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Explorando o papel vital dos tubos de aço na exploração de petróleo e gás

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Introdução

Tubos de aço são essenciais no setor de petróleo e gás, oferecendo durabilidade e confiabilidade inigualáveis em condições extremas. Essenciais para exploração e transporte, esses tubos suportam altas pressões, ambientes corrosivos e temperaturas severas. Esta página explora as funções críticas dos tubos de aço na exploração de petróleo e gás, detalhando sua importância na perfuração, infraestrutura e segurança. Descubra como selecionar tubos de aço adequados pode aumentar a eficiência operacional e reduzir custos neste setor exigente.

I. O conhecimento básico dos tubos de aço para a indústria de petróleo e gás

1. Explicação da Terminologia

API: Abreviatura de Instituto Americano de petroleo.
OCTG: Abreviatura de Produtos tubulares para países petrolíferos, incluindo tubo de revestimento de óleo, tubo de óleo, tubo de perfuração, colar de perfuração, brocas, haste de sucção, juntas de filhote, etc.
Tubulação de óleo: Tubulações são usadas em poços de petróleo para extração, extração de gás, injeção de água e fraturamento ácido.
Invólucro: Tubulação baixada da superfície do solo para dentro de um poço perfurado como revestimento para evitar o colapso da parede.
Tubo de perfuração: Tubo utilizado para perfuração de poços.
Tubo de Linha: Tubo usado para transportar petróleo ou gás.
Acoplamentos: Cilindros usados para conectar dois tubos roscados com roscas internas.
Material de acoplamento: Tubo utilizado para fabricação de acoplamentos.
Tópicos de API: Roscas de tubos especificadas pela norma API 5B, incluindo roscas redondas de tubos de óleo, roscas redondas curtas de revestimento, roscas redondas longas de revestimento, roscas trapezoidais parciais de revestimento, roscas de tubos de linha, etc.
Conexão Premium: Roscas não API com propriedades de vedação, propriedades de conexão e outras propriedades exclusivas.
Falhas: deformação, fratura, danos superficiais e perda da função original sob condições de serviço específicas.
Formas primárias de falha: esmagamento, deslizamento, ruptura, vazamento, corrosão, colagem, desgaste, etc.

2. Normas Relacionadas ao Petróleo

Especificação API 5B, 17ª Edição – Especificação para Rosqueamento, Medição e Inspeção de Roscas de Revestimento, Tubulação e Roscas de Tubos de Linha
Especificação API 5L, 46ª edição – Especificação para tubo de linha
Especificação API 5CT, 11ª Edição – Especificação para Revestimento e Tubulação
Especificação API 5DP, 7ª Edição – Especificação para tubo de perfuração
Especificação API 7-1, 2ª edição – Especificação para elementos de haste de perfuração rotativa
Especificação API 7-2, 2ª edição – Especificação para Rosqueamento e Medição de Conexões de Rosca com Ressalto Rotativo
Especificação API 11B, 24ª edição – Especificação para hastes de sucção, hastes e revestimentos polidos, acoplamentos, barras de chumbada, braçadeiras de haste polida, caixas de empanque e tês de bombeamento
ISO 3183:2019 – Indústrias de Petróleo e Gás Natural – Tubos de Aço para Sistemas de Transporte por Dutos
ISO 11960:2020 – Indústrias de Petróleo e Gás Natural – Tubos de Aço para Uso como Revestimento ou Tubulação para Poços
NACEMR0175/ISO 15156:2020 – Indústrias de Petróleo e Gás Natural — Materiais para Uso em Ambientes Contendo H2S na Produção de Petróleo e Gás

II. Tubulação de óleo

1. Classificação de tubos de óleo

A tubulação de óleo é dividida em tubulação de óleo não virada (NU), tubulação de óleo virada externa (EU) e tubulação de óleo de junta integral (IJ). A tubulação de óleo NU significa que a extremidade da tubulação é de espessura média, gira diretamente a rosca e traz os acoplamentos. A tubulação virada implica que as extremidades de ambos os tubos são viradas externamente, depois rosqueadas e acopladas. A tubulação de junta integral significa que uma extremidade do tubo é virada com roscas externas e a outra é virada com roscas internas conectadas diretamente sem acoplamentos.

2. Função da tubulação de óleo

① Extração de petróleo e gás: após os poços de petróleo e gás serem perfurados e cimentados, a tubulação é colocada no invólucro de petróleo para extrair petróleo e gás para o solo.
② Injeção de água: quando a pressão no fundo do poço for insuficiente, injete água no poço através da tubulação.
③ Injeção de vapor: Na recuperação a quente de óleo espesso, o vapor é introduzido no poço com tubulação de óleo isolada.
④ Acidificação e fraturamento: No estágio final da perfuração de poços ou para melhorar a produção de poços de petróleo e gás, é necessário introduzir meio de acidificação e fraturamento ou material de cura na camada de petróleo e gás, e o meio e o material de cura são transportados através da tubulação de óleo.

3. Grau de aço da tubulação de óleo

Os tipos de aço dos tubos de óleo são H40, J55, N80, L80, C90, T95, P110.
O N80 é dividido em N80-1 e N80Q, os dois têm as mesmas propriedades de tração; as duas diferenças são o status de entrega e as diferenças de desempenho de impacto, entrega do N80-1 por estado normalizado ou quando a temperatura final de laminação é maior que a temperatura crítica Ar3 e redução de tensão após resfriamento a ar e pode ser usado para encontrar laminação a quente em vez de normalizada, testes de impacto e não destrutivos não são necessários; o N80Q deve ser temperado (temperado e revenido) Tratamento térmico, a função de impacto deve estar de acordo com as disposições da API 5CT e deve ser um teste não destrutivo.
L80 é dividido em L80-1, L80-9Cr e L80-13Cr. Suas propriedades mecânicas e status de entrega são os mesmos. Diferenças em uso, dificuldade de produção e preço: L80-1 é para o tipo geral, L80-9Cr e L80-13Cr são tubos de alta resistência à corrosão, dificuldade de produção e são caros e geralmente usados em poços de corrosão pesada.
C90 e T95 são divididos em 1 e 2 tipos, nomeadamente C90-1, C90-2 e T95-1, T95-2.

