Caso 066: Explosão em Refinaria da Conoco-Phillips (2001).

A falha ocorreu em 16 de abril de 2001, na refinaria Humber, operada  pela Conoco Ltd. (fusão com a Phillips Petroleum em agosto de 2002), no Reino Unido. Por volta das 14h20m uma falha catastrófica de uma seção da tubulação da Planta de Gás Saturado (Saturate Gas Plant-SGP), ocorreu em uma curva à jusante de um ponto de injeção de água (vapor condensado). A linha denominada P-4363, com 6” de diâmetro, era uma linha aérea que transportava  gás inflamável sob alta pressão.

Refinaria Humber da Conoco-Phillips após o incêndio.

O rompimento dessa curva liberou uma enorme nuvem que continha cerca de 90% de etano, propano e butano.  Após 20 ou 30 segundos depois, a nuvem de gás inflamou-se e uma enorme explosão seguida de incêndio destruiu boa parte da SGP.

Relatos de testemunhas oculares descreveram um súbito barulho muito alto semelhante a um jato de vapor, proveniente da SGP, apontando diagonalmente para baixo por cerca de 30 segundos. Após esse curto período de tempo, veio um flash (ignição), uma bola de fogo seguido pelo estrondo da explosão que se elevou até a altura de mais de 30m.

O incêndio ocorreu entre a torre debutanizadora (W-413) e as colunas estabilizadoras da SGP. Após 15 minutos de incêndio outra explosão ocorreu  aumentando a força do incêndio elevando as labaredas a cerca de 45m de altura, e estendendo-se para o estabilizador e as colunas de propano/butano.

O superaquecimento causou uma série de falhas de outras tubulações de gás pressurizado, alimentando ainda mais o incêndio, até que as válvulas fossem localizadas e fechadas para interromper o fluxo.

Felizmente nenhuma vítima fatal foi registrada, somente ferimentos decorrentes do deslocamento do ar no momento da primeira explosão e asfixia de alguns funcionários.

Avarias causadas pelo incêndio.

CAUSA IMEDIATA

A principal causa da explosão foi a erosão- corrosão da linha aérea P-4363 (6” de diâmetro) , que conduzia gás inflamável (mistura rica em etano, propano e butano)  da torre debutanizadora (W-413) para o trocador de calor (X-452) da SGP . A falha ocorreu a jusante do ponto de injeção de água, que não fazia parte do projeto original, instalada a 670 mm desta curva.

A secção da curva foi recuperada do local e após análises ficou evidente que o mecanismo de dano "erosão – corrosão”, ao longo do tempo, reduziu a espessura da parede da referida curva de tal forma que a parede não podia suportar a pressão interna da linha. A espessura da parede no ponto de falha tinha sido reduzida de cerca de 7-8 mm para  0,3 mm.

Curva de 6" rompida devido a baixa espessura.
Não resistiu a pressão interna da linha (28 kgf/cm²), após processo de corrosão-erosão.

A extensão do desgaste (perda de espessura) foi mapeada em toda curva. A forma que se deu a erosão-corrosão,  relacionava a causa com a passagem de fluxo de água a partir do ponto de injeção . O exame metalúrgico revelou que as seções não corroídas da linha estavam ainda revestidas internamente com sulfeto de ferro (FeS) . Isso é conhecido como uma camada de “passivação” e uma vez formada serve para proteger o aço carbono da corrosão. No entanto, quando a água injeção estava em operação, ela lavava (retirava) o revestimento protetor deixando-a exposta ao ataque de agentes corrosivos do fluxo de gás. Por isso, a curva ficou sujeita a erosão- corrosão , um processo que se não for detectado a tempo, resulta na diminuição da espessura da parede do tubo e eventual falha.

CAUSAS BÁSICAS

A lavagem com água através da injeção de água para dentro de uma corrente de processo se destina a dissolver os sais ou hidratos (incrustantes indesejáveis ao processo que impedem o fluxo e podem provocar  pressão de retorno ).

