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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
•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
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.
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
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
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.