4. O tipo de aço comumente usado da tubulação de óleo, o nome do aço e o status de entrega

J55 (37Mn5) Tubo de óleo NU: laminado a quente em vez de normalizado
J55 (37Mn5) Tubo de óleo UE: Comprimento total normalizado após perturbação
Tubo de óleo NU N80-1 (36Mn2V): laminado a quente em vez de normalizado
Tubulação de óleo UE N80-1 (36Mn2V): Comprimento total normalizado após perturbação
Tubulação de óleo N80-Q (30Mn5): 30Mn5, têmpera completa
Tubulação de óleo L80-1 (30Mn5): 30Mn5, têmpera completa
Tubulação de óleo P110 (25CrMnMo): 25CrMnMo, têmpera completa
Acoplamento J55 (37Mn5): Laminado a quente on-line normalizado
Acoplamento N80 (28MnTiB): Revenimento completo
Acoplamento L80-1 (28MnTiB): Temperado em todo o comprimento
Acoplamento P110 (25CrMnMo): Revenimento completo

III. Tubo de Revestimento

1. Classificação e função do invólucro

O revestimento é o tubo de aço que sustenta a parede dos poços de petróleo e gás. Várias camadas de revestimento são utilizadas em cada poço de acordo com diferentes profundidades de perfuração e condições geológicas. O cimento é usado para cimentar o revestimento depois de baixado no poço e, diferentemente do tubo de petróleo e do tubo de perfuração, não pode ser reutilizado e pertence a materiais consumíveis descartáveis. Portanto, o consumo de revestimento é responsável por mais de 70% de todas as tubulações de poços de petróleo. O revestimento pode ser dividido em revestimento condutor, revestimento intermediário, revestimento de produção e revestimento de revestimento de acordo com seu uso, e suas estruturas em poços de petróleo são mostradas na Figura 1.

①Caixa do condutor: Normalmente usando graus API K55, J55 ou H40, o revestimento condutor estabiliza a cabeça do poço e isola aquíferos rasos com diâmetros geralmente em torno de 20 polegadas ou 16 polegadas.

②Invólucro intermediário: O revestimento intermediário, geralmente feito de graus API K55, N80, L80 ou P110, é usado para isolar formações instáveis e zonas de pressão variadas, com diâmetros típicos de 13 3/8 polegadas, 11 3/4 polegadas ou 9 5/8 polegadas .

③Invólucro de produção: Construída em aço de alta qualidade, como graus API J55, N80, L80, P110 ou Q125, a carcaça de produção é projetada para suportar pressões de produção, geralmente com diâmetros de 9 5/8 polegadas, 7 polegadas ou 5 1/2 polegadas.

④Invólucro do forro: Os revestimentos estendem o poço até o reservatório usando materiais como graus API L80, N80 ou P110, com diâmetros típicos de 7 polegadas, 5 polegadas ou 4 1/2 polegadas.

⑤Tubulação: A tubulação transporta hidrocarbonetos para a superfície, usando graus API J55, L80 ou P110, e está disponível em diâmetros de 4 1/2 polegadas, 3 1/2 polegadas ou 2 7/8 polegadas.

4. Tubo de perfuração

1. Classificação e Função de Tubo para Ferramentas de Perfuração

O tubo de perfuração quadrado, tubo de perfuração, tubo de perfuração ponderado e colar de perfuração em ferramentas de perfuração formam o tubo de perfuração. O tubo de perfuração é a ferramenta de perfuração central que conduz a broca do solo até o fundo do poço, e também é um canal do solo até o fundo do poço. Ele tem três papéis principais:

① Para transmitir torque para conduzir a broca para perfurar;

② Contar com seu peso na broca para quebrar a pressão da rocha no fundo do poço;

③ Para transportar fluido de lavagem, isto é, perfurar lama através do solo através das bombas de lama de alta pressão, perfurar a coluna no fluxo do poço até o fundo do poço para lavar os detritos rochosos e resfriar a broca, e transportar os detritos rochosos através da superfície externa da coluna e da parede do poço entre o anel para retornar ao solo, para atingir o objetivo de perfurar o poço.

O tubo de perfuração é usado no processo de perfuração para suportar uma variedade de cargas complexas alternadas, como tração, compressão, torção, flexão e outras tensões. A superfície interna também está sujeita à abrasão e corrosão por lama de alta pressão.
(1) Tubo de perfuração quadrado: Tubos de perfuração quadrados vêm em dois tipos: quadrilátero e hexagonal. No tubo de perfuração de petróleo da China, cada conjunto de colunas de perfuração geralmente usa um tubo de perfuração do tipo quadrilátero. Suas especificações são 63,5 mm (2-1/2 polegadas), 88,9 mm (3-1/2 polegadas), 107,95 mm (4-1/4 polegadas), 133,35 mm (5-1/4 polegadas), 152,4 mm (6 polegadas) e assim por diante. O comprimento usado é geralmente 1214,5 m.
(2) Tubo de perfuração: O tubo de perfuração é a ferramenta primária para perfuração de poços, conectado à extremidade inferior do tubo de perfuração quadrado, e conforme o poço de perfuração continua a se aprofundar, o tubo de perfuração continua alongando a coluna de perfuração um após o outro. As especificações do tubo de perfuração são: 60,3 mm (2-3/8 polegadas), 73,03 mm (2-7/8 polegadas), 88,9 mm (3-1/2 polegadas), 114,3 mm (4-1/2 polegadas), 127 mm (5 polegadas), 139,7 mm (5-1/2 polegadas) e assim por diante.
(3) Tubo de perfuração para serviços pesados: Um tubo de perfuração ponderado é uma ferramenta de transição que conecta o tubo de perfuração e o colar de perfuração, o que pode melhorar a condição de força do tubo de perfuração e aumentar a pressão na broca. As principais especificações do tubo de perfuração ponderado são 88,9 mm (3-1/2 polegadas) e 127 mm (5 polegadas).
(4) Colar de perfuração: O colar de perfuração é conectado à parte inferior do tubo de perfuração, que é um tubo especial de parede espessa com alta rigidez. Ele exerce pressão sobre a broca para quebrar a rocha e desempenha um papel de orientação ao perfurar um poço reto. As especificações comuns dos colares de perfuração são 158,75 mm (6-1/4 polegadas), 177,85 mm (7 polegadas), 203,2 mm (8 polegadas), 228,6 mm (9 polegadas) e assim por diante.

