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Tipo: Dissertação
Título: Avaliação da corrosão do aço carbono S355 em água do mar para aplicação em fundações de turbinas eólicas offshore
Título em inglês: Corrosion assessment of S355 carbon steel in seawater for application in offshore wind turbine foundations
Autor(es): Martins, Maria Ully Eduardo
Orientador: Lima Neto, Pedro de
Palavras-chave em português: Aço-Corrosão;Aço carbono;Energia eólica;Mares
Palavras-chave em inglês: Corrosion;Carbon steel;Offshore wind energy;Seas
CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA
Data do documento: 2023
Citação: MARTINS, Maria Ully Eduardo. Avaliação da corrosão do aço carbono S355 em água do mar para aplicação em fundações de turbinas eólicas offshore. 2023. 65f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica) – Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2023.
Resumo: A participação da energia eólica offshore na matriz energética brasileira é uma realidade cada vez mais próxima. Embora na costa brasileira ainda não haja nenhum parque eólico offshore em operação, o vasto potencial já foi apontado, destacando o litoral cearense, devido à excelente incidência de ventos. As fundações eólicas offshore do tipo monopilha representam o projeto mais comum e o aço mais utilizado na fabricação destas estruturas de suporte é o aço carbono S355. Estas estruturas são expostas ao ambiente marinho, logo, a corrosão deste material é um problema complexo e dispendioso na manutenção offshore. Portanto, o objetivo desta pesquisa foi o de avaliar a resistência à corrosão do aço carbono S355 em água do mar, que foi coletada na região metropolitana de Fortaleza, Ceará. A investigação do processo corrosivo do aço foi conduzida por meio de ensaios gravimétricos e de testes eletroquímicos: Potencial de Circuito Aberto (PCA), Polarização Potenciodinâmica (PP) e Espectroscopia de Impedância Eletroquímica (EIE). Os ensaios de imersão foram realizados em triplicata, e a perda de massa foi obtida para determinar a taxa de corrosão após 24 horas e 45 dias de imersão. O monitoramento do PCA e o acompanhamento da evolução dos diagramas de EIE foram feitos por até 96h de imersão, sendo observada a diminuição dos arcos capacitivos com o aumento do tempo de imersão, reduzindo a resistência à polarização. Adicionalmente, no decorrer do tempo de imersão, os valores dos potenciais tornaram-se mais negativos. Todos estes indicadores caracterizam a corrosão do material em água do mar. A morfologia superficial das amostras, após os testes de corrosão, foi caracterizada por Microscopia Óptica (MO). Foi identificada a presença de corrosão uniforme e localizada. Os produtos de corrosão formados na superfície das amostras foram caracterizados por Difração de Raios-X e Espectroscopia de Mössbauer. A magnetita (Fe3O4) e a lepidocrocita (γ-FeOOH) foram identificadas, sendo esta última observada em predominância. Por fim, a agressividade do processo corrosivo foi classificada como severa no primeiro dia de imersão e moderada no decorrer do período de imersão. A partir dos resultados obtidos, conclui-se que para a aplicação do aço S355 em fundações de turbinas eólicas offshore é indicado a escolha de um sistema de proteção catódica (PC), com a finalidade de mitigar a corrosão. Ressaltando também a importância do avanço em pesquisas na área, que contribuem diretamente com a funcionalidade e segurança das operações em estruturas de geração de energia eólica em um ambiente tão desafiador.
Abstract: The participation of offshore wind energy in the Brazilian energy matrix is an increasingly close reality. Although there is still no offshore wind farm in operation on the Brazilian coast, the vast potential has already been pointed out, highlighting the on the coast of Ceará, due to the excellent wind index. Monopile offshore wind foundations represent the most common design and the steel most used in the manufacture of these support structures is carbon steel S355. These structures are exposed to the marine environment , so corrosion of this material is a complex and expensive problem in offshore maintenance . Therefore, the objective of this research was to evaluate the corrosion resistance of S355 carbon steel in seawater, which was collected in the metropolitan region of Fortaleza, Ceará The investigation of the steel corrosive process was conducted using gravimetric tests and electrochemical tests: Open Circuit Potential O C P ), Potentiodynamic Polarization (PP) and Electrochemical Impedance Spectroscopy ( EIS). The immersion test was performed in triplicate, and the mass loss was obtained to determine the cor rosion rate after 24 hours and 45 days of immersion. The OCP monitoring of the and the evolution of the EI S diagrams were carried out for up to 96 hours of immersion, with a decrease in the capacitive arcs being observed with the increase in the immersion time, reducing the resistance to polarization. Additionally, in the course of immersion time, the potential values became more negative. All these indicators characterize the corrosion of the material in seawater. The surface morphology of the samples afte r the corrosion tests was characterized using Optical Microscopy (OM). The presence of uniform and localized corrosion was identified. The corrosion products formed on the surface of the samples were characterized by X Ray Diffraction and Mössbauer Spectro scopy. Magnetite (Fe 3 O 4 ) and lepidocrocite γ FeOOH) were identified, the latter being predominantly observed. Finally , the aggressiveness of the corrosive process was classified as moderate. Based on the results obtained , it is concluded that for the application of S355 steel in foundations of offshore wind turbines, it is recommended to choose a cathodic protection system (PC), in order to mitigate corrosion. Highlighting the importance of advancing research in the area, directly contributing to the functionality and safety of operations in wind energy generation structures in such a challenging environment.
Descrição: Este documento está disponível online com base na Portaria no 348, de 08 de dezembro de 2022, disponível em: https://biblioteca.ufc.br/wp-content/uploads/2022/12/portaria348-2022.pdf, que autoriza a digitalização e a disponibilização no Repositório Institucional (RI) da coleção retrospectiva de TCC, dissertações e teses da UFC, sem o termo de anuência prévia dos autores. Em caso de trabalhos com pedidos de patente e/ou de embargo, cabe, exclusivamente, ao autor(a) solicitar a restrição de acesso ou retirada de seu trabalho do RI, mediante apresentação de documento comprobatório à Direção do Sistema de Bibliotecas.
URI: http://repositorio.ufc.br/handle/riufc/76414
ORCID do(s) Autor(es): https://orcid.org/0000-0003-4271-9956
Currículo Lattes do(s) Autor(es): http://lattes.cnpq.br/1100234203009515
ORCID do Orientador: https://orcid.org/0000-0002-1613-4797
Currículo Lattes do Orientador: http://lattes.cnpq.br/2969689646961586
Tipo de Acesso: Acesso Aberto
Aparece nas coleções:DEME - Dissertações defendidas na UFC

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