Le processus PWHT

Le procédé PWHT fait partie intégrante du soudage et permet de minimiser les contraintes résiduelles, d'améliorer la résistance à la corrosion et la durée de vie en fatigue. Il consiste à chauffer les métaux à une température prédéterminée avant de les refroidir progressivement.

Un traitement thermique mal effectué peut entraîner des déformations, une réduction de la capacité de charge et une augmentation de la vulnérabilité aux ruptures fragiles ; c'est pourquoi il est essentiel que les traitements thermiques soient effectués dans des fours spécialisés équipés des contrôles appropriés.

Soulagement du stress

Les contraintes résiduelles sont un aspect souvent négligé des procédés de soudage. Sans PWHT, les contraintes résiduelles peuvent entraîner des déformations structurelles et des défaillances. Le lavage à haute pression permet d'atténuer ces contraintes en les répartissant uniformément dans les couches de matériau, ce qui améliore la résistance à la traction et la ductilité du métal soudé et réduit le risque de fissuration par corrosion sous contrainte.

Le traitement thermique post-humide peut être appliqué pendant les processus de recuit, de normalisation ou de trempe. Lors du choix de la température et de la durée du traitement thermique par voie humide, il est essentiel de respecter les codes en vigueur afin d'éviter les déformations, la fragilisation et l'adoucissement excessif. Les taux de chauffage et de refroidissement doivent également être gérés avec soin afin d'obtenir les meilleurs résultats.

La température et la durée sont essentielles pour garantir le succès du processus de PWHT. Les températures de trempage doivent correspondre au type de matériau et aux tableaux des codes applicables ; en général, une heure de trempage par 25 mm (1 pouce).

Réduction de la fissuration induite par l'hydrogène

L'hydrogène introduit dans une soudure par l'humidité, les contaminants ou les gaz de protection peut se diffuser dans la zone de soudure et la fragiliser, ce qui entraîne une fragilisation ou une fissuration si des matériaux à haute résistance tels que la fonte sont concernés. Les techniques d'hydrotraitement à chaud, comme l'étuvage à l'hydrogène, permettent de libérer l'hydrogène piégé, ce qui réduit le risque de fissuration.

La fissuration induite par l'hydrogène peut être réduite en utilisant des procédés avec des niveaux d'hydrogène réduits, tels que des revêtements d'électrodes et des flux avec des teneurs en hydrogène inférieures à celles du métal de base, les procédés de préchauffage peuvent aider à augmenter les niveaux d'hydrogène diffusible dans le métal avant le soudage pour aider à réduire la fissuration induite par l'hydrogène, en l'atténuant davantage.

L'optimisation des procédés PWHT pour le détensionnement et l'élimination de l'hydrogène est de la plus haute importance, y compris la sélection d'une plage de température et d'un temps de maintien idéaux, en prenant soigneusement note de la géométrie et des dimensions de la zone de soudure, ainsi que de toute considération des contraintes résiduelles se combinant avec les contraintes de charge qui dépassent les limites de conception des matériaux. S'il est mal exécuté ou négligé, le PWHT peut entraîner la combinaison de contraintes résiduelles avec des contraintes de charge qui dépassent les limites de conception, conduisant à une défaillance totale de ces limites.

Renforcement

Les traitements PWHT varient en fonction du type d'acier, de la température et de la durée d'exposition pendant le traitement thermique du soudage de production (PWHT), ce qui peut contribuer à améliorer ses propriétés mécaniques telles que la limite d'élasticité, l'allongement jusqu'à la rupture et la ténacité. Le PWHT améliore également la résistance à la corrosion en réduisant le risque de fissuration par corrosion sous contrainte.

Des études utilisant des essais de traction uniaxiale et des essais d'impact Charpy montrent que le PWHT peut modifier le mode de rupture des spécimens soudés de fragile à ductile, probablement en raison du renforcement de la solution solide et des processus de durcissement par précipitation.

Le PWHT consiste à chauffer les joints soudés à des températures élevées avant de les refroidir progressivement pour éviter les déformations et les gauchissements, ce qui pourrait entraîner des défaillances et des fuites de l'équipement sous pression si des déformations et des gauchissements se produisaient. Par conséquent, le PWHT peut être exigé par certaines normes relatives aux tuyauteries et aux cuves ; d'autres facteurs peuvent également déterminer sa nécessité, tels que l'épaisseur du matériau et sa composition chimique.

Résistance à la corrosion

Le traitement thermique après soudage est essentiel à l'intégrité des soudures utilisées dans des environnements difficiles. Il réduit les contraintes résiduelles et améliore les microstructures pour leur permettre de mieux résister aux pressions et températures extrêmes, tout en augmentant la résistance à la corrosion en empêchant la fissuration induite par l'hydrogène et la fissuration par corrosion sous contrainte.

Le PWHT consiste généralement à chauffer les composants soudés à une température précise pendant une période de trempage prolongée et à les refroidir progressivement par la suite, les températures et les durées spécifiques dépendant du type de matériau et des exigences de l'application. Un chauffage et un refroidissement uniformes sont essentiels pour obtenir des résultats optimaux.

Le PWHT modifie la microstructure d'une soudure, qui passe d'une prédominance de martensite à une structure contenant à la fois de la ferrite et de l'austénite retenue, ce qui entraîne une réduction de la porosité et de la dureté, ainsi qu'une résistance plus efficace à la propagation des fissures et à la fatigue induite par les contraintes. En outre, ce processus modifie le mode de rupture, qui passe de fragile à ductile, afin de mieux résister à la propagation des fissures et à la fatigue induite par les contraintes.