A captura e armazenamento de dióxido de carbono (carbon capture and storage--CCS) é encarada como uma das principais estratégias para mitigar os efeitos do aquecimento global. Como, frequentemente, as fontes emissoras de CO2 se encontram distantes dos locais de armazenamento, o modo de transporte mais eficiente é através de tubulações. Por razões técnicas (maior taxa de transporte de massa) e econômicas (redução nos diâmetros das tubulações) o CO2 deve ser transportado no estado supercrítico (supercritical CO2-SCCO2), no qual a pressão e a temperatura devem ser superiores a 7,38 MPa e 31,1 °C. Assim, as tubulações utilizadas para tal finalidade devem possuir elevada resistência mecânica. A resistência à corrosão também é um fator relevante, considerando que o fluxo de CO2 não deve se encontrar livre de contaminantes, e que na presença de água acima do limite de solubilidade (água livre), as impurezas podem segregar em um eletrólito líquido bastante agressivo, que pode comprometer a durabilidade das tubulações. Levando-se em conta os custos para a implementação de uma extensa rede para o transporte de CO2, a opção mais econômica são os aços de alta resistência e baixa liga (ARBL) utilizados na indústria de óleo e gás. Neste trabalho, a resistência à corrosão de dois aços carbono API 5L X65, denominados X65E e X65LMn, que apresentam diferenças nas composições químicas e microestrutura, foi investigada em meios saturados com CO2 em pressão ambiente (sempre em atmosfera saturada com CO2) e em condições supercríticas sem e com adição de contaminantes. Para os ensaios realizados a pressão ambiente (T = 25ºC e 50ºC) o contaminante escolhido foi o H2SO4 e para os ensaios em condições supercríticas (P = (8,0±0,4)MPa; T = (50±2)oC) adicionou-se 1000 ppm de SO2 ao fluxo de CO2, em ambos os casos a adição do contaminante diminui o pH do eletrólito condensado saturado com CO2. Ensaios eletroquímicos (EIS e curvas de polarização) foram realizados apenas para os testes realizados a pressão ambiente, e para isto foram utilizadas uma célula convencional e uma microcélula de gota séssil. Por sua vez, ensaios de perda de massa foram realizados para todas as condições com amostras em imersão total ou expostas à fase vapor em equilíbrio com a solução saturada com CO2. Os ensaios realizados na ausência de contaminantes mostraram efeito deletério tanto do aumento da temperatura como do aumento da pressão sobre a resistência à corrosão dos materiais. Entretanto, para as amostras expostas à fase vapor, os ensaios de perda de massa apontaram taxas de corrosão próximas ou inferiores a 0,1 mm/ano, apontada na literatura como limiar seguro para velocidade de corrosão do aço. A adição de contaminantes aumentou a taxa de corrosão de modo substancial para todas as condições estudadas, o que foi atribuído à diminuição do pH do eletrólito. Entretanto, os ensaios eletroquímicos com a microcélula de gota séssil mostraram melhora no comportamento eletroquímico quando comparado aos ensaios sob condição de imersão total, o que foi atribuído a não renovação do eletrólito com consequente consumo do contaminante. Para todas as condições investigadas o aço X65E apresentou desempenho inferior ao X65LMn, o que foi associado às diferenças na composição química e na microestrutura dos materiais. A presença da siderita (FeCO3) na composição dos produtos de corrosão mostrou-se benéfica para a melhora do desempenho, porém, nas condições empregadas no presente estudo, a precipitação desse composto foi favorecida principalmente na ausência de contaminantes, e nenhum efeito protetor foi verificado nas soluções contaminadas.

Carbon capture and storage (CCS) is seen as one of the main strategies to mitigate the effects of global warming. As CO2 emitting sources are often far from storage sites, the most efficient mode of transport is through pipelines. For technical (higher mass transport rate) and economic reasons (reduced pipe diameters) CO2 must be transported in the supercritical state (supercritical CO2-SCCO2), in which the pressure and temperature must be greater than 7.38 MPa and 31.1 °C. Thus, the pipes used for this purpose must have high mechanical resistance. Corrosion resistance is also a relevant factor, considering that the CO2 flow must not be contaminant-free, and that in the presence of water above the solubility limit (free water), impurities can segregate into a very aggressive liquid electrolyte, which may compromise the durability of the pipes. Considering the costs of implementing an extensive network for the transport of CO2, the most economical option is the high strength low alloy (HSLA) steels used in the oil and gas industry. In this work, the corrosion resistance of two API 5L X65 carbon steels, named X65E and X65LMn, which differ in chemical composition and microstructure, was investigated in media saturated with CO2 at ambient pressure (always in CO2 saturated atmosphere) and in supercritical conditions with and without the addition of contaminants. For tests carried out at ambient pressure (T=25ºC and 50ºC) the chosen contaminant was H2SO4 and for tests under supercritical conditions (P=(8.0±0.4) MPa; T=(50±2)oC) 1000 ppm of SO2 was added to the CO2 flow, in both cases the addition of the contaminant lowers the pH of the condensed electrolyte saturated with CO2. Electrochemical tests (EIS and polarization curves) were performed only for the tests carried out at ambient pressure, and for this a conventional cell and a sessile drop microcell were used. In turn, mass loss tests were carried out for all conditions with samples in total immersion or exposed to the vapor phase in equilibrium with the solution saturated with CO2. The tests carried out in the absence of contaminants showed a deleterious effect of both temperature and pressure increase on the corrosion resistance of the materials. However, for the samples exposed to the vapor phase, the mass loss tests showed corrosion rates close to or lower than 0.1 mm/year, indicated in the literature as a safe threshold for the corrosion rate of steel. The addition of contaminants increased the corrosion rate substantially for all conditions studied, which was attributed to the decrease in electrolyte pH. However, the electrochemical tests with the sessile droplet microcell showed improvement in the electrochemical behavior when compared to the tests under total immersion condition, which was attributed to the non-renewal of the electrolyte with consequent consumption of the contaminant. For all conditions investigated, the X65E steel performed worse than the X65LMn, which was associated with differences in the chemical composition and microstructure of the materials. The presence of siderite (FeCO3) in the composition of the corrosion products proved to be beneficial for improving performance, however, under the conditions employed in the present study, the precipitation of this compound was mainly favored in the absence of contaminants, and no protective effect was verified in the contaminated solutions.