CORROSION BEHAVIOR STUDY AND / OR DEGRADATION IN AQUOSA SOLUTION WITH CO2 IN THE ABSENCE AND PRESENCE OF CONTAMINANTS (NOX, SOX AND H2S) OF MATERIALS USED IN THE TRANSPORT OF SUPERCRYTIC CO2 (SCCO2)

The capture and storage of carbon dioxide (Carbon dioxide capture and storage-CCS) is a process consisting of separating CO2 from industrial sources and thermoelectric power generation and transporting to a storage location where it is isolated from the atmosphere.

Among the metallic materials, the use of high-strength low alloy (HSLA) steel for transporting supercritical CO2 (SCCO2) is the more economic option.

However these steels, when exposed to CO2 media with impurities such as H2O, H2S, NOx and SO2 may present a considerable increase in their corrosion rate. The corrosion of steels in systems containing CO2 has attracted considerable interest in the last decade, given its technological importance and also due to the environmental concerns associated with the greenhouse effect.

Polymer composite materials are also potentially technically and economically feasible for the manufacture of pipelines for the transport of supercritical CO2. From the point of view of design and manufacturing, these materials certainly meet the requirements for this application. However, their durability can be reduced by degradation caused by contaminants that may be present in the SCCO2 stream. For example, it is well documented that epoxy resins (widely used as a composite matrix polymer) is hygroscopic and that absorbed moisture can degrade the fiber / matrix interface over time.

In this project, the effect of impurities present in CO2 saturated aqueous phase will be investigated both related to corrosion of HSLA pipeline steels and on the degradation of composite materials with potential to be employed in SCCO2 transporting. A model will be developed to take into account the effect of liquid pressure on the corrosion/degradation phenomenom.

The last step of the project is also to investigate corrosion behavior of HSLA steel coated with composite material when exposed to the same conditions described above.

Escopo em português

ESTUDO DO COMPORTAMENTO DE CORROSÃO E/OU DEGRADAÇÃO EM SOLUÇÃO AQUOSA SATURADA COM CO2 NA AUSÊNCIA E PRESENÇA DE CONTAMINANTES (NOX, SOX E H2S) DE MATERIAIS UTILIZADOS NO TRANSPORTE DE CO2 SUPERCRÍTICO (SCCO2)

Investigar o efeito da composição da fase aquosa sobre o comportamento eletroquímico e de resistência à corrosão de aços ARBL e sobre a degradação de compósitos poliméricos utilizados no transporte de SCCO2 (CO2 em condição supercrítica).

Objetivos secundários:

  • Compreender como diferentes tipos de contaminantes potencialmente presentes no fluxo de SCCO2 influenciam na velocidade de corrosão e na estabilidade da camada de produtos de corrosão formada nos metais de interesse, levando-se em conta variações de temperatura e de pressão;
  • Estabelecer concentrações máximas dos contaminantes que podem estar presentes em solução aquosa sem, no entanto, acelerar de modo considerável os processos corrosivos;
  • Investigar a degradação de compósitos poliméricos na presença de diferentes tipos de contaminantes potencialmente presentes no fluxo de SCCO2 considerando-se variações de temperatura e de pressão;
  • Projetar e estabelecer tubulação de material compósito polimérico tendo em conta a degradação durante o transporte de SCCO2;
  • Fortalecer o Laboratório de Processo Eletroquímicos (LPE) e o Laboratório de H2S/CO2 do Departamento de Engenharia Metalúrgica e de Materiais da Universidade de São Paulo, na área de corrosão de materiais utilizados para estocagem e transporte de CO2 e hidrocarbonetos em geral, isso por meio da melhoria da infraestrutura já existente e da incorporação de novos pesquisadores e estudantes de pós-graduação ao tema em questão.
  • Capacitar profissionais em pesquisa, avaliação e seleção de materiais utilizados na indústria do CO2 e de hidrocarbonetos em geral (pós-graduandos, alunos de iniciação cientifica e trabalhos de formatura).
  • Fortalecer e estreitar os laços de cooperação e trabalho entre a empresa privada e o setor acadêmico no Brasil.
  • Propor os direcionamentos para uma pesquisa “posterior” que vise contribuir com soluções tecnológicas na área. Isto é, pesquisa direcionada à procura de soluções inovadoras e economicamente viáveis no controle da corrosão em componentes utilizados no transporte e estocagem de CO2 no Brasil.

TEAM

Hélio Goldenstein (Poli/USP)
Project Coordinator

Hercílio Gomes de Melo
Sérgio Frascino Müller de Almeida