Keun Hyung Lee;Min Ji Song;Tae Uk Kang;Woo Cheol Kim;Heesan Kim;Soo Yeol Lee
Corrosion Science and Technology
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v.23
no.4
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pp.315-323
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2024
This work examined pitting corrosion failure of a copper heat-return pipe used in a district heating system. The copper pipe was corroded with a 48% reduction in thickness due to localized corrosion on the inner surface exposed to heating water of 20 ~ 40 ℃. Fe and Si elements as corrosion products were found around pits. Cl element was also observed, which accelerated oxidation of copper inside pits. Cu2O deposits on the pit's bottom surface decreased the pH inside the pit. X-ray diffraction analysis revealed hematite, cuprite, malachite and brochantite as corrosion products. Chemical analysis demonstrated that Fe and Si elements did not exist in the copper, supply water, or heating water, indicating that Fe and Si species might have entered into the pipe from the exterior. These results indicated that pits were initiated due to ion concentration gradient near Fe and Si species. Moreover, the interior of pits had lower pH due to Cl- concentration and Cu2O reactions, which accelerated the pit's growth and led to formation of pinholes. Additionally, we confirmed that the type of pitting corrosion was a complex combination of types I and II based on the HCO3-/SO42- ratio, pH, temperature, and corrosion products.
Effects of the precipitation of $\sigma$ phase on the metastable pitting as a precursor of stable pitting corrosion and also on the progress of stale pitting of the 25Cr-7Ni-3Mo-0.25N duplex stainless steel were investigated in chloride solution. Electrochemical potential and current noises of the alloy were measured in 10 % ferric chloride solution ($FeCl_3$) with zero resistance ammeter (ZRA), and then analyzed by power spectral density (PSD) and by corrosion admittance ($A_c$) spectrum. With aging at $850^{\circ}C$, the passive film of the alloy was found to get significantly unstable as represented by power spectral density (PSD) and a transition from metastable pitting state to stable one was observed. In the corrosion admittance spectrum, the number of negative $A_c$ corresponding to the state of localized corrosion increased with aging, suggesting that the precipitation of $\sigma$ phase considerably degraded the passive film by depleting Cr and Mo around it at $\alpha/\sigma$ or $\gamma/\sigma$ phase boundaries, thereby leading to the initiation of the pitting corrosion. However, the Cr and Mo at $\alpha/\sigma$ or $\gamma/\sigma$ phase boundaries which were once depleted due to the precipitation of the $\sigma$ phase were partly replenished by the diffusion of Cr and Mo from the surrounding matrix with aging time longer. The initiation of pitting seems to be associated with the precipitation density of the $\sigma$ phase with an effective size needed to induce the sufficient depletion of Cr and Mo around it.
Journal of the Korean Society of Marine Environment & Safety
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v.10
no.1
s.20
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pp.51-54
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2004
In recently days, the breed fish farm is increased in the beach side for farming fish. In such a farm, the heater is requested for preventing freezing in cold season. The heating material are requested high corrosion resistance and strength for endurance high corrosive salt and pressure. In case of low corrosion resistance and/or strength, the heating element shall be broke down and eventually make spillage or leaking contaminated salt. In the most cases, crevice corrosion is localized form of corrosion usually associated with a stagnant solution on the micro-environmental level. In this study, the crevice corrosion of Ferritic type 430 stainless steel is investigated. The size of specimen is $15{\times}20{\times}3mmt$. Test solution is 1N H2SO4 + 0.05N NaCl. The artificial crevice gap size is $0.24{\times}3{\times}15mmL$. Crevice corrosion is measured under applied voltage 300mV(SCE) to the external surface. the result of this study showed that 1) the induced time for initiation of crevice is 750seconds, 2) potential is dropped in the crevice from the top of gap opening from -320 to -399mV. The result confirmed that the potential drop(IR mechanism) in the crevice is one of mechanism for crevice corrosion.
