El tratamiento térmico posterior a la soldadura ( PWHT ) es un proceso controlado en el que un material que ha sido soldado se recalienta a una temperatura por debajo de su temperatura de transformación crítica más baja, y luego se mantiene a esa temperatura durante un período de tiempo específico. [1] A menudo se refiere a cualquier tratamiento térmico realizado después de la soldadura; sin embargo, dentro de las industrias del petróleo, gas, petroquímica y nuclear , tiene un significado específico. Los códigos de la industria, como los códigos de tuberías y recipientes a presión de ASME , a menudo requieren el desempeño obligatorio de PWHT en ciertos materiales para garantizar un diseño seguro con propiedades mecánicas y metalúrgicas óptimas . [2][3]
La necesidad de PWHT se debe principalmente a las tensiones residuales y los cambios microestructurales que ocurren después de que se ha completado la soldadura. [2] Durante el proceso de soldadura, se experimenta un gradiente de alta temperatura entre el metal de soldadura y el material base. A medida que la soldadura se enfría, se forma una tensión residual . [2] Para materiales más gruesos, estas tensiones pueden alcanzar un nivel inaceptable y superar las tensiones de diseño. Por lo tanto, la pieza se calienta a una temperatura específica durante un período de tiempo determinado para reducir estas tensiones a un nivel aceptable. [1] Además de las tensiones residuales, se producen cambios microestructurales debido a las altas temperaturas inducidas por el proceso de soldadura. [1] Estos cambios pueden aumentar la dureza del material y reducir la tenacidad y la ductilidad . El uso de PWHT puede ayudar a reducir cualquier aumento de los niveles de dureza y mejorar la tenacidad y ductilidad a niveles aceptables para el diseño. [1]
Los requisitos especificados en varios códigos de tuberías y recipientes a presión se deben principalmente a la composición química y al espesor del material. [1] Los códigos como ASME Sección VIII y ASME B31.3 requerirán que un material especificado sea tratado térmicamente después de la soldadura si tiene un espesor determinado. [1] Los códigos también requieren PWHT basado únicamente en la composición microestructural del material. [1] Una consideración final al decidir la necesidad de PWHT se basa en el servicio previsto de los componentes, como uno con susceptibilidad al agrietamiento por corrosión bajo tensión . En tales casos, PWHT es obligatorio independientemente del espesor. [4]
Solicitud
La velocidad de calentamiento, los tiempos y temperaturas de mantenimiento y la velocidad de enfriamiento son variables importantes que deben controlarse y monitorearse con precisión, o es posible que no se logren los efectos deseados. [3] Cuando PWHT sea obligatorio por un código de industria dado, se especificarán los requisitos para estas variables. [3] [4] [5]
Calefacción
La tasa de calentamiento cuando se realiza PWHT generalmente se basa en el grosor del componente y está especificada por los códigos vigentes. [1] [6] Si la velocidad de calentamiento no se realiza correctamente, ya sea por calentamiento demasiado rápido o de manera desigual, los gradientes de temperatura dentro del componente pueden volverse perjudiciales para el componente. Como resultado, pueden ocurrir grietas por tensión y pueden formarse tensiones residuales no creadas previamente cuando el componente se enfría a temperatura ambiente. [4]
Mantener la temperatura y el tiempo
La temperatura y el tiempo de mantenimiento se rigen por el material y el espesor, respectivamente. [4] [6] Con respecto al espesor del material, se necesitan tiempos de retención más largos para materiales más gruesos. [4] Esto es para permitir que el material alcance una condición estable donde la distribución y los niveles de tensiones se vuelven más uniformes y disminuyen. [2] [6] La temperatura de mantenimiento especificada es aquella que está a una temperatura lo suficientemente alta como para aliviar los altos niveles de tensión residual, pero aún está por debajo de la temperatura de transformación más baja. [1] [2] Además de la reducción de la tensión, las altas temperaturas de mantenimiento por debajo de la temperatura de transformación permiten transformaciones microestructurales, reduciendo la dureza y mejorando la ductilidad. [6] Se debe tener mucho cuidado de no calentar el componente por encima de la temperatura de transformación más baja, ya que pueden producirse efectos metalúrgicos perjudiciales y propiedades mecánicas dañadas. [6] Además, la temperatura de mantenimiento no debe ser mayor que la temperatura de revenido original a menos que se realicen pruebas mecánicas posteriores. Mantener por encima de la temperatura de templado original puede reducir la resistencia del material por debajo de los mínimos requeridos por ASME . [4]
Enfriamiento
Al igual que con la velocidad de calentamiento, la velocidad de enfriamiento debe controlarse para evitar gradientes de temperatura perjudiciales que podrían causar grietas o introducir nuevas tensiones durante el enfriamiento. [4] Además de esto, las velocidades de enfriamiento rápido pueden aumentar la dureza, lo que puede aumentar la susceptibilidad a una fractura frágil. [7]
Técnica de seguimiento
Los termopares generalmente se conectan al componente que se somete a PWHT para verificar y garantizar que las velocidades de calentamiento, las temperaturas de mantenimiento y las velocidades de enfriamiento cumplan con la especificación del código. El software de computadora se usa típicamente junto con los termopares para monitorear las variables mencionadas anteriormente y proporcionar documentación de que el PWHT se realizó correctamente. [5]
Referencias
- ^ a b c d e f g h i "Tratamiento térmico posterior a la soldadura de estructuras soldadas" (PDF) . www.wtia.com.au . Febrero de 2003.
- ^ a b c d e "Tratamiento térmico de juntas soldadas - Parte 1" . www.twi-global.com .
- ^ a b c Inspección de soldaduras . Miami, FL: Sociedad Estadounidense de Soldadura. 1980. págs. 38–39. ISBN 978-0-87171-177-9.
- ^ a b c d e f g "Tratamiento térmico de uniones soldadas - Parte 2" . www.twi-global.com .
- ^ a b "Tratamiento térmico Parte 3" . www.twi-global.com .
- ^ a b c d e Croft, D (1996). Tratamiento térmico de estructuras de acero soldadas . Cambridge, Inglaterra: Woodhead Publishing Ltd. págs. 16–18. ISBN 1 85573 016 2.
- ^ Thielsch, Helmut (1977). Defectos y fallas en recipientes a presión y tuberías . Malabar, Florida: Krieger Publishing Company. pag. 305. ISBN 978-0-88275-308-9.
enlaces externos
- Desaireador