EMPREGO DE REVESTIMENTO PARA PROTEÇÃO IN TERNA EM DUTOS. Marly Lachermacher PhD, Engenheira Química PETROBRAS/CENPES

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1 EMPREGO DE REVESTIMENTO PARA PROTEÇÃO IN TERNA EM DUTOS Marly Lachermacher PhD, Engenheira Química PETROBRAS/CENPES Byron Gonçalves de Souza Filho MSc, Engenheiro Metalúrgico TRANSPETRO/Sede - Confiabilidade de Dutos Lásaro Moreira de Andrade Engenheiro Mecânico TRANSPETRO/Bahia Confiabilidade de Dutos 6 COTEQ Conferência sobre Tecnologia de Equipamentos 22 CONBRASCORR Congresso Brasileiro de Corrosão Salvador Bahia 19 a 21 de Agosto de 2002 As informações contidas neste trabalho são de exclusiva responsabilidade dos autores

2 SINÓPSE Este trabalho apresenta a prática de aplicação a nível internacional bem como os resultados da avaliação técnica e econômica de um serviço pioneiro em um duto de transporte de nafta na PETROBRAS realizado através de um processo de préqualificação internacional de empresas. Os seguintes benefícios econômicos: aumento da vida útil do duto em até 20 anos, redução dos danos ambientais decorrentes de vazamentos, redução no custo com inibidor de corrosão, redução nos custos de manutenção, redução no custo de limpeza do duto; ganhos indiretos com aumento de vazão, redução no consumo de energia devido à redução da rugosidade nas paredes internas e melhores qualidades dos produtos determinaram o uso do revestimento. Palavras chaves: dutos, corrosão, reabilitação, revestimento, processo in-situ, epoxi

3 1. INTRODUÇÃO Em virtude do envelhecimento natural dos dutos e, principalmente dos problemas operacionais inerentes à atividade, o controle da corrosão interna vem tomando sua importância nas empresas operadoras de dutos. De forma a buscar uma solução alternativa para os dutos em operação já afetados com corrosão, foi desenvolvida a técnica de aplicação de revestimento in-situ. Assim, torna-se possível a intervenção direta em um trecho da tubulação, sem que seja preciso desmobilizar toda a rede. Para consolidar o conhecimento técnico sobre essa tecnologia bem como elucidar os benefícios econômicos foi feita uma pesquisa junto aos fornecedores desse serviço e às empresas usuárias desse processo, bem como foi assistido um serviço semelhante na empresa Mexicana, PEMEX. Dentro do mercado internacional, a tecnologia de revestimento interno in-situ" é uma tecnologia consolidada no exterior, aplicada há mais de 30 anos e exaustivamente testada em cerca de 200 aplicações em diversas instalações em diferentes países e empresas, em dutos novos e dutos existentes de transporte de gás, petróleo e seus derivados, efluentes, etc. Em todas essas aplicações, o resultado final foi muito bom, conforme relato dos usuários. Esse processo agrega uma nova tecnologia de reabilitação de dutos, trazendo como benefícios o aumento da vida útil do duto, a redução dos custos de manutenção e dos danos ambientais decorrentes de vazamentos. Reconhecendo a importância de garantir a integridade dos dutos e a maior confiabilidade operacional e em consonância com a preocupação com segurança e meio ambiente foi feita um estudo de viabilidade técnica e econômica de aplicação do processo in-situ em duto da PETROBRAS. 2. SERVIÇO DE APLICAÇÃO DO PROCESSO IN-SITU De forma a comprovar os resultados reportados pelos usuários dessa aplicação bem conhecer o seu procedimento operacional, foi feito o acompanhamento da execução de um serviço semelhante no duto de transporte de óleo combustível na empresa mexicana, PEMEX no trecho de 5 Km de uma linha de 16 de diâmetro. Esse duto tem 11 Km e está em operação há um ano; transporta óleo combustível e opera a temperatura de 80 C. Ele passa por uma região mais elevada. O trecho de 6 Km foi revestido internamente anteriormente, pela mesma empresa. A separação do duto em dois trechos foi feita por conveniência operacional da PEMEX. O fator determinante para a execução desse serviço foi o problema ambiental, pois o duto passa por uma área habitacional, além de operar à temperatura elevada.

