Válvulas - Revestimento Orgânico Interno

Revestimentos Orgânicos em Válvulas

Introdução

A indústria de petróleo e gás lida com ambientes extremamente agressivos, exigindo o uso de materiais com elevada resistência a corrosão e tenacidade. Em função das novas fronteiras exploratórias, recuperação de campos maduros, desenvolvimento de biocombustíveis e modernas técnicas de refino, as situações operacionais e condições de serviços estão se tornando cada  vez mais severas, exigindo o desenvolvimento de novos materiais e de novas tecnologias para a transformação de tradicionais materiais existentes,como o aço carbono, agregando-lhes novas propriedades e características funcionais.

A utilização de revestimentos orgânicos para a proteção anticorrosiva e anti-incrustante como revestimento interno em válvulas, é uma alternativa tecnicamente eficaz e economicamente viável para a indústria de óleo e gás. Seu crescente uso pelas áreas upstream e downstream, está tornando a utilização de revestimentos orgânicos uma tendência de mercado.

Revestimentos Orgânicos

Diversas resinas orgânicas em pó, tem sido utilizadas com bastante sucesso para o revestimento  interno de válvulas. Essas resinas são obtidas a partir de unidades estruturais básicas, denominadas monômeros, que através de reações de polimerização, transformam-se em polímeros orgânicos. Dessa forma, as resinas em pó são polímeros, compostos químicos de elevada massa molecular, que podem ser classificadas de uma maneira geral como termoplásticos ou termofixos.

Podemos então definir revestimentos orgânicos (powder coatings) como uma tecnologia de proteção anticorrosiva que utiliza resinas orgânicas em pó, aplicadas eletrostaticamente sobre substratos metálicos, com o objetivo de conferir aos mesmos, novas propriedades e características anticorrosivas e anti-incrustantes. Essa tecnologia envolve rígidos padrões de preparação superficial e processos de aplicações sob condições controladas.

No caso de válvulas, os tipos de resinas mais adequadas e utilizadas para revestimento interno  têm sido os termoplásticos fluorados (fluoropolímeros) e Poliamida 11 (Nylon 11), em função das  características físico-quimicas desses tipos de polímeros e das propriedades mecânicas conferidas ao metal aplicado.

Algumas resinas termofixas (FBE) tem sido utilizadas como revestimento interno e externo principalmente em válvulas gavetas, porque a estanqueidade nesse caso é assegurada pela compressão do elastômero da cunha.

A especificação do tipo de resina à ser utilizada deve ser feita levando-se em consideração os seguintes fatores:

·         tipo de fluido,

·         temperatura operacional,

·         vazão,

·         presença ou não de sólidos em suspensão,

·         presença de gases dissolvidos

·         pressão operacional.

 Aplicação do Revestimento Orgânico:

A aplicação de revestimentos orgânicos em pó envolve processos térmicos e devem ser realizadas por empresas idôneas e especializadas nesse tipo de aplicação. É importante  assegurar que a resina a ser aplicada corresponde ao que foi especificado. Deve-se sempre solicitar a ficha MSDS (FISQP) e o boletim técnico da resina (Data Sheet) de modo a se poder identificar claramente o fabricante da resina e os cuidados relativos à Saúde, Meio Ambiente e Segurança (SMS).

O processo de aplicação envolve as seguintes etapas:

·         Desmontagem da válvula:

Nessa etapa todos os componentes móveis como juntas, gaxetas, molas e anéis são removidos e os componentes da válvula que serão revestidas são separadas.

·         Limpeza e Descontaminação:

A superfície interna da válvula deve estar livre de graxa, óleo, rebarbas, camadas de óxidos ou sais solúveis ou de qualquer outro tipo de materiais estranhos à natureza do substrato. Quando a superfície apresentar uma das contaminações citadas acima, deve ser efetuada uma limpeza e descontaminação, que pode ser feita por processos térmicos ou químicos, observando os requisitos de segurança e de meio ambiente.

·         Preparação superficial:

As escórias de soldagem e os defeitos de laminação devem ser previamente eliminadas e a superfície interna, deve estar livre de materiais estranhos que prejudiquem a aplicação do revestimento orgânico.

