Material de Lectura de la Unidad “Tratamientos Térmicos en Soldadura” 1

TRATAMIENTOS TERMICOS EN SOLDADURA

Finalidad del Tratamiento Térmico

El tratamiento térmico es un proceso usado para recobrar o mejorar las propiedadesde un material tal que este incremente la seguridad y el tiempo de vida de una pieza.

Tipos de Tratamiento Térmico

1. Precalentamiento

El precalentamiento es un método de tratamiento térmico usado para reducir la durezay los esfuerzos en un metal base y la zona afectada por el calor. Esto, en cambio,disminuye la posibilidad de agrietamiento. Muchos Códigos recomiendan lastemperaturas de precalentamiento para cada material, sin embargo, para algunosCódigos, ASME/ANSI B31.3 y AWS D1.1, tiene requisitos obligatorios.Para algunos materiales y Códigos, el precalentamiento puede ser usado en vez delPWHT. Por ejemplo, la Sec. VIII, División 1 permite el precalentamiento de 200 F paraP-1 entre 1-1/4" y 1-1/2". Una buena practica es no soldar por debajo de 50° F detemperatura del metal base en cualquier caso, y precalentar los aceros de altaresistencia a la tensión excepto los inoxidables.

Nota: Para realizar la conversión de °F a °C, la formula que debe utilizarse es lasiguiente:

5/9 (TF – 32) = T°C donde TF es temperatura en °F

2. Recomendaciones para el Precalentamiento

Si la temperatura del metal esta por debajo de los 32° F, cada lado de la soldaduradebe ser precalentado a 60°F mínimo. Ninguna soldadura debe ser efectuada si latemperatura del metal base esta por debajo de 0°F.

3. Tratamiento Térmico Pos-Soldadura

El tratamiento térmico pos-soldadura se usa para reducir los esfuerzos metalúrgicos ylas condiciones indeseables que puedan haber ocurrido durante la soldadura. Esnormalmente efectuado por debajo de la temperatura critica mas baja del material. Elmaterial es calentado lentamente, mantenido, y enfriado lentamente en aire quieto.

4. Recocido

El recocido es un tipo de tratamiento térmico utilizado para hacer un material másdúctil. El material es calentado a aproximadamente 100° F arriba de la temperaturacritica mas baja, luego se enfría a 100° F por debajo de la temperatura critica mas bajay se mantiene por aproximadamente una hora por pulgada de espesor.

5. Templado y Revenido

El propósito del templado y revenido es mejorar la tenacidad y la resistencia a latensión. El material se calienta arriba de la temperatura critica superior, y luego se

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enfría por inmersión en agua fría, sales o aceite y luego se alivian los esfuerzos en unhorno. Se usa principalmente en aceros al carbón con alta resistencia a la tensión.

6. Normalizado y Revenido

El propósito de este método de tratamiento térmico es mejorar la tenacidad y laresistencia a la tensión. El material se calienta arriba de la temperatura critica y seenfría en aire quieto o en un horno para un mejor control de la velocidad deenfriamiento. Las aleaciones pueden perder algunas propiedades si la soldadura o lossubsiguientes tratamientos térmicos se efectúan a una temperatura demasiado alta.Mucho cuidado se debe tener en cuenta cuando se efectúen estas funciones enmateriales normalizados y revenidos.

7. Otros Tratamientos Térmicos

Además de los tratamientos térmicos de los materiales o el tratamiento térmico pos-soldadura, algunas veces se necesita mantener la temperatura de precalentamientohasta que la soldadura se finalice y pueda ser colocada en el horno para el PWHT.Algunos materiales P-11 pueden requerir del mantenimiento del precalentamiento.

8. Requisitos de Tratamiento Térmico Pos-Soldadura y Controles

UCS-56 PWHT - Algunos comentarios:

• El PWHT es requerido a no ser que una excepción pueda ser encontrada• (Vea tabla UCS-56) – Ver en página 180 de material entregado del código ASME

VIII• El tiempo y la temperatura están basados en el espesor actual, incluyendo la

tolerancia de corrosión• Cuando se usa electro-escoria en materiales sobre 1-1/2" se requiere un

tratamiento térmico de refinamiento de grano.• Cuando se usa electro-gas en materiales sobre 2-1/2" se requiere un tratamiento

térmico de refinamiento de grano.• Los tiempos y temperaturas son mínimos. Los tiempos de sostenimiento no

necesitan ser continuos.• Si se unen 2 números P diferentes, los requisitos para el PWHT más restrictivos

tienen que ser usados.• El espesor de la parte a presión gobierna cuando se sueldan partes de no-presión

apartes de presión.• El espesor requerido es el espesor de la soldadura o la parte más delgada de la

unión.• Para soldaduras de filete, el espesor de la garganta gobierna.• Las excepciones en la Tabla UCS-56 no aplican si el PWHT es un requisito de

servicio.

Controles de la Temperatura por UCS-56• Temperatura inicial: tiene que ser menor de 800°F.• Velocidad de calentamiento:

- Arriba de 800° F, no mayor de 400°F por hr. Dividido por elmáximo espesor del metal, pero en ningún caso mayor de400°F/hr.

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- La variación de temperatura del ítem no debe exceder de250°F dentro de cualquier intervalo de 15 pies.

Nota: 1Ft(Pie) = 0,3048m

• Tiempo de mantenimiento:- No menor que la temperatura especificada en la Tabla UCS-

56.- La diferencia de temperatura entre las lecturas de la masbaja y la mas alta temperatura no debe exceder de 150°F.

• El choque de la llama: no es permitido sobre el ítem durante el calentamiento y elmantenimiento.

• Velocidad de enfriamiento:- Arriba de 800°F, el enfriamiento no mayor de 500°F/br.Dividido por el espesor máximo del metal en pulgadas, pero enningún caso mayor de 500°F por hr.- Por debajo de 800°F, el enfriamiento puede ser en aire

quieto.

Procedimientos de Tratamiento Térmico

UW -40 Procedimientos para el PWHTUW-40 describe los requisitos específicos que deben ser incluidos en losprocedimientos para el PWHT. Este hace referencia a UCS-56 o UHA-32, como seaaplicable para el calentamiento, enfriamiento y los tiempos de mantenimiento. Estetambién requiere:

• El recipiente entero debe ser horneado en una sola vez si es posible.• Las secciones pueden ser tratadas térmicamente si existe como mínimo una

superposición de 5ft (1,524m).• El PWHT localizado es permitido en secciones de cuerpo si el ancho de la banda es

al menos 2 veces el espesor del cuerpo en cada lado de la soldadura.• El PWHT localizado es permitido solo en soldaduras circunferenciales en tubos y

tuberías si el ancho de la banda es al manos tres veces el ancho de la soldadura encada lado de la soldadura.

Controles del Tratamiento Térmico

Todos los tratamientos térmicos deben ser efectuados usando procedimientos escritosy aprobados que requieren los siguientes controles:• Los controles del horno y los instrumentos de registro tienen que ser calibrados,

certificado de calificación.• Los reportes tienen que ser legibles e identificados con los ítems tratados, registros

de ciclo térmico en original• Los requisitos tienen que ser revisados y aprobados.• Revisado y aceptado por el inspector acreditado.

Contenido de un Procedimiento

Un procedimiento para tratamiento térmico tiene que incluir:

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• El método de calentamiento• La extensión del traslape o el ancho de la banda de las secciones calentadas.• El número de horneadas• La velocidad de calentamiento,• El tiempo total a la temperatura• La velocidad de enfriamiento