Estudo da aplicação de ruído eletroquímico para determinação quantitativa de taxa de corrosão naftênica

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Main Author: Rocha, Rodrigo de Souza
Publication Date: 2023
Format: Master thesis
Language: por
Source: Repositório Institucional da UFPR
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Summary: Orientador: Prof. Dr Haroldo de Araújo Ponte
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spelling Pires, Carolina Mocelin Gomes, 1987-Universidade Federal do Paraná. Setor de Tecnologia. Programa de Pós-Graduação em Engenharia e Ciência dos Materiais - PIPEPonte, Haroldo de Araujo, 1961-Rocha, Rodrigo de Souza2024-03-20T19:35:02Z2024-03-20T19:35:02Z2023https://hdl.handle.net/1884/87195Orientador: Prof. Dr Haroldo de Araújo PonteCoorientadora: Drª Carolina Mocelin Gomes PiresDissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Engenharia e Ciência dos Materiais. Defesa : Curitiba, 11/09/2023Inclui referênciasResumo: Ácido naftênico é o termo genérico utilizado para designar todos os ácidos orgânicos presentes naturalmente no petróleo. Esses ácidos são reconhecidos como os principais responsáveis pela acidez do petróleo e por problemas associados à corrosão de estruturas e equipamentos de refino, principalmente equipamentos sujeitos a altas temperaturas e velocidades de fluxo. O controle da corrosão por ácidos naftênicos representa um dos grandes obstáculos enfrentados por refinarias e indústrias petroquímicas que processam petróleos pesados. Para atenuar esse problema, refinarias e petroquímicas empregam diversas técnicas para monitorar e mitigar os efeitos corrosivos causado pelos ácidos naftênicos. Uma das abordagens utilizada é a técnica de ruído eletroquímico. Esta técnica é reconhecida por sua capacidade promissora na avaliação e controle de parâmetros do processo de corrosão. A técnica de ruído eletroquímico vêm ganhando popularidade tanto no meio acadêmico quanto no meio industrial, devido a um conjunto de características vantajosas que essa técnica apresenta, tais como; apresentar-se com uma técnica passiva de monitoramento, dispensando a aplicação direta de corrente ou potencial na amostra a ser testada, apresentar boa sensibilidade de detecção de baixos níveis de corrosão, ser uma técnica pouco invasiva, fornecer dados sobre mecanismos qualitativos de corrosão (corrosão uniforme ou localizada) como também informações quantitativas (taxa de penetração e taxa de perda de massa), ajudando na compreensão abrangente do processo corrosivo, permitir o monitoramento online e a longo prazo da corrosão sem a necessidade de intervenções frequentes. O presente estudo concentrou-se na análise de dados de taxa de corrosão e de carga de reação via ruído eletroquímico durante o processo de corrosão do aço ASTM A335 P5 exposto à ácidos naftênicos. Foram utilizadas soluções de petróleo simulado com as especificações de NAT 0.0 mg KOH g-1, NAT 2,5 mg KOH g -1, NAT 8,0 mg KOH g-1 e NAT 28,0 mg KOH g-1 em temperaturas variando de 100 °C até 250 °C para simular as condições críticas de processo existentes em refinarias. A análise dos registros de ruído eletroquímico gerados durante o ataque corrosivo permitiu a coleta de informações relevantes sobre o processo corrosivo, tais como a taxa de corrosão, a carga de reação. Os resultados indicaram que, para as condições propostas neste trabalho, a temperatura foi um fator determinante, favorecendo tanto o aumento da taxa de corrosão quanto o aumento da carga de reação. As avaliações da resistência de ruído eletroquímico e da frequência característica revelaram que em condições de baixos valores de NAT, houve predominância de corrosão do tipo localizada e condições de elevados valores de NAT houve a predominância de corrosão do tipo generalizada. As taxas de corrosão, derivadas a partir da análise da resistência de ruído eletroquímico, demonstraram variações significativas em resposta ao aumento da temperatura, exibindo valores da ordem de 10-3 mm ano-1. Este resultado evidencia a notável sensibilidade da técnica utilizada, reforçando sua viabilidade enquanto método para monitorar eficientemente a corrosão em ambientes com alta resistividade iônica, como é o caso de meios petrolíferos.Abstract: Naphthenic acid is the term used to describe all organic acids naturally found in petroleum. These acids are recognized as the primary contributors to petroleum acidity and the problems associated with structural corrosion and refining equipment, especially those subjected to high temperatures and flow velocities. Managing corrosion caused by naphthenic acids represents a significant challenge for refineries and petrochemical industries processing heavy oil. To address this issue, refineries and petrochemical plants employ various techniques to monitor and mitigate the corrosive effects of naphthenic acids. One such approach is the electrochemical noise technique, acknowledged for its promising ability to evaluate and control corrosion process parameters. This technique has gained popularity in academic and industrial circles due to its advantageous characteristics: passive monitoring without the direct application of current or potential to the tested sample, high sensitivity in detecting low corrosion levels, non-invasive nature, and provision of qualitative (uniform or localized corrosion) and quantitative information (penetration rate and mass loss rate), facilitating a comprehensive understanding of the corrosive process. It allows online and long-term corrosion monitoring without frequent interventions. This study focused on analyzing corrosion rate and reaction load data via electrochemical noise during the corrosion process of ASTM A335 P5 steel exposed to naphthenic acids. Simulated petroleum solutions with specifications of TAN 0.0 mg KOH g-1, TAN 2.5 mg KOH g-1, TAN 8.0 mg KOH g-1, and TAN 28.0 mg KOH g-1 were used at varying temperatures from 100°C to 250°C to simulate critical process conditions in refineries. Analysis of electrochemical noise records during corrosive attacks allowed for collecting relevant information about the corrosive process, including corrosion rate and reaction load. The results indicated that, under the proposed conditions, temperature was a determining factor, favoring both increased corrosion rates and reaction loads. Evaluations of electrochemical noise resistance and characteristic frequency revealed a predominance of localized corrosion at low TAN values and generalized corrosion at high TAN values. Corrosion rates derived from electrochemical noise resistance analysis showed significant variations in response to increasing temperature, reaching values on the order of 10-3 mm year-1. This outcome underscores the remarkable sensitivity of the technique, reinforcing its viability for efficient corrosion monitoring in environments with high ionic resistivity, such as petroleum-based media.1 recurso online : PDF.application/pdfCorrosãoÁcidosEngenharia de Materiais e MetalurgiaEstudo da aplicação de ruído eletroquímico para determinação quantitativa de taxa de corrosão naftênicainfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisporreponame:Repositório Institucional da UFPRinstname:Universidade Federal do Paraná (UFPR)instacron:UFPRinfo:eu-repo/semantics/openAccessORIGINALR - D - RODRIGO DE SOUZA ROCHA.pdfapplication/pdf7292028https://acervodigital.ufpr.br/bitstream/1884/87195/1/R%20-%20D%20-%20RODRIGO%20DE%20SOUZA%20ROCHA.pdf287c72e2d1c4c26c06332cdc6f43a2beMD51open access1884/871952024-03-20 16:35:02.71open accessoai:acervodigital.ufpr.br:1884/87195Repositório de PublicaçõesPUBhttp://acervodigital.ufpr.br/oai/requestopendoar:3082024-03-20T19:35:02Repositório Institucional da UFPR - Universidade Federal do Paraná (UFPR)false
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