Estudo de caso: Usina de gás dos Emirados Árabes Unidos elimina falha no tubo HX com tubulação Super Duplex 2507

Histórico do cliente

No início de 2023, recebemos um inquérito urgente de uma instalação de processamento de gás intermediário localizada na área de Habshan, em Abu Dhabi, Emirados Árabes Unidos. A planta processa aproximadamente 1,2 bilhão de pés cúbicos padrão por dia (BSCFD) de gás ácido bruto com concentrações de H₂S variando de 3% a 8% em volume, juntamente com níveis de CO₂ de 4% a 6%. A instalação opera vários trocadores de calor de casco e tubos servindo como intercambiadores de amina pobre/rica e condensadores aéreos na unidade de remoção de gás ácido (AGRU).

O gerente de compras — um engenheiro químico com 18 anos em processamento de gás — vinha lidando com falhas recorrentes de feixes de tubos em três trocadores de casco e tubos BEM do tipo TEMA idênticos. Cada trocador continha 640 tubos, diâmetro externo de 19,05 mm * espessura de parede de 1,65 mm, comprimento de tubo de 6.000 mm, em uma configuração de duas passagens. O material original do tubo foi ASTM A213 TP316L, selecionado durante a fase FEED da planta em 2013 com base em suposições padrão de serviço ácido.

No final de 2022, os registos de manutenção mostraram algo alarmante: os tubos estavam a ser substituídos num ciclo de 14 a 18 meses, muito abaixo da vida útil de 8 anos especificada na ficha técnica mecânica original. Num trimestre particularmente mau – terceiro trimestre de 2022 – a fábrica registou 11 paragens não planeadas atribuídas diretamente a fugas de tubos no trem de permuta AGRU. Cada paralisação custou à operadora cerca de US$ 380.000 em perda de produtividade e mão de obra de reparos de emergência.

Pontos problemáticos do cliente

Quando conduzimos uma análise de falhas nas amostras de tubos devolvidas, o padrão de danos ficou claro – e foi muito além do que o 316L padrão poderia suportar:

• Fissuração por corrosão sob tensão induzida por cloreto (Cl-SCC):Apesar da solução de amina ser nominalmente pobre em cloreto, a concentração de cloreto aumentou em zonas mortas e áreas de subdepósito a níveis superiores a 800 ppm. Os tubos operaram a 135°C no lado quente — bem na janela de temperatura crítica para Cl-SCC em 316L austenítico.
• Corrosão por picada sob depósitos de incrustações:A incrustação de sulfeto de ferro proveniente do transporte de vestígios de H₂S criou fendas localizadas onde a camada passiva de 316L se rompeu. O PREN (número equivalente de resistência à corrosão) para 316L fica entre 24 e 26 — insuficiente para este ambiente.
• Corrosão em frestas nas juntas tubo-espelho:As juntas laminadas e soldadas mostraram ataque preferencial, com taxas de corrosão medidas de 0,15-0,25 mm/ano na zona da fenda versus 0,02 mm/ano na superfície livre do tubo.
• Fissuração induzida por hidrogênio (HIC) em ZTA de solda:O mapeamento de microdureza revelou valores de dureza localizados acima de 300 HV na zona afetada pelo calor da solda de vedação, tornando-a suscetível a HIC no ambiente úmido de H₂S.

"Estávamos essencialmente operando um material que não foi projetado para o envelope operacional real. As suposições originais do FEED sobre os níveis de cloreto estavam erradas - e estávamos pagando por isso a cada 16 meses." — Diretor de Manutenção da Planta

Por que o cliente nos escolheu

O cliente abordou três fornecedores: uma laminadora europeia, uma relaminadora indiana e nós. A decisão se resumiu a quatro fatores:

