Corrosão externa: Modelação da Corrosão para a Integridade das Condutas 

A corrosão externa representa um risco significativo para as infra-estruturas. As condutas, especificamente, são vulneráveis à corrosão externa, que pode levar a fugas, rupturas e danos ambientais se não forem controladas. Compreender as taxas de corrosão é essencial para avaliar a saúde das estruturas e prever o seu tempo de vida. Os engenheiros podem tomar decisões informadas sobre as estratégias de manutenção e substituição de condutas, calculando a sua vida útil remanescente. Este artigo analisa os principais factores que influenciam as taxas de corrosão das condutas enterradas e aprofunda um modelo de corrosão utilizado pelos engenheiros de corrosão para prever as taxas de corrosão futuras das condutas enterradas. 

A corrosão externa é um processo gradual que leva à deterioração das superfícies metálicas das condutas. Este fenómeno resulta de reacções electroquímicas influenciadas por factores ambientais, como a composição do solo, os níveis de humidade e as condições atmosféricas. Estes elementos interagem continuamente, resultando na oxidação, vulgarmente conhecida como ferrugem. Ao longo do tempo, esta degradação persistente compromete a integridade estrutural das condutas, colocando riscos significativos à sua resistência e vida útil operacional.

O processo de corrosão começa quando se formam áreas anódicas e catódicas na superfície do metal. No ânodo, ocorre a oxidação, fazendo com que o metal perca electrões. Estes electrões viajam através da tubagem, participando em reacções catódicas que produzem iões. Em última análise, estes iões reagem com a água e o oxigénio, formando ferrugem e outros compostos de óxido de ferro. Isto cria um ciclo vicioso de deterioração, acelerando ainda mais o processo de corrosão. 

A corrosão é um fenómeno complexo influenciado por múltiplos factores que determinam a sua velocidade de ocorrência. A velocidade da corrosão varia significativamente com base nas condições ambientais, nas propriedades do revestimento e nas medidas de proteção em vigor.

- Corrosividade do ambiente externo (solo/água): Os principais parâmetros incluem o teor de humidade, a dimensão das partículas, a concentração de sais solúveis, o teor de oxigénio e as populações microbianas. Estes factores influenciam significativamente a corrosividade do ambiente. Os métodos de avaliação típicos para avaliar a corrosividade do solo (Taxa de Corrosão de Base) incluem a medição da resistividade do solo, do pH e do potencial redox do solo (Eh). Por exemplo, valores mais baixos de resistividade estão associados a taxas de corrosão mais elevadas. Os solos com resistividade inferior a 500 Ω-cm podem apresentar taxas de corrosão que variam entre 0,1 e 0,5 mm por ano, enquanto os solos com resistividade superior a 2000 Ω-cm apresentam geralmente taxas de corrosão muito mais baixas, frequentemente inferiores a 0,05 mm por ano.  

Tabela de taxas de corrosão com base no tipo de solo - válida para condutas off-shore 

Exemplo: 
Se o nosso tubo estiver enterrado em argila compacta com uma Resistividade entre 5000 e 20000 Ω-cm, a sua Taxa de Corrosão Base será de 0,01 mm/ano. 

- Eficácia da proteção dos revestimentos: A eficiência dos revestimentos protectores, como tintas ou camadas especiais, é vital para proteger o metal da corrosão. Esta eficácia é influenciada pelo tipo de revestimento, a sua idade e a degradação ao longo do tempo. É essencial avaliar a eficácia do revestimento tanto para a tubagem principal como para as juntas de campo, tomando o valor mais baixo para identificar o elo mais fraco do sistema de proteção. Inspecções e vistorias regulares garantem que estes revestimentos proporcionam uma proteção adequada. 

A idade do revestimento é calculada subtraindo a data de instalação à data atual.  
Idade do revestimento = Data atual - Data de instalação 
Exemplo: 
Se a avaliação foi efectuada em janeiro de 2016 e o revestimento foi instalado em janeiro de 1999, o A idade do revestimento seria de 17 anos. 

Para calcular o eficácia da proteção do tubo principal e da junta de campoPara mais informações, consulte as tabelas específicas que classificam os revestimentos em classes com base no seu tipo. Cada classe tem variáveis associadas que influenciam a eficácia. 
Exemplo:  
Vamos assumir que o revestimento externo do nosso tubo é "Tape Double Wrap" e o revestimento da junta é "Tape" e o A eficácia do revestimento foi calculada em 38%. 

- Eficácia da proteção catódica (PC): Sistemas CP atenuam a corrosão através da aplicação de uma carga eléctrica negativa à superfície do metal. A sua eficácia depende de factores como o potencial elétrico e a cobertura, avaliados através de técnicas de pesquisa como as Pesquisas de Potencial de Posto de Teste e as Pesquisas de Potencial de Intervalo Próximo. A forma como a eficácia da disponibilidade é determinada pode ser consultada na tabela abaixo: 

 
Tabela de eficácia da disponibilidade mostrando a correlação com a disponibilidade do sistema CP  

Um objetivo comum para as condutas de aço é atingir um potencial de -850 mV ou mais contra um elétrodo de referência de cobre/sulfato de cobre.  

