Microbiologically Influenced Corrosion (MIC) occurring in underground buried pipes of API 5L X65 steel was investigated. MIC is a corrosion phenomenon caused by microorganisms in soil; it affects steel materials in wet atmosphere. The microstructure and mechanical properties resulting from MIC were analyzed by OM, SEM/EDS, and mapping. Corrosion of pipe cross section was composed of ① surface film, ② iron oxide, and ③ surface/internal microbial corrosive by-product similar to surface corrosion pattern. The surface film is an area where concentrations of C/O components are on average 65 %/16 %; the main components of Fe Oxide were measured and found to be 48Fe-42O. The MIC area is divided into surface and inner areas, where high concentrations of N of 6 %/5 % are detected, respectively, in addition to the C/O component. The high concentration of C/O components observed on pipe surfaces and cross sections is considered to be MIC due to the various bacteria present. It is assumed that this is related to the heat-shrinkable sheet, which is a corrosion-resistant coating layer that becomes the MIC by-product component. The MIC generated on the pipe surface and cross section is inferred to have a high concentration of N components. High concentrations of N components occur frequently on surface and inner regions; these regions were investigated and Na/Mg/Ca basic substances were found to have accumulated as well. Therefore, it is presumed that the corrosion of buried pipes is due to the MIC of the NRB (nitrate reducing bacteria) reaction in the soil.
Monitoring of corrosion is in most cases based on simulation of environmental conditions on a large and complex structure such as a buried pipeline using a small probe, and the measurement of thermodynamics and kinetics of corrosion processes occurring on the probe surface. This paper presents a hybrid corrosion monitoring probe designed for simulating deteriorating conditions wrought by disbonded coatings and for measuring current densities and distribution of such densities on a simulated pipeline surface. The concept of the probe was experimentally evaluated using immersion tests under cathodic protection (CP) in high resistivity aqueous solution. Underneath the disbonded area, anodic currents and cathodic currents were carefully measured. Anodic current densities were used to calculate metal loss according to Faraday's law. Calculated corrosion patterns were compared with corrosion damage observed at the surface of the probe after a series of stringent tests. The capability of the probe to measure anodic current densities under CP, without requiring interruption, was demonstrated in high resistivity aqueous solution. The pattern of calculated metal loss correlated well with corrosion products distribution observed at the array surface. Working principles of the probe are explained in terms of electrochemistry.
The investigation of corrosion effects on the tensile behavior of reinforced concrete (RC) members is very important in region prone to high corrosion conditions. In this article, an experimental study concerning corrosion effects on tensile behavior of RC members is presented. For this purpose, a comprehensive experimental program including 58 cylindrical reinforced concrete specimens under various levels of corrosion is conducted. Some of the specimens (44) are located in large tub containing water and salt (5% salt solution); an electrical supplier has been utilized for the accelerated corrosion program. Afterwards, the tensile behavior of the specimens was studied by means of the direct tension tests. For each specimen, the tension stiffening curve is plotted, and their behavior at various load levels is investigated. Average crack spacing, loss of cross-section area due to corrosion, the concrete contribution to the tensile response for different strain levels, and maximum bond stress developed at each corrosion level are studied, and their appropriate relationships are proposed. The main parameters considered in this investigation are: degree of corrosion ($C_w$), reinforcement diameter (d), reinforcement ratio (${\rho}$), clear concrete cover (c), ratio of clear concrete cover to rebar diameter (c/d), and ratio of rebar diameter to reinforcement percentage ($d/{\rho}$).
In this study, erosion tests and erosion-corrosion tests of Al5083-H321 aluminum alloy were conducted at various flow rates in seawater. The erosion tests were conducted at a flow rate of 0 to 20 m/s, and erosion-corrosion tests were performed by potentiodynamic polarization method at the same flow rate. Characteristic evaluation after the erosion test was conducted by surface analysis. Characteristic evaluation after the erosion-corrosion test was performed by Tafel extrapolation and surface analysis. The results of the surface analysis after the erosion test showed that surface damage tended to increase as the flow rate increased. In particular, intermetallic particles were separated due to the breakdown of the oxide film at 10 m/s or more. In the erosion-corrosion test, the corrosion current density increased as the flow rate increased. Additionally, the surface analysis showed that surface damage occurred in a vortex shape and the width of the surface damage tended to increase as the flow rate increased. Moreover, damage at 0 m/s, proceeded in a depth direction due to the growth of pitting corrosion, and the damaged area tended to increase due to acceleration of the intermetallic particle loss by the fluid impact.
