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Type: Dissertação
Title: Estudo da permeação de hidrogênio e fragilização pelo hidrogênio de um aço API 5L X80
Author(s)/Inventor(s): Folena, Mariana Costa
Advisor: Gomes, José Antônio da Cunha Ponciano
Abstract: Com o aumento da utilização de aços de alta resistência, como o API 5L X80, para a confecção de dutos na indústria petrolífera, surge a preocupação em relação aos riscos que envolvem a difusão de hidrogênio e a fragilização devido às severas condições operacionais e ambiente corrosivo contendo sulfeto de hidrogênio (H2S). Embora muito tenha sido feito para predizer e entender tais fenômenos, os mecanismos envolvendo a corrosão pelo H2S combinada a solicitações mecânicas ainda não são totalmente compreendidos. Adicionalmente, o crescimento de filmes de sulfeto de ferro apresenta um papel importante nos processos de difusão do hidrogênio. Esse estudo investiga o comportamento do aço API X80 em relação à absorção de hidrogênio em soluções com diferentes concentrações de H2S a partir de testes estáticos e sob cargas trativas. O objetivo foi avaliar a fragilização pelo hidrogênio a partir da permeação de hidrogênio, pelo método de Devanathan-Stachurski, e testes a baixa taxa de deformação. Buscou-se avaliar, as condições para formação e estabilidade de filmes de sulfeto de ferro em diferentes soluções de tiossulfato de sódio, assim como a influência do filme como barreira à difusão de hidrogênio. Investigações a partir de impedância eletroquímica e análise de superfície por MEV, DRX e EDS, indicaram a existência de uma relação entre diferentes concentrações de H2S, formação de filme e seu efeito barreira. A solução com 10-3M de tiossulfato mostrou-se a mais agressiva em relação à fragilização pelo hidrogênio nesse aço devido a conformação de mackinawita e pirrotita. O filme de FeS na forma de mackinawita mostrou-se o mais eficiente como barreira à permeação de hidrogênio e melhor resistência trativa resultando em menores densidades de corrente de permeação e menores graus de fragilização na solução 10-2M.
Abstract: With the growing application of high strength steel, as API 5L X80, for pipelines in the oil industry, comes the concern about the risks involving hydrogen diffusion and hence, embrittlement due to severe operational conditions and corrosive environment containing hydrogen sulphide (H2S). Although many efforts have been made to predict and understand those phenomena, the mechanisms involving H2S corrosion combined with applied strain still not entirely understood. In addition, the growth of iron sulphides scales can take an important part on the diffusion process. This study investigates the behaviour of the API X80 steel in relation hydrogen absorption in solutions with different concentrations of H2S, at static and tensile tests conditions. It aims to evaluate hydrogen embrittlement behaviour by means of hydrogen permeation, DevanathanStachurski method, and slow strain rate tests. Furthermore, the present work seeks out to evaluate the conditions of iron sulphide layer forming and stability in different solutions of sodium thiosulphate, as well as the film influence as a protective barrier to hydrogen entry. Investigations using electrochemical impedance spectroscopy and surface analysis as SEM, EDS and XRD indicated that exists a relationship between different concentrations of H2S, scale formation and its protectiveness, being the tiosulphate concentration of 10-3M the most aggressive in relation to hydrogen embrittlement to this steel due to a conjoint formation of pyrrhotite and mackinawite. The FeS film as mackinawite presented to be the most efficient as a barrier to hydrogen uptake and stress resistance, resulting in lower current densities of hydrogen permeation and lower levels of embrittlement in the 10-2M solution.
Keywords: Engenharia metalúrgica e de materiais
Fragilização pelo hidrogênio
Filmes de sulfeto
Subject CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICA
Program: Programa de Pós-Graduação em Engenharia Metalúrgica e de Materiais
Department : Instituto Alberto Luiz Coimbra de Pós-Graduação e Pesquisa de Engenharia
Publisher: Universidade Federal do Rio de Janeiro
Issue Date: Sep-2017
Publisher country: Brasil
Language: por
Right access: Acesso Aberto
Appears in Collections:Engenharia Metalúrgica e de Materiais

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