Comment lire et interpréter un diagramme PWHT

Dans cet article, nous allons apprendre à lire et à interpréter un graphique PWHT établi lors d'un chauffage par résistance électrique dans le cadre d'un traitement thermique après soudage (PWHT). Ce graphique comporte deux axes : la température sur un axe et le temps sur l'autre ; chaque demi-heure correspond ainsi à une demi-heure (une ligne représente une heure). Toutefois, aucune opération de soudage ne doit avoir lieu pendant le PWHT, car cela pourrait fausser la précision de la courbe.

Qu'est-ce qu'un tableau PWHT ?

Le traitement thermique après soudage (PWHT) est un procédé thermique appliqué aux matériaux soudés après le soudage afin de réduire les contraintes résiduelles et d'améliorer les propriétés mécaniques des assemblages soudés. Le PWHT consiste à chauffer le matériau à une température inférieure à sa température critique de transformation pendant une période prolongée, ce qui en fait souvent une exigence obligatoire dans les environnements pétroliers et gaziers où les équipements peuvent être exposés à des conditions environnementales extrêmes.

Le PWHT est généralement réalisé dans un environnement contrôlé à l'aide d'un four ou d'une autre source de chaleur, les composants étant posés sur des tréteaux spécialement conçus pour les soutenir. Afin d'éviter toute déformation excessive pendant le PWHT, il est essentiel que les composants soient bien soutenus tout au long de ce processus et que leurs matériaux présentent des coefficients de dilatation thermique inférieurs à ceux des composants avec lesquels ils sont assemblés. De plus, les gradients de température ne doivent pas dépasser les limites spécifiées par la norme au cours de cette phase.

Le PWHT peut s'avérer un procédé coûteux, dont la mise en œuvre prend beaucoup de temps et qui consomme d'énormes quantités d'énergie, ce qui contribue aux émissions de gaz à effet de serre et à d'autres problèmes environnementaux. Il est donc judicieux d'explorer d'autres moyens de réparer et de renforcer les équipements sous pression afin de réduire les coûts sans recourir au PWHT ; les matériaux composites constituent à cet égard une option viable.

Comment lire un tableau de PWHT ?

Le traitement thermique après soudage (PWHT) est un procédé thermique couramment utilisé dans de nombreux secteurs industriels pour réduire les contraintes résiduelles dans les assemblages soudés. Le PWHT est notamment couramment pratiqué dans les secteurs du pétrole et du gaz, de la pétrochimie, de l'aérospatiale et de l'aviation. Le PWHT consiste à chauffer les matériaux à une température spécifique pendant une période prolongée, puis à les refroidir de manière contrôlée ; la réduction des contraintes qui en résulte améliore la résistance, la ténacité et la ductilité des joints soudés.

Le traitement thermique après soudage (PWHT) peut présenter des risques pour les équipements sous pression, car son utilisation peut entraîner une déformation ou un gauchissement des récipients, ce qui nécessite d'importants travaux de soudage ou d'intervention à chaud pour réparer les dommages causés par ce traitement. De plus, ce procédé consomme beaucoup d'énergie, ce qui augmente les émissions de gaz à effet de serre et aggrave les problèmes environnementaux.

Les ingénieurs peuvent éviter ces problèmes en utilisant des matériaux composites pour réparer et renforcer les joints soudés. Les matériaux composites constituent une alternative idéale au traitement thermique post-soudage (PWHT) dans la mesure où ils apportent la résistance et la rigidité nécessaires sans nécessiter de soudage excessif ni de travail à chaud, tout en contribuant à minimiser les contraintes résiduelles au sein des joints soudés qui augmentent le risque de défaillance ou de fuites ; de plus, ils prolongent la durée de vie des équipements tout en réduisant les besoins en réparations, ce qui permet à la fois de réaliser des économies et d’éviter des impacts environnementaux.

À quoi sert un tableau de PWHT ?

Le traitement thermique après soudage (PWHT) est un procédé destiné à réduire les contraintes résiduelles et à améliorer les propriétés mécaniques des assemblages soudés. Le PWHT est largement utilisé dans des secteurs tels que le pétrole et le gaz, la pétrochimie, l'aérospatiale et le secteur militaire ; toutefois, sa mise en œuvre doit dépendre des besoins spécifiques de chaque application, car tous les assemblages ne nécessitent pas un traitement PWHT.

Le PWHT consiste à chauffer les joints soudés à des températures inférieures à leur température critique de transformation et à les maintenir à cette température pendant une durée déterminée afin d'éviter un refroidissement rapide susceptible d'entraîner des défauts tels que des fissures ou de la porosité. La température et la durée dépendent de facteurs tels que le matériau à souder, le procédé de soudage utilisé et les propriétés souhaitées pour le joint.

Le traitement thermique post-fabrication (PWHT) des équipements sous pression peut présenter des risques en raison des températures élevées impliquées, car il peut entraîner une déformation thermique qui réduit la résistance et la ténacité de l'acier, ou provoquer des fuites ou des défaillances de l'équipement.

Pour minimiser ces risques, il est essentiel d'utiliser des matériaux composites pour la réparation et le renforcement des récipients sous pression. Les composites constituent une alternative au traitement thermique post-soudage (PWHT) en apportant la résistance et la rigidité nécessaires au bon fonctionnement des équipements sous pression ; toutefois, il est impératif que les utilisateurs respectent l'ensemble des normes applicables lors de l'utilisation de ces matériaux.

Comment interpréter un tableau de PWHT ?

Le traitement thermique après soudage (PWHT) est une forme spécifique de traitement thermique utilisée pour réduire les contraintes résiduelles et améliorer la ténacité après le soudage. Le PWHT réduit également les risques de fissuration par corrosion sous contrainte et, lorsqu’il est appliqué aux alliages d’aluminium et aux aciers inoxydables austénitiques, élimine l’hydrogène qui, sans cela, pourrait provoquer des fractures fragiles en service. Dans de nombreuses normes et spécifications, lorsque certains critères sont remplis, le PWHT devient une exigence obligatoire.

Le traitement thermique post-fabrication (PWHT) est généralement géré à l'aide d'un tableau précisant la vitesse de chauffage, la température de maintien et les vitesses de refroidissement sur une période donnée. En règle générale, cela peut être réalisé à l'aide d'un four permanent ou d'un four construit autour de la pièce soumise au PWHT ; dans les deux cas, on peut recourir à des sole de four sur roulettes pour les pièces de grande taille, tandis que les pièces plus petites peuvent bénéficier de fours à chapeau pour optimiser le chauffage dans des environnements fermés.

Il est primordial de contrôler les gradients thermiques entre les zones soumises à un traitement thermique post-assemblage (PWHT) et celles “ plus froides ” afin d’éviter de déplacer les contraintes résiduelles existantes d’une zone à l’autre, voire de provoquer leur flambage. Si ce phénomène n’est pas géré efficacement, cela ne fera que déplacer ces contraintes ou, pire encore, les générer.

Les diagrammes PWHT se composent généralement de graphiques intitulés AB – BC – CD et AE qui indiquent les vitesses de chauffage, la courbe de température de maintien, la courbe de refroidissement et la durée en heures ; la distance entre chaque ligne sur l'axe Y correspondant à une demi-heure. Ainsi, par exemple, la ligne située entre les points 2 et 3 sur un graphique représenterait une heure de refroidissement.