Unlike conventional Eddy Current Test (ECT), Pulsed Eddy Current (PEC) uses a multiple-frequency current pulse through the excitation coil. In the present study, the detection of subsurface cracks using a specially designed probe that allows the detection of a deeper crack with a relatively small current density has been attempted using the PEC technique. The tested sample is a piece of 304 stainless steel (SS304) with a thickness of 30mm. Small electrical discharge machining (EDM) notches were put in the test sample at different depths from the surface to simulate the subsurface cracks in a pipe. The designed PEC probe consists of an excitation coil and a Hall sensor and can detect a subsurface crack as narrow and shallow as 0.2 mm wide and 2 mm deep. The maximum distance between the probe and the defect is 28 mm. The peak amplitude of the detected pulse is used to evaluate the cracks under the sample surface. In time domain analysis, the greater the crack depth the greater the peak amplitude of the detected pulse. The experimental results indicated that the proposed system has the potential to detect the subsurface cracks in stainless steel plates.
Development of lightweight implant plates are important to reduce the stress shielding effect for a prosthesis of femur bone fractures. Stainless steel (SS-316L) is a widely used material for making implants. Stress shielding effect and other issues arise due to the difference in mechanical properties of stainless steel when compared with bone. To overcome these issues, composite materials seem to be a better alternative solution. The comparison is made between two biocompatible composite materials, namely Ti-hydroxyapatite and Ti-polypropylene. "Titanium (Ti)" is fiber material while "hydroxyapatite" and "polypropylene" are matrix materials. These two composites have Young's modulus closer to the bone than stainless steel. Besides the variety of bones, present paper constrained to femur bone analysis only. Being heaviest and longest, the femur is the most likely to fail among all bone failures in human. Modelling of the femur bone, screws, implant and assembly was carried out using CATIA and static analysis was carried out using ANSYS. The femur bone assembly was analyzed for forces during daily activities. Ti-hydroxyapatite and Ti-polypropylene composite implants induced more stress in composite implant plate, results less stress induced in bone leading to a reduction in shielding effect than stainless steel implant plate thus ensuring safety and quick healing for the patient.
In order to develop a new corrosion sensor for detecting and monitoring the external and internal corrosion damage of buried pipeline, the electrochemical property of sensors and the correlation of its output to corrosion rate of steel pipe, were evaluated by electrochemical methods in two soils of varying resistivity (5,000 ohm-cm, 10,000 ohm-cm) and synthetic tap water environments. In this paper, two types of galvanic probes were manufactured: copper-pipeline steel (Cu-CS) and stainless steel-pipeline steel (SS-CS). The corrosion behavior in synthetic groundwater and synthetic tap water for the different electrodes was investigated by potentiodynamic test. The comparison of the sensor output and corrosion rates revealed that a linear relationship was found between the probe current and the corrosion rates. In the soil resistivity of $5,000{\Omega}-cm$ and tap water environments, only the Cu-CS probe had a good linear quantitative relationship between the sensor output current and the corrosion rate of pipeline steel. In the case of $10,000{\Omega}-cm$, although the SS-CS probe showed a better linear correlation than that of Cu-CS probe, the Cu-CS probe is more suitable than SS-CS probe due to the high current output.
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.
Objective of this research is to evaluate fracture behaviors of fresh-butt welded metal by the acoustic emission technique. The specimens used are medium carbon steel(SM45C), mild steel (SS41) and stainless steel(SUS304), which have different weldability. The similar welding and dissimilar welding processes are considered, in the former SM45C, SS41 and SUS304 are used, in the later the following metals are used SM45C and SS41, SM45C and SUS304 and SS41 and SUS304. The characteristics of fracture in weld metal are eshmated by the tension test with nominal speciemns, the fracture toughness test with compact tension specimens and fractography analysis. The results of tension test show for base metals and similar welding materials that the yield strength and ultimate strength of similar welding materials are increased, the elongation of those are decreased. The weldability of SUS304 is better than that of SM45C and SS41 In similar welding materials. Mechanical properties of dissimilar welding mateiiths we lower than those of similar welding materials. In dissimilar welding materials, the weldability of SM45C and SUS304 is better than that of SM45C and SS41, and also weidability of SS41 and SUS304 is better than SS41 and SM45C. Comparing mechanical properties with AE counts, it is found that AE conuts appeared on a small before the limit load of elasticity(P$_{e}$), and apper greatly near yield strength region in tension test. These results could contribute to the safety analyses and the evaluation of strength for welding structure.e.
