Corrosão em flanges de tubos: riscos e medidas preventivas

A corrosão de dutos é um problema global em quase todos os setores, incluindo os setores de água/esgoto, mineração, especialidades químicas e petróleo e gás. A corrosão por pites, a corrosão galvânica e a corrosão por fendas podem atacar várias seções da tubulação e levar a inúmeras falhas, incluindo vazamentos, perda de contenção e perda de integridade estrutural.

Em casos extremos, a corrosão de flanges de tubos também pode ser a fonte de explosões catastróficas; isso é especialmente verdadeiro na indústria de petróleo e gás e petroquímica.

A corrosão da tubulação pode ocorrer em quase qualquer seção de uma tubulação; no entanto, as áreas mais críticas são as interfaces entre tubos adjacentes, ou seja, onde as faces do flange se encontram. Conhecida por promover ambientes corrosivos, esta zona geralmente começa como um problema local e, se não for controlada, pode causar a propagação da corrosão para outras seções da rede de dutos.

Neste artigo, veremos as causas mais comuns de corrosão do flange do tubo, os efeitos dessa corrosão e os métodos de prevenção de corrosão mais eficazes.

Como prevenir corrosão em flanges

A corrosão em flanges pode causar danos significativos à integridade estrutural de tubulações e equipamentos industriais. Algumas maneiras de prevenir a corrosão em flanges incluem:

  • Selecionar materiais resistentes à corrosão: escolher o material certo para a aplicação pode ajudar a prevenir a corrosão em flanges. Por exemplo, o uso de flanges de aço inoxidável pode ser uma opção mais resistente à corrosão em ambientes agressivos.
  • Proteção catódica: a proteção catódica pode ser aplicada às tubulações para reduzir a corrosão em flanges. A técnica envolve a aplicação de uma corrente elétrica externa para proteger o material do flange da corrosão.
  • Revestimentos protetores: aplicar um revestimento protetor à superfície do flange pode ajudar a prevenir a corrosão. Os revestimentos podem ser aplicados como tintas, esmaltes ou revestimentos epóxi.
  • Limpeza e manutenção adequadas: manter a área ao redor do flange limpa e livre de depósitos de corrosão é importante para prevenir a corrosão em flanges. A realização de inspeções regulares para detectar corrosão e reparar rapidamente os danos também é importante para prevenir a corrosão em flanges.
  • Uso adequado de juntas de vedação: o uso adequado de juntas de vedação pode ajudar a prevenir a corrosão em flanges. Certifique-se de que as juntas de vedação sejam feitas de materiais resistentes à corrosão e que sejam instaladas corretamente para evitar vazamentos e depósitos de corrosão nas áreas adjacentes aos flanges.

Corrosão em flanges de aço carbono

A corrosão em flanges de aço carbono pode ocorrer devido a diversos fatores, como a exposição a meios corrosivos, umidade, altas temperaturas, entre outros. Quando não tratada, a corrosão pode levar à deterioração do material e causar falhas estruturais, vazamentos e até mesmo acidentes graves.

Para prevenir a corrosão em flanges de aço carbono, é importante adotar medidas como:

  • Escolha do material adequado: É importante escolher o tipo de aço carbono mais adequado para o ambiente em que o flange será utilizado, levando em conta as condições de temperatura, pressão e agressividade do meio.
  • Revestimentos: O uso de revestimentos, como tintas ou materiais poliméricos, pode ajudar a proteger os flanges contra a corrosão. É importante escolher um revestimento adequado para o tipo de ambiente em que o flange será utilizado.
  • Proteção catódica: A proteção catódica é uma técnica utilizada para proteger materiais metálicos contra a corrosão. Ela funciona através da criação de um campo elétrico que desloca o potencial de corrosão do material para um valor mais negativo, protegendo-o contra a corrosão.
  • Inspeções regulares: É importante realizar inspeções regulares nos flanges para detectar possíveis sinais de corrosão. Dessa forma, é possível tomar medidas preventivas antes que a corrosão se torne um problema grave.
  • Manutenção adequada: A manutenção adequada dos flanges, como a limpeza regular e a substituição de peças danificadas, pode ajudar a prevenir a corrosão e garantir a segurança dos equipamentos.

Inspeção de flanges corroídos

A inspeção de flanges corroídos é importante para garantir a integridade do sistema e evitar falhas catastróficas. Quando os flanges estão corroídos, a integridade estrutural pode ser comprometida, o que pode levar a vazamentos ou rupturas.

A inspeção pode ser realizada visualmente, através da inspeção do exterior do flange em busca de sinais de corrosão, como manchas, descamação ou rachaduras. Além disso, a inspeção pode incluir testes não destrutivos, como radiografia, ultrassom ou líquido penetrante, que podem detectar corrosão interna ou oculta.

