ESTUDO DE REVESTIMENTOS ORGÂNICOS NA PROTEÇÃO DO AÇO-CARBONO EM

AMBIENTE MARINHO OFFSHORE

EQUIPE TÉCNICA PETROBRAS: Gutemberg de Souza Pimenta, Nara G. Berry, Joaquim P. Quintela e Gerson V. Vieira

EQUIPE TÉCNICA IPT: Zehbour Panossian, Neusvaldo L. de Almeida, Adriana Araujo, Márcio B. de Almeida, Eduardo A. Faria e Alberto S. Junior

Empresas: Jumbo, Sherwin Willians, Renner, International Paint, Sigma, Advance, Weg, Calamar, Vitória Química, Chersterton,

Belzona, Rust Resinar, Jotun e Euronavy.

industria petroleira:

Necessidade de minimizar custosmaior intervalos entre manutenções e menor período de sua realização;

Necessidade de equipamentos e estruturas metálicas duráveis

ampla avaliação de tintas: ensaio natural, além de ensaio acelerado;

Necessidade de avaliação contínua de tintasrecém-introduzidas no mercado (tolerante a superfície úmida e ao tratamento mecânico, elevada espessura por demão e ecologicamente corretas).

Proposição de metodologia:

ensaios em ambiente natural offshore:

• exposição à atmosfera marinha;

• exposição à água do mar e suas marolas e respingos;

• exposição ao óleo cru e à água de lastro (navio tanque).

Construção de um laboratório flutuante como

infraestrutura de apoio

Avaliação comparativa de desempenho de revestimentos orgânicos:

tradicionais e de nova geração e de diferentes fabricantes na proteção de equipamentos e de estruturas da industria petroleira brasileira.

Estrutura de aço-carbono ABNT 102010 m de comprimento e 10 m de largura2 m de boca e 0,5 m de calado17 t de arqueadura bruta

Fundeado em São Sebastião – próximo ao Píer TEBAR

Laboratório Flutuante

Painéis de exposição à atmosfera marinha: CP 10 x 15 x 4 cm.

Painéis de exposição direta à água do mar e a suas marolas e respingos (imersão parcial): 20 x 30 cm e 100 x 20 cm

Re

sp

ing

os

Ime

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aro

las

Exposição à água do mar: antiincrustantes

Ta

nq

ue

de

óle

o

Ta

nq

ue

de

la

str

o

Exposição ao óleo cru e à água de lastro (imersão total)

Acrílica à base de solvente e de água AC, ACW

Epóxi à base solvente (N2629 e N2628) e de água EP, EPW

epóxi alumínio (N2678) EP-AL

epóxi c/ cerâmica e c/ flocos de vidro (N1201) EP-CE, EP-FL

epóxi c/ fosfato de zinco (N2630) EP-FZN

epóxi isocianato (N2198) EP-ISO

epóxi c/ e livre de alcatrão de hulha (N1265) EP-TF, EP-AH

epóxi rica em zinco (N1277) EP-ZN

etil silicato inorgânico de zinco (N1661) ES-ZN

éster vinílica c/ flocos ou escama de vidro EV-FL, EV-ES

poliureia alifática PE

polisiloxano acrílico ou epóxi PS-AC, PS-EP

poliaspártica PA

poliuretânica acrílica (N2677) e rica em zinco PU, PU-AC, PU-ZN

antiincrustante siliconada ou de autopolimento SIL, SPC

Fab.Prepa-

ro

Tinta fundo Tinta intermediária Tinta acabamento

TintaVOL

(%)

EPS

(µm)DT TS

LOW

VOC

(g/l)

ResinaVOL

(%)

EPS

(µm

LOW

VOC

(g/l)

ResinaVOL

(%)

EPS

(µm)

LOW

VOC

(g/l)

