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Título: Avaliação da ação corrosiva de diferentes biodieseis sobre o aço AISI 316 utilizando métodos eletroquímicos e planejamento estatístico
Título(s) alternativo(s): Evaluation of corrosive action of different biodiesels on the Stainless steel AISI 316 using electrochemical methods and planning statistical
Autor(es): Dutra-Pereira, Franklin Kaic
Palavras-chave: Biodiesel;Aço inoxidável;AISI-316;Corrosão;Planejamento estatístico
Data do documento: 26-Jul-2016
Citação: DUTRA-PEREIRA, Franklin Kaic. Avaliação da ação corrosiva de diferentes biodieseis sobre o aço AISI 316 utilizando métodos eletroquímicos e planejamento estatístico. 2016. 159f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2016.
Resumo: Biodiesel and diesel are organic and corrosive substances that can attack metal fuel tanks, connecting rods, piping systems, transportation and storage of steel, among other metallic constituents. Currently, metal and steel, such as the AISI 316 steel, are being increasingly used in tanks for transport and storage of biofuels. With such assumptions, the study aimed to evaluate and compare the corrosive action of different biodiesels on steel AISI 316. The methodology consisted of physic-chemical analysis of soybean oil, sunflower oil and castor oil. The biodiesels were synthesized by the transesterification reaction by the methyl and ethyl routes, making use of NaOH as catalyst. Biofuels were characterized following the guidelines of the American Society of Testing Materials (ASTM), Fourier Transform Infrared Spectrometry (FTIR). Also it evaluated B7 commercially available. The thermal stabilities were evaluated by Termogravimetric Analysis (TG, DTG and DTA) and Differential Scanning Calorimetry Dynamics (DSC). The corrosion test consisted of immersing the steel under biofuel sat different times. It were used Linear Potentiodynamic Polarization (PPL) measurements and Electrochemical Impedance Spectroscopy (EIS) for the electrochemical evaluation of corrosion. Subsequently, the steel was analyzed by Scanning Electron Microscopy (SEM) coupled with Energy Dispersive X-Ray Spectrometer (EDS), and was carried out chemical analysis via X-Ray Fluorescence (XRF). Findings showed that biodiesels were like stated by National Agency of Petroleum (NAP) standards. The sets of the techniques indicated a weight loss, and surface analysis evidenced general pitting corrosion. With the polarization curves and electrochemical impedance spectroscopy, it was observed that all biofuels are corrosive agents, therefore, reducers. The B7 is the fluid that corrodes more the samples, which by having a nucleation of oxide form the metal passivation after being attacked by biofuels. By XRF, it was observed that biofuels have been contaminated with transition metals when exposed to the steel, causing the formation of free radicals that induce autoxidation, forming hydroperoxides, which was confirmed by changes in vibrations of FTIR spectra. Statistical analysis indicated that the model is acceptable and reliable, because the noise analysis is close to the standard range. The Response Surface Methodology (RSM) indicated that the immersion time is the factor that most influences the corrosion rate in biodiesels synthesized by methyl route, while the acid value is what most influences in ethyl esters.
metadata.dc.description.resumo: O biodiesel e o diesel são substâncias orgânicas e corrosivas, que podem atacar tanques de combustíveis metálicos, hastes de conexão, sistemas de tubulações, aço de transporte e armazenamento, dentre outros constituintes metálicos. Atualmente, metais e aços, a exemplo do aço AISI 316, estão sendo cada vez mais usados em tanques de transporte e armazenamento de biocombustíveis. Com tais pressupostos, o objetivo do trabalho foi avaliar e comparar a ação corrosiva de diferentes biodieseis sobre o aço AISI 316. A metodologia consistiu na análise fisico-química dos óleos de soja, girassol e mamona, posteriormente os biodeiseis foram sintetizados através da reação de transesterificação pelas rotas metílica e etílica, fazendo uso do KOH como catalisador. Os biocombustíveis foram caracterizados seguindo as normas American Society of Testing Materials (ASTM) e por Espectroscopia de Infravermelho por Transformada de Fourier (FTIR). Avaliou-se também o B7 disponível comercialmente. As estabilidades térmicas foram avaliadas via Termogravimetria (TG, DTG e DTA) e Calorimetria Exploratória Diferencial Dinâmica (DSC). O ensaio de corrosão consistiu em teste de imersão do aço em estudo, em diferentes horas. Foram utilizadas as medidas de Polarização Potenciodinâmica Linear (PPL) e Espectroscopia de Impedância Eletroquímica (EIE), para a avaliação eletroquímica de corrosão. Posteriormente, o aço foi analisado através de Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), acoplado ao Espectrômetro de Energia Dispersiva de Raios X (EDS), e foi realizado análise química via Fluorescência de Raio X (FRX). Os resultados comprovaram que os biodieseis estão conforme as normas específicas da Agência Nacional do Petróleo, Gás Natural e Biocombustíveis (ANP). Os conjuntos das técnicas indicaram que houve perda de massa e a análise da superfície evidenciou corrosão localizada por pitting. Com as curvas de polarização e impedância eletroquímica, observou-se que todos os biocombustíveis são agentes corrosivos, portanto, redutores. O B7 é o fluído que mais corrói os corpos de prova, fazendo uma nucleação de óxido, formando a passivação metálica após serem atacados pelo biocombustível. Por meio do FRX, observou-se que os biocombustíveis foram contaminados por metais de transição, quando expostos ao aço, catalisando reações de degradação dos biocombustíveis formando hidroperóxidos, o que se confirmou pelas mudanças nas vibrações dos espectros do FTIR. O tratamento estatístico comprovou que o modelo é aceitável e confiável, pois a análise de ruídos está próxima à linha padrão. O Modelo de Superfície de Resposta (MSR) indicou que o tempo de imersão é o fator que mais influencia na taxa de corrosão nos biodieseis sintetizados pela rota metílica, enquanto o índice de acidez é o que mais influencia nos ésteres etílicos.
URI: https://repositorio.ufrn.br/jspui/handle/123456789/21872
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