Corrosion in the Oil and Gas Industry: An Increasing Challenge for Materials

Pérez, Teresa E.

doi:10.1007/s11837-013-0675-3

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“…Structural materials used in the oil and gas deep wells face extremely aggressive environments, including low pH (H2S), high temperature (>250 °C) and high pressure (>100 MPa) [1,2]. High strength nickel-based superalloys are promising structural materials for application in these challenging conditions, because of their capability to operate at the high temperature and high pressure conditions providing outstanding corrosion resistance.…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Hydrogen assisted crack initiation and propagation in a nickel-based superalloy

et al. 2016

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To understand the mechanism for hydrogen-induced embrittlement in a nickel-based superalloy, detailed electronmicroscopy characterisation has been employed on the UNS N07718 (Alloy 718) after hydrogen charging and slow strain rate testing to investigate the strain localisation and damage accumulation caused by hydrogen. Transmission Electron Microscopy analysis demonstrates that the microstructure of the material after tension is characterised by planar dislocation slip bands (DSBs) along {111}γ planes. Consistent results from Electron Channeling Contrast Imaging (ECCI) reveals that cracks always propagate along planar DSBs in the presence of hydrogen. This phenomenon is rationalised by the evident nucleation of nanoscale voids along the DSBs, especially at the intersections between nonparallel DSBs. The proposed mechanism, confirmed by both the ECCI analysis and fractographic study by Scanning Electron Microscopy, indicates that the interaction between the hydrogen and dislocations along the DSBs leads to void nucleation. Furthermore, the results suggest that coalescence and widening of voids via the dislocation process promote the crack propagation along the DSBs in hydrogen charged Alloy 718.

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Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Hydrogen assisted crack initiation and propagation in a nickel-based superalloy

et al. 2016

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“…Gas emissions from point sources by some of the largest CO 2 emitting industries, such as petroleum refineries (Perez, 2013; Vostrikov et al , 2017), steel (Mochizuki and Tsubouchi, 2017), pulp and paper (de Souza, 1988) and power production industry (particularly geothermal) (Kristmannsdóttir et al , 2000), as well as biogas production, are often accompanied by various impurities (Osorio and Torres, 2009; Vostrikov et al , 2017). A major concern when upgrading these gas streams in the context of CCU is that H 2 S, as one of the more common impurities, can already be toxic for microorganisms, both in pure culture and within microbial communities, at concentrations of a few ppm (Wu et al , 2015).…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Homoacetogenesis and microbial community composition are shaped by pH and total sulfide concentration

Ntagia

Chatzigiannidou

Williamson

et al. 2020

Microbial Biotechnology

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Biological CO 2 sequestration through acetogenesis with H 2 as electron donor is a promising technology to reduce greenhouse gas emissions. Today, a major issue is the presence of impurities such as hydrogen sulfide (H 2 S) in CO 2 containing gases, as they are known to inhibit acetogenesis in CO 2 -based fermentations. However, exact values of toxicity and inhibition are not well-defined. To tackle this uncertainty, a series of toxicity experiments were conducted, with a mixed homoacetogenic culture, total dissolved sulfide concentrations ([TDS]) varied between 0 and 5 mM and pH between 5 and 7. The extent of inhibition was evaluated based on acetate production rates and microbial growth. Maximum acetate production rates of 0.12, 0.09 and 0.04 mM h -1 were achieved in the controls without sulfide at pH 7, pH 6 and pH 5. The half-maximal inhibitory concentration (IC 50 qAc ) was 0.86, 1.16 and 1.36 mM [TDS] for pH 7, pH 6 and pH 5. At [TDS] above 3.33 mM, acetate production and microbial growth were completely inhibited at all pHs. 16S rRNA gene amplicon sequencing revealed major community composition transitions that could be attributed to both pH and [TDS]. Based on the observed toxicity levels, treatment approaches for incoming industrial CO 2 streams can be determined.

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“…No entanto, os mecanismos de fragilização em aços carbono microligados devido à presença de hidrogênio atômico em ambientes contendo H2S ainda não é um fenômeno completamente compreendido. Analisando amostras rompidas em teste de corrosão sob tensão (CST), observa-se que a falha nestes materiais ocorre de forma intergranular, através da nucleação de trincas devido ao aprisionamento de átomos de hidrogênio e propagação de forma frágil ao longo da microestrutura [3]. Sabe-se, também, que dentre as diversas características microestruturais, o tamanho, distribuição e tipo de carbonetos presentes interferem na quantidade de sítios de aprisionamento de átomos de hidrogênio e, consequentemente, na resistência à nucleação e propagação de trincas frágeis quando o aço é tensionado em ambiente aquoso contendo H2S [2][3][4].…”