V. Tubo de linha

1. Classificação do tubo de linha

O tubo de linha é usado na indústria de petróleo e gás para transmitir oleodutos, óleo refinado, gás natural e água com a abreviação de tubo de aço. O transporte de oleodutos e gasodutos é dividido em oleodutos de linha principal, ramificação e rede de oleodutos urbanos. Três tipos de transmissão de oleodutos de linha principal têm as especificações usuais de ∅406 ~ 1219 mm, uma espessura de parede de 10 ~ 25 mm, grau de aço X42 ~ X80; oleodutos de linha secundária e oleodutos de rede de oleodutos urbanos geralmente têm especificações para ∅114 ~ 700 mm, a espessura da parede de 6 ~ 20 mm, o grau de aço para o X42 ~ X80. O grau de aço é X42 ～ X80. O tubo de linha está disponível em tipos soldados e sem costura. O tubo de linha soldado é usado mais do que o tubo de linha sem costura.

2. Padrão de tubo de linha

API Spec 5L – Especificação para tubulação de linha
ISO 3183 – Indústrias de Petróleo e Gás Natural – Tubos de Aço para Sistemas de Transporte por Dutos

3. PSL1 e PSL2

PSL é a abreviação de nível de especificação do produto. O nível de especificação do produto de tubulação de linha é dividido em PSL 1 e PSL 2, e o nível de qualidade é dividido em PSL 1 e PSL 2. O PSL 2 é superior ao PSL 1; os dois níveis de especificação não só têm requisitos de teste diferentes, mas os requisitos de composição química e propriedades mecânicas são diferentes, portanto, de acordo com a ordem API 5L, os termos do contrato, além de especificar as especificações, grau de aço e outros indicadores comuns, mas também devem indicar o nível de especificação do produto, ou seja, PSL 1 ou PSL 2. O PSL 2 na composição química, propriedades de tração, poder de impacto, testes não destrutivos e outros indicadores são mais rigorosos do que o PSL 1.

4. Classe de aço do tubo de linha, composição química e propriedades mecânicas

Os graus de aço para tubos de linha, de baixo a alto, são divididos em A25, A, B, X42, X46, X52, X60, X65, X70 e X80. Para obter detalhes sobre composição química e propriedades mecânicas, consulte o livro API 5L Specification, 46th Edition.

5. Teste hidrostático de tubo de linha e requisitos de exame não destrutivo

O teste hidráulico de tubulação de linha deve ser feito ramo por ramo, e o padrão não permite geração não destrutiva de pressão hidráulica, o que também é uma grande diferença entre o padrão API e nossos padrões. O PSL 1 não requer teste não destrutivo; o PSL 2 deve ser teste não destrutivo ramo por ramo.

VI. Conexões Premium

1. Introdução de Conexões Premium

A Conexão Premium é uma rosca de tubo com uma estrutura única que é diferente da rosca API. Embora o revestimento de óleo roscado API existente seja amplamente utilizado na exploração de poços de petróleo, suas deficiências são claramente mostradas no ambiente exclusivo de alguns campos de petróleo: a coluna de tubo roscado redondo API, embora seu desempenho de vedação seja melhor, a força de tração suportada pela parte roscada é apenas equivalente a 60% a 80% da resistência do corpo do tubo e, portanto, não pode ser usada na exploração de poços profundos; a coluna de tubo roscado trapezoidal enviesada API, embora seu desempenho de tração seja muito maior do que o da conexão roscada redonda API, seu desempenho de vedação não é tão bom. Embora o desempenho de tração da coluna seja muito maior do que o da conexão roscada redonda API, seu desempenho de vedação não é muito bom, portanto, não pode ser usada na exploração de poços de gás de alta pressão; além disso, a graxa rosqueada só pode desempenhar sua função em ambientes com temperatura abaixo de 95℃, portanto não pode ser usada na exploração de poços de alta temperatura.

Em comparação com a rosca redonda API e a conexão de rosca trapezoidal parcial, a conexão premium fez progressos inovadores nos seguintes aspectos:

(1) Uma boa vedação, através da elasticidade e do projeto da estrutura de vedação metálica, torna a vedação do gás da junta resistente a atingir o limite do corpo da tubulação dentro da pressão de escoamento;

(2) Alta resistência da conexão, conectando-se com conexão de fivela especial do invólucro de óleo, sua resistência de conexão atinge ou excede a resistência do corpo da tubulação, para resolver fundamentalmente o problema de deslizamento;

(3) Pela seleção de materiais e melhoria do processo de tratamento de superfície, basicamente resolveu o problema da fivela presa na linha;

(4) Através da otimização da estrutura, para que a distribuição das tensões nas juntas seja mais razoável e mais propícia à resistência à corrosão sob tensão;

(5) Através da estrutura do ombro do design razoável, de modo que a operação da fivela na operação seja mais acessível.

A indústria de petróleo e gás ostenta mais de 100 conexões premium patenteadas, representando avanços significativos na tecnologia de tubos. Esses designs de rosca especializados oferecem capacidades de vedação superiores, maior resistência da conexão e resistência aprimorada a tensões ambientais. Ao abordar desafios como altas pressões, ambientes corrosivos e temperaturas extremas, essas inovações garantem excelente confiabilidade e eficiência em operações saudáveis em termos de óleo em todo o mundo. Pesquisa e desenvolvimento contínuos em conexões premium ressaltam seu papel fundamental no suporte a práticas de perfuração mais seguras e produtivas, refletindo um compromisso contínuo com a excelência tecnológica no setor de energia.

Conexão VAM®: Conhecidas por seu desempenho robusto em ambientes desafiadores, as conexões VAM® apresentam tecnologia avançada de vedação metal-metal e capacidade de alto torque, garantindo operações confiáveis em poços profundos e reservatórios de alta pressão.

Série de cunha TenarisHydril: Esta série oferece uma variedade de conexões como Blue®, Dopeless® e Wedge 521®, conhecidas por sua excepcional vedação estanque a gases e resistência a forças de compressão e tensão, aumentando a segurança e a eficiência operacionais.

TSH® Azul: Projetadas pela Tenaris, as conexões TSH® Blue utilizam um design exclusivo de ombro duplo e um perfil de rosca de alto desempenho, proporcionando excelente resistência à fadiga e facilidade de montagem em aplicações críticas de perfuração.

