BR112018009497B1

BR112018009497B1 - Cabo elétrico, e, processo para fabricar um cabo elétrico

Info

Publication number: BR112018009497B1
Application number: BR112018009497-8A
Authority: BR
Inventors: Ehsan FALLAHMOHAMMADI; Flavio Casiraghi
Original assignee: Prysmian S.P.A.
Priority date: 2015-11-13
Filing date: 2015-11-13
Publication date: 2022-05-31
Also published as: CA3004473C; NZ742405A; EP3375000B1; CN108475561A; US10692626B2; BR112018009497A2; AU2015414534B2; DK3375000T3; CN108475561B; AU2015414534A1; EP3375000A1; US20180330846A1; SA518391556B1; WO2017080621A1; CA3004473A1

Abstract

CABO ELÉTRICO, E, PROCESSO PARA FABRICAR UM CABO ELÉTRICO. É descrito um cabo elétrico (10) compreendendo a) pelo menos um núcleo de cabo (11) compreendendo pelo menos um elemento isolado de transmissão de potência (12); e b) uma armadura externa metálica (19) contendo o núcleo de cabo (11); em que a armadura externa (19) compreende uma fita de aço-carbono (20) enrolada de acordo com enrolamentos intertravados helicoidais, a fita (20) sendo revestida com uma camada de revestimento de alumínio (22) tendo uma espessura igual ou inferior a 50 μm. Adicionalmente, um processo para fabricação de tal cabo elétrico é descrito.

Description

DESCRIÇÃO Campo Técnico

[001] A presente invenção refere-se a um cabo elétrico provido com uma armadura resistente à corrosão.

[002] Mais particularmente, a invenção refere-se a um cabo elétrico que tem um uso preferido, embora não exclusivo, em condições ambientais adversas, tais como as presentes em um poço de petróleo.

[003] Mais particularmente, as modalidades aqui descritas referem- se a um cabo que pode prover potência a uma bomba furo abaixo, em que o cabo tem múltiplas camadas e uma armadura externa para maior segurança em termos de resistência à corrosão.

Fundamentos da Invenção

[004] Na indústria de petróleo e gás e como descrito, por exemplo, no pedido de patente internacional WO 2011/146353, uma grande variedade de sistemas é conhecida para produzir fluidos a partir de uma formação subterrânea.

[005] Os poços de petróleo tipicamente dependem da pressão do gás natural para propelir o petróleo bruto para a superfície da terra. Em formações provendo pressão suficiente para forçar os fluidos para a superfície da terra, os fluidos podem ser coletados e processados sem o uso de sistemas de elevação artificiais.

[006] Muitas vezes, particularmente em campos de petróleo mais maduros, com pressão do gás diminuída, ou em poços com petróleo pesado, essa pressão não é suficiente para levar o petróleo para fora do poço. Nestes casos, o óleo é bombeado para fora dos poços usando um sistema de bombeamento.

[007] Atualmente, é feito amplo uso de um sistema de bombeamento, incluindo bombas submersíveis elétricas (ESPs), dispostas furo abaixo de um poço para bombear os fluidos desejados para a superfície da terra. Uma bomba submersível é geralmente depositada dentro dos fluidos de produção para, então, bombear os fluidos desejados para a superfície da terra gerando um reforço de pressão suficiente para elevar os fluidos de produção mesmo em poços de petróleo submersos em águas profundas.

[008] Um sistema de bombeamento submersível é descrito no documento WO 2011/146353 acima mencionado, que afirma que, tipicamente, o ambiente subterrâneo apresenta um ambiente extremo tendo altas temperaturas e pressões.

[009] Temperaturas de um ambiente subterrâneo podem alcançar 200 °C, e as pressões são de cerca de 20-25 MPa (200-250 bar), mas, em alguns casos, mesmo até 80 MPa (800 bar).

[0010] Adicionalmente, fluidos contendo um ou mais compostos corrosivos, como o dióxido de carbono, sulfeto de hidrogênio, e/ou salmoura, também podem ser injetados a partir da superfície para dentro do furo do poço (por exemplo, tratamentos ácidos). Estas condições extremas podem ser prejudiciais para componentes do sistema submersível de bombeamento e, particularmente, para os componentes elétricos internos do cabo elétrico.

[0011] Especificamente, cabos elétricos para sistemas submersíveis de bombeamento contêm tipicamente um núcleo do cabo compreendendo um condutor metálico (por exemplo, um condutor de cobre) e uma camada de polímero circundando o condutor metálico que deve ser protegido dos efeitos corrosivos dos fluidos do poço que circundam o cabo.

[0012] Para proteger os cabos elétricos, é conhecido na técnica prover uma armadura externa contendo o núcleo do cabo em uma posição radialmente externa com relação ao próprio núcleo do cabo.

