Indiana University-Purdue University Indianapolis (IUPUI) / Endodontic treatment of the infected immature tooth has undergone a dramatic change. Conventional endodontic treatment can control infection, but root development usually remains impaired. A novel regenerative endodontic procedure, the revascularization method, can now control the infection and enable such teeth to continue root development. This is done by creating a fibrin-matrix scaffold in the antibiotic treated root canal space (RCS). Dental stem cells and growth factors have been able to continue root development in such an environment. The fibrin-matrix scaffold is dependent on the induction of a blood clot into the RCS, and this cannot always be predictably induced. PDS is a biocompatible material that can be electrospun to provide a matrix for cells and growth factors and perhaps improve on the blood clot induced fibrin scaffold by incorporating metronidazole as an adjuvant antimicrobial. A metronidazole containing electrospun PDS scaffold was examined in vitro using a turbidimetric test, the modified direct contact test. This scaffold significantly inhibited growth of an anaerobic primary endodontic pathogen Porphyromonas gingivalis. This scaffold may improve the treatment of the infected immature tooth by providing a designed matrix for root regeneration while serving simultaneously as an antibiotic drug delivery device to disinfect the RCS. The aim of this study is to evaluate in vitro the property of a synthetic scaffold to function as an antibacterial drug delivery device. PDS*II (polydioxanone) suture was obtained from Ethicon, INC. (Somerville, NJ) and was dissolved in 1,1,1,3,3,3-hexafluoro-2-propanol, HFIP (Sigma Aldrich). Three different scaffolds were electrospun onto an aluminum foil background; (1) control scaffold with no antibiotic incorporated, (2) scaffold with 5.0-wt % metronidazole incorporated, and (3) 25-wt % metronidazole incorporated. All scaffolds were cut using a 4-mm diameter biopsy punch under aseptic conditions and removed from foil, control scaffold (n = 64), scaffold containing 5.0-wt % metronidazole (n = 32), and scaffold containing 25-wt % metronidazole (n=32). Experimental scaffolds were placed in a 96- well sterile flat bottom microtiter plate. Porphyromonas gingivalis a known primary endodontic pathogen was grown in 5 ml of BHI + YE with 0.25 μl of vitamin K with incubation at 37°C under anaerobic conditions for 48 hours. Microplates were sterilized before inoculation with Pg with 400 μl of 70-percent EtOH for a minimum of 30 minutes then pipetted out. After sterilization the microwells were washed with 400 μl of sterile water and pipetted out. Group 1 (negative control) microwells (n = 8) contained control scaffold and 190 μl of broth only. Group 2 (positive control) microwells (n = 8) contained 190 μl of broth and Pg only. Group 3 microwells (n = 8) contained control scaffold, 190 μl of broth, and 10 μl of Pg inoculum. Group 4 microwells (n = 8) contained scaffold with 5 wt % metronidazole, 190 μl of broth, and 10 μl of Pg inoculum. Group 5 microwells (n = 8) contained scaffold with 25 wt % metronidazole, 190 μl of broth, and 10 μl of Pg inoculum. Group 6 contained 190 μl of uninoculated broth for spectrophotometer calibration. Sterile microplate lids were used to isolate microwells from the surrounding environment. Microplates were incubated at 37°C under anaerobic conditions for 48 hours. After 48 hours the microplates were read by using an endpoint reading in the spectrophotometer. This was repeated four times. Comparisons among the groups for differences in optical density as a measure of bacterial growth were made using mixed-model ANOVA, with a fixed effect for group and a random effect for experimental run. Pair-wise group comparisons were performed using Tukey's multiple comparisons procedure to control the overall significance level at 5 percent. The analyses were performed using the ranks of the data. Broth had significantly lower OD than all other groups (p < 0.0001). Broth+Pg and Broth+Pg+Scaffold had significantly higher OD than 5-wt % Metro (p < 0.0001) and 25-wt % Metro (p < 0.0001), but Broth+Pg and Broth+Pg+Scaffold were not significantly different from each other (p = 0.97). 5-wt % Metro and 25-wt % Metro were not significantly different from each other (p = 0.24). From the results of our study, we concluded that the 5.0-wt % and 25-wt % metronidazole containing scaffolds significantly inhibited bacterial growth and could be effectively utilized for the endodontic regeneration procedure.