4 A primeira etapa do processo foi o preparo da superfície, sendo feitas as limpezas mecânica e química. Inicialmente, o lançador e o recebedor de pig foram adaptados no início e final da seção do duto, respectivamente como ilustra a figura 1. A seguir, o pig de espuma foi introduzido no lançador de pig e deslocado ao longo do duto para remover os produtos presentes no seu interior. Após várias passagens, o pig foi recolhido no recebedor de pig. Seguidamente, foi feita a remoção dos hidrocarbonetos com diesel, previamente armazenado no tanque e adicionado através de mangueira conectada ao duto, por pressão. A batelada de diesel situada entre dois pigs foi deslocada ao longo do duto numa velocidade controlada pela diferença de pressão entre o lançador e o recebedor de pig. O controle da limpeza foi feito determinando o teor de sólidos totais dissolvidos no diesel. Visando remover a parafina presente, foi feita a limpeza com querosene de aviação e posteriormente feita a passagem de pig escova para remover os produtos aderidos a parede interna. Nessa fase, a limpeza foi certificada pela ausência de sólidos na amostra de efluente presente no interior do duto. Em seguida, foi passado o pig de poliuretano e feita a lavagem com água. Foram utilizados detergente e água para a remoção total dos hidrocarbonetos, sucedendo a decapagem ácida com ácido clorídrico para retirar os óxidos. O acompanhamento do preparo da superfície foi feito por inspeção visual do carretel instalado na extremidade final do duto, assegurando um grau de preparação de uma superfície de metal quase-branco, estando de acordo com a Norma NACE 2 ou SSSPC SP 10. O último estágio do preparo consistiu na passivação do aço com ácido fosfórico para evitar o aparecimento de novas oxidações, seguida da lavagem com água e secagem do duto com ar comprimido. Após essa etapa, foi feita a aplicação do revestimento, como ilustra a figura 2. A tinta foi misturada em ta mbores e a batelada de tinta foi deslocada de forma semelhante a usada na etapa de limpeza e o pig foi recolhido no recebedor de pig. Várias bateladas de tinta epoxi são colocadas entre dois pigs, que são deslocados ao longo do duto com ar comprimido. A velocidade de deslocamento dos pigs, em torno de 2 m/s é controlada pela diferença de pressão de forma a assegurar a uniformidade da espessura do revestimento. O monitoramento dessa etapa também foi feito por inspeção visual do carretel. Foram aplicadas três camadas de revestimento, a secagem foi feita com ar comprimido, e um tempo de espera entre cada camada de 24 horas. Nos carretéis revestidos foram também realizados testes de campo para verificar a integridade, a aderência e a espessura do revestimento. 3. LEVANTAMENTO DAS EMPRESAS FORNECEDORAS DO SERVIÇO DE REVESTIMENTO IN-SITU No mercado internacional, as firmas Bateman Pipeline System da África do Sul (In- Situ Pipeline System, nos EUA), CRC Evans e Bredero Price / U.S.Pipe Technology dos Estados Unidos fornecem serviço de revestimento interno in-situ. A firma Bateman Pipeline System apresenta 28 anos de experiência no mercado, com aplicações em empresas congêneres a PETROBRAS, a citar Exxon, Shell,