[0013] Geralmente, esta armadura externa metálica compreende uma fita de aço-carbono galvanizado enrolada de acordo com enrolamentos helicoidais de passo curto em torno da bainha de proteção de borracha que circunda os núcleos de cabo. Os enrolamentos são engatados uns aos outros pelo encaixe de projeções e rebaixos. Esta configuração de enrolamento é aqui referida como “intertravada”.

[0014] Desta forma, a armadura externa metálica visa proteger os condutores isolados contra impacto e abrasão e proteger os núcleos dos cabos contra compostos corrosivos no poço, enquanto mantendo uma flexibilidade apropriada para a aplicação.

[0015] O já mencionado WO 2011/146353 ensina proteger os cabos elétricos, provendo ao cabo pelo menos uma camada de membro de resistência ligada ao núcleo do cabo, a pelo menos uma camada de membro de resistência compreendendo uma pluralidade de membros de resistência ligados por polímero. O material usado para os membros de resistência dos membros de resistência ligados por polímero pode ser selecionado a partir de aço tipo plow galvanizado aperfeiçoado de diferentes teores de carbono, aço inoxidável, aço com recobrimento de alumínio, aço anodizado com recobrimento de alumínio, aço-carbono galvanizado de alta resistência e/ou qualquer outro material de resistência apropriado. O material usado para o material de polímero englobando os membros de resistência ligados por polímero pode ser selecionado a partir de uma poliolefina modificada, por exemplo, melhorada com um de vários promotores de adesão.

[0016] O pedido de patente internacional WO 2015/004597 ensina a proteger os elementos alongados de aço-carbono (tiras ou fitas) de uma estrutura de armadura mecânica de um tubo flexível submarino por revestimento desses elementos alongados com um recobrimento de alumínio.

[0017] De acordo com esta referência, o recobrimento de alumínio de cada um dos elementos alongados tem preferivelmente uma espessura não inferior a cerca de 250 μm, mais preferivelmente de entre cerca de 250-900 μm, de modo a ter uma vida útil esperada do tubo superior a 20 anos, e até 40 anos.

[0018] O recobrimento de alumínio é aplicado por qualquer um dos seguintes processos: imersão em alumínio fundido, revestimento com folha fina de alumínio, chama e/ou pulverização a plasma, extrusão de alumínio.

[0019] Saakiyan, L. S. et al., Materials Science, Vol. 29, No. 6, 1993, p. 600 descreve um modelo para descrever a diminuição na resistência à tração de corpos de prova de aço-carbono sob a ação de um ambiente de sulfeto de hidrogênio.

[0020] De acordo com esta referência, revestimentos de alumínio e óxido de alumínio aumentam consideravelmente o limite convencional de craqueamento por sulfeto de hidrogênio de peças de aço e sua vida útil em operação. Mais especificamente, o revestimento de aço com alumínio é mencionado como aumentando o limite convencional de craqueamento pelo sulfeto de hidrogênio em 3,5-4 vezes, se a espessura da camada de alumínio for de 50 μm. Um aumento na espessura da camada de alumínio resulta em um aumento adicional no limite de craqueamento pelo sulfeto de hidrogênio. Sumário da Invenção

[0021] O Requerente observou que, em condições ambientais adversas, como as presentes em um poço de petróleo, as armaduras metálicas externas conhecidas de cabos elétricos provendo potência para uma bomba furo abaixo e produzidas a partir de fitas de aço-carbono galvanizado intertravadas estão sujeitas a fenômenos de corrosão severa que limitam consideravelmente a vida útil do cabo apesar da presença da camada protetora galvanizada.

[0022] Em alguns casos, a taxa de corrosão da armadura externa metálica devido ao ambiente ácido, incluindo sulfeto de hidrogênio, é tão rápida que a falha do cabo pode ocorrer em 100 dias ou mais.

[0023] Adicionalmente, o Requerente observou que a corrosão da armadura externa metálica produzida a partir de uma fita de aço-carbono galvanizado intertravada neste ambiente ácido resulta em incrustação e/ou contaminação do furo do poço.

[0024] Quando o cabo e/ou a bomba falham eletricamente, eles devem ser trazidos para a superfície e reparados ou substituídos. Isso é extremamente demorado e caro, já que geralmente todo o conjunto de tubos deve ser levado até a terra para extrair a bomba submersível e o cabo relacionado.

[0025] Em conexão com a estrutura de armadura de tubo flexível submarina, o documento WO 2015/004597 acima mencionado sugere uma espessura mínima de cerca de 250 μm de revestimento de alumínio dos elementos alongados de tal estrutura.

[0026] O Requerente observa que tal espessura não é compatível com as operações de deformação mecânica requeridas para conformar e enrolar a fita de aço-carbono de modo a formar a armadura externa metálica intertravada de um cabo para uso em fundo do poço.

