Electrochemical Impedance Spectroscopy (EIS) was used to predict corrosion behaviour of metallic Cultural Heritage assets in two monitoring campaigns: 1) an iron bar chain exposed indoor from over 500 years in the Notre Dame Cathedral in Amiens (France); and 2) a large weathering steel sculpture exposed outdoor from tens of years in Ferrara (Italy). The EIS portable instrument employed was battery operated. In situ EIS measurements on the iron chain could be used to investigate the phenomena involved in the electrochemical interfaces among various corrosion products and assess and predict their corrosion behaviour in different areas of the Cathedral. Meanwhile, the sculpture of weathering steel, like most outdoor artefacts, showed rust layers of different chemical composition and colour depending on the orientation of metal plates. The EIS monitoring campaign was carried out on different areas of the artefact surface, allowing assessment of their protective effectiveness. Results of EIS measurements evidenced how employing a simple test that could be performed in situ without damaging the artefacts surface is possible to quickly gain knowledge of the conservation state of an artefact and highlight potential danger conditions.
Korea Institute of Construction Materials founded Seosan Outdoor Exposure Test Site 2005 at Korea, which is a part of Worldwide Exposure Network (WEN). To evaluate the test site along with other exposure test sites, three different types of paints have been under real time weathering conditions at three major weathering test facilities around the world. Using these test specimens several spectroscopic experiments along with physical tests have been performed. Also acceleration tests have been performed using the same paints. The correlation of weathered paints among three different test facilities and accelerated test results has been compared. From the results the reliability of Seosan Weathering Test Facility and reasonable life time prediction tests are discussed.
Outdoor exposure tests using of 7B04 aluminium alloy samples including plate, tensile and various SCC samples were carried out in Tuandao station, Shandong province (East of China) and Wanning station, Hainan province (South of China). Corrosion characteristics including weight loss, microstructure, tensile strength and SCC susceptibility were investigated. The corrosion rates in Tuandao and Wanning showed high to low and the corrosion rates changed to the following equation of $w=at^b$ (b<1). The corrosion of 7B04 aluminium alloy in Wanning was more serious than that in Tuandao. Pitting appeared at early stage of expose test, and it can be changed to general corrosion with test time extension. The 7B04 aluminium alloy of which specimen shapes are forging and thick plate also showed SCC (Stress corrosion cracking) in the marine atmosphere. The higher SCC sensitivity was observed in Wanning station than in Tuandao station. The 7B04 aluminium alloy with a high stress level was more sensitive to SCC. Intergranular and transgranular or a mixed mode of cracking can be observed in different marine exposure.
Atmospheric corrosion severity associated with aircraft parking environment was studied using metallic specimens, and temperature and humidity sensors installed at each aircraft operating base. Data were analyzed after a year of exposure. Silver was used to measure chloride deposition by integrating X-ray photoelectron spectroscopy depth profiles. Carbon steel was utilized to determine the corrosion rate by measuring the weight loss. The time of wetness was determined using temperature and humidity sensor data. Analysis of variance followed by Tukey's "honestly significant difference" test indicated that atmospheric environment inside the shelter varied significantly from that of unsheltered parking environment. The corrosion rate of unsheltered area also varies with the roof. Hierarchical clustering analysis of the measured data was used to classify air bases into groups with similar atmospheric corrosion. Bases where aircraft park at a shelter can be grouped together regardless of geographical location. Unsheltered bases located inland can also be grouped together with sheltered bases as long as the aircraft are parked under the roof. Environmental severity index was estimated using collected data and validated using the measured corrosion rate.
The comparative results of corrosion testing in humid tropical atmosphere in rural and coastal areas for hot dipped zinc coatings are presented below. The test was conducted in outdoor conditions over a period of five years. The mass loss and other performance characteristics of two types of zinc coatings were evaluated, analysed and discussed in relation to the climatic and environmental parameters. The corrosion rates of the coatings exposed to coastal conditions were about three times higher than the corrosion rates appreciated in rural conditions. The data demonstrates that the corrosion process obeys an equation of the form $M=At^n$, where M is the loss of metal and t is the time of exposure. A and n are constants which values depend on the environmental characteristics and the physicochemical behavior of the corrosion products respectively. Corrosion is strongly influenced by atmospheric time of wetness (TOW) and airborne salinity. The nature and composition of corrosion products are also considered. Simonkolleite, a major crystalline phase, was found in the zinc corrosion products exposed to coastal conditions, while zinc hydroxide and zinc hydrosulfate are easily found in rural settings.
To guarantee 20-25 years to the lifetime of the PV modules without failure, reliability test of the module is very important. Field-aged test of the outdoor environment is required. However, due to time constraints, accelerated testing is required to predict the lifetime of PV modules and find causes of failure. Failure is caused by many complex phenomena. In this study, we experimented two accelerated tests about corrosion and fatigue, respectively. First, temperature cycling test for fatigue were tested and Coffin-Manson equation was analyzed. Second, damp heat test for corrosion were tested and Eyring equation were analyzed. Finally, using two-mode failure model, we suggest a new lifetime model that analyze the phenomenon by combining two kinds of data.
