O Papel das LRCs - Ligas Resistentes a Corrosão contendo Níquel no Pré-Sal Celso A. Barbosa Comitê do Níquel- ICZ
Agenda 1. Informações sobre o ICZ 2. Visão do metal Níquel 3. O papel do Níquel nos Aços Inox e suas Ligas 4. O desafio do Pré-Sal 5. As Ligas Resistentes a Corrosão - LRCs 6. Conclusões
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Stainless steel use is related to country healthy. So, Stainless steel, and therefore Ni demand is expected to grow in emerging markets and be stable @ high levels in developed countries; Nickel demand By region 2012 By region 2017 Latin America Africa Latin America Africa North America North America 2% 8% 2% 8% 1% 1% China 41% Asia ex China 23% 22% 44% Asia ex China China China drives and will continue to drive demand: focus on the stainless steel 300 serie production (8% to 14% Ni content); Demand by first-use e end-use stable; Superalloy demand with positive growth trends in the medium run. First-use 2012 Foundry Other Steel alloys 8% Plating 4% 3% 8% Non F alloys 12% 24% Europe CAGR: 4,9% a.a. 65% Stainless steels Architecture building & construction 18% Europe 22% End-use 2012 Automotive & transport 32% 12% 3% Other catering, utensils & 36% domestic appliances Machinery & Equipments
Informações de Mercado sobre o Níquel: O consumo global de níquel passou de 1,12 milhão de toneladas em 2000 para 1,5 milhão de toneladas em 2010 (34%) As maiores reservas de níquel no mundo estão na Austrália, 19%, seguida por Cuba (16%), Canadá (11%) e Brasil, com 5%. A China se tornou o maior consumidor do metal em 2008, com 22%. O Brasil tem a terceira maior reserva mundial de níquel, correspondendo a 5% das jazidas conhecidas. Desse total, cerca de 80% estão concentrados em Goiás (Niquelândia), que é também o grande produtor nacional;
Brazilian main producer capacities: Ni in matte, refined nickel, FeNi Integrated producers Product Avg nominal capacity (kt) Anglo American - Codemin FeNi 10 Anglo American - Barro Alto FeNi 37 Vale (Onça Puma) FeNi 53 Votorantim Metais Níquel (FM) Matte 19 Votorantim Metais Níquel (SMP) Refined Nickel 25 Total Ni in content 144 2011 Brazilian nickel* kt Production 56 Apparent consumption 20 Imports 3 Source: ICZ; VM SMP 21 FM 12 Codemin 10 Onça Puma 7 Barro Alto 6
PRINCIPAIS CONTRIBUIÇÕES DO NÍQUEL Ao lado do Cromo o Ni garante: Ductilidade e Tenacidade Resistência à corrosão geral O projeto da microestrutura adequada que define as principais famílias de aços inoxidáveis
O NÍQUEL É DECISIVO NA DEFINIÇÃO DA FAMÍLIA DO AÇO INOXIDÁVEL Grão Ferrítico Austenita Ferrita Ferrítico (clara) Duplex (escura) Austenítico Grão Austenitico + Ni + Ni Reticulado cúbico de corpo centrado Reticulado cúbico de face centrada
O Papel das LRCs Descoberta do petróleo na camada Pré-Sal é uma das mais importantes da história recente da indústria de petróleo mundial. Grande geração de oportunidades de negócios e desenvolvimento da cadeia produtiva e da indústria de bens e serviços, principalmente para o Brasil. Cenário do Pré-sal: - Meio corrosivo severo (elevado teor de CO 2, presença de H 2 S e Cl - ) - Altas pressões trabalho Amplo uso de Ligas Resistentes a Corrosão (LRC)
Lâmina d água Camada pós-sal Crosta salina Camada pré-sal (O petróleo e o gás estão misturados em poros da rochas carbonáticas)
A Estratégia do Uso das LRCs Os desafios para revestimentos dos poços (downhole tubing) : altas profundidades como as encontradas nas reservas do pré-sal, a pressão do sal pode deformar a tubulação; materiais com combinação bem estabelecida de resistência a corrosão e resistência mecânica; proteção contra CO 2, cloretos, H 2 S e a formação de condensados; O uso de LRCs, Ligas Resistentes a Corrosão ( em inglês CRAs), para combater a corrosão em campos de petróleo e gás vem crescendo nos últimos vinte anos. Os operadores dessas instalações estão cada dia mais familiarizados com uma extensa família de soluções propiciadas por essas ligas, ao invés de recorrer às clássicas soluções de uso de inibidores e outras práticas de manutenção.
As condições dos ambientes produtivos do pré-sal irão exigir materiais que apresentem elevada resistência a corrosão combinada com resistência mecânica. Condições de operação: Reservatório carbonáticos Camada de sal de aproximadamente 2.000 m Temperatura no reservatório de 50 a 90 C Pressão estático por volta de 600 kgf/cm 2 Cl - > 100.000 ppm Bicarbonato de 50 a 1100 ppm Teor de CO 2 > 5% Teor de H 2 S de 5 a 150 ppm
O Papel das LRCs Metalurgia Especial 13Cr, Super 13Cr e SDSS Cerca de 170 kt até 2020
O Papel das LRCs Estima-se um consumo anual adicional de 5.000 t de Ni por parte das LRCs nas aplicações Offshore nos próximos cinco anos no Brasil.
CRAs Corrosion Resistant Alloys?? Super Martensitic
Família de Ligas Resistentes a Corrosão LRCs(CRAs) pco 2 aumento de Cr e Ni Cl - aumento de Mo PREN = Cr + 3,3*Mo + 16*N Pitting Resistance Equivalent Number
Tubos bimetálicos Chapa cladeada Source: Petrobras Tubo mecânico
Corrosion Resistant Alloys Tubos bimetálicos Tubo Coextrudado Source: Schulz
Critérios de seleção com relação a corrosão Fragilização por hidrogênio Corrosão sob tensão devido a presença de sulfetos Corrosão por pite Corrosão por frestas Corrosão microbiológica Corrosão por CO 2
O Papel das LRCs Seleção de materiais Corrosão por pite
CONCLUSÕES A seleção de materiais será realizada de acordo com o grau de contaminantes presentes nos poços do Pré-Sal. Estas condições vão demandar materiais com metalurgia especial (LRCs), principalmente devido ao alto grau de incerteza dos teores de contaminantes e aos fenômenos complexos que são sinérgicos, como por exemplo, corrosão sob-tensão, fadiga, corrosão por pite, interação corrosão-fadiga e etc. As LRCs terão um longo tempo de aplicação.
CONCLUSÕES A ligas resistentes a corrosão - LRCs deverão enfrentar grandes desafios em função das severas condições de operação encontradas na camada présal, como por exemplo, as severidades em relação as concentrações de CO 2 e a presença de H 2 S, que criam condições de risco com relação aos processos de corrosão localizada. O Níquel presente em todas as LRCs terá um papel crescente no enfrentamento das mais severas condições através de soluções inovadoras, como os bi-metálicos, que permitirão o uso de ligas com altos teores de níquel como, por exemplo, as ligas 625 e 925.
O Papel das LRCs Obrigado pela Atenção! celso.barbosa@villaresmetals.com.br