Traitement thermique après soudage (PWHT)

Le traitement thermique après soudage (PWHT) est une étape essentielle dans les applications de fabrication métallique ; toutefois, le contrôle précis de sa température doit être géré avec soin afin d'obtenir les résultats souhaités et d'éviter tout effet indésirable.

Les aciers HSS WM et HAZ ont tous deux subi une dégradation significative de leurs propriétés de traction lors de leur exposition à des cycles thermiques de traitement thermique post-fabrication (PWHT) ; il est donc essentiel de comprendre leur comportement contrainte-déformation après ce traitement.

Soulagement du stress

Les contraintes résiduelles issues du soudage peuvent contribuer à la déformation et augmenter le risque de fissuration induite par l'hydrogène (HIC). Le traitement thermique après soudage (PWHT) permet de les éliminer en chauffant le matériau de manière uniforme jusqu'à une température appropriée, avant de le refroidir progressivement.

Le PWHT utilise également des températures plus élevées qui permettent la mise en œuvre de processus de recuit ou de vieillissement, contribuant ainsi à réduire la dureté du métal soudé et à améliorer sa ductilité.

Le PWHT permet de réduire considérablement les niveaux de contraintes résiduelles de traction, mais ne peut pas les éliminer complètement. Même dans des conditions optimales de cycles thermiques, les contraintes résiduelles ne s’atténuent qu’à environ 30% de la limite d’élasticité du matériau – ce qui reste bien inférieur à ce qui peut être généré lors de cycles de fatigue. C'est pourquoi il est essentiel que le PWHT soit réalisé de manière rapide et correcte ; le meilleur moyen d'y parvenir est de faire appel à une entreprise spécialisée et expérimentée, disposant de tous les équipements nécessaires.

Résistance à la corrosion

Le PWHT permet non seulement de réduire et de redistribuer les contraintes résiduelles, mais aussi d'améliorer la résistance à la corrosion du matériau soudé en éliminant l'humidité et en évitant la fragilisation par l'hydrogène causée par les quantités excessives d'hydrogène introduites lors du soudage.

Étant donné que le traitement thermique post-soudage (PWHT) peut entraîner la corrosion du matériau soudé, certains types de soudures sont spécifiquement classés comme résistants à la corrosion. Ce procédé consiste à chauffer la soudure jusqu'à une plage de températures optimale, puis à la refroidir lentement afin d'éviter toute dégradation supplémentaire des matériaux.

Les procédés de chauffage par ondes thermiques (PWHT) comprennent les opérations de recuit, de précipitation et de vieillissement qui réduisent la dureté du matériau tel que soudé, tout en améliorant sa ductilité et en diminuant le risque de rupture fragile. Ces procédés PWHT sont souvent recommandés par les codes et les normes. Pour obtenir efficacement les effets souhaités des procédés PWHT, des éléments de chauffage par résistance électrique régulés par des thermocouples garantissent des températures de préchauffage homogènes dans toute la zone de soudure, ce qui assure des résultats optimaux.

La force

Le traitement thermique après soudage (PWHT) permet de réduire et de redistribuer les contraintes résiduelles générées lors du soudage, ce qui les atténue et diminue ainsi le risque de corrosion sous contrainte et de fissuration induite par l'hydrogène. Pour optimiser son efficacité, il est important de respecter des consignes spécifiques en fonction du type de métal et de la composition de l'alliage.

Le chauffage localisé peut s'avérer particulièrement utile pour les composants de grande longueur, tels que les soudures circonférentielles sur les tuyaux et les soudures de fermeture sur les longs récipients sous pression. Des éléments chauffants à résistance électrique placés au-dessus de la zone de soudure empêchent les pertes de chaleur par les voies de fuite ; une isolation adaptée assure leur protection.

Le revenu adoucit les métaux trempés, atténuant leur fragilité tout en augmentant leur résistance à la fatigue et leur ductilité. Les métaux correctement revenus résistent à la fatigue et aux contraintes, ce qui prolonge leur durée de vie tout en réduisant les coûts d’entretien. De nombreuses réglementations industrielles, telles que celles établies par l’ASME et l’API, imposent un traitement thermique après soudage afin de garantir des performances sûres. Cela permet de préserver l’intégrité de la soudure tout en la protégeant contre des défauts coûteux tels que la fissuration par corrosion sous contrainte. Un contrôle précis de la température et une surveillance en temps réel sont les clés du succès !

Durabilité

Le traitement thermique post-soudage normalise la microstructure des métaux soudés afin d'améliorer leurs propriétés mécaniques et de faciliter leur usinage et leur formage, tout en augmentant leur ténacité et leur ductilité pour rendre les assemblages soudés plus résistants à la fissuration dans des conditions de charge dynamique. De plus, le traitement thermique post-soudage réduit considérablement les risques de fragilisation par l’hydrogène pour les matériaux soudés épais à haute résistance qui transportent des gaz et des produits chimiques dangereux sur de longues distances – une étape essentielle pour le maintien de l’intégrité des pipelines.

Le PWHT (ou traitement thermique après soudage) est un procédé thermique contrôlé au cours duquel les assemblages soudés sont chauffés au-delà de leur point critique inférieur et maintenus à cette température pendant une durée prolongée, généralement d'une heure par 25 mm (1 pouce).

Le PWHT est généralement réalisé dans un four à caisson ou à fosse chauffé au gaz, au fioul, à l'électricité ou par induction. Quelle que soit la méthode de chauffage choisie pour le PWHT, il est indispensable d'assurer un chauffage uniforme des composants afin d'éviter toute surchauffe et toute altération métallurgique indésirable.