Trattamento termico post-saldatura

Il trattamento termico post-saldatura (PWHT) è un processo controllato in cui il materiale che è stato saldato viene riscaldato al di sopra della sua temperatura critica di trasformazione inferiore per un periodo di tempo prolungato, in genere dopo le operazioni di saldatura, per affrontare le sollecitazioni residue e le modifiche microstrutturali causate dai processi di saldatura. Il PWHT può essere necessario a causa di tensioni residue o cambiamenti microstrutturali causati dalla saldatura stessa.

Saldatura e trattamento termico

La saldatura è un processo integrale nella costruzione e nella produzione, ma può introdurre tensioni e imperfezioni nei componenti saldati. Il trattamento termico post-saldatura (PWHT) viene utilizzato per risolvere questi problemi e migliorare le proprietà meccaniche dei materiali prodotti durante i processi di saldatura. Il PWHT può ridurre la formazione di fasi fragili, alleviare le tensioni residue di saldatura, migliorare la tenacità e la duttilità del materiale di base e dei componenti della zona saldata, contribuendo a mitigare rischi quali la corrosione da sforzo o la cricca indotta dall'idrogeno.

La PWHT consiste generalmente nel riscaldare un'intera struttura saldata al di sotto della temperatura critica di trasformazione per un periodo di tempo predeterminato, per consentire l'espansione del metallo saldato e alleviare le tensioni residue della saldatura. Il metodo PWHT scelto dipende da diversi fattori, tra cui la composizione, l'uso finale o le condizioni di servizio e la tecnica di saldatura.

La PWHT può essere utilizzata anche per effetti di rinvenimento, precipitazione e invecchiamento in alcuni acciai, fornendo ulteriori vantaggi che vanno oltre l'alleggerimento delle tensioni, come la riduzione dei livelli di durezza, il miglioramento della duttilità e la resistenza alla fatica termica. Sebbene la PWHT offra numerosi vantaggi, va notato che la sua applicazione può essere costosa e ad alta intensità di lavoro; inoltre, possono essere necessarie attrezzature e strutture specializzate; è necessario calibrare preventivamente accurati registratori di temperatura per gestire con precisione la temperatura durante i processi di saldatura.

Ricottura

La ricottura è una delle parti fondamentali della PWHT che aiuta a migliorare le proprietà del metallo come la duttilità, la tenacità e l'omogeneità, che contribuiscono a fortificare strutture come condutture, ponti e recipienti a pressione contro le forze che dovranno affrontare nel tempo.

La ricottura può essere utilizzata su vari metalli e leghe per modificarne le proprietà fisiche e chimiche, attraverso processi di riscaldamento, mantenimento e raffreddamento lento. La ricottura richiede il riscaldamento, il mantenimento e il raffreddamento lento fino al raggiungimento dei risultati desiderati.

La regolazione accurata della temperatura è fondamentale per il successo di qualsiasi processo PWHT e Libratherm offre diversi controllori di rampa di ammollo PID che forniscono una gestione accurata della temperatura del processo di ricottura e possono essere configurati in base alle vostre specifiche.

La ricottura consiste nel riscaldare il materiale lavorato a freddo appena al di sopra del suo punto critico di trasformazione (CTP) per un periodo di immersione, che consente di eliminare le tensioni, affinare la microstruttura, rimuovere l'idrogeno, decarbonizzare e ridurre l'indurimento da lavoro, riducendo al contempo l'indurimento da lavoro dovuto alla lavorazione a freddo. Una volta completata questa fase, si può iniziare a raffreddare lentamente per evitare la formazione di tensioni residue; inoltre, la ricottura favorisce la ricristallizzazione, sostituendo i grani deformati e tesi con altri più grandi e uniformi, rendendo il materiale più duttile e riducendo l'incrudimento da lavoro; un aspetto particolarmente cruciale nella lavorazione di acciai e leghe.

Normalizzazione

Dopo la saldatura, i pezzi non adeguatamente normalizzati o ricotti possono sviluppare tensioni interne che portano alla rottura del metallo. La normalizzazione PWHT rimuove queste tensioni interne riscaldando il materiale a temperature superiori alla linea di temperatura critica della regione dell'austenite per un certo periodo di tempo e raffreddandolo poi in aria, offrendo un'alternativa alla ricottura completa quando necessaria per i pezzi che richiedono la lavorabilità.

Il trattamento termico dei metalli a base di ferro, come gli acciai al carbonio, gli acciai inossidabili e gli acciai legati, comprende tipicamente processi di tempra e rinvenimento per ottenere le massime prestazioni.

La normalizzazione dell'acciaio consiste nel riscaldare l'acciaio a 30-50 gradi Celsius al di sopra della linea di temperatura critica dell'austenite per un certo periodo, prima di mantenerlo per un certo tempo e raffreddarlo in aria. Il processo assomiglia a quello della ricottura, ma con una velocità di raffreddamento leggermente superiore e grani cristallini raffinati, che producono strutture più duttili e aumentano la tenacità (valore AKV).

Le tecniche di miglioramento della lavorabilità sono tipicamente utilizzate per aumentare la resistenza agli urti dei pezzi e la loro lavorabilità. Inoltre, le lamiere, i pezzi fucinati e le fusioni in acciaio a bassa lega laminati a caldo utilizzano spesso questi processi per ottenere una resistenza soddisfacente e ridurre la probabilità di frattura durante l'uso.

Sollievo dallo stress

Il trattamento termico post-saldatura (o PWHT) è un processo termico progettato per ridurre e ridistribuire le tensioni residue nei materiali saldati, in genere riscaldandoli a una temperatura elevata e raffreddandoli in condizioni controllate prima di riportarli a temperatura ambiente.

La distensione mira ad alleviare le tensioni interne che causano cricche e distorsioni nei manufatti saldati e nelle fusioni, mentre la PWHT contribuisce a migliorare le proprietà meccaniche che rendono i metalli più resistenti alla fatica e ad altri fattori che portano a guasti in servizio.

La saldatura è un processo industriale essenziale, ma le sue sollecitazioni intrinseche possono compromettere l'integrità e le prestazioni del prodotto. Per risolvere questi problemi, il processo PWHT utilizza forni riscaldati/raffreddati per alleviare le tensioni accumulate nel metallo. Ciò garantisce che i componenti saldati possano resistere ai carichi previsti e alle condizioni ambientali.

La PWHT deve essere eseguita in un ambiente ad atmosfera controllata per salvaguardare le saldature dall'ossidazione e dalle cricche indotte dall'idrogeno, che si verificano quando l'idrogeno assorbito durante la saldatura reagisce con l'ossigeno dell'aria e provoca la formazione di cricche. Inoltre, la PWHT può ammorbidire i componenti in modo che possano essere lavorati con dimensioni e finiture superficiali di precisione, un aspetto particolarmente prezioso nelle applicazioni ad alta pressione, dove la frattura può verificarsi rapidamente.