[0027] Também, uma espessura mínima relativamente alta traz um aumento indesejado do tamanho e peso da fita de aço revestida. Os cabos de potência que operam em um poço de petróleo devem ter dimensões minimizadas devido ao espaço limitado desse ambiente de operação. Além disso, o peso desempenha um papel importante na seleção de um cabo para o poço de petróleo, pois esses cabos operam com frequência verticalmente, possivelmente suspensos ou fixados a outras estruturas de poços que também podem se mover em uso.

[0028] O Requerente considerou o problema de evitar, ou pelo menos reduzir consideravelmente, os fenômenos de corrosão por sulfeto de hidrogênio em um cabo elétrico para uso em condições ambientais adversas, tais como as presentes em um poço de petróleo, e provido com uma armadura externa metálica feita de fita de aço-carbono intertravada não embutida em qualquer matriz de polímero e, assim, diretamente exposta a este ambiente adverso.

[0029] O Requerente verificou que uma armadura de fita de aço de um cabo elétrico para uso em fundo de poço pode suportar as condições de operação ambientalmente desafiadoras, especialmente a corrosão por sulfeto de hidrogênio, mesmo quando provida com uma camada de revestimento de alumínio protetora relativamente fina.

[0030] A camada protetora de revestimento de alumínio deve ser a mais fina possível para manter as dimensões do cabo limitadas. Também, a camada de revestimento de alumínio deve ser substancialmente sem defeito ou destacamento para assegurar uma proteção do aço segura contra corrosão durante toda a vida útil em operação do cabo.

[0031] Consequentemente, a presente invenção refere-se a um cabo elétrico compreendendo: - um núcleo do cabo compreendendo um elemento isolado de transmissão de potência; e - uma armadura externa metálica contendo o núcleo do cabo; em que a armadura externa compreende uma fita de aço- carbono enrolada de acordo com enrolamentos helicoidais intertravados, a fita sendo revestida com uma camada de revestimento de alumínio de espessura igual ou inferior a 50 μm.

[0032] De acordo com um segundo aspecto da mesma, a presente invenção refere-se a um processo para fabricar um cabo elétrico compreendendo: - um núcleo do cabo compreendendo um elemento isolado de transmissão de potência; e - uma armadura externa metálica contendo o núcleo do cabo; em que a armadura externa compreende uma fita de aço-carbono enrolada de acordo com enrolamentos helicoidais intertravados, a fita sendo revestida com uma camada de revestimento de alumínio de espessura igual ou inferior a 50 μm; o processo compreendendo: - produzir uma fita plana de aço-carbono; - imergir a fita plana de aço-carbono em alumínio fundido para obter uma fita plana de aço revestido com alumínio; - conformar a fita plana de aço revestido com alumínio à temperatura ambiente; e - enrolar e intertravar a fita plana de aço revestido com alumínio em torno do núcleo do cabo.

[0033] Em toda a presente descrição e nas reivindicações subsequentes, o termo “núcleo do cabo” é usado para indicar uma estrutura semiacabada compreendendo um elemento de transmissão, como um condutor elétrico, e um sistema de isolamento elétrico compreendendo uma camada isolante e, opcionalmente, uma camada semicondutora na posição radialmente externa com relação ao condutor elétrico.

[0034] Em toda a presente descrição e nas reivindicações subsequentes, o termo “condutor” significa um elemento condutor elétrico de formato alongado e preferivelmente de um material metálico.

[0035] Em toda a presente descrição e nas reivindicações subsequentes, as expressões “radialmente interno” e “radialmente externo” são usadas para indicar uma posição mais próxima e distante, respectivamente, ao longo de uma direção radial em relação a um eixo longitudinal do cabo.

[0036] Em toda a presente descrição e nas reivindicações subsequentes, o termo “aço-carbono” é usado para indicar um aço ou liga de aço selecionado devido às suas propriedades mecânicas e não se espera que ele proporcione, per se, uma resistência à corrosão significante em condições ambientais adversas, como aquelas presentes em um poço de petróleo.

[0037] Na estrutura da presente descrição e nas reivindicações subsequentes, todos os números expressando montantes, quantidades, percentagens, e similares, devem ser entendidos como sendo precedidos, em todas os casos, pelo termo “cerca de”, exceto quando indicado de outra forma. Também, todas as faixas de entidades numéricas incluem todas as combinações possíveis dos valores numéricos máximo e mínimo e todas as faixas intermediárias possíveis, além daquelas especificamente indicadas abaixo.

[0038] O Requerente verificou que uma camada de revestimento de alumínio de espessura igual a ou inferior a 50 μm é capaz de conferir as resistências desejadas à corrosão e ao craqueamento por ácido sulfídrico à fita de aço, como requeridas para operar em um ambiente de fundo de poço.

[0039] A armadura do cabo da invenção, que compreende uma fita de aço-carbono revestida com uma camada de alumínio de espessura igual ou inferior a 50 μm, tem peso, tamanho e custo reduzidos.

[0040] O cabo elétrico da presente invenção pode ter pelo menos uma das características preferidas que se seguem.

