The likelihood of failure by the corrosion of high temperature $H_2S/H_2$, which affect to a risk of facilities, was analyzed through the risk based-inspection using API-581 BRD. We found that the corrosion rate was increased as temperature and $H_2S$ concentration were increased. Also, the technical module subfactor(TMSF) was increased as an used you increased, material thickness decreased, inspection number decreased, and inspection effectiveness increased. In these conditions, the maximum value of TMSF was not varied, but the TMSF was sensitively varied at low temperature for high concentration of $H_2S$.
Chromium was coated on a steel substrate by the Cr(III) electroplating method, and corroded at $500-900^{\circ}C$ for 5 h in $N_2/0.1%H_2S-mixed$ gas to study the high-temperature corrosion behavior of the Cr(III) coating in the highly corrosive $H_2S-environment$. The coating consisted of (C, O)-supersaturated, nodular chromium grains with microcracks. Corrosion was dominated by oxidation owing to thermodynamic stability of oxides compared to sulfides and nitrides. Corrosion initially led to formation of the thin $Cr_2O_3$ layer, below which (S, O)-dissolved, thin, porous region developed. As corrosion progressed, a $Fe_2Cr_2O_4$ layer formed below the $Cr_2O_3$ layer. The coating displayed relatively good corrosion resistance due to formation of the $Cr_2O_3$ scale and progressive sealing of microcracks.
This paper presents the importance of corrosion control and protection technology with a real case study of heater tube rupture damaged by High temperature H2S-H2 corrosion in the refinery. The heater was operated at the Hydrocracking unit and the operation temperature and pressure was $340^{\circ}C$ and $18kg/cm^{3}$ respectively. Top side of the convection tube was thinned by high temperature hydrogen sulfide and hydrogen gas as a uniform corrosion and finally ruptured under operation pressure. Damaged area (Convection tube zone) was blocked by protection wall, so it was impossible to inspect with conventional nondestructive examination. Instead the elbow area which is out of the protection wall was inspected regularly to evaluate the corrosion rate of convection tube indirectly. However the operation temperature and the phase of the process stream was different between inside the chamber and outside the chamber. As a result, it caused severe corrosion to the horizontal convection tube inside the chamber comparing to the elbow outside the chamber. Finally convection tube was corroded more rapidly than the elbow and ruptured after 13 years operation. Because of the rupture, the heater was totally burned and the operation was stopped for 3 months until it has been reconstructed. To prevent this kind of corrosion problem and accident, corrosion control should be strengthened and protection technology should be improved.
Shi, Yuke;Kim, Min Jung;Park, Soon Yong;Abro, M. Ali;Yadav, Poonam;Lee, Dong Bok
Corrosion Science and Technology
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v.15
no.3
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pp.125-128
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2016
The ASTM T92 steel was corroded at $600^{\circ}C$ and $800^{\circ}C$ at 1 atm of $N_2/3.1%H_2O/2.42%H_2S-mixed$ gas. The formed scales were thick and fragile. They consisted primarily of the outer FeS scale and the inner (FeS, $FeCr_2S_4$)-mixed scale containing a small amount of the $Cr_2O_3$ scale. This indicated that corrosion occurred mainly via sulfidation rather than oxidation due to the $H_2S$ gas. Since FeS was present throughout the whole scale, T92 steel was non-protective, displaying high corrosion rates.
The corrosion characteristics of Al-Si-Mg alloy were investigated in $O_2$ and $H_2S/H_2$ environments at high temperature. The weight gain and the reaction rate constant of the Al-Si-Mg alloy were measured in the oxygen and hydrogen sulfide environments at 773K. The weight gain of Al-Si-Mg alloy was showed parabolic increase in the oxygen and hydrogen sulfide environments. The reaction rate constants were confirmed to be $1.45{\times}10^{-4}mg^2cm^{-4}sec^{-2}$ in the oxygen environment and $6.19{\times}10^{-4}mg^2cm^{-4}sec^{-2}$ in the hydrogen sulfide environment respectively. As a result of XPS analysis on the specimen surface, $Al_2O_3$ and MgO compounds were detected in oxygen environment and $Al_2(SO_4)_3$ sulfate was detected in the hydrogen sulfide environment. Corrosion rate of Al-Si-Mg alloy was about 4.3 times faster in hydrogen sulfide environment than oxygen environment.
The effect of stress factors on the growing process of stress corrosion cracking (SCC) of the sensitized 18-8 stainless steel in high temperature water was investigated using equations of crack growth rate derived from applying electric circuits to SCC corrosion paths. Three kinds of cross sections have to be considered when electric circuit is constructed using total current. The first is ion flow passage area, $S_{sol}$, of solution in crack, the second is total dissolving surface area, $S_{dis}$, of metal on electrode of crack tip and the third is dissolving cross section, $S_{met}$, of metal on grain boundary or in base metal or in welding metal. Stress may affect each area. $S_{sol}$ may depend on applied stress, $\sigma_{\infty}$, related with crack depth. $S_{dis}$ is expressed using a factor of $\varepsilon(K)$ and may depend on stress intensity factor, K only. SCC crack growth rate is ordinarily estimated using a variable of K only as stress factor. However it may be expected that SCC crack growth rate depends on both applied stress $\sigma_{\infty}$ and K or both crack depth and K from this consideration.$\varepsilon(K)$ is expressed as ${\varepsilon}(K)=h_2{\cdot}K^2+h_3{\cdot}K^3$ when $h_{2}$ and $h_{3}$ are coefficients. Also, relationships between SCC crack growth rate, da/dt and K were simulated and compared with the literature data of JBWR-VIP-04, NRC NUREG-0313 Rev.2 and SKIFS Draft. It was pointed out in CT test that the difference of distance between a point of application of force and the end of starter notch (starting point of fatigue crack) may be important to estimate SCC crack growth rate. An anode dissolution current density was quantitatively evaluated using a derived equation.