Conceda conexão Prideco ™ XT®: Projetadas pela NOV, as conexões XT® incorporam uma vedação metal-metal exclusiva e um formato de rosca robusto, garantindo capacidade de torque superior e resistência à corrosão, estendendo assim a vida útil operacional da conexão.

Conexão Hunting Seal-Lock®: Apresentando uma vedação metal-metal e um perfil de rosca exclusivo, a conexão Seal-Lock® da Hunting é conhecida por sua superior resistência à pressão e confiabilidade em operações de perfuração onshore e offshore.

Conclusão

Concluindo, a intrincada rede de tubos de aço cruciais para a indústria de petróleo e gás abrange uma ampla gama de equipamentos especializados projetados para suportar ambientes rigorosos e demandas operacionais complexas. Dos tubos de revestimento de fundação que suportam e protegem paredes saudáveis até a tubulação versátil usada em processos de extração e injeção, cada tipo de tubo atende a um propósito distinto na exploração, produção e transporte de hidrocarbonetos. Padrões como especificações API garantem uniformidade e qualidade em todos esses tubos, enquanto inovações como conexões premium melhoram o desempenho em condições desafiadoras. À medida que a tecnologia evolui, esses componentes críticos avançam, impulsionando eficiência e confiabilidade em operações globais de energia. Entender esses tubos e suas especificações ressalta seu papel indispensável na infraestrutura do setor de energia moderno.

Por que usamos tubos de aço para transportar petróleo e gás?

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Na indústria de petróleo e gás, o transporte seguro e eficiente de hidrocarbonetos de locais de produção para refinarias e centros de distribuição é crítico. Tubos de linha de aço se tornaram o material de escolha para transportar petróleo e gás por grandes distâncias, por ambientes desafiadores e sob condições extremas. Este blog se aprofunda nas razões pelas quais tubos de linha de aço são amplamente usados para essa finalidade, explorando suas principais propriedades, vantagens e como eles atendem aos exigentes requisitos do setor de petróleo e gás.

1. Introdução aos tubos de aço

Tubos de linha de aço são tubos cilíndricos feitos de aço carbono ou outros aços ligados, projetados especificamente para transportar petróleo, gás natural e outros fluidos em tubulações de longa distância. Esses tubos devem suportar altas pressões, temperaturas extremas e ambientes corrosivos, tornando o aço o material ideal para tais aplicações.

Tipos de tubos de aço:

  • Tubos de aço carbono: Comumente usados devido à sua resistência, durabilidade e custo-benefício.
  • Tubos de linha de aço de liga: Usado em ambientes mais exigentes, com ligas adicionadas como cromo ou molibdênio para melhor desempenho.
  • Tubos de linha de aço inoxidável: Oferecem excelente resistência à corrosão, especialmente em ambientes agressivos.

2. Por que os tubos de aço são preferidos para o transporte de petróleo e gás

Tubos de aço têm várias vantagens que os tornam ideais para transportar petróleo e gás. Abaixo estão as principais razões pelas quais a indústria depende do aço para infraestrutura de oleodutos.

2.1. Resistência e durabilidade

O aço tem resistência e durabilidade inigualáveis em comparação a materiais alternativos. Oleodutos e gasodutos precisam suportar altas pressões internas, bem como fatores ambientais externos, como movimentação do solo, cargas pesadas e até mesmo atividade sísmica. A alta resistência à tração do aço garante que os tubos possam suportar essas forças sem rachar, estourar ou deformar.

2.2. Resistência à corrosão

O petróleo e o gás são frequentemente transportados por ambientes corrosivos, como regiões costeiras salgadas, plataformas offshore ou oleodutos enterrados no subsolo, onde a umidade e os produtos químicos podem acelerar a corrosão. Os tubos de aço são fabricados com revestimentos protetores como 3LPE (polietileno de três camadas) ou Epóxi ligado por fusão (FBE) para aumentar a resistência à corrosão. Aços ligados e inoxidáveis fornecem proteção intrínseca em ambientes altamente corrosivos.

2.3. Resistência a altas temperaturas e pressão

Os oleodutos que transportam petróleo e gás frequentemente operam em temperaturas e pressões elevadas, especialmente em oleodutos subterrâneos ou de águas profundas, onde as condições são extremas. O aço tem um alto ponto de fusão e excelente resistência ao calor, permitindo que ele suporte as condições de alta pressão e alta temperatura sem comprometer a integridade estrutural.

2.4. Eficiência de custos

Embora o aço nem sempre seja o material mais barato, ele oferece excelentes benefícios de custo de ciclo de vida. Os tubos de linha de aço são conhecidos por sua longevidade, reduzindo a necessidade de reparos e substituições frequentes. Além disso, a resistência do aço permite que os fabricantes produzam tubos mais finos com a mesma classificação de pressão, reduzindo os custos de material sem sacrificar o desempenho.

2.5. Facilidade de fabricação e instalação

O aço é relativamente fácil de fabricar, permitindo que os fabricantes produzam tubos em uma ampla gama de tamanhos, comprimentos e espessuras de parede para atender aos requisitos específicos do projeto. Os tubos de aço podem ser soldados, laminados ou dobrados para se ajustarem a rotas complexas de dutos e podem ser produzidos em grandes quantidades, tornando-os altamente adaptáveis para instalações onshore e offshore.

2.6. Prevenção de vazamentos e segurança

Tubos de aço, especialmente aqueles fabricados de acordo com padrões rigorosos da indústria (como API 5L para oleodutos e gasodutos), têm resistência superior a vazamentos. A construção sem costura ou soldada de alta qualidade de tubos de aço minimiza pontos fracos onde vazamentos podem ocorrer. Além disso, tubos de aço podem suportar condições ambientais severas e danos mecânicos, o que reduz a probabilidade de derramamentos ou explosões acidentais.

3. Principais preocupações abordadas pelos tubos de aço

O setor de petróleo e gás tem diversas preocupações específicas em relação à infraestrutura de dutos, muitas das quais são efetivamente abordadas pelo uso de tubos de aço.

3.1. Gestão da Corrosão

Um dos desafios mais significativos para tubulações, particularmente aquelas enterradas no subsolo ou usadas offshore, é a corrosão. Embora o ambiente externo possa ser altamente corrosivo, os fluidos internos, como gás ácido (gás natural rico em H2S), também podem corroer tubulações. Tubos de aço combatem isso com revestimentos avançados, sistemas de proteção catódica e usando aços ligados que resistem a reações químicas, garantindo proteção e confiabilidade de longo prazo.

