ESTUDO DA CORROSÃO EM SERVIÇO DE LUVAS CU-AL-BE PASSÍVEIS DO EFEITO MEMÓRIA DE FORMA PARA UNIÃO DE TUBOS DA PETROBRAS

ISBN 978-85-85905-19-4

Área

Materiais

Autores

Filho, J.C.F.F. (UNIVERSIDADE FEDERAL DE SERGIPE) ; Veloso, A.V. (UNIVERSIDADE FEDERAL DE SERGIPE)

Resumo

O presente trabalho tem por finalidade analisar a corrosão das tubulações responsáveis pelo transporte da água produzida pelos reservatórios de petróleo, a qual é constituída por diversas substâncias, cujas consequências podem ser o aceleramento do processo de corrosão e a diminuição da vida útil dessas estruturas. Primeiramente, será analisada a definição dos diversos tipos de transformação martensítica e a consequente ocorrência do efeito memória de forma. Posteriormente, será traçado um breve panorama acerca da corrosão eletroquímica, e as respectivas formas de cálculo da taxa de corrosão, mais detidamente a corrosão do cobre e do berílio, substâncias componentes da liga Cu-Al-Be.

Palavras chaves

Efeito Memória de Forma; Liga Cu-Al-Be; Corrosão

Introdução

No campo petrolífero, o estudo de novos materiais tem sido o alvo de extensas pesquisas. As ligas que apresentam o efeito memória de forma, em particular, vêm sendo extensivamente estudadas devido ao seu amplo espectro de aplicações possíveis(RIBEIRO, 1997; OTSUKA, WAYMAN, 1998). Mais precisamente, estas ligas estão sendo desenvolvidas para união de tubulações revestidas sem o uso do processo de soldagem. No caso de revestimento metálico ou cerâmico, a união destas tubulações através do emprego de soldagem provoca o surgimento de trincas no revestimento próximo ao cordão de solda. E no caso de recobrimento com materiais poliméricos, esta etapa de união é muito mais crítica devido às altas temperaturas próximas a região da solda, o que leva também a degradação do revestimento. Assim, uma solução muito atraente capaz de contornar estes problemas seria a união de tubos através de luvas sem o processo de soldagem. Portanto, o objetivo principal do trabalho é avaliar a estabilidade da luva Cu-Al-Be, passíveis do efeito memória de forma, em um meio que simule as condições reais da água produzida pelos poços de Petróleo e das condições reais em que a luva estará sujeita e, assim, avaliar a confiabilidade dessa luva. Para tanto, o efeito da corrosão sobre esta liga foi investigado através de análises eletroquímicas de corrosimetria em laboratório, método de polarização linear e a extrapolação da reta de Tafel (WOLYNEC, 2003). Foi possível observar que a liga Cu-Al-Be apresenta alta resistência à corrosão nos dois eletrólitos analisados. Entretanto, quando imersa em água produzida, a liga apresentou o menor valor de resistência à polarização por tratar-se de um fluido mais agressivo, atingindo o valor de 775 Ω.cm2.

Material e métodos

Foi realizada a confecção das amostras e dos eletrólitos utilizados no trabalho.Seguindo o cronograma, foi realizada a confecção da amostra da seguinte maneira: retiraram-se amostras cúbicas da liga Cu-Al-Be; uni-a com uma haste de cobre por meio de processo de soldagem; modela-se a amostra com uma resina acrílica e liquido polimerizante com um embutimento a frio de duração aproximada igual a 30 min; Isola a haste de cobre com um tubo de vidro. Ao mesmo tempo, faz-se a produção dos eletrólitos. Para este trabalho, foi confeccionado dois tipos de eletrólito sendo eles: Eletrólito Padrão - NaCl 0,1M e a Água Produzida, confeccionada em laboratório, simulando a água que encontra-se nos poços de petróleo do Campo de Carmópolis, Sergipe, Brasil (Souissi et al, 2007). Esta ultima, apresentou uma grande agressividade na sua composição.Na etapa subsequente, foi realizada a preparação das amostras com os seguintes procedimentos: lixamento da amostra com a seguinte sequência de tipos de lixas (400, 600, 800, 1200). Depois, fez o polimento com o auxilio do pano metalográfico e pasta de alumina com 1µm. Por fim, para que fosse possível a visualização no microscópio, submeteu as amostras a um ataque químico com um revelador cuja composição é 5g de Cloreto de Ferro, 10 ml de Acido Clorídrico e 100 ml de Álcool.Na etapa final, foi realizada a modelagem experimental e análises, relativo aos experimentos eletroquímicos, no qual se pode prever a possibilidade de ocorrência de algumas reações.Valeu-se, então, de uma célula com três eletrodos.O primeiro, chamado eletrodo de trabalho, é composto pela liga Cu-Al-Be; o segundo, denominado contra- eletrodo, é composto pelo aço AISI 4142; e para o terceiro, eletrodo de referência foi usado o eletrodo normal de hidrogênio.