Deverão ser trabalhados todos os cantos vivos, arestas e demais irregularidades superficiais.

Também nessa etapa deverá ser realizada uma pré-usinagem nas áreas de vedação e que possuam tolerâncias de espessuras. O rebaixamento dado na pré-usinagem visa garantir a preservação das tolerâncias dimensionais da válvula, que irão operar com a espessura de película seca especificada no projeto de revestimento.

Finalmente a superfície a ser revestida deve ser submetida ao jateamento com granalha de aço angular, até chegar ao metal quase branco Sa 2.1/2 e um perfil de rugosidade adequado ao tipo de resina que será aplicado [geralmente entre 70 e 110 µm – Rz (DIN)].

·         Aquecimento:

Os componentes que serão revestidos deverão ser aquecidos em estufa convectiva, até que as temperaturas de aplicação da resina sejam alcançadas.  

·         Aplicação da resina:

    A aplicação é realizada com o substrato metálico aquecido e a temperatura de aplicação varia com o tipo de resina.

     A aplicação da resina é realizada através de processo eletrostático.

 Após o resfriamento das peças com a resina aplicada, nas regiões que foram pré-usinadas,  será necessária a realização de uma pós-usinagem no revestimento, visando garantir a  

 preservação das tolerâncias dimensionais da válvula.

 A espessura da película seca do revestimento aplicado, após a pós-usinagem no  revestimento deverá ser de 450 µm nas áreas “molhadas” com incidência direta de fluxo e 300 µm nas áreas “molhadas” sem incidência direta de fluxo.

          

 

Testes de controle de qualidade:

Após a aplicação da resina, a película seca deve ser submetida aos seguintes testes:

a)    Inspeção visual:

A inspeção deve ser realizada visualmente, a olho nu, em ambiente iluminado naturalmente ou artificialmente.

A cor, a aparência do revestimento, sua continuidade e homogeneidade devem ser uniformes em toda a superfície. O revestimento aplicado deve estar livre de escamas, bolhas, rugas, contaminantes, fissuras, trincas e empolamento.

b)    Descontinuidade (Holiday detector):

O teste de descontinuidade visa identificar falhas na homogeneidade e continuidade do revestimento. Utiliza-se um aparelho denominado holiday detector, que transmite uma corrente contínua completa de onda retificada.

c)    Espessura:

Esse teste tem por objetivo verificar se a película seca aplicada encontra-se dentro das especificações do projeto. O teste é realizado através de medidores de espessuras disponíveis no mercado.

d)    Aderência:

Por ser um ensaio destrutivo, o teste de aderência deve ser realizado em corpos de prova, utilizando-se o tipo de metal e de resina similares aos especificados no projeto de revestimento.

Resistência Química em  situações operacionais

Segue abaixo alguns tipos de fluidos corrosivos encontrados na indústria de óleo & gás onde os revestimentos orgânicos poderão ser utilizados para garantir a integridade das válvulas:

·         Água produzida

·         Água de formação

·         Hidrocarbonetos corrosivos (presença de H₂S, CO₂)

·         Substâncias químicas: ácidos, bases, sais e óxidos ( pH 1-14)

·         Água industrial corrosiva

·         Água salgada aerada

·         Água salgada desaerada

·         Água doce aerada

·         Água doce desaerada

·         Esgoto sanitário

·         Hipoclorito de sódio

·         Etanol

·         Metanol

·         Biodiesel

·         Vinhaça

·         Fluidos hidráulicos corrosivos

·         Fluidos de produção, perfuração e completação

 

Cuidados e manuseio

Com a válvula já revestida, alguns cuidados no transporte, manuseio e armazenagem devem ser observados afim de se evitar danos ao revestimento aplicado:

·         A válvula, preferencialmente, deve ser acondicionada em ambiente sem incidência direta dos raios solares.  

·         A válvula, durante o período de armazenagem, deve estar tamponada nas suas  extremidades com o uso de material impermeável, afim de evitar-se o acúmulo de água, poeira, terra, entrada de animais, entre outros contaminantes no interior da mesma. Recomenda-se que essas proteções só sejam retiradas no momento da instalação.

