Formule de traitement thermique après soudure

Le traitement thermique post-soudure (TCPS) est un moyen de réduire les contraintes résiduelles à proximité des soudures. La plupart des codes en vigueur exigent des traitements PWHT locaux afin de prévenir les fissures de fatigue dans les systèmes de tuyauterie de traitement.

Afin de déterminer les conditions optimales pour le PWHT local, un plan factoriel complet à trois facteurs a été mis en œuvre. Les variables étudiées sont les suivantes :

Température

Le traitement thermique post-soudure ne doit jamais dépasser la température de revenu du matériau traité et toute tentative de ce type doit être vérifiée par des essais mécaniques montrant que la résistance n'a pas diminué en deçà de ce qui était spécifié pour cette nuance. Par conséquent, le traitement thermique post-soudure doit avoir lieu dans des zones définies par des codes spécifiques qui réglementent le traitement thermique post-soudure, telles que les zones de trempage, les zones chauffées ou les bandes de contrôle du gradient.

Pour obtenir des résultats optimaux en matière de PWHT, les articles à traiter doivent être soutenus pendant leur période de trempage par des tréteaux internes et externes façonnés à leur mesure et placés à intervalles réguliers sur leur pourtour. Cette étape est particulièrement importante pour les récipients sous pression soumis à des forces internes et externes qui provoquent des dilatations et des contractions.

Pression

Le traitement thermique post-soudure (TCPS) est utilisé pour atténuer les contraintes résiduelles qui, autrement, se combineraient avec les contraintes de charge pour dépasser les limites de conception du matériau, ce qui pourrait entraîner une rupture de la soudure, une fissuration par corrosion sous contrainte ou des fractures fragiles. Le PWHT réduit ces contraintes en chauffant et en refroidissant le métal de la soudure à un rythme contrôlé afin de les atténuer.

En fonction du type d'acier traité, il existe différentes méthodes de PWHT, qui peuvent inclure le recuit, la normalisation, le revenu et le détensionnement. Lors de la sélection d'une méthode appropriée en fonction de la composition chimique ou de l'application prévue (récipients ou tuyaux sous pression, par exemple), un équipement et des installations adéquats avec des températures de maintien contrôlées correctement, des mesures d'assurance qualité ainsi que des vitesses de chauffage et de refroidissement appropriées sont des éléments clés pour obtenir des résultats qui répondent aux attentes souhaitées.

Le PWHT peut être exigé par le code lorsque les matériaux soudés dépassent un certain seuil d'épaisseur, mais il peut également être déterminé sur la base d'une analyse microstructurale ou de la susceptibilité à la corrosion fissurante sous contrainte.

L'utilisation correcte du PWHT est essentielle pour prévenir les ruptures de soudure et d'autres défauts dans les structures soudées. Le PWHT peut augmenter la ténacité, améliorer la ductilité et réduire les risques de fissuration pendant le service. Cependant, si le PWHT est appliqué trop rapidement ou de manière incontrôlée, ces effets peuvent s'inverser, entraînant une défaillance précoce des structures.

Taux de transfert de chaleur

Le transfert de chaleur entre les matériaux dépend de leurs propriétés ; par exemple, le métal conduit l'énergie thermique plus efficacement que les feuilles de plastique ou le bois. Par conséquent, les plaques métalliques transféreront plus de chaleur dans leur environnement que leurs homologues en plastique en raison de la différence de température DT entre les environnements chauds et froids et de l'épaisseur des matériaux utilisés.

Les méthodes d'UGV utilisées peuvent avoir un effet sur les vitesses de chauffage et de refroidissement des composants, en particulier des cuves. Si l'on utilise ce procédé avec des cuves, il faut prévoir un support pendant le PWHT pour éviter une déformation excessive ; cela peut impliquer de placer des tréteaux spécialement conçus pour eux à intervalles réguliers pendant le processus de PWHT ou d'utiliser soit un four fixe permanent qui charge les composants sur des lits de four à roulettes, soit un four temporaire érigé sur le site pour le processus de PWHT.

Les exigences du code exigent que la zone de soudage des composants soit divisée en plusieurs régions connues sous le nom de bandes de trempage, bandes chauffées et bandes de contrôle du gradient. Une isolation thermique ou des éléments chauffants supplémentaires sont installés dans les bandes de contrôle du gradient afin de maintenir un gradient de température axial acceptable entre la température de la soudure et la température ambiante ; les techniques de chauffage par convection et par rayonnement sont utilisées respectivement.