Resultado e discussão

O gráfico da Figura 1 exibe o potencial de corrosão em circuito aberto da liga Cu-Al-Be imersa no eletrólito de NaCl [0,1M], durante 7 horas de experimento. Neste ensaio evidencia-se que as amostras 01 e 02 estabilizam- se respectivamente em 64 mV e 82 mV. Observando que na amostra 02, ocorreu uma grande variação entre o potencial inicial e o potencial de equilíbrio termodinâmico. A diferença de comportamento entre as duas amostras ocorre pela provável diversidade nas suas composições químicas. A Figura 1 mostrou também que as curvas do potencial de corrosão das amostras 03 e 04 apresentaram o maior potencial de corrosão, sendo estabilizado em 80 mV e 104 mV, respectivamente. Nesse caso, evidencia-se que mesmo com diferentes potenciais de corrosão, as amostras 01, 03 e 04 possuem comportamentos semelhantes. Ressalta-se que a diferença no comportamento da amostra 02 pode ser proveniente de uma modificação apresentada na composição. Vale frisar, que todos os potenciais acima mencionados são medidos em relação ao potencial do eletrodo normal de hidrogênio (NHE).O gráfico da Figura 2 exibe o potencial de corrosão em circuito aberto da liga Cu-Al-Be imersa no eletrólito composto por água produzida em campos de petróleo. A duração do experimento também foi de 7 horas. A amostra 01 ficou estável em 71 mV e a amostra 02 estabilizou em 85 mV e as amostras 03 e 04, os potenciais de corrosão foram estabilizadas em 66 mV e 76 mV, respectivamente. Frise-se que nas amostras 01, 02 e 04, os potenciais tiveram valores iniciais elevados e, com o decorrer do tempo, foram decaindo até atingir a estabilidade. Já a amostra 03, apresentou uma regularidade.

Curvas de potencial de corrosão em Circuito Aberto da liga Cu-Al-Be imersa em uma solução padrão de NaCl [0,1M].


Curvas de potencial de corrosão em Circuito Aberto da liga Cu-Al-Be imersa em uma solução de água produzida em campos de petróleo.

Conclusões

Por fim, comprovou-se que a liga Cu-Al-Be possui alta resistência à corrosão em meio aos dois eletrólitos estudados. Entretanto, a liga apresentou o menor valor de resistência à polarização quando imersa em água produzida por tratar- se de um fluido mais agressivo, atingindo valores iguais a 775 Ohm.cm2. Ressalte-se, também, que mesmo com esse valor, a liga mostrou-se altamente resistente, comprovado pelo baixíssimo valor da taxa de corrosão 2,68 x 10-4 mm/ano.

Agradecimentos

Referências

OTSUKA, K.; WAYMAN, C.M. Shape memory materials. Ed. Cambridge University Press, 1998.
RIBEIRO, G. M. Elaboração de arames em ligas Ni-Ti com efeito memória de forma. Dissertação de Mestrado. Universidade Federal da Paraíba. Departamento de Engenharia Mecânica, 1997.
SOUISSI, N. et al. Corrosion behavior of Cu-10Sn bronze in aerated NaCl aqueous media – Electrochemical Investigation. Science Direct, 2007.
WOLYNEC, S. Técnicas Eletroquímicas em Corrosão. Editora da Universidade de São Paulo, 2003.