Avaliação da resistência ao desgaste e à corrosão dos revestimentos de resina epóxi com e sem carga cerâmica usados na proteção de acessórios para cabos umbilicais submarinos

Abstract

RESUMO: Os cabos umbilicais de sistemas submarinos para exploração de petróleo são conectados às plataformas e aos equipamentos de fundo por meio de acessórios de materiais diversos, que são expostos a diferentes condições, como altíssimas solicitações mecânicas, desgaste abrasivo e ação de eletrólito contínuo quando na condição submersa. Por isso são exigidos materiais com tensão de escoamento, resistência ao desgaste e resistência à corrosão elevadas. Para que os acessórios possuam tais propriedades, eles são fabricados com ligas ferrosas e revestidos com revestimentos especiais, dentre os quais se destaca a resina epóxi. Porém, estão sendo exigidos maiores resistências ao desgaste e à corrosão devido às condições ambientais mais severas. Como alternativa tem-se desenvolvido o revestimento de resina epóxi com carga cerâmica que, por meio da adição de particulas de Al₂O₃ na matriz polimérica, busca-se aumentar as resistências ao desgaste e à corrosão, sem aumento significativo do custo em relação ao epóxi puro. Com o objetivo de comparar suas propriedades de resistência ao desgaste, foram realizados ensaios de aderência por tração e desgaste microabrasivo por esfera rotativa nos revestimentos de epóxi puro e com 26% em volume de particulado cerâmico (Al₂O₃). Os resultados indicaram aumento de 30% na resistência ao desgaste e 50% na adesão ao substrato do revestimento de resina com carga cerâmica. Também foram realizados ensaios de impedância eletroquímica e verificaram-se maiores resistências à corrosão dos revestimentos com carga cerâmica, o que significa maior dificuldade à permeação do eletrólito. Além disso, foram avaliados revestimentos com espessuras de 120µm, 240µm e 360µm, e verificou-se que ao aumentar a espessura do epóxi puro e com carga cerâmica, há aumento na resistência à corrosão. Assim, conclui-se que a adição de micropartículas de Al₂O₃ na matriz da resina epóxi melhora sua aderência, resistência ao desgaste e resistência à corrosão sem aumento considerável nos custos. Dessa forma, é viável a utilização desse revestimento nos acessórios de cabos umbilicais.

ABSTRACT: Umbilical cables of subsea systems for oil and gas production are connected to platforms and subsea equipment by means of specific accessories, made of different materials, which are exposed to very high mechanical stresses, abrasive wear and continuous electrolyte action in submerged condition. Therefore, materials with high mechanical, wear and corrosion resistance are required. For providing these properties to the accessories, they are made of steel alloys and coated with special coatings such as epoxy resin. However, it has been required higher wear and corrosion resistances due to worst environmental conditions. As an alternative, epoxy based composite coatings with ceramic loading have been studied. By means of Al₂O₃ particulates addition into the polymeric matrix it is intended to improve corrosion and wear properties without increasing the price if comparing with pure epoxy coating. In order to evaluate their adhesion and wear properties, adhesion test and micro-scale abrasive test have been performed on epoxy before and after loading of 26%wt of Al₂O₃ particles. The results showed that wear resistance and adhesion to the substrate of ceramic loaded epoxy have increased 30% and 50%, respectively. Electrochemical impedance spectroscopy tests were also performed and the higher corrosion resistances were verified on epoxy with ceramic loading, which means a more efficient barrier against electrolyte permeating. In addition, coatings with 120μm, 240μm and 360μm thickness were evaluated and the results showed that corrosion resistances of both coatings increase by increasing the thickness. Thus, the loading of Al₂O₃ particles into epoxy resin matrix increase its adhesion, wear and corrosion resistances without significant costs impact, which makes the use of this coating on umbilical accessories feasible.