O objetivo deste trabalho foi formular e otimizar uma mistura de quatro substâncias atóxicas como inibidores de corrosão para o aço carbono ABNT 1005 em meio de água de resfriamento industrial. As substâncias estudadas foram o molibdato de sódio, o tungstato de sódio, a ftalocianina de cobre e um tensoativo polimérico a base de silano de peso molecular 17.000 g.mol-1. As técnicas usadas neste estudo foram medidas de potencial de corrosão, espectroscopia de impedância eletroquímica e curva de polarização anódicas e catódicas. O tratamento dos resultados de espectroscopia de impedância eletroquímica foi feito por meio da modelagem com circuitos elétricos equivalentes, que permitiu quantificar parâmetros como resistência a transferência e carga (Rtc) e capacitância dupla camada elétrica, (Cdl). Para caracterizar a superfície do metal foram obtidas imagens por microscopia eletrônica de varredura, onde foi comprovada a alteração da superfície pela presença das substâncias estudadas. Pelas curvas de polarização foi verificado que todas as substâncias estudadas se comportam como inibidores de corrosão anódicos no meio estudado, isto é, diminuem a velocidade de dissolução do metal na presença de maiores concentrações. O uso de um projeto fatorial completo, do tipo 24 foi decisivo para identificar os principais efeitos e interações entre as substâncias; sendo que os mais importantes foram devidos à presença de molibdato e tungstato de sódio, ou seja, a presença destas duas substâncias aumentou a resistência à transferência de carga do aço carbono no meio estudado. Em seguida, a análise estatística do projeto fatorial composto permitiu estimar a concentração ótima para a mistura de molibdato e tungstato de sódio; como o ponto de máximo da função superfície de resposta obtida. A concentração ótima estimada de molibdato e de tungstato de sódio foi de 3,6 x10-3M e 3,5x10-3M respectivamente. Finalmente, foi feita a avaliação ao longo de um período de tempo de 88 horas que permitiu identificar que o melhor comportamento da Rtc e da Cdl foi entre 48 e 72 horas de imersão. / The aim of this investigation is to obtain the optimum formulation of four nontoxics substances tested as corrosion inhibitors for ABNT 1005 carbon steel in watercooling systems. The studied substances were: sodium molybdate, sodium tungstate, copper phthalocyanine and a modified copolymer of polyoxialkylene and polidimethysiloxane. Electrochemical techniques as corrosion potential, impedance spectroscopy (EIS) and potenciodynamic anodic and cathodic polarization curves were used. Electrochemical impedance spectroscopy results were fitted through equivalent electric circuit modeling that allowed quantifying parameters like: the charge transfer resistance (Rtc) and double layer capacitance (Cdl) among others. In order to characterize the metal surface, scanning electronic microscopy images were obtained. These images allowed to evidence the surface alteration resulted from the addition of the studied inhibitors. Using polarization curves were verified that all substances studied behave as anodic corrosion inhibitors, this is, metal dissolution rate decrease when higher inhibitors concentrations were added. By applying a 24 design of experiments (DOE) were possible to identify the main effects and interactions between the substances (entry variables) on the charge transfer resistance (response variable). The main effects and interactions were obtained due to the presence of sodium molybdate and sodium tungstate; the Rtc got higher values as result of the presence of sodium molybdate and sodium tungstate. As a next step, using a design of experiments with central point was allowed to estimate the optimum concentration of sodium molybdate and sodium tungstate as result of the maximum of response surface obtained from statistic analysis in a wider range of concentrations. The optimum concentration estimated was 3,6x10-3M and 3,5x10-3M from sodium molybdate and sodium tungstate respectively. Finally it was done an immersion time evaluation until 88 hours using the optimum inhibitors concentration; the best performance of de Rtc and Cdl were between 48 and 72 hours of immersion.

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Bactérias redutoras de sulfato (BRS) são os principais micro-organismos envolvidos na corrosão microbiologicamente induzida (CMI). Estas bactérias reduzem o sulfato, tendo como resultado a produção de H2S, o que pode influenciar os processos anódico e catódico na corrosão de materiais metálicos em ambientes marinhos, óleos e solos úmidos. Uma das formas de prevenir e controlar esse tipo de corrosão é a adição de biocidas ao meio corrosivo. Esta dissertação tem como objetivo avaliar o uso de biocidas no controle da CMI do aço AISI 1020 por BRS. Para isto, o comportamento da CMI no aço foi avaliado em água do mar sintética, em condições de anaerobiose, na ausência e na presença de uma cultura mista contendo BRS. Um biocida natural (óleo de alho) e outro comercial (glutaraldeído) foram utilizados para controlar a corrosão causada por estas bactérias. Duas formas de adição de biocida foram avaliadas: antes da formação do biofilme e após sua formação na superfície do metal. O crescimento microbiano na superfície do aço foi avaliado através da quantificação das BRS sésseis, pelo método do número mais provável (NMP). O comportamento eletroquímico do aço, na ausência e na presença de BRS e também para os ensaios com biocidas, foi estudado através das técnicas de espectroscopia de impedância eletroquímica (EIE) e polarização potenciodinâmica, sempre usando água do mar sintética como meio eletrolítico. A formação de biofilme e de produtos de corrosão na superfície do aço foi observada através da microscopia eletrônica de varredura (MEV). Os resultados mostraram que o aço exposto ao meio contendo BRS apresentou um processo corrosivo mais acelerado, quando comparado aos sistemas na ausência de micro-organismo. Esse processo foi evidenciado por um decréscimo na magnitude do arco capacitivo, nos ensaios de EIE, e um aumento da densidade de corrente de corrosão (Icorr), nos ensaios de polarização. Na análise de MEV, foi possível observar a formação de corrosão localizada após a remoção do biofilme da superfície. Os ensaios com biocidas, adicionados antes da formação de biofilmes, mostraram uma redução no número de bactérias sésseis, quando comparados com os ensaios sem biocida realizados pelo mesmo período de tempo (7 dias). Foi verificado também um decréscimo do processo corrosivo do aço, evidenciado através de aumento nos arcos capacitivos, nos ensaios de EIE e pelos menores valores de Icorr nos ensaios de polarização, quando comparados com o biofilme formado sem biocidas, nas mesmas condições. Apesar de não ter inibido completamente o crescimento das BRS sésseis, o óleo de alho apresentou maior redução no processo corrosivo quando comparado ao glutaraldeído, indicando sua possível aplicação como biocida natural nestas condições. Os ensaios realizados com biocidas adicionados após a formação do biofilme mostraram que o glutaraldeído apresentou alta eficácia em reduzir o número de células sésseis. Já o óleo de alho exibiu uma ação menos efetiva, sugerindo que este composto não conseguiu penetrar completamente a matriz do biofilme. Entretanto, ambos causaram aceleração do processo corrosivo do aço no meio estudado após 7 dias de exposição / Sulfate-reducing bacteria (SRB) are the most important microorganisms involved in the microbiologically-influenced corrosion (MIC). These bacteria reduce sulfate, resulting in the production of H2S, which may influence the anodic and cathodic processes in the corrosion of metallic materials in marine environments, oil and wet soils. One way to prevent and control this type of corrosion is the addition of biocides to the corrosive environment. This work aims to evaluate the use of biocides to control MIC of AISI 1020 steel by SRB. For this, the behavior of MIC in carbon steel was evaluated in artificial seawater, under anaerobic conditions, in the absence and in the presence of a mixed culture containing SRB. A natural biocide (garlic oil) and a commercial one (glutaraldehyde) were used to control