Come leggere e interpretare un diagramma PWHT

In questo articolo impareremo a leggere e interpretare un grafico PWHT creato durante il riscaldamento a resistenza elettrica per il trattamento termico post-saldatura (PWHT). Il grafico presenta due assi: la temperatura su un asse e il tempo sull’altro; ogni mezz’ora in questo grafico corrisponde a mezz’ora (una linea rappresenta un’ora). Tuttavia, durante il PWHT non dovrebbe avvenire alcuna saldatura, poiché ciò potrebbe interferire con il corretto andamento della linea.

Che cos’è un grafico PWHT?

Il trattamento termico post-saldatura (PWHT) è un processo termico eseguito sui materiali saldati dopo la saldatura, al fine di ridurre le tensioni residue e migliorare le proprietà meccaniche dei giunti saldati. Il PWHT prevede il riscaldamento del materiale al di sotto della sua temperatura critica di trasformazione per un periodo di tempo prolungato; spesso ciò lo rende un requisito obbligatorio nei settori petrolifero e del gas, dove le attrezzature possono essere esposte a condizioni ambientali estreme.

Il PWHT viene tipicamente eseguito in un ambiente controllato utilizzando un forno o un’altra fonte di calore, con i componenti appoggiati su cavalletti appositamente sagomati per sostenerli. Per evitare un’eccessiva deformazione durante il PWHT, è essenziale che i componenti siano ben sostenuti durante questo processo e che i materiali utilizzati presentino coefficienti di dilatazione termica inferiori rispetto a quelli dei componenti stessi. Inoltre, durante questa fase i gradienti di temperatura non devono superare i limiti specificati nelle specifiche tecniche.

Il PWHT può essere un processo costoso che richiede molto tempo per essere completato, oltre a consumare ingenti quantità di energia che contribuiscono alle emissioni di gas serra e ad altri problemi ambientali. Pertanto, è opportuno valutare altre soluzioni per la riparazione e il rafforzamento delle attrezzature a pressione, al fine di ridurre i costi senza ricorrere al PWHT; i materiali compositi rappresentano in questo caso un’opzione valida.

Come si legge un grafico PWHT?

Il trattamento termico post-saldatura (PWHT) è un processo termico comunemente impiegato in numerosi settori industriali per alleviare le tensioni residue nei giunti saldati. Tra i settori in cui il PWHT è comunemente applicato figurano quelli del petrolio e del gas, petrolchimico, aerospaziale e aeronautico. Il PWHT prevede il riscaldamento dei materiali a una temperatura specifica per un periodo di tempo prolungato, seguito da un raffreddamento controllato: l’alleviamento delle tensioni che ne deriva migliora la resistenza, la tenacità e la duttilità dei giunti saldati.

Il PWHT può essere pericoloso per le attrezzature a pressione, poiché il suo impiego può causare deformazioni e distorsioni dei serbatoi, rendendo necessari interventi di saldatura o lavori a caldo di ampia portata per riparare i danni causati dal PWHT stesso. Inoltre, il suo impiego comporta un consumo energetico significativo, che aumenta le emissioni di gas serra e aggrava i problemi ambientali.

Gli ingegneri possono evitare questi problemi utilizzando materiali compositi per riparare e rinforzare i giunti saldati. I materiali compositi rappresentano un'alternativa ideale al PWHT in quanto garantiscono la resistenza e la rigidità necessarie senza richiedere un eccessivo ricorso alla saldatura o a lavorazioni a caldo, contribuendo al contempo a ridurre al minimo le tensioni residue all'interno dei giunti saldati che aumentano il rischio di guasti o perdite; inoltre, prolungano la durata delle attrezzature riducendo al contempo la necessità di riparazioni, consentendo così un risparmio economico ed evitando impatti ambientali.

Qual è lo scopo di un grafico PWHT?

Il trattamento termico post-saldatura (PWHT) è un processo studiato per alleviare le tensioni residue e migliorare le proprietà meccaniche dei giunti saldati. Il PWHT è ampiamente utilizzato in settori quali quello petrolifero e del gas, petrolchimico, aerospaziale e militare; tuttavia, la sua applicazione dovrebbe dipendere dalle specifiche esigenze dell’applicazione, poiché non tutti i giunti richiedono un trattamento PWHT.

Il PWHT consiste nel riscaldare i giunti saldati a temperature inferiori alla loro temperatura critica di trasformazione e nel mantenerli a tale temperatura per un periodo di tempo specificato, al fine di impedire un raffreddamento rapido che potrebbe causare difetti quali crepe o porosità. Sia la temperatura che la durata dipendono da fattori quali il materiale da saldare, il processo di saldatura utilizzato e le proprietà desiderate del giunto.

Il trattamento termico post-saldatura (PWHT) delle attrezzature a pressione può comportare dei rischi a causa delle elevate temperature coinvolte, poiché tale processo potrebbe causare deformazioni termiche che riducono la resistenza e la tenacità dell’acciaio, oppure provocare perdite o guasti alle attrezzature.

Per ridurre al minimo tali rischi, è fondamentale utilizzare materiali compositi per la riparazione e il rinforzo dei recipienti a pressione. I compositi rappresentano un’alternativa al trattamento termico post-saldatura (PWHT), in quanto garantiscono la resistenza e la rigidità necessarie per il corretto funzionamento delle apparecchiature a pressione; tuttavia, è fondamentale che gli utenti rispettino tutte le norme pertinenti quando utilizzano i compositi.

Come si interpreta un grafico PWHT?

Il trattamento termico post-saldatura (PWHT) è una forma specifica di trattamento termico utilizzata per ridurre le tensioni residue e migliorare la tenacità dopo la saldatura. Il PWHT riduce inoltre i rischi di criccatura da tensocorrosione e, quando applicato alle leghe di alluminio e agli acciai inossidabili austenitici, elimina l’idrogeno che altrimenti potrebbe causare fratture fragili durante l’utilizzo. In molte norme e specifiche, quando vengono soddisfatti determinati criteri, il PWHT diventa un requisito obbligatorio.

Il PWHT viene solitamente gestito utilizzando un grafico che specifica la velocità di riscaldamento, la temperatura di mantenimento e le velocità di raffreddamento in un determinato arco di tempo. Di norma, ciò può essere realizzato utilizzando un forno fisso oppure un forno costruito attorno al componente sottoposto a PWHT; in entrambi i casi è possibile ricorrere a piani di cottura su ruote per i componenti di grandi dimensioni, mentre per quelli più piccoli è preferibile l’uso di forni a cappello per massimizzare il riscaldamento in ambienti chiusi.

Il controllo dei gradienti termici tra le aree sottoposte a trattamento termico post-saldatura (PWHT) e quelle “più fredde” è di fondamentale importanza per evitare che le tensioni residue esistenti si spostino da un’area all’altra o che possano addirittura provocarne l’instabilità. Se non gestito in modo efficace, ciò può solo causare lo spostamento di tali tensioni o, peggio ancora, provocarne la formazione.

I grafici PWHT sono generalmente costituiti da grafici contrassegnati con le sigle AB – BC – CD e AE che illustrano le velocità di riscaldamento, la curva della temperatura di mantenimento, la curva di raffreddamento e il tempo espresso in ore; in questo caso, ogni distanza tra due linee sull’asse Y corrisponde a mezz’ora, quindi, ad esempio, la linea tra il punto 2 e il punto 3 su un grafico rappresenterebbe un’ora di raffreddamento.