Trincamento Induzido Por Hidrogênio Em Aços Microligados

Abstract

a Resumo A necessidade de aços microligados, resistentes aos ambientes agressivos encontrados nas jazidas de petróleo e gás, como no pré-sal que contem quantidades consideráveis de ácido sulfídrico (H 2 S) e dióxido de carbono (CO 2 ), requer que todos os setores envolvidos na cadeia produtiva da indústria petroleira conheçam os fatores que influenciam os processos de corrosão e falhas provocadas pelo hidrogênio em tubulações e peças fabricadas com aços microligados. Assim, através de uma coleção de publicações selecionadas e USP, foi elaborado este texto, o qual não pretende ser uma revisão bibliográfica completa, mas sim indicar os principais fatores científicos e tecnológicos que estão envolvidos nas falhas provocadas por hidrogênio na presença de H 2 S, particularmente, quando relacionadas ao fenômeno de trincamento induzido por hidrogênio (Hydrogen Induced Cracking-HIC). Por ser um fenômeno complexo que envolve várias etapas, o tema foi abordado em termos das variáveis ambientais e metalúrgicas. O HIC se inicia com o processo de corrosão do aço, assim é preciso considerar os fatores do meio corrosivo (presença de H 2 S). Além disso, é necessário conhecer as interações dos compostos presentes no meio corrosivo com a superfície do metal e como elas afetam a adsorção e a entrada de hidrogênio atômico no aço. As etapas seguintes são a difusão, aprisionamento do hidrogênio e trincamento do metal, as quais estão relacionadas diretamente com a composição química do aço e microestrutura, fatores que dependem fortemente da fabricação do aço. Pretende-se, com esta revisão, dar uma visão geral dos conhecimentos quanto às falhas provocadas por hidrogênio e quais são os próximos desafios no desenvolvimento de tubulações para transporte de derivados de petróleo e gás natural. Palavras-chave: Aços microligados; Sulfeto de hidrogênio; Corrosão; Trincamento induzido por hidrogênio. AbstractThe need for microalloyed steels resistant to harsh environments in oil and gas fields, such as pre-salt which contain considerable amounts of hydrogen sulfide (H 2 S) and carbon dioxide (CO 2 ), requires that all sectors involved in petroleum industry know the factors that influence the processes of corrosion and failures by hydrogen in pipelines and components fabricated with microalloyed steels. This text was prepared from a collection of selected publications and research done at the Electrochemical Processes Laboratory of Metallurgical and Materials Engineering Department, Polytechnic School, São Paulo University. This document does not intend to be a complete or exhaustive review of the literature, but rather to address the main scientific and technological factors associated with failures by hydrogen in the presence of wet hydrogen sulfide (H 2 S), particularly, when related to the Hydrogen Induced Cracking (HIC) phenomenon. This complex phenomenon that involves several successive stages, HIC phenomena were discussed in terms of environmental and metallurgical variables. The HIC starts with the process of corrosion of steel, therefo...

Processamento de aço API 5L X70 por laminação a morno e nitretação a plasma

“…Analisando as imagens das Figuras 3 (a), e (b), pode-se perceber a presença de duas fases, a ferrita (fase mais clara) e perlita (mais escura). Essa microestrutura é característica desse tipo de material e também já foi observada por outros autores [10,11,13].…”

“…A norma ASTM 6148-97 classifica os sítios de aprisionamento de hidrogênio como reversíveis e irreversíveis, levando em conta a energia de ligação do sítio com H e o tempo de permanência do átomo no "trap" [30,31]. As interfaces carbeto-ferrita em aços perlíticos são sítios preferenciais para o acúmulo irreversível de hidrogênio, e regiões de bandeamento apresentam maior quantidade desse tipo de interface, além do mais, microestruturas alinhadas (segregação), promovem caminhos de propagação de trincas [10,[32][33][34]. Dessa forma, a maior distribuição da fase perlita causada pela laminação a morno da condição C1 sugere um aumento da resistência ao TIH, porém se faz necessário realizar ensaio para confirmar o proposto.…”

“…A microestrutura dos aços usados para tubulações de transporte de petróleo e gás tem um papel importante no mecanismo de formação e propagação de trinca, uma vez que ela determinará a densidade e tipos de sítios de aprisionamento de hidrogênio. Algumas características microestruturais, como ausência de segregação, microestrutura homogênea e baixo volume e distribuição de perlita favorecem o aumento de resistência ao TIH [9][10][11]. De acordo com NAFISI et al [12] e MASOUMI e ABREU [13], é possível obter um aumento da resistência ao TIH através de aplicação de laminação a morno controlada -entre a metade da temperatura de fusão e temperatura de não-recristalização (T NR )em aços API, obtendo microestruturas com as características citadas, além de desenvolvimento de textura cristalográfica favorável.…”

Evaluation of corrosion behaviour and susceptibility to hydrogen-induced cracking in high-strength low-alloy X70 steels under sour gas conditions

“…4 In the oil and natural gas industry, one of the most frequently reported forms of damage is hydrogen-induced cracking (HIC), which occurs in the presence of a sour gas environment (containing H 2 S), and during aqueous phases where gas dissociation of H 2 S results in molecular hydrogen (H 2 ), as described by equations (1)-(4). 5 Anodic reaction: Fe Fe +2 + 2e− (1)…”

Investigação da relação entre a suscetibilidade ao trincamento induzido pelo hidrogênio (HIC) e parâmetros de resistência à corrosão de tubos de aços ARBL graus API 5L X65 e X80.

“…Foi apenas durante a segunda guerra mundial (1944) fabricação foi possível aumentar a resistência mecânica, levando à produção de aços de maiores graus. (BOTT et.al., 2003 FALLEIROS, 2015). No próximo item serão apresentados brevemente os princípios do tipo de dano devido ao hidrogênio de interesse para o presente estudo.…”