the corrosion caused by these bacteria. Two ways of biocide addition were evaluated: before the formation of biofilm and after its formation on the metal surface. Microbial growth on the steel surface was evaluated by quantifying the sessile SRB, by using the most probable number method (MPN).The electrochemical behavior of the steel in the absence and presence of SRB, as well as in the experiments containing the biocides, was studied by electrochemical impedance spectroscopy (EIS) and potentiodynamic polarization, always using artificial seawater as the electrolytic medium. The biofilm formation and the corrosion products on the steel surface were observed by scanning electron microscopy (SEM).The results showed that the steel exposed to medium containing SRB exhibited an accelerated corrosion process when compared to systems without the microorganisms. This process was evidenced by a decrease in the magnitude of the capacitive loop, in EIS experiments, and an increase of the corrosion current density (Icorr), in polarization tests. By SEM analysis, it was possible to observe the formation of localized corrosion after the biofilm removal. The experiments with biocides, added before the formation of biofilms, showed a reduction in the number of sessile bacteria, compared with the tests without biocide performed on the same time period (7 days). It was also found a decrease in steel corrosive process, evidenced by an increase in the capacitive loops in the EIS tests, and by the smaller Icorr values in polarization tests, when compared to the biofilm formatted without biocides under the same conditions. Although it has not completely inhibited the growth of BRS sessile, garlic oil showed a greater reduction in corrosion process when compared to glutaraldehyde, indicating its possible application as a natural biocide under these conditions. The experiments performed with biocides added after the biofilm formation showed that glutaraldehyde exhibited high efficacy in reducing the number of sessile cells. On the contrary, the garlic oil exhibited a less effective action, suggesting that this compound could not completely penetrate the biofilm matrix. However, both biocides accelerated the steel corrosion process in the studied medium after 7 days of exposure

Entre os inibidores de corrosão clássicos que já são utilizados na indústria do petróleo, foram estudadas a imidazolina oleica e a quaternária através de técnicas eletroquímicas, gravimétrica e analíticas, para avaliar a eficiência de inibição e como esses inibidores atuam em meio ácido. O meio agressivo foi uma solução de NaCl 3,5% em massa acidificada com ácido clorídrico até atingir um pH=2 com o objetivo de simular o ambiente de extração petrolífera. O substrato empregado foi o aço carbono 1020. As técnicas eletroquímicas utilizadas foram: monitoramento do potencial de circuito aberto, medidas de resistência de polarização linear, espectroscopia de impedância eletroquímica (EIE ) e curvas de polarização. Os valores das componentes real e imaginária de impedância indicam uma resistência maior aos processos de transferência de carga com o aumento da concentração dos inibidores e os Diagramas de Bode de ângulo de fase, revelaram a presença de uma camada de inibidor adsorvida sobre o metal com uma constante de tempo em altas frequências observada para a imidazolina oleica e quaternária. Para a imidazolina quaternária, verificou-se que só para tempos maiores de imersão é que o filme se adsorve de forma eficiente demonstrando uma cinética mais lenta de adsorção. Nos ensaios gravimétricos, os resultados de taxa de corrosão em m/ano foram decrescentes com o tempo após período de imersão de 30 dias, para ambas as imidazolinas. O uso das técnicas analíticas foi necessário a fim de se compreender melhor o comportamento das imidazolinas sobre o aço no meio estudado. Os resultados da análise de íons férricos em solução, por emissão atômica, foram obtidos durante várias amostragens durante o período do ensaio de perda de massa, e foi possível verificar um processo de inibição da corrosão até doze dias de imersão do metal, depois disto ocorre um disparo na quantidade de ferro liberado em solução, sugerindo que pode estar ocorrendo uma degradação do inibidor após 12 dias de imersão. Para esclarecer esse ponto, análises por espectroscopia Raman dos produtos de fundo formados durante os ensaios de perda de massa indicaramm que a degradação pode realmente estar ocorrendo. Foi confirmado, também por espectroscopia Raman sobre a superfície do aço após imersão prévia em solução contendo a imidazolina oleica, que há uma película adsorvida que protege o metal do meio agressivo. Técnica de microscopia eletrônica de varredura foi utilizada para caracterizar os corpos de prova na ausência e presença do inibidor, depois dos ensaios eletroquímicos e foi possível caracterizar, através dessa técnica a maior eficiência inibidora do filme de imidazolina quaternária. Dois tipos de nanoconatiners foram avaliados para o encapsulamento das duas imidazolinas estudadas: nanocontainers a base do argilomineral haloiista e sílica mesoporosa tipo SBA 15. Resultados de impedância eletroquímica mostraram a liberação dos inibidores de corrosão encapsulados com o tempo de imersão. Análise na região do infravermelho por sonda de fibra ótica foi utilizada para comprovar química e qualitativamente a liberação do inibidor a partir dos nanorreservatórios, no meio agressivo. / Among the traditional corrosion inhibitors which are already used in Oil and Gas industry, it oleic and quaternary imidazolines have been studied with electrochemical, gravimetric and analytical techniques to assess the inhibition efficiency and the inhibiting action in acidic medium. The aggressive medium was a 3.5% w/w NaCl solution acidified with hydrochloric acid to pH = 2 in order to simulate oil extraction environment. The metallic substrate used was a mild carbon steel. The electrochemical techniques used were open circuit potential monitoring the, linear polarization measurements, electrochemical impedance spectroscopy (EIS) and polarization curves. The real and imaginary components values of impedance indicated greater resistance to charge transfer processes with increasing inhibitor concentration and phase angle Bode diagrams o showed the presence of adsorbed inhibitor on the metal surface with a time constant at high frequencies observed for oleic and quaternary imidazolines. For quaternary imidazoline, it was found that only after long time of immersion the film adsorbs effectively, showing slower adsorption kinetics. In weight loss tests, the corrosion rate results decreased with time for both inhibitors. The use of analytical techniques helped to have a better understanding of both imidazolines behavior. The analysis of ferric ions in the solution by atomic emission were obtained for several electrolyte samples withdrawn during weight lost test period; it was possible to verify a efficient corrosion inhibition of carbon steel till twelve days of immersion and after that an increase on the iron release to the solution occurs , suggesting that it might be experiencing inhibitor degradation after twelve days of immersion. To clarify this point, Raman spectroscopy analysis of the sediment formed during the weight loss tests was performed and the results indicated that the degradation may actually be occurring. It was confirmed also by Raman spectroscopy analysis performed on steel surface after previous immersion in solution containing oleic imidazoline, which has adsorbed as a film which protects the metal against aggressive medium. Scanning electron microscopy was used to characterize the substrate surface morphology in the absence and presence of inhibitors after electrochemical tests. The technique has proven the presence of a persistent adsorbed quaternary imidazoline film . Two types of nanoconatiners were evaluated: halloysite clay nanocontainers and SBA-15 mesoporous silica. Electrochemical evaluation of the release of the encapsulated corrosion inhibitors was proven. IR probe technique was used to confirm chemical and quantitatively the release of the encapsulated inhibitor in the electrolyte.