1. Proposta de dupla nota:Fomos o único fornecedor que propôs uma abordagem graduada — Super Duplex UNS S32750 (2507) para os feixes de tubos hot-end (operando acima de 100°C) e Alloy 625 (UNS N06625) para as seções voltadas para os tubos e regiões de curvatura em U onde as tensões residuais eram mais altas. A usina europeia propôs 254SMO em todas as posições, o que teria abordado o Cl-SCC, mas deixou o risco da HIC sem solução.
2. Transparência do relatório de teste do moinho (MTR):Fornecemos certificação EN 10204 Tipo 3.1 completa com análise de calor real – não apenas valores típicos. O metalúrgico do cliente observou especificamente que nossos valores de Cr, Mo e N para as corridas 2507 estavam consistentemente no terço superior da faixa de especificação ASTM A790, o que afeta diretamente o PREN.
3. Confiança na entrega:O cliente precisava de 1.920 tubos (3 trocadores * 640 tubos) entregues em 14 semanas. Nos comprometemos com 11 semanas e entregamos em 10. O fornecedor indiano citou 18 semanas. Nas palavras do cliente: “Cada semana de atraso era outra aposta de US$ 380 mil para saber se os tubos antigos resistiriam”.
4. Documentação de conformidade NACE MR0175/ISO 15156:Fornecemos declarações de conformidade detalhadas para serviço ácido na pressão parcial de H₂S e faixa de pH especificadas, incluindo relatórios de teste de dureza (máx. 28 HRC para 2507, máx. 35 HRC para Liga 625 recozida em solução) e certificados de teste de fissuração por tensão de sulfeto de acordo com NACE TM0177 Método A.

Solução Técnica

Seleção e justificativa de materiais

Fabricação e Controle de Qualidade

• Dimensões do tubo:19,05 mm DE * parede de 1,24 mm (reduzida de 1,65 mm — a maior resistência de 2507 permitiu uma redução de 24% na parede, mantendo a pressão de projeto de 85 barg a 150°C de acordo com os cálculos da Seção VIII Div.1 da ASME).
• Peregrinação a frio + recozimento brilhante:Todos os tubos 2507 foram peregrinados a frio para atingir tolerância de ±0,05 mm de diâmetro externo e recozidos a 1.080°C com têmpera rápida em água para evitar a precipitação da fase sigma — um risco conhecido com graus duplex se as taxas de resfriamento caírem abaixo de 50°C/min na faixa de 900-600°C.
• Teste de correntes parasitas (ECT):100% dos tubos foram submetidos a ECT de acordo com ASTM E426 com um padrão de referência de furo de fundo plano de 0,8 mm de diâmetro. Qualquer tubo que excedesse 50% do sinal de referência foi rejeitado.
• Teste hidrostático:Cada tubo foi testado a uma pressão projetada de 1,5* (127,5 barg) com uma retenção de 30 segundos. Zero falhas em todo o lote de produção de 1.920 tubos.
• ASTM G48 Método A (teste de corrosão por cloreto férrico):Os tubos de amostra de cada bateria foram testados a 50°C durante 72 horas. A perda de peso em 2.507 amostras foi em média de 1,2 g/m² – bem abaixo do critério de aceitação de 4,0 g/m². Nenhuma corrosão observada sob exame de estereomicroscópio 20*.
• Conteúdo de ferrita:Medido em 42-48% em tubos 2507 usando Feritscope conforme ISO 8249, dentro da faixa ideal de 35-55% para resistência à corrosão e propriedades mecânicas equilibradas.

Resultados do Projeto

Os três trocadores retubulados foram comissionados em agosto de 2023. Na inspeção mais recente em fevereiro de 2026 (28 meses de operação contínua), a planta reporta:

• Zero vazamentos no tuboem todos os três trocadores. Os tubos 316L anteriores já haviam exigido duas campanhas de retubagem parcial aos 28 meses.
• Medições de espessura da parede:O teste ultrassônico (UT) na parada mais recente mostrou perda média de parede de 0,03 mm nos tubos hot-end 2507 e 0,01 mm nas curvas em U da liga 625. A vida útil extrapolada agora excede 12 anos.
• Desempenho de transferência de calor mantido:Apesar da parede mais fina, a maior condutividade térmica do 2507 (15 W/m·K a 100°C vs. 14,6 W/m·K do 316L) compensou, mantendo o valor UA do projeto dentro de 2% da especificação original.
• Custo de manutenção reduzido:A fábrica eliminou seu procedimento trimestral de obstrução de tubos de emergência, economizando aproximadamente US$ 120.000/ano apenas em mão de obra e consumíveis.

"Não tocamos nesses trocadores há mais de dois anos. Para uma fábrica que costumava programar reparos de tubos como um relógio, isso é transformador. A atualização do material se pagou nos primeiros três meses de operação ininterrupta." — Gerente de Operações, Usina de Gás de Abu Dhabi

Resumo Custo-Benefício

A redução de aproximadamente 86% no TCO em 5 anos tornou o argumento comercial para a atualização do material simples. O custo incremental do material do tubo foi recuperado em menos de 12 semanas de operação ininterrupta.

Perguntas frequentes