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Tendência dos materiais metálicos na indústria de petróleo e gás

Apresentação Materiais Metálicos - UFSCar
by

Julia Verdério

on 6 July 2015

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Transcript of Tendência dos materiais metálicos na indústria de petróleo e gás

Três bacias: Santos, Campos e Espírito Santo

São as reservas mais profundas em que já foi encontrado petróleo no mundo

Petróleo:
Grande quantidade
Excelente qualidade
Tendência dos materiais metálicos na indústria de petróleo e gás
Problemas
Ultrapassar
- Lâmina d’água
- Camada de sedimentos
- Camada de sal

Temperaturas

Altas pressões

Maior problema
- Corrosão dos materiais e equipamentos devido a adversidade do meio
Tipos de Corrosão
As principais solicitações presentes nesse ambiente demandam materiais resultantes de uma combinação bem definida de

→Resistência mecânica e à corrosão, →Proteção contra CO2, cloretos, H2S
→Formação de condensados
Corrosão por CO2
Pré-sal → alto teor de CO2 nos fluidos produzidos
Um dos tipos mais encontrados na produção de óleo e gás
Ocorre no interior de equipamentos e dutos
Este gás na presença de água forma H2CO3 que pode gerar um processo corrosivo que pode levar o duto a falhar
Muitas vezes aparece na forma de pites de corrosão
Aços ARBL (API)
Regularizados pela norma American Petroleum Institute (API)
Tubos para transporte → API 5L (Specification for Line Pipe)
Os graus abrangidos pela norma API 5L são: X42, X46, X52, X60, X65, X70 e X80
Julia Verdério RA: 413755
Marina Rocha RA: 413801
Sara Lage RA: 413860

Aços Inoxidáveis Supermartensíticos
Combinação adequada de resistência a corrosão e soldabilidade a um preço competitivo

Maior teor de Ni e Mo e maior teor de C que os martensíticos convencionais

Microestrutura ideal
→ Martensita revenida + Austenita retida

Presença de ferrita "delta" é prejudicial
Supermartensíticos
X
Martensíticos
Propriedade mecânicas similares aos martensíticos convencionais na condição temperada e revenida
Alguns tipos de corrosão são menos pronunciados nos supermartensíticos
Propriedades
Supermartensíticos
X
Duplex
Mais baratos e com maior resistência que os duplex
Tendência - maior resistência

→ X-100 E X-120

Adições de elementos de liga como Mo, Cu, Ni e processos modificados de resfriamento controlado

• Os aços utilizados na fabricação de tubos API 5L, a partir do grau X42 são do tipo ARBL
• Redução de custos → redução da espessura da parede do tubo → pressões maiores → mais volume de petróleo transportado

DUTOS FLEXÍVEIS - Águas profundas
Aço Inox Super Duplex
São ligas composta por Fe-Cr-Ni-Mo-N
Matriz ferrítica e fase austenítica precipitada.


Processamento
Usinabilidade → PRE (Resistência equivalente à corrosão por pites)

Maior PRE → pior usinabilidade

Super duplex → o PRE é maior que 40
→Altíssima resistência à corrosão
→Baixa usinabilidade (cerca de 30% da obtida com um aço comum)
Curiosidades
Maquina de Lingotamento Contínuo Vertical
→ Conversão de placas mais grossas do mundo ( 300 a 500mm) em produtos para plataformas petrolíferas;
→ Aços com as especificações de acordo com a indústria de petróleo e gás;
→ Tecnologias de produção capazes de minimizar deformações no produto final

O Pré - Sal
Desde 2008 a Petrobras superou a produção de 100 milhões de barris de petróleo

Diariamente são mais de 300 mil barris, nas bacias de Santos e de Campos

Em 2017, a Petrobras estima alcançar 1 milhão de barris por dia

Pré - Sal
Pré-Sal
Uniforme
Por Frestas
Por Pites
Intercristalina ou Intergranular
Sob Tensão
Microbiológica
por CO2
Por H2S
Por Cloretos e Oxigênio
Corrosão por H2S
Corrosão por Cloretos
e Oxigênio
Cl- destrói o filme de óxido (camada passiva) dos aço inoxidáveis
Concentração de íons → gerando pites
Aumento de temperatura e presença de O2 potencializam o efeito
Composição
Falhas relacionadas a corrosão na induústria de petróleo
H2S → Alto teor no petróleo ou produzidos por processos biológicos
→ Risco de propiciar trincamento assistido pelo meio, podendo levar a uma falha catastrófica
Acontecem devido à entrada de H2 no interior do aço, que pode se dar de duas maneiras:
- Corrosão por tensão por sulfetos → altas tensões e fragilização por H2
- Trincamento induzido pelo H2 → formação de bolhas → MnS
Tendências
Aços ARBL (API)
Aços ARBL (API)
Resistência mecânica
Tenacidade

Soldabilidade
Resistência às trincas induzidas por H2
Resistência à corrosão

Aços ARBL (API)
Aços ARBL (API)
Aço Inox Super Duplex
Diferença na concetração dos elementos de liga