[0041] Preferivelmente, a fita de aço da armadura da invenção é vantajosamente enrolada de acordo com enrolamentos helicoidais intertravados de passo curto.

[0042] Em toda a presente descrição e nas reivindicações subsequentes, o termo “passo curto” é usado para indicar que os enrolamentos helicoidais da fita de aço da armadura externa formam um ângulo de enrolamento entre 70° e 90°, preferivelmente de cerca de 90°, com relação ao eixo longitudinal da armadura, isto é, do cabo.

[0043] O cabo da presente invenção pode ser um cabo redondo ou um cabo plano.

[0044] Em toda a presente descrição e nas reivindicações subsequentes, o termo “cabo plano” é usado para indicar um cabo compreendendo pelo menos dois núcleos dispostos em configuração planar, onde todos os núcleos estão substancialmente paralelos um a cada outro em um plano comum. Em uma seção de um cabo plano transversal com relação à direção no sentido do comprimento do mesmo cabo, os núcleos ficam substancialmente alinhados a um eixo transversal comum.

[0045] A camada de revestimento de alumínio tem, preferivelmente, uma espessura de 20 μm a 45 μm.

[0046] A camada de revestimento de alumínio é, de modo vantajoso, continuamente ligada à fita de aço-carbono intertravada do cabo da invenção.

[0047] Como aqui usado, o termo “continuamente ligado” refere-se a um revestimento de alumínio que é substancialmente completamente ligado e aderido à fita de aço-carbono ao longo de toda a sua extensão sem deixar porções de fita de aço-carbono diretamente expostas ao ambiente externo.

[0048] Sem desejar estar ligado a uma teoria, considera-se que um composto intermetálico formado em uma interface entre a fita de aço e a camada de revestimento de alumínio provê tal ligação contínua.

[0049] Em uma modalidade preferida, portanto, o cabo da presente invenção compreende um composto intermetálico Al-Fe na interface entre a fita de aço e a camada de revestimento de alumínio.

[0050] Este composto intermetálico pode ser formado durante o processo de revestimento da fita de aço como aqui descrito.

[0051] Preferivelmente, a camada de revestimento de alumínio da fita de aço-carbono da armadura externa do cabo da invenção inclui silício.

[0052] Em uma modalidade preferida, o cabo da presente invenção compreende um composto intermetálico compreendendo ferro, alumínio e silício (Fe-Al-Si) na interface entre a fita de aço e a camada de revestimento de alumínio.

[0053] Este composto intermetálico pode ser formado durante o processo de revestimento da fita de aço, como aqui descrito.

[0054] O Requerente verificou que um composto intermetálico que compreende Al-Fe ou Fe-Al-Si promove, com vantagem, a adesão da camada de revestimento de alumínio para a fita de aço-carbono, de modo que a camada de revestimento de alumínio não se solta da fita de aço durante as operações de corrugação ou de dobramento da fita de aço.

[0055] Um composto intermetálico compreendendo Fe-Al-Si demonstrou ser particularmente eficaz em prover uma ligação contínua da camada de revestimento de alumínio para a fita de aço-carbono da armadura do cabo.

[0056] Mais preferivelmente, a camada de revestimento de alumínio compreende de 5 a 15% em peso de Si sobre o peso total da mesma.

[0057] Em uma modalidade preferida, o composto intermetálico de Fe-Al-Si tem a seguinte fórmula: AlxSiFey em que x é um número compreendido entre 3 e 7 e y é um número compreendido entre 1 e 3.

[0058] Mais preferivelmente, o composto intermetálico de Fe-Al-Si tem a seguinte fórmula: Al5,3SiFe1,5

[0059] Preferivelmente, o composto intermetálico Al-Fe ou Fe-Al-Si está incluído dentro de uma camada de interface tendo uma espessura de pelo menos 2 μm e de 7 μm, no máximo.

[0060] Preferivelmente, a fita de aço-carbono da armadura externa do cabo tem uma espessura entre 550 μm e 750 μm (revestimento de alumínio excluído).

[0061] Preferivelmente, o aço-carbono é aço doce tendo um teor de carbono de 0,05 a 0,15% em peso, sobre o peso total do aço.

[0062] Preferivelmente, o aço-carbono é um aço doce tendo inclusões globulares de tipo D de acordo com ASTM E45-11a.

[0063] Em toda a presente descrição e nas reivindicações subsequentes, o termo “inclusões” é usado para indicar compostos químicos e não-metais que estão presentes na liga de aço como uma consequência de reações químicas, efeitos físicos e contaminação que ocorrem durante o processo de fusão e vazamento.

[0064] Exemplos típicos de inclusões são sulfetos, como FeS, MnS, Al2S3, CaS, MgS, Zr2S3, nitretos, como ZrN, TiN, AlN, CeN; silicatos e óxidos, como FeO, MnO, CKb. SÍO2, AI2O3, TÍO2, Fe(FFe.2(b. Fe(F.Ab(b. FeO^Cr2O3, Mg( b.Ab( b. 2FeO^SiO2.

