Traitement thermique local post-soudure (PWHT) pour les éléments de pont en acier

Le traitement thermique post-soudure local (PWHT) peut être un moyen économique et moins invasif d'atténuer les contraintes résiduelles des soudures dans les grands récipients et tuyaux sous pression, ce qui permet de réduire les coûts des équipements en diminuant leur taille et en réduisant les besoins en équipements.

Les procédés PWHT locaux se composent généralement de trois zones distinctes pour le trempage, le chauffage et le contrôle du gradient - bien qu'il n'y ait pas de mesure standard de leur largeur.

Coût

Dans cette étude, le traitement thermique post-soudure local (PWHT) pour les éléments de pont en acier a été examiné d'un point de vue économique et mécanique. Des estimations de coûts et des comparaisons entre les traitements PWHT au four et les traitements PWHT locaux ont été effectuées.

Les coûts du PWHT local se sont avérés nettement inférieurs à ceux du PWHT au four ; toutefois, sa durée varie en fonction du nombre d'unités de chauffage utilisées ; par exemple, si cinq pièces soudées autour de raidisseurs sont chauffées à l'aide de cinq unités de chauffage en même temps, le PWHT peut durer cinq heures.

Cette étude a démontré que la méthode PWHT locale est plus rentable que la méthode conventionnelle, ce qui permet de réaliser des économies significatives sur le budget global du projet. En outre, l'application locale de la méthode PWHT peut réduire les travaux de reprise et de réparation.

L'heure

Le PWHT local nécessite moins de temps et d'argent que le PWHT au four, ce qui en fait l'option la plus avantageuse en termes de coût/temps. Lors du choix de l'une ou l'autre de ces options, il convient toutefois de réfléchir attentivement au nombre d'unités de chauffage utilisées, car cela influencera la durée du processus de TPP - les bandes de contrôle du gradient de température, les bandes de trempage et les zones de transfert dépendent toutes du nombre d'unités de chauffage utilisées pendant le TPP.

Sécurité

Le traitement thermique post-soudure (TCPS) est un élément essentiel pour atténuer les contraintes résiduelles dans les appareils à pression et les équipements de tuyauterie, en particulier les aciers au carbone dépassant un certain seuil d'épaisseur, les matériaux faiblement alliés ou tout matériau susceptible d'amorcer des fissures et des ruptures fragiles. L'hydrotraitement peut être effectué localement à l'intérieur d'une cuve plutôt que de traiter toutes les zones de pression en même temps ; cependant, une mauvaise conception de l'hydrotraitement local peut entraîner des distorsions et des fissures entre les soudures adjacentes.

Pour éviter ces problèmes, des simulations informatiques avancées peuvent être réalisées pour étudier la réponse thermique et mécanique des configurations locales de PWHT. Ces modèles permettront de s'assurer que le traitement par électrolyse n'entraîne pas de distorsion, de fissuration des soudures adjacentes ou de contraintes résiduelles importantes ; en outre, les résultats de ces simulations peuvent guider la sélection d'une configuration locale optimale de traitement par électrolyse.

Le traitement thermique local par points est souvent effectué à l'aide de plaques chauffantes en céramique qui peuvent être adaptées spécifiquement à chaque récipient à chauffer, et qui sont constituées de fils chauffés électriquement et de pièces en céramique enveloppées de matériaux d'isolation thermique. L'historique de la température pour chaque zone soudée est établi à l'aide de thermocouples fixés aux éléments cibles, tandis que les éléments chauffants et les matériaux d'isolation thermique sont contrôlés afin d'obtenir la plage de chauffage appropriée.

Conformité

Le traitement thermique local post-soudure (PWHT) est une technique qui permet de soulager les contraintes résiduelles dans les structures soudées en chauffant les zones autour du cordon de soudure. Le PWHT peut être utilisé pour réparer les fissures dans les appareils à pression ou pour prévenir de futures défaillances structurelles, bien que son coût initial puisse être plus élevé que celui d'une production sans PWHT ; tout avantage supplémentaire doit être soigneusement évalué par rapport aux coûts associés, en particulier en ce qui concerne la durée de vie à long terme.

La méthode PWHT locale consiste à placer des bandes chauffantes de part et d'autre d'un cordon de soudure. Leur largeur peut être adaptée en fonction des propriétés métallurgiques uniques de l'acier et modifiée pour améliorer la qualité de la soudure.

Le PWHT local diffère des techniques de soudage conventionnelles en ce sens qu'il ne nécessite pas de revenu post-soudure et qu'il peut être réalisé plus rapidement, ce qui le rend idéal pour les structures d'épaisseurs différentes et permet de réduire l'accumulation de contraintes pendant les soudures. En outre, une étude a démontré que cette technique permettait d'atténuer les contraintes axiales et en anneau.

Cette recherche a étudié les implications économiques et mécaniques de l'électro-érosion à chaud locale pour les éléments en tôle raidie des ponts en acier. Les résultats ont montré que l'électrolyse locale nécessite moins d'argent et de temps que l'électrolyse au four ; cependant, son coût dépend du nombre d'unités de chauffage utilisées ; lorsqu'une seule unité de chauffage est utilisée, l'électrolyse peut durer 25 heures.