Several reinforced concrete structures that get deteriorated by rebar corrosion are retrofitted using Carbon Fiber Reinforced Polymer (CFRP). When rebar comes in direct contact with CFRP, rebar may corrode, as iron is more active than carbon. Progression of corrosion of rebar in strengthened RC structures has been carried out when rebar comes in direct contact with CFRP. The experimentation is carried out in two phases. In phase I, corrosion of bare steel bar is monitored by making its contact with CFRP. In phase II, concrete specimens with surface bonded CFRP were casted and subjected to the realistic exposure conditions keeping direct contact between rebar and CFRP. Progression of corrosion has been monitored by various parameters: Half-cell potential, Tafel extrapolation and Linear Polarisation Resistance. On termination of exposure, to find residual bond stress between rebar and concrete, pull-out test was performed. Rebar in contact with CFRP has shown substantially higher corrosion. The level of corrosion will be more with more area of contact.
Atmospheric corrosion is a natural surface degradation process of metal due to changes in environmental parameters in the surrounding atmosphere. It is very sensitive to environmental parameters such as temperature, relative humidity, sulphur dioxide, and chloride, making it a major global economic challenge. Existing forecasting empirical corrosion models including the ISO standard are based on statistical analysis of experimental studies without considering the behavior of atmospheric parameters. The present study proposes a reliable global empirical model for estimating short and long-term atmospheric corrosion rates based on environmental parameters and corrosion mechanisms obtained from a parametric study. Repercussion of atmospheric corrosion rate due to individual and combined influences of environmental parameters specifies their importance in the estimation. New global empirical coefficients obtained for environmental parameters are statistically established (R2 =0.998) with 95% confidence limit. They are validated using experimental datasets of existing studies observed at 88 different continental locations. The current proposed model can predict atmospheric corrosion by means of corrosion formation mechanisms influenced by combined effects of environmental parameters, further abating applicability limitations of location and time.
Journal of Nuclear Fuel Cycle and Waste Technology(JNFCWT)
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v.20
no.1
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pp.43-63
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2022
The aim of this review is to communicate some essential knowledge of the underlying mechanism of the corrosion of structural containment alloys during molten salt reactor operation in the context of prospective online monitoring in future MSR installations. The formation of metal halide species and the progression of their concentration in the molten salt do reflect containment corrosion, tracing the depletion of alloying metals at the alloy salt interface will assure safe conditions during reactor operation. Even though the progress of alloying metal halides concentrations in the molten salt do strongly understate actual corrosion rates, their prospective 1st order kinetics followed by near-linearly increase is attributed to homogeneous matrix corrosion. The service life of the structural containment alloy is derived from homogeneous matrix corrosion and near-surface void formation but less so from intergranular cracking (IGC) and pitting corrosion. Online monitoring of corrosion species is of particular interest for molten chloride systems since besides the expected formation of chromium chloride species CrCl2 and CrCl3, other metal chloride species such as FeCl2, FeCl3, MoCl2, MnCl2 and NiCl2 will form, depending on the selected structural alloy. The metal chloride concentrations should follow, after an incubation period of about 10,000 hours, a linear projection with a positive slope and a steady increase of < 1 ppm per day. During the incubation period, metal concentration show 1st order kinetics and increasing linearly with time1/2. Ideally, a linear increase reflects homogeneous matrix corrosion, while a sharp increase in the metal chloride concentration could set a warning flag for potential material failure within the projected service life, e.g. as result of intergranular cracking or pitting corrosion. Continuous monitoring of metal chloride concentrations can therefore provide direct information about the mechanism of the ongoing corrosion scenario and offer valuable information for a timely warning of prospective material failure.
