emprego de revestimento para proteção interna em dutos

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6ª Conferência sobre
Tecnologia de Equipamentos
EMPREGO DE REVESTIMENTO PARA PROTEÇÃO IN TERNA EM
DUTOS
Marly Lachermacher
PhD, Engenheira Química
PETROBRAS/CENPES
Byron Gonçalves de Souza Filho
MSc, Engenheiro Metalúrgico
TRANSPETRO/Sede - Confiabilidade de Dutos
Lásaro Moreira de Andrade
Engenheiro Mecânico
TRANSPETRO/Bahia – Confiabilidade de Dutos
6° COTEQ Conferência sobre Tecnologia de Equipamentos
22°° CONBRASCORR – Congresso Brasileiro de Corrosão
Salvador – Bahia
19 a 21 de Agosto de 2002
As informações contidas neste trabalho são de exclusiva responsabilidade dos
autores
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SINÓPSE
Este trabalho apresenta a prática de aplicação a nível internacional bem como os
resultados da avaliação técnica e econômica de um serviço pioneiro em um duto de
transporte de nafta na PETROBRAS realizado através de um processo de préqualificação internacional de empresas. Os seguintes benefícios econômicos:
aumento da vida útil do duto em até 20 anos, redução dos danos ambientais
decorrentes de vazamentos, redução no custo com inibidor de corrosão, redução nos
custos de manutenção, redução no custo de limpeza do duto; ganhos indiretos com
aumento de vazão, redução no consumo de energia devido à redução da rugosidade
nas paredes internas e melhores qualidades dos produtos determinaram o uso do
revestimento.
Palavras chaves: dutos, corrosão, reabilitação, revestimento, processo in-situ, epoxi
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1. INTRODUÇÃO
Em virtude do envelhecimento natural dos dutos e, principalmente dos problemas
operacionais inerentes à atividade, o controle da corrosão interna vem tomando sua
importância nas empresas operadoras de dutos. De forma a buscar uma solução
alternativa para os dutos em operação já afetados com corrosão, foi desenvolvida a
técnica de aplicação de revestimento in-situ. Assim, torna-se po ssível a intervenção
direta em um trecho da tubulação, sem que seja preciso desmobilizar toda a rede.
Para consolidar o conhecimento técnico sobre essa tecnologia bem como elucidar os
benefícios econômicos foi feita uma pesquisa junto aos fornecedores desse serviço e
às empresas usuárias desse processo, bem como foi assistido um serviço semelhante
na empresa Mexicana, PEMEX.
Dentro do mercado internacional, a tecnologia de revestimento interno in-situ" é uma
tecnologia consolidada no exterior, aplicada há mais de 30 anos e exaustivamente
testada em cerca de 200 aplicações em diversas instalações em diferentes países e
empresas, em dutos novos e dutos existentes de transporte de gás, petróleo e seus
derivados, efluentes, etc. Em todas essas aplicações, o resultado final foi muito bom,
conforme relato dos usuários.
Esse processo agrega uma nova tecnologia de reabilitação de dutos, trazendo como
benefícios o aumento da vida útil do duto, a redução dos custos de manutenção e dos
danos ambientais decorrentes de vazamentos.
Reconhecendo a importância de garantir a integridade dos dutos e a maior
confiabilidade operacional e em consonância com a preocupação com segurança e
meio ambiente foi feita um estudo de viabilidade técnica e econômica de aplicação
do processo in-situ em duto da PETROBRAS.
2. SERVIÇO DE APLICAÇÃO DO PROCESSO IN-SITU
De forma a comprovar os resultados reportados pelos usuários dessa aplicação bem
conhecer o seu procedimento operacional, foi feito o acompanhamento da execução
de um serviço semelhante no duto de transporte de óleo combustível na empresa
mexicana, PEMEX no trecho de 5 Km de uma linha de 16” de diâmetro.