1 St 3 EP 100 150 X X X PU 60 50

1 St 3 EP 100 150 X X X EP 80 200 PU 60 50

1 St 3 EP 100 150 X X X PE 88 120

2 Sa 2 ½ EPW 58 125 X X PUW 62 225 X

2 Sa 2 ½ EPW 58 125 X X ACW 42 100 X

3 Sa 2 ½ EP-ZN 75 65 EP 82 240 X PS-EP 92 150 X

4 Sa 2 ½ EP-ZN 65 65 EP 82 200 X PS-AC 76 150 X

5 Sa 2 ½ EP-ZN 66 150 X EP 57 200 PU-AC 56 60 X

2 St 3 EP-ZN 75 70 X EP 82 240 X PU-AC 63 70

3 Sa 2 ½ EP-ZN 75 65 EP 82 240 X PA 90 250 X

6 Sa 2 ½ EP-ZN 86 53 EP 56 140 PU 61 40

1 St 3 PU-ZN 53 75 EP 100 150 PU 60 50

1 Sa 2 ½ PU-ZN 53 75 EP 80 200 PU 60 50

4 St 3 EP-AL 71 125 X X EP 82 200 X PU-AC 57 55 X

7 Sa 2 ½ ES-ZN 54 75 EP 32 40 PU-AC 69 65

8 Sa 2 ½ EP-FZN 85 150 X X X PU-AC 72 40 X

Esquemas de pintura: atmosfera marinha, CP 10 cm x 15 cm.

VOL: teor de sólidos por volume da tinta≥ 75 % alto teor de sólidos.

EPS: espessura máxima do filme seco por demão

≥ 150 µm alta espessura.

DT: tolerante a umidade (elevada UR e residual de hidrojateamento)

TS: tolerante a corrosão aderida (St3 e reoxidação).

LOW VOC: baixa concentração de compostos orgânicos voláteis≤ 340 g/l (EPA: Environmental Protection Agency).

Identificação de características das tintas:

10 x 15 cm (4 un., 2 com incisão vertical):

• jateamento (Sa 2 ½), perfil de rugosidade de 70 m;

• tratamento mecânico (St 3) em chapas expostas ao intemperismo;

• zincagem por imersão a quente (70 m),lavados ou hidrojateados.

30 x 20 cm (4 un., 2 com incisão vertical) e100 x 20 cm (2 un., 1 com incisão vertical) enos tanque e flutuadores:

• jateamento (Sa 2 ½) perfil de rugosidade de 70 m.

Preparo dos corpos de prova de aço-carbono (ABNT 1020):

Metodologia

1. empolamento - EMPO (ISO 4628-2, blister): saliências (bolhas) na película

(ABNT NBR 15156);

2. enferrujamento - ENFE (ISO 4628-3, rust): termo adotado pelo LCP para

caracterizar o aparecimento de corrosão na película (rust);

3. trincamento - TRIN (ISO 4628-3, crack): descontinuidades alongadas

(trincas) na película: com (fendilhamento) ou sem (craqueamento) exposição do substrato (ABNT NBR 15156);

4. desplacamento - DESPLA (ISO 4628-5, flak): termo adotado pelo LCP

para caracterizar a perda de aderência da película ao substrato;

5. avanço de corrosão - INCI (DIN ISO 4628-8, scribe): avaliação sem e com

remoção do revestimento.

1. antiincrustantes: verificação da facilidade de remoção das

incrustações (espátula de silicone) e inspeção visual da

permanência de resíduos

Atribuição de uma nota (0 a 10) para cada um dos defeitos, com a soma dos valores obtidos (máximo 50 ou 40) foi feita uma classificação

geral de desempenho dos esquemas de pintura.

Nota

(Intensidade/S)

Dimensão do empolamento predominante (S)

S0 (não visível a

olho

desarmado)

S2 (visível a olho

desarmado até 1 mm)

S3 (1 mm < S

≤ 2 mm)

S4 (2 mm < S

≤ 6 mm)

S5 (S > 6 mm)

Inte

nsid

ad

e d

o

em

po

lam

en

to 0 10 - - - -

2 - 8 7,5 7,0 6,5

3 - 6,0 5,5 5 4,5

4 - 4,0 3,5 3 2,5

5 - 2,0 1,4 0,7 0

Nota

(Ri/S)

Dimensão do enferrujamento predominante (S)

S0 (não visível a

olho armado)*

S1 (visível a olho

armado)**

S2 (visível a olho

desarmado)

S3 (claramente visível

até 0,5 mm)

S4 (0,5 mm <

S ≤ 5 mm)

