Alumínio Pulverizado Termicamente (TSA) é amplamente utilizado em instalações offshore como revestimento de ânodo de sacrifício em tubulações de aço carbono. O transporte e a instalação desses componentes podem levar a pequenos danos no revestimento, o que pode expor a superfície do aço à água do mar. Sabe-se que o depósito calcário é formado na superfície do aço polarizado catodicamente. Assim, esta pesquisa avaliou o TSA aplicado por sistema de pulverização de arco duplo (TWAS) no aço ao carbono S355J2 + N quando ocorrem danos (holidays) para estudar a formação de depósitos calcários no aço e adquirir dados sobre o desempenho do TSA sob altas temperaturas. A aplicação de diferentes condições também foi considerada: presença de selantes; liga do revestimento (99,5% de Al e Al-5% de Mg) e condições enterradas/não enterradas. Dois tipos de experimentos foram realizados: i) testes em potencial livre sob temperaturas constantes (30, 60 e 90°C) e diferentes tamanhos de holidays (expondo 5, 10 e 20% da superfície do aço) e ii) testes sob gradient térmico onde óleo a ~125°C foi adicionado em uma torre polimérica e água externa a ~10°C ficou em contato com a superfície das amostras (tanto potencial livre como polarização de -950 mVAg/AgCl foram aplicados). Análises incluíram inspeção visual, microscópio eletrônico de varredura e difração de Raio-X. A partir dos testes em temperaturas constante, o TSA atingiu um bom potencial de proteção (-800 a -900 mVAg/AgCl) e pouca diferença nos resultados devido à diferença na composição doTSA e no tamanho do holiday foi observada. As taxas de corrosão foram mantidas entre 0,02 e 0,01 mm/ano. No ensaio sob gradiente térmico e potencial livre, a perda de revestimento e as taxas de corrosão foram de 0,4 a 0,002 mm/ano. Além disso, o potencial alcançado foi de uma faixa menor do que a obtida anteriormente (-745 a -835 mVAg/AgCl). No entanto, quando o TSA foi combinado com proteção catódica externa e gradiente térmico, a espessura do TSA foi satisfatório e as taxas de corrosão obtidas foram inferiores a 0,076 mm/ano. O depósito calcário formado no holiday protegeu o aço contra a corrosão e seu mecanismo de crescimento baseado nesta pesquisa foi construído. / Thermally Sprayed Aluminium (TSA) is widely used in offshore facilities as sacrificial anode coating for carbon-steel risers and pipelines. Transportation and installation of those components can lead to small damages in the coating, which can expose the steel surface to the seawater. It is known that calcareous deposit is formed on the cathodically polarised steel surface. Thus, this research evaluated the TSA applied by twin wire arc spray system (TWAS) on S355J2+N carbon-steel when damage (holidays) is present in order to study the calcareous deposit formation on steel and acquire data regarding the TSA performance at high temperatures. Application of different conditions was also considered: presence of sealing; coating alloy (99.5%Al and Al-5%Mg) and buried/unburied conditions. Generally, two types of experiment were conducted – i) tests at free potential at steady temperatures (30, 60 and 90°C) and different holiday sizes (exposing 5, 10 and 20% of the steel surface) and ii) tests under thermal gradient where oil at ~125°C was added in polymeric tower and external water at ~10°C was in contact with the samples surface (both free potential and polarisation of -950 mVAg/AgCl were applied). Methodology of analyses included visual inspection, scanning electron microscope and X-ray Diffraction. From the tests at steady temperatures, the TSA reached a very good protective potential (-800 to -900 mVAg/AgCl) and little difference in results due to difference in TSA composition and holiday size was observed. Corrosion rates were kept between 0.02 and 0.01 mm/year. From the thermal gradient test under free potential, the coating loss and corrosion rates were 0.4 to 0.002 mm/year. Also, the potential achieved was in a lower range than previously obtained (-745 to -835 mVAg/AgCl). However, when TSA was combined with external cathodic protection and thermal gradient, the thickness of the TSA was satisfactory and corrosion rates obtained were below 0.076 mm/year. The calcareous deposit formed within the holiday protected the steel substrate against corrosion and its growth mechanism based in this research was built.