The grooving corrosion is caused mainly by the different microstructures between the matrix and weld which is formed during the rapid heating and cooling cycle in welding. By this localized corrosion reaction of pipes, it evolves economic problems such as the early damage of industrial facilities and pipe lines of apartment, and water pollution. So lots of researches were carried out already about grooving corrosion mechanism of ERW carbon steel pipe but there is seldom study for water hammer happened by fluid phenomenon and corrosion rate by flow velocity. In this study, the analysis based on hydrodynamic and fracture mechanics was carried out. ANSYS, FLUENT and STAR-CD were used for confirmation of flow phenomenon and stress on the pipe. As the results, fatigue failure is able to be happened by water hammer and grooving corrosion rate is increased cause by turbulent. Grooving corrosion is happened on the pipe, then friction loss of fluid is occurred from corroded part. Erosion can be happened enough in corroded region of microscopic size that wear "V" form. Also pipe is able to be damaged by water hammer effects because of corroded region is general acting as a notch effects. Corrosion depth was more than half of total thickness, it can be damaged from water hammer pressure.
Raza, Syed Abbas;Karim, Muhammad Ramzan Abdul;Shehbaz, Tauheed;Taimoor, Aqeel Ahmad;Ali, Rashid;Khan, Muhammad Imran
Journal of Electrochemical Science and Technology
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v.13
no.2
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pp.213-226
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2022
In the present study, the corrosion behavior of aluminum Al-7075 tempered (T-6 condition) alloy was evaluated by immersion testing and electrochemical testing in 1.75% and 3.5% NaCl environment at acidic, neutral and basic pH. The data obtained by both immersion tests and electrochemical corrosion tests (potentiodynamic polarization and electrochemical impedance spectroscopy tests) present that the corrosion rate of the alloy specimens is minimum for the pH=7 condition of the solution due to the formation of dense and well adherent thin protective oxide layer. Whereas the solutions with acidic and alkaline pH cause shift in the corrosion behavior of aluminum alloy to more active domains aggravated by the constant flux of acidic and alkaline ions (Cl- and OH-) in the media which anodically dissolve the Al matrix in comparison to precipitated intermetallic phases (cathodic in nature) formed due to T6 treatment. Consequently, the pitting behavior of the alloy, as observed by cyclic polarization tests, shifts to more active regions when pH of the solutions changes from neutral to alkaline environment due to localized dissolution of the matrix in alkaline environment that ingress by diffusion through the pores in the oxide film. Microscopic analysis also strengthens the results obtained by immersion corrosion testing and electrochemical corrosion testing as the study examines the corrosion behavior of this alloy under a systematic evaluation in marine environment.
Aerospace aluminum alloys such as Al alloy 2024-T3 and 7075-T6 are subject to localized corrosion due the existence of intermetallics containing Cu, Mg or Zn. Chromate is currently widely used in the aerospace industry as the corrosion inhibitor for these alloys. However, chromate needs to be replaced due to its strong carcinogenicity. In this study, an extensive pigment screening has been performed to find replacements for chromates. Different categories of inhibitors were evaluated by immersion tests, DC polarization tests and other methods. Phosphates, zinc salts, cerium salts, vanadates and benzotriazole were found to be effective inhibitors for AA7075. Among those inhibitors, zinc phosphate was found to be the most effective in our novel, silane-based, one-step aqueous primer system. The performance of this primer is comparable to that of currently used chromate primers in accelerated corrosion tests, while it is completely chromate-free and its VOC is about 80% less than that of current primers. Studies by SEM/EDS showed that the unique structure of the superprimer accounts for the strong anti-corrosion performance of the zinc phosphate pigment. The self-assembled stratified double-layer structure of the superprimer is characterized by a less-penetrable hydrophobic layer at the top and a hydrophilic layer accommodating the inhibitors underneath. The top layer functions as the physical barrier against water ingress, while the lower layer functions as a reservoirfor the inhibitor, which is leached out only if the coating is damaged by a scratch or scribe. The presence of a silane in the primer further improves the adhesion and anti-corrosion performance of the primer.