3.2. Impacto Ambiental e Regulamentações

Preocupações ambientais, como derramamentos de óleo e vazamentos de gás, podem ter efeitos devastadores nos ecossistemas. Tubos de aço atendem a regulamentações ambientais rigorosas devido à sua resistência, durabilidade e capacidade de evitar vazamentos. Essas tubulações são frequentemente submetidas a testes rigorosos, incluindo testes hidrostáticos e de raios X, para garantir a integridade estrutural. Muitos sistemas de tubos de aço também incluem monitoramento em tempo real para detecção precoce de vazamentos, ajudando a mitigar riscos ambientais.

3.3. Eficiência Operacional e Manutenção

A durabilidade do aço e a capacidade de resistir a forças externas e internas minimizam o tempo de inatividade e as necessidades de manutenção. Com tubulações frequentemente abrangendo centenas de milhas, reparos frequentes são impraticáveis. Tubos de aço exigem manutenção menos frequente e têm uma vida útil mais longa do que outros materiais, proporcionando maior eficiência operacional e menores custos de longo prazo para operadores de tubulações.

4. Tubos de aço e padrões da indústria

A indústria de petróleo e gás é fortemente regulamentada para garantir a segurança, confiabilidade e proteção ambiental dos sistemas de oleodutos. Tubos de linha de aço são fabricados de acordo com vários padrões para atender a esses requisitos rigorosos.

Principais Padrões:

  • API 5L: Governa a fabricação de tubos de aço para transporte de petróleo e gás natural. Especifica graus de material, tamanhos e requisitos de teste para garantir que os tubos possam suportar as pressões e condições ambientais de oleodutos e gasodutos.
  • ISO 3183: Uma norma internacional que descreve especificações semelhantes à API 5L, mas se concentra em materiais de dutos e revestimentos para aplicações globais.
  • ASTM A106: Um padrão para tubos de aço carbono sem costura usados em serviços de alta temperatura, particularmente em refinarias e plantas de processamento.

A adesão a esses padrões garante que os tubos de aço tenham um desempenho seguro e eficaz nas aplicações mais exigentes.

5. Vantagens dos tubos de aço em relação a materiais alternativos

Enquanto outros materiais como polietileno, PVC ou tubos compostos podem ser usados em tubulações de baixa pressão ou de pequeno diâmetro, o aço continua sendo a escolha superior para transporte de petróleo e gás em larga escala. Aqui está o porquê:

  • Tolerância à pressão mais alta: Materiais alternativos normalmente não suportam as mesmas altas pressões que o aço, o que os torna inadequados para o transporte de petróleo e gás em longas distâncias.
  • Maior resistência à temperatura:A capacidade do aço de suportar temperaturas extremas é incomparável à dos materiais plásticos ou compostos, que podem se tornar quebradiços ou deformados.
  • Maior vida útil: Os tubos de aço têm uma vida útil mais longa, muitas vezes excedendo 50 anos quando mantidos adequadamente, enquanto materiais alternativos podem se degradar mais rapidamente.
  • Reciclabilidade: O aço é totalmente reciclável, o que está alinhado aos esforços da indústria para reduzir o impacto ambiental e promover a sustentabilidade.

6. Conclusão

Tubos de linha de aço são indispensáveis na indústria de petróleo e gás devido à sua excepcional resistência, durabilidade, resistência à corrosão e capacidade de suportar ambientes de alta pressão e alta temperatura. Dos desafios de transportar petróleo e gás por grandes distâncias ao atendimento de rigorosos padrões ambientais e de segurança, os tubos de linha de aço provaram ser a opção mais confiável e eficiente para infraestrutura de oleodutos.

Ao escolher tubos de aço, as empresas de petróleo e gás podem obter sistemas de dutos mais seguros, econômicos e duradouros, garantindo o transporte seguro de recursos vitais em todo o mundo. A resiliência e a adaptabilidade do aço continuam a torná-lo o material de escolha para as necessidades em constante evolução da indústria.

Que tipo de tubo é Line Pipe?

A definição de tubo de linha

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Em indústrias onde fluidos como óleo, gás e água precisam ser transportados por longas distâncias, a escolha de sistemas de tubulação é crítica para garantir segurança, eficiência e custo-benefício. Um dos componentes mais comumente usados nesses setores é tubo de linha. Esta postagem do blog fornece uma visão detalhada do que é um tubo de linha, suas principais características, aplicações e considerações para profissionais que trabalham na transmissão de petróleo, gás e água.

O que é tubo de linha?

Line pipe é um tipo de tubo de aço que é projetado especificamente para o transporte de líquidos, gases e, às vezes, sólidos. Normalmente fabricado em aço carbono ou liga, o line pipe é projetado para suportar alta pressão, corrosão e temperaturas extremas, tornando-o ideal para indústrias como petróleo e gás, onde os fluidos precisam ser transportados por grandes distâncias.

O tubo de linha desempenha um papel fundamental em oleodutos que movem petróleo, gás natural, água e outros fluidos de instalações de produção para refinarias, plantas de processamento ou redes de distribuição. Ele serve como a espinha dorsal da infraestrutura de energia, garantindo que as matérias-primas sejam entregues de forma eficiente e segura.

Principais características do tubo de linha

Os tubos de linha são fabricados para atender a padrões rigorosos e estão disponíveis em vários graus, dimensões e materiais para atender às necessidades de sistemas de transmissão específicos. Aqui estão algumas características críticas que tornam o tubo de linha um componente essencial para o transporte de fluidos:

1. Resistência e durabilidade do material

O tubo de linha é feito principalmente de aço carbono, mas outras ligas, como aço inoxidável e aço de alta resistência e baixa liga, podem ser usadas dependendo da aplicação. Esses materiais oferecem excelente resistência à tração, permitindo que o tubo suporte altas pressões internas e as tensões mecânicas de instalação e operação.

2. Resistência à corrosão

A corrosão é uma preocupação significativa em oleodutos, especialmente aqueles que transportam óleo, gás ou água por longas distâncias. Os tubos de linha geralmente passam por vários processos de revestimento e tratamento, como galvanização, revestimentos epóxi ou sistemas de proteção catódica, para resistir à corrosão e estender sua vida útil operacional.