5 Occidental, Marathon Oil, Tennesse, entre outras Essa firma já fez em torno de 140 operações, revestindo aproximadamente 1800 Km na América do Norte, com maior freqüência (36 %), seguida da Europa (27%), da África do Sul (20%) e da Ásia (17%) para linhas de água, gás, petróleo e, principalmente para dutos de derivados, mostrando sua aplicabilidade nos dutos onde a PETROBRAS luta com severos problemas de corrosão interna. A Bateman apresenta experiência tanto em linhas onshore como offshore. No primeiro caso, de dutos onshore, indústrias de petróleo como a Marathon Oil, a Exxon, Agip Petroleum e Shell utilizaram essa técnica em seus dutos de transporte de óleo em presença de agentes corrosivos. Para oleodutos offshore, foram realizadas várias aplicações pela Arco Indonesia, sendo as mais recentes, em 1998 para dutos de diâmetros de 12 e 16 e até 18 Km de comprimento. Ela tem trabalhos executados em dutos numa faixa ampla de diâmetros, desde 5 até 22 e de comprimentos, desde 5 Km até 90 Km, com maior ênfase para linhas com comprimento menores que 20 Km. A companhia Tennesse Gas Pipeline utiliza essa tecnologia em seus gasodutos desde 1972, apresentando vinte e cinco linhas revestidas em um total de 270 Km. O sistema de revestimento interno in-situ apresentado pela firma CRC Evans é semelhante ao da Bateman Pipeline System, que consiste na aplicação de três ou quatro camadas de revestimento a base de epoxi com o uso de pig, que se desloca ao longo do tubo formando uma camada uniforme e homogênea na parede interna. Da mesma forma, o aumento da vida útil e a redução dos custos de manutenção e operação também são os benefícios reportados por essa firma. O histórico de aplicação de revestimento in-situ da firma U. S. Pipe Technology em empresas, como Shell, Arco, Texaco, Dow Chemical data de Comparada às firmas Bateman e CRC Evans, essa companhia tem menos experiência no mercado. Ela patenteou a tecnologia de revestimento interno in-situ de revestimento sem solvente para proteção anticorrosiva. Segundo informações dessa firma, esse tipo de revestimento possui melhores propriedades de aderência do que os revestimentos epoxi a base de solvente, fundamental para essa aplicação. 4. EMPRESAS OPERADOR AS DE DUTOS Segundo relatos dos usuários dessa aplicação, os primeiros projetos de aplicação do processo in-situ iniciaram em 1975 pela empresa de Gás Tennesse (Tenneco) e foram concluídos em 1986 nas linhas offshore no Golfo do México. Foram reportados bons resultados, demonstrando pelo controle efetivo da corrosão nos sistemas de gás úmido contendo altor teor de CO2, H2S, em operação já afetados pela corrosão. Algumas linhas foram reabilitados e estão em operação há mais de 25 anos. Essa empresa já revestiu 25 dutos, total de 400 KM, com diâmetros de 8 a 20 e comprimento de 3 a 22 Km. Em virtude da redução da rugosidade da superfície metálica, as linhas revestidas com epoxi mostraram um aumento de 5-10 % na taxa

