Aplicação da técnica de ruído eletroquímico no estudo da corrosão do aço carbono em meio de bicarbonato de sódio saturado com dióxido de carbono

Abstract

Resumo: O atual cenário da indústria petroquímica passou a envolver a perfuração de poços em condições de alta pressão e temperatura. Os campos de exploração de petróleo na camada pré-sal representam um desafio operacional, pois possuem elevada concentração de Dióxido de Carbono - CO2. O CO2 reage com a água e forma o ácido carbônico - H2CO3 que é corrosivo ao aço carbono. A corrosão por dióxido de carbono é um dos tipos de ataques mais encontrados na produção de óleo e gás e a maior parte das falhas em campos petrolíferos resulta da corrosão por CO2. Em virtude desse cenário, faz-se necessário o entendimento, predição e controle da corrosão por CO2 para o projeto, operação e segurança dos campos petrolíferos. O mecanismo da corrosão por CO2 é uma função de diversos fatores como: pH, pressão parcial de CO2, a velocidade do fluido, e a temperatura. Embora tenha se passado muitos anos de pesquisa, o entendimento da corrosão por CO2 continua incompleto, principalmente no que se refere à técnica de monitoramento de corrosão em sistemas submetidos a fluxo. Mediante os desafios apresentados referentes ao estudo da corrosão por CO2, este trabalho visou o estudo de uma técnica de monitoramento de corrosão ocasionada pela presença de gás carbônico em sistemas submetidos a fluxos. O comportamento eletroquímico do aço carbono em meios de dióxido de carbono foi avaliado através das técnicas eletroquímicas clássicas como: resistência a polarização linear e extrapolação da reta de Tafel, e pela técnica do ruído eletroquímico. Como aparato experimental utilizou-se uma solução de bicarbonato de sódio 0,5 mol/L saturado com dióxido de carbono, uma célula de fluxo e eletrodos de aço-carbono AISI 1020, em 4 condições diferentes: sistema estático, sistema com vazão de 4,91 mL/s, vazão de 6,17 mL/s e 7,34 mL/s. Os resultados obtidos utilizando as técnicas de RPL, extrapolação de Tafel e ruído eletroquímico mostraram que a variação da taxa de corrosão com a vazão do eletrólito segue uma mesma tendência independentemente do método utilizado. Entretanto, os valores obtidos para a taxa de corrosão pela técnica de ruído eletroquímico se mostraram mais elevados.

Abstract: The current scenario of the petrochemical industry began to involve drilling wells under high pressure and temperature. The fields of oil exploration in the pre-salt layer represent an operational challenge, because they have a high concentration of carbon dioxide - CO2. The CO2 reacts with water to form carbonic acid - H2CO3 is corrosive to carbon steel. The corrosion of carbon dioxide is one of the most frequently encountered types of attacks in the production of oil and gas and most of the failures resulting from oilfield corrosion CO2. Under this scenario, it is necessary to the understanding, prediction and control of CO2 corrosion for the design, operation and security of the oil fields. The mechanism of corrosion CO2 is a function of several factors such as pH, CO2 partial pressure, fluid velocity, and temperature. Although he spent many years of research, the understanding of CO2 corrosion remains incomplete, particularly with regard to the technique of monitoring corrosion in systems undergoing flow. Through the challenges related to the study of corrosion by CO2, this work aims to study a technique for monitoring corrosion caused by the presence of carbon dioxide in systems undergoing flows. The electrochemical behavior of carbon steel with means of carbon dioxide was assessed by the classical electrochemical techniques such as linear polarization resistance and Tafel extrapolation of the straight line, and electrochemical noise technique. As experimental apparatus used a solution of sodium bicarbonate 0.5 mol/L saturated with carbon dioxide, a flow cell and electrodes of AISI 1020 carbon steel, in four different conditions: static system flow system with 4, 91 mL/s, flow rate of 6.17 mL/s and 7.34 mL/s. The results obtained using the techniques of RPL, extrapolation of Tafel and electrochemical noise showed that the variation of corrosion rate with the flow rate of the electrolyte follows the same trend regardless of the method used. However, the values obtained for the corrosion rate of the electrochemical noise technique proved higher.