intercorr2014 319 avaliação da eficiência de inibidores voláteis de corrosão para proteção...

José Luís S. Ribeiro, Adriana de Araujo, Zehbour Panossian, Neusvaldo L. de Almeida, Helena L. A. Gloria, Thales G. Rosa, Gutemberg de Souza Pimenta

Avaliação da eficiência de inibidores voláteis de corrosão para proteção externa de fundo de tanque de

armazenamento por meio de ensaios de imersão

CONTEÚDO

• Introdução

• Objetivos

• Materiais e métodos

Coleta e caracterização de água produzida e escolha de IVCs

Ensaio de avaliação da capacidade de inibição do vapor

Ensaios de imersão em solução salina

Ensaios de imersão em água produzida

Ensaios de susceptibilidade à corrosão em fresta

• Resultados e discussão

• Conclusões

INTRODUÇÃO

Corrosão de fundo de tanque

• Durante o período de armazenamento, há separação de fases (óleo/água)

• Há corrosão do fundo decorrente da agressividade da água produzida

• Após a perfuração da chapa de fundo, ocorre o vazamento do produto armazenado (água produzida)

Água produzida

Petróleo

INTRODUÇÃO

Corrosão da face externa do fundo de tanque

• Contaminação por vazamento do produto armazenado

• Contaminação a partir do meio externo

• Sistemas de proteção contra corrosão : proteção catódica com e sem inibidores voláteis de corrosão.

Base de concreto armado

Vestígios de acúmulo de

produto vazado

Sobreposição de

chapas

Aspecto visual da face externa de trecho de chapa

de fundo de tanque após decapagem

INTRODUÇÃO

Vantagem do uso de IVC (na literatura):

• os IVCs podem atuar nos bolsões de ar em que não há contato da chaparia com a base de seu assentamento e, também, nas áreas suscetíveis à corrosão em frestas;

• os IVCs, quando associados a sistemas de proteção catódica, permitem a aplicação de densidades de corrente menores e a diminuição do número de anodos. Com isso, podem ser reduzidos os custos totais de cada sistema;

• a concentração do IVC e a sua formulação podem ser modificadas de acordo com a agressividade do ambiente;

• diminuição das taxas de corrosão de 10 a 13 vezes (ensaio sem campo durante 53 meses).

OBJETIVOS

Do projeto

Deste trabalho

definir o sistema mais adequado para a recuperação e

proteção de fundo de tanques assentados em concreto,

incluindo sistemas de proteção catódica com e sem associação

de inibidores voláteis de corrosão (IVC).

apresentar os resultados preliminares de avaliação em

laboratório de dois IVCs disponíveis no mercado nacional,

apresentados por seus fabricantes como sendo eficientes na

proteção da face externa da chaparia de fundo de tanque

atmosférico.

MATERIAIS E MÉTODOS

• Solução aquosa de NaCl (0,1 mol.L-1)

• Corpos de prova de aço carbono ABNT 1020 (76,0 mm x 12,5 mm x 1,5 mm)

• IVCs - escolhidos entre os disponíveis no mercado nacional e caracterizados por meio de análises químicas.

• Água Produzida coletada de fundo de tanques e caracterizada por meio de análise química e bacteriológica

MATERIAIS E MÉTODOS

Ensaio de avaliação da capacidade de inibição do vapor, segundo NACE TM0208

Local de

armazenamento do

inibidor

Corpo de prova

• ambiente com umidade de 90 % (23 h); • aquecimento do ambiente (50 °C) seguido de resfriamento brusco e

repouso por 3 h (22 °C).

MATERIAIS E MÉTODOS

Ensaios de imersão (10 dias, exame visual)

Parte imersa dos

corpos de prova

Parte emersa dos

corpos de prova

MATERIAIS E MÉTODOS

Ensaio da verificação da susceptibilidade à corrosão em frestas (350 mg de inibidor em 7 dm3. Avaliação: exame visual)

Dispositivo fixado no

corpo de prova

(K2SO4 saturado para manter ambiente com UR de 95 %)

RESULTADOS E DISCUSSÃO

Análise química da água produzida

• TQ1 - água produzida utilizada nos ensaios de imersão

• TQ2-TQ10 - outras águas produzidas coletadas anteriormente em outros tanques no mesmo terminal Petrobras

Análises/Ensaios

Resultados

da água

utilizada Resultados de outras águas (referência)

TQ 1 TQ 2 TQ 3 TQ 4 TQ 5 TQ 6 TQ 7 TQ 8 TQ 9 TQ 10

pH 7,61 7,35 7,06 6,88 7,17 7,92 7,19 6,76 7,39 6,78

Condutividade – mS.cm-1 6,56 5,52 7,26 8,65 6,38 8,67 6,62 5,39 7,39 7,19

Potencial redox - mV -68,5 -446 -352 -331 -395 -433 -390 -309 -411 -315

Cloreto (Cl-) - % 2,67 0,65 2,06 1,60 0,85 2,98 0,82 2,01 1,29 1,12

Sulfato (SO42-) - mg/L 108 195 102 78 157 211 245 132 93 72

Sulfeto (H2S) - mg/L 1,7 137,4 119,8 23,8 186,9 31,6 136,2 1,4 158,6 3,8

Sólidos Totais dissolvidos - % 5,3 4,0 6,2 6,6 4,6 7,6 4,7 5,8 5,3 5,3

Bicarbonato (HCO3-) -mg/L 1700 1380 220 600 1300 330 1275 320 1440 820

Alcalinidade (CaCO3) - mg/L 1400 1130 180 500 1060 270 1050 260 1180 670

Dureza - mg de CaCO3/L 2500 2198 3211 2354 2853 2268 2692 2883 2460 2399

RESULTADOS E DISCUSSÃO

Análise microbiológica da água produzida

Microrganismo Período de Incubação

4 dias 6 dias 14 dias 28 dias

Bactérias anaeróbicas heterotróficas totais – BANHT

(NMP.g-1

) * 4,5 x 10³ 2,0 x 10

5 2,0 x 10

5 3,0 x 10

5

Bactérias redutoras de sulfato mesófilas – BRS

(NMP.g-1)* 4,5 x 10³ 1,4 x 10

6 1,5 x 10

6 >1,4 x 10

7

Bactérias precipitantes de ferro – BPF

(NMP.g-1

)*

10 dias

1,3 x 10²

(*) NMP.g-1: número mais provável de bactérias por grama de amostra. Valor acima do limite de alerta

