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Previous issue date: 2017-07-25 / Programa de Recursos Humanos - 203 / O interesse na utilização dos aços de alta resistência e baixa liga (ARBL) na indústria petrolífera deve-se a inserção de elementos de liga na composição química, que propicia o aumento da resistência mecânica e a boa tenacidade evitando prejuízos econômicos através do aumento da produção de petróleo. Esta produção, geralmente, é acompanhada por certo volume de água, que resulta da quantidade de água presente no poço produtor. Em muitos casos há a necessidade de inserção de água (doce ou salgada) para a recuperação de poços de baixa produtividade, sendo gerados grandes volumes de água produzida. A água produzida contém uma variedade de compostos químicos que atuam no processo de corrosão eletroquímica, além de diversas espécies de micro-organismos que causam a corrosão microbiologicamente induzida (CMI). Estes micro-organismos alteram as reações na interface metal/solução através da produção de metabólitos corrosivos associados à formação gradativa do biofilme sobre as superfícies metálicas. O presente trabalho teve como objetivo investigar a ação microbiológica na resistência à corrosão e nas propriedades mecânicas do aço API 5L X80 exposto à água produzida em condições estáticas. Análises físico-químicas e microbiológicas foram realizadas na água produzida, e quantificados os micro-organismos sésseis presentes no biofilme. Análises microscópicas de espectroscopia de dirpersão de energia (EDS) e difração de raio X (DRX) foram utilizadas para avaliar os filmes e os produtos de corrosão. A avaliação do processo corrosivo foi realizada através de ensaios de perda de massa, taxa de corrosão e por técnicas eletroquímicas. O comportamento mecânico do aço foi avaliado por meio de ensaios de dureza e tração. A quantificação microbiológica séssil evidenciou a adesão dos micro-organismos na superfície do aço proveniente da água produzida. As análises por EDS foram confirmadas pelos resultados de DRX indicando como principais produtos de corrosão os compostos Fe(OH)₃, Fe(OH)₂, FeOOH, Fe₃O₄, FeS₂ e FeCl₃ típicos do aço exposto à água produzida não esterilizada. As taxas de corrosão dos corpos de prova do sistema de água produzida esterilizada foram de baixa corrosividade, enquanto os corpos de prova do sistema de água produzida não esterilizada foram de moderada corrosividade. Os ensaios eletroquímicos de espectroscopia de impedância eletroquímica evidenciaram uma maior agressividade para o sistema de água produzida não esterilizada, o qual foi associado à geração de metabólitos ácidos pelos micro-organismos possivelmente promoveram a ruptura do biofilme. Estes resultados foram confirmados pelo ajuste do circuito equivalente. A dureza dos corpos de prova após a exposição aos sistemas de água produzida não foi alterada em comparação aos corpos de prova sem exposição aos sistemas. Os ensaios de tração evidenciaram que os micro-organismos reduziram a resistência e a ductilidade dos corpos de prova de aço. / The interest in the use of high-strength low-alloy steels (ARBL) in the petroleum industry is due to the insertion of alloying elements in the chemical composition, which favors the increase of the mechanical resistance and the good tenacity avoiding economic losses through the increase of the production of oil. This production is usually accompanied by a certain volume of water, which results from the amount of water present in the producing well. In many cases there is a need to insert water (freshwater or seawater) for the recovery of low productivity wells, generating large volumes of water produced. The produced water contains a variety of chemical compounds that act in the process of electrochemical corrosion, as well as several species of microorganisms that cause microbiologically induced corrosion (MIC). These microorganisms alter the reactions at the metal/solution interface through the production of corrosive metabolites associated with the gradual formation of the biofilm on the metallic surfaces. The present work had as objective to investigate the microbiological action in the resistance to the corrosion and in the mechanical properties of the API 5L X80 steel exposed to the produced water in static conditions. Physical-chemical and microbiological analyzes were performed on the produced water, and sessile microorganisms present in the biofilm were quantified. Microscopic analyzes of energy dispersion spectroscopy (EDS) and X-ray diffraction (XRD) were used to evaluate films and corrosion products. The evaluation of the corrosive process was carried out through weight loss, corrosion rate and electrochemical techniques. The mechanical behavior of the steel was evaluated by hardness and tensile tests. The microbiological quantification of sessile evidenced the adhesion of the microorganisms on the surface of the steel coming from the produced water. The EDS analysis was confirmed by XRD results indicating as main corrosion products the compounds Fe(OH)₃, Fe(OH)₂, FeOOH, Fe₃O₄, FeS₂ and FeCl₃ typical of steel exposed to non sterile produced water. The corrosion rates of the specimens of the sterilized water system were low corrosivity, while the specimens of the non sterile produced water system were moderate corrosivity. The electrochemical tests of electrochemical impedance spectroscopy evidenced a greater aggressiveness for the non sterilized produced water system, which was associated to the generation of acid metabolites by the microorganisms possibly promoted biofilm rupture. These results were confirmed by the equivalent circuit setting. The hardness of the specimens after exposure to the produced water systems was not altered in comparison to the specimens without exposure to the systems. The tensile tests demonstrated that the microorganisms reduced the strength and ductility of steel specimens.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:repositorio.ufpe.br:123456789/26325 |
| Date | 25 July 2017 |
| Creators | OLIVEIRA, Edkarlla Sousa Dantas de |
| Contributors | http://lattes.cnpq.br/4668070841633275, http://lattes.cnpq.br/8239963408522016, URTIGA FILHO, Severino Leopoldino, LIMA, Maria Alice Gomes de Andrade |
| Publisher | Universidade Federal de Pernambuco, Programa de Pos Graduacao em Engenharia Mecanica, UFPE, Brasil |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFPE, instname:Universidade Federal de Pernambuco, instacron:UFPE |
| Rights | Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazil, http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/, info:eu-repo/semantics/embargoedAccess |
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