Seo, Junghwa;Choi, Mihwa;He, Yinsheng;Yang, Seok-Ran;Lee, Je-Hyun;Shin, Keesam
Applied Microscopy
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v.45
no.3
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pp.177-182
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2015
The boiler tubes of X20CrMoV12.1 used in fossil-fired power plants were obtained and analyzed for the effect of water treatment on the steam corrosion-induced oxide scale in an effort to better understand the oxide formation mechanism, as well as pertinent method of maintenance and lifetime extension. The specimens were analyzed using various microscopy and microanalysis techniques, with focuses on the effect of water treatment on the characters of scale. X-ray diffraction analysis showed that the scales of specimens were composed of hematite ($Fe_2O_3$), magnetite ($Fe_3O_4$), and chromite ($FeCr_2O_4$). Electron backscatter diffraction analysis showed that the oxides were present in the following order on the matrix: outer $Fe_2O_3$, intermediate $Fe_3O_4$, and inner $FeCr_2O_4$. After all volatile treatment or oxygenated treatment, a dense protective $Fe_2O_3$ layer was formed on the $Fe_3O_4$ layer of the specimen, retarding further progression of corrosion.
Austenitic stainless steels (ASS) are extensively employed in various sectors such as nuclear, power, petrochemical, oil and gas because of their excellent structural strength and resistance to corrosion. SS304 and SS316 are the predominant choices for piping, pressure vessels, heat exchangers, nuclear reactor core components and support structures, but they are susceptible to stress corrosion cracking (SCC) in chloride-rich environments. Over the course of several decades, extensive research efforts have been directed towards evaluating SCC using diverse methodologies and models, albeit some uncertainties persist regarding the precise progression of cracks. This review paper focuses on the application of Acoustic Emission Technique (AET) for assessing SCC damage mechanism by monitoring the dynamic acoustic emissions or inelastic stress waves generated during the initiation and propagation of cracks. AET serves as a valuable non-destructive technique (NDT) for in-service evaluation of the structural integrity within operational conditions and early detection of critical flaws. By leveraging the time domain and time-frequency domain techniques, various Acoustic Emission (AE) parameters can be characterized and correlated with the multi-stage crack damage phenomena. Further theories of the SCC mechanisms are elucidated, with a focus on both the dissolution-based and cleavage-based damage models. Through the comprehensive insights provided here, this review stands to contribute to an enhanced understanding of SCC damage in stainless steels and the potential AET application in nuclear industry.
Rizky Pitajeng;Julfikhsan Ahmad Mukhti;Seong-Hoon Kee
Journal of the Korea institute for structural maintenance and inspection
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v.28
no.3
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pp.37-46
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2024
This study investigates the evolution of concrete damage due to chloride-induced steel corrosion through Impact-echo (IE) testing. Three reinforced concrete specimens, each measuring 1500 mm in length, 400 mm in width, and 200 mm in thickness, were fabricated using three concrete mixture proportions of blended cement types: ordinary Portland cement, ground granulated blast-furnace slag and fly ash. Steel corrosion in the concrete was accelerated by impressing a 0.5 A current following a 35-day cycle of wet-and-dry saturation in a 3% NaCl solution. Initial IE data collected during the saturation phase showed no significant changes, indicating that moisture had a minimal impact on IE signals and highlighting the slow progress of corrosion under natural conditions. Post-application of current, however, there was a noticeable decline in both IE peak frequency and the P-wave velocity in the concrete as the duration of the impressed current increased. Remarkably, progressive monitoring of IE proves highly effective in capturing the critical features of steel-corrosion induced concrete deterioration, such as the onset of internal damages and the rate of damage propagation. These results demonstrate the potential of progressive IE data monitoring to enhance the reliability of diagnosing and prognosticating the evolution of concrete damage in marine environment.