Made available in DSpace on 2014-12-17T14:06:56Z (GMT). No. of bitstreams: 1 AnaCeciliaVN.pdf: 4627476 bytes, checksum: 03aa7ea0e615f64c7e42bf3a39bdd226 (MD5) Previous issue date: 2008-04-25 / Portland-polymers composites are promising candidates to be used as cementing material in Northeastern oil wells of Brazil containing heavy oils submitted to steam injection. In this way, it is necessary to evaluate its degradation in the commonly acidizind agents. In addition, to identify how aggressive are the different hostile environments it is an important contribution on the decision of the acidic systems to be used in. It was investigated the performance of the Portland-polymer composites using powdered polyurethane, aqueous polyurethane, rubber tire residues and a biopolymer, those were reinforced with polished carbon steel SAE 1045 to make the electrochemical measurements. HCl 15,0 %, HCl 6,0 % + HF 1,5 % (soft mud acid), HCl 12,0 % + HF 3,0 % (regular mud acid) and HAc 10 % + HF 1,5 % were used as degrading environment and electrolytes. The more aggressive acid solution to the plain Portland hardened cement paste was the regular mud acid, that showed loss of weight around 23.0 %, followed by the soft mud acid, the showed 11.0 %, 15.0 % HCl with 7,0 % and, at last the 10.0 % HAc plus HF 1.5 % with just 1.0 %. The powdered polyurethane-composite and the aqueous polyurethane one showed larger durability, with reduction around 87.0 % on the loss of weight in regular mud acid. The acid attack is superficial and it occurs as an action layer, where the degraded layer is responsible for the decrease on the kinetic of the degrading process. This behavior can be seen mainly on the Portland- aqueous polyurethane composite, because the degraded layer is impregnated with chemically modified polymer. The fact of the acid attack does not have influence on the compressive strength or fratography of the samples, in a general way, confirms that theory. The mechanism of the efficiency of the Portland-polymers composites subjected to acid attack is due to decreased porosity and permeability related with the plain Portland paste, minor quantity of Ca+2, element preferentially leached to the acidic solution, wave effect and to substitute part of the degrading bulk for the polymeric one. The electrolyte HAc 10 % + HF 1,5 % was the least aggressive one to the external corrosion of the casing, showing open circuit potentials around +250 mV compared to -130 mV to the simulated pore solution to the first 24 hours immersion. This behavior has been performed for two months at least. Similar corrosion rates were showed between both of the electrolytes, around 0.01 &#956;A.cm-2. Total impedance values, insipient arcs and big polarization resistance capacitive arcs on the Nyquist plots, indicating passivity process, confirm its efficiency. In this way, Portlandpolymers composites are possible solutions to be succeed applied to oilwell cementing concomitant submitted to steam injection and acidizing operation and the HAc 10,0 % + HF 1,5 % is the less aggressive solution to the external corrosion of the casing / Comp?sitos Portland-pol?meros s?o promissores candidatos ? cimenta??o de po?os de petr?leo contendo ?leos pesados submetidos ? inje??o de vapor nos campos do Nordeste do Brasil. Assim, faz-se necess?rio avaliar sua degrada??o frente aos ?cidos comumente utilizados em opera??es de acidifica??o. Al?m disso, identificar a agressividade dos diferentes meios hostis ? corros?o externa do revestimento constitui uma importante contribui??o na decis?o dos sistemas ?cidos a serem utilizados. Foram avaliados comp?sitos adicionados de poliuretana em p?, poliuretana em solu??o aquosa, borracha de pneu mo?da e um biopol?mero atrav?s das API Spec. 10, sendo refor?ados com a?o carbono polido SAE 1045 para os ensaios eletroqu?micos. HCl 15,0 %, HCl 6,0 % + HF 1,5 % (soft mud acid), HCl 12,0 % + HF 3,0 % (regular mud acid) e HAc 10,0 % + HF 1,5 % foram aplicadas como meios degradantes e eletr?litos. A solu??o ?cida mais agressiva ? pasta de cimento Portland convencional ? a regular mud acid, que apresenta perda de massa em torno de de 23,0 %, seguida da soft mud acid, com perda de massa de 11,0 % e da solu??o HCl 15,0 %, em torno de 7,0 %. As menores perdas de massa, no entanto, s?o relativas ao meio agressivo HAc 10,0 % + HF 1,5 %, com perdas no patamar de 1,0 %. Os comp?sitos com poliuretana em p? e poliuretana em solu??o aquosa apresentaram maior durabilidade, com redu??o em torno de 87,0 % na perda de massa frente ao regular mud acid. O ataque ?cido ? superficial e ocorre como uma frente de a??o, sendo a camada degradada respons?vel pela minimiza??o da cin?tica do processo de degrada??o, principalmente no comp?sito Portland-poliuretana em dispers?o aquosa, por ser impregnada por pol?mero quimicamente modificado. O fato de n?o haver, de uma forma geral, influ?ncia do ataque ?cido na resist?ncia ? compress?o e fratografia das amostras, ap?s ataque ?cido, ratifica essa teoria. O mecanismo da maior efici?ncia dos comp?sitos Portland-pol?meros frente ao ataque ?cido ? regido por menores porosidades e permeabilidades que a pasta de cimento convencional, menor quantidade de Ca+2, elemento prioritariamente lixiviado para a solu??o ?cida, efeito tortuosidade e substitui??o de massa degrad?vel por massa polim?rica. O eletr?lito HAc 10,0 % + HF 1,5 % foi o menos agressivo ? corros?o externa do revestimento, com potenciais de circuito aberto superiores ? solu??o simuladora dos poros como eletr?lito, +250 mV frente a -130 mV para as primeiras 24 horas de imers?o, mantendo esse comportamento ao longo de, pelo menos, 2 meses de imers?o. Correntes de corros?o semelhantes entre esses dois eletr?litos, em torno de 0,01 &#956;A.cm-2, e valores de imped?ncia total, arcos incipientes e grandes arcos capacitivos de resist?ncia de polariza??o, indicadores de passiva??o nos diagramas de Nyquist, confirmam sua efici?ncia. Assim, comp?sitos Portland-pol?meros s?o solu??es poss?veis de serem empregadas em cimenta??o de po?os de petr?leo submetidos concomitantemente ? inje??o de vapor e opera??es de acidifica??o, sendo a solu??o HAc 10,0 % + HF 1,5 % menos agressiva ? corros?o externa do revestimento ap?s opera??es de acidifica??o

