Este artigo trata de ensaios em laboratório de avaliação de inibidores voláteis de corrosão (IVCs) para uso na proteção da face externa de chaparia de aço-carbono de fundo de tanque atmosférico de armazenamento de petróleo assenatdo em base de concreto. Para o estudo, além de ensaio padronizado de avaliação da capacidade de inibição de vapor de IVCs, foram realizados ensaios de imersão e eletroquímicos em solução salina e em água produzida, ensaios de difusão dos IVCs em concreto e de resistência à corrosão em frestas. Os resultados obtidos nos ensaios de imersão e eletroquímicos mostraram que o controle efetivo da corrosão é especialmente dependente da concentração IVCs e da agressividade do ambiente. Os inibidores se difundem no concreto, sendo os valores variáveis tanto entre eles como a forma de uso, em pó ou em solução. A capacidade de proteção contra a corrosão em fresta foi constatada.

2. AVALIAÇÃO LABORATORIAL DE INIBIDORES
VOLÁTEIS DE CORROSÃO NA PROTEÇÃO
EXTERNA DE FUNDO DE TANQUE ATMOSFÉRICO
José Luís S. Ribeiro, Adriana de Araujo, Neusvaldo L. de Almeida, Thales G. Rosa, David R. das Neves Filho,
Gutemberg de Souza Pimenta, Zehbour Panossian
Essa avaliação é parte do projeto:
Proteção Contra Corrosão Externa de Fundo de Tanque de Armazenamento
Atmosférico Assentado em Concreto
 determinar as principais causas de danos por corrosão por meio de visitas técnicas
e ensaios de amostras coletadas em campo em tanques em manutenção;
 definir o sistema mais adequado de proteção por meio de ensaios em protótipos
de avalição da proteção catódica e/ou inibidores voláteis de corrosão;
 propor técnicas de monitoramento.

3. Chaparia de fundo
(chapas soldadas de aço-carbono)
Chaparia de fundo
Base de concreto
Face interna
Face externa:
com contato e
sem contato
(bolsões de ar)
Base de concreto (área
externa)

4. Água produzida:
Principalmente decorrente da injeção de água
do mar nos poços durante a extração do
petróleo:
Petróleo
Base de concreto
Contém diferentes concentrações de cátions (Na+, K+,
Ca2+, Mg2+, Ba2+, Sr2+, Fe2+) e ânions (Cl-, SO4
2-, S2-, CO3
2-
, HCO3), óleos dissolvidos e dispersos, produtos
químicos empregados durante o processo de produção
e microrganismos (SEGUI, 2009).

5. Inspeções da face externa de fundo de tanque,
assentados em concreto, em manutenção:
 corrosão severa: alvéolos com dimensões e
profundidades variáveis e corrosão
perfurante;
 ausência de sistemas de proteção contra
corrosão.
 concentração da corrosão em região
perimetral da chaparia, em áreas de
sobreposição de chapas e de produto
vazado aderido à chaparia;

6.  infiltração da água pluvial através dos vãos perimetrais
existentes entre a chaparia e a base de concreto. Em
tanques instalados em área costeira, essa água está
contaminada com íons cloreto;
Causas principais da corrosão da face externa:
 contaminação do ambiente com produto vazado através
de perfurações decorrentes da corrosão iniciada pela
face interna.

7.  falhas de contato chaparia/concreto
(bolsões de ar) são intrínsecas ao sistema
construtivo;
Confirmou-se nas visitas a tanques em construção:
 restrição de uso de sistemas de vedação do
vão perimetral existente entre
chaparia/concreto;
 ausência de projetos de aplicação de
sistemas de proteção.