Kim, Jeong-Jin;Park, Soon-Jeon;Ko, Joo-Hwan;Han, Cheon-Goo
Proceedings of the Korea Concrete Institute Conference
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2008.04a
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pp.513-516
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2008
In this study the prediction model of Chloride Ion progress rate of concrete using steel powder as an addition is developed, in which the reduction of not only the diffusion rate of $Cl^-$ but also the corrosion rate by replenishment of pore by corrosion products. The model is based on the diffusions of $Cl^-$ and its reaction with $Fe^{2+}$, in chloride attack progression region. The model can also explain the characteristics of chloride ion permeation resistance of concrete that the matrix is densified due to corrosion products. The prediction by the model agreed well the experimental data in which the concrete using steel powder, and it showed the lower rate in long-term age to Chloride Ion progress rate than the concrete without steel powder. Consequently the model can predict Chloride Ion progress rate of concrete exposed in the atmosphere regardless of the water-to-cement raito, the amount of the content of steel powder, etc.
The use of acoustic emission (AE) technique for detecting and monitoring damages and the progress on damages in different structures is widely used and has earned a reputation as one of the most reliable and well-established technique in non-destructive testing (NDT). Acoustic Emission is a very efficient and effective technology used for fracture behavior and fatigue detection in metals, fiberglass, wood, composites, ceramics, concrete and plastics. It can also be used for detecting faults and pressure leaks in vessels, tanks, pipes, as well as for monitoring the progression of corrosion in welding. This paper reviews major research developments over the past few years in application of acoustic emission in numerous engineering fields, including manufacturing, civil, aerospace and material engineering.
To investigate the effects of pipe materials on biofilm accumulation and water quality, an annular reactor with the sample coupons of four pipe materials (steel, copper, stainless steel, and polyvinyl chloride) was operated under hydraulic conditions similar to a real plumbing system for 15 months. The bacterial concentrations were substantially increased in the steel and copper reactors with progression of corrosion, whereas those in stainless steel (STS) and polyvinyl chloride (PVC) reactors were affected mainly by water temperature. The heterotrophic plate count (HPC) of biofilms was about 100 times higher on steel pipe than other pipes throughout the experiment, with the STS pipe showing the lowest bacterial number at the end of the operation. Analysis of the 16S rDNA sequences of 176 cultivated isolates revealed that 66.5% was Proteobacteria and the others included unclassified bacteria, Actinobacteria, and Bacilli. Regardless of the pipe materials, Sphingomonas was the predominant species in all biofilms. PCR-DGGE analysis showed that steel pipe exhibited the highest bacterial diversity among the metallic pipes, and the DGGE profile of biofilm on PVC showed three additional bands not detected from the profiles of the metallic materials. Environmental scanning electron microscopy showed that corrosion level and biofilm accumulation were the least in the STS coupon. These results suggest that the STS pipe is the best material for plumbing systems in terms of the microbiological aspects of water quality.
Zinc coatings provide the most effective and economical way of protecting steel against corrosion. There are three types of galvanizing lines typically used in production line in galvanizing industries,Galvanize (GI) coating (Zn-0.1-0.3%Al), Galfan coating (Zn-5%Al), Galvalume(GL) coating (45%Zn-Al). In continuous Galvanizing lines, the immersed bath hardware (e.g. bearings, sink, stabilizer, and corrector rolls, and also support roll arms and snout tip) are subjected to corrosion and wear failure. Understanding the reaction of these materials with the molten Zn alloy is becomes scientific and commercial interest. To investigate the reaction with molten Zn alloys, static immersion test performed for 4, 8, 16, and 24 Hr. Two different baths used for the static immersion, which are molten Zn and molten Zn-55%Al. Microstructures characterization of each of the materials and intermetallic layer formed in the reaction zone was performed using optical microscope, SEM and EDS. The thickness of the reaction layer is examined using image analysis to determine the kinetics of the reaction. The phase dominated by two distinct phase which are eutectic carbide and matrix. The morphology of the intermetallic phase formed by molten Zn is discrete phase showing high dissolution of the material, and the intermetallic phase formed by Zn-55wt%Al is continuous. Aluminum reacts readily with the materials compare to Zinc, forming iron aluminide intermetallic layer ($Fe_2Al_5$) at the interface and leaving zinc behind.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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