Tratamiento térmico postsoldadura: valores orientativos por material según EN 13480-4 y ASME B31.3
Si una soldadura de tubería debe someterse a alivio de tensiones, a qué temperatura y durante cuánto tiempo depende del material, del espesor de pared y de la norma. Este resumen compara los valores orientativos de la norma europea de tuberías EN 13480-4 y de la estadounidense ASME B31.3, para la planificación y la conversación con la coordinación de soldadura y el titular de la instalación. Lo vinculante es siempre la especificación del procedimiento de soldadura (WPS) cualificada del proyecto.
Primero: lo que ofrecen las tablas y lo que no
Los valores siguientes son requisitos mínimos y valores orientativos de las normas. El proyectista, el titular de la instalación o la especificación del procedimiento de soldadura pueden exigir un tratamiento térmico también por debajo de los límites de espesor (por ejemplo, con riesgo de corrosión bajo tensión, en servicio con hidrógeno o a baja temperatura) y prescribir rangos de temperatura más estrechos. Las normas se revisan continuamente; para un proyecto rige la edición acordada en él.
Europa: EN 13480-4 (tuberías)
EN 13480-4 asigna los aceros a grupos de materiales según CEN ISO/TR 15608. Las temperaturas de mantenimiento proceden de EN 13480-4:2017 y los tiempos de mantenimiento de ISO/TR 14745:2015 (t = espesor de pared determinante en mm).
| Grupo | Materiales (ejemplos) | Temperatura de mantenimiento | Cuándo se exige | Tiempo de mantenimiento (orientativo) |
|---|---|---|---|---|
| 1.1 | P235GH, P265GH | 550–600 °C | a partir de 35 mm de espesor de pared; por debajo, solo en casos especiales | hasta 35 mm: 30 min · 35–90 mm: t min · más de 90 mm: 40 + 0,5·t min |
| 1.2 | P355NH, 16Mo3 | 550–600 °C (16Mo3: 550–620 °C) | como 1.1 | como 1.1 |
| 5.1 | 13CrMo4-5 | 630–700 °C | por regla general; excepción: tubos pequeños hasta Ø 114,3 mm y 7,1 mm de pared con precalentamiento de al menos 200 °C | hasta 15 mm: 30 min · 15–60 mm: 2·t min · más de 60 mm: 60 + t min |
| 5.2 | 10CrMo9-10 | 670–730 °C | como 5.1 | como 5.1 |
| 5.3 | X11CrMo5 (P5) | 700–750 °C | por regla general | como 5.1 |
| 6.4 | X10CrMoVNb9-1 (P91) | 730–770 °C | por regla general; antes del tratamiento, enfriamiento intermedio para la transformación martensítica | según la especificación del procedimiento de soldadura |
| 8.1 | aceros austeníticos (1.4301, 1.4404 …) | – | por lo general, sin tratamiento térmico | – |
Recopilación simplificada, sin garantía. Los tiempos de mantenimiento de EN 13480-4 pueden diferir en detalle de los de ISO/TR 14745 (p. ej., valores mínimos); prevalece el texto de la norma en la edición acordada.
EE. UU.: ASME B31.3 (tuberías de proceso)
ASME B31.3 asigna los materiales a números P. Valores según las ediciones 2018 y 2022 (tablas 331.1.1, 331.1.3 y 330.1.1). Tiempo de mantenimiento para todos los números P aquí indicados excepto 15E: hasta 50 mm, 1 h por cada 25 mm, como mínimo 15 min; más de 50 mm, 2 h más 15 min por cada 25 mm adicionales.
| N.º P | Materiales (ejemplos) | Temperatura de mantenimiento | Cuándo se exige | Precalentamiento mínimo |
|---|---|---|---|---|
| 1 | Acero al carbono (A106 B, A105) | 595–650 °C | exento en todos los espesores si a partir de 25 mm se precalienta a 95 °C y a partir de 5 mm se suelda en varias pasadas | según la especificación del procedimiento de soldadura; a partir de 25 mm, 95 °C como condición de la exención |
| 3 | C-½Mo (A335 P1) | 595–650 °C | exento hasta 16 mm (C ≤ 0,25 %, precalentamiento, varias pasadas) | 10 °C hasta 13 mm; en otro caso, 95 °C |
| 4 | 1¼Cr-½Mo (A335 P11) | 650–705 °C | exento en soldaduras a tope hasta 16 mm (C ≤ 0,15 %, precalentamiento, varias pasadas) | 120 °C |
| 5A | 2¼Cr-1Mo (A335 P22) | 675–760 °C | exento en soldaduras a tope hasta 16 mm (C ≤ 0,15 %, precalentamiento) | 150 °C; con mayor resistencia, 200 °C |
| 5B | 5Cr-½Mo (P5), 9Cr-1Mo (P9) | 675–760 °C | siempre | 150 °C o 200 °C, respectivamente |
| 15E | 9Cr-1Mo-V (P91) | 705–775 °C | siempre; tiempo de mantenimiento mínimo de 30 min | 200 °C |
| 8 | aceros austeníticos | – | ni exigido ni prohibido: según la especificación del procedimiento de soldadura | 10 °C |
Recopilación simplificada, sin garantía. Las exenciones solo son válidas si se cumplen todas las condiciones de la norma y ni el proyectista ni la especificación del procedimiento de soldadura exigen un tratamiento térmico. La edición 2024 ha cambiado la denominación de las tablas; comprobar los proyectos nuevos frente a la edición vigente.
