Estudo comparativo entre o uso do sulfeto de hidrogênio gasoso e o tiossulfato de sódio na corrosão do aço AISI 1070 exposto a meio salino

Abstract

O sulfeto de hidrogênio (H2S) é um composto frequentemente encontrado em campos de produção de petróleo, sendo a proporção deste no poço dependente de várias características, incluindo geológicas. Seu estudo torna-se importante em virtude da otimização de custos da indústria, pois se trata de um gás altamente corrosivo às camadas dos dutos da indústria petrolífera. Entretanto, pesquisas que envolvam o H2S exigem estruturas laboratoriais onerosas/especializadas/altamente seguras/altamente controladas devido aos riscos que ele causa à saúde humana. O uso de tiossulfato em ensaios de corrosão para qualificação de materiais pode ser uma alternativa mais econômica e segura em pesquisas que envolvam o estudo do H2S e sua interação com os aços de alta resistência e baixa liga utilizados na fabricação de dutos flexíveis. Este trabalho teve como principal objetivo avaliar a formação de produtos de corrosão e o comportamento eletroquímico do aço AISI 1070 em um ensaio/meio controlado, composto por solução salina (3,5% de NaCl) e tiossulfato de sódio (0,01 Mol / L) como fonte geradora de H2S, utilizando como meio controle uma solução, de mesma concentração salina, misturada ao gás sulfeto de hidrogênio 0,1 % com balanço em nitrogênio (N2), com propriedades conhecidas. Ensaios com caráter exploratório foram realizados utilizando menores tempos de exposição, permitindo a avaliação da cinética de formação dos produtos de corrosão, crescimento de suas camadas, caracterização química e morfológica em ambas as condições (tanto de H2S como de S O 2-). Também foram realizados de imersão com períodos de duração maiores, para verificação da perda de massa e taxa de corrosão para ambos os sistemas, bem como a caracterização dos produtos de corrosão formados, via difração de raios-X, espectroscopia Raman e espectroscopia Mössbauer. Durante essa etapa, foi o acompanhamento eletroquímico nas duas condições foi feito buscando avaliar tanto a cinética do processo de formação dos filmes, como o comportamento do material para os longos períodos. Os resultados demonstraram que é possível obter H2S a partir da reação com tiossulfato, no entanto, a cinética de formação dos produtos de corrosão é maior em comparação com aquela apresentada pelo H2S gasoso, conclusão evidenciada nos testes exploratórios. Contudo para tempos de imersão mais longos, os espectros de impedância sugerem filmes com características superficiais similares. Uma ressalva, contudo, deve ser feita com respeito às polarizações ao final de 250 h de imersão, que mostraram um comportamento mais protetivo dos produtos formados pela imersão no Meio 1. Este resultado sugere que o fornecimento de H2S na superfície do aço é mais efetivo quando originado da reação do tiossulfato do que quando ele está presente na concentração de 0,1% na mistura gasosa.

Hydrogen sulfide (H2S) is a compound often found in oil production fields, and the proportion of this in the well depends on several characteristics, including geological. Its study becomes important due to the optimization of costs of the industry, because it is a highly corrosive gas to the layers of the pipelines of the oil industry. However, research involvingH2Srequires costly/specialized/highly safe/highly controlled laboratory structures due to the risks it causes to human health. The use of thiosulfate in corrosion tests for material qualification can be a more economical and safer alternative in research involving the study of H2S and its interaction with high strength and low alloy steels used in the manufacture of flexible ducts. This work had as main objective to evaluate the formation of corrosion products and the electrochemical behavior of AISI 1070 steel in a controlled assay/medium, composed of saline solution (3.5% NaCl) and sodium thiosulfate (0.01 Mol / L) as a generating source of H2S, using as control medium a solution of the same saline concentration, mixed with 0,1 % hydrogen sulfide gas with nitrogen balance (N2), with known properties. Exploratory assays were performed using shorter exposure times, allowing the evaluation of the kinetics of corrosion product formation, growth of their layers, chemical and morphological characterization under both conditions (both H2S and S2O32-). Immersion periods with longer duration periods were also performed to verify the mass loss and corrosion rate for both systems, as well as the characterization of the corrosion products formed, via X-ray diffraction, Raman spectroscopy and Mössbauer spectroscopy. During this stage, the electrochemical follow-up in both conditions was done seeking to evaluate both the kinetics of the film formation process and the behavior of the material for the long periods. The results showed that it is possible to obtain H2S from the reaction with thiosulfate, however, the kinetics of formation of corrosion products is higher compared to that presented by gaseous H2S, a conclusion evidenced in the exploratory tests. However, for longer immersion times, impedance spectra suggest films with similar surface characteristics. A caveat, however, should be made with respect to the polarizations at the end of 250 h of immersion, which showed a more protective behavior of the products formed by immersion in Environment 1. This result suggests that the supply of H2S on the surface of the steel is more effective when originated from the thiosulfate reaction than when it is present at the concentration of 0.1% in the gas mixture.