Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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v.16
no.4
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pp.2401-2406
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2015
Pipelines are used by large heavy industries to deliver various types of fluids. Since this is important to maintain the performance of large systems, it is necessary to accurately predict remaining life of the corroded pipeline. However, predicting the remaining life is difficult due to uncertainties in the associated variables, such as geometries, material properties, corrosion rate, etc. In this paper, a statistical method for predicting corrosion remaining life is proposed using Bayesian inference. To accomplish this, pipeline failure probability was calculated using prior information about pipeline failure pressure according to elapsed time, and the given experimental data based on Bayes' rule. The corrosion remaining life was calculated as the elapsed time with 10 % failure probability. Using 10 and 50 samples generated from random variables affecting the corrosion of the pipe, the pipeline failure probability was estimated, after which the estimated remaining useful life was compared with the assumed true remaining useful life.
Monte-Carlo simulation technique is often used in order to predict service life of concrete structure subjected to chloride penetration in marine environment based on probability theory. Monte-Carlo simulation method, however, the method gives different results every time that the simulation is run. On the other hand, moment method, which is frequently used in reliability analysis, needs negligible computational cost compared with simulation technique and gives a constant result for the same problem. Thus, in this study, moment method was applied to the calculation of corrosion-initiation probability. For this purpose, computer programs to calculate failure probabilities are developed using first-order second moment (FOSM) and second-order second moment (SOSM) methods, respectively. From the analysis examples with the developed programs, SOSM was found to give a more accurate result than FOSM does. The sensitivity analysis has shown that the factor affecting the corrosion-initiation probability the most was the cover depth, and the corrosion-initiation probability was influenced more by its coefficient of variation than its mean value.
Kim, Jin-Su;Do, Jeong-Yun;Hun, Seung;Soh, Seung-Young;Soh, Yang-Seob
Proceedings of the Korea Concrete Institute Conference
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2005.05b
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pp.249-252
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2005
Chloride ingress is a common cause of deterioration of reinforced concrete structures. Modeling the chloride ingress is an important basis for designing reinforced concrete structures and for assessing the reliability of an existing structure. The modelling is also needed for predicting the deterioration of a reinforced structure. This paper presents an approach for the probabilistic modeling of the chloride-induced corrosion of reinforcement steel in concrete structures that takes into account the uncertainties in the physical models. The parameters of the models are modeled as random variables and the distribution of the corrosion time and probability of corrosion are determined by using Monte Carlo simulation. The predictions of the proposed model is very effective to do the decision-making about initiation time and deterioration degree.
Coelho, Karolinne O.;Leonel, Edson D.;Florez-Lopez, Julio
Computers and Concrete
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v.29
no.1
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pp.1-14
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2022
Several aspects influence corrosive processes in reinforced concrete (RC) structures such as environmental conditions, structural geometry and mechanical properties. Since these aspects present large randomnesses, probabilistic models allow a more accurate description of the corrosive phenomena. Besides, the definition of limit states in the reliability assessment requires a proper mechanical model. In this context, this study proposes a straightforward methodology for the mechanical-probabilistic modelling of RC structures subjected to reinforcements' corrosion. An improved damage approach is proposed to define the limit states for the probabilistic modelling, considering three main degradation phenomena: concrete cracking, rebar yielding and rebar corrosion caused either by chloride or carbonation mechanisms. The stochastic analysis is evaluated by the Monte Carlo simulation method due to the computational efficiency of the Lumped Damage Model for Corrosion (LDMC). The proposed mechanical-probabilistic methodology is implemented in a computational framework and applied to the analysis of a simply supported RC beam and a 2D RC frame. Curves illustrate the probability of failure evolution over a service life of 50 years. Moreover, the proposed model allows drawing the probability of failure map and then identifying the critical failure path for progressive collapse analysis. Collapse path changes caused by the corrosion phenomena are observed.
Reduced thickness of the water pipes due to corrosion makes it difficult to perform the original functions since corrosion in metallic water pipes can occur over time. In this study, reliability model that can estimate the probability of pipe breakage is developed regarding corrosion depth increment according to service year. Probability of pipe breakage was calculated by FORM(First Order Reliability Method) and unsteady analysis was performed to analyze the statistical properties of water pressure. And KCIP(Korea Cast Iron Pipe) equation was adopted for the reliability function. Furthermore, change of pipe thickness was estimated by Nahal and Khelif equation and Romanoff equation. Therefore, pipe thickness was calculated due to change of corrosion depth and probability of pipe breakage was calculated and compared with 10, 20, 30 service years. From the results, probability of pipe breakage for network A is gradually increased from 6.8% to 8.6% according to service year of 10, 20, 30 when Nahal and Khelif equation is applied. And probability of pipe breakage for network A is also gradually increased from 6.4% to 8.9% according to service year of 10, 20, 30 when Romanoff equation is applied.
