2. METODOLOGIA

2.1. Monitoramento de Sistema de Água de Refrigeração Industrial

Com relação ao desenvolvimento de técnicas de monitoramento dos trocadores de calor será feita a simulação dos vários níveis de contaminação, seus efeitos e comparação das técnicas de monitoração em estudo em estação de corrosão instalada no próprio sistema de água de resfriamento da planta, de modo a reduzir o número de variáveis interferentes e permitir uma correlação mais rápida e consistente com o sistema sob teste.
Considerando as técnicas consolidas disponíveis comercialmente, suas aplicações e domínio tecnológico, propõe-se a avaliação da técnica de Resistência à Polarização Linear.
A consistência dos resultados obtidos através das técnicas eletroquímicas será verificada comparando-se com os resultados do método gravimétrico (perda de massa), que é o ensaio mais convencional utilizado em sistemas de água de resfriamento.

Figura 1 – Esquema de montagem da estação de corrosão.

O desenvolvimento deste estudo envolverá as seguintes atividades:
1. Simulação de vários níveis de contaminação por sulfetos através da injeção de sulfeto gasoso.
2. Avaliação das técnicas sob estudo comparativamente com o método gravimétrico de maneira simultânea.
3. Simulação das condições críticas de velocidade, pressão e temperatura através de sistema de controle.
4. Avaliação do comportamento físico-químico da água nas situações de contaminação, através de análises laboratoriais da água.

Técnica de Resistência à Polarização Linear

A técnica da resistência à polarização linear consiste na aplicação de pequenas variações de potencial, da ordem de 10 a 20 mV em torno do potencial de corrosão, para que se obtenham respostas em corrente o mais linear possíveis. O objetivo desta técnica é o de medir a resistência que um dado material, exposto a determinado meio oferece à oxidação durante a aplicação de um potencial externo.
A técnica teve sua origem associada ao trabalho de Stern e Geary (1957). Sua concepção está baseada no fato de que, em torno do potencial de corrosão, as parcelas anódica e catódica da corrente global num sistema eletroquímico são iguais, resultando em uma corrente global nula. Dessa maneira, aplicando pequenas diferenças de potencial em torno do potencial de corrosão e medindo-se as correntes associadas, é possível a determinação da resistência à polarização linear (Rp) do eletrodo, através da equação:

Sendo Rp em W.cm², dE é variação da tensão em torno do potencial de corrosão e i é a densidade de corrente lida para cada variação de tensão.

A densidade de corrente de corrosão, icorr, está relacionada à Rp através do coeficiente de Stern-Geary, como indicado na equação :

onde :B é o coeficiente de Stern-Geary e icorr em mA/cm² e B em V.

O coeficiente de Stern-Geary está relacionado aos coeficientes das rampas anódica e catódica da curva de Tafel, sendo dado pela equação :

onde: ba é o coeficiente de Tafel para a polarização anódica e bc é o coeficiente de Tafel para a polarização catódica.

A taxa de corrosão pode então ser determinada pela equação :

onde: TC é a taxa de corrosão em mm/ano, EW é o peso equivalente do eletrodo e r é a massa específica do eletrodo.

2.2. Monitoramento de Vasos de Alta Pressão em Unidade de Craqueamento

Com relação ao monitoramento dos filmes de polissulfetos em vasos de alta pressão nas unidades de craqueamento será feito um estudo do comportamento eletroquímico do aço utilizado nos vasos de craqueamento catalítico de petróleo, em meios contendo H2S, polissulfetos e cianetos com o objetivo de melhorar a compreensão da cinética de formação dos filmes de polissulfeto sobre o aço e a relação entre a porosidade deste filme com a permeação de hidrogênio no aço.
No desenvolvimento deste projeto serão utilizadas técnicas de voltametria linear (VL) e de dissolução anódica voltamétrica (DAV). Serão também feitas análises por Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) e Microscopia Ótica (MO) dentre outras.

2.2.1. Técnica de Dissolução Anódica Voltamétrica

A técnica de dissolução anódica voltamétrica (DAV) consiste na polarização anódica do sistema substrato/revestimento e medida da densidade de carga envolvida no processo de passivação do substrato. A comparação entre a densidade de carga de passivação do substrato isento de revestimento, denominada de densidade de carga padrão de passivação, e aquela envolvida na passivação do substrato revestido, fornece a porosidade, conforme a expressão:

Onde: q = porosidade; Qpass = carga de passivação do substrato revestido; e Q0pass = carga de passivação do substrato isento de revestimento.

Neste trabalho, o revestimento a ser analisado será de sulfeto de ferro sobre aço. Os filmes de polissulfetos, nos eletrodos de trabalho a serem utilizados, serão preparados em uma unidade piloto na PETROBRAS/SIX onde serão feitas alterações de condições experimentais como teor de cianeto e H2S.
A condição necessária para a aplicação da técnica de DAV para a avaliação da porosidade é que o substrato não sofra ataque químico na solução utilizada, passivando-se quando polarizado anodicamente. O revestimento, entretanto, deverá permanecer inerte, pelo menos na faixa de potencial de passivação do substrato.
A fim de avaliar qual mecanismo de formação de filme de óxido ocorre no sistema (mecanismo de estado sólido ou de dissolução-precipitação), será necessária a realização de medidas com a utilização de eletrodo rotatório.
Como medida complementar, serão feitas análises de Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) da superfície dos revestimentos de sulfeto de ferro, a fim de se avaliar a influência da técnica sobre a integridade do mesmo, e de composição das camadas de polissulfeto. A análise morfológica da camada de polissulfeto será utilizada de forma complementar à análise da porosidade por DAV.
Análises de penetração de hidrogênio, através de sensores de hidrogênio implantados na unidade piloto, serão utilizadas para determinação de uma condição crítica entre resultados de medida de porosidade e geração de hidrogênio.