Materiais de bombas centrífugas para manuseio de produtos contendo sulfeto de hidrogênio

Jul 30, 2023

A presença de sulfeto de hidrogênio (H2S), mesmo em quantidades vestigiais, e água em um produto pode levar a rachaduras por estresse (SSC) e rachaduras induzidas por hidrogênio (HIC) em materiais padrão usados ​​na produção de bombas centrífugas.

Essa rachadura pode levar a uma falha catastrófica do componente. A seleção adequada de materiais para controlar SSC e HIC é abordada no padrão MR0103 e MR0175 da Associação Nacional de Engenheiros de Corrosão (NACE). Este artigo estabelece materiais padrão para uso na construção de componentes úmidos para bombas em serviço de H2S. Em geral, os materiais utilizados requerem dureza e resistência reduzidas do material selecionado.

Embora outros materiais possam ser aceitáveis, os listados funcionarão para todas as classes de materiais API 610. Observe que a diferença entre H2S úmido e seco é a presença de água.

É responsabilidade do usuário especificar a quantidade de H2S úmido que pode estar presente no produto e se a quantidade presente invoca o padrão NACE. Se o material de dureza e resistência reduzida for especificado, o material necessário estará de acordo com NACE MR0103 ou NACE MR0175.

Embora seja responsabilidade do comprador especificar se materiais de dureza reduzida são necessários, mesmo pequenas quantidades de H2S são suficientes para exigir materiais resistentes a rachaduras por corrosão sob tensão por sulfeto.

Se houver qualquer dúvida sobre a necessidade de materiais de dureza reduzida, eles devem ser usados ​​como uma proteção contra falhas para evitar uma possível falha do equipamento.

NACE MR0103 ou MR0175 se aplicam a diferentes operações. NACE MR0103 se aplica a refinarias de petróleo, plantas de gás natural liquefeito (GNL) e plantas químicas. NACE MR0103 aplica-se a materiais potencialmente sujeitos a rachaduras por corrosão sob tensão por sulfeto.

A NACE MR0175 aplica-se a materiais potencialmente sujeitos a rachaduras por corrosão sob tensão de sulfetos e cloretos em instalações de produção de petróleo e gás e plantas de adoçamento de gás natural.

Materiais ferrosos de dureza reduzida não cobertos pela NACE MR0103 ou NACE MR0175 devem ter resistência ao escoamento não superior a 90.000 libras por polegada quadrada (psi) e dureza não superior à dureza Rockwell C (HRC) 22 (234 Brinell Hardness Number [BHN]). Os componentes que são fabricados por soldagem devem ser tratados termicamente após a soldagem, se necessário, de modo que tanto as soldas quanto as zonas afetadas pelo calor atendam aos requisitos de resistência ao escoamento e dureza.

Materiais de dureza reduzida devem ser fornecidos para os seguintes componentes, no mínimo:

As peças da carcaça interna da bomba de carcaça dupla que estão em compressão, como difusores e conjuntos de carcaça interna, não são consideradas peças de carcaça de pressão.

Os parafusos da carcaça para bombas com carcaça bipartida axialmente (como API 610 BB1 e BB3) não são considerados molhados.

Os anéis de desgaste do rotor renovável que são endurecidos não devem ter uma dureza superior a HRC 22 (234 BHN). Anéis de desgaste do rotor renováveis ​​que são revestidos ou endurecidos na superfície podem ser usados ​​se a dureza do substrato e das zonas de transição não for superior a HRC 22 (234 BHN).

Superfícies de desgaste integrais nos impulsores podem ser endurecidas ou endurecidas pela aplicação de um revestimento adequado em vez de fornecer anéis de desgaste renováveis ​​do impulsor se a dureza do material do substrato não for maior que HRC 22 (234 BHN). Em todos os tipos de materiais, variações contendo elementos de liga como chumbo ou enxofre para melhorar a usinabilidade não são permitidas.

O ferro fundido é aceitável para peças de desgaste para classe de material API S-4. O padrão comum para este material é a American Society for Testing and Materials (ASTM) A48 Class 30 e CIass 40.

Anéis de desgaste resistentes a Ni podem ser usados ​​para classes API S-5 e S-6. Quando Ni-resist for especificado, use ASTM A436 Tipo 1 para as peças de desgaste estacionárias e ASTM A436 Tipo 2 para as peças rotativas. Peças resistentes a Ni não devem ser usadas onde a pressão diferencial for maior que 350 psi.

O aço carbono é aceitável, mas deve atender ao requisito de dureza de RC22 (248 BHN) e requer alívio de tensão após a soldagem, independentemente de quão pequena seja a solda. A classe de material padrão é ASTM A216 Gr. WCB. Geralmente, o estoque de barras de aço carbono não é aceitável porque o requisito de baixa dureza reduz a resistência a um nível tão baixo que não funcionará na maioria das aplicações. Nos casos em que a resistência não é importante, ela pode ser usada desde que atenda aos requisitos de dureza e tratamento térmico pós-solda (PWHT).