Sulfide stress corrosion cracking (SSCC) of materials exposed to oilfield environment containing hydrogen sulfide ($H_2S$) has been recognized as a materials failure problem. Laboratory data and field experience have demonstrated that extremely low concentration of $H_2S$ may be sufficient to lead to SSC failure of susceptible materials. In some cases, $H_2S$ can act synergistically with chlorides to produce corrosion and cracking failures. SSC is a form of hydrogen embrittlement that occurs in high strength steels and in localized hard zones in weldment of susceptible materials. In the heat-affected zones adjacent to welds, there are often very narrow hard zones combined with regions of high residual stress that may become embrittled to such an extent by dissolved atomic hydrogen. On the base of understanding on sulfide stress cracking and its mechanism, SSC resistance for the several materials, those are ASTM A106 Gr B using in the oil industries, are evaluated.
Proceedings of the Korean Institute of Building Construction Conference
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2022.04a
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pp.93-94
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2022
The presence of chloride (Cl-) ions in environments causes localized corrosion resulting decrease the durability of the structures. In this study, 5% Mg containing Al alloys (Al-5Mg) wire used vis-à-vis compared its corrosion resistance with pure Al in 3.5wt.% NaCl solution with exposure periods. Initially both wires exhibited identical open circuit potential (OCP) attributed to the presence of native oxide film on the surface but with the exposure periods it shifted towards active direction owing to the dissolution of oxide film. The pure Al continuously shifted the OCP towards active direction while Al-5Mg shows stabilization of OCP after 8 days of exposure. The OCP of Al-5Mg is slightly higher compared to pure Al wire owing to the activeness of Mg. The total impedance of the Al-5Mg alloy is almost three times greater than pure Al with exposure periods in 3.5 wt.% NaCl solution. It might be formation of Al-Mg LDH (layered double hydroxide) thin film onto the surface.
Stainless steel is generally known to have characteristics of excellent corrosion resistance and durability, but in a marine environment it can suffer from localized corrosion due to the breakdown of passivity film due to chloride ion in seawater. Furthermore, the damage behaviors are sped up under a cavitation environment because of complex damage from electrochemical corrosion and cavitation-erosion. In this study the characteristics of electrochemical corrosion and cavitation erosion behavior were evaluated on 16.7Cr-10Ni-2Mo stainless steel under a cavitation environment in natural seawater. The electrochemical experiments have been conducted at both static conditions and dynamic conditions inducing cavitation with different current density parameters. The surface morphology and damage behaviors were compared after the experiment. After the cavitation test with time variables morphological examinations on damaged specimens were analyzed by using a scanning electron microscope and a 3D microscope. the galvanostatic experiment gave a cleaner surface morphology presented with less damage depth at high current density regions. It is due to the effect of water cavitation peening under the cavitation condition. In the cavitation experiment, with amplitude of $30{\mu}m$ and seawater temperature of $25^{\circ}C$, weight loss and cavitation-erosion damage depth were dramatically increased after 5 hours inducing cavitation.
Proceedings of the Korean Society for Technology of Plasticity Conference
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2000.10a
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pp.90-93
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2000
Al ally 7050 has been developed for higher strength and improved property against stress-corrosion cracking. Since the use of this alloy becomes more important for forged aircraft structural components. $\phi$ 65mm extruded billet has been forged for a highly-stressed aircraft parts. After forging processing and heat treatment, the forged parts showed undesirable microstructure caused by severe local grain coarsening at the surface layer and heavily-localized metal flow, the analysis of resulted in degraded mechanical properties. The above results have been compared to simulation by using the DEFORM-3D and those showed the thermomechamical processing must be optimized in terms of forging temperature, strain rate and deformation amount. To prevent the grain coarsening at the surface layer $\varepsilon$ heavily-localized grain flows.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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