Guia de Especialistas: Seleção de Materiais para Operações em Campos de Óleo e Gás Ácidos

Quatro Respostas sobre Seleção de Materiais para Campos de Óleo e Gás Ácidos

Natalie Hagan, Gerente de Produto de Conexões

À medida que produtores de óleo e gás buscam atender às necessidades energéticas do mundo e expandir suas fontes de receita, houve um movimento coletivo em direção a explorar reservas de recursos não convencionais em maiores profundidades e maiores distâncias offshore. Aqui, vazamentos devido a gás ácido ou outras falhas sérias de sistema podem ter consequências custosas. Fluidos de processo em serviço ácido contêm sulfeto de hidrogênio (H₂S) que é conhecido por ser corrosivo, inflamável e tóxico. Esta corrosividade pode levar ligas aos seus limites e contribuir para trincas por tensão de sulfeto (SSC) em aços carbono de maior resistência e aços de baixa liga. SSC pode levar a fragilização do material e falha repentina de ligas metálicas normalmente dúcteis.

À medida que a indústria de óleo e gás explora mais reservatórios contendo H₂S, é crítico entender padrões NACE para garantir que materiais possam suportar tais condições extremas. Um padrão que guia a seleção de ligas em aplicações de gás ácido é intitulado MR0175/ISO 15156. Este padrão contém tabelas que descrevem requisitos de materiais e limites ambientais para materiais usados em aplicações upstream de gás ácido.

Entender estes requisitos e conhecer suas opções de materiais pode ajudar a controlar muitos tipos de corrosão, incluindo aqueles mais prevalentes em campos de óleo ácidos. Respondemos quatro perguntas comuns sobre seleção de materiais para aplicações de gás ácido para que você possa escolher componentes de sistemas de fluidos que tenham maior probabilidade de performar de forma segura e eficaz.

Pergunta #1: Quais materiais são conformes para uso em aplicações de gás ácido?

O padrão NACE MR0175/ISO 15156 descreve materiais adequados para ambientes ácidos em produção de óleo e gás, incluindo aço inoxidável 316, ligas 6 Moly, 2507, 825, 625, C-276 e Liga 400. Estes materiais têm limitações de aplicação e ambientais específicas que estão listadas neste padrão.

Nenhum aço inoxidável é completamente imune a trincas por tensão de corrosão induzidas por íons cloreto (SCC). Ao selecionar conexões de tubo de aço inoxidável 316, é importante especificar um teor de níquel e cromo mais alto que o requisito mínimo ASTM de 10% de níquel e 16% de cromo. Conexões de tubo produzidas de aço inoxidável 316/316L prontos para uso com teor mínimo de níquel e cromo foram consideradas mais suscetíveis a trincas por tensão induzidas por cloretos. Teor mais alto de níquel fornece melhor resistência à corrosão geral, estabilidade de austenita aprimorada à formação de martensita e maior resistência à fragilização por hidrogênio. Quando o material contém altas quantidades de martensita, a fragilização por hidrogênio causa o material a se tornar frágil e suscetível a trincas. Teor mais alto de cromo fornece maior resistência à corrosão por pites.

Pergunta #2: Quais riscos ou danos potenciais a seleção adequada de materiais pode mitigar?

Usar o material correto em uma aplicação de gás ácido pode reduzir o risco de SSC e SCC. Uma vez que um material corrói, a degradação do material pode levar a falhas potencialmente catastróficas que impactam o meio ambiente, pessoal e segurança, e podem causar custos de produção imprevistos. Este risco exige entender os requisitos de padrões e especificações de conformidade NACE que são baseados nas condições ambientais em que o produto será usado.

Pergunta #3: Quais são os fatores-chave a considerar ao escolher o material ideal resistente à corrosão?

É importante considerar as ameaças corrosivas impostas pelas condições operacionais (incluindo partida e desligamento), a resistência de materiais candidatos a estas ameaças e o acesso para manutenção e reparo. Adicionalmente, conhecer a pressão da aplicação, temperatura, concentração de cloretos, pH e pressão parcial de H₂S pode auxiliar na seleção de materiais. Com treinamento adequado em ciência dos materiais, você pode aprender como selecionar materiais ideais baseados em classificações de pressão e temperatura, ameaças corrosivas e conformidade.

Pergunta #4: Como materiais conformes NACE podem melhorar a segurança e desempenho operacional?

A degradação de material pode levar a falha prematura de componente que cria risco a pessoal e propriedade e pode causar contaminação de produto, resultando em perda de produção e altos custos de manutenção. Selecionar o material certo baseado nas condições ambientais e de processo na aplicação pode ajudar a melhorar a longevidade de ativos, aprimorar segurança de desempenho e prolongar integridade do sistema. Adicionalmente, materiais conformes também reduzem a necessidade futura de retrabalhar um ativo que pode ter sido construído com materiais não conformes.

A confiabilidade do material é chave à medida que a indústria de óleo e gás continua a explorar depósitos de gás ácido. Atenção especial é requerida para equipamentos sensíveis à corrosão como válvulas, conexões e instrumentação. Aderir às recomendações do NACE MR0175/ISO 15156 e ter um entendimento claro das limitações de ligas é crucial para equipamentos seguros e duradouros em ambientes de gás ácido exigentes.

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