TRATAMIENTOS TÉRMICOS POSTSOLDADURA (PWHT) ÁNGELA ESPINOSA JOSE TRINIDAD CÁRDENAS IVÁN CHINOME
CONTENIDO 1
• INTRODUCCIÓN
2
• JUSTIFICACIÓN
3
• EFECTO DE LAS TENSIONES RESIDUALES
4
• EFECTOS INDESEABLES
5
• TRATAMIENTOS TÉRMICOS
6
• RELEVO DE ESFUERZOS
7
• CICLO TÉRMICO DE LAS SOLDADURAS
8
• APLICACIÓN DE PWHT
9
• PREPARACIÓN DE UNA JUNTA SOLDADA POR PWHT
10
• SEGURIDAD
11
• CONCLUSIONES
12
• REFERENCIAS
Imagen tomada de: www.tgenter.com
Imagen tomada de: PHWT: www.tiscoindonesia.com
Imagen tomada de: www.kbpomorze.pl
INTRODUCCIÓN
PROCESO DE SOLDADURA
MB MA
CALOR EXCESIVO EN UNA ZONA PEQUEÑA
CAMBIO EN LAS PROPIEDADES
¿POR QUÉ HACER UN PWHT? • Disminuye la dureza de la ZAT, metal de soldadura y metal base: Microestructura más dúctil y resistente al agrietamiento. • Aumenta la resistencia a la corrosión y al agrietamiento por corrosión bajo tensión. • Al reducir las tensiones residuales aumenta: • La estabilidad dimensional de estructuras soldadas y mecanizadas. • La tenacidad del material por disminución de la triaxialidad. • Las tensiones residuales aumenta la resistencia a la fatiga.
EFECTOS DE LAS TENSIONES RESIDUALES • • • • • • • •
Fluencia y Colapso Plástico Fractura Fatiga Corrosión bajo Tensión Pandeo Creep Grietas en Soldadura Distorsión
EFECTOS INDESEABLES 1. La generación de Tensiones residuales que pueden quedar en el material produciendo fragilidad en soldaduras de espesores importantes ( > 1”) o no quedar produciendo distorsión, sobre todo en elementos esbeltos o mecanizados luego de la soldadura. 2. Modificación de la Estructura del material, esencialmente aumentando la dureza en la ZAC y produciendo fragilidad. 3. La absorción de gases, especialmente Hidrógeno, por la soldadura.
TEMPERATURAS DE T.T PARA METALES Los diferentes Tratamientos Térmicos a los que puede estar sometido un metal se dividen en dos grupos de acuerdo con la temperatura alcanzada: • TT Subcriticos cuando la temperatura alcanzada es inferior a la temperatura critica, (de Cambio Alotrópico, o de Recristalizacion) • TT Supercríticos o de recristalizacion cuando la temperatura alcanzada es superior a la temperatura critica, (de Cambio Alotrópico, o de recristalizacion) En general, las temperaturas que se alcanzan para el tratamiento térmico son subcríticas. En el caso de los aceros al Carbono o sin aleantes la temperatura crítica por encima de la que comienza la recristalización es en promedio 727°C
• Los elementos de aleación elevan las Temperaturas críticas del acero mientras que otros las disminuyen, los que la elevan son Alfágenos mientras que la disminuyen son los Gammágenos
Tratamientos Termicos PostSoldadura (TTPS) Estos se aplican para: • Eliminar tensiones residuales • Disminuir dureza • Evitar la Fisuración inducida por Hidrogeno
Distensionado o Relevo de tensiones: Se utiliza para relevar las tensiones residuales que pudieran haber quedado como consecuencia de un proceso de fabricación, en nuestro caso la soldadura. Ablandamiento: para producir un ablandamiento de la ZAT, o del mismo metal de aporte ya que el ciclo Térmico produce una modificación de la estructura Metalografica (aumento dureza) indeseable. Hipertemple: este proceso es aplicado para aceros inoxidables y su principal beneficio es: la eliminacion de los carburos y de la posible corrosion intergranular que resulta del proceso de soldadura , provocando una mayor resistencia a la corrosion.
