Ao selecionar um sistema de proteção adequado para recipientes e tanques de processo, devemos considerar não apenas o custo de uma unidade, mas também a despesa total. Isso pode incluir a taxa de cobertura, tempo de inatividade e custos de implementação, dependendo de quão simples ou difícil é, entre outros. A lista continua e, finalmente, um sistema que é mais barato de comprar pode se tornar mais caro depois que as despesas totais são contabilizadas. Neste artigo, revisamos como a seleção e a manutenção de um sistema de proteção anticorrosiva podem contribuir para as despesas operacionais.
Veremos ambientes de serviço de imersão de temperatura elevada mais agressivos com ácidos ou álcalis relativamente corrosivos e algum grau de erosão ou abrasão. Esses processos podem ser comuns em dutos e vasos de processo nos setores upstream e downstream de petróleo e gás, bem como nas indústrias petroquímica, química e de processamento mineral. Aqui, produtos químicos como ácido sulfúrico e clorídrico em combinação com água do mar e lodo de erosão podem corroer rapidamente o metal base, geralmente aço carbono.
A indústria abandonou as altas margens de corrosão de metais básicos para aplicar proteção contra corrosão, que pode prolongar a vida útil dos ativos para uma média de 20 a 30 anos.
A seleção de materiais para proteger o metal base pode incluir uma variedade de opções: ligas exóticas, revestimentos metálicos, revestimentos de epóxi e borracha, entre outros. É compreensível que ligas exóticas e revestimentos metálicos tenham despesas de capital muito altas, enquanto a opção de revestimento de borracha estaria no lado oposto do espectro. Um revestimento de borracha é relativamente barato, mas devido à sua permeabilidade e potencial de expansão, não é a solução de proteção contra corrosão mais confiável contra produtos químicos agressivos. (Para obter mais ideias, leia Escolhendo um sistema de revestimento correto para vasos de processo.)
Vamos nos concentrar nas opções alternativas que parecem estar no meio e destacar suas vantagens, bem como os riscos potencialmente associados ao seu uso, fornecendo algumas recomendações sobre quando cada uma seria mais apropriada.
coberturas de vidro
O aço revestido com vidro oferece resistência superior à corrosão de ácidos, álcalis, água e outras soluções químicas (com exceção do ácido fosfórico e fluorídrico concentrado a quente). Como resultado dessa resistência química, um forro de vidro pode servir por muitos anos em ambientes que rapidamente inutilizariam a maioria dos recipientes de metal.
Em temperaturas mais altas, o vidro não é tão eficaz contra álcalis, onde um aumento de 18ºF (10ºC) dobra a taxa de ataque ao vidro. O vidro funciona bem em uma variedade de condições operacionais e oferece excelente resistência à corrosão. Suas propriedades antiaderentes o tornam altamente adequado para uso na indústria química e farmacêutica.
Obviamente, como um revestimento de vidro oferece proteção contra ambientes extremamente agressivos, seus custos são diretamente proporcionais. Além disso, os revestimentos de vidro são muito suscetíveis a danos por impacto e os reparos subsequentes podem ser muito caros. Para condições de serviço mais brandas, uma tecnologia de floco de vidro pode ser considerada.
Revestimentos contendo flocos de vidro
Flocos de vidro têm sido usados para melhorar as propriedades de barreira e reforço de revestimentos anticorrosivos desde o início dos anos 1970. Hoje, os revestimentos à base de flocos de vidro são usados em vários setores industriais devido à sua boa resistência química e à erosão.
Há uma compreensão relativamente pobre de como o vidro é ligado dentro de várias matrizes de resina e, embora os revestimentos de flocos de vidro sejam impermeáveis ao vapor de água e à difusão de gás, eles não apresentam uma barreira contínua em uma matriz de resina. O veículo de resina, portanto, tem um papel muito importante, ou seja, os flocos de vidro não podem transformar um filme de resina ruim em um excelente revestimento, embora possam melhorá-lo substancialmente.
O éster vinílico é uma das resinas mais comuns usadas com flocos de vidro, o que oferece benefícios em termos de economia de custos, mas também apresenta várias desvantagens. A polimerização envolvida no processo de cura do sistema de flocos de vidro leva ao encolhimento, o que faz com que a linha de ligação seja tensionada permanentemente. A adesão também é inferior à de um sistema à base de epóxi. O sistema também pode ser frágil e facilmente danificado durante a inspeção ou manutenção. O mecanismo de cura, inibido pelo oxigênio atmosférico, pode resultar em vazios significativos no revestimento que levarão à falha, principalmente em situações de descompressão, o que foi confirmado por um teste patrocinado por um grupo global de empresas petroquímicas e de energia.
Portanto, os sistemas de flocos de vidro de viniléster podem ser adequados para proteção de tubulações ou tanques de armazenamento, mas não são ideais para uso em equipamentos pressurizados.