Os flanges que apresentarem corrosão devem ser imediatamente reparados ou substituídos para evitar a deterioração adicional e reduzir o risco de falha do sistema. Em alguns casos, a remoção do revestimento anticorrosivo antigo e a aplicação de um novo revestimento pode ajudar a proteger contra a corrosão futura.

A inspeção regular dos flanges é importante para garantir a segurança e a confiabilidade do sistema. A detecção precoce de corrosão pode ajudar a prevenir a falha do sistema e a reduzir os custos de reparo e substituição.

Tratamento de corrosão em flanges

O tratamento da corrosão em flanges dependerá da extensão do dano causado. Em casos leves, a corrosão pode ser simplesmente limpa e os danos cosméticos reparados. No entanto, em casos mais graves, a remoção do material corroído pode ser necessária para evitar mais danos. Isso pode ser feito por meio de jateamento, escovamento ou lixamento. Em seguida, o flange pode ser revestido ou protegido com uma solução de revestimento anticorrosivo.

Em algumas situações, pode ser necessário substituir o flange corroído. Para evitar que isso aconteça novamente no futuro, é importante entender as causas subjacentes da corrosão e tomar medidas para evitar sua recorrência. Isso pode incluir mudanças no ambiente ou na química da solução em que o flange está operando, bem como a implementação de medidas preventivas, como proteção catódica, revestimentos anticorrosivos ou inspeções regulares.

Tipos de corrosão em flanges

Os flanges são peças críticas em sistemas de tubulação e estão expostos a diferentes tipos de corrosão, como:

  • Corrosão uniforme: ocorre em toda a superfície do flange, causando redução uniforme da espessura do material.
  • Corrosão por pites: forma pequenos buracos no material, que podem se expandir e causar falhas no flange.
  • Corrosão galvânica: ocorre quando dois metais diferentes entram em contato em um ambiente corrosivo, causando corrosão no metal mais reativo.
  • Corrosão por frestas: ocorre em regiões onde há baixa renovação de fluidos, como em junções entre flanges e tubos ou em áreas de contato entre o flange e o material isolante.
  • Corrosão sob tensão: ocorre quando o material é submetido a tensões e ambientes corrosivos, levando a trincas e falhas.
  • Corrosão microbiológica: causada por micro-organismos que se desenvolvem em ambientes com água estagnada, levando à formação de biofilmes e corrosão localizada.

Cada tipo de corrosão requer um tratamento específico para evitar falhas e garantir a integridade do sistema de tubulação. Por isso, é importante realizar inspeções regulares para identificar e tratar possíveis problemas de corrosão nos flanges.

Corrosão em flanges de aço inoxidáve

A corrosão em flanges de aço inoxidável pode ocorrer de várias formas, incluindo:

  • Corrosão por pites: É o tipo mais comum de corrosão em flanges de aço inoxidável. A corrosão por pites ocorre em áreas locais da superfície do metal, formando pequenas depressões ou "pites". Esses pites podem se espalhar rapidamente, causando a falha da peça.
  • Corrosão galvânica: É um tipo de corrosão eletroquímica que ocorre quando dois metais diferentes estão em contato, com um eletricamente mais positivo que o outro. A corrosão galvânica pode ocorrer em flanges de aço inoxidável que estão em contato com outros metais, como cobre, bronze ou alumínio.
  • Corrosão por fissuração sob tensão: Esse tipo de corrosão ocorre quando há tensão aplicada na superfície do metal. A corrosão por fissuração sob tensão é mais comum em flanges de aço inoxidável que estão expostos a altas temperaturas ou ambientes agressivos, como os encontrados em plantas químicas ou de petróleo.
  • Corrosão intergranular: É um tipo de corrosão que ocorre nas bordas dos grãos do metal, devido à segregação de elementos químicos ou pela presença de inclusões indesejáveis. Esse tipo de corrosão pode enfraquecer a estrutura do flange e causar falhas.

Causas comuns de corrosão do flange do tubo

A maioria dos problemas de corrosão do flange do tubo começa nas pequenas lacunas entre a superfície de vedação e a junta, em um processo conhecido como corrosão por fresta. (Para saber mais sobre este tópico, leia Qual é a informação privilegiada sobre corrosão em fendas?)

Este tipo de corrosão, que é particularmente prevalente em oleodutos e gasodutos que operam perto da água do mar, é definido como uma intensa corrosão localizada que afeta o espaço ou rachadura entre duas superfícies metálicas conectadas. Durante este evento, a corrosão ocorre no interior do flange enquanto o exterior permanece sem corrosão.

No entanto, o que torna a corrosão em fresta de flange particularmente perigosa na indústria de petróleo e gás é a presença de gases ácidos e líquidos em temperaturas elevadas dentro da tubulação que podem causar corrosão ácida. Hidrocarbonetos com alta porcentagem de produtos químicos agressivos (por exemplo, sulfeto de hidrogênio (H2S), dióxido de enxofre (SO2) e cloro) podem ajudar a acelerar a corrosão por fissuras e pites dentro da tubulação. (A corrosão por pites é discutida no artigo Entendendo a corrosão por pites para prevenir falhas catastróficas.)

