Austenitic stainless steels have been widely used for various systems of nuclear power plants. Among these stainless steels, small pipes with diameter less than 14 inch have been produced in the form of seamless pipe. Annealing and cooling process during the manufacturing process can affect corrosion properties of seamless stainless steels. Therefore, 12 inch-diameter of as-received 304L stainless steel pipe was annealed and aged in this study. Intergranular corrosion resistance was evaluated by ASTM A262 Practice A, C, and E methods. The degree of sensitization was determined using a DL-EPR test. U-bend method in an autoclave was used to evaluate the SCC resistance in 0.01 M $Na_2S_4O_6$ or 40% NaOH solution at $340^{\circ}C$. As-received specimen showed relatively high degree of sensitization and intergranular corrosion rate. Carbon segregation was also observed near grain boundaries. Annealing treatment could give the dissolution of segregated carbon into the matrix. Aging treatment could induce segregation of carbon and finally form carbides. Microstructural analysis confirmed that high intergranular corrosion rate of the as-received seamless pipe was due to micro-galvanic corrosion between carbon segregation and grains.
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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v.35
no.4
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pp.451-459
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2011
Austenitic stainless steels of 300 series are widely used as the structural material due to excellent their cryogenic mechanical properties at cryogenic temperature. There are 316 steel which molybdenum is added to improve the austenitic stability, 316L which carbon contents is reduced to decrease the grain boundary precipitation during welding process, and 316LN which nitrogen is added to improve the austenitic stability and the mechanical strength. But material researches for the welding conditions and mechanical properties at the cryogenic temperature were insufficient so far. In this paper, the characteristics of mechanical properties considering the effect of welding conditions and cryogenic temperature are studied.
In the present study, the third-order shear deformation theory (TSDT) is presented to investigate time-dependent thermo-elastic creep behavior and life assessment of rotating thick cylindrical shells with variable thickness made of 304L austenitic stainless steel (304L SS). The cylindrical shells are subjected to non-uniform internal pressure, distributed temperature field, and a centrifugal body force due to rotating speed. Norton's law is used to describe the material creep constitutive model. A system of differential equations in terms of displacement and boundary conditions is derived by employing the minimum total potential energy principle based on TSDT. Then, the resulting equations are solved as semi-analytically using the multilayered method (MLM), which leads to an accurate solution. Subsequently, an iterative procedure is also proposed to investigate the stresses and deformations at different creep times. Larson-Miller Parameter (LMP) and Robinson's linear life fraction damage rule are employed to estimate the creep damages and the remaining life of cylindrical shells. In this research, the creep model uses Norton's law, LMP, and Robinson's approach which is the most accurate and reasonable model. To the best of the researcher's knowledge, in the previous studies, there is no study carried out on third-order shear deformation theory for thermo-elastic creep analysis and life assessment of thick cylinders with variable thickness. The results obtained from the multilayered approach are compared and validated with those determined from the finite element method (FEM) to confirm the accuracy of the suggested method based on TSDT and very good agreement is found. The results indicate that the present analysis is accurate and computationally efficient.
Plasma nitriding is a surface treatment process which is increasingly used to improve wear, fatigue and corrosion resistance of industrial parts. Active screen plasma nitriding (ASPN) has both the advantages of the classic cold wall and the hot wall conventional dc plasma nitriding (DCPN) method and the parts to be nitrided are no longer directly exposed to the plasma. In this study, AS plasma nitriding has been used to nitride the UNS S31803 duplex stainless steel, AISI 304 and AISI 316 austenitic stainless steel, and AISI 420 martensitic stainless steel. Treated specimenswere characterized by means of microstructural analysis, microhardness measurements and electrochemical tests in NaCl aerated solutions. Hardness of the nitride cases of AISI 420 stainless steel by Knoop test can get up to 1300 HK0.1. From polarization tests, the corrosion current densities of AISI 420 and UNS S31803specimens ASPN at $420^{\circ}C$ were generally lower than those of their untreated substrates. The corrosion resistance of UNS S31803 duplex stainless steel can be enhanced by plasma nitriding at $420^{\circ}C$ Cowing to the formation of the S-phase.
Austenitic stainless steel type 304L has been nitrided under the low pressure of high nitrogen environment for 5 hours by the square-wave-pulse-d.c. plasma as a function of temperature 400~$600^{\circ}C$ and of pulsation. At the temperature range lower than $500^{\circ}C$ and at the relatively high ratio of pulse duration to pulse period, nonstoichiometric stainless steel nitride has been developed in the form of a thin layer which has many cracks. At the temperature range higher than $500^{\circ}C$, with the increasing temperature or with the increasing ratio of the pulse duration to pulse period up to 50s/100s, the nitrided layer was composed mainly of CrN and Fe4N phases and became thick, uniform, columnar and nearly crack-free. The nitrided layer at $500^{\circ}C$ was mixed with the low-temperature layer and the high temperature layer and was very brittle.