P-PIE program is developed for evaluating failure probability of pipes in nuclear power plants based on the existing PRAISE program. In the program, crack growth due to fatigue loading and stress corrosion can be considered and the probability of fracture or leakage of pipes can be calculated. Crack growth simulation is performed based on stress intensity factor and a damage parameter and failure of a pipe is determined based on J integral or net section yielding. Using the developed program the failure probabilities of tubes in a domestic nuclear power is obtained and discussed.
Journal of the Korea institute for structural maintenance and inspection
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v.15
no.3
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pp.142-154
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2011
This study predicted the probability of corrosion initiation of reinforced concrete tunnel boxes structures using the Monte Carlo Simulation. For the inner wall and outer wall in the tunnel boxes, exposed to airborne chloride ion and seawater directly respectively, statistical values of parameters like diffusion coefficient D, surface chloride content $C_s$, cover depth c, and the chloride threshold level $C_{lim}$ were examined from experiment or literature review. Their average values accounted for $3.77{\times}10^{-12}m^2/s$, 3.0% by weight of cement, 94.7mm and 45.5mm for outer wall and inner wall, respectively, and 0.69% by weight of cement for D, $C_s$, c, and $C_{lim}$, respectively. With these parametric values, the distribution of chloride contents at rebar with time and the probability of corrosion initiation of the tunnel boxes, inner wall and outer wall, was examined by considering time dependency of chloride transport. From the examination, the histogram of chloride contents at rebar is closer to a gamma distribution, and the mean value increases with time, while the coefficient of variance decreases with time. It was found that the probability of corrosion initiation and the time to corrosion were dependent on the time dependency of chloride transport. Time independent model predicted time to corrosion initiation of inner wall and outer wall as 8 and 12 years, respectively, while 178 and 283 years of time to corrosion was calculated by time dependent model for inner wall and outer wall, respectively. For time independent model, the probability of corrosion at 100 years of exposure for inner wall and outer wall was ranged 59.5 and 95.5%, respectively, while time dependent model indicated 2.9 and 0.2% of the probability corrosion, respectively. Finally, impact of $C_{lim}$, including values specified in current codes, on the probability of corrosion initiation and corrosion free life is discussed.
An alternative method is presented for predicting failure probability of pipelines with corrosion defects in this paper. The failure of corroded pipeline occurs when the operating pressure is grater than the remaining strength of the pipeline, and a limit state function can be defined as the differences between the remaining strength and the operating pressure. Then, based on structural reliability theory, we can estimate the failure probability of corroded pipeline, which is dependent on elapsed time of the pipeline with active corrosion defects. In this study, a root finding (RF) method has been adopted to solve the limit state function instead of Monte-Carlo simulation (MCS) method which traditionally has been employed to solve those kinds of problems. The calculation results shows that there are only small differences between the RF and the MCS method but the RF has higher efficiency in calculation than the MCS.
Journal of the Korean Society of Manufacturing Process Engineers
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v.5
no.3
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pp.86-91
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2006
The compressive residual stress, which is inducing by shot peening process, has the effect of increasing the intrinsic fatigue strength of surface and therefore would be beneficial in reducing the probability of fatigue damage. However, it was not known that the effect of shot peening in corrosion environment. In this study, the influence of shot peening and corrosion condition for corrosion property were investigated on immersed in 3.5% NaCl, 10% HNO3 + 3% HF, 6% $FeCl_3$. The immersion test was performed with two kind of specimen. The immersion periods was performed 150days. Corrosion potential, weight loss were investigated from experimental results. From test results, the effect of shot peening on the corrosion characteristics was evaluated.
Kim, Seung Hyun;Goni, Nasimul;Chang, Yoon-Suk;Jang, Changheui
Transactions of the Korean Society of Pressure Vessels and Piping
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v.11
no.2
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pp.25-30
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2015
In the present study, complex leakage probabilities of nuclear pipes due to fatigue and stress corrosion cracking are evaluated by using the PINTIN(Piping INTegrity INner flaws) that is developed based on the existing PRAISE(Piping Reliability Analysis Including Seismic Events) program. With regard to the aging and crack instability, small leak and big leak probabilities are calculated for several pipes in a reactor coolant system of domestic nuclear plant. Moreover, sensitivity analysis is also performed to find out the effect of parameters for the leakage of pipes, which shows the coolant temperature is the most influencing parameter.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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