8. Tradicionalmente, a corrosão é minimizada pelo emprego de
sistemas de proteção catódica. A sua eficiencia é influenciada por
vários fatores, como (API 651; DIN EN 16299):
 fundações de concreto e membranas impermeáveis: conforme a posição dos
anodos externos, têm efeito blindagem à passagem da corrente;
aderência de produtos vazados (asfálticos ou óleo) à chaparia: implica em
bloqueio da passagem de corrente;
 contato elétrico da chaparia com cabos de aterramento ou com armadura de
estruturas de concreto: implicam em aumento da demanda da corrente de
proteção;
bolsões de ar que interrompem o contato da chaparia com o eletrólito
(concreto ou areia): ausência de atuação da proteção catódica no local e, na
presença de ar e de umidade, há condições propícias à corrosão.
Sistemas de proteção da face externa contra corrosão:

9. Vantagem dos IVCs (LYUBLINSKI, 2014):
 atuação nos bolsões de ar (sem contato chaparia/concreto);
 atuação nas áreas suscetíveis à corrosão em frestas;
 concentração e formulação podem ser modificadas de acordo
com a agressividade do ambiente;
 diminuição das taxas de corrosão de 10 a 13 vezes (ensaios em
campo durante 53 meses).
Atualmente outras técnicas de proteção da chaparia também são
usadas, como a aplicação de inibidores voláteis de corrosão (IVCs).

10. • Objetivo do estudo;
• Materiais e métodos de ensaios e Resultados:
 ensaios de avaliação da capacidade de inibição de vapor;
 ensaios de imersão parcial;
 ensaios eletroquímicos;
 ensaios de avaliação da difusão dos inibidores em concreto;
 ensaios de verificação da capacidade de proteção contra a
corrosão em fresta.
• Conclusões.
AVALIAÇÃO LABORATORIAL DE INIBIDORES
VOLÁTEIS DE CORROSÃO DE PROTEÇÃO
EXTERNA DE FUNDO DE TANQUE ATMOSFÉRICO

11. OBJETIVO DO ESTUDO
Avaliação de dois IVCs pré-selecionados no mercado nacional
(IVC-A e IVC-B), para conhecimento de suas características
e determinação da concentração mínima na proteção da face
externa da chaparia

12. Ao término do ensaio, o aspecto da superfície do corpo de
prova é comparado com padrões visuais:
Corpo de prova
ASTM A36
CP1 CP2 CP3 CP4 CP5
Local de
armazenamento do
inibidor
MATERIAIS E MÉTODOS
• ambiente com umidade elevada (90 %) por 23 h;
• aquecimento do ambiente (50 °C) seguido de resfriamento brusco e
repouso por 3 h (22 °C);
Capacidade de inibição de vapor - NACE TM0208-2008:

13. IVC-A
IVC-B
Ambos com bom efeito de proteção na fase vapor no aço
polido e sem contaminação!
Referência
Sem indícios de corrosão
Referência
CP1 CP2 CP3 CP4 CP5
CP5
CP4
CP3
CP2
CP1
Resultados

14. Solução salina: água destilada com
0,1 mol/L de cloreto de sódio sem e com
adição dos IVCs nas concentrações em massa
de 1 %, 3 %, e 5 %;
Água produzida: amostra filtrada sem e com
adição dos IVCs nas concentrações em massa
de 1 %, 3 %, 5 % 10 %, 13 % e 15 %.
Imersão parcial:
Parte emersa
(espaço vapor)
Parte imersa
Interface
MATERIAIS E MÉTODOS

15. TQ1: amostra de água produzida utilizada - TEBAR Tanque de óleo cru
TQ2-TQ10 : outras águas produzidas coletadas anteriormente - TEBAR
Análises/Ensaios
Resultados
da água
utilizada
Resultados de outras águas (referência)
TQ 1 TQ 2 TQ 3 TQ 4 TQ 5 TQ 6 TQ 7 TQ 8 TQ 9 TQ 10
pH 7,61 7,35 7,06 6,88 7,17 7,92 7,19 6,76 7,39 6,78
Condutividade – mS.cm-1
6,56 5,52 7,26 8,65 6,38 8,67 6,62 5,39 7,39 7,19
Potencial redox - mV -68,5 -446 -352 -331 -395 -433 -390 -309 -411 -315
Cloreto (Cl-
) - % 2,67 0,65 2,06 1,60 0,85 2,98 0,82 2,01 1,29 1,12
Sulfato (SO4
2-
) - mg/L 108 195 102 78 157 211 245 132 93 72
Sulfeto (H2S) - mg/L 1,7 137,4 119,8 23,8 186,9 31,6 136,2 1,4 158,6 3,8
Sólidos Totais dissolvidos - % 5,3 4,0 6,2 6,6 4,6 7,6 4,7 5,8 5,3 5,3
Bicarbonato (HCO3
-
) -mg/L 1700 1380 220 600 1300 330 1275 320 1440 820
Alcalinidade (CaCO3) - mg/L 1400 1130 180 500 1060 270 1050 260 1180 670
Dureza - mg de CaCO3/L 2500 2198 3211 2354 2853 2268 2692 2883 2460 2399
Caracterização - Água produzida
MATERIAIS E MÉTODOS
0,5 mol/L
de NaCl