Revestimentos Epóxi Orgânicos
Revestimentos epóxi, como epóxi novolac modificado com carga de cerâmica ou compostos poliméricos de alto peso molecular estão no mercado há muitos anos e são continuamente "modificados" com o uso de novas matérias-primas para melhorar suas características, incluindo resistência à temperatura, resistência à abrasão , aderência e pulverizabilidade para facilitar a aplicação.
Os epóxis preenchidos com cerâmica são amplamente usados para proteção contra erosão e corrosão; a primeira aplicação em um navio de processo foi realizada em 1987, ao proteger um separador em uma plataforma no Mar do Norte, no Reino Unido. Sua limitação vem na forma de resistência à temperatura e capacidade de pulverização, com ambas as questões sendo abordadas posteriormente com a introdução do epóxi novolac modificado, que pode suportar continuamente temperaturas de imersão de até 320ºF (160ºC) e polímeros de alto peso. resistência à erosão e são "amigáveis ao spray".
Existem alguns riscos associados ao uso de revestimentos epóxi, principalmente na forma de erro do aplicador e especificação incorreta do revestimento. Ambos podem ser resolvidos com treinamento e orientação adequados fornecidos pelo fabricante do material.
Quando os revestimentos epóxi são limitados em termos de temperatura e resistência química, podem ser usados revestimentos à base de politetrafluoretileno.
Revestimentos de Politetrafluoretileno (PTFE)
Os revestimentos de politetrafluoretileno (PTFE) são comumente usados em situações em que é necessária maior resistência à corrosão. Os fluoropolímeros são os materiais de escolha para a indústria de processo, servindo como revestimento para vasos, tubulações, bombas, válvulas, colunas, partes internas de colunas, mangueiras, juntas de expansão, vedações e juntas. Eles fornecem alternativas duráveis e de baixa manutenção para ligas metálicas exóticas, oferecendo estabilidade térmica para uso em altas temperaturas. Além disso, por não reagirem com os líquidos do processo, evitam a contaminação.
O PTFE é eletroquimicamente, bioquimicamente, enzimaticamente e quimicamente praticamente inerte. Igualmente importante, as propriedades úteis são mantidas até 392ºF (200ºC), dando ao PTFE a maior retenção de suas propriedades químicas de qualquer material semelhante a plástico conhecido (ou seja, não mais do que 15% de perda de resistência química).
Infelizmente, o PTFE vem com várias propriedades inúteis quando usado para mover materiais corrosivos. É preciso entendê-los para manipulá-los. Devido à falta de forças intermoleculares, o material é macio e desgasta facilmente. Isso significa que a erosão é uma preocupação potencial, assim como a propriedade de fluência ou fluxo frio sob carga. O PTFE também é difícil de reparar se danificado, pois isso não pode ser feito in situ.
Estudo de caso de seleção de um revestimento de barreira adequado
Um exemplo de estudo de caso pode ser esclarecedor:
Uma planta petroquímica de poliolefinas com sede em Ferrara, na Itália, estava procurando um novo sistema de revestimento para seu reator, que operava entre 158ºF (70ºC) e 176ºF (80ºC) e sal processado, cáustico e tetracloreto de titânio. O revestimento original de PTFE aplicado a quente exigia manutenção devido a lascas localizadas, causadas por uma pequena abrasão do composto de titânio. Como resultado, a fábrica estava enfrentando um tempo de inatividade prolongado (duas a quatro semanas), pois o reparo no local não era possível.
O gerente de manutenção queria manter o tempo de inatividade em um mínimo absoluto e, por fim, decidiu substituir o PTFE por um sistema epóxi novolak 100% sólido modificado, Belzona 1593, projetado para imersão em temperatura elevada de até 320ºF (160ºC). Belzona 1593 foi aplicado manualmente no reator em abril de 2015, facilitando seu retorno ao serviço em apenas quatro dias.
Belzona 1593 foi aplicado manualmente no reator em abril de 2015, facilitando seu retorno ao serviço em apenas quatro dias.
Um benefício adicional, que foi considerado durante a seleção do material, foi a manutenção do revestimento. Como este sistema é aplicado à temperatura ambiente e adere bem ao metal e a si mesmo, pode ser reparado em campo quando necessário. Um sistema epóxi semelhante, por exemplo, está em serviço em um separador de teste em uma plataforma do Mar do Norte há 20 anos, sendo reparado uma vez a cada década durante inspeções regulares.
O reator foi aberto para inspeção em setembro de 2015 e o gerente de manutenção ficou muito satisfeito com o resultado. Se o revestimento começasse a falhar devido à baixa resistência química, esta primeira inspeção teria revelado sinais visíveis de degradação. Como o forro estava totalmente intacto, sua durabilidade não estava em questão. Além disso, eles conseguiram economizar tempo limpando o reator com vapor, o que antes não era possível com o revestimento de PTFE. Eles agora estão considerando substituir o revestimento de outros reatores existentes, bem como proteger os novos reatores com o mesmo sistema epóxi novolac 100% sólido modificado.
A economia resultante da redução do tempo de inatividade, juntamente com os protocolos simplificados de limpeza e manutenção, nesse caso, excedeu significativamente o custo inicial do material.