S5 (> 5 mm)

Inte

ns

idad

e d

o

en

ferr

uja

me

nto

Ri 0 (0 %) 10 - - - - -Ri 1 (0,05 %) - 8 7,6 7,2 6,8 6,4Ri 2 (0,5 %) - 6,4 6 5,6 5,2 4,8Ri 3 (1 %) - 4,8 4,4 4 3,6 3,2Ri 4 (8 %) - 3,2 2,8 2,4 2 1,6

Ri 5 (40 % a 50 %) - 1,6 1,2 0,8 0,4 0* não visível até 10 vezes de aumento; ** visível até 10 vezes de aumento

Nota

(Intensidade/S)

Abertura trincamento predominante (S)

S0 (não visível a

olho armado)*

S1 (visível a olho

armado)**

S2 (visível a olho

desarmado)

S3

(claramente

visível, olho

desarmado)

S4(até 1 mm)

S5 (> 1 mm)

Inte

ns

idad

e d

o

cra

qu

ea

me

nto

0 10 - - - - -

1 - 8 7,6 7,2 6,8 6,4

2 - 6,4 6 5,6 5,2 4,8

3 - 4,8 4,4 4 3,6 3,2

4 - 3,2 2,8 2,4 2 1,6

5 - 1,6 1,2 0,8 0,4 0* não visível até 10 vezes de aumento; ** visível até 10 vezes de aumento

Nota

(Intensidade/S)

Dimensão do desplacamento predominante (S)

S0 (não visível a

olho armado)*

S1 (até 1 mm)

S2 (1 mm < S

≤ 3 mm)

S3 (3 mm < S

≤ 10 mm)

S4 (10 mm < S

≤ 30 mm)

S5 (> 30 mm)

Inte

ns

idad

e d

o

de

sp

lac

am

en

to

0 (0 %) 10 - - - - -

1 (0,1 %) - 8 7,6 7,2 6,8 6,4

2 (0,3 %) - 6,4 6 5,6 5,2 4,8

3 (1 %) - 4,8 4,4 4 3,6 3,2

4 (3 %) - 3,2 2,8 2,4 2 1,6

Ri 5 (15 %) - 1,6 1,2 0,8 0,4 0

* não visível até 10 vezes de aumento

Notas atribuídas ao

avanço (A):

10 – 0 mm

9 - 0 mm < A ≤ 1 mm

8 - 1 mm < A ≤ 2 mm

7 - 2 mm < A ≤ 4 mm

6 - 4 mm < A ≤ 6 mm

5 - 6 mm < A ≤ 8 mm

4 - 7 mm < A ≤ 9 mm

3 - 9 mm < A ≤ 13 mm

2 - 13 mm < A ≤ 16 mm

1 - 16 mm < A ≤ 20 mm

0 - A >20 mm

Avanço de corrosãoGrau 1

muito leve

Grau 2

leve

Grau 3

moderado

Grau 4

considerável

Grau 5

severo

EP-AL/EP/PU-AC

(fabricante 4)

EP/EP/PU

(fabricante 1)

Resultados Parciais –830 dias

EPW/PUW

(fabricante 2)

EP (fabricante 11)

EP-CE (fabricante 10)

Após 830 dias de

exposição

Após 830 dias de

exposição

EP

-AH

(fab

rican

te 8

)

EP-SIL-SIL

EP

-FZ

N/E

P-T

F (

fab

rican

te 7

)

EP

(fab

rican

te 9

)

Após 600 dias de

exposição.

Fabri

canteRevestimento Preparo

EPS

total

(μm)

ENFE TRIN DESPLAINCI

(mm)