Esse duto tem 11 Km e está em operação há um ano; transporta óleo combustível e
opera a temperatura de 80 °C. Ele passa por uma região mais elevada. O trecho de 6
Km foi revestido internamente anteriormente, pela mesma empresa. A separação do
duto em dois trechos foi feita por conveniência operacional da PEMEX. O fator
determinante para a execução desse serviço foi o problema ambiental, pois o duto
passa por uma área habitacional, além de operar à temperatura elevada.
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A primeira etapa do processo foi o preparo da superfície, sendo feitas as limpezas
mecânica e química. Inicialmente, o lançador e o recebedor de pig foram adaptados
no início e final da seção do duto, respectivamente como ilustra a figura 1. A seguir,
o pig de espuma foi introduzido no lançador de pig e deslocado ao longo do duto
para remover os produtos presentes no seu interior. Após várias passagens, o pig foi
recolhido no recebedor de pig. Seguidamente, foi feita a remoção dos
hidrocarbonetos com diesel, previamente armazenado no tanque e adicionado através
de mangueira conectada ao duto, por pressão. A batelada de diesel situada entre dois
pigs foi deslocada ao longo do duto numa velocidade controlada pela diferença de
pressão entre o lançador e o recebedor de pig. O controle da limpeza foi feito
determinando o teor de sólidos totais dissolvidos no diesel. Visando remover a
parafina presente, foi feita a limpeza com querosene de aviação e posteriormente
feita a passagem de pig escova para remover os produtos aderidos a parede interna.
Nessa fase, a limpeza foi certificada pela ausência de sólidos na amostra de efluente
presente no interior do duto. Em seguida, foi passado o pig de poliuretano e feita a
lavagem com água. Foram utilizados detergente e água para a remoção total dos
hidrocarbonetos, sucedendo a decapagem ácida com ácido clorídrico para retirar os
óxidos. O acompanhamento do preparo da superfície foi feito por inspeção visual do
carretel instalado na extremidade final do duto, assegurando um grau de preparação
de uma superfície de metal quase-branco, estando de acordo com a Norma NACE 2
ou SSSPC SP 10.
O último estágio do preparo consistiu na passivação do aço com ácido fosfórico para
evitar o aparecimento de novas oxidações, seguida da lavagem com água e secagem
do duto com ar comprimido. Após essa etapa, foi feita a aplicação do revestimento,
como ilustra a figura 2. A tinta foi misturada em ta mbores e a batelada de tinta foi
deslocada de forma semelhante a usada na etapa de limpeza e o pig foi recolhido no
recebedor de pig. Várias bateladas de tinta epoxi são colocadas entre dois pigs, que
são deslocados ao longo do duto com ar comprimido. A velocidade de deslocamento
dos pigs, em torno de 2 m/s é controlada pela diferença de pressão de forma a
assegurar a uniformidade da espessura do revestimento. O monitoramento dessa
etapa também foi feito por inspeção visual do carretel. Foram aplicadas três camadas
de revestimento, a secagem foi feita com ar comprimido, e um tempo de espera entre
cada camada de 24 horas. Nos carretéis revestidos foram também realizados testes de
campo para verificar a integridade, a aderência e a espessura do revestimento.
3. LEVANTAMENTO DAS EMPRESAS FORNECEDORAS DO SERVIÇO
DE REVESTIMENTO IN-SITU
No mercado internacional, as firmas Bateman Pipeline System da África do Sul (InSitu Pipeline System, nos EUA), CRC Evans e Bredero Price / U.S.Pipe Technology
dos Estados Unidos fornecem serviço de revestimento interno in-situ .
A firma Bateman Pipeline System apresenta 28 anos de experiência no mercado, com
aplicações em empresas congêneres a PETROBRAS, a citar Exxon, Shell,
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Occidental, Marathon Oil, Tennesse, entre outras Essa firma já fez em torno de 140
operações, revestindo aproximadamente 1800 Km na América do Norte, com maior
freqüência (36 %), seguida da Europa (27%), da África do Sul (20%) e da Ásia
(17%) para linhas de água, gás, petróleo e, principalmente para dutos de derivados,
mostrando sua aplicabilidade nos dutos onde a PETROBRAS luta com severos
problemas de corrosão interna.
