Comportamento eletroquímico do aço inoxidável duplex 2205 em solução simulada contendo alta concentração de Cl− e CO2 saturado em diferentes temperaturas.

Scientific Reports volume 12, Número do artigo: 11822 (2022) Citar este artigo

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O aço inoxidável duplex 2205 (DSS) tem boa resistência à corrosão devido à sua organização duplex típica, mas o ambiente cada vez mais severo de óleo e gás contendo CO2 leva a diferentes graus de corrosão, especialmente corrosão por pite, que ameaça seriamente a segurança e a confiabilidade do petróleo e desenvolvimento de gás. Neste artigo, o efeito da temperatura no comportamento corrosivo do 2205 DSS em uma solução simulada contendo 100 g/L Cl− e CO2 saturado foi investigado com testes de imersão e testes eletroquímicos e combinado com técnicas de caracterização como microscopia confocal a laser e X- espectroscopia de fotoelétrons de raios. Os resultados mostram que a temperatura crítica média de pite do 2205 DSS foi de 66,9 °C. Quando a temperatura era superior a 66,9 °C, o potencial de quebra por pitting, o intervalo de passivação e o potencial de autocorrosão diminuíram, enquanto a densidade de corrente de passivação dimensional aumentou e a sensibilidade de pitting foi aprimorada. Com um aumento adicional na temperatura, o raio do arco capacitivo de 2205 DSS diminuiu, a resistência do filme e a resistência à transferência de carga diminuíram gradualmente, a densidade do portador do doador e do aceitador na camada de filme do produto com características bipolares n + p também aumentou e o interior camada do filme com teor de óxido de Cr diminuiu, enquanto a camada externa com teor de óxido de Fe aumentou, a dissolução da camada de filme aumentou, a estabilidade diminuiu e o número e o tamanho dos poros dos pites aumentaram.

Com o rápido desenvolvimento do progresso econômico e social, a crescente demanda por recursos de petróleo e gás forçou o desenvolvimento de petróleo e gás para as condições e ambiente gradualmente mais difíceis do sudoeste da China e do mar, de modo que as condições de serviço da tubulação de fundo de poço estão se tornando cada vez mais graves1,2,3. No campo da exploração de petróleo e gás, o aumento do teor de CO24 e mineralização e teor de íons Cl-5,6 nos fluidos produzidos causa corrosão severa da tubulação de aço carbono comum7, mesmo que a injeção de inibidores de corrosão na coluna da tubulação não possa efetivamente inibem a corrosão, o aço carbono não pode mais atender aos requisitos de serviço de longo prazo em ambiente corrosivo de CO2 severo8,9,10. Pesquisadores mudaram seus alvos para aço inoxidável duplex (DSS) com melhor resistência à corrosão. O DSS 2205, com aproximadamente 50% cada de ferrita e austenita no aço, possui excelentes propriedades mecânicas e resistência à corrosão, um denso filme de passivação superficial, excelente resistência à corrosão uniforme e preço mais baixo em comparação com as ligas à base de níquel11,12 . Portanto, o 2205 DSS era geralmente usado como vasos de pressão em ambientes corrosivos severos, revestimento de poços de petróleo em ambientes corrosivos de CO2 e refrigeradores de água para sistemas de condensação em campos petrolíferos e químicos marinhos13,14,15, mas o 2205 DSS também pode sofrer perfuração por corrosão durante seu uso.

Atualmente, existem mais estudos relacionados à corrosão por CO2 e à corrosão por pite induzida por Cl do DSS 2205 em escala nacional e estrangeira16,17,18. Ebrahimi19 descobriu que a adição de sal de dicromato de potássio à solução de NaCl inibiu a ocorrência de corrosão por pite de 2205 DSS, e o aumento da concentração de sal de dicromato de potássio aumentou a temperatura crítica de pite de 2205 DSS. Enquanto o potencial de pitting do DSS 2205 aumentou devido à adição de uma concentração quantitativa de NaCl ao dicromato de potássio e diminuiu com o aumento da concentração de NaCl. Han20 mostrou que quando a temperatura estava entre 30 e 120 °C, a estrutura do filme de passivação 2205 DSS consistia em uma mistura de Cr2O3 interno, FeO externo e rico em Cr; enquanto que quando a temperatura foi aumentada para 150 °C, o filme de passivação pareceu se dissolver, a estrutura interna foi transformada em Cr2O3 e Cr(OH)3, e a camada externa foi transformada em óxidos de Fe(II, III) e Fe(III ) hidróxidos. Peguet21 descobriu que o início da corrosão por pite em estado estacionário do aço inoxidável S2205 em solução de NaCl não ocorreu geralmente abaixo da temperatura crítica de pite (CPT), mas dentro do intervalo de temperatura de transição (TTI). Tiadi22 concluiu que a resistência à corrosão do DSS S2205 diminuiu significativamente com o aumento da concentração de NaCl, e quanto mais negativo o potencial aplicado, pior a resistência à corrosão do material.