Nota

final

Classificação

geral

1 EP/PU St 3 250 0 0 0 22 40,0 4

1 EP/EP/PU St 3 250 0 0 0 15 40,0 4

1 EP/PE St 3 250 0 0 0 29 40,0 4

2 EPW/PUW Sa 2 ½ 250 Ri 1(S3) 0 0 19 37,2 5

2 EPW/ACW Sa 2 ½ 250 Ri 3(S3) 0 0 14 34,0 6

3 EP-ZN/EP/PS-EP Sa 2 ½ 250 0 0 0 2 44,0 2

4 EP-ZN/EP/PS-AC Sa 2 ½ 250 0 0 0 0 50,0 1

5 EP-ZN/EP/PU-AC Sa 2 ½ 250 0 0 0 0 50,0 1

2 EP-ZN/EP/PU-AC St 3 250 Ri 1(S3) 0 0 2 41,2 3

3 EP-ZN/EP/PA Sa 2 ½ 250 0 0 0 0 50,0 1

6 EP-ZN/EP/PU Sa 2 ½ 250 0 0 0 0 50,0 1

1 PU-ZN/EP/PU St 3 250 0 0 0 0 50,0 1

1 PU-ZN/EP/PU Sa 2 ½ 250 0 0 0 0 50,0 1

4 EP-AL/EP/PU-AC St 3 250 0 0 0 12 40,0 4

7 ES-ZN/EP/PU-AC Sa 2 ½ 250 0 5(S5) 5(S5) b 0 30,0 7

8 EP-FZN/PU-AC Sa 2 ½ 250 0 0 0 26 40,0 4

EP-ZN/EP/PS-EP e EP-ZN/EP/PA (fabricante 3), EP-ZN/EP/PS-AC (fabricante 4): tinta intermediária e de

acabamento LOW VOC ≤ 340 g/l, EPS ≥ 150 µm, VOL ≥ 75 %.

Exposição à atmosfera marinha (CP 10 cm x 15 cm):

Fabri

canteRevestimento Preparo

EPS

total

(μm)

EMPO ENFE TRIN DESPLAINCI

(mm)

Nota

final

Classificação

geral

2EP-ISO/EP-AL/PU-

ACGN+LAV 200 0 0 0 0 0 50,0 1

2EP-ISO/EP-AL/PU-

ACGN+HID 200 0 0 0 0 0 50,0 1

4EP-ISO/EP-AL/PU-

ACGN+LAV 200 0 0 0 0 0 50,0 1

4EP-ISO/EP-AL/PU-

ACGN+HID 200 0 0 0 0 0 50,0 1

6EP-ISO/EP-AL/PU-

ACGN+LAV 200 0 0 0 0 0 50,0 1

6EP-ISO/EP-AL-PU-

ACGN+HID 200 0 0 0 0 0 50,0 1

Não foram visualizados defeitos e nem corrosão subcutânea.

O diferente preparo e fabricante não influenciaram nos resultados obtidos.

Exposição à atmosfera marinha (CP 10 cm x 15 cm):

Exposição direta à água do mar e as suas marolas e respingos:

Fabricante RevestimentoEPS

(μm)

INCI

(mm)

Nota

final

Classificação

geral

2 EP-TF 450 30 40,0 2

9 EP-AH 400 18 40,0 2

1 EP 450 40 40,0 3

10 EP-CE 500 13 40,0 2

11 EP 1200 13 40,0 2

12 EP/EP-FL 1000 10 40,0 2

12 EP-FZN/EP-FL 1100 15 40,0 2

4 EP-FL 550 0 50,0 1

9 EP-ZN/EP 400 0 50,0 1

EP-FL (fabricante 4) e EP-ZN/EP (fabricante 9). EP-FL (fabricante 4): LOW VOC ≤ 340 g/l, EPS ≥ 150

µm e VOL ≥ 75 %.

Exposição ao óleo cru – Tanque petróleo:

Fabricante RevestimentoEPS

(μm) TRIN

Nota

final

Classificação

geral

2 EP-TF 500 0 40,0 1

8 EP-AH 350 0 40,0 1

4 EP 600 0 40,0 1

5 EP 400 0 40,0 1

11 EP 500 0 40,0 1

9 EP 400 5(S5) 30,0 2

8 EP 550 0 40,0 1

13 EP 450 0 40,0 1

12 EP/EP-FL 600 0 40,0 1

12 EP-FZN/EP-FL 550 0 40,0 1

12 EP-FL 700 0 40,0 1

12 EV-ES 550 0 * *

10 EP-CE 500 0 40,0 1

7 EP-FZN/EP-TF 600 0 40,0 1

Exceção: EP (fabricante 9) que apresentou trincamento e EV-ES (fabricante 12) que apresentou aspecto pastoso,

sendo desclassificado*.

