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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