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Master's Dissertation
DOI
https://doi.org/10.11606/D.3.2021.tde-23092021-110035
Document
Author
Full name
Reginaldo Carvalho da Silva
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Paulo, 2021
Supervisor
Committee
Melo, Hercilio Gomes de (President)
Ferrari, Jean Vicente
Lins, Vanessa de Freitas Cunha
Title in Portuguese
Estudo da corrosão em tubulações de aço-carbono utilizada na distribuição de água potável em solução de hipoclorito de sódio.
Keywords in Portuguese
Água potável
Corrosão
Eletroquímica
Abstract in Portuguese
Água, bem natural essencial à vida, não tem recebido a merecida importância devido à ilusória sensação de abundância. A falta de entendimento do seu complexo ciclo e o desperdício têm resultado em problemas de escassez, comprometendo a qualidade de vida das populações. Estima-se uma perda por volta de 40% de toda água tratada e distribuída pelas concessionárias de países em desenvolvimento como o Brasil. No caso especifico das tubulações metálicas, a corrosão é identificada como a principal causa de falhas. Na produção de água potável é essencial o tratamento de desinfecção, o qual é principalmente realizado pela introdução de cloro livre à água. Por sua vez, a rede de distribuição de água potável no Brasil é basicamente constituída por aço carbono. Neste contexto, no presente trabalho, está sendo investigada a resistência à corrosão do aço ASTM A1018, que é largamente utilizado na rede de distribuição de água potável no estado de São Paulo, em solução contendo 3,0 mg?L-1 de Cloro Livre Residual (CLR), que corresponde à concentração empregada nos tratamentos de desinfecção de água potável. O comportamento de corrosão foi avaliado por medidas de potencial de circuito aberto, resistência de polarização linear, curvas de polarização anódica e catódica e por espectroscopia de impedância eletroquímica em função do tempo. Os ensaios eletroquímicos foram acompanhados pela caracterização microestrutural do substrato e dos produtos de corrosão. Os resultados mostraram que o aço é fortemente sensível à corrosão no meio investigado, e que a corrosão é iniciada preferencialmente nas ilhas de perlita que constituem a microestrutura deste aço. Com o tempo de contato com o meio, a superfície fica recoberta por uma camada de magnetita não protetora, em cujo topo está presente uma camada espessa e pouco aderente de lepidocrocita. Os resultados dos ensaios de polarização catódica indicaram redução eletroquímica do CLR, enquanto os ensaios de espectroscopia de impedância eletroquímica, que foram interpretados com auxílio de ajuste por circuito equivalente, indicaram que o eletrodo de ferro se comporta como um eletrodo poroso desde o início do processo corrosivo.
Title in English
Study of corrosion in carbon steel piping used in the distribution of drinking water in sodium hypoclorite solution.
Keywords in English
ASTM A1018
Drinking water
EIS
Polarization curves
Porous electrode
Abstract in English
Water, a natural resource, essential for life, has not received the deserved importance due to the illusory sense of abundance. The lack of understanding of its complex cycle and waste have entailed in shortages, affecting the quality of life of populations. A loss of around 40% of all water treated and distributed by utilities is estimated in developing countries, like Brazil. In the specific case of metal pipelines, corrosion is identified as the main cause of failures. The disinfection treatment is essential in the production of drinking water, which is often achieved by the introduction of free chlorine or sodium hypochlorite. In its turn, in Brazil, the potable water distribution network is basically constituted by carbon steel. In this context, in the present work, the effect of adding 3.0 mg?L-1 of free residual chlorine (FRC) on the corrosion resistance of ASTM A1018 steel was investigated. This material is widely used in the drinking water distribution network in the state of São Paulo, and the FRC concentration is similar to that used in such systems for disinfection purposes. The corrosion behavior was evaluated by open circuit potential, linear polarization resistance measurements, anodic and cathodic polarization curves and electrochemical impedance spectroscopy as a function of immersion time. The electrochemical experiments were accompanied by the microstructural characterization of the substrate and of the corrosion products. The results showed that steel is strongly sensitive to corrosion in the investigated environment and that corrosion is initiated preferentially at the pearlite islands that constitute the microstructure of this steel. With the increase in the immersion time, the surface is covered by a layer of non-protective magnetite, on top of which a thick and poorly adherent layer of lepidocrocite is developed. The results of the cathodic polarization tests indicated electrochemical reduction of the FRC, while the electrochemical impedance spectroscopy tests, which were interpreted with the fitting of the diagrams with electrical equivalent circuit, indicated that the iron electrode behaves as a porous electrode since the beginning of the corrosive process.
 
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Publishing Date
2021-09-24
 
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