16. Microrganismo
Período de Incubação
4 dias 6 dias 14 dias 28 dias
Bactérias anaeróbicas heterotróficas totais – BANHT
(NMP.g-1
) *
4,5 x 10³ 2,0 x 105
2,0 x 105
3,0 x 105
Bactérias redutoras de sulfato mesófilas – BRS
(NMP.g-1)*
4,5 x 10³ 1,4 x 106
1,5 x 106
>1,4 x 107
Bactérias precipitantes de ferro – BPF
(NMP.g-1
)*
10 dias
1,3 x 10²
(*) NMP.g-1: número mais provável de bactérias por grama de amostra.
Valor acima do limite de alerta
estabelecido pela Norma
Petrobras N 2785 (105 NMP.g-1)
Análise microbiológica - Água produzida
MATERIAIS E MÉTODOS

17. Referência Cortec 1 % Zerust 1 % Cortec 3 % Zerust 3 % Cortec 5 % Zerust 5 %
Emersa:
25
%
de
corrosão.
Imersa:
100
%
de
corrosão,
incluindo
região
de
interface
Emersa:
5
%
de
corrosão.
Imersa:
100
%
de
corrosão,
incluindo
região
de
interface
Emersa:
3
%
de
corrosão.
Imersa:
10
%
de
corrosão,
incluindo
região
de
interface
Emersa:
5
%
de
corrosão.
Imersa:
35
%
de
corrosão,
incluindo
região
de
interface
Emersa:
3
%
de
corrosão.
Imersa:
10
%
de
corrosão.
Emersa:
5
%
de
corrosão
,
Imersa:
5
%
de
corrosão.
incluindo
região
de
interfase
Emersa:
0
%
de
corrosão.
Imersa:
0
%
de
corrosão.
Após decapagem
O inibidor IVC-B conferiu total proteção
na concentração de 5 %!
IVC-B
5
%
IVC-A
5
%
1 % 3 % 5 %
0 % 1 % 3 % 5 %
Resultados
Solução salina (0,1 mol/L de cloreto de sódio)
A A A
B B B

18. Referência Cortec 1 % Zerust 1 % Cortec 3 % Zerust 3 % Cortec 5 % Zerust 5 %
Precipitação*
na água produzida
com IVC-B!
Emersa:
7
%
de
corrosão.
Imersa:
100
%
de
corrosão,
incluindo
região
de
interface
Emersa:
0
%
de
corrosão.
Imersa:
100
%
de
corrosão,
incluindo
região
de
interface
Emersa:
0
%
de
corrosão.
Imersa:
100
%
de
corrosão,
incluindo
região
de
interface
Emersa:
0
%
de
corrosão.
Imersa:
100
%
de
corrosão,
incluindo
região
de
interface
Emersa:
2
%
de
corrosão
.
Imersa:
100
%
de
corrosão,
incluindo
região
de
interface
*Características apresentadas
adiante
0 % 1 % 1 % 3 % 3 % 5 % 5 %
Emersa:
3
%
de
corrosão
.
Imersa:
100
%
de
corrosão,
incluindo
região
de
interface
Emersa:
2
%
de
corrosão.
Imersa:
20
%
de
corrosão,
incluindo
região
de
interface
Resultados
Água produzida (0,5 mol/L de NaCl) 0 % a 5 %
A B
B A A B

