Traitement thermique post-soudure pour l'acier au carbone

Le traitement thermique post-soudure (PWHT) est un processus essentiel qui permet de soulager et de redistribuer les contraintes internes inégales créées par le soudage, ainsi que de réduire et de prévenir la fragilisation par l'hydrogène, qui pourrait sinon entraîner la fissuration des soudures des tuyaux.

Le PWHT (Plate Weld Heat Treating) consiste à chauffer les composants d'une fabrication soudée à des températures élevées pendant une certaine durée. Il existe plusieurs méthodes pour réaliser ce type de traitement.

Recuit

Le recuit est un procédé utilisé pour accroître la ductilité des métaux ou des alliages. Il consiste à élever les métaux au-dessus de la température de recristallisation, mais en dessous du point de fusion, afin de donner suffisamment d'énergie aux atomes pour qu'ils migrent dans leur microstructure, corrigent les dislocations et soulagent les contraintes internes, ce qui rend les matériaux plus ductiles.

L'usinabilité peut également être améliorée par la fabrication additive en créant des microstructures plus régulières et en réduisant l'écrouissage qui a pu se produire pendant les processus de formation ou d'usinage.

Le recuit est souvent effectué dans le cadre d'un traitement de détente afin d'atténuer les contraintes résiduelles dans les zones affectées thermiquement (ZAT) des soudures. Des contraintes résiduelles élevées peuvent conduire à de mauvaises propriétés de résistance à la rupture et à la fissuration par corrosion sous contrainte ; c'est pourquoi les réglementations spécifient des plages de température et des durées de trempage spécifiques pour les traitements de détensionnement.

Normalisation

La normalisation est un procédé de traitement thermique des aciers au carbone et faiblement alliés destiné à obtenir une structure de grain de plus en plus fine et donc des propriétés mécaniques améliorées, en particulier la ténacité.

La normalisation de l'acier permet d'éliminer l'hydrogène, ce qui contribue à prévenir la fragilisation qui se produit pendant le soudage et la fissuration induite par l'hydrogène, un risque omniprésent dans diverses applications. La normalisation et des techniques telles que l'étuvage à l'hydrogène permettent à l'hydrogène piégé de se diffuser plus librement hors des soudures et de réduire ce risque de manière significative.

En raison des températures extrêmes auxquelles est soumis le PWHT, les composants peuvent subir des déformations extrêmes. Pour obtenir des résultats optimaux, ils doivent être fabriqués dans des matériaux dont le coefficient de dilatation thermique est similaire à celui du composant à traiter, sous peine de provoquer des déformations et des dommages.

Soulagement du stress

Le traitement thermique post-soudure de détente permet d'atténuer les tensions internes créées par le soudage. Il est souvent exigé par les codes pour les équipements sous pression d'une certaine épaisseur.

Cette méthode modifie la microstructure des aciers soudés en les élevant et en les refroidissant rapidement dans des plages de température spécifiques, l'objectif étant de réduire les contraintes internes pour obtenir des métaux plus résistants.

Le PWHT exige une régulation précise de la température afin d'éviter les chocs thermiques et la déformation des composants, ce qui rend les thermocouples multiples essentiels à la détection de toute température anormale ou de tout gradient pouvant survenir pendant le traitement.

Dans le cadre de leur processus de traitement thermique, les composants ont besoin de chevalets adaptés à leurs formes uniques afin de fournir un support adéquat pendant le PWHT. L'absence de ce support essentiel peut entraîner un flambage ou une déformation catastrophique des structures, et des intervalles réguliers sur la longueur du cylindre ou de la cuve doivent comporter des chevalets fabriqués dans des matériaux dont le taux de dilatation thermique est similaire à celui de l'acier traité.

Trempe

Le revenu fait partie intégrante du traitement thermique après soudage. Il consiste à chauffer l'acier à une température spécifique avant de le refroidir progressivement à une vitesse réglable - ce qui permet aux ingénieurs et aux métallurgistes d'obtenir un mélange idéal de dureté et de résilience dans leur acier. Ils peuvent choisir parmi différentes températures de revenu, chacune ayant des effets différents sur la résistance.

Le revenu est une méthode efficace pour augmenter la durabilité des composants soudés en minimisant la fissuration sous contrainte et la rupture par fatigue, et en réduisant les risques de corrosion. Lorsqu'il est effectué correctement, le revenu permet d'améliorer la durabilité en éliminant la fissuration sous contrainte et la rupture par fatigue, tout en réduisant les risques de corrosion.

Le revenu est un processus complexe qui exige de la précision afin d'éviter d'endommager l'acier pendant le revenu. Des durées prolongées ou des températures élevées pendant la trempe peuvent entraîner une perte de résistance, il est donc impératif que ces durées et ces températures soient strictement respectées. C'est pourquoi de nombreux services PWHT utilisent des réchauffeurs à induction pour chauffer rapidement et précisément l'acier en vue du revenu. Ces réchauffeurs s'avèrent plus efficaces que les brûleurs ou les éléments chauffants à résistance électrique.