Annulus CO2-corrosion of high strength steel wires from unbounded flexible pipes

• Ano de defesa: 2019
• Autor(a) principal: Ribeiro, Ricardo Feyh
• Orientador(a): Kwietniewski, Carlos Eduardo Fortis
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: eng
• Palavras-chave em Português: Tubos flexíveis; Corrosão; Aço de alta resistência
• Palavras-chave em Inglês: Unbounded flexible pipes; Annulus CO2-corrosion; High strength steel; Electrolyte simulation
• Link de acesso: http://hdl.handle.net/10183/201341

Recentes falhas prematuras de dutos flexíveis de camadas não aderentes trouxeram à luz a necessidade de debater os efeitos prejudiciais do CO2 na deterioração das camadas estruturais da tubulação. Estes tubos flexíveis são estruturas compostas por camadas concêntricas de polímero e aço, nas quais as partes metálicas têm como objetivo suportar as cargas mecânicas. As condições ambientais do interior do componente evoluem à medida que água e outras espécies químicas adentram na região anular, que são provenientes do fluido transportado, ou de rupturas na capa externa. Em consequência disto, as armaduras metálicas podem estar sujeitas à corrosão. Assim, compreender as correlações entre as variáveis ambientais com as propriedades do metal é vital para o entendimento do processo e da reprodução do dano na estrutura. Porém, a complexidade do ambiente anular torna o estudo desafiador. Por esta razão, muitos estudos encontrados na literatura foram conduzidos em ambientes que não reproduzem o ambiente anular, nem os mecanismos observados em campo. De fato, ainda há muito a ser feito para compreender o processo, particularmente no que diz respeito ao efeito da permeação de CO2 na corrosão das armaduras de tensão. Neste aspecto, o presente trabalho tem como objetivo descrever a corrosão dos arames de aço carbono de alta resistência mecânica em solução contendo 3,5% de NaCl sob condições controladas de fluxo de CO2. As simulações do fluxo de gás foram realizadas visando representar a permeação em condições de serviço severo. As taxas de corrosão foram avaliadas por técnicas eletroquímicas e de perda de massa. As variáveis do ambiente, pressão, temperatura e composição da solução, foram explorados por simulações cobrindo os estados líquido, gasoso e supercrítico do CO2 em busca de padrões críticos de corrosão. Os resultados obtidos nos experimentos foram comparados com simulações e com dados encontrados na literatura. Os experimentos mostram baixas taxas de corrosão e uma clara dependência entre a concentração de ferro, o pH, o potencial de circuito aberto e as taxas de corrosão. Alterações nestas propriedades descrevem três estágios. A taxa máxima de corrosão não foi significativamente afetada pelo aumento de duas casas decimais no fluxo de gás.