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

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 custos maior 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 tintas recém-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

Res

pin

go

sIm

ersã

oM

aro

las

Exposição à água do mar: antiincrustantes

Tan

qu

e d

e ó

leo

Tan

qu

e d

e la

stro

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

Acrílica à base de solvente e de água AC, ACWEpóxi à base solvente (N2629 e N2628) e de água EP, EPWepóxi alumínio (N2678) EP-ALepóxi c/ cerâmica e c/ flocos de vidro (N1201) EP-CE, EP-FLepóxi c/ fosfato de zinco (N2630) EP-FZNepóxi isocianato (N2198) EP-ISOepóxi c/ e livre de alcatrão de hulha (N1265) EP-TF, EP-AHepóxi rica em zinco (N1277) EP-ZNetil silicato inorgânico de zinco (N1661) ES-ZNéster vinílica c/ flocos ou escama de vidro EV-FL, EV-ESpoliureia alifática PEpolisiloxano acrílico ou epóxi PS-AC, PS-EPpoliaspártica PApoliuretânica 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

Tinta VOL (%)

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) e 100 x 20 cm (2 un., 1 com incisão vertical) e nos 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)

Intensidade do

empolamento

0 10  - -  -   -2  - 8 7,5   7,0 6,5 3  -  6,0 5,5 5 4,5 4 -  4,0 3,5 3  2,55  -  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)

Intensidade

do enferrujame

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)

Intensidade do

craqueamento

0 10  - -  -   -  -1  - 8 7,6 7,2 6,8 6,42  - 6,4 6 5,6 5,2 4,83  - 4,8 4,4 4 3,6 3,24  - 3,2 2,8 2,4 2 1,65  - 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)

Intensidade do desplacamento

0 (0 %) 10 -  - - - -1 (0,1 %)  - 8 7,6 7,2 6,8 6,42 (0,3 %)  - 6,4 6 5,6 5,2 4,83 (1 %) -  4,8 4,4 4 3,6 3,24 (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 1muito leve

Grau 2leve

Grau 3moderado

Grau 4considerável

Grau 5severo

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

rica

nte

8)

EP-SIL-SIL

EP

-FZ

N/E

P-T

F (

fab

rica

nte

7)

EP

(

fab

rica

nte

9)

Após 600 dias de

exposição.

Fabricante

Revestimento Preparo

EPS total (μm)

ENFE TRIN DESPLAINCI (mm)

Nota final

Classificação geral

1 EP/PU St 3 250 0 0 0 22 40,0 41 EP/EP/PU St 3 250 0 0 0 15 40,0 41 EP/PE St 3 250 0 0 0 29 40,0 42 EPW/PUW Sa 2 ½ 250 Ri 1(S3) 0 0 19 37,2 52 EPW/ACW Sa 2 ½ 250 Ri 3(S3) 0 0 14 34,0 63 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 14 EP-AL/EP/PU-AC St 3 250 0 0 0 12 40,0 47 ES-ZN/EP/PU-AC Sa 2 ½ 250 0 5(S5) 5(S5) b 0 30,0 78 EP-FZN/PU-AC Sa 2 ½ 250 0 0 0 26 40,0 4EP-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):

Fabricante

Revestimento Preparo

EPS total

(μm)

EMPO ENFE TRIN DESPLAINCI (mm)

Nota final

Classificação geral

2 EP-ISO/EP-AL/PU-AC GN+LAV 200 0 0 0 0 0 50,0 1

2 EP-ISO/EP-AL/PU-AC GN+HID 200 0 0 0 0 0 50,0 1

4 EP-ISO/EP-AL/PU-AC GN+LAV 200 0 0 0 0 0 50,0 1

4 EP-ISO/EP-AL/PU-AC GN+HID 200 0 0 0 0 0 50,0 1

6 EP-ISO/EP-AL/PU-AC GN+LAV 200 0 0 0 0 0 50,0 1

6 EP-ISO/EP-AL-PU-AC GN+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 1Exceção: EP (fabricante 9) que apresentou trincamento e EV-ES (fabricante 12) que apresentou aspecto pastoso,

sendo desclassificado*.

Fabri-cante Revestimento 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.

Fabricante

RevestimentoEPS

(μm)

ResultadosClassificação

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!