Baixar trabalho - Painel PEMM

Inibidores de corrosão para meios de elevada salinidade
Adriana Barbosa da Silva1*, José Antonio da Cunha Ponciano Gomes1, Eliane D’Elia2, Fabrizio Zucchi3
*[email protected], bolsista de doutorado CNPq
1Laboratório
de Corrosão, PEMM-COPPE-UFRJ, 21941-972, Rio de Janeiro, RJ
2Instituto
3Centro
de Química, UFRJ, 21941-909, Rio de Janeiro, RJ
de Estudos sobre a Corrosão Aldo Daccò, Universidade de Ferrara, Ferrara, Itália
Resumo
O efeito do composto orgânico dimetil-tiouréia (DMTU) na corrosão do aço carbono em solução salina com
elevado teor de íons cloreto e cálcio foi avaliado através de ensaios de perda de massa e ensaios eletroquímicos
como impedância eletroquímica e curvas de polarização anódica e catódica. Os resultados mostraram que a
presença de DMTU na faixa de concentração estudada (1-100 ppm) atua como inibidor da corrosão do aço
carbono com eficiência máxima de 67% obtida para a maior concentração estudada.
Palavras-chave: inibidores de corrosão, aço carbono, cloreto, dióxido de carbono.
Introdução
Materiais e métodos
A água produzida, solução salina gerada na
produção de óleo e gás, é considerada como um
meio altamente corrosivo por conter diversos íons e
gases dissolvidos como cloreto, dióxido de carbono
(CO2) e sulfeto de hidrogênio (H2S). Estima-se que
sua produção seja de aproximadamente 250
milhões de barris por dia [1]. O CO2 se dissolve na
água gerando um ácido fraco, o ácido carbônico,
que favorece o aumento da acidez e a consequente
deterioração do aço. Além disso, outros íons
dissolvidos como Ca2+, Ba2+, SO42- alteram as
características do meio em termos de pH,
capacidade tamponante, salinidade e potencial
incrustante e assim também influenciam nos
processos de corrosão. Tratamentos químicos
como injeção de inibidores de corrosão é um
método efetivo e flexível utilizado no controle deste
processo. Os inibidores mais utilizados e bem
conhecidos são compostos orgânicos contendo
átomos de nitrogênio como as imidazolinas e
derivados. Muitos estudos têm sido realizados para
avaliar a corrosão do aço em meio salino contendo
CO2 e apenas cloreto com teores em torno de
18000 ppm. Porém, poucos se dedicam ao estudo
de meios com elevado teor de cloreto acima de 100
000 ppm, por exemplo e presença de outros íons
dissolvidos [2,3]. Assim, o objetivo deste trabalho é
avaliar o efeito de compostos orgânicos na
corrosão do aço carbono em meio de elevada
salinidade saturado com CO2.
Os corpos de prova utilizados foram de aço
carbono 1020. O eletrólito foi água produzida
simulada com a composição apresentada na
Tabela 1.
Foram realizados ensaios de perda de massa de
acordo com a norma ASTM G-31 com tempo de
imersão de 24h e temperatura ambiente. Os
ensaios eletroquímicos de determinação do
potencial de corrosão (Ecorr), espectroscopia de
impedância eletroquímica (EIS) e curvas de
polarização anódica e catódica foram realizados em
célula convencional de três eletrodos, com o aço
carbono como eletrodo de trabalho, um fio de
platina com grande área superficial como eletrodo
auxiliar e eletrodo de calomelano saturado (ECS)
como eletrodo de referência. Utilizou-se um
potenciostato Solartron Sl1287 e 1260 com
software CorrWare.
O inibidor utilizado foi o composto orgânico, dimetiltiouréia (DMTU), adicionado à solução previamente
saturada com CO2.
Resultados e discussão
A Tabela 2 mostra as taxas de corrosão (TC) do
aço carbono em solução salina simulada obtida
através dos ensaios de perda de massa. Pode ser
observada a diminuição da taxa de corrosão com a
adição do composto orgânico e consequente
Painel PEMM 2012 - 24, 25 e 26 de outubro de 2012 – PEMM/COPPE/UFRJ, Rio de Janeiro, RJ, Brasil
aumento da eficiência de inibição. Além disso, não
há diferença significativa na EI obtida nas
concentrações de 10 e 100 ppm com valores de 64
e 67 %, respectivamente.
Tabela 1: Composição da água produzida simulada.
Solução salina W0
Concentração (mg/L)
Na+
89515
K+
3955
Mg++
1184
Ca++
14485
Ba++
22
Sr++
1509
Cl171400
SO42340
HCO3386
Para observar o comportamento eletroquímico
deste sistema foram realizados ensaios de
espectroscopia de impedância eletroquímica e
curvas de polarização anódica e catódica.
Tabela 2: Taxa de corrosão (TC) e eficiência de inibição
(EI) obtidos na ausência e presença de DMTU.
Concentração (ppm) TC (mm/ano)
EI (%)
0
0,3455
*
1
0,1982
43
5
0,1890
45
10
0,1260
64
30
0,1580
54
100
0,1130
67
Importante ressaltar que são apresentados apenas
os resultados para as concentrações de 1 e 100
ppm. Optou-se por avaliar os extremos na faixa de
concentração uma vez que foi observado
comportamento similar nos ensaios de perda de
massa para concentrações de DMTU superior a 10
ppm.
Os resultados de impedância eletroquímica obtidos
no Ecorr na ausência e presença de DMTU são
apresentados na forma de diagrama de Nyquist na
Figura 1. Pode ser observado que na ausência de
DMTU o diagrama apresenta dois semicírculos, um
arco capacitivo na região de alta frequência e um
arco indutivo na região de baixa frequência.
Entretanto, na presença de DMTU em ambas as
concentrações avaliadas apenas um arco capacitivo
foi observado em toda a faixa de frequência
analisada.
As curvas de polarização anódica e catódica
apresentadas na Figura 2 mostraram que não
houve variação significativa no Ecorr com a adição
do composto orgânico situando-se na faixa de -673
a 657 mVECS. Além disso, observou-se a diminuição
tanto das correntes anódica quanto catódica.
Figura 1 – Diagramas de Nyquist obtidos na ausência e
presença de 1 e 100 ppm de DMTU.
Figura 2 – Curvas de polarização obtidas na ausência e
presença de 1 e 100 ppm DMTU.
Conclusões
Os ensaios eletroquímicos e de perda de massa
realizados mostraram que a presença de DMTU na
faixa de concentração de 1 a 100 ppm atua como
inibidor da corrosão do aço carbono em meio
aquoso com elevada salinidade a temperatura
ambiente.
Agradecimentos
Ao CNPq e Petrobras pelo auxílio financeiro e ao Centro
de Estudos sobre a Corrosão da Universidade de
Ferrara/Itália pela oportunidade de estudo.
Referências
[1] F. Ahmadun, A. Pendashteh, L. C. Abdullah et al., J.
Harz. Mat. 170 (2009) 530.
[2] M. K. Deyab, Corros. Sci. 49 (2007) 2315.
[3] X. Zhang et al., Corros. Sci. 43(2001)1417.
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