PWHT para aceros Cr-Mo: tratamiento térmico posterior a la soldadura (PWHT) de fabricaciones A387 y de clase P91

Por qué lo necesitan las soldaduras Cr-Mo

Soldar aceros al cromo-molibdeno deja tres problemas tras de sí: una zona afectada por el calor (HAZ) dura y sensible al agrietamiento, altas tensiones residuales bloqueadas por el ciclo térmico de la soldadura y — para los grados resistentes a la fluencia — una microestructura que aún no es la que asume el diseño. El tratamiento térmico posterior a la soldadura (PWHT) aborda los tres a la vez:

• Reviene la HAZ dura y el metal de soldadura, restableciendo la ductilidad y la tenacidad.
• Alivia la tensión residual por relajación por fluencia a temperatura, mejorando la estabilidad dimensional y la resistencia al agrietamiento por corrosión bajo tensión y por fatiga.
• En los grados para fluencia completa la estructura prevista de martensita revenida.

Los códigos de construcción (ASME Section VIII y los códigos de tuberías, con reglas de materiales en Section II) hacen obligatorio el PWHT para la mayor parte del trabajo a presión Cr-Mo por encima de umbrales de espesor definidos: es un requisito del código, no una preferencia del taller.

Intervalos de temperatura y lógica de mantenimiento

El PWHT es un tratamiento subcrítico: la temperatura debe revenir y aliviar tensiones eficazmente manteniéndose con seguridad por debajo de la temperatura crítica inferior (Ac1), para que nada se reaustenice. Los intervalos ampliamente utilizados son aproximadamente:

Familia de grado	Región típica de PWHT (indicativa)
1.25Cr-0.5Mo (clase A387 Gr.11)	aprox. 620–680 °C
2.25Cr-1Mo (clase A387 Gr.22)	aprox. 680–730 °C
9Cr-1Mo-V (P91 / A387 Gr.91)	aprox. 730–770 °C, estrictamente controlado

El tiempo de mantenimiento escala con el espesor: las tablas de los códigos lo expresan como un tiempo mínimo por unidad de espesor, con mínimos absolutos para material delgado. La lógica es igualación más relajación: la sección más gruesa debe alcanzar la temperatura en todo su espesor y permanecer el tiempo suficiente para que las tensiones se relajen por fluencia. Las velocidades de calentamiento y enfriamiento por encima de ciertas temperaturas también están limitadas por el código para controlar los gradientes térmicos en recipientes pesados, y los termopares sobre la pieza — no el dial del horno — son el registro que cuenta.

Grado 91: el caso estricto

La resistencia a la fluencia del P91 procede de una martensita cuidadosamente revenida con precipitados finos, y su ventana de PWHT es correspondientemente estrecha. Demasiado bajo o demasiado corto, y la HAZ permanece dura e infrarevenida; demasiado alto, y el tratamiento sobrerreviene (o, en el peor caso, reausteniza localmente, formando martensita fresca sin revenir al enfriar) y la resistencia a la fluencia queda dañada permanentemente. Para el grado 91, la precisión de la medición de temperatura, el control del mantenimiento y el PWHT antes de cualquier prueba hidráulica o exposición en servicio se tratan como pasos críticos de calidad, y los barridos de dureza tras el PWHT son la verificación estándar.

PWHT localizado y precauciones prácticas

Los recipientes grandes suelen tratarse térmicamente localmente alrededor de una costura de soldadura en lugar de tratarse enteros en horno. El ancho de la banda calentada, el aislamiento y el control del gradiente se convierten entonces en las variables de calidad: un PWHT localizado mal controlado puede doblar la virola o dejar el patrón de tensiones peor que un ciclo competente en horno. La interrupción de un ciclo a mitad del mantenimiento y las reparaciones tras el PWHT (que generalmente requieren repetirlo) se gestionan mediante procedimientos escritos por una razón: en los equipos Cr-Mo, el historial de tratamiento térmico forma parte de la integridad documentada de la envolvente a presión.