Fabri-

canteRevestimento

EPS

(μm) ENFE DESPLA

Nota

final

Classificação

geral

2 EP-TF 500 0 0 40,0 1

8 EP-AH 170 Ri 1(S1) 0 38,0 2

4 EP 600 0 0 40,0 1

5 EP 450 0 0 40,0 1

11 EP 450 0 0 40,0 1

9 EP 250 Ri 1(S1) 0 38,0 2

8 EP 170 0 0 40,0 1

13 EP 200 0 0 40,0 1

12 EP/EP-FL 500 0 0 40,0 1

12 EP-FZN/EP-FL 550 0 0 40,0 1

12 EP-FL 600 0 0 40,0 1

12 EV-ES 500 0 0 40,0 1

10 EP-CE 550 0 0 40,0 1

7 EP-FZN/EP-TF 250 0 2(S5) 34,8 3

Exposição à água salgada – Tanque de lastro:

Exceção: EP-AH (fabricante 8) e EP (fabricante 9) que apresentarem enferrujamento e EP-FZN/EP-TF

(fabricante 7) que se desplacou do substrato.

Fabri

canteRevestimento

EPS

(μm)Resultados

Classificação

geral

5 EP/SIL/SIL 600Fácil remoção, sem deixar resíduo.

Houve dano ao revestimento.1

10EP-CE/EP-SIL-

CE/SIL600

Difícil remoção, mas sem deixar

resíduo. Houve dano ao revestimento.2

5 EP/EP/SPC 600Difícil remoção, mas sem deixar

resíduo. Houve dano ao revestimento.2

14 EP/EP-AH/SPC 500Difícil remoção, deixando resíduos. Não

houve dano ao revestimento.3

2 EP-TF/SPC 500Difícil remoção, deixando resíduos. Não

houve dano ao revestimento.3

7EP-TF/EP-

TF/SPC500

Difícil remoção, deixando resíduos. Não

houve dano ao revestimento.3

4 EP-AL/EP/SPC 600Difícil remoção, mas sem deixar

resíduo. Houve dano ao revestimento.2

13 EP-AL/SPC/SPC 700Fácil remoção, sem deixar resíduo.

Não houve dano ao revestimento.1

8 EP-FZN/SPC 500Difícil remoção, mas sem deixar resíduo.

Houve dano ao revestimento.2

Exposição à água do mar: antiincrustantes

CONCLUSÕES

A concepção do laboratório possibilitou a avaliação dos revestimentos em diferentes condições de

exposição. Os critérios adotados permitiram a sua classificação, sendo os resultados representativos de

desempenho real.

Boa parte dos revestimentos de melhor desempenho apresentaram características

relacionadas a revestimentos de nova geração. Isto é um indicativo da qualidade de produtos nacionais

para o segmento de manutenção industrial.

O defeito mais usual foi a corrosão pela incisão, enquanto em nenhum revestimento foi observado

empolamento.

CONCLUSÕES

Como muitos dos revestimentos obtiveram a mesma classificação, um período maior dos ~ 3 anos

realizados foi necessário.

Atmosfera marinha (CPs): foi a condição de exposição mais agressivas aos revestimentos (+ defeitos). O

melhor desempenho foi obtido para os esquemas de pintura com fundo epóxi ou poliuretano rico em zinco

e sobre aço galvanizado. Isto foi valido para as diferentes acabamentos e fabricantes.

Imersão parcial (CPs): a grande maioria dos revestimentos apresentou excelente desempenho. Os

melhores esquemas foram com tinta epóxi com cerâmica, com flocos de vidro e rica em zinco.

CONCLUSÕES

Imersão total (tanques): a grande maioria dos revestimentos apresentou excelente desempenho. Os piores esquemas foram epóxi fosfato de zinco + epóxi livre de alcatrão de hulha (tanque de lastro) e éster vinílica com escama de vidro (tanque de petróleo).

Antiincrustantes: houve muita fixação e dificuldade de remoção das incrustações na maioria dos

revestimentos. O melhor desempenho foi obtido por um dos esquemas tradicionais (óxido cuproso) e um

com tinta siliconada.

OBRIGADA!