[0065] Com maior vantagem, o uso de um aço de baixo custo deste tipo, protegido de modo apropriado pelo revestimento de alumínio, permite reduzir o custo da armadura externa do cabo, diminuindo assim o custo total do próprio cabo.

[0066] Em uma modalidade preferida, o aço doce compreende 0,001 a 0,015% em peso de carbono (C), 0,05 a 0,3% em peso de silício (Si) e 0,1 a 0,6% em peso de manganês (Mn).

[0067] A fita de aço-carbono pode ser fabricada por um processo compreendendo uma etapa de laminação a quente, opcionalmente uma etapa de decapagem e uma etapa de laminação a frio para atingir a espessura desejada da fita e prover uma fita plana com as propriedades mecânicas desejadas.

[0068] A fita de aço-carbono plana é então revestida com uma camada de alumínio.

[0069] Em uma modalidade preferida, a camada de revestimento de alumínio é aplicada sobre as superfícies da fita de aço-carbono plana por revestimento por imersão a quente, isto é, por imersão em alumínio fundido, preferivelmente um alumínio contendo silício, como definido acima.

[0070] Preferivelmente, a etapa de revestimento é precedida por uma etapa de tratamento térmico da fita de aço-carbono.

[0071] Preferivelmente, as fitas de aço laminado desengordurado são tratadas termicamente em uma atmosfera redutora de nitrogênio e hidrogênio (30%) tendo um ponto de orvalho de -40 °C a uma temperatura de 800 °C a 850 °C.

[0072] Preferivelmente, as fitas de aço tratadas termicamente são resfriadas a uma temperatura de 600 °C a 700 °C e molhadas por um tempo de 0,5 a 2 horas.

[0073] Preferivelmente, a etapa de revestimento é realizada por imersão das fitas de aço tratadas termicamente em um banho de revestimento contendo alumínio.

[0074] Preferivelmente, a etapa de revestimento é seguida por uma etapa de equalização da espessura do revestimento de alumínio depositado sobre as superfícies da fita de aço.

[0075] Preferivelmente, a etapa de equalização é realizada por limpeza com gás usando técnicas conhecidas.

[0076] Preferivelmente, a etapa de equalização é seguida por uma etapa de resfriamento lento.

[0077] Preferivelmente, a etapa de resfriamento é realizada deixando a fita de aço revestida com Al em ar calmo.

[0078] A fita plana de aço revestido com alumínio é então flexionada no formato desejado. Preferivelmente, o dobramento da fita é realizado em temperatura ambiente.

[0079] Em toda a presente descrição e nas reivindicações subsequentes, o termo “temperatura ambiente” indica uma temperatura entre 15 e 35 °C.

[0080] A fabricação de uma armadura externa tendo as características mecânicas desejadas pode ser feita pelas operações comuns de deformação plástica requeridas para conformar a fita e, então, enrolar e intertravar a fita conformada.

Breve Descrição das Figuras

[0081] Características e vantagens adicionais da presente invenção aparecerão mais claramente a partir da descrição detalhada de uma modalidade preferida da mesma, tal descrição sendo dada apenas a título de exemplo não limitativo e feita com referência aos desenhos em anexo. Em tais desenhos: - a Figura 1 mostra uma vista esquemática em perspectiva de um cabo elétrico de acordo com uma primeira modalidade preferida da invenção; - a Figura 2 é uma vista em seção transversal do cabo elétrico da figura 1; - a Figura 3 mostra uma vista esquemática em perspectiva de um cabo elétrico de acordo com uma segunda modalidade preferida da invenção; - a Figura 4 é uma vista em seção transversal do cabo elétrico da Figura 3; - a Figura 5 é um detalhe em escala ampliada de uma porção externa de uma armadura externa dos cabos elétricos das Figuras 1-4, mostrando uma camada intermetálica interposta entre uma fita de aço formando a armadura e uma camada de revestimento de alumínio da folha; - a Figura 6 é um gráfico de uma análise elementar de espectroscopia de energia dispersiva (EDS) de um composto intermetálico na interface entre a fita de aço e a camada de revestimento de alumínio. Descrição Detalhada das Modalidades Atualmente Preferidas

[0082] Na seguinte descrição detalhada de modalidades preferidas da presente descrição, são apresentados numerosos detalhes específicos a fim de proporcionar uma compreensão mais completa da matéria reivindicada.

[0083] No entanto, será evidente para um versado na técnica que as modalidades preferidas descritas aqui podem ser praticadas sem estes detalhes específicos. Em outros casos, características bem conhecidas não foram descritas em detalhes para evitar complicar de modo desnecessário a descrição.