6 de escoamento, benefício este atribuído a redução da rugosidade da superfície interna do aço. A vantagem da técnica in-situ, é possibilitar o mesmo preparo de superfície nas juntas e nas paredes internas do duto, bem como a aplicação do revestimento epóxi ao longo de toda extensão do duto. A experiência da empresa Marathon Oil U.K data de 1981, quando instalou a sua primeira linha de óleo revestida internamente com epoxi, no Mar do Norte, com o objetivo de evitar corrosão interna decorrente da presença de CO2 e H2S. Minimizar o acúmulo de depósitos de parafina no interior do duto foi outro fator considerado para adotar essa prática. Após dois anos, o duto revestido foi inspecionado usando técnicas de monitoramento e vídeo, e os resultados mostraram que o revestimento interno apresenta-se em bom estado. Confirmou-se, portanto, o benefício desse processo, sendo posteriormente realizadas por essa indústria de petróleo várias outras aplicações em dutos de transporte de óleo cru com diâmetros entre 8 e 16 polegadas. São apresentados valores de até 80 % de redução do consumo de inibidor de corrosão. A empresa Arco Indonesia já utilizou essa tecnologia no revestimento de doze linhas offshore de óleo e gás, o que acarretou a redução de custos com reparos e troca de tubos e também a redução em 50% no uso de inibidor. A partir dessas experiências, outras aplicações semelhantes foram utilizadas pelas indústrias de Petróleo, como a Exxon e a Shell em suas linhas de óleo cru no Golfo do México e no Colorado, respectivamente. 5. APLICAÇÃO PIONEIR A DE REVESTIMENTO IN-SITU NO BRASIL Verificou-se que a tecnologia em comento vem sendo usada com sucesso na reabilitação de dutos de transporte de óleo e gás e em dutos novos por empresas operadoras de dutos. As situações identificadas para a utilização desta aplicação são nos gasodutos de transporte de gás natural em presença de agentes corrosivos, gasodutos de transporte de gás úmido, oleodutos de petróleo em presença de água salgada, polidutos de transporte de óleo combustível / outros derivados de petróleo. Em virtude da situação atual da malha de dutos da PETROBRAS se assemelhar a experiência apresentada mundialmente, indica que esse processo deverá ser uma solução alternativa para nossos problemas atuais de corrosão interna. 5.1 HISTÓRICO DO DUT O O serviço de revestimento in-situ foi realizado no duto de nafta de 14 polegadas de diâmetro e 36 Km de comprimento, localizado no Terminal de Madre de Deus,

7 Bahia. Os fatores decisivos para o uso do revestimento foram o elevado consumo de inibidor de corrosão e o custo de manutenção com reparos e trocas de tubos. Para tal, foi feita uma pré qualificação das empresas prestadoras desse serviço, seguida do processo de licitação das empresas pré-qualificadas. Participaram do processo de pré-qualificação as empresas: Bateman Pipeline System, CRC Evans e U.S.Pipe Technology. Foram requisitos da pré-qualific ação, apresentar a proposta técnica, detalhando o planejamento, a logística a tecnologia e a descrição do processo de revestimento interno in-situ, nas seguintes etapa: - Teste hidrostático para verificar a integridade estrutural do duto; limpeza e condicionamento da superfície interna da tubulação; aplicação de revestimento insitu de tinta epóxi. - Procedimento de preparo da superfície interna do duto: limpeza com uso de solventes ou desengraxantes através de passagem de PIG; Decapagem ácida com inibidor diluído em água; processo de apassivação para neutralizar ação corrosiva na superfície do aço; processo de secagem. - Especificação dos materiais de revestimento: apresentar formulação, empresa fabricante ou fornecedora e certificado de qualidade garant indo resistência à ação de derivados de petróleo(nafta). - Procedimento de aplicação do revestimento: Descrever o processo de aplicação insitu, número de camadas, espessura de película seca necessária, processo de secagem, entre outros aspectos. 6. CONCLUSÕES Os serviços foram iniciados em 01/05/2002, com prazo previsto para término em 23/06/2002. Até o momento desta apresentação, os serviços estão sendo executados dentro do cronograma previsto. Na fase de manutenção do duto, o estado crítico na parede interna do duto, com coleta e análise dos resíduos e produtos de corrosão, foram os fatores principais da reformulação do processo de limpeza química pela empresa CRC Evans de modo a garantir uma perfeita preparação de superfície para uma boa ancoragem do revestimento final. Numa etapa posterior a aplicação, a PETROBRAS vai avaliar os requisitos técnicos do revestimento e simulação de passagem de pigs em carretéis que foram montados como corpos de prova em trechos intermediários do duto. Está planejada a passagem de câmera visual para filmagem do interior do duto. A PETROBRAS está viabilizando a aplicação semelhante em outros dutos que transporte produtos corrosivos, com geração de resíduos e gás úmido.

8 FIGURAS Fig 1 Etapa de limpeza do Processo de Revestimento In-Situ no Duto na Empresa PEMEX Fig 2 Etapa de aplicação de revestimento do Processo de Revestimento In Situ no Duto na Empresa PEMEX