Journal of the Korean institute of surface engineering
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v.54
no.2
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pp.62-70
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2021
Al2024 aluminum alloy specimens were exposed to atmospheric conditions for maximum 24 months and analyzed by electron microscopes to characterize their corrosion behavior and oxide film characteristics. As the exposure time increased from 12 months to 24 months, the number of pitting sites per 1 mm2 increased from ~100 to ~200. The uniform oxidation (or non-pitting) region of the 12-month exposure specimen showed 30~120 nm thick oxide layer, whereas the 24-month exposure specimen showed 170~200 nm thick oxide with the local oxygen penetration region up to 1 ㎛ deep. There was no local corrosion area observed in the 12-month exposure specimen except pitting. However, in the 24-month exposure specimen, local oxygen penetration region was observed beneath the uniform oxide layer and near the pitting cavity. Al2024 showed two times thicker uniform oxide layer but much shallower local oxygen penetration region than Al1050, which appears to be related to low Si concentration. Further research is needed on the effects of Mg segregation near the tip of the oxygen penetration region.
When pipe components made of carbon steel in nuclear, fossil, and industry plants are exposed to flowing fluid, wall thinning caused by FAC(flow accelerated corrosion) can be generated and eventually ruptured at the position of pressure boundary. The aim of this study is to identify the locations at which local wall thinning occurs and to determine the turbulence coefficient related to local wall thinning. Experiment and numerical analyses for the tee sections of down scaled piping components were performed and the results were compared. In particular, flow visualization experiment which was used alkali metallic salt was performed to find actual location of local wall thinning inside tee components. In order to determine the relationship between turbulence coefficients and local wall thinning, numerical analyses were performed for tee components in the main feedwater systems. The turbulence coefficients based on the numerical analyses were compared with the local wall thinning based on the measured data. From the comparison of the results, the vertical flow velocity component(Vr) flowing to the wall after separating in the wall due to the geometrical configuration and colliding with the wall directly at an angle of some degree was analogous to the configuration of local wall thinning.
Journal of the Korea institute for structural maintenance and inspection
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v.24
no.6
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pp.171-179
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2020
In this study, a local corrosion environment monitoring was conducted using steel box specimen fabricated to be the same as actual steel bridge members. The steel box specimen that obtained the same corrosion environment as a steel bridge was classified into the upper plate, bottom plate and web plate. Atmospheric corrosion monitoring sensors(ACM sensors) were installed in each corrosion monitoring member of a steel box specimen to measure the corrosion current and examine time of wetness for each monitoring member. The time of wetness and accumulated corrosion current of each monitoring member were calculated from the measured corrosion current using ACM sensors. The corrosion environment that appeared for each of the steel box members was evaluated from monitoring corrosion environment data as the corrosion current, time of wetness, mean corrosion depth of each monitoring member. Additionally, the atmospheric corrosion environment monitoring was also conducted to compare with the local corrosion environment of steel box members. From these local corrosion environment monitoring for the steel box specimen, the relationship between the relative corrosion environment and mean corrosion depth of each steel box member was examined.
Corrosion has significant adverse effects on the durability of reinforced concrete (RC) structures, especially those exposed to a marine environment and subjected to mechanical stress, such as bridges, jetties, piers and wharfs. Previous studies have been carried out to investigate the corrosion behaviour of steel rebar in various concrete structures, however, few studies have focused on the corrosion monitoring of RC structures that are subjected to both mechanical stress and environmental effects. This paper presents an exploratory study on the development of corrosion monitoring and detection techniques for RC structures under the combined effects of external loadings and corrosive media. Four RC beams were tested in 3% NaCl solutions under different levels of point loads. Corrosion processes occurring on steel bars under different loads and under alternative wetting - drying cycle conditions were monitored. Electrochemical and microscopic methods were utilised to measure corrosion potentials of steel bars; to monitor galvanic currents flowing between different steel bars in each beam; and to observe corrosion patterns, respectively. The results indicated that steel corrosion in RC beams was affected by local stress. The point load caused the increase of galvanic currents, corrosion rates and corrosion areas. Pitting corrosion was found to be the main form of corrosion on the surface of the steel bars for most of the beams, probably due to the local concentration of chloride ions. In addition, visual observation of the samples confirmed that the localities of corrosion were related to the locations of steel bars in beams. It was also demonstrated that electrochemical devices are useful for the detection of RC beam corrosion.