Journal of Nuclear Fuel Cycle and Waste Technology(JNFCWT)
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v.9
no.2
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pp.93-98
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2011
Saline corrosion is one of the major degradation mechanisms for stainless steel type 304 (SS304) dry storage cask during the spent fuel interim storage period. Slow strain rate test (SSRT) and neutral salt spray test (NSS) were performed at $85^{\circ}C$ and $200^{\circ}C$ with 0.5 wt% sodium chloride mist sprayed on the cold-rolled SS304 specimens of different degrees of reduction in this study. The weight changes of the NSS specimens tested at $85^{\circ}C$ for 2000 hours differed greatly from those at $200^{\circ}C$. The weight loss of NSS specimens was not significant at $85^{\circ}C$ but the weight gain decreased gradually with increasing the cold-rolled reduction. The yield strength (YS) and ultimate tensile stress (UTS) values obtained from the SSRT tests for lightly cold-rolled specimens in the salt spray environment at $85^{\circ}C$ and $200^{\circ}C$ are slightly lower than in air. But for those with 20% reductions, the specimen strengths were no longer changed by the saline corrosion. The preliminary results demonstrated that the quality and performance of cold-rolled SS304 is acceptable for fabrication of dry storage casks. However, more work on the corrosion behavior of cold-rolled stainless steel in the saline atmosphere is needed to better understand its long-term performance.
Distillation condensate generated from downstream processing of microbial alcohol fermentation imposes a serious burden to biological wastewater treatment or anaerobic digestion due to its high contents of SS (suspended solids) and TN (total nitrogen), A pilot scale microfiltration of the stillage condensate with a stainless steel SCEPTER membrane of 0.1 ${\mu}$m pore size was carried out to remove SS which was mostly composed of microbial cell residue. A stable permeate flux was achieved when the decanter effluent containing 0.7% of SS was filtered under the conditions of X10 VCR (volume concentration ratio), 2.5 bar of TMP (transmembrane pressure), and 60$^{\circ}C$. When stillage condensate with 2.6% SS was treated directly with microfiltration, VCR below X3 was recommended for a long duration of filtration. The permeate and retentate obtained from microfiltration were recycled to make-up medium of fermentation. Adding permeate or retentate up to 30% of fermentation volume showed no distinguished undesirable influence during the course of alcohol fermentation. Although only slight improvements in the final amount of CO$_2$ evolution and alcohol content were observed, fermentation rate increased so that the required time to reach 450 L/ton of CO$_2$ evolution was shortened to 72% of that with normal media.
Ultrasonic microscope has been used to detect the defects on surface or inner solid. Conventionally, it has used at a single operating frequency. The resolution and quality of the measured images are determined by a characteristic of the transducer of the ultrasonic microscope. The conventional ultrasonic microscope has been used envelope detector to detect the amplitude of reflected signal, but the changes in amplitude is not sensitive enough for specimen with microstructure that in phase. In this paper, we have studied multi-frequency depth resolution enhancement with ultrasonic reflection microscope for the reflectors of a stainless steel reference specimen and a reference calibration block to be used as the material in nuclear power plants for ISI, PSI. Increased depth resolution can be obtained by taking two, three-dimensional images at more that one frequency and numerically combining the results. As results of the experiment, we could get enhanced images with the rate of contrast in proportion and high quality signal distribution for the image to the changing rate of depth for the reflectors of the two kinds of specimens.
He, Yinsheng;Li, Kejian;Cho, In Shik;Lee, Chang Soon;Park, In Gyu;Song, Jung-il;Yang, Cheol-Woong;Lee, Je-Hyun;Shin, Keesam
Applied Microscopy
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v.45
no.3
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pp.155-169
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2015
Plastic deformation was introduced to the austenitic (${\gamma}$) stainless steel of SS304 by air blast shot peening, ultrasonic shot peening, and ultrasonic nanocrystalline surface modification. Various deformation structures were formed. The hardness, the deformation structure and the underlying grain refinement mechanism were investigated. In the deformed region, planar dislocation arrays and deformation twin (DT), the DT-DT intersection and ${\varepsilon}$-martensite structures, and ${\alpha}^{\prime}$-martensite were formed in the respective regions of low, medium, and high strain. The grain refinement mechanism is found to be closely related to the 1) sub-division of coarse grains by DT, shear bands and their intersection, and 2) formation of nano-sized ${\alpha}^{\prime}$-martensite due to the high plastic deformation.
Addressing the challenge of identifying an appropriate set of material and irradiation parameters for accurate simulation models using crystal plasticity finite element method (CPFEM), this study proposes a novel two-stage method for nano-indentation modeling of ion-irradiated face-centered cubic (FCC) materials. It includes implementing the strain-gradient crystal plasticity (SGCP) theory with irradiation effects and the calibration of simulation parameters using the particle swarm optimization (PSO) algorithm with experimental data. The proposed method consists of two stages: establishing CPFEM without irradiation effects in stage 1 and modeling irradiation effects based on CPFEM in stage 2. Modeling the nano-indentation test of ion-irradiated stainless steel 304 (SS304) using real experimental data is conducted to evaluate the efficiency of the proposed method. The accuracy of the calibration method using PSO is verified through comparisons between simulation and experimental results for force-indentation depth and hardness-indentation depth relationships under both unirradiated and irradiated conditions. Moreover, effect of ion-irradiation on the mechanical behavior during the nano-indentation of single crystal SS304 is also examined to demonstrate that the proposed method is a powerful approach for nano-indentation modeling of ion-irradiated FCC single crystals using SGCP theory and the PSO algorithm.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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