Alumínio Pulverizado Termicamente (TSA) é amplamente utilizado em instalações offshore como revestimento de ânodo de sacrifício em tubulações de aço carbono. O transporte e a instalação desses componentes podem levar a pequenos danos no revestimento, o que pode expor a superfície do aço à água do mar. Sabe-se que o depósito calcário é formado na superfície do aço polarizado catodicamente. Assim, esta pesquisa avaliou o TSA aplicado por sistema de pulverização de arco duplo (TWAS) no aço ao carbono S355J2 + N quando ocorrem danos (holidays) para estudar a formação de depósitos calcários no aço e adquirir dados sobre o desempenho do TSA sob altas temperaturas. A aplicação de diferentes condições também foi considerada: presença de selantes; liga do revestimento (99,5% de Al e Al-5% de Mg) e condições enterradas/não enterradas. Dois tipos de experimentos foram realizados: i) testes em potencial livre sob temperaturas constantes (30, 60 e 90°C) e diferentes tamanhos de holidays (expondo 5, 10 e 20% da superfície do aço) e ii) testes sob gradient térmico onde óleo a ~125°C foi adicionado em uma torre polimérica e água externa a ~10°C ficou em contato com a superfície das amostras (tanto potencial livre como polarização de -950 mVAg/AgCl foram aplicados). Análises incluíram inspeção visual, microscópio eletrônico de varredura e difração de Raio-X. A partir dos testes em temperaturas constante, o TSA atingiu um bom potencial de proteção (-800 a -900 mVAg/AgCl) e pouca diferença nos resultados devido à diferença na composição doTSA e no tamanho do holiday foi observada. As taxas de corrosão foram mantidas entre 0,02 e 0,01 mm/ano. No ensaio sob gradiente térmico e potencial livre, a perda de revestimento e as taxas de corrosão foram de 0,4 a 0,002 mm/ano. Além disso, o potencial alcançado foi de uma faixa menor do que a obtida anteriormente (-745 a -835 mVAg/AgCl). No entanto, quando o TSA foi combinado com proteção catódica externa e gradiente térmico, a espessura do TSA foi satisfatório e as taxas de corrosão obtidas foram inferiores a 0,076 mm/ano. O depósito calcário formado no holiday protegeu o aço contra a corrosão e seu mecanismo de crescimento baseado nesta pesquisa foi construído. / Thermally Sprayed Aluminium (TSA) is widely used in offshore facilities as sacrificial anode coating for carbon-steel risers and pipelines. Transportation and installation of those components can lead to small damages in the coating, which can expose the steel surface to the seawater. It is known that calcareous deposit is formed on the cathodically polarised steel surface. Thus, this research evaluated the TSA applied by twin wire arc spray system (TWAS) on S355J2+N carbon-steel when damage (holidays) is present in order to study the calcareous deposit formation on steel and acquire data regarding the TSA performance at high temperatures. Application of different conditions was also considered: presence of sealing; coating alloy (99.5%Al and Al-5%Mg) and buried/unburied conditions. Generally, two types of experiment were conducted – i) tests at free potential at steady temperatures (30, 60 and 90°C) and different holiday sizes (exposing 5, 10 and 20% of the steel surface) and ii) tests under thermal gradient where oil at ~125°C was added in polymeric tower and external water at ~10°C was in contact with the samples surface (both free potential and polarisation of -950 mVAg/AgCl were applied). Methodology of analyses included visual inspection, scanning electron microscope and X-ray Diffraction. From the tests at steady temperatures, the TSA reached a very good protective potential (-800 to -900 mVAg/AgCl) and little difference in results due to difference in TSA composition and holiday size was observed. Corrosion rates were kept between 0.02 and 0.01 mm/year. From the thermal gradient test under free potential, the coating loss and corrosion rates were 0.4 to 0.002 mm/year. Also, the potential achieved was in a lower range than previously obtained (-745 to -835 mVAg/AgCl). However, when TSA was combined with external cathodic protection and thermal gradient, the thickness of the TSA was satisfactory and corrosion rates obtained were below 0.076 mm/year. The calcareous deposit formed within the holiday protected the steel substrate against corrosion and its growth mechanism based in this research was built.

