PHYSICOCHEMICAL AGEING OF HDPE PIPES ASSIGNED TO THE TRANSPORTATION OF PETROLEUM DERIVATIVES

• Main Author: AMELIA ANGELICA ULLOA TORRES
• Other Authors: JOSE ROBERTO MORAES D ALMEIDA
• Language: Portuguese
• Published: PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DO RIO DE JANEIRO 2007
• Online Access: http://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/Busca_etds.php?strSecao=resultado&nrSeq=11035@1; http://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/Busca_etds.php?strSecao=resultado&nrSeq=11035@2

CONSELHO NACIONAL DE DESENVOLVIMENTO CIENTÍFICO E TECNOLÓGICO === As tubulações de aço carbono são amplamente usadas em muitas redes de distribuição de transporte de derivados de petróleo. Estas apresentam dois inconvenientes (corrosão e perda da pressão devido à rugosidade interna elevada). Porem, diversas distribuidoras tentaram substituir as tubulações metálicas pelos tubos poliméricos. Entre o material não metálico, o polietileno de alta densidade (PEAD) parece ser uma alternativa mais viavél e econômico. Não obstante, sua aplicação industrial tem mostrado já alguns problemas, tais como inchamento e microfisuras, especialmente nas linhas de distribuição do álcool, óleo e combustível. Assim, nossa pesquisa foi dedicada ao estudo físico químico do envelhecimento do PEAD em contato com derivados do petróleo. Dois líquidos modelos (Diesel e Marcol) foram usados para analisar a influência da espécie aromática e parafínica no envelhecimento do polímero durante 150 dias a T=20°C e 50°C. Primeiramente, fizemos a caracterização do PEAD e dos líquidos modelos antes do envelhecimento, para entender as interações do polímero-líquido. No estudo de envelhecimento, as medidas gravimétricas com experiências TGA fazem possível avaliar a difusão do fluido dentro do PEAD. Os resultados mostraram que apesar da composição aromatica, o diesel, solubilizou as cadeias de baixo peso molecular do polímero. Foram realizados também testes de fluência para investigar os efeitos macroscópicos durante o envelhecimento do PEAD. Para períodos muito curtos de envelhecimento, a flexibilidade do PEAD foi devida à sorção do fluido, para tempos maiores de exposição no gasoil, a plastificação do PEAD é reduzida significativamente devido à extração de unidades poliméricas pequenas, mesmo na temperatura ambiente. === Carbon steel pipes are widely used for the transportation of petroleum derivates in many distribution networks. However, these pipes present two important drawbacks (corrosion, pressure loss due to high internal roughness...) For these reasons, several petroleum furnishers have examined the opportunity to substitute metallic pipes by polymeric tubes. Among the non-metallic material, high density polyethylene (HDPE) represent a good alternative from a technical and economic point of view. Nevertheless, its application at the industrial scale has already shown some problems such as sweeling and microcracks especially in lines assigned to the distribution of alcohol, oil and fuel. Our research work was devoted to the physicochemical study of the ageing of HDPE samples in contact with petroleum derivatives. Two model fluids (gasoil and Marcol) were used to analyse the influence of aromatic and paraffinic species on the polymer ageing during 150 days at different temperatures (T=20°C and 50° C). First, we made the characterization of the polymer and of the model fluids before ageing for understand the polymer-liquid interactions. In the ageing study, the gravimetric measurements with TGA experiments made it possible to evaluate the fluid diffusion inside the polymeric matrix. Important discrepancies were shown between gasoil and Marcol actions. In spite of its aromatic composition, the former was more powerful to solubilize low weight polymer chains. Creep tests were performed to investigate the macroscopic effects on the ageing on the HDPE. For very short periods of ageing time, the HDPE flexibilization was due to the fluid sorption. For higher exposure times in gasoil, the HDPE plasticization is significantly reduced because of the occurrence of the extraction of small polymeric units even at room temperature.