Proteção contra corrosão em tubulações de petróleo

As camadas de proteção contra corrosão utilizadas com maior frequência em tubulações de aço no país incluem asfalto petrolífero, revestimento de PE e revestimento de espuma de PE, asfalto epóxico, esmalte à base de alcatrão de carvão, pó epóxico e estruturas compostas por três camadas. Além disso, existem também fitas isolantes feitas de asfalto epóxico (tipo PF) e fitas isolantes feitas de material elastomérico e asfalto epóxico (tipo RPC). Atualmente, as técnicas de proteção contra corrosão mais utilizadas são as estruturas compostas por três camadas de PE, o revestimento de pó epóxico de uma única camada, as fitas isolantes do tipo PF e as fitas isolantes do tipo RPC.

Métodos de proteção contra corrosão A. Proteção por revestimento: Para proteger os tubos contra a corrosão, aplica-se um revestimento uniforme e denso sobre a superfície dos tubos metálicos já desoxidados. Isso permite isolar esses tubos de diversos agentes corrosivos. É um dos métodos mais básicos de proteção contra corrosão em tubulações. Desde a década de 1970, a instalação de tubulações em ambientes extremos, como os polares e oceânicos, bem como o aquecimento do petróleo durante seu transporte, que eleva a temperatura das tubulações, exigiram mais dos materiais utilizados para revestir essas tubulações. Portanto, revestimentos anticorrosivos para tubulações vêm sendo cada vez mais feitos de materiais compósitos ou estruturas compostas. 1. Revestimento anticorrosivo da parede externa: Tipos de materiais utilizados para o revestimento da parede externa dos tubos e condições de uso. ②Revestimento anticorrosivo interna: filme aplicado na parede interna do tubo para prevenir a corrosão, reduzir a resistência ao atrito e aumentar o volume de transporte. Os revestimentos mais utilizados são resinas epóxi curadas com amina e resinas epóxi de poliamida; a espessura da camada de revestimento varia de 0,038 a 0,2 milímetros. Para garantir uma adesão firme entre a camada de revestimento e a parede do tubo, é necessário realizar um tratamento superficial na superfície interna do tubo. Desde a década de 70, há uma tendência a utilizar o mesmo material para os revestimentos das paredes internas e externas dos tubos, a fim de permitir que a aplicação desses revestimentos seja feita simultaneamente. ③Revestimento anticorrosivo e isolante: em tubulações de pequeno e médio diâmetro para transporte de petróleo bruto ou óleo combustível, é aplicado um revestimento composto, isolante e anticorrosivo na parte externa das tubulações, a fim de reduzir a perda de calor para o solo. O material isolante mais utilizado é a espuma de poliuretano rígido, com faixa de temperatura de aplicação de –185 a 95°C. Esse material possui uma textura macia. Para aumentar sua resistência, é adicionada uma camada de polietileno de alta densidade por fora da camada isolante, formando assim uma estrutura composta, com o objetivo de impedir que a água subterrânea penetre na camada isolante. B. Proteção eletroquímica: Método que consiste em alterar o potencial elétrico do metal em relação ao meio circundante, a fim de protegê-lo da corrosão. A proteção de tubulações de transporte de longa distância por métodos elétricos refere-se apenas à proteção catódica e aos métodos de prevenção da eletrólise. ①Proteção catódica: Método que polariza o metal a ser protegido como cátodo, a fim de prevenir a corrosão do metal. Este método é utilizado para a proteção contra corrosão de navios há mais de 150 anos ； Em 1928, foi utilizada pela primeira vez em tubulações, aplicando-se o princípio das células de corrosão metálica, no qual o cátodo não sofre corrosão enquanto o ânodo sim, à tecnologia de proteção contra a corrosão dos metais. Ao utilizar uma corrente externa para forçar a polarização catódica em toda a superfície do metal a ser protegido, no eletrólito, a corrosão não ocorre. Existem dois critérios para determinar se o tubo atinge os padrões de proteção catódica. O primeiro é o potencial de proteção mínimo, que é o potencial ao qual o metal se polariza no ânodo dentro do eletrólito, até que o processo de corrosão seja interrompido ； Seu valor está relacionado a fatores como o ambiente; o valor usual é de -850 mV (em relação ao eletrodo de referência de cobre-cloreto de cobre, da mesma forma para os demais valores). O segundo é o potencial de proteção máximo, ou seja, o valor mais alto de potencial que a superfície do metal a ser protegido pode atingir. Quando a polarização do cátodo é excessiva, o hidrogênio se forma entre a superfície do tubo e o revestimento, causando o descolamento deste último. Por isso, é necessário controlar o potencial no ponto de conexão dentro dos limites permitidos, a fim de evitar danos ao revestimento. Esse valor está relacionado às propriedades da camada de revestimento; geralmente, fica entre –1,20 e –2,0 volts. Existem dois métodos para realizar a proteção catódica de tubulações subterrâneas: o método de corrente externa e o método de ânodo sacrificável. O