Alumínio Pulverizado Termicamente (TSA) é amplamente utilizado em instalações offshore como revestimento de ânodo de sacrifício em tubulações de aço carbono. O transporte e a instalação desses componentes podem levar a pequenos danos no revestimento, o que pode expor a superfície do aço à água do mar. Sabe-se que o depósito calcário é formado na superfície do aço polarizado catodicamente. Assim, esta pesquisa avaliou o TSA aplicado por sistema de pulverização de arco duplo (TWAS) no aço ao carbono S355J2 + N quando ocorrem danos (holidays) para estudar a formação de depósitos calcários no aço e adquirir dados sobre o desempenho do TSA sob altas temperaturas. A aplicação de diferentes condições também foi considerada: presença de selantes; liga do revestimento (99,5% de Al e Al-5% de Mg) e condições enterradas/não enterradas. Dois tipos de experimentos foram realizados: i) testes em potencial livre sob temperaturas constantes (30, 60 e 90°C) e diferentes tamanhos de holidays (expondo 5, 10 e 20% da superfície do aço) e ii) testes sob gradient térmico onde óleo a ~125°C foi adicionado em uma torre polimérica e água externa a ~10°C ficou em contato com a superfície das amostras (tanto potencial livre como polarização de -950 mVAg/AgCl foram aplicados). Análises incluíram inspeção visual, microscópio eletrônico de varredura e difração de Raio-X. A partir dos testes em temperaturas constante, o TSA atingiu um bom potencial de proteção (-800 a -900 mVAg/AgCl) e pouca diferença nos resultados devido à diferença na composição doTSA e no tamanho do holiday foi observada. As taxas de corrosão foram mantidas entre 0,02 e 0,01 mm/ano. No ensaio sob gradiente térmico e potencial livre, a perda de revestimento e as taxas de corrosão foram de 0,4 a 0,002 mm/ano. Além disso, o potencial alcançado foi de uma faixa menor do que a obtida anteriormente (-745 a -835 mVAg/AgCl). No entanto, quando o TSA foi combinado com proteção catódica externa e gradiente térmico, a espessura do TSA foi satisfatório e as taxas de corrosão obtidas foram inferiores a 0,076 mm/ano. O depósito calcário formado no holiday protegeu o aço contra a corrosão e seu mecanismo de crescimento baseado nesta pesquisa foi construído. / Thermally Sprayed Aluminium (TSA) is widely used in offshore facilities as sacrificial anode coating for carbon-steel risers and pipelines. Transportation and installation of those components can lead to small damages in the coating, which can expose the steel surface to the seawater. It is known that calcareous deposit is formed on the cathodically polarised steel surface. Thus, this research evaluated the TSA applied by twin wire arc spray system (TWAS) on S355J2+N carbon-steel when damage (holidays) is present in order to study the calcareous deposit formation on steel and acquire data regarding the TSA performance at high temperatures. Application of different conditions was also considered: presence of sealing; coating alloy (99.5%Al and Al-5%Mg) and buried/unburied conditions. Generally, two types of experiment were conducted – i) tests at free potential at steady temperatures (30, 60 and 90°C) and different holiday sizes (exposing 5, 10 and 20% of the steel surface) and ii) tests under thermal gradient where oil at ~125°C was added in polymeric tower and external water at ~10°C was in contact with the samples surface (both free potential and polarisation of -950 mVAg/AgCl were applied). Methodology of analyses included visual inspection, scanning electron microscope and X-ray Diffraction. From the tests at steady temperatures, the TSA reached a very good protective potential (-800 to -900 mVAg/AgCl) and little difference in results due to difference in TSA composition and holiday size was observed. Corrosion rates were kept between 0.02 and 0.01 mm/year. From the thermal gradient test under free potential, the coating loss and corrosion rates were 0.4 to 0.002 mm/year. Also, the potential achieved was in a lower range than previously obtained (-745 to -835 mVAg/AgCl). However, when TSA was combined with external cathodic protection and thermal gradient, the thickness of the TSA was satisfactory and corrosion rates obtained were below 0.076 mm/year. The calcareous deposit formed within the holiday protected the steel substrate against corrosion and its growth mechanism based in this research was built.

