Efecto del tratamiento térmico post soldeo sobre la tenacidad a fractura de una unión soldada

La serie de normas UNE-EN ISO 9000 clasifican los procesos de soldeo como procesos especiales, es decir, el resultado final no se puede verificar totalmente mediante posteriores inspecciones y ensayos del producto.

Consecuentemente, es requerido que estos procesos se lleven a cabo por personal cualificado o bien se realice una supervisión y control de los parámetros del proceso de manera continua.

Entre los numerosos problemas que se pueden ocasionar en un proceso de este tipo, destacan los siguientes:

• Modificación de la estructura
• Modificación de las propiedades mecánicas
• Formación de entallas geométricas
• Absorción de hidrógeno y fragilización de la estructura
• Introducción de tensiones residuales
• Formación de defectos de tipo grietas, poros, faltas de fusión, etc.

Uno de los métodos más empleados para la mejora de las propiedades de una unión soldada es la aplicación de un Tratamiento Térmico Post Soldeo o PWHT (Post Welding Heat Treatment). Este tratamiento consiste en calentar la unión a una temperatura de entorno a los 620ºC, mantenerla durante un tiempo determinado y finalmente realizar un enfriamiento controlado a baja velocidad. Con ello se pretende distensionar la unión, aplicar un leve revenido de las Zonas Afectadas Térmicamente (ZAT) y ayudar a la difusión del hidrógeno absorbido.

Recientemente, el Área de Ensayos Físicos de IK4 AZTERLAN ha realizado un estudio con objeto de evaluar y cuantificar en términos de tenacidad a la fractura, la mejora de propiedades de una unión soldada tras la aplicación de un tratamiento PWHT.

Los datos más relevantes de la muestra analizada han sido los siguientes:

• Proceso de soldeo semiautomático GMAW
• Preparación de la unión en X (ver Figura 1)
• Material Base: SA 516 Gr.70
• Espesor: 45 mm
• PWHT (ver Figura 2)

La norma empleada para la determinación del parámetro de tenacidad a fractura CTOD ha sido la ASTM E1820. En cuanto a la probeta seleccionada, se trata de la SE(B) con entalla de tipo Straight Through (probeta de flexión en tres puntos – ver figura 3).

Se han mecanizado probetas en la ZAT y en Soldadura y se han ensayado en el estado de soldeo y tras un PWHT. Los resultados obtenidos se muestran en la siguiente tabla:

Como se puede apreciar, tanto en la ZAT como en la Soldadura, los valores de tenacidad a la fractura se han incrementado notablemente y, además, se observa una menor dispersión en los resultados.

Se concluye por lo tanto, que la realización de un tratamiento térmico post soldadura (PWHT) mejora notablemente la tenacidad a fractura de las uniones soldadas, aumentando casi al doble la resistencia a la propagación de grietas que pudieran haberse originado durante el proceso de soldeo o durante la vida útil del componente.

Figura 1. Efecto Macroscópico de la Unión Soldada.

Figura 2. PWHT aplicado.

Figura 3. Probeta de ensayo SE (B).

Figura 4. Aspecto de superfice rotura tras ensayo.