Direct laser melting(DLM) is promising as a joining method for producing parts for automobiles, aerospace, marine and medical applications. An advantageous characteristic of DLM is that it affects the parent metal very little. The mechanical properties of parts made by DLM are strongly affected by the porosity and surface roughness of the laser melted beads. This is a systematic study of the effects of the porosity and surface roughness of laser melted beads using various processing parameters, such as laser power, scan rate and overlapping ratio of the fill spacing. The specimens were fabricated with 316L and 304L austenitic stainless steel powder. Dense parts with low porosity were obtained at low laser scan speed, as it increased the aspect ratio of the parental material and the depth of penetration. The variations of surface roughness were examined at various processing parameters such as overlapping ratio and laser power.
Kim, Yeon Hee;Jang, Ah Young;Kang, Dong Hoon;Ko, Dae Eun;Shin, Yong Taek;Lee, Hae Woo
Korean Journal of Metals and Materials
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v.48
no.12
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pp.1090-1096
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2010
This pitting corrosion study of welded joints of austenitic stainless steels (AISI 304L and 316L) has addressed the differentiating solidification mode using three newly introduced filler wires with a flux-cored arc welding process (FCAW). The delta ferrite (${\delta}$-ferrite) content in the welded metals increased with an increasing equivalent weight ratio of chromium/nickel ($Cr_{eq}/Ni_{eq}$). Ductility dip cracking (DDC) was observed in the welded metal containing ferrite with none of AISI 304L and 0.1% of AISI 316L. The potentiodynamic anodic polarization results revealed that the $Cr_{eq}/Ni_{eq}$ ratio in a 3.5% NaCl solution didn't much affect the pitting potential ($E_{pit}$). The AISI 316L welded metals with ${\ddot{a}}$-ferrite content of over 10% had a superior $E_{pit}$ value. Though the AISI 316L welded metal with 0.1% ferrite had larger molybdenum contents than AISI 304L specimens, it showed a similar $E_{pit}$ value because the concentration of chloride ions and the corrosion product induced severe damage near the DDC.
Austenitic stainless steels used in nuclear power plants mainly use pipes made of seamless pipes, which depend on imports. The manufacturing process and high cost are some of the problems associated with seamless pipes. Therefore, in this study, the corrosion characteristics of the seamless pipe and the SAW pipe were assessed to determine the safety and reliability of the SAW pipe in a bid to replace the seamless pipe. Microstructure was analyzed using an optical microscope and the degree of hardness was measured using a Rockwell B scale. Intergranular corrosion resistance was evaluated by ASTM A262 Practice A, C, and E methods. The degree of sensitization was determined using a DL-EPR test. Anodic polarization test was performed in deaerated 1% NaCl solution at $30^{\circ}C$ and the U-bend method was used to evaluate the SCC resistance in 0.01 M $Na_2S_4O_6$ at $340^{\circ}C$ and 40% NaOH solution at $290^{\circ}C$. Weld metal of the SAW pipe specimen showed relatively high degree of sensitization and intergranular corrosion rate. However, annealing to SAW pipes improved the corrosion properties in comparison to that of the seamless pipe.
In the present work, the impact loads and their effects on the surface damage under the simultaneous cavitation bubble and solid particle collapses in the sea water have been quantitatively investigated for the austenitic 304 stainless steel by using a vibratory cavitation test device. To do this, angular $SiO_2$ solid particles with an average size of $150{\mu}m$ were dispersed into the test liquid, and the measured impact amplitudes were converted into the impact loads by a steel ball drop test. The maximum impact load was determined to be 28.2 N in the absence of solid particles, but increased to 33.7 N in the presence of solid particles. In addition, the critical impact loads, $L_{crit}$, required to generate pits with sizes greater than $3{\mu}m$ were measured to be 19.6 N and 16.6 N, respectively, for the cavitation bubble collapse and solid particle collapse. As a result of the cavitation erosion test, the incubation time and erosion rate were 1.2 times lower and 1.5 times higher, respectively, by a solid particle collapse compared to those only by the cavitation bubble collapse, indicating a drastic decrease in a resistance to cavitation erosion by the solid particle collapse.
The effects of processing parameters on the surface properties of the hardened layers processed by the low temperature plasma nitrocarburizing and the low temperature two-step plama treatment (carburizing+nitriding) were investigated. The nitrogen-enriched expanded austenite structure (${\gamma}_N$) or S phase was formed on all of the treated surface. The surface hardness reached up to 1200 $HV_{0.025}$, which is about 5 times higher than that of untreated sample (250 $HV_{0.1}$). The thickness of hardened layer of the low temperature plasma nitrocarburized layer treated at $400^{\circ}C$ for 40 hour was only $15{\mu}m$, while the layer thicknesss in the two-step plama treatment for the 30 hour treatment increased up to about $30{\mu}m$. The surface thickness and hardness increased with increasing treatment temperature and time. In addition, the corrosion resistance was enhanced than untreated samples due to a high concentration of N on the surface. However, higher treatment temperature and longer treatment time resulted in the formation of $Cr_2N$ precipitates, which causes the degradation of corrosion resistance.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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