Tratamiento térmico posterior a la soldadura - ASME Sección VIII y API 650

El tratamiento térmico posterior a la soldadura (PWHT) sirve para aliviar las tensiones residuales de tracción, al tiempo que recocido la zona afectada por el calor y la microestructura del metal de soldadura, con el fin de reducir el riesgo de agrietamiento asistido por el entorno; a menudo es un requisito de los códigos para tuberías y recipientes a presión.

El PWHT puede realizarse mediante métodos de calentamiento por resistencia o por inducción, y está especificado para equipos de acero al carbono en la Sección VIII, División 1 de la norma ASME. Las tablas UCS-56.1 proporcionan los datos del ciclo de calentamiento necesarios para realizar el PWHT, junto con las exenciones aplicables.

Precalentamiento

El precalentamiento y el tratamiento térmico posterior a la soldadura (PWHT) son partes fundamentales del proceso de soldadura de metales gruesos y de alta resistencia para lograr una calidad óptima. Al eliminar la humedad y reducir las velocidades de enfriamiento, así como al redistribuir uniformemente las tensiones internas entre los cordones de soldadura, el precalentamiento puede ayudar a eliminar las grietas y la deformación que se producen después de la soldadura.

Este tratamiento garantiza que las soldaduras puedan soportar las fuerzas y vibraciones asociadas al funcionamiento diario, además de protegerlas contra las grietas provocadas por el hidrógeno, una amenaza encubierta que podría dar lugar a costosas reparaciones en el futuro.

El PWHT consiste en calentar el área de soldadura hasta la temperatura de precalentamiento especificada en su procedimiento de soldadura, generalmente mediante calentadores de resistencia, quemadores de oxi-gas, almohadillas y mantas cerámicas, bobinas de inducción o sistemas basados en hornos. Una vez completada esta etapa, se lleva a cabo un enfriamiento gradual para evitar cambios metalúrgicos indeseados; las estructuras normalizadas ofrecen una mayor tenacidad y una resistencia uniforme, lo cual es perfecto para aplicaciones de misión crítica como recipientes a presión y tuberías. Para garantizar el cumplimiento de las normas de la industria durante el PWHT, utilice registradores de datos para monitorear los perfiles de temperatura en todas las áreas de soldadura durante los procesos de PWHT.

Tiempo de remojo

Como parte de un ciclo de PWHT, las zonas calentadas deben mantenerse a las temperaturas deseadas durante un período prolongado; por lo general, una hora por pulgada de espesor. Para maximizar el alivio de tensiones y garantizar una larga vida útil, el tiempo de mantenimiento de la temperatura debe ser uniforme, sin puntos calientes ni fríos que comprometan el alivio de tensiones y pongan en riesgo la deformación o la falla durante el servicio; esto es especialmente importante en áreas con secciones restringidas, como las esquinas de los recipientes o componentes.

Por lo tanto, se debe prestar especial atención al realizar tratamientos térmicos locales posteriores a la soldadura. Una velocidad de calentamiento cuidadosamente controlada garantiza que toda el área alcance la temperatura objetivo sin gradientes térmicos que puedan comprometer las propiedades metalúrgicas de la soldadura y provocar fallas prematuras durante el servicio. Además, se deben utilizar termopares de registro automático durante todo este proceso de calentamiento para verificar la uniformidad; sus resultados proporcionan datos precisos para fines de inspección y pruebas de cumplimiento, lo que ayudará a evitar requisitos de recalificación según la Sección VIII, División 1 de la ASME.

Refrigeración

Si una soldadura requiere un tratamiento térmico posterior a la soldadura, es necesario llevar a cabo un calentamiento y enfriamiento adecuados para lograr los resultados deseados. Este proceso tiene como objetivo aliviar las tensiones internas, reforzar la resistencia, aumentar la dureza, minimizar los cambios microestructurales que podrían provocar grietas, así como reducir los riesgos de agrietamiento debidos a las tensiones internas.

Calentar el material de soldadura a una temperatura específica y luego enfriarlo lentamente permite que se expanda y redistribuya las tensiones internas de manera uniforme; este proceso se conoce como recocido. Otras técnicas, como la normalización, mejoran la ductilidad y la resistencia al daño al disminuir la dureza del metal y refinar la estructura del grano.

Independientemente del tipo de PWHT que se utilice, es esencial mantener una velocidad de calentamiento controlada para minimizar los gradientes térmicos y las tensiones al alcanzar la temperatura adecuada en la zona de soldadura. En las aplicaciones de campo se utilizan calentadores de resistencia eléctrica o bobinas de inducción, junto con aislamiento y termopares; los tiempos de aumento de temperatura y de mantenimiento deben cumplir con los requisitos de las normas o especificaciones, y el enfriamiento después de cada PWHT debe supervisarse de cerca para evitar que se formen nuevas tensiones.

Control de calidad

Las normas industriales, como la Sección VIII de la ASME y la API 650, ofrecen una orientación clara y específica para ciertos materiales y aplicaciones, lo que brinda a tu estrategia de PWHT una dirección precisa que garantiza que los componentes se mantengan estructuralmente sólidos y duraderos durante toda su vida útil. El cumplimiento de dichas normas garantiza que los componentes soldados se mantengan estructuralmente sólidos durante toda su vida útil.

Un proceso eficaz de PWHT reduce las tensiones residuales de la soldadura y, al mismo tiempo, templa cualquier área microestructural potencialmente frágil creada por las soldaduras, al tiempo que disminuye los riesgos de agrietamiento inducido por hidrógeno y endurece el metal de soldadura —cualidades esenciales en cualquier aplicación de alto riesgo, como las vasijas de reactores nucleares, los oleoductos y gasoductos o las turbinas y fuselajes aeroespaciales. Esto convierte al PWHT en un requisito esencial en muchos entornos de alto riesgo, como las vasijas de reactores nucleares, los oleoductos y gasoductos o las turbinas y fuselajes aeroespaciales, entre otros.

La aplicación del PWHT puede resultar difícil y compleja. Los requisitos varían considerablemente de un código a otro, al igual que sus especificaciones. Cuando se aplica correctamente, el PWHT puede evitar que las soldaduras sean rechazadas, lo que requeriría costosas modificaciones, así como posibles riesgos de seguridad.