Desenvolvimento e fabricação de revestimento inerte baseado em compósito cerâmico zircônia-titânia-ítria para sistema de armazenamento e transporte de petróleo cru

Abstract

A indústria petrolífera armazena e transporta petróleo cru em tanques metálicos, os quais sofrem efeito da corrosão devido ao contato com o óleo. Desta forma, como alternativa utiliza-se revestimento inerte a este desgaste, de modo que os materiais cerâmicos mostram-se favoráveis para esta aplicação, pois suportam com mais eficiência o processo corrosivo. A zircônia, ZrO₂, possui propriedades mecânicas superiores a outros óxidos cerâmicos, principalmente com microestrutura refinada de policristais de Zircônia Tetragonal, conhecidos como TZP. Estudos relatam que o óxido de titânio juntamente com óxidos de terra são fontes de materiais TZP, os quais possuem alta resistência mecânica se comparada a outros materiais cerâmicos. Neste trabalho, produziu-se compósitos cerâmicos a partir de óxidos de zircônio e titânio, do tipo ZrO₂-TiO₂, por processo termomecânico, com variações de 5-20% (em massa) de TiO₂ reforçados com 1-8% (em massa) de Y₂O₃. Em seguida, os compósitos passaram por processo de moagem por até 40 horas e prensagem uniaxial a frio, foram sinterizados à temperatura de 1350°C durante 24 horas. Posteriormente, passaram por análise microestrutural, estrutural, química e mecânica. Foram avaliados em ambiente hostil de petróleo de terra e de mar, por até 2 anos, e depois suas propriedades foram reestudadas, confirmando sua estabilidade nesse meio corrosivo. Diante destes resultados, passou-se para segunda etapa, que foi a aspersão do compósito ZrO₂-8%Y₂O₃-10%TiO₂ (Z8Y – 10T) em chapas metálicas usadas na fabricação de tanques de armazenamento e transporte de petróleo, na condição de com e sem camada de ligação, NiCrAlY, e sem e com pré aquecimento de até 250°C. A camada de revestimento metálico, camada de ligação, foi depositada por meio da técnica de aspersão térmica em alta velocidade (HVOF), enquanto a camada cerâmica foi por aspersão à plasma (APS). Foram realizados ensaios com o objetivo de qualificar os revestimentos, como Ensaio de Adesão e Riscamento, além de Microscopia Eletrônica de Varredura, Óptica e Confocal. O compósito Z8Y – 10T na condição pré aquecida e com camada de ligação, apresentou os melhores resultados, os quais indicam que é adequado para revestimentos em ambientes de petróleo cru.