19. Ensaio de imersão parcial
Emersa:
7
%
de
corrosão.
Imersa:
100
%
de
corrosão,
incluindo
região
de
interface
Emersa:
4
%
de
corrosão.
Imersa:
100
%
de
corrosão,
incluindo
região
de
interface
Emersa:
5
%
de
corrosão.
Imersa:
1
%
de
corrosão.
Emersa:
8
%
de
corrosão.
Imersa:
70
%
de
corrosão,
incluindo
região
de
interface
Emersa:
5
%
de
corrosão.
Imersa:
10
%
de
corrosão.
Após decapagem:
IVC-A
15
%
IVC-B
15
%
15 %
15 %
13 %
13 %
10 %
10 %
0 %
Referência Cortec 10 % Zerust 10 % Cortec 13 % Zerust 13 % Cortec 15 % Zerust 15 %
Emersa:
1
%
de
corrosão.
Imersa:
3
%
de
corrosão.
Emersa:
8
%
de
corrosão
.
Imersa:
70
%
de
corrosão,
incluindo
região
de
interface
Resultados
Água produzida (0,5 mol/L de NaCl) 10 % a 15 %
A B
B
B A
A
15 %
10 % 13%
10 %
0 % 15 %
13 %
O inibidor IVC-B conferiu total proteção
na concentração 15 %!

20. Elemento (%)
C 34,494
O 41,158
Na 4,441
Mg 2,673
Al 0,477
S 0,154
Cl 4,479
Ca 11,052
Sr 1,072
A análise química do precipitado na água produzida com
adição do IVC-B mostrou a formação de carbonato de cálcio
e magnésio!
Precipitado
Resultados

21. Solução saturada de Ca(OH)2
Filtrada
Água de poro de concreto
Concreto moído em água e filtrado
Resultados
A adição do IVC-B em água de poros também mostrou a
formação de precipitado!

22. • curva anódica levantada após 2 h de imersão, com inicio no
potencial de circuito aberto estabilizado;
• célula eletroquímica tipo Tait;
• solução de NaCl (0,1 mol.L-1) sem (referência)
e com adição dos IVCs;
• água produzida sem (referência) e com adição
dos IVCs;
MATERIAIS E MÉTODOS
Ensaios eletroquímicos:
Potenciostato: Bio-Logic modelo VMP3
Contraeletrodo: cesto de platina de 54 cm2
Eletrodo de referência: Ag/AgCl
Velocidade de varredura: 0,5 mV/s.
IVCs
concentrações em
massa de 5 %,
10 % e 15 %.

23. Resultados
Corrosão generalizada Corrosão por pite
(com forte
coalescimento) e em
fresta perimetral
Corrosão por pite Sem sinais visíveis de
corrosão
-800
-600
-400
-200
0
200
400
600
800
1000
1200
1,0E-08 1,0E-07 1,0E-06 1,0E-05 1,0E-04 1,0E-03 1,0E-02
Potencial
(mV,
Ag/AgCl)
i (A/cm²)
15 % 10 %
5 %
0 %
10 %
0 % 15 %
5 %
Proteção
total na
concentração
de 15 %!
0 %, 5 % e 10 %
comportamento
típico de corrosão
em curso!
5 %, 10 % e 15 %
elevação do
potencial ~600 mV!
Curvas de polarização anódica em solução salina sem (referência) e
com adição (5 %, 10 % e 15 %) do IVC-A
Taxa de corrosão
baixa ( 1 µm)!

24. Curvas de polarização anódica em solução salina sem (referência) e
com adição (5 %, 10 % e 15 %) do IVC-B
Corrosão generalizada Corrosão por pite e em
fresta perimetral
Corrosão em fresta
perimetral
Sem sinais visíveis de
corrosão
-800
-600
-400
-200
0
200
400
600
800
1000
1200
1,0E-08 1,0E-07 1,0E-06 1,0E-05 1,0E-04 1,0E-03 1,0E-02
Potencial
(mV,
Ag/AgCl)
i (A/cm²)
15 % 10 % 5 % 0 %
15 %
10 %
5 %
0 %
5 %, 10 % e 15 %
elevação do potencial
~500 mV!
0 % e 5 %
comportamento típico
de corrosão em curso!