·         Nas operações de instalação, montagem e desmontagem deve-se evitar a incidência de objetos pontiagudos como ferramentas, pedras ou outros materiais diretamente sobre a superfície revestida.  

·         A válvula revestida não pode ser submetida a fonte de calor, como por exemplo solda.

·         Durante o carregamento e transporte a válvula deve estar bem fixada para se evitar pancadas ou choques mecânicos, abrasão, risco, corte ou qualquer dano ao revestimento.

 

Revestimento orgânico:  Características x Benefícios  

Segue abaixo principais características e benefícios dos revestimentos orgânicos:

• ·         Os revestimentos orgânicos tem como principal objetivo isolar o substrato metálico da ação corrosiva de fluidos ou ambientes, aumentando suas propriedades mecânicas e conferindo novas propriedades funcionais ao metal aplicado.

• ·         Possuem alta aderência e baixo coeficiente de atrito, protegendo o substrato metálico contra a corrosão, aumentando a vazão e reduzindo incrustações.

• ·         Pode substituir  ligas  metálicas  nobres e de  alto  custo  para  proteção contra compostos orgânicos  e inorgânicos  corrosivos, ambientes  saturados  de  cloretos,  águas produzidas,  H₂S,  CO₂   e  fluidos corrosivos de uma forma geral.

• ·         Proporciona  economia  com o uso de anti-incrustantes, inibidores de  corrosão  e na manutenção  preventiva de fluxo e eficiência do equipamento, devido  a  baixa rugosidade da superfície do revestimento e de suas características micro-bacterianas e anti-aderentes.

• ·         Protege o meio-ambiente,  reduz  a substituição prematura  de equipamentos e tubulações, elimina custos com o super-dimensionamento de projetos e sobrespessura de paredes, reduz os gastos de energia nas estações de bombeamento e de compressão.

• ·         Aplicado sobre o aço carbono, que é um material de fácil obtenção e baixo custo, alia as propriedades de resistência mecânica do aço com os benefícios dos plásticos de engenharia.

• Assegura  uma  acentuada proteção ao  meio  ambiente,  prevenindo  a  ocorrência  de processos corrosivos de dentro para fora do equipamento, reduzindo falhas, paradas não programadas   e   a  conseqüente  contaminação ambiental pela emissão de produtos, efluentes ou  resíduos.

  

Quadro resumo:

  

Características           x          Benefícios
Excelente resistência química	Maior proteção aos equipamentos;
	Substitui ligas metálicas de alto custo
Resistência à corrosão	Maior durabilidade do equipamento;
	Economia e redução de custos;
	Proteção ao meio ambienbte
Resistência ao desgaste	Maior vida útil aos equipamentos
Flexibilidade mecânica	Resistência ao dobramento e deformações
Alta impermeabilidade	Confere maior resistência ao equipamento;
	Maior durabilidade;
Aplicável em peças com	Versatilidade;
geometrias complexas	Maior proteção as áreas de difícil acesso
Baixo coeficiente de atrito e	Previne e impede a formação de incrustações;
deposições	Aumenta a vazão e eficiência hidráulica
Alta aderência ao substrato	Maior vida útil ao revestimento;
	Garantia de proteção ao equipamento

 

Conclusão:

.       TECNOLOGIA com excelente relação custo x benefício

·         TECNOLOGIA que reduz drasticamente os custos, a medida que as resinas podem ser aplicadas sobre válvulas de aço carbono e de ferro fundido, substituindo a especificação e uso de ligas metálicas especiais e de alto grau em diversas situações operacionais.

·         MAIOR VIDA ÚTIL para as válvulas:

a)   Proteção anti-corrosiva e

b)   Caso necessário, o revestimento pode ser substituído, prolongando ainda mais a vida útil do equipamento a medida que o substrato metálico permanece intacto.

·         POSSIBILIDADE DE RECUPERAÇÃO de válvulas usadas, extendendo o período de vida útil das mesmas.

Gilson Cavalcanti Gama

Engenheiro Químico