A Bateman apresenta experiência tanto em linhas onshore como offshore. No
primeiro caso, de dutos onshore, indústrias de petróleo como a Marathon Oil, a
Exxon, Agip Petroleum e Shell utilizaram essa técnica em seus dutos de transporte
de óleo em presença de agentes corrosivos. Para oleodutos offshore, foram realizadas
várias aplicações pela Arco – Indonesia, sendo as mais recentes, em 1998 para dutos
de diâmetros de 12” e 16” e até 18 Km de comprimento. Ela tem trabalhos
executados em dutos numa faixa ampla de diâmetros, desde 5” até 22” e de
comprimentos, desde 5 Km até 90 Km, com maior ênfase para linhas com
comprimento menores que 20 Km. A companhia Tennesse Gas Pipeline utiliza essa
tecnologia em seus gasodutos desde 1972, apresentando vinte e cinco linhas
revestidas em um total de 270 Km.
O sistema de revestimento interno in-situ apresentado pela firma CRC Evans é
semelhante ao da Bateman Pipeline System, que consiste na aplicação de três ou
quatro camadas de revestimento a base de epoxi com o uso de pig, que se desloca ao
longo do tubo formando uma camada uniforme e homogênea na parede interna. Da
mesma forma, o aumento da vida útil e a redução dos custos de manutenção e
operação também são os benefícios reportados por essa firma.
O histórico de aplicação de revestimento in-situ da firma U. S. Pipe Technology em
empresas, como Shell, Arco, Texaco, Dow Chemical data de 1973. Comparada às
firmas Bateman e CRC Evans, essa companhia tem menos experiência no mercado.
Ela patenteou a tecnologia de revestimento interno in-situ de revestimento sem
solvente para proteção anticorrosiva. Segundo informações dessa firma, esse tipo de
revestimento possui melhores propriedades de aderência do que os revestimentos
epoxi a base de solvente, fundamental para essa aplicação.
4. EMPRESAS OPERADOR AS DE DUTOS
Segundo relatos dos usuários dessa aplicação, os primeiros projetos de aplicação do
processo in-situ iniciaram em 1975 pela empresa de Gás Tennesse (Tenneco) e foram
concluídos em 1986 nas linhas offshore no Golfo do México. Foram reportados bons
resultados, demonstrando pelo controle efetivo da corrosão nos sistemas de gás
úmido contendo altor teor de CO2, H2S, em operação já afetados pela corrosão.
Algumas linhas foram reabilitados e estão em operação há mais de 25 anos. Essa
empresa já revestiu 25 dutos, total de 400 KM , com diâmetros de 8” a 20” e
comprimento de 3 a 22 Km . Em virtude da redução da rugosidade da superfície
metálica, as linhas revestidas com epoxi mostraram um aumento de 5-10 % na taxa
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de escoamento, benefício este atribuído a redução da rugosidade da superfície interna
do aço.
A vantagem da técnica in-situ, é possibilitar o mesmo preparo de superfície nas
juntas e nas paredes internas do duto, bem como a aplicação do revestimento epóxi
ao longo de toda extensão do duto.
A experiência da empresa Marathon Oil U.K data de 1981, quando instalou a sua
primeira linha de óleo revestida internamente com epoxi, no Mar do Norte, com o
objetivo de evitar corrosão interna decorrente da presença de CO2 e H2S. Minimizar
o acúmulo de depósitos de parafina no interior do duto foi outro fator considerado
para adotar essa prática. Após dois anos, o duto revestido foi inspecionado usando
técnicas de monitoramento e vídeo, e os resultados mostraram que o revestimento
interno apresenta -se em bom estado. Confirmou-se, portanto, o benefício desse
processo, sendo posteriormente realizadas por essa indústria de petróleo várias
outras aplicações em dutos de transporte de óleo cru com diâmetros entre 8 e 16
polegadas. São apresentados valores de até 80 % de redução do consumo de inibidor
de corrosão.