Combinação de Cr, Mo e N


Aços inoxidáveis Duplex X Super Duplex
Aço Inox Super Duplex
Processamento
Aço Inox Super Duplex
Fundição → regiões com grande concentração de massa → resfriamento é relativamente lento
Precipitação inevitável de fase sigma → fragiliza muito o material
A precipitação desse intermetálico pode ser minimizada, controlando-se a composição química e a velocidade de resfriamento, durante o processo de solidificação
Super ligas a base de Níquel
Matriz com estrutura CFC
Não sofrem transformações alotrópicas até a temperatura de fusão
Elevada tenacidade e dutilidade em uma larga faixa de temperaturas
Trabalhadas a frio a morno e a quente

Inconel 625
Densidade 8,4 g/cm³
Resistente a corrosão (pite, fresta e água do mar) e oxidação
Nb + Mo: Endurecimento da matriz da ligas → responsáveis pela resistência da liga
Excelente soldabilidade

Super ligas a base de Níquel
Aços ARBL
Aço Inox
Super
Duplex
Aço Inox
Super
Martensítico
Super
Ligas de
Níquel

Aplicações
Referências Bibliográficas
PEREIRA, Aldo Santos. SOLDAGEM EM OPERAÇÃO DE TUBOS API DE ALTA RESISTÊNCIA E BAIXA ESPESSURA COM ÊNFASE NA PERFURAÇÃO E TRINCAS A FRIO. 2012. 176 f. Tese (Doutorado) - Ufsc, Florianópolis, 2012. Disponível em: <http://repositorio.ufsc.br/bitstream/handle/123456789/96152/303910.pdf?sequence=1>. Acesso em: 20 jun. 2013.

YSHII, Lucas Nobumichi; CHIODO, Mario Sergio Giancoli. APLICAÇÃO DE AÇOS DE ALTA RESISTÊNCIA EM DUTOS DE TRANSPORTE DE ÓLEO E GÁS: IMPLICAÇÕES SOBRE O PROJETO E CONSTRUÇÃO. Disponível em: <http://sites.poli.usp.br/d/pme2600/2007/Artigos/Art_TCC_040_2007.pdf>. Acesso em: 21 jun. 2013.

CALOI, Giselle. ANÁLISE DA SOLDABILIDADE DO AÇO API 5L X-80 POR MEIO DOS TESTES TEKKEN E DE IMPLANTE. 2008. 139 f. Tese (Doutorado) - Puc-rio, Rio de Janeiro, 2008.
V&M DO BRASIL. Catálogo - Tubos condutores. Disponível em: <http://www.vmtubes.com.br/vmbinternet/filesmng.nsf/A915BC91530CFD5D832578B600535592/$File/CATALOGO_CONDUTOR%2006-2011.pdf>. Acesso em: 21 jun. 2013.

PRÉ-SAL Disponível em: <http://www.brasilescola.com/brasil/presal.htm>. Acesso em: 21 jun. 2013.

PETROBRÁS. Atuação no pré-sal. Disponível em: <http://www.petrobras.com.br/pt/energia-e-tecnologia/fontes-de-energia/petroleo/presal/>. Acesso em: 21 jun. 2013.

Referências Bibliográficas

PETROBRÁS. Desafios na seleção de materiais na industria de petróleo. Disponível em: <http://www.nucleoinox.org.br/upfiles/arquivos/downloads/apresent_petrobras_desafios_sele%C3%A7%C3%A3o_materiais_v2.pdf>. Acesso em: 20 jun. 2013.
VALLE, Lena de Castro Menezes. EFEITOS DA SOLUBILIZAÇÃO E DO ENVELHECIMENTO NA MICROESTRUTURA E NAS PROPRIEDADES MECÂNICAS DA SUPERLIGA INCONEL 718. 2010. 105 f. Dissertação (Mestrado) - Ufrj, Rio de Janeiro, 2010. Disponível em: <http://objdig.ufrj.br/60/teses/coppe_m/LenaDeCastroMenezesValle.pdf>. Acesso em: 19 jun. 2013.

REALUM. Duplex. Disponível em: <http://www.realum.com.br/duplex2.php>. Acesso em: 19 jun. 2013.

VILLARES METALS. Duplex/Super Duplex. Disponível em: <http://www.villaresmetals.com.br/portuguese/1012_PTB_HTML.htm>. Acesso em: 19 jun. 2013.

REALUM. Inconel. Disponível em: <http://www.realum.com.br/inconel2.php>. Acesso em: 20 jun. 2013.

MECANOCHEMIE. Corrosão. Disponível em: <http://www.mecanochemie.com.br/mecano/arquivos/Acos%20Inoxidaveis%20e%20a%20Corrosao.pdf>. Acesso em: 22 jun. 2013.

JESUS, Edilson Rosa Barbosa De. MATERIAIS PARA FABRICAÇÃO DE EQUIPAMENTOS DE PROCESSO. Disponível em: <http://www.cefetsp.br/edu/sertaozinho/revista/volumes_anteriores/volume1numero9/Artigos%20Numero%209/01.pdf>. Acesso em: 22 jun. 2013.
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