método de corrente externa utiliza uma fonte de corrente contínua, sendo o polo negativo conectado ao tubo a ser protegido, e o polo positivo conectado ao chão anódico. Após a conexão do circuito, o tubo é polarizado pelo cátodo. Quando o potencial elétrico do tubo em relação ao solo atinge o potencial de proteção mínimo, é alcançada uma proteção catódica completa. Sua conexão é mostrada na Figura 3. Quaisquer fontes de alimentação contínua comuns podem ser utilizadas, sendo os retificadores os mais frequentes. A saída em corrente contínua geralmente fica abaixo de 60 volts e 30 amperes. As novas fontes de alimentação contínua incluem geradores termoelétricos, células solares, entre outros, e são frequentemente utilizadas em áreas com escassez de eletricidade. O solo anódico é um condutor conectado ao polo positivo da fonte de corrente contínua, formando um bom contato elétrico com o solo; também é conhecido como dispositivo de aterramento do ânodo ； Os materiais mais utilizados são aço carbono, ferro rico em silício, grafite, óxido de ferro magnético, entre outros. O leito anódico é instalado em locais onde a resistividade do solo é baixa, a corrente de proteção pode ser distribuída com facilidade e não há interferência nas estruturas subterrâneas vizinhas. O ânodo está localizado na mesma posição em que o tubo é enterrado; existem dois tipos: ânodos enterrados a pequena profundidade e a longas distâncias, e ânodos enterrados a grande profundidade. Para determinar os parâmetros de proteção catódica e avaliar a eficácia dessa proteção nos tubos, é necessário instalar pontos de medição e placas de inspeção ao longo dos tubos. Os instrumentos de medição utilizados incluem voltímetro de alta resistência, amperímetro e eletrodos de sulfato de cobre. Desde a década de 1970, passou-se a utilizar sistemas de telemetria de parâmetros de proteção catódica, em combinação com inspeções aéreas por tubulações. Esses sistemas são acoplados a computadores eletrônicos, que processam os dados coletados. A proteção catódica por corrente externa permite que a distância de proteção em uma única estação chegue a dezenas de quilômetros; esse método é frequentemente utilizado para a proteção catódica de tubulações de transporte de longa distância. O método do ânodo de sacrifício consiste em conectar um metal cujo potencial elétrico é mais negativo do que o do metal a ser protegido, formando assim uma pilha eletroquímica entre os dois no eletrólito. Os metais com potencial mais negativo (como magnésio, zinco, alumínio e suas ligas) funcionam como ânodo. Eles se desgastam gradualmente durante a geração de corrente. O metal do tubo que está sendo protegido, por sua vez, funciona como cátodo e, assim, fica protegido da corrosão. Por isso, os metais com potencial mais negativo são chamados de ânodos sacrificiais. A conexão é mostrada na Figura 4. Os tubos subterrâneos são protegidos por ânodos de sacrifício, sendo que os fatores determinantes são a corrente gerada pelo ânodo, o número de ânodos e o comprimento de proteção. Uma vez determinado o tipo de ânodo, os parâmetros mencionados são influenciados pela resistência de aterramento do ânodo e pela resistência de vazamento no trecho do tubo de proteção do ânodo. O primeiro depende da resistividade do solo, enquanto o segundo depende da resistência do revestimento do tubo e da qualidade da aplicação desse revestimento. A vida útil do ânodo de sacrifício está relacionada ao seu peso; ele pode ser utilizado por alguns anos a várias décadas, dependendo das necessidades. O ânodo de sacrifício possui vantagens como baixo custo de investimento, fácil manutenção, não necessidade de fonte de energia externa e excelente eficácia na prevenção da corrosão por interferências. Por isso, é amplamente utilizado na proteção contra corrosão de tubulações metálicas subterrâneas. ②Métodos de prevenção da erosão eletroquímica: um deles é tomar medidas nas instalações relacionadas às fontes de corrente parasita, a fim de reduzir a corrente de vazamento ao mínimo possível ； Em segundo lugar, ao instalar os tubos, deve-se tentar evitar áreas com correntes parasitas. Ou então, é preciso melhorar a qualidade da camada isolante e anticorrosiva dos trechos dos tubos que podem ser afetados. Para isso, podem ser utilizadas medidas como blindagem e o uso de flanges isolantes ； Terceiro, é feita uma proteção contra interferências nos tubos, ou seja, a corrente residual é direcionada de volta para a rede elétrica de onde provém a corrente de vazamento, com o objetivo de eliminar a corrosão causada pela corrente residual nos tubos. De acordo com o campo de aplicação e as diferentes características dos dispositivos de drenagem, existem três tipos: drenagem direta, drenagem por polaridade e drenagem forçada. Para a proteção contra tensões de interferência nas comunicações, muitos **estabeleceram regulamentações técnicas, que consistem principalmente no uso de distâncias de segurança e em métodos de drenagem dos fluxos elétricos, a fim de evitar danos aos cabos.