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Previous issue date: 2017-03-24 / Conselho Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento Cient?fico e Tecnol?gico - CNPq / Coordena??o de Aperfei?oamento de Pessoal de N?vel Superior - CAPES / Funda??o de Amparo ? Pesquisa do Estado do Rio Grande do Sul (FAPERGS) / For the oil industry, corrosion in steel is a serious problem, especially when in presence of aqueous environment and in contact with dissolved gases (CO2, H2S and O2). In cases exploration in pre-salt fields, corrosion control is even more critical, because the crude oil is extracted with high salinity and elevated CO2 content at high pressures and temperatures. Therefore, the objective of this work was to study the performance of steels used in wellbore casing (HSLA steels with 0.04% Cr and with 0.31% Cr and a superduplex steel) in a CO2 corrosive environment with a similar chemical composition to the pre-salt reservoirs, at high pressures (15 and 30 MPa) and high temperatures (50?C and 90?C). For this, batch corrosion tests, for 7 and 30 days, were performed and the assessment of the corrosion process was made through the characterization of the scales formed on the steel surface. Corrosion rates were determined by mass loss tests, the characterization of the corrosion products was made by FEG/SEM, EDS, XRD and Raman, and the properties of the corrosion products were evaluated by electrochemical measurements of potentiodynamic polarization resistance and electrochemical impedance. In addition, the in-situ corrosion process was carried out at atmospheric pressure and evaluated by means of electrochemical impedance spectroscopy (EIS) in order to compare with the results obtained at high pressures. The scales formed on the steel surface at high pressure are predominantly composed of iron carbonate enriched with calcium as substitutional element in the lattice and the results indicate that the scales that exhibited more protective properties were the ones formed at higher temperature (90?C). There was a significant improvement on the protection character of these scales with the increase of the chromium content, with special emphasis on the high performance of superduplex steel. Comparing EIS analyzes performed on pre-corroded steels with in-situ measurements, the results obtained by the measurements performed using pre-corroded samples were more coherent with the results obtained by the other evaluation methods. However, the in situ EIS measurement can be important to provide complementary information for the understanding of corrosion involving complex systems such as these studied. / Para a ind?stria petrol?fera, a corros?o em a?os ? um grave problema, principalmente quando em presen?a de meio aquoso e em contato com gases dissolvidos (CO2, H2S e O2). Em casos como no pr?-sal, o controle da corros?o ? ainda mais cr?tico, pois o petr?leo ? extra?do com ?gua de alta salinidade e elevado teor de CO2, a altas press?es e temperaturas. Desta forma, o objetivo deste trabalho foi estudar o desempenho de a?os utilizados em revestimento de po?os de petr?leo (a?os ARBL com 0,04% de Cr e com 0,31% de Cr e um a?o superduplex) frente ao ambiente corrosivo por CO2, com composi??o qu?mica similar ao pr?-sal, a altas press?es (15 e 30 MPa) e altas temperaturas (50?C e 90?C). Para isto, realizaram-se ensaios de corros?o em batelada, por 7 e 30 dias, e as an?lises do processo corrosivo foram realizadas a partir da caracteriza??o dos filmes de produto de corros?o formados na superf?cie do a?o ap?s os ensaios. As taxas de corros?o foram determinadas por perda de massa, a caracteriza??o dos produtos de corros?o foi realizada por FEG/MEV, EDS, DRX e Raman, e as propriedades eletroqu?micas dos produtos de corros?o foram avaliadas por resist?ncia de polariza??o potenciodin?mica e imped?ncia eletroqu?mica (EIS). Al?m disso, avaliou-se tamb?m o processo corrosivo in situ, por meio de espectroscopia de imped?ncia eletroqu?mica, em press?o atmosf?rica com a finalidade de comparar com os resultados obtidos a altas press?es. O produto de corros?o formado na superf?cie do a?o a alta press?o, para todas as condi??es experimentais, ? predominantemente composto por carbonato de ferro enriquecido por c?lcio substitucional e os resultados indicam que os filmes que apresentaram propriedades mais protetoras aos a?os foram os formados em temperatura mais alta (90?C). Houve uma melhora significativa no car?ter de prote??o destes filmes com o aumento do teor de cromo, com especial destaque ao elevado desempenho do a?o superduplex. Comparando as an?lises de EIS realizadas nos a?os pr?-corro?dos com as de in situ, observou-se que os resultados obtidos atrav?s das medidas realizadas nas amostras pr?-corro?das foram mais coerentes com os resultados obtidos pelos outros m?todos avaliativos. Por?m, a medida de EIS in situ pode ser importante para fornecer informa??es complementares para a compreens?o da corros?o envolvendo sistemas complexos como estes estudados.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:tede2.pucrs.br:tede/7423 |
| Date | 24 March 2017 |
| Creators | Lopes, Nat?lia Feij? |
| Contributors | Costa, Eleani Maria da, Fernandes, Jo?o Carlos Salvador |
| Publisher | Pontif?cia Universidade Cat?lica do Rio Grande do Sul, Programa de P?s-Gradua??o em Engenharia e Tecnologia de Materiais, PUCRS, Brasil, Faculdade de Engenharia |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | English |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis |
| Format | application/pdf |
| Source | reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da PUC_RS, instname:Pontifícia Universidade Católica do Rio Grande do Sul, instacron:PUC_RS |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | -7432719344215120122, 600, 600, 600, 600, 600, 600, -655770572761439785, 4518971056484826825, -2555911436985713659, 2075167498588264571, -4379409248623720768 |
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