Análise da corrosão e da erosão-corrosão do aço carbono em meio com NaHCO3 e CO2

Abstract

Resumo: A corrosão por dióxido de carbono (CO2) em aços carbono ocorre tanto na exploração de petróleo e gás, quanto nos processos petroquímicos, que processam gases ricos em CO2. Os aços carbono e de baixa liga são os mais utilizados na confecção de equipamentos e tubulações, principalmente por satisfazerem os requisitos mecânicos, estruturais e de fabricação, além de serem mais viáveis financeiramente. Entretanto, o processo de corrosão por CO2 é do tipo dissolução-precipitação sendo, portanto dependente das condições de fluxo e do teor de particulados nos fluidos. Este trabalho tem como principal objetivo a avaliação da corrosão e da erosão-corrosão induzidos por CO2 em função do fluxo do fluido na superfície metálica na presença de partículas inertes. Foram utilizadas técnicas de impedância eletroquímica e oltametria em um eletrodo de cilindro rotatório imerso em uma solução de NaHCO3 0,5M saturada com CO2 variando-se o tempo de exposição do substrato e a rotação com e sem a adição de alumina. Este modelo tem como objetivo reproduzir as condições de escoamento de um fluido em tubulações e analisar seu comportamento ao longo do tempo auxiliando a indústria na prevenção e detecção de falhas ausadas por influência da erosão-corrosão em meios ricos em CO2 com a presença ou não de componentes sólidos abrasivos. A partir dos resultados obtidos, foi obtida a taxa de corrosão por erosão sendo verificada uma correlação entre a condição de rotação do cilindro e o fluxo de eletrólito. Desta forma, viabiliza-se a previsão da taxa de corrosão em tubulações, sujeitas a meio com CO2 e particulados, para distintas condições de vazão. Comparando-se o regime estático com o dinâmico, verificou-se que a formação do carbonato de ferro na superfície metálica e a sua passivação são dificultadas com a presença de fluxo. Analisando o efeito da erosão no sistema, foi possível observar o efeito adicional da erosão sobre o processo corrosivo nos resultados das analises eletroquímicas, principalmente no que diz respeito à densidade de carga envolvida na passivação da superfície metálica.

Abstract: The carbon dioxide (CO2) corrosion on carbon steel occurs as in oil and gas exploration as in petrochemical processes which process gases abounded with CO2. The carbon and low alloy steel are the most utilized in the production of equipments and piping, mainly by the satisfaction of the mechanical, structural and production requirements, besides the fact that this materials are more financialy viable. However, the corrosion processes caused by CO2 is the dissolution-precipitation type being, therefore, dependent of fluid flow conditions and the contents of particles in the fluid. This work has as the main purpose the evaluation of the corrosion and erosion-corrosion induced by CO2 in function of fluid flow on metalic surface in the presence of inert particles. It has been utilized electrochemical impedance and voltametry echniques in an rotating cylinder electrode immersed in a NaHCO3 0,5M solution satured with CO2 varing as the substract exposition time as the rotation, with and without addition of aluminium oxide. This model has the purpose of reproduce the flow conditions of a fluid in piping and analyse its behavior as time goes by, helping the industry on the prevention and detection of failures caused by influence of erosion-corrosion n CO2 riched environments with or without the presence of abrasive solid components. Based on the obtained results, the corrosion by erosion rate has been obtained and verified a correlation between the ondition of the cylinder rotation and the electrolyte flow. This way, the corrosion rate forecast is viable in piping submited to an environment with CO2 and particles, to diferent flow conditions. Comparing the tationary and dynamic states, it is verified that the iron carbonate formation on the metal surface and its passivation become more difficult in the flow presence. As the result of the system erosion analysis it was possible to observe the erosion additional effect over the corrosion process in the elect ochemical analysis results, mainly about the charge density involved on the metal surface passivation.