25. Curvas de polarização anódica em água produzida sem (referência) e
com adição (5 %, 10 % e 15 %) do IVC-A
Corrosão generalizada Corrosão por pite
(com coalescimento) e
em fresta perimetral
Corrosão por pite
(com coalescimento) e
em fresta perimetral
Corrosão por pite
(com coalescimento) e
em fresta perimetral
-800
-600
-400
-200
0
200
400
600
800
1000
1200
1,0E-08 1,0E-07 1,0E-06 1,0E-05 1,0E-04 1,0E-03 1,0E-02 1,0E-01
Potencial
(mV,
Ag/AgCl)
i (A/cm²)
15 %
5 %
10 %
0 %
10 %
0 % 15 %
5 %
0 %, 5 %, 10 % e 15 %
comportamento
típico de corrosão
em curso!
5 %, 10 % e 15 %
elevação do potencial ~500 mV!
Corrosão em
fresta
significativa!

26. Curvas de polarização anódica em água produzida sem (referência) e
com adição (5 %, 10 % e 15 %) do IVC-B
Corrosão generalizada Corrosão por pite
(com forte
coalescimento) e em
fresta perimetral
Corrosão por pite
e em fresta perimetral
Corrosão por pite
-800
-600
-400
-200
0
200
400
600
800
1000
1200
1,0E-08 1,0E-07 1,0E-06 1,0E-05 1,0E-04 1,0E-03 1,0E-02 1,0E-01
Potencial
(mV,
Ag/AgCl)
i (A/cm²)
15 %
5 %
10 %
0 %
10 %
0 % 15 %
5 %
5 %, 10 % e 15 % elevação do
potencial ~400 mV!
Corrosão em
fresta
significativa!

27. Velocidade de difusão de inibidores em concreto:
MATERIAIS E MÉTODOS
Inibidor em pó
Inibidor em solução
• célula de difusão: disco de concreto (1 cm e 2 cm) entre dois compartimentos;
• em um dos compartimentos foi colocado o inibidor em pó ou em solução na
concentração em massa de 5 %;
• no outro compartimento, foi colocada solução saturada de hidróxido de cálcio
(470 ml);
• leitura da concentração de íons de amônio nessa solução saturada com uso de
eletrodo Orion 95.

28. Resultados IVC-A e IVC-B – 5 %
0
0 10 20 30 40 50 60
0
0 10 20 30 40 50 60
0,0
5,0
10,0
15,0
20,0
25,0
0 50 100 150 200 250
Disco 2 cm
IVC-A - pó
0,0
10,0
20,0
30,0
40,0
0 50 100 150 200 250
Disco 2 cm
IVC-A - solução
28 ppm
23 ppm
60
dias
Tendência à estabilização
120
dias
Início
de
contaminação
40
dias
0
100
200
300
400
0 10 20 30 40 50 60
Concentração
(ppm)
Período (dia)
Disco 2
IVC-B - pó
0
1
2
3
4
5
6
0 10 20 30 40 50 60
Concentração
(ppm)
Período (dia)
Disco 1 cm
IVC-B - solução
0,0
20,0
40,0
60,0
80,0
100,0
0 50 100 150 200 250
Concentração
(ppm)
Período (dia)
Disco 2 cm
IVC-B - pó
0,0
5,0
10,0
15,0
20,0
25,0
0 50 100 150 200 250
Concentração
(ppm)
Período (dia)
Disco 2 cm
IVC-B - solução
349 ppm
6 ppm
10 ppm
39 ppm
60
dias
60
dias
Tendência à estabilização
Tendência à estabilização

29. Solução saturada de
sulfato de potássio
(promover UR 95 %).
Ensaio em curso em dessecador
Inibidor em pó
Dispositivo de
fresta passante
instalado em furo
central no CP
MATERIAIS E MÉTODOS
• 0,35 g de inibidor em 7 dm3 dessecador, avaliação por exame
visual após 10 dias de exposição;
• 5 g de inibidor em 7 dm3 dessecador (UR de 95 %), avaliação
por exame visual após 15 dias de exposição.
Capacidade de proteção em fresta:

30. Referência IVC-A IVC-B
0,35 g dos IVCs
(10 dias)
Resultados
Capacidade de proteção em fresta:
5 g dos IVCs
(15 dias)
Corrosão na borda!

