| Resumen: | This study investigates the influence of pressure on the formation of corrosion product scales on API 5L X65 steel used in the oil and gas industry. Experiments were performed in humid CO2 and water saturated with CO2 environments at 50ºC for periods of 168 and 360 hours in 2 MPa and 5 MPa subcritical conditions and 10 MPa, 15 MPa and 20 MPa supercritical conditions. The thermodynamic model of Duan was used to obtain information about CO2 solubility in water, the water concentration present in the humid CO2 and the pH for the experimental conditions used in this work. Corrosion rates were determined by weight loss tests, and the scales were characterized by scanning electron microscopy, electrochemical measurements and X-ray diffraction. The results showed that for the 168 hours exposure time, the size of iron carbonate crystals formed in CO2 saturated water was bigger in relation to the ones formed in humid CO2 environments, with the exception of the experiment performed at 20 MPa. The scales formed in 168 hours and 360 hours exposure time, in both environments and pressures, showed typical morphology of iron carbonate. It was also observed that the films tend to be more compact with increased immersion time, but not necessarily more protective. Corrosion rates were classified as severe according to NACERP- 07-75 for both subcritical to supercritical pressures in CO2 saturated water environment and for both exposure times. In the case of 168 hours of exposure and CO2 saturated water environment, the highest corrosion rate occurred at 15 MPa. Already for 360 hours exposure times, performed at supercritical pressures, the corrosion rates increased with increasing pressure and the higher corrosion rate values were observed in water saturated with CO2. Electrochemical impedance tests showed no significant differences in resistance to polarization in subcritical pressures to 168 hours for both environments. As for supercritical pressures, higher polarization resistance was 15 MPa in CO2 environment. Potentiodynamic polarization tests indicated that at 168 hours of immersion, there was a reduction in the rate of dissolution of the films formed at 10 MPa and 20 MPa in both environments. For the 360 hours of immersion, the corrosion potential was most active at 5 MPa for water saturated with CO2, with no significant differences of humid CO2 environment.
Neste estudo avaliou-se a influência da pressão na formação dos filmes de produto de corrosão no aço API5L X65 utilizado na indústria de petróleo e gás. A corrosão foi promovida em ambientes de CO2 úmido e água saturada com CO2 a 50ºC, durante 168 horas e 360 horas, em pressões subcríticas de 2 MPa e 5 MPa e supercríticas de 10 MPa, 15 MPa e 20 MPa. Utilizou-se o modelo termodinâmico de Duan a fim de obter informações sobre solubilidade do CO2 em água, a concentração de água presente no CO2 úmido e o pH para as condições experimentais utilizadas neste trabalho. As taxas de corrosão foram determinadas por ensaios de perda de massa, os filmes de produtos de corrosão foram caracterizados por microscopia eletrônica de varredura, por medidas eletroquímicas de impedância e de polarização potenciodinâmica e difração de raios X. Os resultados indicaram que, para 168 horas, os cristais de carbonato de ferro foram maiores para o meio de água saturada com CO2 que em meio de CO2 úmido, com exceção em 20 MPa. Os filmes de produtos de corrosão formados durante 168 horas e 360 horas, em ambos os meios e pressões, apresentaram morfologia típica de carbonato de ferro. Os filmes tendem a ser mais densos com o aumento do tempo de imersão, porém não necessariamente mais protetores. As taxas de corrosão foram classificadas como severas, segundo a NACE-RP-07-75 tanto para as pressões subcríticas quanto para supercríticas no meio de água saturada com CO2, em ambos os tempos de exposição. Em 168 horas a maior taxa de corrosão ocorreu em 15 MPa em água saturada com CO2. Para 360 horas, em pressões supercríticas, a taxa de corrosão aumentou com o aumento da pressão e as taxas de corrosão mais altas foram observadas para o meio de água saturada com CO2. Os ensaios eletroquímicos de impedância não apresentaram diferenças significativas à resistência à polarização em pressões subcríticas, para 168 horas, para ambos os meios. Em 360 horas, em pressões subcríticas, a maior resistência à polarização foi em 5 MPa também para os dois meios. Já para pressões supercríticas, a maior resistência à polarização foi em 15 MPa no meio de CO2. Os ensaios de polarização potenciodinâmica indicaram que em 168 horas houve redução na velocidade de dissolução dos filmes formados em 10 MPa e 20 MPa em ambos os meios. Para 360 horas, o potencial de corrosão foi mais ativo em 5 MPa para água saturada com CO2, não havendo diferenças significativas para o meio de CO2 úmido. |