O processo de proteção catódica é amplamente utilizada na indústria do petróleo e gás para a prevenção contra a corrosão. Entretanto, devido às reações catódicas induzidas pelo potencial catódico aplicado pode ocorrer a formação de depósito calcário na superfície de componentes protegidos catodicamente em água do mar. Existe certa incerteza na literatura sobre o papel do depósito calcário na absorção de hidrogênio e consequentemente na fragilização pelo hidrogênio. Assim, o presente trabalho visa investigar sua influência a fim de contribuir para o melhor entendimento da participação dessa camada nesse fenômeno. Para isso, foram realizados testes de permeação eletroquímica de hidrogênio, de tração de baixa taxa de deformação (BTD) e de cronoamperometria no aço API 5CT P110 em três soluções diferentes: água do mar sintética (AMS), água do mar sintética sem Ca2+ e Mg2+ e NaCl 3,5%. Além disso, foram aplicados dois potenciais catódicos: -1000 mVECS e -1500 mVECS. Após o ensaio de tração de BTD e de cronoamperometria as amostras foram analisadas em MEV/EDS. A partir dos resultados obtidos verificou-se que o depósito calcário formado em AMS em -1000 mVECS é formado por uma fina camada inicial rica em Mg seguida de cristais de aragonita. A formação dessa camada aparentemente diminuiu o fluxo de hidrogênio no estado estacionário em comparação com as demais soluções avaliadas nesse mesmo potencial. Todavia, essa diminuição não resultou em uma mudança significativa na fragilização do material. O depósito calcário formado em AMS em -1500 mVECS mostrou-se poroso e pulverulento, apresentando principalmente Mg em sua composição. O fluxo de hidrogênio no estado estacionário e a fragilização do material em AMS em -1500 mVECS foi maior do que nas demais soluções nesse potencial. Um possível mecanismo para explicar o efeito do depósito calcário na absorção e na fragilização pelo hidrogênio foi proposto e indica a competição entre o fator superficial ocasionado pela formação do depósito calcário e a sobretensão em hidrogênio. / The process of cathodic protection is widely used in oil & gas industry to corrosion prevention. However, the cathodic reactions induced by the applied cathodic potential can lead to the calcareous deposit formation on the cathodically protected structure surface in sea water. There is uncertainty about the role of calcareous deposit on hydrogen uptake and consequently on hydrogen embrittlement. Hydrogen electrochemical permeations, slow strain rate and chronoamperometric tests were carried out in three different solutions: artificial sea water, artificial sea water without Ca2+ and Mg2+ and 3.5% NaCl solution. Besides that, two cathodic potentials were applied: -1000 mVSCE e -1500 mVSCE. After slow strain rate and chronoamperometric tests the samples were analyzed in SEM/EDS. According to the obtained results it was observed that calcareous deposits formed in artificial sea water at -1000 mVSCE consists on a thin Mg-rich inner layer and an outer layer of aragonite crystals. The deposit formation apparently decreased hydrogen flux at steady state in comparison with other solutions evaluated at the same potential. The calcareous deposit formed in artificial sea water at -1500 mVSCE was porous, powdery and mainly composed by Mg. The hydrogen flux at steady state and the embrittlement of the material were higher in artificial sea water at -1500 mVSCE than in other solutions at the same potential. A possible mechanism to explain the calcareous deposit effect on hydrogen uptake and on hydrogen embrittlement was proposed and it indicates the competition between the surface effect induced by calcareous deposit formation and the hydrogen overpotential.

O processo de proteção catódica é amplamente utilizada na indústria do petróleo e gás para a prevenção contra a corrosão. Entretanto, devido às reações catódicas induzidas pelo potencial catódico aplicado pode ocorrer a formação de depósito calcário na superfície de componentes protegidos catodicamente em água do mar. Existe certa incerteza na literatura sobre o papel do depósito calcário na absorção de hidrogênio e consequentemente na fragilização pelo hidrogênio. Assim, o presente trabalho visa investigar sua influência a fim de contribuir para o melhor entendimento da participação dessa camada nesse fenômeno. Para isso, foram realizados testes de permeação eletroquímica de hidrogênio, de tração de baixa taxa de deformação (BTD) e de cronoamperometria no aço API 5CT P110 em três soluções diferentes: água do mar sintética (AMS), água do mar sintética sem Ca2+ e Mg2+ e NaCl 3,5%. Além disso, foram aplicados dois potenciais catódicos: -1000 mVECS e -1500 mVECS. Após o ensaio de tração de BTD e de cronoamperometria as amostras foram analisadas em MEV/EDS. A partir dos resultados obtidos verificou-se que o depósito calcário formado em AMS em -1000 mVECS é formado por uma fina camada inicial rica em Mg seguida de cristais de aragonita. A formação dessa camada aparentemente diminuiu o fluxo de hidrogênio no estado estacionário em comparação com as demais soluções avaliadas nesse mesmo potencial. Todavia, essa diminuição não resultou em uma mudança significativa na fragilização do material. O depósito calcário formado em AMS em -1500 mVECS mostrou-se poroso e pulverulento, apresentando principalmente Mg em sua composição. O fluxo de hidrogênio no estado estacionário e a fragilização do material em AMS em -1500 mVECS foi maior do que nas demais soluções nesse potencial. Um possível mecanismo para explicar o efeito do depósito calcário na absorção e na fragilização pelo hidrogênio foi proposto e indica a competição entre o fator superficial ocasionado pela formação do depósito calcário e a sobretensão em hidrogênio. / The process of cathodic protection is widely used in oil & gas industry to corrosion prevention. However, the cathodic reactions induced by the applied cathodic potential can lead to the calcareous deposit formation on the cathodically protected structure surface in sea water. There is uncertainty about the role of calcareous deposit on hydrogen uptake and consequently on hydrogen embrittlement. Hydrogen electrochemical permeations, slow strain rate and chronoamperometric tests were carried out in three different solutions: artificial sea water, artificial sea water without Ca2+ and Mg2+ and 3.5% NaCl solution. Besides that, two cathodic potentials were applied: -1000 mVSCE e -1500 mVSCE. After slow strain rate and chronoamperometric tests the samples were analyzed in SEM/EDS. According to the obtained results it was observed that calcareous deposits formed in artificial sea water at -1000 mVSCE consists on a thin Mg-rich inner layer and an outer layer of aragonite crystals. The deposit formation apparently decreased hydrogen flux at steady state in comparison with other solutions evaluated at the same potential. The calcareous deposit formed in artificial sea water at -1500 mVSCE was porous, powdery and mainly composed by Mg. The hydrogen flux at steady state and the embrittlement of the material were higher in artificial sea water at -1500 mVSCE than in other solutions at the same potential. A possible mechanism to explain the calcareous deposit effect on hydrogen uptake and on hydrogen embrittlement was proposed and it indicates the competition between the surface effect induced by calcareous deposit formation and the hydrogen overpotential.

