Um certificado de Tratamento Térmico Pós-Soldagem (PWHT) é o registro documentado que prova que uma montagem soldada foi submetida a tratamento térmico na temperatura exigida pela duração exigida, de acordo com o código e procedimento aplicáveis. É um documento de qualidade obrigatório para a maioria do equipamento de pressão de aço carbono e aço baixa liga acima dos limites de espessura definidos.
Resposta Rápida
Quick Answer
Um certificado PWHT inclui o gráfico tempo-temperatura registrado por termopares calibrados durante o ciclo de tratamento térmico, a referência de procedimento, a identificação de itens tratados e uma declaração de que o tratamento atendeu aos requisitos do código. ASME VIII-1 e EN 13445 definem as temperaturas de recozimento e tempos de retenção necessários por Número P de material e espessura de parede.
Por Que PWHT É Necessário
A soldagem introduz três tipos de efeitos residuais problemáticos que PWHT aborda:
- Tensões residuais: a contração da soldagem e gradientes térmicos durante o resfriamento criam tensões de tração residuais que podem promover corrosão sob tensão e crescimento de fissura de fadiga
- Microestruturas duras: o resfriamento rápido de temperaturas de soldagem cria fases duras e frágeis (martensita, bainita) na zona afetada pelo calor (HAZ) de aços carbono e ligados
- Aprisionamento de hidrogênio: o hidrogênio dissolvido do processo de soldagem pode causar fissuração retardada assistida por hidrogênio se não se difundir
PWHT (também chamado de tratamento térmico de alívio de tensão) aquece o componente a uma temperatura sub-crítica, abaixo da temperatura de transformação mais baixa (Ac₁), mantém-o lá tempo suficiente para homogeneizar a temperatura e relaxar as tensões, depois o resfria lentamente o suficiente para evitar reintroduzir tensões térmicas.
Quando PWHT É Obrigatório
ASME BPVC Seção VIII Divisão 1 (UCS-56 para aços carbono e baixa liga)
PWHT é obrigatório quando a espessura nominal de soldagem excede:
| Número P | Espessura Obrigatória de PWHT |
|---|---|
| P-1 (aço carbono, ex. SA-516) | > 38 mm (1,5 in) nominal |
| P-1 com conteúdo específico de Cr-Mo | > 19 mm (0,75 in) |
| P-4 (1Cr-½Mo, ex. SA-387 Gr. 11) | Todas as espessuras |
| P-5A (2¼Cr-1Mo, ex. SA-387 Gr. 22) | Todas as espessuras |
| P-15E (9Cr-1Mo-V, Grau 91) | Todas as espessuras |
Requisitos adicionais se aplicam para serviço letal, serviço de baixa temperatura e quando o teste de impacto é exigido.
ASME B31.3 Tubulações de Processo (331.1)
Requisitos semelhantes de Número P e espessura, com especificações explícitas de temperatura de recozimento e taxa de resfriamento.
EN 13445-4 (Vasos de Pressão Não Corrugados)
Requisitos baseados no grupo de material (CR ISO 15608), espessura e temperatura de pré-aquecimento usada durante a soldagem.
Parâmetros PWHT
Intervalo de Temperatura de Recozimento
| Material (Número P ASME) | Intervalo de Temperatura de Recozimento |
|---|---|
| P-1 (aço 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 (aço inoxidável austenítico, recozimento em solução) | 1040–1120°C (1900–2050°F) |
Tempo de Retenção Mínimo (UCS-56)
Mínimo 1 hora por 25 mm (1 in) de espessura, com um mínimo de 1 hora para todas as espessuras. Tempos de retenção mais longos são necessários para materiais P-5 e P-15E.
