Lee, Eun Hee;Kim, Kyung Mo;Kim, Hong Pyo;Kim, Dong Jin
Corrosion Science and Technology
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v.14
no.1
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pp.25-32
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2015
The alloy content of structural materials of nuclear power plants has been recognized an important factor in predicting flow accelerated corrosion (FAC). In particular, many literature data reported that chromium content is one of the most important alloying element and even a small amount of chromium is effective to suppress FAC. This report reviewed and compared chromium models of Ducreux, Bouchacourt, and Kastner which were used in predicting FAC rates. The plant data indicate that Ducreux model may be conservative for the specimen containing 0.15 wt% chromium. The related articles were reviewed as follows. Combined effects of chromium content, pH, temperature, dissolved oxygen (DO), flow velocity, test time, and kinds of amine on the FAC rate were described. 0.1 wt% chromium in steel did not affect the FAC rate with changes in pH. The FAC rates pronounced with higher flow rate and increased with increasing test duration(600 d) for 0.013 wt% chromium. The FAC rates in mixed amine chemistry were higher than in ammonia chemistry, which may be lessened by the addition of chromium to the steel.
Flow-accelerated corrosion(FAC) is a phenomenon that results in metal loss from piping, vessels, and equipment made of carbon steel. FAC occurs only under certain conditions of flow, chemistry, geometry, and material. Unfortunately, those conditions are in much of the high-energy piping in nuclear and fossil-fueled power plants. Also, for domestic NPP secondary pipings whose operating time become longer, more evidences of FAC have been reported. The authors are studying on FAC management using CHECWORKS, computer code developed by EPRI. This paper is on the prediction results of metal loss by FAC in the one of CANDU type NPP secondary piping systems.
Flow-Accelerated Corrosion (FAC) is a well-known degradation mechanism that attacks the secondary piping in nuclear power plants. Since the Surry Unit 2 event in 1986, most nuclear power plants have implemented management programs to deal with damages in carbon and low-alloy steel piping. Despite the utmost efforts, damage induced by FAC still occurs in power plants around the world. In order to predict FAC wear, some computer programs were developed such as CHECWORKS, CICERO, and COMSY. Various data need to be input to these programs; the chemical composition of secondary piping, flow operating conditions and piping geometries. CHECWORKS, developed by the Electric Power Research Institute (EPRI), uses a geometry code to calculate geometry effects. Such a relatively simple geometry code is limited in acquiring the accuracy of FAC prediction. Recently, EPRI revisited the geometry code with the intention of updating it. In this study, numerical simulations were performed for two adjacent $90^{\circ}$ elbows and the results were analysed in terms of the proximity effect between the two adjacent elbows.
Flow accelerated corrosion(FAC) of the carbon steel piping in pressurized water reactors(PWRs) has been major issue in nuclear industry. Severe accident at Surry Unit 2 in 1986 initiated the worldwide interest in this area. Major parameters influencing FAC are material composition, microstructure, water chemistry, and hydrodynamics. Qualitative behaviors of FAC have been well understood but quantitative data about FAC have not been published for proprietary reason. In order to minimize the FAC in PWRs, the optimal method is to control water chemistry factors. Chemistry factors influencing FAC such as pH, corrosion potential, and hydrazine contents were reviewed in this paper. FAC rate decreased with pH up to 10 because magnetite solubility decreased with pH. Corrosion potential is generally controlled dissolved oxygen (DO) and hydrazine in secondary water. DO increased corrosion potential. FAC rate decreased with DO by stabilizing magnetite at low DO concentration or by formation of hematite at high DO concentration. Even though hydrazine is generally used to remove DO, hydrazine itself thermally decomposed to ammonia, nitrogen, and hydrogen raising pH. Hydrazine could react with iron and increased FAC rate. Effect of hydrazine on FAC is rather complex and should be careful in FAC analysis. FAC could be managed by adequate combination of pH, corrosion potential, and hydrazine.