[0084] As modalidades preferidas aqui descritas se referem a um cabo 10 para uso com uma bomba furo abaixo. A bomba furo abaixo pode ser qualquer bomba conhecida na técnica, tal como uma bomba submersível elétrica.

[0085] Como tal, um cabo 10 da presente descrição pode ser capaz de resistir melhor à exposição a longo prazo ao ambiente severo encontrado furo abaixo, em particular, a exposição a um meio aquoso compreendendo sulfeto de hidrogênio e dióxido de carbono dissolvidos no mesmo.

[0086] Consequentemente, como mostrado nas Figuras 1-4, um cabo 10 é provido com uma armadura externa 19 compreendendo uma fita de aço- carbono intertravada compreendendo um revestimento de alumínio 22 (mostrado na Figura 5) que é continuamente ligado.

[0087] Nas Figuras 1 e 2, é mostrado um cabo elétrico redondo 10 para uso com uma bomba furo abaixo 2 de acordo com a presente invenção.

[0088] O cabo 10 estende-se ao longo de um eixo longitudinal X-X.

[0089] O cabo redondo 10 compreende três núcleos 11, cada um dos quais compreende um elemento de transmissão de potência ou condutor 12.

[0090] A presente invenção, no entanto, também poderia empregar cabos monopolares ou multipolares.

[0091] O cabo 10 pode compreender núcleos adicionais com diferentes elementos de transmissão também, como os elementos de transmissão ópticos ou elementos de transmissão eletro-ópticos combinados (não mostrados).

[0092] Cada núcleo de cabo 11 compreende, em ordem do centro para o exterior, o condutor 12 e uma camada isolante 14.

[0093] O material usado para o condutor 12 para um cabo 10 de acordo com a presente descrição pode incluir qualquer material condutor eletricamente metálico conhecido na técnica.

[0094] Como tal, um condutor metálico pode incluir: haste sólida de cobre ou alumínio, fios de cobre ou alumínio trançados, fios de aço com recobrimento de cobre ou alumínio, fio de cobre com recobrimento de titânio e/ou qualquer outro fio condutor conhecido na técnica.

[0095] A camada isolante 14 compreende um material de base de polímero conhecido na técnica e apropriado para a finalidade.

[0096] Preferivelmente, a camada de revestimento isolante 14 compreende borracha sintética de polipropileno ou monômero de etileno- propileno-dieno (EPDM) como material base polimérico.

[0097] Os núcleos 11 do cabo 10 são embebidos em uma carga 17, preferivelmente feita a partir de um material de polímero apropriado, como polietileno.

[0098] O cabo 10 compreende, preferivelmente, em uma posição radialmente externa com relação à carga 17, uma bainha protetora 18 feita de qualquer material apropriado adaptado para proteger os núcleos 11 dos danos mecânicos.

[0099] Preferivelmente, a bainha de proteção 18 pode ser feita de um material selecionado dentre borracha nitrila e EPDM.

[00100] Na modalidade ilustrada nos desenhos, a armadura externa 19 contendo os núcleos de cabo 11 do cabo 10 é prevista em uma posição radialmente externa com relação à bainha de proteção 18.

[00101] Outras camadas protetoras (não ilustradas) podem estar presentes na posição interna radial com relação à armadura externa 19, de acordo com o requisito de aplicação específico. Ver, por exemplo, http://petrowiki.org/ESP_power_cable.

[00102] Como detalhado na figura 5, a armadura externa 19 pode compreender uma fita de aço-carbono 20 enrolada de acordo com enrolamentos helicoidais intertravados de passo curto e compreender uma camada de revestimento de alumínio 22 aplicada em ambas as superfícies externa e interna e, preferivelmente, também nas bordas da mesma.

[00103] Preferivelmente, a camada de revestimento de alumínio 22 compreende silício.

[00104] Uma camada intermetálica 21 preferivelmente feita de uma liga que compreende um composto intermetálico de Fe-Al-Si é formada em uma interface entre a fita de aço 20 e a camada de revestimento de alumínio 22.

[00105] O cabo redondo 10 de acordo com a presente descrição pode ser feito por qualquer uma das técnicas conhecidas para a deposição de camadas de materiais apropriados.

[00106] Com referência às Figuras 3-4, outra modalidade do cabo 10 de acordo com a invenção será agora ilustrada.

[00107] Na seguinte descrição e nas figuras, os elementos do cabo 10, que são estruturalmente e funcionalmente equivalentes aos descritos acima com referência à modalidade mostrada nas Figuras 1 e 2, serão indicados com os mesmos números de referência e não serão mais descritos.

[00108] Na modalidade preferida ilustrada nas Figuras 3-4, o cabo 10 é um cabo plano compreendendo três núcleos 11 dispostos em uma configuração planar mútua.

[00109] Todos os núcleos 11 estão substancialmente paralelos em um plano comum e adjacentes um ao outro. Em uma seção do cabo 10 transversal com relação à direção no sentido do comprimento do mesmo, os núcleos 11 estão substancialmente centrados em um plano transversal comum “Y-Y”.

