Trattamento termico post-saldatura (PWHT)

Il trattamento termico post-saldatura (PWHT) è una fase essenziale nelle applicazioni di fabbricazione dei metalli, ma il suo preciso controllo della temperatura deve essere gestito con attenzione per ottenere i risultati desiderati ed evitare effetti collaterali negativi.

Sia la WM che la HAZ dell'HSS hanno subito un significativo degrado delle proprietà di trazione in seguito all'esposizione ai cicli termici PWHT, per cui la comprensione del loro comportamento sforzo-deformazione dopo il PWHT è essenziale.

Sollievo dallo stress

Le tensioni residue della saldatura possono contribuire alla distorsione e all'aumento del rischio di cricche indotte da idrogeno (HIC). Il trattamento termico post-saldatura (PWHT) fornisce un sollievo riscaldando uniformemente il materiale fino a una temperatura appropriata, prima di raffreddarlo di nuovo gradualmente.

La PWHT utilizza anche temperature più elevate che consentono di effettuare processi di rinvenimento o invecchiamento, contribuendo a ridurre la durezza del metallo saldato e a migliorarne la duttilità.

La PWHT può ridurre significativamente i livelli di tensione residua di trazione, ma non può eliminarli completamente. Anche in condizioni ottimali di cicli termici, le tensioni residue si rilassano solo fino a circa 30% del carico di snervamento del materiale, un valore ancora molto inferiore a quello che può essere generato durante i cicli di fatica. Per questo motivo, è fondamentale che la PWHT sia somministrata in modo rapido e corretto: il modo migliore per farlo è rivolgersi a un'azienda esperta di PWHT che disponga di tutte le attrezzature necessarie.

Resistenza alla corrosione

La PWHT non solo aiuta a ridurre e ridistribuire le tensioni residue, ma migliora anche la resistenza alla corrosione del materiale saldato, allontanando l'umidità ed evitando l'infragilimento da idrogeno causato da quantità eccessive di idrogeno introdotte durante la saldatura.

Poiché il PWHT può causare la corrosione del materiale di saldatura, alcuni tipi sono classificati come resistenti alla corrosione. Questo processo prevede il riscaldamento della saldatura a un intervallo di temperatura ideale prima di raffreddarla lentamente per evitare un'ulteriore degradazione dei materiali.

I processi di riscaldamento a onde termiche (PWHT) comprendono processi di rinvenimento, precipitazione e invecchiamento che riducono la durezza del materiale saldato, migliorando la duttilità e riducendo il rischio di fratture fragili. Tali processi PWHT sono spesso raccomandati da codici e norme. Per ottenere gli effetti desiderati dei processi PWHT in modo efficiente, gli elementi riscaldanti a resistenza elettrica regolati con termocoppie assicurano temperature di preriscaldamento costanti in tutta la zona di saldatura; ciò garantisce risultati ottimali da questi processi PWHT.

La forza

Il trattamento termico post-saldatura, o PWHT, aiuta a ridurre e ridistribuire le tensioni residue introdotte durante la saldatura, rilassandole e riducendo il potenziale di corrosione da stress e di cricche indotte da idrogeno. Per massimizzare l'efficacia, è importante seguire linee guida specifiche in base al tipo di metallo e alla composizione della lega.

Il riscaldamento localizzato può essere particolarmente utile per i componenti lunghi, come le saldature circonferenziali sui tubi e le saldature di chiusura sui recipienti a pressione lunghi. Le resistenze elettriche posizionate sull'area di saldatura impediscono la perdita di calore attraverso le vie di fuga; un adeguato isolamento le protegge.

Il rinvenimento ammorbidisce i metalli induriti per tempra, attenuandone la fragilità e aumentandone la tenacità e la duttilità. I metalli adeguatamente temprati resistono alla fatica e alle sollecitazioni, aumentando la durata di vita e riducendo i costi di manutenzione. Molte normative industriali, come quelle stabilite dall'ASME e dall'API, impongono il trattamento termico post-saldatura per garantire prestazioni sicure: ciò contribuisce a preservare l'integrità della saldatura e a proteggerla da difetti costosi come le cricche da tensocorrosione. Il controllo preciso della temperatura e il monitoraggio in tempo reale sono le chiavi del successo!

Durata

Il trattamento termico post-saldatura normalizza la microstruttura dei metalli saldati per migliorarne le proprietà meccaniche e facilitarne la lavorazione e la formatura, aumentando al contempo la tenacità e la duttilità per rendere le saldature più resistenti alle cricche in condizioni di carico dinamico. Inoltre, il trattamento termico post-saldatura riduce in modo significativo i rischi di infragilimento da idrogeno per i materiali saldati ad alta resistenza e spessore che trasportano gas e sostanze chimiche pericolose su lunghe distanze - un passo essenziale per il mantenimento dell'integrità delle condutture.

Il PWHT (o trattamento termico post-saldatura) è un processo termico controllato in cui le saldature vengono riscaldate al di sopra del loro punto critico inferiore e mantenute per un periodo prolungato, di solito 1 ora per 25 mm (1 pollice).

La PWHT è tipicamente condotta in un forno a camera o a fossa riscaldato con gas, olio, elettricità o induzione. Indipendentemente dal metodo di riscaldamento scelto per la PWHT, è necessario un riscaldamento uniforme dei componenti circostanti per evitare surriscaldamenti e cambiamenti metallurgici indesiderati.