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SYGEF PVDF - Quase 30 Anos em Uso e Ainda Forte

 

 

Sistemas de tubulações em SYGEF PVDF não sofrem corrosão, nem redução de resistência mecânica ou fraturas

 

 

No início de 2008 a planta de decapagem da Sandvik Materials Technology AB na Suécia fechou suas operações. Um instituto independente da Suécia, Swerea Kimab, aproveitou o fato de as operações terem sido fechadas para conduzir um estudo sobre as propriedades e condições das tubulações de SYGEF PVDF que vinham sendo utilizadas para transportar ácido fluorídrico (HF), ácido clorídrico e ácido nítrico por quase 30 anos. O propósito dos testes foi de ganhar conhecimento sobre as condições atuais de corrosão assim como verificar a probabilidade de haver corrosão nas juntas das tubulações após longo período de utilização.

 

Além da resistência a corrosão, o comportamento de longo prazo do material foi examinado através de uma extensiva bateria de testes. Os testes incluíam inspeção visual e estudos microscópicos, cortes micrótomos (microscópicos), análises térmicas, testes mecânicos e coleta de dados que foram comparados com os dados gerados sobre o SYGEF PVDF logo depois de sua instalação na fábrica pela GF Piping Systems. As condições das juntas soldadas por ponta e bolsa por termofusão feitas 30 anos atrás também foram avaliadas.

 

 

SYGEF PVDF – Ideal para Condições Extremas de Operação

 

Em decapagens os sistemas de tubulações trabalham sob condições extremas de estresse por causa dos fluídos agressivos que devem ser transportados por estes sistemas. É por este motivo que muitos metais não são nem cogitados durante a fase de planejamento deste tipo de sistema já que não são resistentes a ácidos em altas concentrações. Em termos de metais, somente alguns poucos metais preciosos (ouro, platina), aços de liga nobres ou ligas não-ferrosas são recomendadas para esta área específica de aplicação. Em contraste, tubulações de PVC-U, PVC-C ou SYGEF PVDF exibem muito boa resistência ao ácido sulfúrico(H2SO4), ácido fluorídrico(HF) ou ácido clorídrico(HCl). A GF Piping Systems especifica suas tubulações para garantia de vida útil de 25 anos.

 

 

Ambiente Operacional dos Sistemas de Tubulações

 

Desde 1978 a Sandvik Materials Technology AB da Suécia utiliza três sistemas de tubulações SYGEF PVDF da GF Piping Systems para conduzir soluções concentradas de ácido fluorídrico(wt 71-75%), ácido nítrico(wt 98%) e ácido sulfúrico(wt 96%). Em Dezembro de 2007 as linhas de ácido nítrico e ácido fluorídrico foram retiradas de serviço mas não foram desmontadas. A linha de ácido sulfúrico já havia sido retirada de serviço 10 anos antes, mas foi desmontada apenas em 2008 junto com outras.

 

Os tubos de SYGEF PVDF que estavam instalados ao tempo e dependendo da estação ficavam expostos a temperaturas que variavam de -20ºC até +40ºC. A pressão de operação variava de 2 bar a 3 bar várias vezes ao dia. As tubulações da linha de decapagem foram fabricadas em SYGEF PVDF Standard pela GF Piping Systems e as juntas foram feitas através de tecnologia de ponta e bolsa por termofusão (socket fusion). O SYGEF PVDF é frequentemente utilizado para distribuição de produtos químicos devido a sua excelente resistência química – SYGEF PVDF é livre de aditivos,  corantes ou estabilizantes.

 

A classe de pressão dos tubos de SYGEF PVDF é de 16 bar (PN16) para um diâmetro de tubo de 40mm e espessura de parede de 2,5mm. Antes de os tubos serem removidos, os funcionários do instituto Swerea Kimab retiraram 10 (dez) metros de tubo incluindo as juntas soldadas e curvas por tubulação para a condução dos testes.

 

 

Testes Visuais e Microscópicos

 

Na inspeção visual, os tubos de SYGEF PVDF que transportavam ácido fluorídrico e ácido sulfúrico não mostraram nenhum sinal de corrosão(nenhum dano a superfície, nenhuma formação de bolhas, descolagem ou inchaço/dilatação. O único efeito notado foi uma descoloração do material ficando ligeiramente marrom. A descoloração ocorreu consistentemente por todo o comprimento da tubulação ao passo que a permeabilidade do ácido sulfúrico na superfície da tubulação foi de 0,2mm de profundidade. A descoloração foi causada por uma reação química dos ácidos com o polímero. Por outro lado, as tubulações que transportavam ácido nítrico não apresentaram qualquer tipo de descoloração. Os testes microscópicos não mostraram qualquer tipo de corrosão.

 

 

Análise Térmica

 

Os ensaios de ponto de fusão e cristalização conduzidos com base em calorimetria diferencial dinâmica (DSC = dynamics differential calorimetry) mostraram que não houve nenhuma diferença significativa entre as amostras coletadas no interior do tubo e no corpo do tubo de teste. O ensaio de cristalização não revelaram nenhum degeneração das cadeias de polímeros. Isto indica que o SYGEF PVDF não foi enfraquecido pelo contato com o ácido durante o período de 20 a 30 anos, assim como não houve nenhuma diferença detectada entre os tubos instalados internamente em relação àqueles que estiveram instalados ao tempo.

 

 

Ensaios Mecânicos: Ensaio de Tensão de Tração e Resistência ao Impacto

 

Os testes de tensão de tração foram realizados a temperatura da sala de teste em todas as 3 (três) amostras de tubos de SYGEF PVDF e em um tubo novo do mesmo material e mostraram nenhuma diferença em suas propriedades mecânicas. Estes resultados coincidem com os resultados das análises térmicas e exames microscópicos onde não houve ou houve mínima degeneração dos tubos de SYGEF PVDF da GF Piping Systems para esta aplicação.

