Estudo do meio corrosivo e da corrosão de diferentes aços carbono em água clarificada de uma planta de tratamento de água industrial

Abstract

As estações de tratamento de água (ETA) apresentam um sistema complexo cuja confiabilidade é afetada por diversos fatores, incluindo a durabilidade dos materiais empregados. Grande parte das tubulações das ETA é fabricada em aço carbono e com o tempo ocorrem processos corrosivos, induzindo à perda de massa e geração de produtos de oxidação os quais, além de comprometer a integridade dos componentes, podem ocasionar problemas de contaminação da água. Dessa forma, as tubulações industriais precisam ser continuamente monitoradas a fim de garantir a qualidade da água de processo. O propósito deste trabalho constituiu em caracterizar e avaliar o potencial de corrosão do sistema de distribuição de água clarificada proveniente de uma etapa de tratamento de água para indústrias petroquímicas. O presente trabalho foi dividido em três etapas. A primeira etapa corresponde à caracterização da água através de análises físicoquímicas e da determinação dos índices de corrosividade (Langelier (LSI), Ryznar (RSI), Puckorius (PSI) e Larson-Skold (ILS)). A composição da água, presença de substâncias dissolvidas, alcalinidade, pH, temperatura, velocidade de fluxo, entre outros, foram fatores considerados no estudo da corrosividade do meio. Na segunda etapa foram realizados ensaios de corrosão nas ligas de aço carbono AISI 1008, AISI 1045 e ASTM A36 em água clarificada. Os ensaios de corrosão incluíram monitoramento da taxa de corrosão por perda de massa, potencial de circuito aberto (OCP) em função do tempo na presença e ausência de inibidores de corrosão e curvas de polarização potenciodinâmicas (PDP). E por fim, foram realizados estudos específicos da tubulação atual de aço ASTM A36, incluindo a análise da vida útil da tubulação e seu comportamento em presença de inibidores comerciais. Os resultados obtidos mostraram que a água clarificada apresenta tendência forte de corrosão. Conclui-se que as opções para prolongar a vida útil da tubulação de água clarificada são: aumento da alcalinidade do meio, uso de substâncias inibidoras de corrosão e/ou redução da pressão de trabalho, sendo a substituição da tubulação em questão inquestionável. Os inibidores testados não demonstraram eficácia relevante na proteção do substrato. Em relação à resistência à corrosão, não foram constatadas vantagens em substituir a liga de aço carbono da tubulação de água clarificada (ASTM A36) pelos aços AISI 1008 ou AISI 1045.

Water treatment plants have a complex system where reliability is affected by several factors, including the durability of used materials. Most of the pipes are made of carbon steel and, over time, corrosive processes occur, leading to loss of mass and generation of oxidation products which, in addition to compromising the integrity of the components, can cause water contamination problems. Thus, industrial pipelines need to be continuously monitored in order to guarantee the quality of the process water. The purpose of this work is to characterize and evaluate the corrosion potential of the clarified water distribution system from a petrochemical industry. The present work was divided into three stages. The first stage corresponds to the characterization of water through physical-chemical analysis and the determination of corrosion index (Langelier (LSI), Ryznar (RSI), Puckorius (PSI) and Larson-Skold (ILS)). The composition of water, presence of dissolved substances, alkalinity, pH, temperature, flow rate, among others, were factors considered in this study of the fluid's corrosivity. In the second stage, corrosion tests were carried out on carbon steel AISI 1008, AISI 1045 and ASTM A36 in clarified water. The corrosion tests included monitoring the corrosion rate due to mass loss, open circuit potential (OCP) in the presence and absence of corrosion inhibitors and potentiodynamic polarization curves (PDP). Finally, specific studies were carried out on the current steel pipe ASTM A36, including analysis of the life expectancy of the pipe and its behavior in the presence of commercial inhibitors. The results obtained showed that the clarified water has a strong tendency to corrosion. It is concluded that the options for extending the useful life of the water pipe are increasing the alkalinity of the fluid, using corrosion inhibiting and / or reducing the working pressure. The replacement of the pipe in question is unquestionable. The tested inhibitors did not demonstrate relevant efficacy in protecting the substrate. Regarding corrosion resistance, there were no advantages in replacing the carbon steel of the clarified water pipe (ASTM A36) with AISI 1008 or AISI 1045 steels.