Havia dois pontos de injeção de água na SGP. Conforme o projeto original da SGP, um ponto de injeção de água a montante do tambor de alimentação(D-457) na P-4347operava continuamente . O outro ponto de injeção não fazia parte do projeto original, mas foi adicionado logo após o comissionamento da planta. Este ponto a mais foi instalado na linha P-4363 a montante da curva que falhou. Trata-se de uma linha de  1" a  670 mm a montante da curva, sem nenhum dispositivo de dispersão sendo que a água entrava como um jato livre em ângulo reto em relação a P-4363. Estava instalada 9 metros acima do nível do solo.

Esse segundo ponto foi instalado em 1981 (ano da construção da SGP), devido problemas de incrustação nos trocadores de calor X-452 / 3, indicando que a lavagem com água na P-4347 não foi tão eficaz como o previsto no projeto original. 

A modificação tinha as características de uma "solução rápida" para resolver os sintomas do problema imediato de incrustação.

 Torre debutanizadora (W-413), a direita da foto.

FALHA DE GESTÃO: 

Procedimentos de Manutenção e Operação ineficazes e falha de comunicação.

Esta concepção de uma "solução rápida" não foi documentado devidamente demonstrando a incapacidade de criar um sistema de memorando de cooperação técnica onde seria  exigido um levantamento  técnico para se executar a modificação. Isso teria dado a oportunidade para uma avaliação multidisciplinar da necessidade da mudança e suas implicações.

Após a instalação do ponto de injeção na P-4363, essa modificação, como foi dito anteriormente,  não foi bem documentada, inclusive mal acompanhada no decorrer dos anos. Há evidências de que durante a década de 1980 a injeção de água através deste tubo foi contínua, até 1995, quando foi tomada a decisão de que só seria utilizado de forma intermitente , conforme necessário. A mudança para o uso intermitente não foi consolidado através de um processo de Gestão de Mudança e, portanto, não houve avaliação do efeito que isso pode ter sobre o potencial de corrosão. Em Fevereiro de 2000, foi feita uma mudança  para aumentar o tamanho do orifício do ponto de injeção de a água da P-4363. Esta intervenção, na verdade, resultou em uma redução da taxa de fluxo de água, devido à confusão sobre o tamanho original orifício, mas a oportunidade não foi reavaliada o efeito que a injeção de água poderia ter na tubulação a jusante do ponto. Em algum momento durante 2000 ou início de 2001, a injeção de água em P4363 passa a ter uso contínuo. Lembrando que  o ponto foi instalado para operar esporadicamente.

FALHA DE INSPEÇÃO

Havia problemas de corrosão associados ao sistema de tubulações aérea da SGP, que foram revelados pelos trocadores de calor X-452 e X-453 durantes inspeções de rotina, quando este foram completamente substituídos em dezembro de 1994 devido  corrosão acentuada em vários componentes do equipamento.

Na época a curva não foi incluída no escopo desta inspeção, porém o relatório de inspeção levantou preocupações sobre possível processo  corrosivo no ponto de injeção de água na P-4363 e recomendou inspeções frequentes para  determinar as características de corrosão e vida útil. Foi feito um pedido para instalação de um andaime de acesso  para permanecer no local .

No entanto, os andaimes não foram instalados, pois o sistema de gestão de segurança da empresa não conseguiu captar esses detalhes importantes. Nenhuma atividade de inspeção  mais aprofundada foi realizada nesta linha e esta foi a única vez que qualquer parte da linha P4363 foi mencionada. Há “alguma evidência” de que uma inspeção visual foi realizada efetivamente em 1994, mas nenhum registro de medição de espessura foi encontrado.

Em 1992, um Boletim Técnico da empresa circulou na refinaria Humber, fazendo menção a vulnerabilidade da tubulação de aço de carbono adjacente aos pontos de injeção de água. O engenheiro responsável pelo acompanhamento de corrosão da refinaria acreditava que esse ponto da de injeção da P-4363 estava fora de operação, pois não aparecia na base de dados do departamento de inspeção e, portanto, não foi incluído na parada de manutenção de 1994.

Ponto de injeção de água na linha P-4363 com a curva rompida.
O ponto foi instalado a 670 mm da curva.

