Avaliação de revestimento de alumínio obtido por aspersão térmica aplicado em fios de alta resistência da armadura de tração de dutos flexíveis

Abstract

Dutos flexíveis são equipamentos fundamentais para a produção offshore de óleo e gás em todo o mundo. Um ambiente ácido poderá se formar no espaço anular, devido a permeação de H2S e a condenção de água ou alagamento pela ruptura da capa externa em conjunto com a permeação de H2S, expondo os fios da armadura de tração a um ambiente sour, o que pode levar ao trincamento induzido por sulfetos (TIS) e/ou trincamento induzido por hidrogênio (TIH). O objetivo do trabalho é avaliar, através de testes eletroquímicos e de carga constante, a eficiência de um revestimento de alumínio obtido por aspersão térmica em mitigar os fenômenos de TIS e TIH em aços de alta resistência, utilizados para a fabricação dos fios da armadura de tração de dutos flexíveis. Os testes eletroquímicos confirmaram o comportamento anódico do revestimento em relação ao aço e estimaram uma vida útil de 2,5 anos. Além disso, a permeação eletroquímica revelou uma redução significativa do hidrogênio que se difundiu pelo revestimento e chegou ao substrato. Os testes de carga constante indicaram que as amostras não revestidas falharam por TIS e também por TIH. Para as amostras totalmente revestidas, não foram observados os fenômenos de TIS e TIH. O revestimento de alumínio apresentou um efeito de dupla barreira, dificultando a corrosão do aço e a absorção de hidrogênio, eliminando o TIS e o TIH. As amostras revestidas com defeito foram catodicamente protegidas e não foram observadas trincas do tipo TIH.

Flexible risers are critical equipment for the production of oil and gas in offshore fields around the world. An acidic environment may be formed in the annular space, due to H2S permeation and water condensation or flooding due to rupture of the external sheath, exposing the tensile armour steel wires to a sour environment, which may promote sulphide stress cracking (SSC) and/or hydrogen-induced cracking (HIC). This work aims to evaluate through electrochemical and constant displacement tests the effectiveness of thermal spray aluminium (TSA) coating to mitigate SSC and HIC in high strength steel used to manufacture the tensile armour of a flexible riser. Electrochemical tests confirmed the anodic behaviour of the coating against the steel and estimated a service life of 2.5 years. In addition, electrochemical permeation revealed a significant reduction in hydrogen that diffused through the coating and reached the substrate. The constant displacement test indicated that the non-coated samples failed by SSC although some cracks were also found in the samples mid-section due to HIC. For Al-coated samples, no signs of SSC and HIC were observed. The TSA coating showed a dual barrier effect, hindering either corrosion of steel or hydrogen up-taking, and neither SSC nor HIC was observed. Samples with a coating defect were cathodically protected and no HIC was observed.