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

44 ASSOCIADOS

•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;

•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.

Nickel demand

By region 2012 By region 2017

First-use 2012

Other

8% Foundry

3%

Steel alloys

4% Plating 8%

Non F alloys 12%

Stainless steels 65%

CAGR: 4,9% a.a.

End-use 2012

8%

23%

24%

Africa

1%

Latin America

2%

North America

Asia ex China

Europe

China 41%

22%

22%

Africa

1%

Latin America

2% North America

8%

Asia ex China

Europe

China 44%

12%

18%

Architecture

building & construction

Machinery & Equipments

32%

Other

3%

Automotive & transport

catering,

utensils &

domestic appliances

36%

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

Source: ICZ; VM

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

144Total Ni in content

2011 Brazilian nickel* kt

Production 56

Apparent consumption 20

Imports 3

SMP 21 FM 12 Codemin 10 Onça Puma 7 Barro Alto 6*

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

PRINCIPAIS CONTRIBUIÇÕES DO NÍQUEL

O NÍQUEL É DECISIVO NA DEFINIÇÃO DA FAMÍLIA DO AÇO INOXIDÁVEL

Ferrítico Duplex Austenítico

+ Ni + Ni

Reticulado

cúbico de corpo

centrado

Austenita

(clara)

Ferrita

(escura)

Reticulado

cúbico de face

centrada

Grão

Ferrítico

Grão

Austenitico

•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

CO2, presença de H2S e Cl-)

- Altas pressões trabalho

Amplo uso de Ligas Resistentes a Corrosão (LRC)

O Papel das LRCs

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 CO2, cloretos, H2S 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 90C

• Pressão estático por volta de 600 kgf/cm2

• Cl- > 100.000 ppm

• Bicarbonato de 50 a 1100 ppm

• Teor de CO2 > 5%

• Teor de H2S 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)

PREN = Cr + 3,3*Mo + 16*N

Pitting Resistance Equivalent Number

↑ pCO2 aumento de Cr e Ni

↑ Cl- aumento de Mo

Tubos bimetálicos Chapa cladeada

Tubo mecânico Source: Petrobras

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 CO2

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.

As LRCs terão um longo

tempo de aplicação.

• 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.

•A ligas resistentes a corrosão - LRCs deverão enfrentar grandes desafios

em função das severas condições de operação encontradas na camada pré-

sal, como por exemplo, as severidades em relação as concentrações de

CO2 e a presença de H2S, que criam condições de risco com relação aos

processos de corrosão localizada.

CONCLUSÕES

•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