O processo de proteção catódica é amplamente utilizada na indústria do petróleo e gás para a prevenção contra a corrosão. Entretanto, devido às reações catódicas induzidas pelo potencial catódico aplicado pode ocorrer a formação de depósito calcário na superfície de componentes protegidos catodicamente em água do mar. Existe certa incerteza na literatura sobre o papel do depósito calcário na absorção de hidrogênio e consequentemente na fragilização pelo hidrogênio. Assim, o presente trabalho visa investigar sua influência a fim de contribuir para o melhor entendimento da participação dessa camada nesse fenômeno. Para isso, foram realizados testes de permeação eletroquímica de hidrogênio, de tração de baixa taxa de deformação (BTD) e de cronoamperometria no aço API 5CT P110 em três soluções diferentes: água do mar sintética (AMS), água do mar sintética sem Ca2+ e Mg2+ e NaCl 3,5%. Além disso, foram aplicados dois potenciais catódicos: -1000 mVECS e -1500 mVECS. Após o ensaio de tração de BTD e de cronoamperometria as amostras foram analisadas em MEV/EDS. A partir dos resultados obtidos verificou-se que o depósito calcário formado em AMS em -1000 mVECS é formado por uma fina camada inicial rica em Mg seguida de cristais de aragonita. A formação dessa camada aparentemente diminuiu o fluxo de hidrogênio no estado estacionário em comparação com as demais soluções avaliadas nesse mesmo potencial. Todavia, essa diminuição não resultou em uma mudança significativa na fragilização do material. O depósito calcário formado em AMS em -1500 mVECS mostrou-se poroso e pulverulento, apresentando principalmente Mg em sua composição. O fluxo de hidrogênio no estado estacionário e a fragilização do material em AMS em -1500 mVECS foi maior do que nas demais soluções nesse potencial. Um possível mecanismo para explicar o efeito do depósito calcário na absorção e na fragilização pelo hidrogênio foi proposto e indica a competição entre o fator superficial ocasionado pela formação do depósito calcário e a sobretensão em hidrogênio. / The process of cathodic protection is widely used in oil & gas industry to corrosion prevention. However, the cathodic reactions induced by the applied cathodic potential can lead to the calcareous deposit formation on the cathodically protected structure surface in sea water. There is uncertainty about the role of calcareous deposit on hydrogen uptake and consequently on hydrogen embrittlement. Hydrogen electrochemical permeations, slow strain rate and chronoamperometric tests were carried out in three different solutions: artificial sea water, artificial sea water without Ca2+ and Mg2+ and 3.5% NaCl solution. Besides that, two cathodic potentials were applied: -1000 mVSCE e -1500 mVSCE. After slow strain rate and chronoamperometric tests the samples were analyzed in SEM/EDS. According to the obtained results it was observed that calcareous deposits formed in artificial sea water at -1000 mVSCE consists on a thin Mg-rich inner layer and an outer layer of aragonite crystals. The deposit formation apparently decreased hydrogen flux at steady state in comparison with other solutions evaluated at the same potential. The calcareous deposit formed in artificial sea water at -1500 mVSCE was porous, powdery and mainly composed by Mg. The hydrogen flux at steady state and the embrittlement of the material were higher in artificial sea water at -1500 mVSCE than in other solutions at the same potential. A possible mechanism to explain the calcareous deposit effect on hydrogen uptake and on hydrogen embrittlement was proposed and it indicates the competition between the surface effect induced by calcareous deposit formation and the hydrogen overpotential.