Made available in DSpace on 2014-12-17T14:07:20Z (GMT). No. of bitstreams: 1 MichelePT.pdf: 1085937 bytes, checksum: 9dafe388fed079c9a3f014f2d96a5186 (MD5) Previous issue date: 2007-04-27 / Petr?leo Brasileiro SA - PETROBRAS / The main problem on the exploration activity on petroleum industry is the formation water resulted on the fields producing. The aggravating of this problem is correlated with the advancing technologies used on the petroleum extractions and on its secondary approach objecting the reobtainment of this oil. Among the main contaminants of the water formation are corrosives gases such as: O2, CO2 and H2S, some solids in suspension and dissolved salts. Concerning to those gases the CO2 is the one that produce significant damage for carbon steel on corrosion process of the petroleum and gas industries. Corrosion inhibitors for carbon steel in formation water is one of the most used agents in control of those damages. In this context, the poor investigations of carbon steel corrosion proceeding from solids in suspension is an opened field for studies. On this work the inhibitor effect of the commercial CORRTREAT 703 was evaluated on some specific solids in suspension at saline medium containing 10.000 ppm of de-aerated chloride using CO2 until non oxygen atmosphere been present. For that, quartz, calcium carbonate, magnetite and iron sulphide were subjected to this investigation as the selected solids. The effect of this inhibitor on corrosion process correlated with those specific solids, was measured using electrochemical (resistance of linear polarization and galvanic pair) and gravimetrical techniques. During all the experimental work important parameters were monitored such as: pH, dissolved oxygen, temperature, instantaneous corrosion rate and galvanic current. According to the obtained results it was proved that the suspension solids calcium carbonate and iron sulphide decrease the corrosion process in higher pH medium. Meanwhile the quartz and magnetite been hardness increase corrosion by broking of the passive layer for erosion. In the other hand, the tested inhibitor in concentration of 50 ppm, showed to be effective (91%) in this corrosion process / O principal problema ligado ? atividade de explora??o de petr?leo ? a ?gua que se produz nos campos produtores. O agravamento deste problema se deve aos avan?os obtidos nos processos de extra??o de petr?leo, bem como ?s opera??es secund?rias que objetivam a recupera??o de petr?leo. Os principais contaminantes presentes nesta ?gua que contribuem para o desenvolvimento de processos corrosivos s?o: gases (que se encontram dissolvidos na ?gua, tais como O2, CO2 e H2S), s?lidos em suspens?o e sais dissolvidos. Dentre os gases destaca-se o CO2 que provoca desgaste significativo nas tubula??es (de a?o carbono) de ind?strias de petr?leo e g?s natural. O uso de inibidores de corros?o ? uma pr?tica comum no combate aos processos corrosivos. Neste contexto, os contaminantes do tipo particulados s?lidos s?o pouco avaliados. Desta forma, neste trabalho, o efeito do inibidor de uso comercial CORRTREAT 703 em particulados s?lidos comumente encontrados em oleodutos. Utilizou-se um meio salino contendo 10.000 ppm de cloreto desaerado com CO2 at? obten??o de um meio isento de oxig?nio. Para tanto, os s?lidos escolhidos foram: quartzo, magnetita, carbonato de c?lcio e sulfeto de ferro. A efici?ncia de inibi??o do CORRTREAT 703 na corros?o provocada por estes s?lidos, foi medida com o uso de t?cnicas eletroqu?micas (resist?ncia de polariza??o linear e par galv?nico) e gravim?tricas. Durante todo o trabalho experimental, foram monitorados os seguintes par?metros: pH, oxig?nio dissolvido, temperatura, taxa de corros?o instant?nea e corrente galv?nica. De acordo com os resultados obtidos comprovou-se que o carbonato de c?lcio e o sulfeto de ferro est?o envolvidos em um processo corrosivo mais lento em fun??o do aumento do pH do meio. No entanto, o quartzo e a magnetita em virtude da sua dureza aceleram a corros?o pela quebra da camada passiva por eros?o. Por outro lado, o inibidor avaliado foi eficaz (91 %) em uma concentra??o de 50 ppm no processo avaliado

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Bactérias redutoras de sulfato (BRS) são os principais micro-organismos envolvidos na corrosão microbiologicamente induzida (CMI). Estas bactérias reduzem o sulfato, tendo como resultado a produção de H2S, o que pode influenciar os processos anódico e catódico na corrosão de materiais metálicos em ambientes marinhos, óleos e solos úmidos. Uma das formas de prevenir e controlar esse tipo de corrosão é a adição de biocidas ao meio corrosivo. Esta dissertação tem como objetivo avaliar o uso de biocidas no controle da CMI do aço AISI 1020 por BRS. Para isto, o comportamento da CMI no aço foi avaliado em água do mar sintética, em condições de anaerobiose, na ausência e na presença de uma cultura mista contendo BRS. Um biocida natural (óleo de alho) e outro comercial (glutaraldeído) foram utilizados para controlar a corrosão causada por estas bactérias. Duas formas de adição de biocida foram avaliadas: antes da formação do biofilme e após sua formação na superfície do metal. O crescimento microbiano na superfície do aço foi avaliado através da quantificação das BRS sésseis, pelo método do número mais provável (NMP). O comportamento eletroquímico do aço, na ausência e na presença de BRS e também para os ensaios com biocidas, foi estudado através das técnicas de espectroscopia de impedância eletroquímica (EIE) e polarização potenciodinâmica, sempre usando água do mar sintética como meio eletrolítico. A formação de biofilme e de produtos de corrosão na superfície do aço foi observada através da microscopia eletrônica de varredura (MEV). Os resultados mostraram que o aço exposto ao meio contendo BRS apresentou um processo corrosivo mais acelerado, quando comparado aos sistemas na ausência de micro-organismo. Esse processo foi evidenciado por um