publicado na web em 18/01/2018 A THERMODINAMIC CORROSION STUDY OF CARBON STEELS IN HYDROGEN SULFIDE -EXPLORING CHEMICAL EQUILIBRIUM CONCEPTS. This study addresses an inherent problem to the oil and natural gas exploration and production industry, the corrosion of pipes and tanks by H 2 S. H 2 S with water emulsified in the oil or H 2 S with the water vapor mixed in the gas, they make the acid environment leading to corrosion. This is commonly manifested by the formation of insoluble sulfides on the surface of the carbon steels destined for this purpose. The evolution of the corrosion process depends on the composition and physicochemical characteristics of sulfide film. In this context, we intend to interpret the conditions of formation and precipitation of iron sulfides as a function of pH, using concepts of chemical equilibrium, electrode potential and electrochemical cell that are part of the subjects of chemistry.Keywords: hydrogen embrittlement; sour corrosion; carbon steels; teaching corrosion.
INTRODUÇÃOA corrosão dos aços-carbono de baixa liga pelo sulfeto de hidrogênio sempre foi um tema de pesquisa recorrente na área de exploração e produção de petróleo e gás natural, que adquiriu especial atenção depois da descoberta do pré-sal em 2006 no Brasil. Durante a recuperação primária, o fluido que sai espontaneamente dos poços de uma jazida a dezenas de atmosferas passa por um processo no qual o óleo cru, o gás e a água são separados. Em seguida, o óleo e o gás são bombeados para os terminais e daí para as refinarias e unidades de processamento, respectivamente. O sulfeto de hidrogê-nio está naturalmente presente no óleo e no gás e junto com a água emulsionada e o vapor de água tornam-se ambientes ácidos propícios para a corrosão.1-3 Deste modo, as tubulações para transferência e os tanques para armazenamento podem sofrer corrosão localizada ou mesmo generalizada, dependendo do aço, do fluido e das condições operacionais como pressão, temperatura e dinâmica do escoamento. 4,5 Entre os tipos de corrosão localizada destaca-se a denominada fragilização pelo hidrogênio como a forma mais preocupante de corrosão. Neste processo, parte do hidrogênio que é reduzido durante a reação de corrosão penetra no aço e se acumula em falhas (descontinuidades + defeitos), as quais, após certa pressurização, levam à formação de trincas e, finalmente, à ruptura prematura do material. A corrosão generalizada manifesta-se pela formação de uma carepa de mono e polissulfetos de ferro nas paredes internas de dutos e válvulas ocasionando obstrução de fluxo e problemas nos sistemas de bombeamento.
5Embora as consequências da corrosão sejam conhecidas, as causas e os mecanismos pelos quais o fenômeno acontece ainda não estão bem elucidados. Dois fatores contribuem para esta situação: as composições químicas do petróleo, do gás natural e da água de formação variam de jazida para jazida e, a impossibilidade de reproduzir num laboratório as condições internas dos oleodutos, gasodutos e tanques.Muitos profissionais ligados a companhias de p...