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Edição 282 – Março de 2006 |
| Para resistir à corrosão |
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| Pesquisadores da UFC avaliam resistência à corrosão de aços inoxidáveis em busca de alternativa para reparo em torres de destilação que processam petróleos pesados |
| O uso de aço inoxidável superferrítico, desenvolvido
inicialmente com o objetivo de atender problemas relacionados à
corrosão na indústria açucareira, começa
a despertar o interesse do setor de petróleo e gás.
Uma pesquisa realizada por engenheiros ligados a Universidade Federal
do Ceará avaliou as características de resistência
à corrosão com três tipos de aços inoxidáveis
e apontou o aço superferrítico AISI 444 como uma alternativa
viável para aplicações em condições
de refino de petróleo. “A menor taxa de corrosão apresentada por este aço pode representar um aumento no tempo de operação da torre de destilação, aumento dos tempos entre as paradas para manutenção e maior confiabilidade do equipamento, conduzindo a uma redução dos custos tanto associados à parada da unidade, quanto de manutenção propriamente dito, aumento da segurança operacional e preservação do meio ambiente”, explica o engenheiro mecânico Cleiton Carvalho Silva, mestrando em engenharia e ciência dos materiais, que trabalhou no projeto de pesquisa. A pesquisa – vencedora da versão 2005 do Prêmio Petrobras de Tecnologia – avaliou principalmente o efeito da soldagem sobre as características metalúrgicas, com foco especial sobre a resistência à corrosão dos aços inoxidáveis AISI 410S, AISI 316L – empregados no revestimento de equipamentos nas unidades de processamento de petróleo – e do aço AISI 444 como alternativa no reparo de torres de destilação, em substituição aos aços utilizados, especialmente em condições de elevada acidez. Amostras dos aços – com e sem solda – foram submetidas a tratamentos térmicos imersas em petróleo pesado – por um período de 30 horas, em dois níveis de temperatura (200ºC e 300°C). Em todas as condições avaliadas, o aço inoxidável AISI 444 foi o metal de base que obteve a menor taxa de corrosão por perda de massa. Aliado ao melhor desempenho, os aços inoxidáveis ferríticos também resultam em uma maior economia – já que são mais baratos quando comparados aos austeníticos. Entretanto, questões de caráter metalúrgico – como possível fragilização e a sua soldabilidade – devem ser analisadas em conjunto. Novas pesquisas estão sendo desenvolvidas na Universidade Federal do Ceará, visando melhorar as características deste material através da alteração nos teores de cromo e molibdênio, cujo objetivo principal é obter uma nova liga mais resistente à corrosão e menos suscetível a problemas de fragilização. O processo de corrosão em torres de destilação Torres de destilação inicialmente projetadas para processar petróleos leves – com baixo índice de acidez – começam agora a se deparar com a necessidade de processar petróleos pesados – com alto índice de acidez. A presença dessas substâncias corrosivas – HCl, ácidos naftênicos, enxofre e H2S – associada às elevadas temperaturas de operação, ativa o processo de corrosão. “A temperatura elevada favorece a formação de diversos ácidos, especialmente os ácidos naftênicos, que ao entrarem em contato com a superfície metálica, iniciam um intenso processo de corrosão do material”, esclarece o professor Jesualdo Pereira Farias, titular do Departamento de Engenharia Metalúrgica e de Materiais da UFC. As refinarias da Petrobras já trabalham com equipamentos revestidos com aços inoxidáveis AISI 316L (austenítico) e AISI 410S (ferrítico). A utilização do aço AISI 444 está sendo estudada especificamente para ser aplicado como revestimento de torres de destilação de petróleo. Sua aplicação em outros equipamentos pode ser viável dependendo das características de operação do equipamento, como temperatura de operação e fluidos processados – embora seja necessária a realização de outras análises específicas. Dentre as principais características do aço AISI 444 destacam-se o teor de cromo de 17%, adição de 2% de molibdênio, baixos níveis de elementos intersticiais – como carbono e nitrogênio – e adição de elementos estabilizadores – como o nióbio e titânio – para evitar a formação de carbonetos e nitretos de cromo, que são responsáveis pela suscetibilidade à corrosão intergranular. Este aço foi lançado no Brasil em 2001, inicialmente com o objetivo de atender a demanda da indústria açucareira. Suas excelentes características de resistência à corrosão e corrosão sob-tensão despertaram o interesse de outros setores, motivando o estudo sobre a viabilidade de aplicação para o setor petróleo e gás. O revestimento O revestimento interno de equipamentos com aços inoxidáveis é comum em equipamentos na indústria do petróleo, dada à agressividade dos meios e as severas condições de serviço. Em geral, três formas de revestimento podem ser encontradas, o clad, o lining, e o overlay. No caso do revestimento de torres de destilação – em clad – o aço estrutural é revestido com aço inoxidável, normalmente através de processos como soldagem por explosão, dando origem a uma chapa bimetálica que será usada na fabricação do equipamento. “Em equipamentos com grandes dimensões como no caso das torres de destilação, o clad é o revestimento mais comum na construção e o lining é a técnica mais usada no reparo”, conta Cleiton Silva. Em se tratando da relação custo x benefício, os aços inoxidáveis são, em muitos casos, a melhor opção para revestimentos de equipamentos. Ligas de níquel (monel, inconel e hasteloy) ou outras não-ferrosas, apresentam-se como alternativa de revestimento. A desvantagem é que, além de serem de custo elevado, as ligas de níquel apresentam ainda baixa resistência ao ataque pelo H2S. Outros materiais que apresentam boa resistência à corrosão naftênica são as ligas de alumínio e de nióbio. Os aços inoxidáveis austeníticos conhecidos por série 300 são disparados os aços inoxidáveis mais comercializados em todo o mundo. Alguns austeníticos, como o AISI 316 e 317, têm sido apontados como os de melhor desempenho em aplicações nas unidades de refino, principalmente devido à presença do molibdênio em teor suficiente para aumentar a resistência ao ataque dos ácidos naftênicos – embora, na prática, problemas relacionados à corrosão sob-tensão têm sido relatados. Outros aços inoxidáveis austeníticos como os AISI 304, 321 e 347, também têm sido empregados. Os aços inoxidáveis ferríticos utilizados em revestimentos – AISI 403, AISI 405 e o AISI 410S – não vêm apresentando desempenho satisfatório nas condições atuais de processamento de petróleo. As causas para este baixo desempenho podem ser o baixo teor de cromo (em média 13%) e a ausência de molibdênio. Neste contexto, o aço inoxidável superferrítico AISI 444, que contem maior teor de cromo e adição de molibdênio comparado aos ferríticos, surge como alternativa para aplicações em revestimento, em substituição aos aços austeníticos. “Os aços inoxidáveis ferríticos, de uma forma geral, são mais baratos que os austeníticos por apresentarem em sua composição química teores de níquel muito baixo. Além disso, o aço inoxidável AISI 444 tem produção nacional o que elimina a necessidade de importação”, observa o engenheiro químico Hosiberto Batista de Sant’Ana, professor adjunto do Departamento de Engenharia Química da UFC. |
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