decréscimo na magnitude do arco capacitivo, nos ensaios de EIE, e um aumento da densidade de corrente de corrosão (Icorr), nos ensaios de polarização. Na análise de MEV, foi possível observar a formação de corrosão localizada após a remoção do biofilme da superfície. Os ensaios com biocidas, adicionados antes da formação de biofilmes, mostraram uma redução no número de bactérias sésseis, quando comparados com os ensaios sem biocida realizados pelo mesmo período de tempo (7 dias). Foi verificado também um decréscimo do processo corrosivo do aço, evidenciado através de aumento nos arcos capacitivos, nos ensaios de EIE e pelos menores valores de Icorr nos ensaios de polarização, quando comparados com o biofilme formado sem biocidas, nas mesmas condições. Apesar de não ter inibido completamente o crescimento das BRS sésseis, o óleo de alho apresentou maior redução no processo corrosivo quando comparado ao glutaraldeído, indicando sua possível aplicação como biocida natural nestas condições. Os ensaios realizados com biocidas adicionados após a formação do biofilme mostraram que o glutaraldeído apresentou alta eficácia em reduzir o número de células sésseis. Já o óleo de alho exibiu uma ação menos efetiva, sugerindo que este composto não conseguiu penetrar completamente a matriz do biofilme. Entretanto, ambos causaram aceleração do processo corrosivo do aço no meio estudado após 7 dias de exposição / Sulfate-reducing bacteria (SRB) are the most important microorganisms involved in the microbiologically-influenced corrosion (MIC). These bacteria reduce sulfate, resulting in the production of H2S, which may influence the anodic and cathodic processes in the corrosion of metallic materials in marine environments, oil and wet soils. One way to prevent and control this type of corrosion is the addition of biocides to the corrosive environment. This work aims to evaluate the use of biocides to control MIC of AISI 1020 steel by SRB. For this, the behavior of MIC in carbon steel was evaluated in artificial seawater, under anaerobic conditions, in the absence and in the presence of a mixed culture containing SRB. A natural biocide (garlic oil) and a commercial one (glutaraldehyde) were used to control the corrosion caused by these bacteria. Two ways of biocide addition were evaluated: before the formation of biofilm and after its formation on the metal surface. Microbial growth on the steel surface was evaluated by quantifying the sessile SRB, by using the most probable number method (MPN).The electrochemical behavior of the steel in the absence and presence of SRB, as well as in the experiments containing the biocides, was studied by electrochemical impedance spectroscopy (EIS) and potentiodynamic polarization, always using artificial seawater as the electrolytic medium. The biofilm formation and the corrosion products on the steel surface were observed by scanning electron microscopy (SEM).The results showed that the steel exposed to medium containing SRB exhibited an accelerated corrosion process when compared to systems without the microorganisms. This process was evidenced by a decrease in the magnitude of the capacitive loop, in EIS experiments, and an increase of the corrosion current density (Icorr), in polarization tests. By SEM analysis, it was possible to observe the formation of localized corrosion after the biofilm removal. The experiments with biocides, added before the formation of biofilms, showed a reduction in the number of sessile bacteria, compared with the tests without biocide performed on the same time period (7 days). It was also found a decrease in steel corrosive process, evidenced by an increase in the capacitive loops in the EIS tests, and by the smaller Icorr values in polarization tests, when compared to the biofilm formatted without biocides under the same conditions. Although it has not completely inhibited the growth of BRS sessile, garlic oil showed a greater reduction in corrosion process when compared to glutaraldehyde, indicating its possible application as a natural biocide under these conditions. The experiments performed with biocides added after the biofilm formation showed that glutaraldehyde exhibited high efficacy in reducing the number of sessile cells. On the contrary, the garlic oil exhibited a less effective action, suggesting that this compound could not completely penetrate the biofilm matrix. However, both biocides accelerated the steel corrosion process in the studied medium after 7 days of exposure

O objetivo deste trabalho foi formular e otimizar uma mistura de quatro substâncias atóxicas como inibidores de corrosão para o aço carbono ABNT 1005 em meio de água de resfriamento industrial. As substâncias estudadas foram o molibdato de sódio, o tungstato de sódio, a ftalocianina de cobre e um tensoativo polimérico a base de silano de peso molecular 17.000 g.mol-1. As técnicas usadas neste estudo foram medidas de potencial de corrosão, espectroscopia de impedância eletroquímica e curva de polarização anódicas e catódicas. O tratamento dos resultados de espectroscopia de impedância eletroquímica foi feito por meio da modelagem com circuitos elétricos equivalentes, que permitiu quantificar parâmetros como resistência a transferência e carga (Rtc) e capacitância dupla camada elétrica, (Cdl). Para caracterizar a superfície do metal foram obtidas imagens por microscopia eletrônica de varredura, onde foi comprovada a alteração da superfície pela presença das substâncias estudadas. Pelas curvas de polarização foi verificado que todas as substâncias estudadas se comportam como inibidores de corrosão anódicos no meio estudado, isto é, diminuem a velocidade de dissolução do metal na presença de maiores concentrações. O uso de um projeto fatorial completo, do tipo 24 foi decisivo para identificar os principais efeitos e interações entre as substâncias; sendo que os mais importantes foram devidos à presença de molibdato e tungstato de sódio, ou seja, a presença destas duas substâncias aumentou a resistência à transferência de carga do aço carbono no meio estudado. Em seguida, a análise estatística do projeto