Uma inspeção de tubulações foi encomendada em 1996 para alimentar  um sistema de banco de dados de computadorizado (software) que estava sendo implantado na refinaria. O s dados consistiam também  nos registros de medição  de espessura das linhas. Porém, no ponto de injeção da P-4363 e na curva, não há medições porque não havia acesso. Um  andaime instalado anteriormente para este fim, havia sido removido antes de a inspeção executar a medição de espessura.

Dessa forma, nenhuma inspeção foi realizada neste trecho e o departamento de inspeção continuava “acreditando” que o ponto de injeção de água não estava mais em serviço e, portanto, o mecanismo de erosão-corrosão da P-4363 tinha sido interrompido.

Em 2000 a empresa inicia um trabalho de implantação de Inspeção Baseada em Risco (RBI) e para isso era necessário que dados fossem inseridos no software. Mas uma vez (meses  antes do acidente), houve a chance de se detectar o problema, mas  quando o programa de software foi executado para a linha P-4363, o ponto de injeção não foi considerado devido a "desinformação" de  que  o ponto estava fora de serviço.

OBSERVAÇÃO: Após o acidente os técnicos chegaram ao consenso que a simples existência do ponto de injeção deveria ser introduzida na base de dados do RBI, já que recomendações de inspeção de 1994 a já havia sinalizado atenção para esta linha.

Surpreendentemente, não foram registradas vítimas fatais.

Assim, devido a falta de informação, falta de clareza dos dados disponíveis e desencontros entre a inspeção  e o objeto de inspeção, a curva ficou 20 anos sem ser inspecionada. A planta, como dito anteriormente, foi construída no inicio da década de 1980.

Após o acidente a empresa ConocoPhillips revisou os procedimento de inspeção conforme dois documentos como sendo fundamental na relação de inspeção em torno de pontos de injeção:

A API 570 (American Petroleum Institute) Código de inspeção, reparo alteração e re -avaliação de sistemas de tubulação em serviço , e NACE (National Association of Corrosion Engineers) NACE 34.101: Refinery Injection and Process Mixing Points.

Foram detectados inicialmente com o uso destas normas:

• Dos 21 pontos de injeção da refinaria, cinco não tinham histórico de inspeção;
• Outros cinco dos pontos de injeção com histórico de inspeção não havia sido inspecionado a  três anos;
• a Companhia revisou as frequências de inspeção e uma série de procedimentos de inspeção foi analisada e implantada;
• quatro pontos de injeção foram identificados pela Companhia como críticos, exigindo inspeção mais frequentes ( intervalos de menos de 1 ano), levando-se em conta as taxas aparentes de corrosão que levaram ao acidente.

LIÇÕES APRENDIDAS

• Sistemas eficazes de inspeção de tubulação são medidas vitais de prevenção de acidentes e não devem ser negligenciadas e no mínimo, atender  normas  para manter a segurança do processo;.
• Os resultados de inspeções anteriores devem ser informados adequadamente e as recomendações da inspeção respeitadas. Uma gestão de serviços de apoio à mesma deve ser suficiente para dar condições a inspeção e a manutenção;
• Uma gestão eficaz dos sistemas de mudanças  na planta (física) ou do processo (variáveis operacionais), são essenciais para evitar acidentes graves;
• Arranjos sistemáticos e exaustivos são necessários para a gestão eficaz da corrosão em grandes instalações de risco;
• Assegurar que todas as informações disponíveis sobre os mecanismos de degradação relevantes a corrosão sejam identificados e executados;
• A comunicação eficaz é um elemento importante de qualquer sistema de gestão de segurança;
• O sistema de comunicação deve procurar envolver ativamente a força de trabalho na prevenção de acidentes graves, como parte de um sistema de gestão de segurança do processo .

CASOS CORRELATOS:

CORROSÃO-EROSÃO.............................................Caso 040 e Caso 048

EXPLOSÃO EM REFINARIAS .................................Caso 001 , Caso 10 e Caso 024

Fonte:

Health and Safety Executive - HSE.