Seongin Moon;Jong Yeon Lee;Kyung-Mo Kim;Soon-Woo Han;Gyeong-Geun Lee;Wan-Young Maeng;Sebeom Oh;Dong-Jin Kim
Nuclear Engineering and Technology
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v.56
no.4
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pp.1244-1249
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2024
A combination of flow-accelerated corrosion (FAC) tests and corresponding computational fluid dynamics (CFD) tests were performed to determine the hydrodynamic parameters that could help predict the highly susceptible location to FAC in the elbow section. The accelerated FAC tests were performed on a specimen containing elbow sections fabricated using commercial 2-inch carbon steel pipe. The tests were conducted at flow rates of 9 m/s under the following conditions: water temperature of 150 ℃, dissolved oxygen <5 ppb, and pH 7. Thickness reduction of the specimen pipe due to FAC was measured using ultrasonic testing. CFD was conducted on the FAC test specimen, and the turbulence intensity, and shear stress were analyzed. Notably, the location of the maximum hydrodynamic parameters, that is, the wall shear stress and turbulent intensity, is also the same location with maximum FAC rate. Therefore, the shear stress and turbulence intensity can be used as hydrodynamic parameters that help predict the FAC-induced wall-thinning rate. The results provide a method to identify locations susceptible to FAC and can be useful for determining inspection priority in piping systems.
The transportation and deposition of iron corrosion products are important elements that affect both the steam generator (SG) integrity and secondary system in pressurized water reactor (PWR) nuclear power plants. Most of iron corrosion products are generated on carbon steel materials due to flow accelerated corrosion (FAC). The several parameters like water chemistry, temperature, hydrodynamic, and steel composition affect FAC. It is well established that the at-temperature pH of the deaerated water system has a first order effect on the FAC rate of carbon steels through nuclear industry researches. In order to reduce transportation and deposition of iron corrosion products, increasing pH(t) tests were applied on secondary system of A, B units. Increasing pH(t) successfully reduced flow accelerated corrosion. The effect of increasing pH(t) to inhibit FAC was identified through the experiment and pH(t) evaluation in this paper.
Park, Tae Jun;Lee, Eun Hee;Kim, Kyung Mo;Kim, Hong Pyo
Corrosion Science and Technology
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v.11
no.6
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pp.257-262
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2012
Flow accelerated corrosion (FAC) of the carbon steel piping in nuclear power plants (NPPs) has been major issue in nuclear industry. Rotating cylinder FAC test facility was designed and fabricated and then performance of the facility was evaluated. The facility is very simple in design and economic in fabrication and can be used in material and chemistry screening test. The facility is equipped with on line monitoring of pH, conductivity, dissolved oxygen(DO), and temperature. Fluid velocity is controlled with rotating speed of the cylinder with a test specimen. FAC test of SA106 Gr. B carbon steel under 4 m/s flow velocity was performed with the rotating cylinder at DO concentration of less than 1 ppb and of 1.3 ppm. Also a corrosion test of the carbon steel at static condition, that is at zero fluid velocity, of test specimen and solution was performed at pH from 8 to 10 for comparison with the FAC data. For corrosion test in static condition, the amount of non adherent corrosion product was almost constant at pH ranging from 8 to 10. But adherent corrosion product decreased with increasing pH. This trend is consistent with decrease of Fe solubility with an increase in pH. For FAC test with rotating cylinder FAC test facility, the amount of non adherent corrosion product was also almost same for both DO concentrations. The rotating cylinder FAC test facility will be further improved by redesigning rotating cylinder and FAC specimen geometry for future work.
The inhibition effect of thioureido imidazoline inhibitor (TAI) for flow accelerated corrosion (FAC) at different locations for an X65 carbon steel elbow was studied by array electrode and computational fluid dynamics (CFD) simulations. The distribution of the inhibition efficiency measured by electrochemical impedance spectroscopy (EIS) is in good accordance with the distribution of the hydrodynamic parameters at the elbow. The inhibition efficiencies at the outer wall are higher than those at the inner wall meaning that the lower inhibition efficiency is associated with a higher flow velocity, shear stress, and turbulent kinetic energy at the inner wall of the elbow, as well as secondary flow at the elbow rather than the mass transport of inhibitor molecules. Compared to the static condition, the inhibition efficiency of TAI for FAC was relatively low. It is also due to a drastic turbulence flow and high wall shear stress during the FAC test, which prevents the adsorption of inhibitor and/or damages the adsorbed inhibitor film.
Piping and equipment are degraded by flow-accelerated corrosion (FAC) in nuclear power plants. FAC causes numerous problems and nuclear utilities maintain programs to control FAC. The key parameters influencing FAC are hydrodynamic conditions, water chemistry, and effect of materials. Recently, a nuclear utility has planned slight power uprates in Korea. Operating conditions need to be changed in the secondary system according to power uprates. This study analyzed the effect of wall-thinning caused by power uprates. The change of operation data in the secondary cycle is reviewed, and wall-thinning rates are analyzed in the main lines. As a result, two phase (mixture of water and steam) lines have a greater impact than a water line under power uprate conditions. Also, the quality of steam is the most important factor for FAC in two phase lines.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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