Produção e desenvolvimento de cerâmicas perovskitas complexas inertes ao petróleo cru baseados em niquelatos para fabricação de encapsulamentos de sensores de temperatura para poços de petróleo
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Data de Publicação: | 2023 |
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Resumo: | A utilização de cerâmicas como encapsulamento de dispositivos eletrônicos, utilizados em sensores de temperatura na indústria petrolífera, vêm sendo bastante investigadas nos últimos anos. Cerâmicas de estrutura perovskita se apresentam como potencial alternativa neste campo devido a suas características de alta resistência mecânica e por serem quimicamente inertes ao ambiente corrosivo de petróleo cru. Neste contexto, o presente trabalho tem por objetivo a produção e caracterização de novos compostos cerâmicos de estrutura perovskita cúbica complexa ordenada baseadas em niquelatos para utilização em encapsulamento para sensores de temperatura para poços de petróleo. Os compostos cerâmicos Sr2MgNiO6, Sr2ZrNiO6 e Ba2ZrNiO6 foram produzidos por reação em estado sólido. Os reagentes percussores foram tomados em quantidades estequiométricas, homogeneizados em moinho de bolas, compactados e calcinados à 1250 oC por 24 horas. A confirmação da estrutura perovskita cúbica complexa foi determinada através da técnica de difração de raios X, obtendo-se parâmetro de rede experimental de 8,3449 Å para o composto Sr2MgNiO6, 8,2215 Å para o composto Sr2ZrNiO6 e 8,3063 Å para o composto Ba2ZrNiO6. Os compostos cerâmicos também foram submetidos à análise de distribuição de partículas e análise térmica. Os corpos calcinados foram fragmentados, compactados e sinterizados à temperatura de 1350 oC por 24 horas. A caracterização das cerâmicas sinterizadas foi realizada através dos ensaios de microscopia óptica, microscopia eletrônica de varredura, espectroscopia de energia dispersiva, microdureza Vickers e densidade. Amostras de cada composto cerâmico produzido foram submetidas ao ensaio de estabilidade em petróleo. A estabilidade química dos compostos cerâmicos foi verificada através da caracterização estrutural, microestrutural e mecânica dos corpos de prova após 180 dias de imersão no petróleo bruto. Os resultados mostraram que os compostos não apresentaram mudança da estrutura e não sofreram ataque químico em sua superfície, apresentando assim propriedades adequadas para utilização como encapsulamento de sensores de temperatura em poços de petróleo. |
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Cerâmicas de estrutura perovskita se apresentam como potencial alternativa neste campo devido a suas características de alta resistência mecânica e por serem quimicamente inertes ao ambiente corrosivo de petróleo cru. Neste contexto, o presente trabalho tem por objetivo a produção e caracterização de novos compostos cerâmicos de estrutura perovskita cúbica complexa ordenada baseadas em niquelatos para utilização em encapsulamento para sensores de temperatura para poços de petróleo. Os compostos cerâmicos Sr2MgNiO6, Sr2ZrNiO6 e Ba2ZrNiO6 foram produzidos por reação em estado sólido. Os reagentes percussores foram tomados em quantidades estequiométricas, homogeneizados em moinho de bolas, compactados e calcinados à 1250 oC por 24 horas. 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Os resultados mostraram que os compostos não apresentaram mudança da estrutura e não sofreram ataque químico em sua superfície, apresentando assim propriedades adequadas para utilização como encapsulamento de sensores de temperatura em poços de petróleo.CAPESThe use of ceramics as encapsulation of electronic devices, used in temperature sensors in the oil industry, has been extensively investigated in recent years. Ceramics with a perovskite structure are a potential alternative in this field due to their characteristics of high mechanical strength and because they are chemically inert to the corrosive environment of crude oil. In this context, the present work aims at the production and characterization of new ceramic compounds with ordered complex cubic perovskite structure based on nickelates for use in encapsulation for temperature sensors for oil wells. The ceramic compounds Sr2MgNiO6, Sr2ZrNiO6 and Ba2ZrNiO6 were produced by solid state reaction. The precursor reagents were taken in stoichiometric amounts, homogenized in a ball mill, compacted and calcined at 1250 oC for 24 hours. Confirmation of the complex cubic perovskite structure was determined using the X-ray diffraction technique, obtaining an experimental lattice parameter of 8.3449 Å for the Sr2MgNiO6 compound, 8.2215 Å for the Sr2ZrNiO6 compound and 8.3063 Å for the compound Ba2ZrNiO6. The ceramic compounds were also subjected to particle distribution analysis and thermal analysis. The calcined bodies were fragmented, compacted and sintered at a temperature of 1350 oC for 24 hours. The characterization of the sintered ceramics was performed using optical microscopy, scanning electron microscopy, energy dispersive spectroscopy, Vickers microhardness and density. Samples of each ceramic compound produced were submitted to the oil stability test. The chemical stability of the ceramic compounds was verified through the structural, microstructural and mechanical characterization of the specimens after 180 days of immersion in crude oil. The results showed that the compounds did not change their structure and did not undergo chemical attack on their surface, thus presenting suitable properties for use as encapsulation of temperature sensors in oil wells.porUniversidade Federal de PernambucoPrograma de Pos Graduacao em Engenharia EletricaUFPEBrasilhttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/info:eu-repo/semantics/openAccessEngenharia mecânicaSr2MgNiO6Sr2ZrNiO6Ba2ZrNiO6PerovskitaEstabilidade em petróleoSensores de temperatura cerâmicosProdução e desenvolvimento de cerâmicas perovskitas complexas inertes ao petróleo cru baseados em niquelatos para fabricação de encapsulamentos de sensores de temperatura para poços de petróleoinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisdoutoradoreponame:Repositório Institucional da UFPEinstname:Universidade Federal de Pernambuco (UFPE)instacron:UFPEORIGINALTESE Renata Oliveira Domingues.pdfTESE Renata Oliveira Domingues.pdfapplication/pdf6055937https://repositorio.ufpe.br/bitstream/123456789/55535/1/TESE%20Renata%20Oliveira%20Domingues.pdfa3d2c97295153965119201083d57134dMD51CC-LICENSElicense_rdflicense_rdfapplication/rdf+xml; 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