Dando sequência à série sobre Tratamento All Volatile, falaremos agora sobre o AVT(O), a variante oxidante deste tipo de condicionamento.
Vimos que a existência de metalurgia de cobre no sistema requer que condições redutoras sejam atingidas para que se tenha uma proteção ao cobre e ao mesmo tempo ter uma proteção adequada ao aço carbono. É um compromisso para se obter o melhor desempenho possível para ambas as metalurgias.
Uma vez que não existe cobre no sistema, o ambiente redutor deixa de ser necessário. Não existe um metal com comportamento eletroquímico oposto ao ferro, competindo pelas condições do ambiente. Então, qual o melhor neste caso?
A resposta veio principalmente a partir dos anos 1990. Em vez de sequestrar o oxigênio residual, deixa-se que uma pequena quantidade de oxigênio dissolvido permaneça na água, sem dosagem adicional de agente redutor. O programa resultante, desenvolvido pelo EPRI como um desdobramento do OT (Oxygenated Treatment) para unidades de tambor, foi batizado de All-Volatile Treatment Oxidizing, AVT(O).
Em ambiente com baixo residual controlado de oxigênio dissolvido, o aço carbono forma uma camada dupla de óxido, magnetita na base e uma camada mais externa de óxido férrico. Essa camada tem cor vermelho profundo característica e é mais densa e mais aderente do que a magnetita isolada formada em ambiente puramente redutor. É essa película que justifica manter oxigênio no circuito em vez de eliminá-lo.
O que interessa é qual película que se forma, quão estável ela é, quanto ferro consegue sair dessa película para a água e quão suscetível o sistema fica à Flow-Accelerated Corrosion (FAC). O EPRI destaca que FAC é favorecida por condições como baixo pH e baixo oxigênio dissolvido, enquanto elevar o pH e controlar adequadamente o oxigênio pode reduzir significativamente sua taxa.
A diferença central em relação ao AVT(R) é que não se dosa o agente redutor em nenhuma condição, nem durante operação normal, nem durante parada ou período de hibernação do equipamento. Qualquer presença de cobre no sistema de água de alimentação inviabiliza essa abordagem, o AVT(O) é reservado para ciclos onde ligas de cobre existem, no máximo, no condensador.
Na ausência de cobre, pode-se trabalhar com um pH mais alto. As faixas recomendadas pelo EPRI para sistemas totalmente ferrosos em AVT passaram de aproximadamente 9,2-9,6 nas diretrizes de 2006 para 9,6-10,0 nas diretrizes de 2013, com o objetivo de reduzir a solubilidade dos óxidos de ferro e mitigar FAC.
O oxigênio dissolvido residual permitido em AVT(O) costuma ficar numa faixa relativamente baixa, da ordem de 10 a 20 ppb em plantas de ciclo combinado com bom controle de residual de oxigênio dissolvido, resultando num ORP levemente positivo na água de alimentação.
É preciso fazer uma distinção importante, AVT(O) não significa "injetar oxigênio". No AVT(O), normalmente não se injeta oxigênio deliberadamente. O oxigênio existente no ciclo principalmente associado à entrada de ar e ao controle da desaeração é mantido em uma faixa que permita uma condição levemente oxidante.
Já no OT (Oxygenated Treatment), o oxigênio é deliberadamente adicionado à água de alimentação para atingir uma concentração específica, tipicamente entre 30 e 150 ppb.
Os parâmetros de acompanhamento são o pH, oxigênio dissolvido e ORP, com o ferro total na água de alimentação como indicador de resultado. O ORP deve estar próximo a 0 mV, podendo ser levemente negativo ou positivo.
A contaminação de ar no condensador passa a ser uma variável crítica. Teores mais baixos de oxigênio não passivam a superfície inteira e oxigênio em excesso desloca o regime para corrosão localizada em vez de filme protetor uniforme. A estanqueidade do condensador e o monitoramento contínuo de oxigênio dissolvido ganham peso que não tinham no AVT(R).
A conversão de programas AVT(R) para AVT(O), quando existe essa opção, não é apenas alterar o programa químico. É um processo de repassivação de superfície, com a substituição da película de Fe₃O₄ formada sob regime redutor pela película dupla, característica do regime oxidante, e isto leva tempo.
Concluindo, o AVT(R) é utilizado quando cobre e ferro dividem o mesmo ciclo. O AVT(O) é a solução quando essa divisão não existe e manter o ambiente redutor deixa de fazer sentido. Um regime bem controlado levemente oxidante oferece proteção mais robusta e pode operar em uma ampla faixa de pH. Nenhuma das duas variantes é superior em termos absolutos, cada uma responde à metalurgia do ciclo em que está inserida.
No próximo post desta série falaremos sobre os cuidados a serem tomados quando se opta pelo AVT e quais os erros mais frequentes.
Se sua planta tem ciclo totalmente ferroso e você ainda não avaliou migração para AVT(O), ou tem dúvidas sobre controle de oxigênio dissolvido no seu caso, fale conosco para uma avaliação técnica.
Referências
- Power Engineering. The importance of accurate dissolved oxygen condensate/feedwater monitoring. Disponível em: power-eng.com.
- Power Engineering. Re-emphasizing HRSG feedwater chemistry evolution. Disponível em: power-eng.com.
- ScienceDirect Topics. Oxygenated Treatment - an overview. Disponível em: sciencedirect.com.