Tratamiento térmico posterior a la soldadura (PWHT)

El tratamiento térmico posterior a la soldadura (PWHT) es un paso esencial en las aplicaciones de fabricación de metales; sin embargo, su control preciso de la temperatura debe gestionarse con cuidado para lograr los resultados deseados y evitar efectos secundarios adversos.

Tanto el HSS WM como el HAZ sufrieron una degradación significativa en sus propiedades de tracción tras la exposición a ciclos térmicos de PWHT, por lo que es fundamental comprender su comportamiento de tensión-deformación después del PWHT.

Alivio del estrés

Las tensiones residuales derivadas de la soldadura pueden contribuir a la deformación y a un mayor riesgo de agrietamiento inducido por hidrógeno (HIC). El tratamiento térmico posterior a la soldadura (PWHT) alivia estas tensiones al calentar el material de manera uniforme hasta una temperatura adecuada antes de enfriarlo gradualmente.

El PWHT también utiliza temperaturas más altas que permiten que se lleven a cabo procesos de templado o envejecimiento, lo que ayuda a reducir la dureza del metal de soldadura y a mejorar su ductilidad.

El PWHT puede reducir significativamente los niveles de tensión residual de tracción, pero no puede eliminarlos por completo. Incluso en condiciones óptimas de ciclos térmicos, las tensiones residuales solo se relajarán hasta aproximadamente el 30% del límite elástico del material, lo cual sigue siendo mucho menor que lo que se puede generar durante los ciclos de fatiga. Por esta razón, es fundamental que el PWHT se aplique de manera adecuada y correcta; la mejor forma de hacerlo sería con una empresa especializada en PWHT que cuente con todo el equipo necesario.

Resistencia a la corrosión

El PWHT no solo ayuda a reducir y redistribuir las tensiones residuales, sino que también mejora la resistencia a la corrosión del material de soldadura al eliminar la humedad y evitar la fragilización por hidrógeno causada por el exceso de hidrógeno introducido durante la soldadura.

Dado que el PWHT puede provocar corrosión en el material soldado, ciertos tipos se clasifican específicamente como resistentes a la corrosión. Este proceso consiste en calentar la soldadura hasta un rango de temperatura ideal antes de enfriarla lentamente para evitar una mayor degradación de los materiales.

Los procesos de calentamiento por onda de temperatura (PWHT) incluyen procesos de templado, precipitación y envejecimiento que reducen la dureza del material recién soldado, al tiempo que mejoran la ductilidad y disminuyen el riesgo de fractura frágil. Estos procesos PWHT suelen ser recomendados por los códigos y normas. Para lograr de manera eficiente los efectos deseados de los procesos PWHT, los elementos de calentamiento por resistencia eléctrica regulados con termopares garantizan temperaturas de precalentamiento uniformes en toda la zona de soldadura; esto asegura resultados óptimos en estos procesos PWHT.

Fuerza

El tratamiento térmico posterior a la soldadura, o PWHT, ayuda a reducir y redistribuir las tensiones residuales generadas durante la soldadura, lo que permite relajarlas y, de este modo, disminuir el riesgo de corrosión bajo tensión y de agrietamiento inducido por hidrógeno. Para maximizar su eficacia, es importante seguir las pautas específicas según el tipo de metal y la composición de la aleación.

El calentamiento localizado puede resultar particularmente útil para componentes largos, como las soldaduras circunferenciales en tuberías y las soldaduras de cierre en recipientes a presión de gran longitud. Los elementos calefactores de resistencia eléctrica colocados sobre el área de soldadura evitan la pérdida de calor a través de vías de escape; un aislamiento adecuado los protege.

El templado ablanda los metales endurecidos mediante el enfriamiento rápido, lo que reduce su fragilidad y aumenta su tenacidad y ductilidad. Los metales templados adecuadamente resisten la fatiga y la tensión, lo que aumenta su vida útil y reduce los costos de mantenimiento. Muchas normas industriales, como las establecidas por ASME y API, exigen un tratamiento térmico posterior a la soldadura para garantizar un desempeño seguro; esto ayuda a preservar la integridad de la soldadura y la protege de defectos costosos, como la fisuración por corrosión bajo tensión. ¡El control preciso de la temperatura y el monitoreo en tiempo real son claves para el éxito!

Durabilidad

El tratamiento térmico posterior a la soldadura normaliza la microestructura de los metales soldados para mejorar sus propiedades mecánicas y facilitar su mecanizado y conformado, al tiempo que aumenta la tenacidad y la ductilidad para que las piezas soldadas sean más resistentes a la formación de grietas bajo condiciones de carga dinámica. Además, el tratamiento térmico posterior a la soldadura reduce significativamente los riesgos de fragilización por hidrógeno en materiales soldados gruesos de alta resistencia que transportan gases y sustancias químicas peligrosas a largas distancias, lo cual constituye un paso esencial para el mantenimiento de la integridad de las tuberías.

El PWHT (o tratamiento térmico posterior a la soldadura) es un proceso térmico controlado en el que las piezas soldadas se calientan por encima de su punto crítico inferior y se mantienen a esa temperatura durante un período prolongado, por lo general 1 hora por cada 25 mm (1 pulgada).

El PWHT se lleva a cabo normalmente en un horno de cámara o de foso calentado con gas, petróleo, electricidad o inducción. Independientemente del método de calentamiento que se elija para el PWHT, debe producirse un calentamiento uniforme de los componentes que se encuentran a su alrededor para evitar el sobrecalentamiento y cambios metalúrgicos no deseados.