Generally, Al alloys of 5000 and 6000 series show excellent weldability, workability, and specific strength, and are widely used in ship building. A combined experiment via cavitation erosion and corrosion damage involving 6061-T6 Al alloy was performed using potentiodynamic polarization under cavitation erosion (hybrid experiments) with amplitude (cavitation strength). The corrosion current density was approximately 52-fold higher at 30 μm than under static conditions, suggesting that the amplitude greatly affected the damage. The degree of damage increased with increasing cavitation amplitude. After the hybrid experiment, the corrosion rate was compared according to the weight loss and damage depth, and the relationship between the two values was expressed as alpha value. The alpha (α) values at amplitudes of 5 μm, 10 μm and 30 μm were 5.11, 12.81 and 8.74, respectively, suggesting that the α value at 10 μm was greater than at 5 μm, and indicating local corrosion damage. However, the α value at 30 μm was smaller than that of 10 μm, which is attributed to higher damage via uniform corrosion than damage induced by local corrosion.
This paper presents the global-local finite cover method (GL-FCM) that is capable of analyzing structures involving local heterogeneities and propagating cracks. The suggested method is composed of two techniques. One of them is the FCM, which is one of the PU-based generalized finite element methods, for the analysis of local cohesive crack growth. The mechanical behavior evaluated in local heterogeneous structures by the FCM is transferred to the overall (global) structure by the so-called mortar method. The other is a method of mesh superposition for hierarchical modeling, which enables us to evaluate the average stiffness by the analysis of local heterogeneous structures not subjected to crack propagation. Several numerical experiments are conducted to validate the accuracy of the proposed method. The capability and applicability of the proposed method is demonstrated in an illustrative numerical example, in which we predict the mechanical deterioration of a reinforced concrete (RC) structure, whose local regions are subjected to propagating cracks induced by reinforcement corrosion.
This study on the effects of local wall-thinned location on the fracture behavior of pipes was carried out, and the results were compared with the analytical results. Local wall-thinning for the bending test was machined with various sizes on the outside of pipes, in order to simulate the metal loss, due to erosion/corrosion. In addition, we had carried out FE analysis for the pipes with local wall thinning on the inside, and its results were comparatively studied with that of the outside. Three-dimensional elasto-plastic analyses were able to accurately simulate fracture behaviors of inner or outer wall thinning. Fracture types, obtained from the experiments and analyses, could be classified into ovalization, local buckling and crack initiation, depending on the thinned length and thinned ratio. Based on the results, the fracture behaviors of pipes with the outer wall thinning can be applied to estimate the fracture behaviors of pipes with the inner wall thinning.
Underframes of rolling stock structure are made of hot rolled steel of SS400 or SM490A. While these underframe steels are designed to satisfy the mechanical requirements, their corrosion behavior also should taken into account. Underframes are coated to prevent corrosion, but they are often defected by external factors to result in local corrosion which may cause the weakness of mechanical strength. Thus, the corrosion of underframe steels was examined through atmospheric corrosion test to estimate service life and safety.
Since 2020, the International Maritime Organization (IMO) has updated regulations on the sulfur content to be less than 0.5% in exhaust gas emitted from ships. Accordingly, the exhaust gas post-treatment device for ships, which is SOx/NOx reduction technology, was introduced. However, the exhaust gas post-treatment device is suffering corrosion because of the harsh corrosive environment formed by sulfate and chlorine oxide through the desulfurization process. In this investigation, cyclic potentiodynamic polarization (CPDP) experiment for UNS S31603 and UNS N08367 was performed in a green death solution that simulates the environment of a desulfurization device. The corrosion rate of UNS S31603 at the highest temperature was about 3 times higher than that of UNS N83067. Also, electron microscope scan revealed corrosion type UNS N83067 presents intergranular corrosion tendency. On the other hand, UNS S31603 was observed as general corrosion. The α values of UNS N08367 at 30 ℃ and 60 ℃ were higher than those of UNS S31603, thus UNS N08367 is considered to have a higher local damage tendency. Whereas, since the α value of UNS S31603 at 90 ℃ is larger than that of UNS N08367, UNS S31603 is considered to have a higher local damage trend.
The number of the deteriorated bridge has been sharply increased due to the increase in the bridge service period in Korea. Local corrosion problem of structural member can be occurred according to atmospheric corrosion environments based on the installation location of steel bridges. Especially, in case of the plate girder bridge, corrosion damage is concentrated on the web panel and stiffener at girder end. An asymmetrical shear resistant web section in the plate girder bridge can be caused from the local corrosion of the web panel, because local corrosion is not symmetrically occurred to the bridge. In this study, therefore, the shear buckling strength and behavior of a plate girder with asymmetrically corroded web panel was numerically evaluated using FE analysis, which was considering an aspect ratio and corrosion damage level of web panel. The shear buckling strength reduction of an asymmetrical shear resistant web panel was compared and evaluated according to corroded volume ratio for a web panel and for diagonal tension field of a web panel.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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