[00110] Nesta modalidade do cabo 10, a armadura externa 19 apresenta dois lados substancialmente planos 19a paralelos ao plano comum Y-Y acima mencionado e dois lados curvados opostos 19b circundando uma porção de dois núcleos laterais 11.

[00111] Similarmente à modalidade precedente, a armadura externa 19 preferivelmente compreende uma fita de aço-carbono 20 enrolada de acordo com enrolamentos helicoidais intertravados de passo curto e compreendendo uma camada de revestimento de alumínio 22 aplicada em ambas as superfícies e nas bordas da mesma.

[00112] Similarmente à modalidade precedente, a camada de revestimento de alumínio 22 preferivelmente compreende silício.

[00113] Como ilustrado na Figura 5, uma camada intermetálica 21 preferivelmente feita de uma liga que compreende um composto intermetálico de Fe-Al-Si é também, neste caso, formada em uma interface entre a fita de aço 20 e a camada de revestimento de alumínio 22.

[00114] As Figuras 1-5 mostram apenas duas modalidades possíveis de um cabo de acordo com a presente invenção: é óbvio que modificações conhecidas na técnica podem ser feitas nestas modalidades, embora ainda permanecendo no âmbito da presente invenção.

[00115] A presente invenção é descrita adicionalmente nos seguintes exemplos, que são apenas ilustrativos e não devem ser considerados como limitando a invenção.

EXEMPLO 1

[00116] A fim de avaliar a resistência ao craqueamento e à corrosão por sulfeto de hidrogênio de fitas de aço-carbono revestidas com Al a serem usadas na construção da armadura externa de um cabo de acordo com a presente invenção, os corpos de prova de fitas de aço-carbono foram submetidos a um primeiro teste de envelhecimento de acordo com as especificações de teste de craqueamento por corrosão sob tensão por sulfeto (SSCC) d a norma NACE TM0177-96.

[00117] As fitas de aço-carbono revestidas com Al foram obtidas como descrito acima por revestimento por imersão a quente de uma fita de aço- carbono-manganês em um banho contendo alumínio que compreende silício (10% em peso).

[00118] A espessura da camada de revestimento de alumínio foi de cerca de 30 μm, enquanto a espessura da camada intermetálica compreendendo um composto intermetálico de Fe-Al-Si foi de cerca de 5 μm.

[00119] No teste realizado, o composto intermetálico de Fe-Al-Si na camada intermetálica foi determinado para ter a fórmula Al5,3SiFe1,5.

[00120] Os testes foram feitos sob as seguintes condições: • Pré-carga dos corpos de prova pelo método de deflexão, com comparador • Solução de teste: A da EFC 16 (Federação Europeia de Corrosão) • pH da solução: 3,8 - 4,2 • Razão volume/superfície: 30 cm3/cm2 • Teste de gás: 10% em peso H2S + 90% em peso CO2 ou 100% em peso H2S • Nível de tensão: 90% de AYS (limite elástico médio) • Exame visual em cada corpo de prova, após teste de corrosão

[00121] As extremidades opostas das fitas de aço-carbono revestidas com alumínio foram protegidas com tinta epóxi.

[00122] Os corpos de prova foram pré-carregados de acordo com as especificações da norma NACE e submersos em soluções de teste na fase de saturação.

[00123] Os parâmetros para o teste SSCC são resumidos na Tabela 1 seguinte. Tabela 1

[00124] Os corpos de prova testados foram: fitas de aço-carbono revestidas com alumínio e fitas de aço-carbono não revestidas comparativas, como especificado na Tabela 2 abaixo.

[00125] Especificamente, os corpos de prova foram submersos na solução de teste contendo um gás formado por 10% em peso H2S + 90% em peso CO2 em água em temperatura ambiente.

[00126] Na Tabela 2 abaixo os detalhes do teste de envelhecimento para um teste de SSCC TM0177-96 de NACE padrão com um gás formado por 10% em peso H2S + 90% em peso CO2 e os resultados são listados. Tabela 2

** comprimento x largura x espessura

[00127] Depois de apenas 480 horas de envelhecimento, as fitas comparativas de aço não revestidas já estavam avariadas.

[00128] No final do teste de envelhecimento, a solução estava suja, como resultado da corrosão dos corpos de prova comparativos não revestidos.

[00129] De modo diferente, no final do teste de envelhecimento, os corpos de prova revestidos com alumínio de acordo com a invenção estavam substancialmente intactos e a sua solução era límpida, um sinal da ação protetora exercida pelo alumínio.

[00130] Na Tabela 3 abaixo os detalhes do teste de envelhecimento para um teste de SSCC TM0177-96 de NACE padrão com 100% em peso H2S e os resultados são listados para fitas de aço-carbono revestidas com Al de acordo com a presente invenção. Tabela 3

** comprimento x largura x espessura

[00131] As amostras revestidas permaneceram substancialmente ilesas após contato prolongado com uma solução de gás sulfeto de hidrogênio a 100%.

