PWHT - Une étape nécessaire dans le processus de soudage

Le traitement thermique post-soudage (PWHT) fait partie intégrante du soudage et permet de réduire les contraintes résiduelles et de tempérer la zone affectée par la chaleur, tout en améliorant la ductilité de la soudure afin d'éviter les fissures à froid.

Le PWHT consiste à chauffer un matériau à une température précise pendant une période prolongée, puis à le refroidir progressivement. Il s'agit d'un processus complexe qui nécessite des équipements et des installations spécialisés.

Recuit

La méthode de chauffage et la vitesse de refroidissement du métal ont une influence considérable sur ses propriétés finales. Des experts expérimentés savent exactement comment équilibrer ces variables pour transformer un métal ordinaire en matériaux spécifiques à un projet qui répondent à toutes vos spécifications.

Le recuit adoucit la structure du matériau en augmentant sa ductilité et en diminuant sa dureté, ce qui le rend plus facile à travailler. Ce processus consiste à chauffer un matériau au-dessus de sa température de recristallisation avant de le refroidir progressivement à une vitesse indéterminée pour redistribuer les atomes et soulager les contraintes internes.

Le travail à froid de l'acier et du fer est souvent utilisé pour réduire les contraintes internes causées par la déformation, tout en les remodelant sans distorsion ni fissure. Cette technique permet de réduire les contraintes internes causées par la déformation.

Le recuit est également une étape cruciale dans la création de nombreux composants critiques utilisés dans des industries telles que la production d'énergie et le transport de pétrole et de gaz, ainsi que dans des équipements médicaux tels que les instruments chirurgicaux en acier inoxydable. Le recuit garantit des soudures fiables sur les tuyaux utilisés pour transporter du pétrole ou du carburant sur des terrains difficiles et à des niveaux de pression élevés. Par exemple, les tuyaux utilisés pour transporter du carburant doivent résister à des terrains accidentés et à des pressions intenses ; ils sont donc généralement recuits avant utilisation pour garantir des soudures durables qui résistent à ces exigences.

Le recuit PWHT peut également contribuer à améliorer les propriétés physiques des zones affectées thermiquement (ZAT), notamment en réduisant la fragilité et la tendance des composants métalliques à précipiter ou à se solidifier à l'intérieur de ces zones, ce qui améliore la résistance des matériaux soudés dans leur ensemble. En outre, l'affinement de la structure des grains améliore les propriétés mécaniques après les traitements thermiques ou les opérations de déformation à froid.

Normalisation

La normalisation est un processus de traitement thermique dans lequel le métal est chauffé à des températures légèrement supérieures à celles du recuit, puis lentement refroidi, afin d'améliorer ses propriétés mécaniques et de réduire sa dureté tout en augmentant sa ductilité et en diminuant le risque de fissuration. Elle est couramment utilisée pour les tôles d'acier laminées à chaud, les pièces forgées, les pièces moulées, ainsi que les alliages à base de nickel.

Le détensionnement est un traitement thermique destiné à atténuer les contraintes résiduelles dans un objet. Ce processus peut être mené en dessous de la température minimale de transformation. Le détensionnement peut être utilisé pour soulager les contraintes causées par le soudage ainsi que par des processus tels que le revenu, la trempe et le vieillissement, et pour éliminer l'hydrogène des pièces soudées.

L'hydrotraitement à chaud est un processus essentiel pour de nombreux types d'équipements, y compris les appareils à pression et les tuyaux. Il réduit le risque de fracture fragile, améliore la ténacité et peut réduire la fissuration par corrosion sous contrainte ; cependant, le processus peut être à la fois coûteux et chronophage.

Si un composant est soumis au PWHT, il est essentiel qu'il soit soutenu pour éviter toute déformation inutile. Pour ce faire, on peut utiliser des tréteaux dont la forme est spécialement adaptée à la pièce et qui sont espacés régulièrement. En outre, les supports doivent être fabriqués dans des matériaux dont le coefficient de dilatation thermique est similaire à celui de la pièce, afin d'obtenir des résultats optimaux.

Inspection après traitement

Le soudage fait partie intégrante de nombreuses industries, mais il peut affaiblir les matériaux au fil du temps. Pour préserver la résistance des matériaux, le traitement thermique post-soudure (TPS), communément appelé traitement thermique post-soudure (TPS), doit être effectué régulièrement après le soudage. Le PWHT permet de réduire les contraintes résiduelles, de contrôler la dureté et d'améliorer la fonctionnalité tout en diminuant simultanément les contraintes résiduelles s'il est administré de manière incorrecte ; pour garantir son succès, il doit toujours être administré par des spécialistes formés au traitement PWHT.

Les soudures PWHT sont chauffées au-dessus de leur température de transformation critique inférieure et maintenues à ce niveau pendant une période déterminée. Le réchauffage et le refroidissement provoquent la dilatation des matériaux, ce qui permet de réduire les contraintes de soudage. Ce procédé est souvent exigé par les codes industriels pour les métaux tels que l'acier au carbone, l'acier trempé et l'acier fortement allié.

Le PWHT augmente la ductilité des matériaux et diminue leur sensibilité à la corrosion sous contrainte, tout en les renforçant en redistribuant plus uniformément les contraintes résiduelles et en homogénéisant leur microstructure. Ce processus est particulièrement utile pour le soudage de pièces exposées à des températures élevées ou à la corrosion ; la résistance à la fatigue des échantillons de NiTi soudés au laser s'est améliorée après le traitement par PWHT ; voir la figure 37 montrant les différences dans les courbes de cyclage superélastiques pour les deux types. Cela peut être attribué à la formation de précipités de Ni4Ti3 dans la région de l'arc qui adoucissent les régions à gros grains, les rendant moins vulnérables à la fissuration par corrosion sous contrainte et à la fissuration par corrosion sous contrainte.

Coût

Les essais PWHT peuvent être à la fois longs et coûteux, mais leurs effets peuvent avoir de graves répercussions sur les problèmes futurs et les conflits contractuels. Il convient donc de mettre en œuvre une méthode efficace de contrôle de la qualité pour le PWHT ; les méthodes conventionnelles de contrôle non destructif (CND) ne répondent pas à ce besoin.

Cette étude visait à examiner la viabilité économique et mécanique du traitement thermique local post-soudure (PWHT) des tôles raidies utilisées dans les ponts en acier. Nous avons estimé les coûts du chauffage au four et des traitements locaux de TFPS ; leurs effets sur les contraintes résiduelles ont ensuite été comparés. L'analyse par éléments finis thermo-élastique a démontré que le traitement thermique post-soudure local permettait de réduire efficacement la contrainte de traction maximale ainsi que les déformations hors plan.

Le traitement thermique post-soudure (PWHT) est une étape critique dans les industries de fabrication métallique pour des applications telles que les pipelines et les canalisations, les réservoirs sous pression, les réservoirs de stockage et les plates-formes offshore et onshore. Les procédés PWHT visent à réduire les contraintes résiduelles, à augmenter la ductilité et à atténuer les contraintes induites par la soudure, ainsi qu'à améliorer les propriétés métallurgiques par des effets de trempe, de précipitation ou de vieillissement des soudures grâce à des traitements thermiques post-soudure.