Taxas de Aquecimento e Resfriamento
Taxas controladas de aquecimento e resfriamento evitam a reintrodução de gradientes térmicos:
- Taxa de aquecimento acima de 315°C (600°F): ≤ 220°C/hora por 25 mm de espessura (máx. 330°C/hora)
- Taxa de resfriamento até 315°C (600°F): ≤ 275°C/hora por 25 mm de espessura
Requisitos de Termopares
Os termopares são anexados diretamente ao componente para registrar a temperatura real durante PWHT, não a temperatura do ar do forno. Requisitos:
- Número e posicionamento: Pelo menos um termopar por 5 m de comprimento do componente no forno; termopares adicionais em locais de alta massa térmica (pescoços de bicos, seções espessas, junções cabeça-envoltório)
- Calibração: Termopares e equipamento de gravação devem ser calibrados de acordo com ISA 70.01 ou equivalente; o certificado de calibração deve estar atualizado
- Método de fixação: Soldado, fixado com grampos ou cimento termicamente condutor; não fio nu colocado contra a superfície
- Gravação: Registro contínuo de tempo-temperatura em um gravador de gráfico ou registrador de dados; registros digitais são aceitáveis se à prova de manipulação
Campos Necessários em um Certificado PWHT
- Identificação do item: número do vaso ou bobina, referência de desenho, números de junção de soldagem inclusos
- Números P de Material: dos metais base na montagem
- Código e cláusula aplicáveis: ex. "ASME VIII-1 UCS-56"
- Referência de procedimento: número do procedimento PWHT e revisão
- Identificação do forno ou equipamento de aquecimento: ID do forno, referência de calibração, tipo de combustível (gás, elétrico, resistência, indução)
- Identificação do termopar: números TC, tipo (Tipo K, Tipo N), referência de certificado de calibração
- Locais de fixação de termopar: desenho mostrando posicionamento TC no componente
- Temperatura de recozimento registrada: temperatura mínima e máxima real registrada durante a retenção
- Tempo de recozimento: tempo de retenção real na temperatura de recozimento
- Taxa de aquecimento e resfriamento: taxas máximas alcançadas
- Gráfico tempo-temperatura: anexado ao certificado como registro de prova primária
- Resultado: Aceitável / Não Conforme
- Assinatura autorizada do tratador de calor e aprovação QC do fabricante
Verificação de Dureza Pós-PWHT
Após PWHT, testes de dureza frequentemente são necessários para confirmar que o tratamento foi efetivo no revenimento do HAZ. ASME VIII-1 UHA-51 requer teste de dureza para materiais P-4 e P-5. Os resultados são reportados em um certificado de teste de dureza separado, com referência cruzada ao certificado PWHT pelo identificador do item.
Ver guia detalhado: Certificado de Teste de Dureza
O que acontece se a temperatura PWHT cair abaixo da temperatura mínima de recozimento durante a retenção?
Se a temperatura cair abaixo da temperatura de recozimento mínima especificada durante o período de retenção, o relógio deve ser reiniciado a partir de quando a temperatura retorna ao intervalo aceitável. Se a excursão de temperatura foi significativa ou prolongada, uma revisão de engenharia é necessária para determinar se o tempo de retenção adicional compensa ou se é necessário re-PWHT. O gráfico tempo-temperatura deve registrar a excursão real e o não-conformidade deve ser documentada.
Pode ser usado PWHT local em vez de PWHT em forno?
Sim. ASME VIII-1 UW-40 e ASME B31.3 331.1 permitem PWHT local usando aquecimento por resistência ou aquecimento por indução em circunstâncias específicas, tipicamente para soldagens de campo que não podem ser fornecidas ao forno. PWHT local requer um procedimento mais detalhado especificando a largura da banda aquecida (mínimo 75 mm da linha central da soldagem em cada direção), termopares adicionais e requisitos de isolamento. O certificado deve documentar todos esses parâmetros.
PWHT é necessário para aço inoxidável austenítico?
Não no mesmo sentido de alívio de tensão que para aço carbono. Aços inoxidáveis austeníticos não são endurecidos por PWHT no intervalo sub-crítico. Porém, recozimento em solução (aquecimento a 1040–1120°C e resfriamento rápido) pode ser necessário após soldagem de certos graus para dissolver a sensibilização (precipitação de carbeto de cromo). Este é um tratamento térmico diferente de PWHT e requer sua própria documentação com diferentes requisitos de temperatura.
PWHT redefine a qualificação do teste de impacto?
PWHT é uma variável essencial complementar sob ASME IX QW-407.1. Se a condição PWHT muda para um WPS que requer teste de impacto (ex. adicionar PWHT quando o PQR foi qualificado sem ele, ou mudar o intervalo de temperatura PWHT), uma nova amostra de qualificação deve ser submetida a PWHT sob as mesmas condições e testada de impacto. O PQR deve refletir a condição PWHT usada.
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