Petrol tubing çeliğinin mikrobiyal korozyon davranışının incelenmesi
Investigation of microbial corrosion behavior of petroleum tubing steel
Yazar: DUYGU ARSLAN
Danışman: PROF. DR. ESRA SUNGUR
İstanbul Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyoloji Ana Bilim Dalı / Temel ve Endüstriyel Mikrobiyoloji Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Mikrobiyoloji = Microbiology

Özet:
Petrol gerek yakıt olarak gerekse de mikroorganizmaların varlığını idame ettirebilmesi için iyi bir enerji kaynağıdır. Petrolün sahip olduğu fizikokimyasal koşullar ve mikroorganizmaların metabolik aktiviteleri bir araya geldiğinde, petrol üretiminde kullanılan metal aksamlarda ciddi korozyon problemleri ve dolayısı ile de büyük ekonomik kayıplar oluşabilmektedir. Petrol rezervuarlarında bulunan mikroorganizmalar, sulu ortamda lokalize değişiklikleri indükleyerek mikrobiyolojik olarak indüklenmiş korozyona (MIC) neden olabilirler. MIC'in, petrol boru hatları ve depolama tanklarında neden olduğu hasarlardan kaynaklı ciddi ekonomik kayıplara yol açtığı bilinmektedir. Petrol ve gaz endüstrisindeki tüm korozyon problemlerinin yaklaşık %20'sinin mikroorganizmalar tarafından oluşturulduğu bildirilmiştir. Bu çalışma kapsamında Adıyaman petrol sahasından alınan petrol su fazının, petrol üretiminde sıklıkla kullanılan N80 çeliğinin mikrobiyal korozyon davranışı üzerine etkisi hem
gravimetrik hem de elektrokimyasal yöntemler ile 4 ay süresince incelenmiştir. Mikrobiyolojik korozyonun tespiti için biri test diğeri kontrol olmak üzere iki farklı laboratuvar ölçekli düzenekaynı koşullar altında çift tekrarlı olarak kurulmuştur. Deney ortamı olarak Adıyaman petrol sahasından alınan üretim suyu kulanılmıştır. Deneyler, petrol su fazı örneğinin alındığı bölgedeki sıcaklık olan 70°C'de gerçekleştirilmiştir. Gravimetrik
analiz için, kuponlar belirli zaman aralıklarında(24, 48, 72, 96, 144, 168, 336, 720, 1080, 1440, 2160, 2880 sa) düzeneklerden çıkarılmış ve ağırlık kayıpları hesaplanmıştır.Eletrokimyasal deneylerde potansiyodinamik polarizasyon yöntemi esas alınmıştır. Ölçümler yukarıda belirtilen zamanlardagerçekleştirilmiştir. Ikor değerlerinden korozyon hızı hesaplanmıştır. Deney ve kontrol kurulmuştur. Metal yüzeyi, taramalı elektron
mikroskobu (SEM) ile incelenmiştir. Deney ve kontrol kuponlarının ağırlık kayıplarının zamanla arttığı (sırasıyla, p<0.01 ve p<0.01) tespit edilmiş olup, en yüksek ağırlık kaybı değerleri 2880. sa'da sırasıyla 0.3343g/cm2ve 1.7928 g/cm2 olarak saptanmıştır. Deney ve kontrol kuponlarındaki en yüksek korozyon hızları ise sırasıyla 24 ve 2880. sa'lerde 25.55 mpy ve 54.39 mpy olarak tespit edilirken, en düşük korozyon hızları ise sırasıyla 2160 ve 72. sa'lerde 8.09 mpy ve 9.30 mpy olarak belirlenmiştir. Deney kuponlarının korozyon hızının 720. sa'te kadar kontrolün korozyon hızından yüksek olduğu fakat devamında azaldığı tespit edilmiştir. Bu durum, 720.sa'te kadar metalde oluşan korozyondan mikroorganizmaların sorumlu tutulabileceğine işaret etmektedir. Nitekim 1080. sa'te kupon yüzeyinden alınan SEM görüntüsü de bu bulguyu destekler niteliktedir. SEM analizi sonucunda deney süresince deney kuponlarının yüzeyinde kumsu yapıda ve üst üste tabakalar halinde korozyon ürünlerinin oluştuğu tespit edilmiştir. 168.sa'te kadar deney kuponlarının korozyon potansiyelinin kontrolünkine göre daha soy değerlerde, sonraki saatlerde ise daha aktif değerlerde olduğu tespit edilmiştir. Deney kuponlarına ait en aktif korozyon potansiyeli değeri 504. sa'te -0.888 V olarak saptanmıştır. Kontrol düzeneğine ait korozyon potansiyeli değerlerinin deney süresince değişkenlik gösterdiği, en soy değere 2160. sa'te (-0.640), en aktif değere ise 168. sa'te (-0.830) ulaştığı saptanmıştır. Deney kuponlarının maksimum korozyon hızı 504. sa'te 71.11 mpy olarak, en
