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Title: Estudo da corrosão dos aços AISI 1010 e AISI 316L em soluções com elevado teor de cloreto e em ácido naftênico
metadata.dc.creator: Cantarino, Surya de Jesus
Issue Date: 2014
Abstract: A mudança no mercado global do petróleo nos últimos anos, com o declínio das reservas de óleo leve, têm forçado a busca por novos campos petrolíferos em ambientes mais remotos, como nos campos localizados na camada pré-sal, e a exploração de óleos pesados que possuem elevado teor de ácidos naftênicos. Isso acarreta em grandes desafios para a previsão do desempenho de materiais frente às novas condições ambientais em que estão inseridos. No presente trabalho, o comportamento da corrosão do aço carbono AISI 1010 e do aço inoxidável AISI 316L foi estudado em soluções aquosas com elevado teor de cloreto e em solução de ácido naftênico ciclopentanóico a fim de ter melhor entendimento da ação dessas espécies no processo de corrosão e simular a corrosão pela água de produção na indústria petrolífera. Foram aplicadas as técnicas de potencial de circuito aberto, polarização potenciodinâmica, voltametria cíclica, espectroscopia de impedância eletroquímica, espectroscopia Raman, microscopia eletrônica de varredura e microscopia de força atômica, usadas, em cada caso, de acordo com a conveniência. O aumento da [Cl-] na faixa de 1,2–2,8 mol.L-1 não altera os processos catódicos e anódicos perto do Ecorr para os aços AISI 1010 e AISI 316L. Em condições de sobrepotenciais afastados do Ecorr, o aumento de [Cl-] aumenta os processos oxidativos de corrosão, o que é expresso pelas maiores densidades de corrente e carga anódica e aumento da perda de massa sofrida pelos eletrodos de ambos os aços. Portanto, os danos da corrosão são mais intensos quando se aumenta a [Cl-]. O aço AISI 1010 é ativo nas soluções de NaCl e a corrosão se propaga livremente de forma uniforme. Para o aço AISI 316L, uma ampla faixa de passividade pode ser vista nas soluções de NaCl; no Epit ocorre a ruptura do filme passivo e o crescimento de pites estáveis. Após 24 h de imersão em soluções de sulfato de sódio (branco) e de ácido naftênico ciclopentanóico ocorre crescimento de filme de óxido e as fases α-Fe2O3, Fe3O4 e δ-FeO(OH) foram identificadas nos espécimes de aço AISI 1010 e Fe3O4 foi identificado nos defeitos do filme prévio presente na superfície do aço AISI 316L. Os filmes formados em solução de ácido ciclopentanóico possuem menor resistência à polarização, maior rugosidade e maior taxa de corrosão quando comparado aos filmes crescidos na solução branco, para ambos os aços. A presença do ácido naftênico muda a forma como a reação de corrosão se procede e contribui para o aumento da corrosão. A corrosão naftênica foi mais pronunciada no aço carbono porque a presença dos elementos de liga no aço inox reduzem o número de sítios ativos ricos em Fe e tornam menos oportuna a ligação do Fe com o naftenato.
The change in the oil global market in recent years, with declining reserves of light oil, have forced to search for new oil fields in more remote environments, such as in fields located in the pre-salt layer, and to the exploitation of heavy oils that have high content of naphthenic acids. This leads to major challenges for predicting the performance of materials in new environmental conditions in which they are. In the present work, the corrosion behavior of AISI 1010 carbon steel and AISI 316L stainless steel was studied in aqueous solutions with high chloride content and in cyclopentanoic naphthenic acid solution in order to better understanding the action of these species in the corrosion process and simulate corrosion by produced water in the oil industry. The techniques of open circuit potential, potentiodynamic polarization, cyclic voltammetry, electrochemical impedance spectroscopy, Raman spectroscopy, scanning electron microscopy and atomic force microscopy were applied according to convenience in each case. The increase in [Cl-] in the range of 1,2 to 2,8 mol.L-1 does not alter the cathode and anode processes near Ecorr for AISI 1010 and AISI 316L steels. Under conditions of overpotentials far from Ecorr, increasing [Cl-] increases oxidative corrosion processes, which is expressed by higher anodic current densities and anodic charge and increase of mass loss of the electrodes of both steels. Therefore, the damage of corrosion are more intense when increasing the [Cl-]. AISI 1010 steel is active in NaCl solutions and corrosion propagates freely in a generalized manner. For AISI 316L steel, a wide range of passivity can be seen in NaCl solutions; in Epit occurs the rupture of the passive film and growth of stable pitting. After 24 h immersion in sodium sulfate (white) and cyclopentanoic naphthenic acid solutions occurs growth of oxide film and the phase α-Fe2O3, Fe3O4 and δ-FeO(OH) have been identified on AISI 1010 steel specimens and Fe3O4 identified in the defects of the prior oxide film present on AISI 316L steel surface. The films grown in cyclopentanoic acid solution have lower polarization resistance, higher roughness and greater corrosion rate compared to films grown in the blank solution, for both steels. The presence of naphthenic acid changes how the corrosion reaction is carried and contributes to increased corrosion. The naphthenic corrosion was more pronounced in carbon steel because the presence of alloying elements in stainless steel reduce the number of Fe rich active sites and become less opportune connection of Fe with the naphthenate.
URI: http://repositorio.ufes.br/handle/10/1269
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