 

O teste de resistência ao impacto foi realizado em temperatura correspondente às diretrizes da ISO norma 179. Seis (6) espécimes de teste foram coletados de cada um dos três (3) tubos. Nenhum dos espécimes mostram qualquer comportamento de fragilidade no teste de resistência ao impacto.

 

 

Inspeção das Juntas Soldadas

 

Quando se inspeciona juntas soldadas antigas uma outra questão que surge é em relação a qualidade das soldas de tubos antigos. Em outras palavras, quão seguras seriam as juntas de materiais que foram penetrados por ácidos em caso de manutenção ou serviço de reparo? Respectivas seções das três (3) amostras de tubo de SYGEF PVDF foram enviadas para uma empresa Suéca especializada em ácidos. Suas descobertas acabaram sendo similarmente positivas para as três (3) amostras com soldas de topo tipo IR Plus® (infravermelho): a qualidade das soldas foi considerada boa. Somente a amostra de ácido fluorídrico (HF) mostrou o surgimento mínimo de bolhas na zona de fusão.

 

Nas amostras de juntas feitas por termofusão ponta e bolsa usadas nos tubos de ácido fluorídrico e ácido nítrico não foram detectadas quaisquer fissuras. Por outro lado, fissuras foram encontradas nas juntas que foram expostas ao ácido sulfúrico.  É sabido que este tipo de junta causa este efeito. As fissuram examinadas tinham até dois (2) milímetros de profundidade e mesmo considerando que são componentes enfraquecidos até certo ponto, nunca representariam risco de segurança mesmo nas pressões de operação de 2 a 3 bar submetidas durante o período de 20 a 30 anos. Um método adicional que contribui para a segurança para condução de fluídos agressivos é a solda BCF Plus® (sem fendas ou rebarbas), desenvolvida pela GF Piping Systems. Esta solda de baixo estresse é muito recomendada por profissionais e passou pelo teste do tempo em diversas aplicações.

 

Adicionalmente, uma descoloração frontal de 6,5mm de profundidade foi notada nas juntas soldadas de ponta e bolsa por termofusão (socket) nas linha de ácido fluorídrico (HF). Assumindo que esse seria um sinal de permeação, é possível calcular uma taxa de permeação média de 1,2mm por ano (de acordo com a lei de difusão de Fick’s). Geralmente, entretanto, as juntas soldadas de ponta e bolsa por termofusão (socket) são um método provado e confiável de instalação de tubulações usadas para, por exemplo, conduzir ácido fluorídrico e ácido nítrico.

 

 

Conclusão

 

Os extensos testes de realizados pelo Instituto Suéco Swerea Kimab mostraram que as tubulações de SYGEF PVDF fabricados pela GF Piping Systems ainda possuem excelente resistência a corrosão mesmo depois de 20 anos de serviço sob condições agressivas.  Tirando a descoloração do material, nenhum outro sinal de corrosão, fissura ou bolhas foram determinadas dos tubos examinados o que também não foi mostrado nos testes microscópicos.

 

Considerando que químicos a certas temperaturas e pressões podem causar separação macromolecular das cadeias, foi necessário testar a estrutura molecular dos tubos, mesmo que não houvesse degeneração significativa do material durante o período de utilização.

As propriedades mecânicas dos tubos não foram alteradas durante seu uso. Este resultado coincide com os resultados das análises térmicas onde foi mostrado que não havia nenhuma degeneração significante ou substancial.

 

Com base nos resultados dos ensaios, a Swerea Kimab, recomenda de forma geral o uso das soldas de ponta e bolsa por termofusão como método de união de preferência para as tubulações de SYGEF PVDF.

 

Assumindo que as condições de operação permaneceriam consistentes com aquelas dos 20 a 30 anos anteriores, os dados de comportamento de longo prazo levam-nos a concluir que os tubos examinados ainda seriam utilizados por mais um longo período de uso com um fator de segurança de 2,8 ou maior.

 

Autor:

Hans-Jörg Sommer, Head of Chemical / Mechanical Support and Claims, GF Piping Systems, Schaffhausen (Switzerland)

 

Source:

Swerea Kimab, Stockholm (Sweden)

 

Swerea Kimab é um instituto de pesquisa Sueco com 140 colaboradores. As atividades de pesquisa e desenvolvimento acontecem em colaboração com companhias Suecas e internacionais de variados setores da indústria como plásticos, aços, metais, eletrônicos, papeleira, veículos automotores, manufatura e energia. O Departamento de Polímeros da Swerea Kimab tem mais de 25 anos de experiência em pesquisa de corrosão em plásticos.

Para maiores informações consulte: www.swereakimab.se

 

Georg Fischer Piping Systems

A GF Piping Systems é uma das empresas do grupo Georg Fischer Corporation e um líder em sistemas de tubulações em plásticos e metais com presença global.  Seus tubos, conexões, válvulas, tecnologias de união e dispositivos de medição e controle são utilizados para o tratamento e transporte seguro de água e também transporte de líquidos diversos e gases para usos industriais. A GF Piping Systems provê soluções inovadoras e engenheiradas para segmentos de mercado como predial, indústrias de processos químicos, refrigeração, ciências da vida, semicondutores, construção naval e offshore, distribuição de água e gás e tratamento de água. Sua presença em mais de 100 países garante suporte ao cliente onde estiver. Possui plantas de produção na Europa, Ásia e Américas.  Sua sede se encontra desde sua fundação, em 1802, em Schaffhausen, Suiça.

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