düşük korozyon hızı ise 8. sa'te 2.17 mpy olarak belirlenmiştir. Kontrol kuponlarının ulaştığı en yüksek koroyzon hızı değeri 2880. sa'te 54.66 mpy, en düşük koroyon hızı değeri ise 720.sa'te 0.08 mpy olarak tespit edilmiştir. 1080. sa'te kadar deney kuponlarının korozyon hızının kontrolünkinden anlamlı derecede yüksek (p<0.05) olduğu,fakat devamında azaldığı tespit edilmiştir. Bu durum mikrobiyolojik olarak indüklenen korozyona uğradığına işaret etmektedir. Sonuç olarak hem elektrokimyasal hem de gravimetrik deneylerden elde edilen veriler üretim
suyuna maruz kalan N80 çeliğinin mikrobiyolojik olarak korozyona uğradığınıgöstermektedir.

Abstract:
Petroleum is a rich source of energy for both fuel and the maintenance of microorganisms. When the physicochemical conditions of the oil and the metabolic activities of the microorganisms come together, serious corrosion problems can occur in the metal parts used in oil productionleading to economic loses. Microorganisms present in petroleum reservoirs can cause microbiologically induced corrosion (MIC) by inducing localized changes in the aqueous medium. MIC is known to cause serious economic losses due to damage inoil pipelines and storage tanks. It has been reported that approximately 20% of corrosion problems in the oil and gas industry are caused by microorganisms.
In this study, the effect of oil water phase taken from oil field in Adiyaman on microbial corrosion behavior of N80 steel using petroleum system was carried out for 4 months by both gravimetric and electrochemical methods.Two different laboratory scale devices, one as a test and one as acontrol for microbiological corrosion, were installed in duplicate under the same conditions. Potentiodynamic polarization method wasused in electrochemical experiments. Measurements were performed at the times indicated above. Corrosion rate was calculated from the Icorrvalues. Experiment and control have been established. Metal surface was examined by Scanning Electron Microscopy (SEM). The weight loss of the test and control coupons was found to increase with time (p <0.01 and
p <0.01, respectively), and the highest weight loss values were found to be 0.3343 g / cm2 and 1.7928 g / cm2 at 2880 h, respectively. The highest corrosion rates in the test and control coupons were determined as 25.55 mpy and 54.39 mpy at 24 and 2880 h, respectively, while the lowest corrosion rates were found to be 8.09 mpy and 9.30 mpy at 2160 and 72 h,respectively.It was found that the corrosion rate of thetest coupons was higher than the
corrosion rate of the control up to 720 h, but decreased after that. This indicates that microorganisms can be held responsible for corrosion occurring in metal up to 720 h. As a matter of fact, the SEM image taken from the surface of the coupon at 1080 h also supports these findings. As a result of the SEM analysis, it was found that during the experiment, corrosion products were formed on the surface of the test coupons in sandy structure and in
superimposed layers. It was determined that the corrosion potential of the test coupons was higher than the control values until 168th hour and more active values in the following hours. The most active corrosion potential of the test coupons was found to be -0.888 V at 504. h. It was found that the corrosion potential values of the control device varied during the experiment, reaching the highest value at 2160 h (-0.640) and the most active value at 168 h (-0.830). The maximum corrosion rate of the test coupons was determined as 71.11 mpy at 504 h and the lowest corrosion rate was 2.17 mpy at 8 h. The highest level of corrosion rate reached by control coupons was found to be 54.66 mpy at 2880 h, and the lowest rate of chorion at 0.08 mpy at 720 h. It was found that the corrosion rate of the test coupons was significantly higher than the control (p <0.05), but decreased after 1080 hours. This indicatesthat microbiologically induced corrosionoccured.
As a result, the data obtained from both electrochemical and gravimetric experiments indicate that the N80 steel exposed to the produced water is subjected to microbiological corrosion.