Como mostra o quadro seguinte, existe uma correlação direta entre o potencial do sistema de proteção catódica e a eficácia do nível de proteção do PC. 

 
A tabela de eficácia do nível de proteção do PC mostra a correlação entre o potencial do PC em condições aeróbias e anaeróbias e a eficácia do nível de proteção do PC. 

Para calcular a eficácia da proteção catódica, é necessário multiplicar a eficácia do nível de proteção CP e a eficácia da disponibilidade CP e dividi-las por 100. 

Eficácia do PC = Eficácia do nível de proteção do PC / 100 x Eficácia da disponibilidade do PC / 100 
Exemplo: 
Se o Potencial do sistema de PC for -850 mV, isto produz uma Eficácia do Nível de Proteção do PC de 100%. Se a disponibilidade do nosso sistema de PC é de 90%, a Eficácia da Disponibilidade do PC é de 50%. Assim, o cálculo seria:  
CP Eff = (100 / 100) x (50 / 100) = 0,5  
Isto resulta numa eficácia de proteção catódica de 50%. 

A corrosão externa é um predador furtivo, devorando lentamente as paredes das condutas de fora para dentro, retirando material e reduzindo a espessura da parede. Se não for controlado, este processo insidioso pode levar a falhas estruturais catastróficas, resultando em fugas, explosões e desastres ambientais.

Para enfrentar proactivamente os desafios relacionados com a corrosão, os operadores estão a adotar cada vez mais uma abordagem orientada para os dados que se baseia em várias fontes de informação. As taxas de corrosão históricas fornecem uma compreensão fundamental da progressão da corrosão ao longo do tempo, enquanto as inspecções em linha (ILI runs) fornecem diagnósticos em tempo real da saúde das condutas, oferecendo uma visão imediata das condições actuais. No centro desta estratégia está a modelação preditiva, que emprega algoritmos avançados para avaliar factores como a Corrosividade Ambiental, o Desempenho do Revestimento e a Eficácia da Proteção Catódica, permitindo aos operadores prever desafios futuros e implementar estratégias de mitigação eficazes.

Embora existam vários modelos de corrosão disponíveis, vamos concentrar-nos num modelo específico para calcular a taxa de corrosão externa. A equação que pode utilizar para este efeito é a seguinte

Modelo Taxa de Corrosão Externa = (1 - Eff) × CR Base

Aqui,CR Baseé a taxa de corrosão do solo, influenciada por factores ambientais como o teor de humidade e a resistividade do solo. A eficácia das medidas de proteção contra a corrosão, denotada comoEff, é calculada utilizando:

Eff = (1 - Eficácia da proteção catódica) × (1 - Eficácia da proteção do revestimento)

Esta fórmula calcula uma percentagem que revela a força combinada do nosso sistema de proteção catódica e dos revestimentos de proteção.Esta percentagem é depois multiplicada pela taxa de corrosão do solo para calcular a taxa de corrosão externa do modelo.

Exemplo:
Imagine que a eficácia da proteção catódica é de 50% e a eficácia da proteção do revestimento é de 35%. Agora, para encontrar a eficácia global, pode inserir estes números na nossa fórmula:
Eficácia = (1 - 0,5) x (1 - 0,38)
Fazendo as contas, chega-se a uma Eficácia de 0,31, ou 31%.
Agora, vamos dar um passo adiante e calcular a Taxa de corrosão externa do modelo. Utilizando as nossas descobertas anteriores, aplica-se a fórmula:

Taxa de Corrosão Externa do Modelo = (1 - 0,31) x 0,01

Este cálculo dá-nos uma Taxa de Corrosão do Modelo de 0,069 mm/ano.
Comparando a taxa de corrosão do modelo com dados de outras fontes, é possível prever taxas de corrosão futuras e utilizá-las para calcular a vida útil restante dos segmentos de tubagem e criar planos de inspeção eficazes.

Exemplo:
Se as Taxas de Corrosão Passadas foram em média de 0,07 mm/ano e o modelo prevê um aumento devido a alterações nas condições ambientais, a Taxa de Corrosão Futura pode ser ajustada para 0,1 mm/ano. 

Se está à procura da melhor ferramenta para gerir a corrosão externa, não procure mais do que o software IMS PLSS (Integrity Management System Pipeline and Subsea Systems). Esta solução de ponta serve como um hub centralizado, integrando perfeitamente os dados de várias fontes, incluindo inspecções, avaliações e levantamentos de proteção catódica. O External Corrosion Module vai mais longe ao incorporar o modelo de previsão de corrosão EXCOR, que calcula as taxas de corrosão modelo com base em factores de controlo críticos. Esta poderosa combinação permite aos operadores prever cenários futuros de corrosão, combinando dados históricos com análises preditivas. Com o IMS PLSS, pode gerir proactivamente a integridade das condutas, enfrentar os desafios da corrosão externa e fazer previsões baseadas em dados sobre as taxas de corrosão para garantir a longevidade e a fiabilidade dos seus sistemas de condutas.