Avaliação da resistência à corrosão de aços ARBL API 5L X65 em meios saturados com CO2 na ausência e presença de contaminantes.

• Ano de defesa: 2023
• Autor(a) principal: Quispe Avilés, Janeth Marlene
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
• Palavras-chave em Português: Aço carbono; Carbon capture and storage technologies; Carbon steel; Carbono (Armazenagem); CO2 supercritic; Corrosão; Corrosion; EIS; Microcell; Microcélula
• Link de acesso: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3133/tde-17012024-093804/

A captura e armazenamento de dióxido de carbono (carbon capture and storage--CCS) é encarada como uma das principais estratégias para mitigar os efeitos do aquecimento global. Como, frequentemente, as fontes emissoras de CO2 se encontram distantes dos locais de armazenamento, o modo de transporte mais eficiente é através de tubulações. Por razões técnicas (maior taxa de transporte de massa) e econômicas (redução nos diâmetros das tubulações) o CO2 deve ser transportado no estado supercrítico (supercritical CO2-SCCO2), no qual a pressão e a temperatura devem ser superiores a 7,38 MPa e 31,1 °C. Assim, as tubulações utilizadas para tal finalidade devem possuir elevada resistência mecânica. A resistência à corrosão também é um fator relevante, considerando que o fluxo de CO2 não deve se encontrar livre de contaminantes, e que na presença de água acima do limite de solubilidade (água livre), as impurezas podem segregar em um eletrólito líquido bastante agressivo, que pode comprometer a durabilidade das tubulações. Levando-se em conta os custos para a implementação de uma extensa rede para o transporte de CO2, a opção mais econômica são os aços de alta resistência e baixa liga (ARBL) utilizados na indústria de óleo e gás. Neste trabalho, a resistência à corrosão de dois aços carbono API 5L X65, denominados X65E e X65LMn, que apresentam diferenças nas composições químicas e microestrutura, foi investigada em meios saturados com CO2 em pressão ambiente (sempre em atmosfera saturada com CO2) e em condições supercríticas sem e com adição de contaminantes. Para os ensaios realizados a pressão ambiente (T = 25ºC e 50ºC) o contaminante escolhido foi o H2SO4 e para os ensaios em condições supercríticas (P = (8,0±0,4)MPa; T = (50±2)oC) adicionou-se 1000 ppm de SO2 ao fluxo de CO2, em ambos os casos a adição do contaminante diminui o pH do eletrólito condensado saturado com CO2. Ensaios eletroquímicos (EIS e curvas de polarização) foram realizados apenas para os testes realizados a pressão ambiente, e para isto foram utilizadas uma célula convencional e uma microcélula de gota séssil. Por sua vez, ensaios de perda de massa foram realizados para todas as condições com amostras em imersão total ou expostas à fase vapor em equilíbrio com a solução saturada com CO2. Os ensaios realizados na ausência de contaminantes mostraram efeito deletério tanto do aumento da temperatura como do aumento da pressão sobre a resistência à corrosão dos materiais. Entretanto, para as amostras expostas à fase vapor, os ensaios de perda de massa apontaram taxas de corrosão próximas ou inferiores a 0,1 mm/ano, apontada na literatura como limiar seguro para velocidade de corrosão do aço. A adição de contaminantes aumentou a taxa de corrosão de modo substancial para todas as condições estudadas, o que foi atribuído à diminuição do pH do eletrólito. Entretanto, os ensaios eletroquímicos com a microcélula de gota séssil mostraram melhora no comportamento eletroquímico quando comparado aos ensaios sob condição de imersão total, o que foi atribuído a não renovação do eletrólito com consequente consumo do contaminante. Para todas as condições investigadas o aço X65E apresentou desempenho inferior ao X65LMn, o que foi associado às diferenças na composição química e na microestrutura dos materiais. A presença da siderita (FeCO3) na composição dos produtos de corrosão mostrou-se benéfica para a melhora do desempenho, porém, nas condições empregadas no presente estudo, a precipitação desse composto foi favorecida principalmente na ausência de contaminantes, e nenhum efeito protetor foi verificado nas soluções contaminadas.