Tafel-Piontelli model for the calculation of corrosion rate of active metals in acidic conditions. Effect of fluid rate on corrosion rate

In this work an electrochemical model (Tafel-Piontelli model) is proposed and validated for the calculation of the corrosion rate of metals in acidic conditions. In the first part of the work, a theoretical description of corrosion, as an electrochemical phenomenon regulated by thermodynamics and kinetics, is provided followed by a detailed treatment of acidic and CO2 corrosion. Particular attention is paid to the flow rate as a parameter that influences the corrosive phenomenon. The Tafel-Piontelli model is based on the electrochemical theory and has been proposed by prof. L. Lazzari in 2017 in order to calculate the corrosion rate of metals in acid conditions. The last version of the model is presented in its fundamental characteristics and hypotheses. A variant of the model adapted to sweet corrosion is also presented. The experimental work, described in the methodology, led to study the influence of temperature, pH and flow rate on the corrosion rate and on the kinetic parameters (exchange current density and Tafel slope). The validation of the experimental data has given good results, confirming the validity of the model in the prediction of corrosion rate in acidic environment for the most common acids in stagnant conditions. The research continues to investigate the influence of flow rate on corrosion rate through experimental tests. It is intended to include an additional factor in the model that takes this variable into account. Initial results are promising, further testing is needed for confirmation. The ultimate goal is to obtain a general model for the prediction of the corrosion rate of active metals in acidic environments, also applicable to sweet corrosion which currently represents a challenge in the Oil&Gas sector.

In questo lavoro viene proposto e validato un modello elettrochimico (modello di Tafel-Piontelli) per il calcolo della velocità di corrosione dei metalli in condizioni acide. Nella prima parte del lavoro viene fornita una descrizione teorica della corrosione, intesa come fenomeno elettrochimico regolato dalla termodinamica e dalla cinetica, seguita da un trattamento dettagliato della corrosione acida e da CO2. Particolare attenzione viene dedicata alla velocità di flusso come parametro che influenza il fenomeno corrosivo. Il modello di Tafel-Piontelli si basa sulla teoria elettrochimica ed è stato proposto dal prof. L. Lazzari nel 2017 per calcolare la velocità di corrosione dei metalli in condizioni acide. L'ultima versione del modello viene presentata nelle sue caratteristiche fondamentali e nelle sue ipotesi. Viene inoltre presentata una variante del modello adattata alla sweet corrosion. Il lavoro sperimentale, descritto nella metodologia, ha portato a studiare l'influenza della temperatura, del pH e della velocità di flusso sulla velocità di corrosione e sui parametri cinetici (densità di corrente di scambio e pendenza di Tafel). La validazione dei dati sperimentali ha dato buoni risultati, confermando la validità del modello nella previsione della velocità di corrosione in ambiente acido per gli acidi più comuni in condizioni stagnanti. La ricerca continua indagando l'influenza della velocità di flusso sulla velocità di corrosione attraverso test sperimentali. Si intende includere nel modello un fattore aggiuntivo che tenga conto di questa variabile. I risultati iniziali sono promettenti, ma sono necessari ulteriori test per confermarli. L'obiettivo finale è ottenere un modello generale per la previsione del tasso di corrosione dei metalli attivi in ambienti acidi, applicabile anche alla sweet corrosion, che attualmente rappresenta una sfida nel settore Oil&Gas.