Un certificado de Tratamiento Térmico Posterior a la Soldadura (PWHT) es el registro documentado que prueba que un conjunto soldado fue sometido a tratamiento térmico a la temperatura requerida durante la duración requerida, de conformidad con el código y procedimiento aplicables. Es un documento de calidad obligatorio para la mayoría de equipos de presión de acero al carbono y acero de baja aleación por encima de los umbrales de espesor definidos.
Respuesta Rápida
Quick Answer
Un certificado PWHT incluye la gráfica tiempo-temperatura registrada por termopares calibrados durante el ciclo de tratamiento térmico, la referencia de procedimiento, la identificación de artículos tratados y una declaración de que el tratamiento cumplió con los requisitos del código. ASME VIII-1 y EN 13445 definen las temperaturas de recocido requeridas y los tiempos de retención por Número P de material y espesor de pared.
Por Qué se Requiere PWHT
La soldadura introduce tres tipos de efectos residuales problemáticos que PWHT aborda:
- Tensiones residuales — la contracción de la soldadura y los gradientes térmicos durante el enfriamiento crean tensiones de tracción residuales que pueden promover el agrietamiento por corrosión bajo tensión y el crecimiento de grietas por fatiga
- Microestructuras duras — el enfriamiento rápido de las temperaturas de soldadura crea fases duras y frágiles (martensita, bainita) en la zona afectada térmicamente (HAZ) de aceros al carbono y aleados
- Atrapamiento de hidrógeno — el hidrógeno disuelto del proceso de soldadura puede causar agrietamiento retardado asistido por hidrógeno si no se difunde
PWHT (también llamado tratamiento térmico de alivio de tensiones) calienta el componente a una temperatura sub-crítica — por debajo de la temperatura de transformación inferior (Ac₁) — lo mantiene allí el tiempo suficiente para homogeneizar la temperatura y relajar las tensiones, luego lo enfría lo suficientemente lentamente para evitar reintroducir tensiones térmicas.
Cuándo PWHT es Obligatorio
ASME BPVC Sección VIII División 1 (UCS-56 para aceros al carbono y de baja aleación)
PWHT es obligatorio cuando el espesor nominal de la soldadura excede:
| Número P | Espesor Obligatorio de PWHT |
|---|---|
| P-1 (acero al carbono, ej. SA-516) | > 38 mm (1.5 in) nominal |
| P-1 con contenido específico de Cr-Mo | > 19 mm (0.75 in) |
| P-4 (1Cr-½Mo, ej. SA-387 Gr. 11) | Todos los espesores |
| P-5A (2¼Cr-1Mo, ej. SA-387 Gr. 22) | Todos los espesores |
| P-15E (9Cr-1Mo-V, Grado 91) | Todos los espesores |
Requisitos adicionales se aplican para servicio letal, servicio a baja temperatura y cuando se requiere prueba de impacto.
ASME B31.3 Tuberías de Proceso (331.1)
Requisitos similares de Número P y espesor, con especificaciones explícitas de temperatura de recocido y velocidad de enfriamiento.
EN 13445-4 (Recipientes de Presión Sin Fuego)
Requisitos basados en grupo de materiales (CR ISO 15608), espesor y temperatura de precalentamiento utilizada durante la soldadura.
Parámetros PWHT
Rango de Temperatura de Recocido
| Material (Número P ASME) | Rango de Temperatura de Recocido |
|---|---|
| P-1 (acero al carbono) | 595–650°C (1100–1200°F) |
| P-4 (1.25Cr-0.5Mo) | 620–650°C (1150–1200°F) |
| P-5A (2.25Cr-1Mo) | 675–705°C (1250–1300°F) |
| P-15E (9Cr-1Mo-V, Gr.91) | 730–775°C (1350–1430°F) |
| P-8 (acero inoxidable austenítico — recocido en solución) | 1040–1120°C (1900–2050°F) |
Tiempo de Retención Mínimo (UCS-56)
Mínimo 1 hora por 25 mm (1 in) de espesor, con un mínimo de 1 hora para todos los espesores. Los materiales P-5 y P-15E requieren tiempos de retención más largos.
