Failure analysis in heat exchanger tubes from the top system of the regeneration tower of the hydrotreatment unit in an oil refinery: a case study

This paper presents a failure analysis performed on tubes of a heat exchanger. Heat exchangers are among the most common equipment in an oil refining industry, as heat transfer is one of  the most important and common processes in chemical and petrochemical industries. The equipment analyzed was the condenser of the top system of the diethanolamine regeneration tower of the naphtha hydrotreating unit of an oil refinery. The tubular bundle consists of 78 tubes in the ASTM A213 Grade 316L specification, with 19.05 mm in diameter and 1.65 mm in wall thickness. The tubes are subjected to the aqueous flow of H2S and diethanolamine on the outside and cooling water on the inside. After a scheduled general shutdown in July 2011, after six years of continuous operation, the loss of thickness in several tubes was observed. The result of the failure analysis indicated that, through visual inspection, the corrosive process occurred from outside to inside the tubes. The eddy current test indicated an active corrosive process with a corrosion rate of 0.16775 mm / year. The ultrasonic inspection performed through the internal rotating inspection system (IRIS) confirmed the loss of thickness and the presence of perforated tubes, with consequent loss of containment. Amine corrosion in the presence of H2S was identified as the basic failure mechanism, aggravated by DEA concentration higher than 20 wt.% in the analyzed equipment. In October 2019, the tubes of this exchanger were replaced and the proposed solution to mitigate the problem was to dilute the solution with washing water, to obtain amine solution concentrations below 5% by mass in the beam tubes of the heat exchanger.Keywords: Failure analysis; Oil refinery; Heat exchanger; Hydrotreatment; Dietanolamine regeneration tower.

Óxido de grafeno (GO) funcionalizado adicionado ao encapsulante EVA para aplicação em módulos fotovoltaicos de silício cristalino

Os módulos fotovoltaicos, para serem economicamente viáveis, devem apresentar durabilidade de, no mínimo, 25 anos de operação. A fim de elevar a vida útil dos módulos, é necessário controlar a degradação do encapsulante, o copolímero de etileno acetato de vinila (EVA), pela ação da radiação ultravioleta (UV) e de outros elementos de intemperismo. Esse artigo tem como objetivo avaliar a aplicabilidade de nanocompósitos de EVA e óxido de grafeno (GO) funcionalizado com octadecilamina (ODA) como encapsulantes, caracterizando-os, antes e após terem sido  submetidos a processos de envelhecimento acelerado, pelas técnicas analíticas: espectroscopia na região do infravermelho por transformada de Fourier (FTIR-ATR), análise termogravimétrica (TGA) e calorimetria exploratória diferencial (DSC). A fim de adquirir uma melhor dispersão do GO na matriz polimérica do encapsulante EVA, optou-se por sua funcionalização com octadecilamina. Os nanocompósitos preparados foram envelhecidos em câmara UVB, que é usualmente a radiação mais agressiva para polímeros. Os resultados da análise de FTIR-ATR indicam que a presença de GO incrementou a resistência à degradação do material. Foi também observada uma melhora nas propriedades térmicas dos filmes não envelhecidos, o que não foi observado nos envelhecidos. Conclui-se que a adição de GO trouxe benefícios quanto à resistência à degradação do material, embora a sua utilização em nanocompósitos para encapsulantes de célula fotovoltaica dependa do controle do número de folhas de grafeno o que modulará as propriedades ópticas e a transparência do encapsulante. O artigo apresenta uma contribuição  para o avanço nas pesquisas referente à degradação, pela radiação UVB, do encapsulante EVA presente nos módulos fotovoltaicos de silício cristalino.  Palavras-chave: Degradação, encapsulante EVA, óxido de grafeno funcionalizado, módulos fotovoltaicos

Corrosion failures of austenitic and duplex stainless steels in a biodiesel plant

The neutralization of catalysts with hydrochloric acid is an important step in a biodiesel process which generates steel corrosion due to the decrease in pH, and the addition of chlorides in the medium. Other factor responsible for corrosion and consequently failures is the poor miscibility between biodiesel and acid water generating a heterogeneous coverage of the surface of the pipelines and equipment by biodiesel and acid water, presence of galvanic cells and localized corrosion. In this paper, corrosion failures of AISI 316L and 904L austenitic stainless steels (SS), and of SAF 2205, 2507 duplex SS in a biodiesel plant were identified and studied. The low pH, presence of chlorides, high thermal input in welding, temperature gradient and mainly proximity to the acid injection site play the major roles in corrosion which generate the studied failures. Corrosion failures occurred in pipes transporting biodiesel and acid water, in a spool of acid water injection, in a static biodiesel mixer with acidic water, in a cylindrical decanter vessel, and in heat exchangers. Keywords:Chloride; Corrosion; Pipeline failures; Process-plant failures; Weld

Influência do H2S na formação e reconstrução da camada passiva do aço Super 13Cr em meio simulado de exploração de petróleo em água profundas

