Questões de fragilização por hidrogênio de zinco: nova orientação discutida

O zinco é amplamente utilizado na indústria de petróleo e gás, mas sua segurança está sendo questionada pelos reguladores e pela indústria, especialmente para parafusos submarinos com proteção catódica.

A Proteção Catódica (CP) vem em muitas formas. O zinco costuma ser o metal escolhido para os ânodos de sacrifício da CP, que são unidos para serem soldados nos substratos das estruturas. Em dutos submarinos e ao longo de dutos, fornecemos proteção catódica na forma de um pulso elétrico para anular o fluxo de resistividade em metais que, de outra forma, permitiria que eles enferrujassem. Usamos galvanização de zinco nos fixadores e também usamos revestimentos de primer ricos em zinco nas estruturas.

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Descobertas de Incidentes de Derramamento Offshore

Um derramamento offshore no final de 2012 trouxe a questão da segurança dos parafusos à tona entre os reguladores e a indústria. (Para mais informações sobre parafusos e outros fixadores, leia Práticas de revestimento de fixadores de alta pressão sob fogo - Ian macmoy fala.) Durante a realização de operações de perfuração no Golfo do México, uma plataforma operada pela Chevron perdeu aproximadamente 400 barris de fluidos de perfuração. Logo foi determinado que o preventor de explosão havia se separado do pacote do riser marítimo inferior devido à falha dos parafusos que uniam os dois segmentos.

A Chevron relatou o incidente ao Bureau of Safety and Environmental Compliance (BSEE). Em um relatório subsequente, o BSEE instou a ASTM International e o American Petroleum Institute (API) a unir forças para determinar a melhor maneira de evitar tais desastres no futuro.

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Após dois anos e meio de pesquisa e discussão, a maioria das partes envolvidas concorda que os parafusos do conector falharam como resultado de fragilização por hidrogênio (HE) e trinca por corrosão sob tensão (SCC).

Mas quais foram as causas profundas?

Em uma reunião da indústria em 17 de maio de 2015, representantes da indústria de petróleo, fabricantes de parafusos, fixadores e engenheiros de corrosão e membros do Comitê de Fixadores F16 da ASTM se reuniram para comparar notas e ouvir recomendações.

ASTM F16 determinou que isso é uma falha ambiental por fragilização por hidrogênio (EHE), dizendo que os fatores contribuintes foram o uso indevido do revestimento de zinco e proteção catódica inadequada.1

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A resposta dos especialistas, em resumo, foi que a causa do HE e da rachadura dos parafusos submarinos era que o revestimento de zinco estava transferindo hidrogênio para o substrato do parafuso e era capaz de fazê-lo devido ao pulso CP presente na água. Eles sentiram que qualquer sistema de proteção catódica combinando esses dois teria problemas e que zinco, alumínio e manganês eram projetos ruins com o uso de um pulso CP na presença de eletrólitos.

recomendações

Discrepâncias nos padrões atuais também foram discutidas na reunião de maio de 2015. A BSEE pede ao setor que desenvolva um conjunto consistente de padrões para conexões e fixadores de conexão usados ​​em todos os sistemas submarinos offshore.

A ASTM recomenda os seguintes critérios para sistemas de aparafusamento submarinos.1

1. Dureza limitada a HRC 35 (A193, B7)
2. Acabamento de óleo e fosfato ASTM F1137, sem necessidade de cozimento
3. Pintado completamente para proteção adicional.

ASTM F16 também recomenda que a indústria pare de usar galvanoplastia de zinco para aplicações submarinas e use fosfato e óleo, ou um revestimento de barreira como politetrafluoretileno (PTFE) para proteção.1 (Saiba mais sobre revestimentos de PTFE no artigo Compreendendo a corrosão em bombas e como tratá-la.)

Isso é inovador porque usamos galvanoplastia de zinco há décadas em fixadores e estruturas para proteção subaquática, especialmente parafusos de elevação, que são o problema nessa falha específica.

Eles também nos disseram que formar um novo subcomitê em ASTM F16 para petróleo e gás era outra opção que eles aprovaram. Fazer isso exigiria o desenvolvimento de uma nova bateria de testes para o ambiente subaquático, em vez da ASTM B117, que testa oxigênio, umidade e névoa salina. Na verdade, estaríamos testando sistemas de fixação sob carga em eletrólitos CP pulsados. Este teste é novo e ainda não possui designação ASTM, mas levará em conta todas as variáveis ​​que estão presentes para o sub.

Conclusão

Esta é uma notícia importante para fabricantes de fixadores, formuladores de revestimentos, organizações de padronização e para a indústria de petróleo e gás. Esse novo entendimento também pode ser aplicado a dutos enterrados em regiões costeiras onde a água está presente alguns metros abaixo do nível do solo. Estaremos atentos a essas questões nos próximos meses e forneceremos relatórios regulares. (Você pode ler outro estudo de caso em Uma análise de falha de fragilização por hidrogênio em fixadores de pontes.)

Referências

1. Representante da ASTM hoje: Informações do Comitê de Fixadores ASTM F16, Workshop de Normas Nacionais e Internacionais da BSEE 2015 por Joe Greenslade.

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