Velocidades de Calentamiento y Enfriamiento
Las velocidades controladas de calentamiento y enfriamiento previenen la reintroducción de gradientes térmicos:
- Velocidad de calentamiento por encima de 315°C (600°F): ≤ 220°C/hora por 25 mm de espesor (máx. 330°C/hora)
- Velocidad de enfriamiento a 315°C (600°F): ≤ 275°C/hora por 25 mm de espesor
Requisitos de Termopares
Los termopares se adhieren directamente al componente para registrar la temperatura real durante PWHT, no la temperatura del aire del horno. Requisitos:
- Número y colocación: Al menos un termopar por cada 5 m de longitud del componente en el horno; termopares adicionales en ubicaciones de alta masa térmica (cuellos de boquillas, secciones gruesas, uniones casco-cabeza)
- Calibración: Los termopares y el equipo de registro deben calibrarse según ISA 70.01 o equivalente; el certificado de calibración debe estar actualizado
- Método de fijación: Soldado, fijado con abrazaderas o cemento térmicamente conductivo — no alambre desnudo colocado contra la superficie
- Registro: Registro continuo de tiempo-temperatura en un registrador de gráficos o registrador de datos; los registros digitales son aceptables si son a prueba de manipulaciones
Campos Requeridos en un Certificado PWHT
- Identificación del artículo — número de recipiente o carrete, referencia de plano, números de unión de soldadura incluidos
- Números P de Material — de los metales base en el conjunto
- Código y cláusula aplicables — ej. "ASME VIII-1 UCS-56"
- Referencia de procedimiento — número de procedimiento PWHT y revisión
- Identificación de horno o equipo de calentamiento — ID de horno, referencia de calibración, tipo de combustible (gas, eléctrico, resistencia, inducción)
- Identificación de termopar — números de TC, tipo (Tipo K, Tipo N), referencia de certificado de calibración
- Ubicaciones de fijación de termopar — plano que muestra colocación de TC en el componente
- Temperatura de recocido registrada — temperatura mínima y máxima real registrada durante la retención
- Tiempo de recocido — tiempo de retención real a temperatura de recocido
- Velocidad de calentamiento y enfriamiento — tasas máximas alcanzadas
- Gráfica tiempo-temperatura — adjunta al certificado como registro de prueba primaria
- Resultado — Aceptable / No Conforme
- Firma autorizada del especialista en tratamiento térmico y aprobación de control de calidad del fabricante
Verificación de Dureza Posterior a PWHT
Después de PWHT, comúnmente se requiere prueba de dureza para confirmar que el tratamiento fue efectivo en el templado de la HAZ. ASME VIII-1 UHA-51 requiere prueba de dureza para materiales P-4 y P-5. Los resultados se reportan en un certificado de prueba de dureza separado, con referencia cruzada al certificado PWHT por el identificador del artículo.
Ver guía detallada: Certificado de Prueba de Dureza
¿Qué sucede si la temperatura PWHT cae por debajo de la temperatura mínima de recocido durante la retención?
Si la temperatura cae por debajo de la temperatura de recocido mínima especificada durante el período de retención, el reloj debe reiniciarse desde cuando la temperatura regresa al rango aceptable. Si la excursión de temperatura fue significativa o prolongada, se requiere una revisión de ingeniería para determinar si el tiempo de retención adicional compensa, o si se requiere re-PWHT. La gráfica tiempo-temperatura debe registrar la excursión real y el incumplimiento debe ser documentado.
¿Se puede utilizar PWHT local en lugar de PWHT en horno?
Sí. ASME VIII-1 UW-40 y ASME B31.3 331.1 permiten PWHT local usando calentamiento por resistencia o calentamiento por inducción en circunstancias específicas — típicamente para soldaduras de campo que no pueden ser llevadas al horno. PWHT local requiere un procedimiento más detallado especificando el ancho de banda calentado (mínimo 75 mm de la línea central de la soldadura en cada dirección), termopares adicionales y requisitos de aislamiento. El certificado debe documentar todos estos parámetros.
¿Se requiere PWHT para acero inoxidable austenítico?
No en el mismo sentido de alivio de tensiones que para acero al carbono. Los aceros inoxidables austeníticos no se endurecen por PWHT en el rango sub-crítico. Sin embargo, el recocido en solución (calentamiento a 1040–1120°C y enfriamiento rápido) puede ser requerido después de la soldadura de ciertos grados para disolver la sensitización (precipitación de carburos de cromo). Este es un tratamiento térmico diferente a PWHT y requiere su propia documentación con diferentes requisitos de temperatura.
¿PWHT reinicia la calificación de prueba de impacto?
PWHT es una variable esencial complementaria bajo ASME IX QW-407.1. Si la condición de PWHT cambia para un WPS que requiere prueba de impacto (ej. agregar PWHT cuando el PQR fue calificado sin él, o cambiar el rango de temperatura PWHT), una nueva muestra de calificación debe ser sometida a PWHT bajo las mismas condiciones y probada de impacto. El PQR debe reflejar la condición de PWHT utilizada.
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