RELEVO DE ESFUERZOS
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Modifica la estructura del material Reduce esfuerzos y tensiones Disminuye la dureza en la ZAT Aumento de propiedades
Aumento de temperatura sin control Aumento controlado Sostenimiento Caída controlada Imagen tomada de: ttps.atwebpages.com/fundamentos.html
HIPERTEMPLE • Elevar la temperatura gradualmente hasta llegar a una temperatura aprox. de 1600ºC, se mantiene cierto periodo de tiempo y se enfría bruscamente (regularmente al aire). • Para este trabajo se requiere de equipo de protección personal como el traje aluminizado completo para proteger al personal de las radiaciones desprendidas al momento de descubrir la junta, además se requiere una superficie previamente preparada para recibir las resistencias al rojo vivo. • Este proceso es aplicado para ACEROS INOXIDABLES y tiene como beneficio principal, la eliminación de los carburos y de la posible corrosión intergranular, que resulta del proceso de soldadura, provocando con ello mayor resistencia a la corrosión.
CICLO TÉRMICO DE LA SOLDADURA 1. Velocidad de Calentamiento. 2. Tiempo y Temperatura de Mantenimiento. 3. Velocidad de Enfriamiento.
TEMPERATURA UNIFORME
APLICACIÓN DE PWHT • Tuberías que llevan un proceso que puede ser peligroso: • Tuberías que llevan presión a alta T°.
• Tuberías de nitrógeno y de gas para aliviar tensiones generadas por la soldadura y para garantizar una alta ductilidad del acero.
• Aliviar tensiones en la ZAT, no solo en la soldadura: • Garantizar que no puedan surgir defectos por sobrecalentamiento (UT).
PREPARACIÓN DE UNA JUNTA SOLDADA PARA SU PWHT
Imagen tomada de: ttps.atwebpages.com/fundamentos.html
DESCRIPCIÓN 1. Soldado de termocupla en la parte superior (para tuberías mayores de 14" se requieren dos termoc. 1 cada 180º). 2. Soldado de termocupla en la parte inferior. 3. Ubicación de resistencias eléctricas cerámicas, el numero de estas depende del espesor y el material. 4. Junta preparada en su totalidad con fibra y conectadas las resistencias a los cables "pasa corriente". 5. Junta relevada y con pruebas de dureza. 6. Máquina de relevado de esfuerzos, con programadores y graficador integrados.
S E G U R I D A D
Imagen tomada de: LAUFGANG, Sergio. TERMO SOLDEX S.A.Tratamiento térmico de soldadura. Curso de Inspectores en Soldadura-IAS.
CONCLUSIONES • Con todo lo que puede salir mal durante la fabricación y utilización en servicio de una soldadura, un juicioso uso de los Tratamiento Térmicos puede influir más que cualquier otro factor en la obtención del éxito. • Es cada día mayor la necesidad de utilizar en la fabricación de estructuras soldadas aceros de alta resistencia con el objeto de disminuir espesores y consecuentemente pesos y costos. Esto ha llevado a la utilización de aceros aleados que si bien nos proporcionan altas resistencias mecánicas, lo hacen a costa de una disminución de la soldabilidad. • En forma paralela se modifica el criterio de evaluación de la calidad de la “junta soldada sin defectos” en un criterio mas realista de “junta soldada con defectos aceptables”.
REFERENCIAS • LAUFGANG, Sergio. TERMO SOLDEX S.A. Tratamiento térmico de soldadura. Curso de Inspectores en Soldadura-IAS. • Construcciones y Relevados del Centro S.A. de C.V.: ttps.atwebpages.com/fundamentos.html • PHWT: www.tisco-indonesia.com • www.tgenter.com
• www.kbpomorze.pl