estabelecido pela Norma

Petrobras N 2785 (105 NMP/g)

RESULTADOS E DISCUSSÃO

Análise química de amostras dos inibidores

• Informações de catálogo dos fabricantes: uso recomendado para fundos de tanque. O IVC – B recomenda a dosagem de 10 %, quando usado dissolvido em água potável.

• difratometria de raios X: o IVC - A: benzoato de amônio* (C7H9NO2) IVC - B: benzoato de amônio e carbonato de sódio

(Na2CO3)

• Cromatografia Gasosa - Espectrometria de massa (CGEM) – compostos voláteis: o IVC - A e IVC - B: amônia (NH3)*, ácido acético (C2H4O2)*, 2-feniltolueno (C13H12)*, bifenila

(C12H10)**, metilbifenila (C13H12)* e benzilbenzeno (C13H12)*

(*) conhecido inibidor anódico

(**) possivelmente produtos da degradação do benzoato de amônio

RESULTADOS E DISCUSSÃO

Ensaio de avaliação da capacidade de inibição do vapor

IVC-A,CP1 IVC-A,CP2 IVC-A, CP3 IVC-A, CP4 IVC-A, CP5

IVC-B, CP1 IVC-B, CP2 IVC-B, CP3 IVC-B, CP4 IVC-B, CP5

RESULTADOS E DISCUSSÃO

Ensaio de imersão em solução salina (0,1 mol.L-1 NaCl)

Referência CP1 CP2 CP3 CP1 CP2 CP3 CP1 CP2 CP3

IVC-A – 1 % IVC-A – 3 % IVC-A – 5 %

Inibidor IVC-A

RESULTADOS E DISCUSSÃO

Ensaio de imersão em solução salina (0,1 mol.L-1 NaCl)

Referência CP1 CP2 CP3 CP1 CP2 CP3 CP1 CP2 CP3

IVC-B – 1 % IVC-B – 3 % IVC-B – 5 %

Inibidor IVC-B

RESULTADOS E DISCUSSÃO

Ensaio de imersão em Água Produzida

Inibidor IVC-A

Referência CP1 CP2 CP3 CP1 CP2 CP3 CP1 CP2 CP3

IVC-A – 5 % IVC-A – 10 % IVC-A – 15 %

RESULTADOS E DISCUSSÃO

Ensaio de imersão em Água Produzida

Inibidor IVC-B

Referência CP1 CP2 CP3 CP1 CP2 CP3 CP1 CP2 CP3

IVC-B – 5 % IVC-B – 10 % IVC-B – 15 %

RESULTADOS E DISCUSSÃO

Reação da Água Produzida com o IVC - B

Precipitado Carbonato de cálcio e magnésio

Seca Analisada

RESULTADOS E DISCUSSÃO

Reação do IVC - B com solução saturada de hidróxido de cálcio e solução de poro do concreto de

Solução saturada de Ca(OH)2

Filtrada Água de poro de concreto Concreto moído em água e filtrado

RESULTADOS E DISCUSSÃO

Ensaio de susceptibilidade à corrosão em fresta

Referência IVC - A IVC - B

Antes da decapagem

Após a decapagem

No ensaio, ocorreu a volatilização total do pó do inibidor ICV-B (após 10 dias), enquanto até o término do ensaio do inibidor ICV-A havia uma grande quantidade de pó. A análise mostrou a presença de amônia na solução de ensaio de ambos os inibidores, no entanto, para o inibidor ICV-B, havia uma concentração bem mais elevada.

Determinação da capacidade de inibição de corrosão em fresta

Ausência de pó do inibidor IVC-B, após 10 dias

Pó remanescente ao término do ensaio do

inibidor IVC-A

Ensaio de susceptibilidade à corrosão em fresta

CONCLUSÕES

Os resultados obtidos permitiram obter as seguintes conclusões:

os ensaios realizados seguindo a norma NACE-TM0208 permitiram classificar os inibidores voláteis em estudo como eficientes quanto à sua capacidade de inibição no espaço vapor;

os ensaios de imersão parcial em solução salina (NaCl) permitiram observar que a adição de 5 % de inibidores é adequada para conferir proteção tanto à parte imersa como à parte emersa (espaço vapor) da superfície do metal. O inibidor IVC-B apresentou melhor desempenho;

os ensaios de imersão parcial em água produzida permitiram observar a necessidade de adição de 15 % de inibidores para um controle efetivo da corrosão, tanto na condição de imersão como em exposição a vapor úmido. O inibidor IVC-B apresentou melhor desempenho;

CONCLUSÕES

a adição do IVC-B na água produzida resultou na precipitação de carbonato de cálcio e magnésio. Esse precipitado também foi observado em ensaios adicionais de adição do inibidor IVC-B em soluções aquosas simulando a água de poros de concreto;

os ensaios em frestas mostraram a suscetibilidade do metal a este tipo de corrosão, especialmente na presença do inibidor IVC-B.