Ensaios com ligas alternativas trazem opções para minimizar a corrosão interna em dutos tipo MLP

Walter Barreiro Cravo Junior

Chefe da Divisão de Corrosão e Biocorrosão do INT. É engenheiro químico, mestre e doutor em Tecnologia de Processos Químicos e Bioquímicos pela Escola de Química da UFRJ. Tem experiência na área de microbiologia, com ênfase na área industrial e do petróleo, atuando principalmente em estudos relacionados a biocorrosão. Atuou anteriormente como coordenador de pesquisa do Laboratório de Biocorrosão da PUC-Rio.

Palavras-chave: Biocorrosão, hibernação de dutos, ligas metálicas resistentes a corrosão, corrosão por fresta.

A indústria de óleo e gás demanda inúmeras operações desde a fase de prospecção até a produção dos derivados de petróleo nas refinarias. Dentre essas operações destacamos os sistemas de injeção de fluidos, como água e gás, da plataforma para o reservatório, o escoamento da produção dos poços de petróleo das plataformas de produção até os terminais, sendo todas essas realizadas através de dutos.

Após a fase de instalação e anteriormente a etapa de operação propriamente dita, o duto passa pelas fases de pré-comissionamento e hibernação. Durante a fase de pré-comissionamento, o duto pode ser preenchido com uma formulação, muitas vezes a base de água do mar no caso de sistemas de produção off-shore, e pressurizado para o monitoramento da ocorrência de vazamentos (teste de estanqueidade). Ao final desta etapa, denominada de teste hidrostático, o duto pode permanecer inundado com o mesmo fluido até o momento de ser colocado em operação. Este período é denominado de hibernação. Tendo em vista que o fluido normalmente utilizado para o preenchimento do duto é a água do mar e que esta apresenta um considerável potencial corrosivo, faz-se necessário formular este fluido com compostos que minimizem estes efeitos corrosivos.

O oxigênio é um dos principais causadores da corrosão interna destes dutos, juntamente com a presença de microrganismos, seja para dutos em aço-carbono ou em materiais mais nobres aliados à presença de cloretos para quebra do filme passivo (CRA - corrosion resistant alloys), principalmente por induzir os mecanismos da despolarização catódica. Com o passar do tempo, o oxigênio é consumido pelas reações de corrosão (caso dos aços carbono ou baixa liga) e pela presença de microrganismos aeróbios presentes na água do mar (aços carbono ou CRAs), que utilizam este composto no seu metabolismo. Neste momento, a baixa concentração de oxigênio no interior do duto leva a condições favoráveis ao desenvolvimento de microrganismos anaeróbios, entre eles as bactérias redutoras de sulfato (BRS), que são extremamente ativas nos processos de biocorrosão, acelerando e/ou induzindo as reações catódicas e, consequentemente, aumentando a corrosão localizada nas superfícies destes dutos hibernados. Para que estes microrganismos tenham uma influência sobre o processo corrosivo é necessário que haja a adesão destes nas superfícies dos dutos com consequente formação de biofilme.

Para minimizar os efeitos causados pelos diferentes mecanismos de corrosão que ocorrem nos dutos hibernados, são adicionados aos fluidos compostos químicos com diferentes funções. A adição de bissulfito de sódio tem o objetivo de reagir com o oxigênio dissolvido, diminuindo sua concentração para teores abaixo de dez partes por bilhão (10 ppb), de modo a mitigar sua ação corrosiva. Compostos biocidas, para controlar o crescimento de microrganismos, são também adicionados, além de fluoresceína, que é utilizada como indicador caso haja algum vazamento.

Ao término do período de hibernação, o fluido deve ser descartado adequadamente, sendo importante monitorar os impactos ambientais de seu descarte no meio ambiente. Tendo em vista a necessidade de diminuição dos impactos ambientais causados por este descarte, a legislação ambiental está cada vez mais restritiva quanto aos parâmetros de qualidade dos efluentes lançados no meio ambiente. Desta forma, os compostos adicionados ao fluido para minimizar os efeitos corrosivos devem ser compatíveis aos padrões de toxicidade no momento do descarte. Para que esta condição seja assegurada, análises de ecotoxicidade são realizadas para garantir que o fluido a ser descartado esteja dentro dos padrões estabelecidos pela legislação. Os custos operacionais relacionados à adição dos produtos químicos, somados às restrições ambientais para o descarte dos fluidos ao final do período de hibernação, impulsionam a necessidade do desenvolvimento de novas alternativas para que a operação de hibernação de dutos seja menos onerosa e cause menos impacto ao meio ambiente.

A utilização de materiais mais resistentes à corrosão, seja como dutos rígidos monolíticos ou pela utilização de dutos em aço carbono revestidos internamente por esses materiais (cladeados ou com “liner” em material CRA), é uma alternativa para o escoamento de fluidos corrosivos que são inadequados para aplicação do aço carbono. Durante o período de hibernação, seja pela utilização de água do mar não tratada ou pelo ingresso acidental de água do mar durante a hibernação, é importante conhecer os tempos máximos de exposição à água do mar natural para cada material aplicado sem que ocorra perda de integridade, de modo que se possa proceder a sua remoção e substituição por fluido adequado. É importante mencionar que este período de tempo variará em função do material exposto (metal de base e soldas), da qualidade da água e da temperatura de exposição à água do mar, sendo requeridos o tamponamento das extremidades dos dutos (para se evitar a renovação de água do mar, entrada de vida marinha, areia etc.) e o preenchimento completo da linha com água do mar (para evitar regiões de interface água/vapor), de modo a prevenir condições mais críticas do ponto de vista do processo corrosivo. A presença de geometria de frestas (sobretudo flanges, mas também imperfeições nas juntas soldadas e presença de depósitos sobre a superfície metálica) favorece a ocorrência de corrosão por frestas.

O trabalho desenvolvido pela Divisão de Corrosão e Biocorrosão do INT consiste justamente em avaliar a susceptibilidade desses materiais CRA à corrosão localizada e/ou microbiológica, com a indicação do tempo necessário para início do processo corrosivo por meio de estudos realizados em escalas de laboratório e piloto, por abordagens microbiológicas, de biologia molecular, caracterização superficial e monitoração eletroquímica. Os estudos em escala laboratorial serão realizados nas instalações do INT, e os estudos em escala piloto serão realizados no Instituto de Estudos do Mar Almirante Paulo Moreira (IEAPM), em Arraial do Cabo, Rio de Janeiro, que será um dos parceiros do INT nesta empreitada. O INT contará ainda com a parceria do Instituto de Corrosão de Brest, França, com a participação ativa do pesquisador Nicolas Larché, especialista no monitoramento da corrosão por fresta.

Os resultados obtidos com este estudo irão subsidiar as futuras tomadas de decisão referentes ao controle dos processos corrosivos em dutos hibernados.