A severidade da corrosão em flanges geralmente depende das condições ambientais e operacionais, bem como das propriedades do fluido que a tubulação transporta.

Outra possível causa de corrosão do flange do tubo é a corrosão galvânica, também conhecida como corrosão bimetálica. Este tipo de corrosão é definido como a corrosão que ocorre quando metais diferentes estão em contato direto ou indireto entre si.

Em situações onde tubos de diferentes materiais estão em contato uns com os outros sem isolamento adequado, a corrosão galvânica pode ser o principal mecanismo de falha. (Para saber mais, consulte Por que dois metais diferentes causam corrosão?)

Problemas associados à corrosão do flange

No ambiente econômico atual, as empresas do setor de petróleo e gás estão sob pressão constante para aumentar a eficiência dos sistemas de abastecimento e, ao mesmo tempo, minimizar o tempo de inatividade devido a atividades de reparo e manutenção não planejadas.

Em grandes refinarias, normalmente consistindo de vários milhares de pés de tubos e juntas, a corrosão do flange não é apenas cara, mas também pode interromper a produção, custando milhares de dólares (mesmo milhões, dependendo do setor).

Um dos principais problemas associados à corrosão do flange do tubo é o vazamento. A corrosão leva à perda de material da face do flange. Em última análise, isso resulta em uma superfície de vedação comprometida, levando à perda de contenção do produto da tubulação. Nas indústrias responsáveis ​​pelo transporte de hidrocarbonetos, as consequências desse tipo de falha costumam ser graves.

Produtos químicos vazados são perigosos para o meio ambiente. Esses produtos químicos podem eventualmente chegar aos cursos de água naturais, onde podem ser prejudiciais à vida selvagem e às plantas. Além disso, vazamentos devido a flanges comprometidos também podem representar uma séria ameaça à saúde humana, principalmente em indústrias onde os dutos são responsáveis ​​pelo transporte de gases e líquidos tóxicos.

Na indústria petroquímica, onde o conteúdo do tubo é frequentemente inflamável e sob alta pressão, os flanges danificados também podem ser a fonte de incêndios e explosões catastróficos.

Em alguns casos, a corrosão no flange pode fazer com que fragmentos de metal e produtos de corrosão se desloquem a jusante, comprometendo a qualidade do produto transportado. Além disso, fragmentos de metal desalojados podem ficar presos em outras áreas do tubo, promovendo mais corrosão galvânica e corrosão. Essa corrosão por pites a jusante pode causar mais vazamentos e comprometer a integridade estrutural geral do sistema de tubulação como um todo.

Prevenção de Corrosão de Flange e Métodos de Reparo

Flanges de tubos apresentam um desafio único porque as soluções preventivas devem ser capazes de resistir à corrosão, tornando os fixadores fáceis de manter e remover.

As juntas são um dos métodos mais comuns e confiáveis ​​de prevenir a formação de corrosão em flanges de tubos. Uma junta adequadamente projetada e instalada veda a conexão entre dois flanges de tubos adjacentes, evitando assim que os fluidos da tubulação se acumulem nas lacunas e evitando a corrosão nas frestas.

As juntas também servem para isolar eletronicamente a conexão entre flanges. Este isolamento restringe o contato direto entre materiais de tubos diferentes, evitando a formação de corrosão galvânica.

No entanto, um dos benefícios mais significativos do isolamento de flange é sua capacidade de melhorar a eficiência dos sistemas de proteção catódica de corrente impressa (ICCP). Em grandes redes de dutos, não é prático ou viável proteger os dutos usando métodos de proteção catódica passiva (CP). Neste caso, os sistemas ICCP são os preferidos.

Neste sistema de proteção contra corrosão, uma fonte de alimentação externa fornece uma corrente elétrica para conduzir o processo eletroquímico. Ao proteger grandes tubulações, o isolamento "quebra" a conectividade elétrica entre tubulações adjacentes, separando-as em seções menores e mais gerenciáveis.

Isso serve para otimizar a saída de corrente do retificador ICCP e melhorar a eficiência geral do sistema de proteção contra corrosão.

Caso o flange seja danificado de tal forma que a interface entre a junta e o flange não possa mais fornecer uma vedação adequada, é necessário substituir ou reparar o flange do tubo para evitar a ocorrência de corrosão.

A corrosão de flanges de tubos pode causar uma infinidade de problemas, desde perda de produto ou contaminação até explosões potencialmente catastróficas. Se não for detectada e gerenciada, a corrosão do flange pode afetar toda a rede de tubulação.

Existem vários métodos que podem ajudar a minimizar a taxa e a ocorrência desse tipo de corrosão, sendo os mais populares os kits de vedação/isolamento.

Esses dispositivos garantem que os flanges permaneçam livres de fluidos causadores de corrosão, mantendo-os separados do contato direto com flanges de metal adjacentes.

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