EXEMPLO 2

[00132] Para verificar as características de adesão da camada de revestimento Al à fita de aço-carbono, foi realizado um teste de dobramento de três pontos. Fitas de aço revestidas com alumínio de acordo com a invenção (0,625 mm x 120 mm; espessura de revestimento de alumínio: 30 μm) foram flexionadas a 70°, 90° ou 180° com deformação plástica correspondente até 30% (externa) e 68% (interna). Nenhuma das amostras testadas mostrou destacamento ou fissuras no revestimento de alumínio.

EXEMPLO 3

[00133] Uma fita de aço (0,625 mm x 120 mm) revestida por imersão a quente com alumínio contendo 10% em peso de silício de acordo com a invenção foi observada por espectroscopia de energia dispersiva (EDS) para análise elementar.

[00134] A Figura 6 mostra o resultado da análise de uma seção na interface entre a fita de aço (no lado direito) e o revestimento de alumínio (no lado esquerdo). Em tal figura, a % de concentração do elemento é relatada em ordenada e a espessura em mícrons é relatada em abscissas começando pelo revestimento de alumínio.

[00135] Em uma região de cerca de 4,73 μm em ambos os lados do plano mediano (mostrado com uma linha vertical espessada na figura 6) de uma camada de interface (tendo uma espessura total de cerca de 9,46 μm), um composto intermetálico contendo alumínio (linha contínua), silício (linha tracejada) e ferro (linha pontilhada) está presente em quantidades significativas.

Claims

1. Cabo elétrico (10), compreendendo: - um núcleo de cabo (11) compreendendo um elemento isolado de transmissão de potência (12); e - uma armadura externa metálica (19) contendo o núcleo do cabo (11); em que a armadura externa (19) compreende uma fita de aço- carbono (20) enrolada de acordo com enrolamentos helicoidais intertravados, caracterizado pelo fato de que a fita (20) é revestida com uma camada de revestimento de alumínio (22) de espessura igual ou inferior a 50 μm, e em que o cabo (10) compreende um composto intermetálico em uma interface entre a fita de aço (20) e a camada de revestimento de alumínio (22), o composto intermetálico estando incluído dentro de uma camada de interface (21) com uma espessura de pelo menos 2 μm e de 7 μm no máximo.

2. Cabo eléctrico (10) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a camada de revestimento de alumínio (22) tem, de preferência, uma espessura de 20 μm a 45 μm.

3. Cabo elétrico (10) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende um composto intermetálico de Al- Fe em dita interface entre a fita de aço (20) e a camada de revestimento de alumínio (22).

4. Cabo elétrico (10) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a camada de revestimento de alumínio (22) da fita de aço-carbono (20) da armadura externa (19) inclui silício.

5. Cabo elétrico (10) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende um composto intermetálico de Fe- Al-Si em dita interface entre a fita de aço (20) e a camada de revestimento de alumínio (22).

6. Cabo eléctrico (10) de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que a camada de revestimento de alumínio (22) compreende de 5 a 15% em peso de Si no peso total da mesma.

7. Cabo eléctrico (10) de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que o composto intermetálico de Fe-Al-Si tem a seguinte fórmula: AlxSiFey em que x é um número compreendido entre 3 e 7 e y é um número compreendido entre 1 e 3.

8. Cabo eléctrico (10) de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que o composto intermetálico de Fe-Al-Si tem a seguinte fórmula: Al5,3SiFe1,5 .

9. Cabo elétrico (10) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a fita de aço-carbono (20) tem uma espessura entre 550 μm e 750 μm.

10. Processo para fabricar um cabo elétrico (10), caracterizado pelo fato de que compreende: - um núcleo de cabo (11) compreendendo um elemento isolado de transmissão de potência (12); e - uma armadura externa metálica (19) contendo o núcleo do cabo (11); em que a armadura externa (19) compreende uma fita de aço- carbono (20) enrolada de acordo com enrolamentos helicoidais intertravados, sendo a fita (20) revestida com uma camada de revestimento de alumínio (22) de espessura igual ou inferior a 50 μm, e em que o cabo (10) compreende um composto intermetálico em uma interface entre a fita de aço (20) e a camada de revestimento de alumínio (22), o composto intermetálico estando incluído dentro de uma camada de interface (21) com uma espessura de pelo menos 2 μm e de 7 μm no máximo; o processo compreendendo: -produzir uma fita plana de aço-carbono (20); - imergir a fita plana de aço-carbono (20) em alumínio fundido para obter uma fita plana de aço revestida com alumínio (20); - conformar a fita plana de aço revestida de alumínio (20) à temperatura ambiente; e - enrolar e intertravar a fita plana de aço revestida com alumínio (20) em torno do núcleo do cabo (11).