Kim, Ki-Jun;Sung, Wan-Mo;Kim, Joo-Han;Jung, Hyung-Hak
Journal of the Korean Applied Science and Technology
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v.34
no.4
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pp.851-856
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2017
The mechanical properties of coating resin on stainless steel were measured by SEM, FT-IR spectra, tensile properties, mole % of [NCO/OH], and particle size analyzer. Growing concerns in the environment-friendly coating resin, we have synthesized the solvent-free coating resin to be coating on metals such as stainless steel. The properties of the synthesized coating resin to be contained polyols, MDI, silicone surfactant, fillers and vegetable oil(castor oil), that they have highly stronger in intensity and longer durability than general coating resin of polyurethane resin on stainless steel. The rigid segments of polyurethane in mechanical properties of coatings were due to unsaturated vegetable oil and the increase mole % of [NCO/OH]. In conclusion, the coating microstructure with castor oil can be good material for coatings of anticorrosion of metal substrates such as stainless steel.
To investigate the flow-accelerated corrosion (FAC) dependency of carbon steel (A106 Gr. B) and low-alloy steels (1Cr-1/2Mo, 21/4Cr-1Mo) on pH, orifice distance, and material, experiments were carried out. These experiments were performed using a flow velocity of 4 m/sec (partly 9 m/sec) at pH $8.0\~10.0$ in an oxygen-free aqueous solution re-circulated in an Erosion-Corrosion Test Loop at $130^{\circ}\;{\ldots}$ for 500 hours. The weight loss of the carbon steel specimens appeared to be positively dependent on the flow velocity. That of the carbon and low-alloy steel specimens also showed to be distinguishably dependent on the pH. At pH levels of $8.0\~9.5$ it decreased, but increased from 9.5 to 10.0. Utility water chemistry personnel should carefully consider this kind of pH dependency to control the water system pH to mitigate FAC of the piping system material. The weight loss of the specimens located further from the orifice in the distance range of $6.8\~27.2$ mm was shown to be greater, except for 21/4Cr-1Mo, which showed no orifice distance dependency. Low alloy steel specimens exhibited a factor of two times better resistance to FAC than that of the carbon steel. Based on this kind of FAC dependency of the carbon and low-alloy steels on the orifice distance and material, we conclude that it is necessary to alternate the composition of the secondary piping system material of NPPs, using low-alloy steels, such as 21/4Cr-1Mo, particularly when the system piping has to be replaced.
The effect of the alloy elements(Si/Mn) ratio on the coating quality including wettabilty with molten zinc, galvannealing kinetics and crater has been investigated in interstitial-free high strength steel(IFHSS) containing Si and Mn. When the Si/Mn ratio was below 0.75, IF-HSS exhibited a good wettability leading to a good galvannealed coating quality after annealing at $800^{\circ}C$ for 40s in $15%H_2-N_2$ mixed gas with dew point $-60^{\circ}C$. In contrast, the wettability and galvannealed coating quality were deteriorated in the Si/ Mn ratio above 0.75. It is shown that they have relevance to oxides forms by selective oxidation on the steel surface. The oxide particles dispersed on the steel surface with a surface coverage of below 40% resulted in good wettability and galvannealed coating quality. The oxide particle is mainly consisted of $Mn_2SiO_4$ with low contact angle in molten zinc. On the other hand, the continuous oxide layer on the steel surface, such as network- and film-type,caused to poor wettability and galvannealed coating quality. The coverage of oxide layer was above 80%, and its chemical species was $SiO_2$ with high contact angle in molten zinc. Consequently, the Si/Mn alloy ratio played an importance role in galvannealed coating quality of IF-HSS.
Firas F. Sayyid;Ali M. Mustafa;Slafa I. Ibrahim;Mustafa K. Mohsin;Mahdi M. Hanoon;Mohammed H. H. Al-Kaabi;A. A. H. Kadhum;Wan Nor Roslam Wan Isahak;A. A. Al-Amiery
Corrosion Science and Technology
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v.22
no.2
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pp.73-89
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2023
Due to continuous promotion of green alternatives to toxic petrochemicals by government policies, research efforts towards the development of green corrosion inhibitors have intensified recently. The objective of the current work was to develop novel green and sustainable corrosion inhibitors derived from 4-aminoantipyrine to effectively prevent corrosion of mild steel in corrosive environments. Gravimetric methods were used to investigate corrosion inhibition of 4-((furan-2-ylmethylene)amino)antipyrine (FAP) and 4-((pyridin-2-ylmethylene)amino)antipyrine (PAP) for mild steel in 1 M HCl. FAP and PAP were subjected to quantum chemical calculations using density functional theory (DFT). DFT was used to determine the mechanism of mild steel corrosion inhibition using inhibitors tested in HCl. Results demonstrated that these tested inhibitors could effectively inhibit mild steel corrosion in 1.0 M HCl. At 0.0005 M, these inhibitors' efficiencies for FAP and PAP were 93.3% and 96.5%, respectively. The Langmuir adsorption isotherm was obeyed by these inhibitors on the mild steel surface. Values of adsorption free energies, ΔGoads, revealed that FAP followed chemical and physical adsorptions.
Slags from steel-making industry have been recycled at a target rate of 95% and most of them are recycled as media-contact type such as fill and cover materials in Korea. However, as they contain free phase CaO during their generation, they may not only expand and collapse upon contact with water, but high pH leachate and heavy metals leaching may occur. In this study, the Korean leaching procedure (KLP) and up-flow percolation test were performed for the samples collected from 17 steel-making production plants in Korea. The waste quality criteria were met in all tests, but pH of the samples was above 10. There are no regulations on the pH of leachate in most of the countries, however, Germany, Italy, and Australia have set a pH range of 10 to 13 for the leachates. Although slag leachate cannot be considered hazardous based only on its high pH, it is necessary to reduce the pH of leachate to minimize the impact on the surrounding environment. Furthermore, conflicting regulations on wastes handling and management in Korea created confusion on the types of wastes subject to recycling. Therefore, an appropriate management plan for steel-making slags needs to be established. To this end, this study attempted to provide a guideline for managing steel-making slag waste by considering international guidelines and current management practices in Korea.
The objective of this research is to investigate the electrochemical oxidation process for nitrogen removal in wastewater involving chloride ion and nitrogen compounds. The process experiment of electrochemical oxidation was conducted by using the stainless steel tube type reactor and the $Ti/IrO_2$ as anode. Free chlorine production and current efficiency variation for total nitrogen removal was compared depending on whether electrolyte is added, and the nitrogen type distribution under an operating condition. When chloride was added as electrolyte, it was found that production of free chlorine increased and the concentration of the chloride decreased as retention time passed. The concentration of chloride in influent decreased from 1,660 to 1,198 mg/L at the current density of $6.7A/dm^2$, while concentration of free chlorine increased to 132 mg/L. Current efficiency in removal of ammonium nitrogen was increased when chloride was dosed as electrolyte. It was observed that ammonium nitrogen was oxidized to nitrite and nitrate through electrochemical oxidation and that the concentration of total nitrogen in influent was reduced from 22.58 to 4.00 mg/L at the short retention time of 168 seconds through the electrochemical oxidation of nitrogen.
An efficient and free of shear locking finite element model is developed and employed to study free vibration of tapered bidirectional functionally graded material (BFGM) beams. The beam material is assumed to be formed from four distinct constituent materials whose volume fraction continuously varies along the longitudinal and thickness directions by power-law functions. The finite element formulation based on the first-order shear deformation theory is derived by using hierarchical functions to interpolate the displacement field. In order to improve efficiency and accuracy of the formulation, the shear strain is constrained to constant and the exact variation of the cross-sectional profile is employed to compute the element stiffness and mass matrices. A comprehensive parametric study is carried out to highlight the influence of the material distribution, the taper and aspect ratios as well as the boundary conditions on the vibration characteristics. Numerical investigation reveals that the proposed model is efficient, and it is capable to evaluate the natural frequencies of BFGM beams by using a small number of the elements. It is also shown that the effect of the taper ratio on the fundamental frequency of the BFGM beams is significantly influenced by the boundary conditions. The present results are of benefit to optimum design of tapered FGM beam structures.
In this research, the free vibration response of laminated composite plates is investigated using a novel and simple higher order shear deformation plate theory. The model considers a non-linear distribution of the transverse shear strains, and verifies the zero traction boundary conditions on the surfaces of the plate without introducing shear correction coefficient. The developed kinematic uses undetermined integral terms with only four unknowns. Equations of motion are obtained from the Hamilton's principle and the Navier method is used to determine the closed-form solutions of antisymmetric cross-ply and angle-ply laminates. Numerical examples studied using the present formulation is compared with three-dimensional elasticity solutions and those calculated using the first-order and the other higher-order theories. It can be concluded that the present model is not only accurate but also efficient and simple in studying the free vibration response of laminated composite plates.
Kolahdouzan, Farzad;Arani, Ali Ghorbanpour;Abdollahian, Mohammad
Steel and Composite Structures
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v.26
no.3
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pp.273-287
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2018
Buckling and free vibration analysis of sandwich micro plate (SMP) integrated with piezoelectric layers embedded in orthotropic Pasternak are investigated in this paper. The refined Zigzag theory (RZT) is taken into consideration to model the SMP. Four different types of functionally graded (FG) distribution through the thickness of the SMP core layer which is reinforced with single-wall carbon nanotubes (SWCNTs) are considered. The modified couple stress theory (MCST) is employed to capture the effects of small scale effects. The sandwich structure is exposed to a two dimensional magnetic field and also, piezoelectric layers are subjected to external applied voltages. In order to obtain governing equation, energy method as well as Hamilton's principle is applied. Based on an analytical solution the critical buckling loads and natural frequency are obtained. The effects of volume fraction of carbon nanotubes (CNTs), different distributions of CNTs, foundation stiffness parameters, magnetic and electric fields, small scale parameter and the thickness of piezoelectric layers on the both critical buckling loads and natural frequency of the SMP are examined. The obtained results demonstrate that the effects of volume fraction of CNTs play an important role in analyzing buckling and free vibration behavior of the SMP. Furthermore, the effects of magnetic and electric fields are remarkable on the mechanical responses of the system and cannot be neglected.
This work aims to study effects of the crack and the surface energy on the free longitudinal vibration of axially functionally graded nanorods. The surface energy parameters considered are the surface stress, the surface density, and the surface Lamé constants. The cracked nanorod is modelled by dividing it into two parts connected by a linear spring in which its stiffness is related to the crack severity. The surface and bulk material properties are considered to vary in the length direction according to the power law distribution. Hamilton's principle is implemented to derive the governing equation of motion and boundary conditions. Considering the surface stress causes that the derived governing equation of motion becomes non-homogeneous while this was not the case in works that only the surface density and the surface Lamé constants were considered. To extract the frequencies of nanorod, firstly the non-homogeneous governing equation is converted to a homogeneous one using an appropriate change of variable, and then for clamped-clamped and clamped-free boundary conditions the governing equation is solved using the harmonic differential quadrature method. Since the present work considers effects of all the surface energy parameters, it can be claimed that this is a comprehensive work in this regard.
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