The Ti-6Al-4V alloy is widely used as an implant material due to its higher fatigue strength and strengthto-weight ratio compared to pure titanium, excellent corrosion resistance, and bone-like properties that promote osseointegration. For rapid osseointegration, the adhesion between the titanium surface and cellular biomolecules is crucial because adhesion, morphology, function, and proliferation are influenced by surface characteristics. Polymeric peptides and similar coating technologies have limited effectiveness, prompting a demand for alternative materials. There is growing interest in 2D nanomaterials, such as MoS2, for good corrosion resistance and antibacterial, and bioactive properties. However, to coat MoS2 thin films onto titanium, typically a low-temperature hydrothermal synthesis method is required, resulting in the synthesis of films with a toxic 1T@2H crystalline structure. In this study, through high-temperature annealing, we transformed them into a non-toxic 2H structure. The implant coating technique proposed in this study has good corrosion resistance and biocompatibility, and antibacterial properties.
Sung-Wook Kim;Sang-Yoon Park;Chang-Hyun Roh;Sun-Byeong Kim
Nuclear Engineering and Technology
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v.55
no.6
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pp.2256-2262
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2023
The electrochemical corrosion behaviors of SA106 Grade B (SA106B) carbon steel in H2SO44-N2H4 and H2SO4-N2H4-CuSO4 solutions at 95 ℃ have been investigated with the addition of commercial corrosion inhibitors (CI#30 and No. 570S), to determine the stability of SA106B in the hydrazine-based reductive metal ion decontamination (HyBRID) process. The potentiodynamic polarization experiment revealed that the corrosion inhibitors were capable of lowering the corrosion rate of SA106B in H2SO4-N2H4 solution. It was found that the corrosion inhibitors induced formation of fixed surface layer on the carbon steel upon the corrosion. This corrosion inhibition performance was reduced in the presence of CuSO4 in the solution owing to the chemical reactions between organic compounds in the corrosion inhibitors and CuSO4. CI#30 showed a better corrosion inhibition effect in the H2SO4-N2H4-CuSO4 solution. Although the corrosion inhibitors can provide better stability to SA106B in the HyBRID solution, their application should be carefully considered because it may result in reduced decontamination performance and increased secondary waste generation.
The isothermal corrosion tests of several types of stainless steels, Ni-based alloys, and ferritic-martensitic steels (FMS) were carried out at the temperature of 550 and $650^{\circ}C$ in SFR S-$CO_2$ environment (200 bar) for 1000 h. The weight gain was greater in the order of FMSs, stainless steels, and Ni-based alloys. For the FMSs (Fe-based with low Cr content), a thick outer Fe oxide, a middle (Fe,Cr)-rich oxide, and an inner (Cr,Fe)-rich oxide were formed. They showed significant weight gains at both 550 and $650^{\circ}C$. In the case of austenitic stainless steels (Fe-based) such as SS 316H and 316LN (18 wt.% Cr), the corrosion resistance was dependent on test temperatures except SS 310S (25 wt.% Cr). After corrosion test at $650^{\circ}C$, a large increase in weight gain was observed with the formation of outer thick Fe oxide and inner (Cr,Fe)-rich oxide. However, at $550^{\circ}C$, a thin Cr-rich oxide was mainly developed along with partially distributed small and nodular shaped Fe oxides. Meanwhile, for the Ni-based alloys (16-28 wt.% Cr), a very thin Cr-rich oxide was developed at both test temperatures. The superior corrosion resistance of high Cr or Ni-based alloys in the high temperature S-$CO_2$ environment was attributed to the formation of thin Cr-rich oxide on the surface of the materials.
Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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v.11
no.7
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pp.2708-2712
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2010
Amines, ammonia or 3-methoxypropylamine (MPA), are used to maintain the optimized pH for the prevention of corrosion in the secondary side of Pressurized Water Reactors (PWRs). They are differently dissociated as a function of temperature which is not same in each location of the water-steam cycle. pH at the operation temperature depends on temperature of fluid and equilibrium constants of water and amines. Thus, every amine provides the different pH in the entire secondary side so that pH is not only the sufficient parameter in corrosion control. The secondary parameter, i.e., buffer intensity, is the ability to maintain a stable pH when $H^+$ are added or removed due to the ingress of impurities or the reaction of corrosion. The buffer intensity is necessary to provide the selection criteria for the best pH control agent for secondary side and the basic understanding of the reason why the flow-accelerated corrosion(FAC) rate may demonstrate the bell-shape curve over temperature. The buffer intensities of ammonia and MPA were reviewed over the entire operation temperature of PWRs. The sufficient buffer intensity is provided for the inhibition of corrosion by ammonia in low temperature $(25{\sim}100^{\circ}C)$ and by DMA in high temperature $(150{\sim}250^{\circ}C)$. In terms of buffer intensity, i) the best pH control agent is an amine with $pK_a(T)$ range of pH(T)- $1{\leq}pK_a(T){\leq}pH(T)$ + 0.5 and ii) the amine solution should have sufficient buffer intensity, ${\beta}$ to inhibit corrosion, and iii) FAC rate may be maximum at the temperature, where ${\beta}_B/{\beta}$ ratio is lowest.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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