31. Análise química mostrou a presença de
amônia na solução de ensaio de ambos
os inibidores, no entanto, para o
inibidor IVC-B, havia uma concentração
bem mais elevada!
Ausência de pó do inibidor IVC-B, antes do
término dos ensaios:

32. CONCLUSÕES
O ensaio NACE TM0208 permitiu classificar ambos os IVCs como
eficientes quanto à capacidade de inibição da corrosão em espaço
vapor;
Os ensaios de imersão parcial mostraram que a eficiencia dos IVCs
é tanto maior quanto maior é a sua concentração na solução:
 Em solução salina, a adição de 5 % do IVC-B foi capaz de formar
um filme resistente, enquanto para 5 % do IVC-A o metal ainda
apresentou um leve ataque;
 Em água produzida, a adição de 15 % do IVC-B foi capaz de
formar um filme resistente, enquanto para o IVC-A, o metal ainda
apresentou um leve ataque. Para o IVC-B, ocorreu precipitação
em água produzida e em solução simulada de água de poros de
concreto;

33. Os ensaios eletroquímicos também mostraram que a eficiência dos
IVCs é tanto maior quanto maior é a sua concentração no meio:
 em solução salina, os IVCs apresentaram comportamento típico de
inibidores anódicos: o potencial do eletrodo aumentou em torno de
600 mV para o IVC-A e de 500 mV para o IVC-B;
 com a adição de 5 %, observou-se corrosão por pite e em fresta. A
corrosão foi menos significativa com a adição de 10 %,
especialmente para o IVC-B. Para o IVC-A foi necessária a adição de
15 % para conferir proteção;
 em água produzida, com a adição de 5 % e 10 %, observou-se
corrosão significatica do metal por pite e em fresta. Com a adição
de 15 %, na presença do IVC-A, observou-se corrosão em fresta e
uma menor formação e coalescência de pites. Na presença do
inibidor IVC-B, observou-se somente formação de pites dispersos,
sem coalescimento.

34. Os ensaios de difusão dos IVCs na concentração de 5 % em placas
de concreto apontaram um comportamento distinto entre eles
quanto a forma de aplicação:
 em pó, o IVC-B apresentou mais rápida penetração ao longo da
camada de concreto do que o IVC-A e, ainda, menor período para
detecção de interrupção de seu fluxo (em torno de 60 dias). A
penetração do IVC-A só foi detectada após em torno 40 dias de
ensaio, no entanto, este não apresentou tendência de interrupção
do fluxo até o término do ensaio (250 dias);
 em solução, o IVC-A apresentou tanto maior penetração no
concreto do que o IVC-B como também maior período para
interrupção de seu fluxo (em torno de 120 dias). Para o IVC-B, a
interrupção de fluxo ocorreu após em torno de 60 dias.
Os ensaios de verificação da capacidade de proteção em fresta
mostraram que a adição dos IVCs é positiva, no entanto, esta pode
ocorrer, especialmente em baixas concentrações, como indicado nos
ensaios eletroquimicos.

35. CONCLUSÕES GERAIS
Os ensaios realizados indicaram que embora os IVCs estudados
apresentem características adequadas para a proteção de fundo de
tanque, os mesmos têm comportamento variável e, por vezes, bem
distintos, sendo indicado a sua adição na concentração mínima de
10 % na proteção da chaparia na presença de solução salina e a
mínima de 15 % na presença de água produzida. Além disso, deve-se
considerar perdas de produto para o concreto ao longo dos anos.
Haja vista a variedade de fatores e de agentes que influenciam na
eficiência dos IVCs na mitigação da corrosão da chaparia e, também,
a necessidade de sua periódica reaplicação, é importante tanto a sua
pré-avaliação em laboratório como o estabelecimento de um
programa de monitoramento da corrosão em campo.

36. CONCLUSÕES GERAIS
Estudos complementares em curso:
• curvas eletroquímicas após 30 dias de exposição a água
produzida;
• avaliação da eficiência do IVC na presença de produtos de
corrosão e contaminantes (processo corrosivo estabelecido) e
com e sem contato com o concreto (elevada alcalinidade);
• avalição do uso associado do IVC com proteção catódica;
• avaliação da corrosão em fresta em ensaio com chapa com e
sem contaminação sobre corpos de concreto em ambiente de
elevada umidade relativa.

37. aaraujo@ipt.br Neusval@ipt.br