Verificação da susceptibilidade à corrosão sob tensão de um aço API 5DP grau S utilizado como drill pipe em ensaio de baixa taxa de deformação

Abstract

The slow strain rate test (SSRT) is one of the dynamically loaded analysis methods for evaluating the susceptibility to stress corrosion crack (SCC) of a metallic material in a given medium. This test indicates if a certain material undergoes the stress corrosion process and determines its correct application, avoiding misuse. The oil industry is one of the most important clients of the Laboratory of Protection and Corrosion (LCP) of the Institute of Technological Research of the State of São Paulo (IPT). Also, SCC is especially important for this industry, due to the difficult crack detection before failure. Thus, the development of a routine for determining if a given material presents susceptibility to SCC is considerably important for IPT. In order to develop a test routine, notched and unnotched samples were machined using an API 5 DP grade S 135 steel, which is used for fabrication of drill pipes for oil extraction. Dynamic loading tests were performed using a CORTEST equipment. Drill pipes are stressed both internally and externally during drilling operations and are also submitted to the sea water aggressive environment during off shore drilling. Also, drill pipes are often exposed to low PH environments due to contact with H2S contaminated drilling fluid. Tests were conducted under 10-4 mm/s and were conducted under (i) air, as a neutral environment; (ii) synthetic sea water, as a slightly alkaline environment and, (iii) NACE A solution, as an acid environment. The three different environments were chosen in order to compare the susceptibility of the material to SCC under different PH conditions. It is impossible to differentiate SCC and hydrogen embrittlement when the first occurs under an acid environment. The fracture surfaces revealed ductile fracture for the samples tested both under air and synthetic sea water, while samples tested under NACE A solution, both notched and ... (Complete abstract click electronic access below)

O ensaio de tração em baixa taxa de deformação é um dos métodos de análise, com carga dinâmica, para se avaliar a susceptibilidade à corrosão sob tensão de um determinado material em certo meio. Tal ensaio é utilizado a fim de indicar se o material sofre ou não o processo de corrosão sob tensão e determinar se a aplicação deste está correta, evitando falhas em uso. A indústria petrolífera é um dos maiores clientes do Laboratório de Proteção e Corrosão (LCP) do Instituto de Pesquisas Tecnológicas do Estado de São Paulo (IPT), sendo que o fenômeno da corrosão sob tensão constitui um problema para essas empresas devido a sua difícil detecção antes das peças fraturarem. Assim, desenvolver um ensaio capaz de acusar se o material é susceptível ou não à corrosão sob tensão é de suma importância para o IPT. Para realizar o ensaio em questão utilizaram-se corpos de prova, com e sem entalhe, de aço API 5 DP grau S 135, aplicado na confecção de tubos de perfuração (drill pipe) para poços de petróleo. A máquina de teste é da marca Cortest e realiza ensaio com carga dinâmica. Esses tubos são submetidos a tensões internas e externas durante a perfuração e a ambientes corrosivos como água do mar (durante perfuração off-shore) e a fluidos de perfuração, que podem apresentar baixo valor de pH devido a contaminação por H2S. Os ensaios foram conduzidos com taxa de deformação de 10-4 mm/s. Como meios de ensaio utilizou-se: ar, água do mar sintética e solução NACE A, sendo que a água do mar sintética apresenta pH levemente alcalino e a solução NACE A apresenta pH ácido. Os meios foram escolhidos a fim de comparar a variação do pH com a susceptibilidade do material a corrosão sob tensão. Quando se verifica a ocorrência da corrosão sob tensão em meio ácido, tal fenômeno pode ser confundido com a fragilização por hidrogênio e ... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo)