Escolha do material para recipientes sob pressão sob corrosão por estresse de hidrogênio sulfídrico

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I. Definição de ambiente de corrosão por hidrogênio sulfídrico úmido. A norma MR 0103–2005 da Associação Americana de Engenheiros de Corrosão (NAcE), intitulada “Materials Resistant to Sulfide Stress Cracking in Corrosive Petroleum Refining Environments”, define esse ambiente da seguinte maneira: Considera-se um ambiente de corrosão por H2S úmido quando o meio em contato com o recipiente contém água livre em fase líquida, e se enquadra em uma das seguintes condições: (1) A concentração de H2S dissolvido na água livre é maior que 50 mg/L； (2) O valor de pH da água livre é menor que 4,0, e ela contém H2S dissolvido ； (3) A pH da água livre é maior que 7,6, e a água contém 20 ppm de cianeto de hidrogênio (HCN) dissolvido, além de alguma quantidade de H2S dissolvido. (4) A pressão parcial de H2S no estado gasoso (pressão absoluta) é maior que 0,3 kPa. Classificação dos ambientes de corrosão por H2S úmido: De acordo com os diferentes mecanismos de corrosão, os ambientes de corrosão por H2S úmido podem ser divididos em categoria I e categoria II. Ambiente de corrosão por H2S úmido de tipo II (HB, HIC e SOHIC): Quando o ambiente de operação do recipiente está entre a temperatura ambiente e 150°C, e se enquadra em qualquer uma das seguintes condições, trata-se de um ambiente de corrosão por H2S úmido de tipo II: (1) Alta atividade de hidrogênio resultante da corrosão causada pela presença de água ； (2) A concentração de H2S em água é maior que 2000 mg/L, e o valor do pH é maior que 7,6 ； (3) A concentração de H2S em água é maior que 50 mg/L, e o valor do pH é menor que 4,0 ； (4) O pH da água livre é maior que 7,6. Além disso, a concentração de HCN ou cianeto na água é superior a 20 mg/L, e há também H2S dissolvido na água. Ambiente de corrosão por H2S úmido de tipo I (SSC): Um ambiente de corrosão por H2S úmido que não se enquadra no tipo II é denominado ambiente de corrosão por H2S úmido de tipo I. II. Princípios gerais para a seleção dos materiais: Para a seleção e avaliação dos materiais utilizados em equipamentos projetados e fabricados de acordo com as normas de projeto elástico, pode-se optar por materiais que já tenham sido avaliados como adequados segundo as normas ISO 15156-2 (GB/T20972.2) e ISO 15156-3 (GB/T20972.3), ou ainda a norma NACE_MR0175-2003. Essas normas estabelecem as condições ambientais necessárias para evitar a corrosão sob esforço. Somente quando essas condições são atendidas é que se pode escolher os materiais de acordo com os requisitos das normas aplicáveis ； Se essas condições não forem atendidas, são necessários os testes HIC e SSC para cumprir os requisitos dos padrões correspondentes. III. Condições para isenção dos testes SSC e HIC em materiais de aço carbono, aço de baixa liga e ferro fundido 1. O material deve ser entregue em uma das seguintes condições: laminado a quente (apenas para aço carbono), revenido, normalizado, normalizado + revenimento, normalizado, austenitizado, temperado + revenimento, ou austenitizado, temperado + revenimento. 2. A dureza do material não deve exceder 22HRC, e o teor de níquel deve ser inferior a 1,0% ； S ≤ 0,003%, P ≤ 0,010%. 3. A resistência à flexão do material deve ser inferior a 355 MPa. 4. A resistência à tração do material deve ser inferior a 630 MPa. 5. Restrições relativas ao equivalente de carbono: Aço carbono de baixo teor e aço carbono-manganês: CE ≤ 0,43; CE = C + Mn/6. Aços de liga de baixo teor: CE ≤ 0,45; CE = C + Mn/6 + (Cr + Mo + V)/5 + (Ni + Cu)/15. 6. Quando a espessura for superior a 12 mm, é necessário realizar inspeção por ultrassom em cada peça. 7. A dureza das zonas de solda e das áreas afetadas pelo calor não deve exceder 22 HRC. 8. Não é permitido fazer marcas ou gravações na superfície do metal. 9. É necessário realizar tratamento térmico para eliminar as tensões residuais após a soldagem. IV. Condições para que os aços inoxidáveis austeníticos estejam isentos dos testes SSC e HIC: 1. Restrições quanto à composição química. 2. Deve-se realizar tratamento de revenimento seguido de têmpera, ou tratamento térmico de estabilização. 3. Não é permitido melhorar as propriedades mecânicas por meio de processos de usinagem a frio. 4. A dureza das matérias-primas, das zonas de solda e das áreas afetadas pelo calor não deve exceder 22 HRC. 5. Restrições ambientais. Para o teste HIC, utiliza-se geralmente a solução A, conforme especificado na norma NACE ETM0284–2016. O valor exigido é CLR ≤ 5% ； CTR≤1,5％ ； CSR≤0,5%, sendo que: CLR é a razão entre o comprimento de fissuração e… ； Relação espessura/ruptura do CTR ； A sensibilidade à fissuração em condições de CSR é maior do que no teste SSC, que avalia a resistência do material ao estresse de fissuração por sulfetos. O método padrão utilizado é o NACE TM0177-2016. Os requisitos específicos são os seguintes: de cada lote de peças forjadas, deve-se selecionar um conjunto de amostras das peças com maior valor de σb ou HB. Da mesma forma, de cada lote de chapas metálicas, deve-se selecionar um conjunto de amostras para o teste de resistência ao estresse de fissuração por sulfetos. O valor mínimo de tensão para considerar a amostra como satisfatória é σth ≥ 247 MPa. Os testes de resistência à fissuração por estresse de sulfetos para juntas soldadas das categorias A, B e D são realizados com um conjunto de amostras retiradas das placas de avaliação do processo de soldagem. O valor mínimo de tensão para considerar a junta como satisfatória é σth ≥ 247 MPa