Avaliação da taxa de corrosão do aço AISI 1020 em petróleo bruto e padrões de ácidos naftênicos

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dc.contributor.advisor1Romao, Wanderson
dc.contributor.advisor1IDhttps://orcid.org/0000000222546683
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/9121022613112821
dc.contributor.authorDias, Heloisa Pinto
dc.contributor.authorIDhttps://orcid.org/
dc.contributor.authorLatteshttp://lattes.cnpq.br/5071058338667825
dc.contributor.referee1Nicolin, Viviane Azambuja Favre
dc.contributor.referee1IDhttps://orcid.org/0000-0001-6795-1167
dc.contributor.referee1Latteshttp://lattes.cnpq.br/8203456381935461
dc.contributor.referee2Prado, Adilson Ribeiro
dc.contributor.referee2IDhttps://orcid.org/0000-0001-8808-4488
dc.contributor.referee2Latteshttp://lattes.cnpq.br/3085491325255749
dc.contributor.referee3Filgueiras, Paulo Roberto
dc.contributor.referee3IDhttps://orcid.org/0000000326171601
dc.contributor.referee3Latteshttp://lattes.cnpq.br/1907915547207861
dc.contributor.referee4Junior, Valdemar Lacerda
dc.contributor.referee4IDhttps://orcid.org/0000000282575443
dc.contributor.referee4Latteshttp://lattes.cnpq.br/9819471276433138
dc.date.accessioned2024-05-29T22:10:39Z
dc.date.available2024-05-29T22:10:39Z
dc.date.issued2019-06-07
dc.description.abstractIt is common to use the total acid number (TAN) as a measure of the acidity of a Petroleum. However, naphthenic acids (NAs) vary in their structures and concentrations from one petroleum to another, even when the TAN value remains constant. Daily practice at the refineries has shown that oils with a NAT less than 0.5 mg of KOH·g-1 most often presents an unexpected corrosive behavior. Although naphthenic corrosion has been studied for years, its process is still not completely understood. Thus, the present study investigated the influence of solutions of molecules of linear, cyclic and aromatic NAs, (evaluating the effect of their concentrations, molar mass (Mw), and structural and electronic properties) in the corrosion rate under AISI 1020 steel, through tests at 320 ºC in 24H.The type and extent of corrosion were monitored by characterizing the surface of the specimens by light microscopy (LM), atomic force microscopy (AFM), and scanning electron microscopy (SEM). The results showed that, even when the TAN was below the limit of detection, the value of the observed corrosion rate (CR) was significant, being considered high (TC < 0.19 mm·year-1) by the oil industry. At concentrations ≥ 5000 ppm of benzoic acids (BENA) and stearic (STA), the corrosion rate varied proportionally to the TAN. In addition, there was an inversely proportional correlation between the molar mass (Mw) and the number of aromatic rings of the NAs with their corrosive capacity. It was observed that the NAs standards containing a lower molar volume presented a higher corrosion rate. The images presented by SEM showed changes in the surface of all coupons exposed to NAs solutions, indicating that a protective layer was formed under the surface of the carbon steel coupon. The images by AFM revealed a topographic and phase profile deeply altered by the formation of valleys and peaks and variations in the mechanical properties of the AISI 1020 steel surface. The results obtained in this study are promising and confirm the influence of the electronic structural properties of organic acid molecules under naphthenic corrosion.
dc.description.resumoÉ comum usar o número de acidez total (NAT) como uma medida da acidez de um petróleo. Porém, os ácidos naftênicos (ANs) variam em suas estruturas e concentrações de um petróleo para outro, mesmo quando o valor de NAT se mantém constante. A prática diária nas refinarias tem mostrado que petróleos com um NAT menor do que 0,5 mg de KOH·g-1 apresentam, na maioria das vezes, um comportamento corrosivo não esperado. Embora a corrosão naftênica tenha sido estudada por anos, o seu processo ainda não é totalmente entendido. Sendo assim, o presente estudo investigou a influência de soluções de padrões de moléculas de ANs lineares, cíclicos e aromáticos, (avaliando o efeito de suas concentrações, massa molar (Mw) e propriedades estruturais e eletrônicas) na taxa de corrosão sob o aço AISI 1020, por meio de ensaios a 320oC em 24H. O tipo e a extensão da corrosão foram monitorados através da caracterização da superfície dos corpos de prova por microscopia de luz (LM), microscopia de força atômica (AFM) e microscopia eletrônica de varredura (MEV). Os resultados revelaram que, mesmo quando o NAT se apresentou abaixo do limite de detecção, o valor da taxa de corrosão (TC) observado foi significativo, sendo considerado elevado (TC<0.19mm.ano-1) pela indústria petrolífera. Em concentrações ≥ 5000 ppm de ácidos benzóico (BENA) e esteárico (STA), a taxa de corrosão variou proporcionalmente ao NAT. Além disso, existiu uma correlação inversamente proporcional entre a massa molar (Mw) e o número de anéis aromáticos dos ANs com sua capacidade corrosiva. Foi observado que os padrões de ANs contendo um menor volume molar apresentaram uma maior taxa de corrosão. As imagens apresentadas por MEV evidenciaram alterações na superfície de todos os cupons expostos às soluções de ANs, indicando que uma camada de proteção se formou sob a superfície do cupom de aço carbono. Já as imagens por AFM revelaram um perfil topográfico e de fase profundamente alterado pela formação de vales e picos e variações nas propriedades mecânicas da superfície do aço AISI 1020. Os resultados obtidos neste estudo são promissores, e confirmam a influência das propriedades estruturais eletrônicas das moléculas de ácidos orgânicos sob a corrosão naftênica.
dc.formatText
dc.identifier.urihttp://repositorio.ufes.br/handle/10/13196
dc.languagepor
dc.publisherUniversidade Federal do Espírito Santo
dc.publisher.countryBR
dc.publisher.courseDoutorado em Química
dc.publisher.departmentCentro de Ciências Exatas
dc.publisher.initialsUFES
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Química
dc.rightsopen access
dc.subjectAço carbono
dc.subjectTaxa de corrosão
dc.subjectÁcido naftênico
dc.subjectNúmero de acidez total
dc.subjectMEV
dc.subjectAFM
dc.subjectCarbon steel
dc.subjectCorrosion rate
dc.subjectNaphthenic acid
dc.subjectTotal acid number
dc.subject.br-rjbnsubject.br-rjbn
dc.subject.cnpqQuímica
dc.titleAvaliação da taxa de corrosão do aço AISI 1020 em petróleo bruto e padrões de ácidos naftênicos
dc.title.alternativetitle.alternative
dc.typedoctoralThesis
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