3. Tolerância a alta pressão e temperatura

Os tubos de linha são projetados para operar sob condições de alta pressão. Dependendo do fluido transportado e das condições ambientais, o tubo deve tolerar flutuações significativas de temperatura. Graus de tubulação, como API 5L, especificam padrões de desempenho para diferentes pressões e temperaturas.

4. Soldabilidade

Como os oleodutos são tipicamente construídos em seções e soldados juntos, o line pipe deve possuir boas características de soldabilidade. A soldabilidade garante uma conexão segura e à prova de vazamentos entre seções do tubo, contribuindo para a integridade geral do oleoduto.

Tipos de tubos de linha

Os tubos de linha vêm em vários tipos, cada um adequado a necessidades específicas. Aqui estão os dois tipos primários usados na transmissão de óleo, gás e água:

1. Tubo de linha sem costura

O tubo de linha sem costura é fabricado sem costura, o que o torna ideal para aplicações de alta pressão. Ele é produzido rolando aço sólido em um formato de tubo e então extrudando-o para a espessura e diâmetro desejados. O tubo de linha sem costura oferece maior resistência e melhor resistência à corrosão e rachaduras por estresse.

2. Tubo de linha soldada

Tubos soldados são feitos formando aço plano em um formato cilíndrico e soldando as bordas. Tubos soldados podem ser produzidos em diâmetros grandes, tornando-os mais econômicos para aplicações de baixa a média pressão. No entanto, tubos soldados são mais suscetíveis a tensões na costura, por isso são frequentemente usados onde as pressões operacionais são menores.

Aplicações comuns de tubos de linha

Tubos de linha são usados em uma ampla gama de indústrias, incluindo:

1. Transmissão de óleo

Na indústria do petróleo, o line pipe é usado para transportar petróleo bruto de locais de extração para refinarias. O tubo deve suportar alta pressão, materiais corrosivos e condições abrasivas, garantindo transporte seguro e contínuo por longas distâncias.

2. Transmissão de gás natural

Os gasodutos de gás natural exigem tubos de linha que possam suportar altas pressões e permanecer à prova de vazamentos sob condições ambientais flutuantes. Os tubos de linha em aplicações de gás natural também passam por testes adicionais de tenacidade e resistência à fratura frágil, especialmente em climas mais frios.

3. Distribuição de Água

Tubos de linha são amplamente usados para distribuição de água potável, águas residuais e água industrial. Na transmissão de água, a resistência à corrosão é uma grande preocupação, e revestimentos ou forros, como argamassa de cimento ou polietileno, são frequentemente aplicados para proteger o aço e estender a vida útil do tubo.

4. Transmissão química

Os oleodutos na indústria química transportam uma variedade de líquidos e gases, alguns dos quais podem ser corrosivos ou perigosos. Os tubos de linha usados nessas aplicações devem atender a padrões de segurança rigorosos para garantir que não haja vazamentos ou falhas que possam levar a danos ambientais ou riscos à segurança.

Principais padrões para tubos de linha

Os tubos de linha usados nas indústrias de transmissão de petróleo, gás e água estão sujeitos a vários padrões internacionais, que garantem que os tubos atendam aos requisitos necessários de segurança, desempenho e qualidade. Alguns dos padrões mais amplamente reconhecidos incluem:

  • API 5L (Instituto Americano de Petróleo): Este é o padrão mais comumente referenciado para tubos de linha usados em transmissão de petróleo e gás. API 5L define requisitos para material de tubo, propriedades mecânicas e métodos de teste.
  • ISO 3183 (Organização Internacional para Padronização): Esta norma abrange as especificações para tubos de aço para sistemas de transporte de dutos nas indústrias de petróleo e gás natural. A ISO 3183 garante que os tubos de aço sejam fabricados de acordo com as melhores práticas globais.
  • ASME B31.8 (Sociedade Americana de Engenheiros Mecânicos): Esta norma foca em sistemas de tubulação de transmissão e distribuição de gás. Ela fornece diretrizes sobre o projeto, materiais, construção, testes e operação de gasodutos.
  • EN 10208-2 (Norma Europeia): Esta norma se aplica a tubos de aço usados na transmissão de líquidos ou gases inflamáveis em países europeus. Ela define padrões de desempenho para materiais, dimensões e testes.

Padrão Comum e Classe de Aço

API 5L PSL1 

Propriedades mecânicas do tubo de linha PSL1
Nota Resistência ao escoamento Rt0,5 Mpa(psi) Resistência à tração Rm Mpa(psi) Alongamento 50 mm ou 2 pol.
A25/A25P ≥175(25400） ≥310(45.000) Af
A ≥210(30500) ≥335(48600) Af
B ≥245(35500) ≥415(60200) Af
X42 ≥290(42100) ≥415(60200) Af
X46 ≥320(46400) ≥435(63100) Af
X52 ≥360(52200) ≥460(66700） Af
X56 ≥390(56600) ≥490(71100) Af
X60 ≥415(60200) ≥520(75400) Af
X65 ≥450(65300) ≥535(77600) Af
X70 ≥485(70300) ≥570(82700) Af

API 5L PSL2

Propriedades mecânicas do tubo de linha PSL2
Nota Resistência ao escoamento Rt0,5 Mpa(psi) Resistência à tração Rm Mpa(psi) Rt0,5/Rm Alongamento 50 mm ou 2 pol.
BR/BN/BQ 245(35500)-450(65300) 415(60200)-655(95000) ≤0,93 Af
X42R/X42N/X42Q 290(42100)-495(71800) ≥415(60200) ≤0,93 Af
X46N/X46Q 320(46400)-525(76100) 435(63100)-655(95000) ≤0,93 Af
X52N/X52Q 360(52200)-530(76900) 460(66700)-760(110200) ≤0,93 Af
X56N/X56Q 390(56600)-545(79000) 490(71100)-760(110200) ≤0,93 Af
X60N/X60Q 415(60200)-565(81900) 520(75400)-760(110200) ≤0,93 Af
X65Q 450(65300)-600(87000) 535(77600)-760(110200) ≤0,93 Af
X70Q 485(70300)-635(92100) 570(82700)-760(110200) ≤0,93 Af

Considerações práticas para seleção de tubos de linha

Ao selecionar tubos de linha para transmissão de óleo, gás ou água, é essencial considerar vários fatores para garantir desempenho e segurança ideais. Aqui estão algumas considerações importantes:

1. Pressão e temperatura de operação

O material do tubo e a espessura da parede devem ser escolhidos para lidar com a pressão operacional e a temperatura esperadas do fluido. A pressurização excessiva pode levar à falha da tubulação, enquanto a tolerância insuficiente para altas temperaturas pode resultar em enfraquecimento ou deformação.