Section: Introductionunclassified

“…Analisando amostras rompidas em teste de corrosão sob tensão (CST), observa-se que a falha nestes materiais ocorre de forma intergranular, através da nucleação de trincas devido ao aprisionamento de átomos de hidrogênio e propagação de forma frágil ao longo da microestrutura [3]. Sabe-se, também, que dentre as diversas características microestruturais, o tamanho, distribuição e tipo de carbonetos presentes interferem na quantidade de sítios de aprisionamento de átomos de hidrogênio e, consequentemente, na resistência à nucleação e propagação de trincas frágeis quando o aço é tensionado em ambiente aquoso contendo H2S [2][3][4]. De uma forma geral, cada aço possui uma quantidade crítica de hidrogênio absorvido (Hc) a partir da qual absorções além dessa quantidade podem gerar a uma falha por hidrogênio [3][4][5].…”

Section: Introductionunclassified

“…Sabe-se, também, que dentre as diversas características microestruturais, o tamanho, distribuição e tipo de carbonetos presentes interferem na quantidade de sítios de aprisionamento de átomos de hidrogênio e, consequentemente, na resistência à nucleação e propagação de trincas frágeis quando o aço é tensionado em ambiente aquoso contendo H2S [2][3][4]. De uma forma geral, cada aço possui uma quantidade crítica de hidrogênio absorvido (Hc) a partir da qual absorções além dessa quantidade podem gerar a uma falha por hidrogênio [3][4][5]. Assim, é importante avaliar quais características microestruturais destes precipitados (tamanho, quantidade, morfologia, tipo, distribuição) são as mais críticas para a resistência do material à corrosão sob tensão.…”

Section: Introductionunclassified

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Influência Da Microestrutura Na Resistência a Corrosão Sob Tensão De Aços HSS Em Ambiente Aquoso Contendo H2s

Braga¹,

Duarte²,

Olea³

et al. 2014

ABM Proceedings

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ResumoNeste trabalho foi analisada a influência da microestrutura de diferentes composições químicas de aço de alta resistência (HSS, do inglês High Strength Steel) na resistência à corrosão sob tensão assistida por sulfetos (SSC, do inglês Sulfide Stress Corrosion). Quatro aços ao boro com quantidades variáveis de V e Ti foram tratados termicamente para atingir propriedades mecânicas de aços de alta resistência. A resistência à corrosão do material foi avaliada de acordo com a norma NACE-TM0177 Método D, utilizando corpos de prova do tipo DCB. A microestrutura dos aços foi caracterizada utilizando microscopia eletrônica de varredura (MEV) através da análise de réplicas de carbono, por meio das quais foram determinados o tamanho e a distribuição dos precipitados, cuja composição química foi avaliada através de espectroscopia por dispersão de energia (EDS). Foi observada uma influência do teor de V, sendo o acréscimo de V favorável ao aumento da resistência à corrosão. O aumento do tamanho médio de precipitados de CrMo através do coalescimento dos mesmos também mostrou-se eficaz para melhorar a resistência a corrosão sob tensão em meio contendo H2S. As propriedades mecânicas e o tamanho de grão foram também avaliados, no entanto sem encontrar correlação com a resistência a corrosão sob tensão. Palavras-chave: Corrosão sob tensão; Vanádio; Titânio; Aço HSS INFLUENCE OF MICROSTRUCTURE ON SULFIDE STRESS CORROSION (SSC) RESISTANCE OF HIGH STRENGTH STEEL (HSS) AbstractIn this work, the influence of the microstructure of different chemical compositions of a high strength steel on sulfide stress corrosion(SSC) performance was analyzed in terms of type, size and distribution of precipitates. Four boron steels with different V and Ti contents were heat treated to achieve the mechanical properties of HSS. The corrosion resistance of the material was evaluated according to NACE TM0177 -Method D, using DCB test specimens. The microstructure of the steels was characterized by scanning electron microscopy (SEM) using carbon replicas to determine the size and distribution of precipitates, while their chemical composition was evaluated using energy dispersive spectroscopy (EDS). It was observed that the V content influenced SSC resistance The V additions were observed to improve SSC resistance. Furthermore, coarsening of CrMo precipitates is expected also to improve the SSC resistance of the material. The mechanical properties and grain size ranges evaluated in this investigation did not show any significant impact on SSC performance.

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Corrosion in the Oil and Gas Industry: An Increasing Challenge for Materials

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Hydrogen assisted crack initiation and propagation in a nickel-based superalloy

Hydrogen assisted crack initiation and propagation in a nickel-based superalloy

Homoacetogenesis and microbial community composition are shaped by pH and total sulfide concentration

Influência Da Microestrutura Na Resistência a Corrosão Sob Tensão De Aços HSS Em Ambiente Aquoso Contendo H2s

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