágil. En función de los requisitos de su proyecto, el PWHT también puede ser obligatorio según los códigos y normativas de soldadura.

Los procesos de PWHT pueden requerir mucho tiempo y trabajo, así como equipos e instalaciones especializados y rigurosas medidas de control de calidad.

Recocido

El recocido es uno de los tratamientos térmicos más utilizados. Esta técnica consiste en calentar una pieza a una temperatura elevada antes de volver a enfriarla lentamente, lo que permite que los átomos del metal se reorganicen, aliviando la tensión y restaurando la ductilidad. El recocido es un paso importante en la PWHT que reduce el riesgo de agrietamiento o fractura durante los procesos mecánicos posteriores; además, suele ser necesario para determinados proyectos en las industrias (petro)química, de construcción de calderas y de alta mar.

El recocido también puede mejorar las propiedades físicas de las zonas afectadas por el calor (ZAT) de la soldadura. Al soldar, los materiales fundidos se solidifican a ambos lados del cordón de soldadura, dejando zonas vulnerables a la corrosión que son susceptibles de fracturarse y volverse quebradizas. Al bajar su punto de fusión mediante el recocido, éste reduce significativamente estos problemas.

El recocido de alivio de tensiones se utiliza para aliviar las tensiones internas causadas por el trabajo en frío y los ciclos térmicos en grandes piezas de fundición, piezas soldadas y piezas conformadas en frío. Este método consiste en calentarlas con precisión hasta su temperatura objetivo antes de iniciar un proceso de enfriamiento lento que controla su velocidad de enfriamiento.

El recocido de recristalización (RCA) es una técnica que fomenta la formación de granos no deformados dentro de la estructura de una aleación calentándola por encima de su temperatura crítica y enfriándola después lentamente, con lo que los granos deformados son sustituidos por otros nuevos no deformados, disminuyendo así la dureza del metal y aumentando la reducción de la dureza. El recocido de recristalización también puede ayudar a refinar la microestructura y el tamaño de grano de los materiales, disminuyendo así aún más la dureza y refinando simultáneamente la microestructura.

Normalización

Durante los procesos de soldadura se producen gradientes de temperatura entre la zona soldada y el material circundante, lo que da lugar a acumulaciones de tensiones residuales que, combinadas con las tensiones de carga, pueden provocar fallos en las soldaduras y fisuras por corrosión bajo tensión. La PWHT alivia estas tensiones residuales, mejorando la tenacidad y ductilidad de los materiales soldados y aumentando su resistencia al agrietamiento, algo que exigen la mayoría de los códigos y especificaciones para recipientes a presión y tuberías.

El normalizado es una forma de tratamiento térmico en el que el metal se calienta hasta su temperatura crítica antes de enfriarlo en aire en calma, produciendo perlita, martensita y ferrita a medida que se enfría, lo que le ayuda a conservar la tenacidad tras el enfriamiento a la vez que disminuye la distorsión y aumenta la resistencia. El normalizado se recomienda especialmente para los aceros expuestos a altos niveles de sal o a la intemperie, ya que los protege contra el agrietamiento por corrosión bajo tensión.

El PWHT depende de varios factores, como la composición química y el grosor del material. Algunos códigos solo lo exigen si el espesor supera un valor especificado; en otros casos, es necesario debido a la susceptibilidad del material al agrietamiento inducido por hidrógeno; a menudo, el tratamiento térmico local posterior a la soldadura puede realizarse calentando una banda anular que rodea el cordón de soldadura.

Control de la temperatura

A medida que avanza la soldadura, se desarrollan gradientes de temperatura entre la soldadura y el material base que pueden alcanzar niveles inaceptables, provocando grietas inducidas por hidrógeno (HIC) o grietas por corrosión bajo tensión (SCC). La PWHT puede ayudar a aliviar estas tensiones y mejorar la resistencia a la corrosión de los componentes soldados entre sí.

La PWHT consiste en calentar el material soldado a temperaturas inferiores a su temperatura de transformación inicial y, a continuación, enfriarlo gradualmente, con el objetivo de aliviar las tensiones internas y crear estructuras metálicas más homogéneas, al tiempo que se reduce la dureza y se mejoran las propiedades mecánicas.

Se debe tener cuidado al establecer y controlar las tolerancias de temperatura PWHT, el tiempo a temperatura y las velocidades de calentamiento con el fin de minimizar los efectos adversos como la fragilización por revenido, el sobreablandamiento, el agrietamiento por recalentamiento y la distorsión. Además, las temperaturas de PWHT no deben superar los límites especificados en las especificaciones de cualificación del procedimiento de soldadura.

La PWHT puede ser una parte intrincada y lenta del proceso de soldadura, lo que añade complejidad y gastos a los plazos y costes del proyecto. Aunque es difícil de controlar y requiere un alto nivel de destreza para obtener resultados óptimos, una supervisión o un control de calidad insuficientes podrían dar lugar a resultados deficientes, aumentando aún más los costes y los plazos. Además, los ciclos repetidos de calentamiento/enfriamiento pueden causar fatiga térmica en ciertas aleaciones, lo que acorta significativamente su vida útil; el controlador de temperatura PWHT de 6 zonas de rampa/remojo de Libratherm puede ayudar a aliviar estas preocupaciones manteniendo las temperaturas adecuadas durante todo el proceso de tratamiento térmico.

Supervisión

El seguimiento es un elemento integral de cualquier intervención, proyecto o política. Ayuda a identificar retos y a fundamentar la toma de decisiones, al tiempo que garantiza que las intervenciones se ejecutan correctamente y logran los resultados deseados. El seguimiento requiere recopilar datos a lo largo de toda la vida de un programa o política para garantizar su éxito.

El montaje puede ser una tarea agotadora y lenta en proyectos de gran envergadura. Encontrar personal cualificado para gestionar este proceso también puede resultar complicado. Además, los ciclos de calentamiento y enfriamiento pueden dañar algunos materiales si no se vigilan; esto podría causar distorsiones o alabeos en los componentes soldados, afectando a su precisión dimensional o a su integridad estructural y haciendo necesarias inspecciones y reparaciones adicionales para restablecer el correcto funcionamiento de los equipos.

Los procedimientos PWHT pueden ayudar a paliar estos problemas y minimizar el riesgo de fallos en los equipos a presión, al mejorar la resistencia al agrietamiento por corrosión bajo tensión, disminuir el riesgo de distorsión y prolongar la longevidad de los equipos. El tratamiento PWHT es esencial en oleoductos, centrales nucleares y otros entornos en los que los materiales de soldadura están expuestos a altas temperaturas y a entornos ricos en corrosión -incluidos oleoductos y gasoductos, centrales nucleares y muchas aplicaciones en las que los materiales de soldadura pueden estar expuestos a altas temperaturas y a entornos ricos en corrosión -como oleoductos y gasoductos, calderas y equipos fabricaciones de ingeniería fabricaciones en alta mar. Muchas industrias utilizan PWHT según las normas de fabricación estándar de la industria; los ejemplos incluyen las fabricaciones de la industria del petróleo y el gas que utilizan procedimientos PWHT, incluidas las fabricaciones de la industria del petróleo y el gas, mientras que otras emplean normas específicas que exigen su inclusión en las fabricaciones, como las industrias del petróleo y el gas utilizan normas de fabricación PWHT que deben utilizar PWHT al fabricar componentes soldados de materiales, como las fabricaciones de ingeniería de calderas y equipos de la industria aeroespacial, etc., que requieren fabricación PWHT, como las fabricaciones de ingeniería de calderas y equipos de la industria aeroespacial, etc., en alta mar.