2. Corrosividade do Fluido

Fluidos corrosivos como petróleo bruto ou certos produtos químicos podem exigir revestimentos ou materiais especializados. Selecionar um tubo com a resistência à corrosão apropriada pode estender significativamente a vida útil do oleoduto.

3. Distância e Terreno

O comprimento e a localização do oleoduto impactarão o tipo de tubo de linha necessário. Por exemplo, oleodutos cruzando regiões montanhosas ou áreas com temperaturas extremas podem precisar de tubos mais duráveis e grossos para lidar com o estresse e as condições ambientais.

4. Conformidade regulatória e de segurança

A conformidade com as regulamentações locais, nacionais e internacionais é crítica. Certifique-se de que o tubo de linha atenda aos padrões exigidos para a região e indústria em que será usado. Isso é especialmente importante em indústrias perigosas como petróleo e gás, onde falhas no oleoduto podem ter consequências ambientais e de segurança severas.

Conclusão

O tubo de linha é um componente crítico nas indústrias de transmissão de petróleo, gás e água. Sua resistência, durabilidade e capacidade de suportar condições extremas o tornam indispensável para transportar fluidos por longas distâncias. Ao entender os diferentes tipos de tubo de linha, suas aplicações e principais considerações para seleção, os profissionais nessas áreas podem garantir a operação segura e eficiente de oleodutos.

Não importa se você está trabalhando com extração de petróleo, distribuição de gás natural ou infraestrutura de água, selecionar o line pipe certo é essencial para manter a integridade dos seus sistemas de transmissão. Sempre priorize qualidade, segurança e conformidade com os padrões da indústria para otimizar o desempenho do pipeline e evitar falhas dispendiosas.

O que é revestimento epóxi /FBE de ligação por fusão para tubos de aço?

Tubo revestido com epóxi ligado por fusão (FBE)

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Tubo de aço anticorrosivo refere-se a um tubo de aço processado por tecnologia anticorrosiva e pode efetivamente prevenir ou retardar o fenômeno de corrosão causado por reações químicas ou eletroquímicas no processo de transporte e uso.
O tubo de aço anticorrosivo é usado principalmente em petróleo doméstico, produtos químicos, gás natural, calor, tratamento de esgoto, fontes de água, pontes, estruturas de aço e outros campos de engenharia de dutos. Os revestimentos anticorrosivos comumente usados incluem revestimento 3PE, revestimento 3PP, revestimento FBE, revestimento de isolamento de espuma de poliuretano, revestimento epóxi líquido, revestimento epóxi de alcatrão de carvão, etc.

O que é Revestimento anticorrosivo em pó de epóxi ligado por fusão (FBE)?

O pó de epóxi ligado por fusão (FBE) é um tipo de material sólido que é transportado e disperso pelo ar como transportador e aplicado na superfície de produtos de aço pré-aquecidos. A fusão, o nivelamento e a cura formam um revestimento anticorrosivo uniforme, que se forma sob altas temperaturas. O revestimento tem as vantagens de fácil operação, sem poluição, bom impacto, resistência à flexão e resistência a altas temperaturas. O pó epóxi é um revestimento termoendurecível e não tóxico, que forma um revestimento de estrutura reticulada de alto peso molecular após a cura. Possui excelentes propriedades químicas anticorrosivas e altas propriedades mecânicas, principalmente a melhor resistência ao desgaste e adesão. É um revestimento anticorrosivo de alta qualidade para tubulações de aço subterrâneas.

Classificação de revestimentos em pó epóxi fundido:

1) de acordo com o método de uso, pode ser dividido em: revestimento FBE dentro do tubo, revestimento FBE fora do tubo e revestimento FBE dentro e fora do tubo. O revestimento FBE externo é dividido em revestimento FBE de camada única e revestimento FBE de camada dupla (revestimento DPS).
2) De acordo com o uso, pode ser dividido em: Revestimento FBE para oleodutos e gasodutos naturais, Revestimento FBE para oleodutos de água potável, Revestimento FBE para oleodutos de combate a incêndio, Revestimento para oleodutos de ventilação antiestática em minas de carvão, Revestimento FBE para oleodutos químicos, revestimento FBE para tubos de perfuração de petróleo, revestimento FBE para acessórios de tubos, etc.
3) de acordo com as condições de cura, pode ser dividida em dois tipos: cura rápida e cura comum. A condição de cura do pó de cura rápida é geralmente 230 ℃/0,5 ~ 2min, que é usado principalmente para pulverização externa ou estrutura anticorrosiva de três camadas. Devido ao curto tempo de cura e alta eficiência de produção, é adequado para operação em linha de montagem. A condição de cura do pó de cura comum é geralmente superior a 230 ℃/5min. Devido ao longo tempo de cura e ao bom nivelamento do revestimento, é adequado para pulverização em tubos.

Espessura do revestimento FBE

300-500um

Espessura do revestimento DPS (camada dupla FBE)

450-1000um

padrão de revestimento

SY/T0315, CAN/CSA Z245.20,

AWWA C213, Q/CNPC38, etc.