fatorial composto permitiu estimar a concentração ótima para a mistura de molibdato e tungstato de sódio; como o ponto de máximo da função superfície de resposta obtida. A concentração ótima estimada de molibdato e de tungstato de sódio foi de 3,6 x10-3M e 3,5x10-3M respectivamente. Finalmente, foi feita a avaliação ao longo de um período de tempo de 88 horas que permitiu identificar que o melhor comportamento da Rtc e da Cdl foi entre 48 e 72 horas de imersão. / The aim of this investigation is to obtain the optimum formulation of four nontoxics substances tested as corrosion inhibitors for ABNT 1005 carbon steel in watercooling systems. The studied substances were: sodium molybdate, sodium tungstate, copper phthalocyanine and a modified copolymer of polyoxialkylene and polidimethysiloxane. Electrochemical techniques as corrosion potential, impedance spectroscopy (EIS) and potenciodynamic anodic and cathodic polarization curves were used. Electrochemical impedance spectroscopy results were fitted through equivalent electric circuit modeling that allowed quantifying parameters like: the charge transfer resistance (Rtc) and double layer capacitance (Cdl) among others. In order to characterize the metal surface, scanning electronic microscopy images were obtained. These images allowed to evidence the surface alteration resulted from the addition of the studied inhibitors. Using polarization curves were verified that all substances studied behave as anodic corrosion inhibitors, this is, metal dissolution rate decrease when higher inhibitors concentrations were added. By applying a 24 design of experiments (DOE) were possible to identify the main effects and interactions between the substances (entry variables) on the charge transfer resistance (response variable). The main effects and interactions were obtained due to the presence of sodium molybdate and sodium tungstate; the Rtc got higher values as result of the presence of sodium molybdate and sodium tungstate. As a next step, using a design of experiments with central point was allowed to estimate the optimum concentration of sodium molybdate and sodium tungstate as result of the maximum of response surface obtained from statistic analysis in a wider range of concentrations. The optimum concentration estimated was 3,6x10-3M and 3,5x10-3M from sodium molybdate and sodium tungstate respectively. Finally it was done an immersion time evaluation until 88 hours using the optimum inhibitors concentration; the best performance of de Rtc and Cdl were between 48 and 72 hours of immersion.

Entre os inibidores de corrosão clássicos que já são utilizados na indústria do petróleo, foram estudadas a imidazolina oleica e a quaternária através de técnicas eletroquímicas, gravimétrica e analíticas, para avaliar a eficiência de inibição e como esses inibidores atuam em meio ácido. O meio agressivo foi uma solução de NaCl 3,5% em massa acidificada com ácido clorídrico até atingir um pH=2 com o objetivo de simular o ambiente de extração petrolífera. O substrato empregado foi o aço carbono 1020. As técnicas eletroquímicas utilizadas foram: monitoramento do potencial de circuito aberto, medidas de resistência de polarização linear, espectroscopia de impedância eletroquímica (EIE ) e curvas de polarização. Os valores das componentes real e imaginária de impedância indicam uma resistência maior aos processos de transferência de carga com o aumento da concentração dos inibidores e os Diagramas de Bode de ângulo de fase, revelaram a presença de uma camada de inibidor adsorvida sobre o metal com uma constante de tempo em altas frequências observada para a imidazolina oleica e quaternária. Para a imidazolina quaternária, verificou-se que só para tempos maiores de imersão é que o filme se adsorve de forma eficiente demonstrando uma cinética mais lenta de adsorção. Nos ensaios gravimétricos, os resultados de taxa de corrosão em m/ano foram decrescentes com o tempo após período de imersão de 30 dias, para ambas as imidazolinas. O uso das técnicas analíticas foi necessário a fim de se compreender melhor o comportamento das imidazolinas sobre o aço no meio estudado. Os resultados da análise de íons férricos em solução, por emissão atômica, foram obtidos durante várias amostragens durante o período do ensaio de perda de massa, e foi possível verificar um processo de inibição da corrosão até doze dias de imersão do metal, depois disto ocorre um disparo na quantidade de ferro liberado em solução, sugerindo que pode estar ocorrendo uma degradação do inibidor após 12 dias de imersão. Para esclarecer esse ponto, análises por espectroscopia Raman dos produtos de fundo formados durante os ensaios de perda de massa indicaramm que a degradação pode realmente estar ocorrendo. Foi confirmado, também por espectroscopia Raman sobre a superfície do aço após imersão prévia em solução contendo a imidazolina oleica, que há uma película adsorvida que protege o metal do meio agressivo. Técnica de microscopia eletrônica de varredura foi utilizada para caracterizar os corpos de prova na ausência e presença do inibidor, depois dos ensaios eletroquímicos e foi possível caracterizar, através dessa técnica a maior eficiência inibidora do filme de imidazolina quaternária. Dois tipos de nanoconatiners foram avaliados para o encapsulamento das duas imidazolinas estudadas: nanocontainers a base do argilomineral haloiista e sílica mesoporosa tipo SBA 15. Resultados de impedância eletroquímica mostraram a liberação dos inibidores de corrosão encapsulados com o tempo de imersão. Análise na região do infravermelho por sonda de fibra ótica foi utilizada para comprovar química e qualitativamente a liberação do inibidor a partir dos nanorreservatórios, no meio agressivo. / Among the traditional corrosion inhibitors which are already used in Oil and Gas industry, it oleic and quaternary imidazolines have been studied with electrochemical, gravimetric and analytical techniques to assess the inhibition efficiency and the inhibiting action in acidic medium. The aggressive medium was a 3.5% w/w NaCl solution acidified with hydrochloric acid to pH = 2 in order to simulate oil extraction environment. The metallic substrate used was a mild carbon steel. The electrochemical techniques used were open circuit potential monitoring the, linear polarization measurements, electrochemical impedance spectroscopy (EIS) and polarization curves. The real and imaginary components values of impedance indicated greater resistance to charge transfer processes with increasing inhibitor concentration and phase angle Bode diagrams o showed the presence of adsorbed inhibitor on the metal surface with a time constant at high frequencies observed for oleic and quaternary imidazolines. For quaternary imidazoline, it was found that only after long time of immersion the film adsorbs effectively, showing slower adsorption kinetics. In weight loss tests, the corrosion rate results decreased with time for both inhibitors. The use of analytical techniques helped to have a better understanding of both imidazolines behavior. The analysis of ferric ions in the solution by atomic emission were obtained for several electrolyte samples withdrawn during weight lost test period; it was possible to verify a efficient corrosion inhibition of carbon steel till twelve days of immersion and after that an increase on the iron release to the solution occurs , suggesting that it might be experiencing inhibitor degradation after twelve days of immersion. To clarify this point, Raman spectroscopy analysis of the sediment formed during the weight loss tests was performed and the results indicated that the degradation may actually be occurring. It was confirmed also by Raman spectroscopy analysis performed on steel surface after previous immersion in solution containing oleic imidazoline, which has adsorbed as a film which protects the metal against aggressive medium. Scanning electron microscopy was used to characterize the substrate surface morphology in the absence and presence of inhibitors after electrochemical tests. The technique has proven the presence of a persistent adsorbed quaternary imidazoline film . Two types of nanoconatiners were evaluated: halloysite clay nanocontainers and SBA-15 mesoporous silica. Electrochemical evaluation of the release of the encapsulated corrosion inhibitors was proven. IR probe technique was used to confirm chemical and quantitatively the release of the encapsulated inhibitor in the electrolyte.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / No presente trabalho, foram realizados ensaios de tribocorrosão no aço inoxidável AISI 304L, no titânio comercialmente puro (CPTi) e na liga de titânio Ti6Al4V em solução aquosa de 0,90% m/v NaCl. Amostras de ligas de titânio com tratamento térmico superficial de refusão a laser também foram utilizadas. Um tribômetro do tipo pino-no-disco com contracorpo de alumina foi usado. Técnicas eletroquímicas in situ de monitoramento em circuito aberto, espectroscopia de impedância eletroquímica, curvas de polarização e amperimetria de resistência nula foram empregadas. Os resultados obtidos indicam que o desgaste tribocorrosivo das ligas de titânio é mais intenso do que o observado no aço inoxidável, apresentando perfis de superfície mais irregulares. A análise da impedância eletroquímica mostrou que todos os materiais utilizados apresentam uma rápida recuperação da camada passiva, exibindo módulos e fases um pouco menores do que os medidos antes do desgaste. Sob atrito, os diagramas de impedância apresentam uma forte redução do módulo. Sob desgaste, o expoente &#945; do elemento de fase constante (CPE) atinge seu valor mais baixo, enquanto o parâmetro &#947; é máximo. As curvas de polarização exibem potenciais menores e densidades de corrente de corrosão maiores durante o desgaste. O tratamento de refusão a laser, embora mude a microestrutura e a dureza superficial das amostras, não indica uma mudança aparente nos parâmetros eletroquímicos sob tribocorrosão, bem como do coeficiente de atrito. Nos ensaios de amperimetria de resistência nula, foi possível estimar a corrente mensurada no ARN por meio do emprego de um circuito elétrico equivalente. A densidade espectral de potência dos sinais de potencial e de corrente exibe a frequência de rotação (1,25 Hz) e seus harmônicos. Para baixas frequências (abaixo de 10 mHz), o decaimento obedece à relação 1 &#8260; e 1&#8260; para os sinais de potencial e corrente, respectivamente. / In this study, tribocorrosion tests were performed in stainless steel AISI 304L, commercially pure titanium (CPTI) and Ti6Al4V titanium alloy in 0.9% m/v NaCl aqueous solution of. Titanium alloy sample with laser remelting treatments were also tested. A pin-on-disc tribometer with alumina counterbody was used. In situ electrochemical techniques of open circuit monitoring, electrochemical impedance spectroscopy, polarization curves and zero resistance ammeter were employed. Results indicate tribocorrosion wear of titanium alloys is more intense than that observed in stainless steel, presenting more irregular surface profiles. Analysis of electrochemical impedance spectroscopy showed all materials used have a fast recovery of the passive layer, showing modulus and phase slightly smaller than those measured prior to wear. Under friction, impedance diagrams show a strong reduction of the modulus. Under rubbing, exponent &#945; of the constant phase element (CPE) reaches its lowest value, while &#947; parameter is maximum. Polarization curves show lower corrosion potential and higher corrosion current density during rubbing. Laser remelting treatments, although changes microstructure and surface hardness of the samples, does not indicate an apparent change in electrochemical parameters under tribocorrosion, as well as in coefficient of friction. In zero resistance ammeter tests, it was possible to estimate the current measured in ZRA using an electrical equivalent circuit. Power spectral density of the potential and current signals exhibits the rotation frequency (1.25 Hz) and its harmonics. For lower frequencies (below 10 mHz), the decay follows 1&#8260; and 1&#8260; roll-off for signals of potential and current, respectively.