The corrosion of metals and alloys in flowing liquids can be classified into uniform corrosion and localized corrosion which may be categorized as follows. (1) Localized corrosion of the erosion-corrosion type: the protective oxide layer is assumed to be removed from the metal surface by shear stress or turbulence of the fluid flow. A macro-cell may be defined as a situation in which the bare surface is the macro-anode and the other surface covered with the oxide layer is the macro-cathode. (2) Localized corrosion of the differential flow-velocity corrosion type: at a location of lower fluid velocity, a thin and coarse oxide layer with poor protective qualities may be produced because of an insufficient supply of oxygen. A macro-cell may be defined as a situation in which this surface is the macro-anode and the other surface covered with a dense and stable oxide layer is the macro-cathode. (3) Localized corrosion of the active/passive-cell type: on a metal surface a macro-cell may be defined as a situation in which a part of it is in a passivation state and another in an active dissolution state. This situation may arise from differences in temperature as well as in the supply of the dissolved oxygen. Compared to uniform corrosion, localized corrosion tends to involve a higher wall thinning rate (corrosion rate) due to the macro-cell current as well as to the ratio of the surface area of the macro-anode to that of the macro-cathode, which may be rationalized using potential vs. current density diagrams. The three types of localized corrosion described above can be reproduced in a Jet-in-slit test by changing the flow direction of the test liquid and arranging environmental conditions in an appropriate manner.
Regional cathodic protection has significant impact on pipeline integrity management. After risk analyses of a newly built gas distribution station constructed in an area with large dwelling density, risk score was high because of potential threat caused by galvanic corrosion. Except reinforced steel in concrete, there are four kinds of metal buried under earth: carbon steel, galvanized flat steel, zinc rod and graphite module. To protect buried pipeline from external corrosion, design and construction of regional cathodic protection was proposed. Current density was measured with potential using potential dynamic test and boundary element method (BEM) was used to calculate current requirement and optimize best anode placement during design. From our calculation on the potential, optimized conditions for this area were that an applied current was 3A and anode was placed at 40 meters deep from the soil surface. It results in potential range between $-1.128V_{CSE}$ and $-0.863V_{CSE}$, meeting the $-0.85V_{CSE}$ criterion and the $-1.2V_{CSE}$ criterion that no potential was more negative than $-1.2V_{CSE}$ to cause hydrogen evolution at defects in coating of the pipeline.
If galvanized steel is exposed to an outdoor environment, atmospheric corrosion will occur with time and red rust will form when the sacrificial protection capacity of zinc reaches its limit. With corrosion, the surface appearance of steel changes, and the properties of the exterior materials degrade. In this study, two kinds of galvanized steel, (GA and GI specimens) were subjected to an outdoor exposure test for 36 months in six regions of Korea. Chrominance (color, chroma, and brightness) and glossiness surface analyses were performed. The color change was not significant, regardless of the exposed area or the specimens tested. With increasing exposure times, the GA specimen became blackened by the formation of zinc oxide, and red coloration was increased by the formation of red rust. As the exposure time of GI specimen increased, the surface proceeded to blacken, but no red rust was formed and the color did not change significantly. Regardless of the outdoor exposure area or the specimen, longer exposure times led to lower glossiness, and this behavior appears to be influenced by the formation of zinc oxide.
Reinforced concrete structures are constructed under the basic assumption of perfect bonding between steel and concrete. The corrosion of steel in the reinforced concrete beams results in the excessive cracks and gradual deterioration of concrete. This paper are concerned about the slip characteristics of reinforced concrete between steel and concrete. The accelerated test by external power supply was conducted with the three corrosion rates in the laboratory. As a result, it was obtained as follows: (1) the yield strength of steel was reduced according to corrosion states. (2) the equivalent steel area should be considered for detailed analysis. (3) According to the use of corroded steel or not, slip amounts between concrete and steel in test beams increased as the corrosion rate increased. These results can be explained from the bond loss between concrete and steel in test beams.
A methodology for estimation of statistical properties (viz. mean and standard deviation) of the expected seismic damage to reinforced concrete framed structures subject to corrosion of reinforcement, over a specified reference time (typically the service life of the structure) is proposed in this paper. The damage to the structure under the earthquake loading is characterised by the damage index, determined using the modified Park and Ang damage model. The reduction in area, yield strength and strain at ultimate of steel reinforcement, and the reduction in compressive strength of cover concrete due to corrosion are taken into account in the estimation of damage. The proposed methodology is illustrated through an example problem. From the results obtained, it is noted that there is an increase of about 70% in the mean value of expected seismic damage to the reinforced concrete frame considered over a reference time of 30 years when effect of corrosion is taken into consideration. This indicates that there is a need to consider the effect of corrosion of reinforcement on the estimation of expected seismic damage.
The corrosion of RC structures demonstrates very complicated forms of deterioration intermingled together but all pointing to a decrease in the durability of RC structures due to the corrosion of reinforcing bars. Until now, nondestructive techniques, such as half-cell potential and polarization resistance, have been widely available in the world. The former provides information on the probability of corrosion while the latter is associated with information concerning corrosion rates. Inversion by the boundary element method (IBEM) was developed for considering concrete resistivity. The applicability of the procedure was examined through a numerical analysis and electrolytic tests for RC slabs. A distribution in such concrete resistivity is relatively inhomogeneous including cracks on the surface of slabs. Regarding cracks in concrete, the relative coefficient of concrete resistance was introduced to perform its analysis. Further, the procedure will be developed to identify the corroded region visually using 3-D VRML.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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