Usar

Anticorrosão de dutos terrestres e subaquáticos

Vantagens

Excelente força adesiva

Alta resistência de isolamento

Anti-envelhecimento

Decapagem anti-cátodo

Anti-alta temperatura

Resistência a bactérias

Corrente de proteção catódica pequena (apenas 1-5uA/m2)

 

Aparência

 Índice de Performance Método de teste
Características térmicas Superfície lisa, cor uniforme, sem bolhas, rachaduras e feriados                                                       Inspeção visual

Descolamento catódico de 24h ou 48h (mm)

 ≤6,5

SY/T0315-2005

Características térmicas (classificação de)

1-4

Porosidade da seção transversal (classificação de)

 1-4
Flexibilidade de 3 graus centígrados (temperatura mínima especificada pelo pedido + 3 graus centígrados

Nenhuma faixa

Resistência ao impacto 1,5J (-30 graus centígrados)

 Sem feriado
Adesão em 24h (classificação de)

1-3

Tensão de ruptura (MV/m)

 ≥30
Resistividade de massa (Ωm)

≥1*1013

Método anticorrosivo de pó epóxi ligado por fusão:

Os principais métodos são pulverização eletrostática, pulverização térmica, sucção, leito fluidizado, revestimento rolante, etc. Geralmente, o método de pulverização eletrostática por fricção, o método de sucção ou o método de pulverização térmica são usados para revestimento na tubulação. Esses vários métodos de revestimento têm uma característica comum, que é necessária antes de pulverizar a peça pré-aquecida a uma determinada temperatura, derreter o pó e entrar em contato, ou seja, o calor deve ser capaz de fazer o filme continuar a fluir, o fluxo adicional cobre toda a superfície do aço tubo, especialmente na cavidade na superfície do tubo de aço, e em ambos os lados do revestimento fundido por solda na ponte, combinado estreitamente com o revestimento e o tubo de aço, minimiza os poros e cura dentro do tempo prescrito, o último resfriamento a água término do processo de solidificação.

Introdução do tubo de linha revestido 3LPE

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Introdução

Os materiais básicos de 3Tubo de linha revestido com LPE incluem tubos de aço sem costura, tubos de aço soldados em espiral e tubos de aço soldados com costura reta. Revestimentos anticorrosivos de polietileno de três camadas (3LPE) são amplamente usados na indústria de oleodutos por sua boa resistência à corrosão, resistência à permeabilidade ao vapor de água e propriedades mecânicas. Revestimentos anticorrosivos 3LPE são cruciais para a vida útil de oleodutos enterrados. Alguns oleodutos do mesmo material são enterrados no subsolo por décadas sem corrosão, enquanto outros vazam em alguns anos. O motivo é que eles usam revestimentos diferentes.

Estrutura do tubo de linha revestido de 3LPE

Revestimentos anticorrosivos 3PE geralmente consistem em três camadas: a primeira camada é pó epóxi (FBE) >100um, a segunda camada é adesivo (AD) 170~250um, e a terceira camada é polietileno de alta densidade (HDPE) 1,8-3,7mm. Na operação real, os três materiais são misturados e fundidos, e processados para torná-los firmemente ligados ao tubo de aço para formar um excelente revestimento anticorrosivo. Os métodos de processamento são geralmente divididos em dois tipos: tipo de enrolamento e tipo de luva de matriz de anel.

O revestimento anticorrosivo de tubos de aço 3LPE (revestimento anticorrosivo de polietileno de três camadas) é um novo tipo de revestimento anticorrosivo de tubos de aço que combina habilmente o revestimento anticorrosivo 2PE europeu com o revestimento FBE amplamente usado na América do Norte. Ele é reconhecido e usado internacionalmente há mais de dez anos.

A primeira camada do tubo de aço anticorrosivo 3LPE é um revestimento anticorrosivo de pó epóxi, a camada intermediária é um adesivo copolímero com grupos funcionais ramificados e a camada superficial é um revestimento anticorrosivo de polietileno de alta densidade.

O revestimento anticorrosivo 3LPE combina a alta impermeabilidade e propriedades mecânicas da resina epóxi e do polietileno. Até agora, ele foi reconhecido como o melhor revestimento anticorrosivo com o melhor desempenho do mundo e tem sido usado em muitos projetos.

Vantagens do tubo de linha revestido com 3LPE

Tubos de aço comuns sofrerão corrosão severa em ambientes de uso severo, reduzindo assim a vida útil dos tubos de aço. A vida útil dos tubos de aço anticorrosivos e de isolamento térmico também é relativamente longa, geralmente cerca de 30-50 anos, e a instalação e o uso corretos também podem reduzir o custo de manutenção da rede de dutos. Tubos de aço anticorrosivos e de isolamento térmico também podem ser equipados com um sistema de alarme para detectar automaticamente falhas de vazamento na rede de dutos, captar com precisão a localização da falha e emitir um alarme automaticamente.

Tubos de aço anticorrosivos e isolantes térmicos 3LPE têm bom desempenho de preservação de calor, e a perda de calor é de apenas 25% daquela dos tubos tradicionais. A operação de longo prazo pode economizar muitos recursos e reduzir significativamente os custos de energia. Ao mesmo tempo, ainda tem forte resistência à água e à corrosão. Pode ser enterrado diretamente no subsolo ou na água sem a instalação de uma vala separada, e a construção também é simples, rápida e abrangente. O custo também é relativamente baixo, e tem boa resistência à corrosão e resistência ao impacto em condições de baixa temperatura, e também pode ser enterrado diretamente em solo congelado.

Aplicação de tubos de linha revestidos com 3LPE

Para tubos de aço anticorrosivos 3PE, muitas pessoas só sabem uma coisa, mas não a outra. Sua função é realmente ampla, adequada para abastecimento e drenagem de água subterrânea, pulverização subterrânea, ventilação de pressão positiva e negativa, extração de gás, sprinklers de incêndio e outras redes de tubos. Tubulações de transporte de escória residual e água de retorno para água de processo em usinas termelétricas. Tem excelente aplicabilidade para tubulações de abastecimento de água de sistemas antipulverização e pulverização de água. Invólucros de proteção de cabos para energia, comunicações, estradas, etc. É adequado para abastecimento de água de edifícios altos, redes de tubos de energia térmica, usinas de água, transmissão de gás, transmissão de água subterrânea e outros oleodutos. Oleodutos, indústrias químicas e farmacêuticas, indústrias de impressão e tingimento, tubos de descarga de tratamento de esgoto, tubos de esgoto e projetos anticorrosivos de piscina biológica. Pode-se dizer que os tubos de aço anticorrosivos 3LPE são indispensáveis na aplicação atual e construção de tubos de irrigação agrícola, tubos de poços profundos, tubos de drenagem e outras redes de tubos. Acredito que, por meio da extensão da tecnologia, conquistas mais brilhantes serão alcançadas no futuro.

Se você precisar de qualquer tipo de revestimento anticorrosivo para tubos de aço, como tubos de aço revestidos com tintas de marca internacional 3LPE/FBE/3LPP/LE/AkzoNobel/Hempel/3M/Jotun), etc., sinta-se à vontade para entrar em contato conosco. [email protected].