Na indústria de petróleo e gás, o aço inoxidável supermartensítico (Super 13Cr) tem sido utilizado na fabricação de tubos de aço para uso em perfurações de petróleo. O Super 13Cr é uma opção financeiramente mais viável do que o aço super duplex no mercado de óleo e gás. O objetivo deste trabalho é avaliar a influência de variações de pH e da presença de H2S dissolvido no meio na resistência à corrosão do aço super martensítico em solução salina saturada com H2S, simulando assim, as condições de operação no pré-sal da indústria de petróleo. Os testes eletroquímicos utilizados foram a polarização anódica potenciodinâmica e a cíclica.  Para a posterior caracterização da superfície, as técnicas utilizadas foram a microscopia ótica e a microscopia eletrônica de varredura (MEV). O efeito da presença de H2S no meio elevou a susceptibilidade à corrosão do aço devido à uma maior desestabilização da camada passiva formada naturalmente, redução do potencial de pite e do potencial de repassivação. O aço super 13Cr também se mostrou menos resistente quando o pH foi variado para valores mais baixos, causando redução no potencial de pite. Com os testes realizados e a análise das micrografias, o aço super 13Cr se mostrou menos resistente frente à corrosão em meios mais ácidos e na presença de sulfeto de hidrogênio no meio. As principais consequências desse aumento de severidade foram a presença de pites em maior quantidade e mais profundos, que podem evoluir em trincas caso haja solicitações mecânicas, potenciais de pite menos nobres e uma grande resistência à repassivação. Palavras-chave: corrosão localizada, aço supermartensítico, corrosão por sulfeto, polarização anódica

Interference film grown on stainless steel by pulsed current process using chromium free vanadate solution

Deposition of interference film is an alternative way for the formation of colored protective layers on the surface of stainless steels for decorative applications. The process involves growth of a chromium oxide film by electrochemical methods using in general sulphochromic solutions. However, it is well known that chro-mic acid contains Cr(VI), which is highly toxic, demanding special effluent treatments in order to avoid envi-ronmental pollution. The aim of the present work is to evaluate alternative chromium free solutions for color-ation of stainless steel by an electrochemical method as a trial to avoid the Cr(VI) presence to achieve an environmentally friendly process. The morphology and corrosion resistance of the conversion coatings ob-tained from sodium vanadate solution were comparatively evaluated with a sample coloured in a sodium mo-lybdate solution containing chromium and in a sulfochromic solution currently used in industrial coloration process. The corrosion behaviour of the colored samples was evaluated by using anodic potentiodynamic polarization and electrochemical impedance spectroscopy (EIS). The steel colored in a solution containing chromium and molybdenum ions showed the lowest corrosion resistance and a more porous and heterogene-ous film than the other steel samples colored using vanadate and sulfochromic solutions. An electrochemical processing using a sodium vanadate solution can be a chromium free alternative for industrial application.Keywords: interference film, Cr(VI), anodic polarization, colored stainless steel, EIS, FESEM

Lime Addition Effect on Corrosion of Reinforced Mortar

This study aims to investigate the effect of lime addition in cement mortar on corrosion resistance of carbonand galvanized steel reinforcements. Mixed mortars were studied containing three contents of lime (6.7, 13.3,and 26.3 wt.%). The water retention, incorporated air, and compression strength of reinforced mortars weredetermined. Immersion tests were performed using the reinforced mortars consisting of 12 cycles ofimmersion in a solution of 3.5% (wt./v) sodium chloride and drying in a stove at 60oC. Electrochemicalimpedance spectroscopy was used to monitoring reinforcement corrosion after cyclic tests. Thesemeasurements were repeated after 36 months of the cyclic immersion testing. After the cyclic immersiontests in a saline solution, the polarization resistance of carbon and galvanized steel reinforcement increased asthe lime content in mortar increased, demonstrating the protective effect of lime. After 36 months, thepolarization resistance of steels in mixed mortars with the highest lime content was the lowest. For the carbonand galvanized steel in cement and mixed mortars, the polarization resistance increased after 36 months ofthe cyclic test.Keywords: Lime. Mortar. Reinforcement corrosion. Electrochemical impedance spectroscopy

Metodologia para previsão da vida útil de âncoras refratárias aplicadas em fornos de reaquecimento

O uso da técnica de ultrassom na avaliação, seleção e classificação de âncoras cerâmicas aplicadas em teto e paredes de fornos de reaquecimento permite identificar os seus principais defeitos e também determinar a sua resistência ao choque térmico em função da alteração do módulo de elasticidade com o número de ciclos térmicos aplicados ao material. A resistência ao dano por choque térmico típica de âncoras novas que cumprem todas as especificações técnicas é de aproximadamente 29 ciclos, sendo que estes materiais possuem um histórico de vida média de 15 anos para as paredes e de 10 anos para o teto. A degradação do módulo de elasticidade e da resistência ao dano por choque térmico destas peças ao longo de sua vida permite estimar a expectativa de vida útil do revestimento refratário montado com estes materiais. Com estes resultados, pode-se comparar a “idade real”, identificada por esta metodologia, com a “idade cronológica” que considera o tempo de operação do revestimento refratário. Pode-se ainda, como consequência, estimar o tempo para a falha destas peças refratárias, melhorar o planejamento das paradas destes fornos para manutenção e evitar paradas não programadas, o que causaria perda de produção e prejuízos para as empresas.Palavras-chave: Âncoras cerâmicas, revestimento refratário, fornos de reaquecimento e ensaio de ultrassom

Pitting Corrosion Behavior of UNS S31803 and UNS S32304 Duplex Stainless Steels in 3.5 wt% NaCl Solution

This work examined the pitting corrosion resistance of two types of duplex stainless steels: UNS S31803, with molybdenum, and UNS S32304, without molybdenum. Cyclic potentiodynamic polarization and critical pitting temperature (CPT) tests were performed in 3.5 wt% NaCl solution. Scanning electron microscopy (SEM) was used for analysis of the pits on the surface of samples.  The two steels studied presented susceptible to pitting corrosion in 3.5 wt% NaCl solution. UNS S31803 steel showed a higher corrosion potential (Ecorr), pitting potential (Epit), and polarization resistance (Rp) compared to UNS S32304 steel.  It was also observed that the UNS S31803 steel showed higher capacity to repassivation and CPT than the UNS S32304 steel. Keywords: Duplex stainless steels; Pitting potential; Electrochemical impedance spectroscopy; Cyclic potentiodynamic polarization; CPT