Precalentamiento
La temperatura de precalentamiento y la temperatura entre pasadas las fija la especificación del procedimiento de soldadura. Dependen de la composición química, el espesor de pared, el procedimiento de soldadura, el contenido de hidrógeno del metal de soldadura y el aporte térmico, y se aplican también al puntear. Para los aceros no aleados, en Europa la temperatura de precalentamiento se determina según EN 1011-2 a partir del carbono equivalente; para los aceros para alta temperatura, la norma indica valores mínimos.
Como orden de magnitud para aceros para alta temperatura de más de 15 mm de espesor de pared y metal de soldadura con bajo contenido de hidrógeno, EN 1011-2 indica unos 75 °C para 16Mo3, 100 °C para 13CrMo4-5 y 10CrMo9-10, y 150 °C para aceros con 5 a 9 % de cromo. Para P91, los fabricantes de material de aportación recomiendan al menos 200 °C con una temperatura entre pasadas de 250 °C como máximo.
Calentamiento, mantenimiento, enfriamiento y medición
- ▸Velocidad de calentamiento y de enfriamiento: Por encima de 300 °C, EN 13480-4 limita la velocidad a 5500/t °C por hora, como máximo 300 °C/h (t en mm). ASME B31.3 indica, por encima de 315 °C, como máximo 335 °C/h dividido por la mitad del espesor de pared en pulgadas.
- ▸Inicio del tiempo de mantenimiento: El tiempo de mantenimiento solo empieza a contar cuando todos los puntos de medida han alcanzado la temperatura mínima, y se interrumpe en cuanto un punto de medida cae por debajo.
- ▸Termopares: Sobre la soldadura y en el borde de la zona de calentamiento; en diámetros mayores, distribuidos por el perímetro. Colocar los termopares por duplicado protege la medición frente a fallos.
- ▸Anchura de la zona de tratamiento: ASME B31.3 exige como mínimo 25 mm a cada lado de la soldadura a la temperatura de mantenimiento. EN 13480-4 fija una anchura mínima de la banda de calentamiento en función del diámetro y del espesor de pared, y exige en el borde al menos la mitad de la temperatura máxima. Un aislamiento suficientemente ancho evita gradientes de temperatura demasiado pronunciados.
- ▸Apoyo: Apoyar la línea durante el tratamiento de forma que no se deforme por su propio peso; de lo contrario, hay riesgo de deformación, por ejemplo en las bridas.
- ▸P91: Antes del tratamiento, dejar enfriar por debajo de la temperatura de fin de transformación martensítica; no tratar directamente desde el precalentamiento. La temperatura superior de tratamiento no debe superar el punto de transformación Ac1 del material base ni del metal de soldadura.
Deformación de bridas en la soldadura →Cortar en frío en lugar de oxicorte →
Dónde ayuda HSOS
Realizamos el precalentamiento y el alivio de tensiones de soldaduras de tuberías con calentamiento eléctrico por resistencias, según su especificación del procedimiento de soldadura, con equipos de medida y control calibrados y registro de temperatura completo de cada soldadura. Si es necesario, nos encargamos también del corte y el biselado previos y del atornillado posterior.
Preguntas frecuentes
¿Hay que tratar térmicamente cada soldadura en acero al carbono?
No. Según EN 13480-4, el alivio de tensiones de aceros no aleados de los grupos 1.1 y 1.2 se exige, por lo general, solo a partir de 35 mm de espesor de pared, y por debajo solo en casos especiales. ASME B31.3 exime al acero al carbono (N.º P 1) en todos los espesores si se cumplen las condiciones de precalentamiento y de secuencia de pasadas. Aun así, el proyectista o el titular de la instalación pueden prescribir un tratamiento térmico, por ejemplo en servicio con sosa cáustica o con aminas.
¿Por qué difieren EN y ASME en la temperatura?
Ambas normas han fijado sus rangos de temperatura de forma independiente y adaptados a sus propios sistemas de materiales. Los rangos suelen solaparse, por ejemplo en P91 con 730–770 °C según EN 13480-4 y 705–775 °C según ASME B31.3. Se trabaja en la zona de solapamiento o dentro de la ventana de la especificación del procedimiento de soldadura.
¿Cómo se documenta el tratamiento térmico?
Con un registro de temperatura por soldadura o zona de control (calentamiento, mantenimiento, enfriamiento) con la asignación de los puntos de medida, además de datos sobre la banda de calentamiento, el aislamiento y los equipos utilizados con su certificado de calibración.
Recopilado a partir de EN 13480-4:2017, ISO/TR 14745:2015, EN 1011-2, ASME B31.3 (2018/2022) y datos de fabricantes, sin garantía. Prevalecen la edición de la norma acordada en el proyecto, la especificación del procedimiento de soldadura y los requisitos del proyectista y del titular de la instalación.
Tratamiento térmico según WPS, con registro de cada soldadura
Envíenos el material, las dimensiones y la especificación del procedimiento de soldadura: planificaremos las zonas de calentamiento, los puntos de medida y el personal.