ÁREA: Físico-Química
TÍTULO: ESTUDO DA ADSORÇÃO DO COMPOSTO DODECIL SULFATO DE SÓDIO EM AÇO 316L POR MEDIDAS DE IMPEDANCIA ELETROQUIMICA
AUTORES: MARQUES,F.M. (UFES) ; PERINI,N. (UFES) ; PINON, G. O. (UFES) ; CORRADINI.P.G. (UFES) ; FREITAS,M.B.J.G. (UFES)
RESUMO: Para estudar a ação do dodecil sulfato de sódio como inibidor de corrosão, foram empregados peças de aço 316L e amostras de águas de produção de industria petrolífera, foram utilizadas técnicas eletroquímicas como espectroscopia de impedância eletroquímica e curvas de polarização. Na presença do dodecil sulfato de sódio ocorrre um aumento na resistência de polarização da interface aço/água de produção.
PALAVRAS CHAVES: corrosão, inibidor, água de petróleo
INTRODUÇÃO: INTRODUÇÃO
Metais e ligas metálicas são freqüentemente utilizados em aplicações industriais, e expostos á diversos meios potencialmente corrosivos. Na indústria petrolífera aços carbono e inox estão em contato com soluções de alta concentração de cloreto, ácidos naftênicos e etc. Existem diferentes métodos de inibir a corrosão dos materiais metálicos utilizados, o mais conveniente é a adição de compostos orgânicos ou não-orgânicos que aderem na superfície diminuindo as taxas de corrosão.[1]
Diversos trabalhos têm sido feitos com o intuito de estudar a inibição a corrosão provocada por compostos orgânicos[2]. Assim se faz necessário um estudo prévio do comportamento que este compostos apresentam na interface metal/eletrólito, a resistência do filme formado, porosidade e outros fatores que influenciam no processo de transferência de carga.
Os métodos eletroquímicos convencionais como espectroscopia de impedância eletroquímica (EIE) e curvas de polarização são métodos satisfatórios na elucidação dos fenômenos interfaciais.
A meta deste trabalho foi investigar o efeito da adsorção do composto dodecil sulfato de sódio nos processos que ocorrem na dupla camada e a estabilidade do filme formado em diversas concentrações deste composto em contato com a superfície metálica. Este composto possui uma extremidade polar que pode provocar boa adsorção na superfície metálica.
MATERIAL E MÉTODOS: MATERIAIS E MÉTODOS
O aço AISI 316L, utilizado como corpo de prova durante as analises, cujo composição o torna mais resistente a corrosão por pitting (C=0,02%, Cr=16%, Ni=11%, Mo=2%), é largamente aplicado em industrias petroquímicas e petrolíferas. O dodecil sulfato de sódio (DSS)é usado como agente surfactante na formação de emulsões, em superfícies metálicas ele pode ser adsorvido formando multicamadas que dificultam as transferências de massa e eletrônica, podendo atuar desta forma como inibidor de corrosão. As concentrações empregadas foram 0; 0,0001mol/L; 0,001mol/L e 0,005mol/L do DSS, e solubilizadas em amostras de água de produção nas medidas eletroquímicas. As amostras de água de produção possuem composição aproximada de 150.000 ppm de NaCl, e 10 ppm de Sulfetos, com pH próximo do neutro.
Medidas de EIE e polarização foram feitas utilizando a Potenciostato/Galvanostato AUTOLAB (PGSTAT100) com modulo ECD de baixa corrente e gaiola de Faraday.Emprega-se uma célula de três eletrodos convencional, onde o aço AISI 316L configura-se como o eletrodo de trabalho, eletrodo de Ag/AgCl (KCl Sat.) como referencia, capilar de Luggin e eletrodo de platina como eletrodo auxiliar. As amostras de aço AISI 316L de área 1,72cm2, foram polidas com lixas (SiC) de 100, 220, 400 e 600 e lavadas com acetona e água destilada e posterior secagem ao ar.
Nas medidas de impedância foi empregada uma faixa de freqüência de 10 kHz a 1 mHz, no potencial de repouso, aplicando 10 mV de sinal de voltagem senoidal. Os dados gerados foram plotados na forma de Nyquist e Bode. E os parâmetros consistindo na resistência da solução (Rs), e de transferência de caga (Rtc), e a capacitância de dupla camada elétrica (Cdc). Todas as medidas foram realizadas na temperatura de 23,00ºC.
RESULTADOS E DISCUSSÃO: Resultados e Discussão
Na figura 1 estão representadas as medidas de espectroscopia de impedância eletroquímica para diferentes concentrações de DSS nas amostras de água de produção. A resistência da superfície metálica aumenta em função do incremento da concentração do inibidor nas amostras de água de produção. O circuito que melhor representa o sistema em questão está representado na figura 2, onde Rs é a resistência da solução, Rp a resistência de polarização e ECF é um elemento de fase constante. As curvas teóricas calculadas (fitting) com o auxílio do programa FRA2 (AUTOLAB), baseadas no circuito equivalente fornecem os valores para os elementos do circuito. Os valores de Rp aumentam com o aumento da concentração de DSS. Observa-se no diagrama de Nyquist que o diâmetro do semi-circunferência aumenta com o aumento da concentração do inibidor, indicando uma efetiva adsorção na superfície do metal, conferindo-lhe maior resistência. Porém esta adsorção não é regular o que esta de acordo com o diagrama de Bode no intervalo de 102 a 100 Hz, onde o ângulo de fase se mantém constante, indicando a não uniformidade da área coberta pelo inibidor. No circuito equivalente, este fato é explicado pela presença de um elemento de fase constante[3]. As curvas de polarização comprovam esta tendência, tendo em vista que as taxas de corrosão decaem com o aumento da concentração de DSS, de 0,0239 mm/ano na ausência do inibidor para 0,00564 mm/ano na concentração máxima estudada.
(a) (b)
Figura1: Fitting das medidas de espectroscopia de impedancia eletroquímica do aço 316L em agua de petroleo. (a) Nisquist, (b) Bode.
Figura2 : circuito equivalente para o sistema: aço 316L e água de produção sem e com adição de DSS.
CONCLUSÕES: CONCLUSÕES
Os aços austenítico possuem uma resistência considerável frente a corrosão por pitting. Porém, algumas substâncias que podem adsorver na superfície metálica formando um filme protetor, que promovem uma maior queda nas taxas de corrosão destes aços, como comprova os valores obtidos pelas curvas de polarização. O filme formado não é homogêneo, como observado nos espectros de impedância eletroquímica.
AGRADECIMENTOS: Ao CNPq e ao LabPetro – UFES.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA: Referências Bibliográficas
[1] Michael L. Free, Understanding the effect of surfactant aggregation on corrosion inhibition of mild steel in acidic medium. CorrosionSience. Vol. 44, pp 2865, 2002.
[2 ] Perini, N.; FREITAS de, M. B.J.; GARCIA, E.M.; SAD, C.M.S.; CASTRO, E.V.R.; Influência do Teor de Água e Sedimentos (BSW) na Corrosão do Aço AISI 1020 em amostras de Petróleos. Anais da Sociedade Brasileira de Química, 2009.
[3] M.A. Deyab, Effect of cationic surfactant and inorganic anions on the electrochemical behavior of carbon steel in formation water, Corrosion Science, vol 49 pp 2315-2328, 2007.