A empresa Arco Indonesia já utilizou essa tecnologia no revestimento de doze linhas
offshore de óleo e gás, o que acarretou a redução de custos com reparos e troca de
tubos e também a redução em 50% no uso de inibidor. A partir dessas experiências,
outras aplicações semelhantes foram utilizadas pelas indústrias de Petróleo, como a
Exxon e a Shell em suas linhas de óleo cru no Golfo do México e no Colorado,
respectivamente.
5. APLICAÇÃO PIONEIR A DE REVESTIMENTO IN-SITU NO BRASIL
Verificou-se que a tecnologia em comento vem sendo usada com sucesso na
reabilitação de dutos de transporte de óleo e gás e em dutos novos por empresas
operadoras de dutos. As situações identificadas para a utilização desta aplicação são
nos gasodutos de transporte de gás natural em presença de agentes corrosivos,
gasodutos de transporte de gás úmido, oleodutos de petróleo em presença de água
salgada, polidutos de transporte de óleo combustível / outros derivados de petróleo.
Em virtude da situação atual da malha de dutos da PETROBRAS se assemelhar a
experiência apresentada mundialmente, indica que esse processo deverá ser uma
solução alternativa para nossos problemas atuais de corrosão interna.
5.1 HISTÓRICO DO DUT O
O serviço de revestimento in-situ foi realizado no duto de nafta de 14 polegadas de
diâmetro e 36 Km de comprimento, localizado no Terminal de Madre de Deus,
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Bahia. Os fatores decisivos para o uso do revestimento foram o elevado consumo de
inibidor de corrosão e o custo de manutenção com reparos e trocas de tubos.
Para tal, foi feita uma pré qualificação das empresas prestadoras desse serviço,
seguida do processo de licitação das empresas pré-qualificadas. Participaram do
processo de pré-qualificação as empresas: Bateman Pipeline System, CRC Evans e
U.S.Pipe Technology.
Foram requisitos da pré-qualific ação, apresentar a proposta técnica, detalhando o
planejamento, a logística a tecnologia e a descrição do processo de revestimento
interno in-situ, nas seguintes etapa:
- Teste hidrostático para verificar a integridade estrutural do duto; limpeza e
condicionamento da superfície interna da tubulação; aplicação de revestimento insitu de tinta epóxi.
- Procedimento de preparo da superfície interna do duto: limpeza com uso de
solventes ou desengraxantes através de passagem de PIG; Decapagem ácida com
inibidor diluído em água; processo de apassivação para neutralizar ação corrosiva na
superfície do aço; processo de secagem.
- Especificação dos materiais de revestimento: apresentar formulação, empresa
fabricante ou fornecedora e certificado de qualidade garant indo resistência à ação de
derivados de petróleo(nafta).
- Procedimento de aplicação do revestimento: Descrever o processo de aplicação insitu, número de camadas, espessura de película seca necessária, processo de
secagem, entre outros aspectos.
6. CONCLUSÕES
Os serviços foram iniciados em 01/05/2002, com prazo previsto para término em
23/06/2002. Até o momento desta apresentação, os serviços estão sendo executados
dentro do cronograma previsto. Na fase de manutenção do duto, o estado crítico na
parede interna do duto, com coleta e análise dos resíduos e produtos de corrosão,
foram os fatores principais da reformulação do processo de limpeza química pela
empresa CRC Evans de modo a garantir uma perfeita preparação de superfície para
uma boa ancoragem do revestimento final.
Numa etapa posterior a aplicação, a PETROBRAS vai avaliar os requisitos técnicos
do revestimento e simulação de passagem de pigs em carretéis que foram montados
como corpos de prova em trechos intermediários do duto.
Está planejada a passagem de câmera visual para filmagem do interior do duto. A
PETROBRAS está viabilizando a aplicação semelhante em outros dutos que
transporte produtos corrosivos, com geração de resíduos e gás úmido.
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FIGURAS
Fig 1 – Etapa de limpeza do Processo de Revestimento In-Situ no Duto na Empresa
PEMEX
Fig 2 – Etapa de aplicação de revestimento do Processo de Revestimento In Situ no
Duto na Empresa PEMEX