Nie Biao;Xu Shanhua;Hu WeiCheng;Chen HuaPeng;Li AnBang;Zhang ZongXing
Steel and Composite Structures
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제48권1호
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pp.27-41
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2023
Under the long-term effect of corrosive environment, many cold-formed steel (CFS) structures have serious corrosion problems. Corrosion leads to the change of surface morphology and the loss of section thickness, which results in the change of instability mode and failure mechanism of CFS structure. This paper mainly investigates the elastic local buckling behavior of corroded CFS columns. The surface morphology scanning test was carried out for eight CFS columns accelerated corrosion by the outdoor periodic spray test. The thin shell finite element (FE) eigen-buckling analysis was also carried out to reveal the influence of corrosion surface characteristics, corrosion depth, corrosion location and corrosion area on the elastic local buckling behaviour of the plates with four simply supported edges. The accuracy of the proposed formulas for calculating the elastic local buckling stress of the corroded plates and columns was assessed through extensive parameter studies. The results indicated that for the plates considering corrosion surface characteristics, the maximum deformation area of local buckling was located at the plates with the minimum average section area. For the plates with localized corrosion, the main buckling shape of the plates changed from one half-wave to two half-wave with the increase in corrosion area length. The elastic local buckling stress decreased gradually with the increase in corrosion area width and length. In addition, the elastic local buckling stress decreased slowly when corrosion area thickness was relatively large, and then tends to accelerate with the reduction in corrosion area thickness. The distance from the corrosion area to the transverse and longitudinal centerline of the plate had little effect on the elastic local buckling stress. Finally, the calculation formula of the elastic local buckling stress of the corroded plates and CFS columns was proposed.
실제 옥외 대기환경하에서 부식손상된 무도장 가시설 강재 및 도장 강재의 피로강도는 명확하지 않다. 본 연구에서는 약 7년간 지하철 공사현장에서 사용된 가시설 부재와 극심한 해양 부식환경하에서 75년간 사용된 영도대교 강부재로부터 절취한 강재의 피로실험을 실시하였다. 그리고 강재 표면의 부식 생성물을 제거한 후 강재 표면의 3차원형상을 측정하여 최대, 최소 및 평균 잔존두께를 계산하였다. 피로실험결과 및 FEM해석 결과에 근거하여 부식특성과 피로강도와의 상관관계를 검토하였으며, 실제 옥외 환경하에서 부식된 무도장 및 도장 강재의 피로수명 평가식도 제시하였다.
Steel is generally not corrosion resistant to water with formation of non protective rusts on its surface. Rusts are composed of iron oxides such as $Fe_3O_4$, $\alpha-$, $\beta-$, $\gamma-$and ${\delta}-FeOOH$. However, steel, particularly weathering steel containing small amounts of Cu, Ni and Cr etc., shows good corrosion resistance against rural, industrial or marine environment. Its corrosion rate is exceedingly small as compared with that of carbon steel. According to the exposure test results undertaken in outdoor environments, the atmospheric corrosion rate for weathering steel is only 1 mm for a century. Atmospheric corrosion for steels proceeds under alternate dry and wet conditions. Dry condition is encountered on steel surface on fine or cloudy days, and wet condition is on rainy or snowy days. The reason why weathering steel shows superior atmospheric corrosion resistance is due to formation of corrosion protective rusts on its surface under very thin water layer. The protective rusts are usually composed of two layer rusts; the upper layer is ${\gamma}-FeOOH$ termed as lepidocrocite, and inner layer is nano-particle ${\alpha}-FeOOH$ termed as goethite. This paper is aimed at elucidating the atmospheric corrosion mechanism for steel in comparison with corrosion in bulky water environment by use of empirical data.The summary is as follows: 1. No corrosion protective rusts are formed on steel in bulky water. 2. Atmospheric corrosion for steel is the corrosion under wetting and drying conditions. Corrosion and passivation occur alternately on steel surface. Steel, particularly weathering steel with small amounts of alloying elements such as Cu, Ni and Cr etc. enhances forming corrosion protective rusts by passivation.
부식 현상은 산업과 실생활에서 경제적, 인간의 생활과 안전에서 손실을 일으키는 요인이다. 자동차 부품, 선박 부품 및 전자 부품 산업 등 다양한 분야에서 수명 및 고장율 시험에 대한 관심이 증가하고 있다. 넓은 분야에서 염수분무시험을 적용하고 있지만, 실제 야외환경에서 발생하는 부식과의 상관관계가 확실하게 규명되어 있지 않다. 그리고 이렇게 넓은 산업전반에서 적용하고 있는 염수분부시험 방법은 시료의 부식 저항성을 판단하기 위한 시험시간이 오래 걸리고 이런 이유로 적정한 시험시간을 설정하기 어려울 뿐만 아니라 고내식성 시료의 부식평가가 어렵다는 단점을 가지고 있다. 본 연구에서는 부식의 형태에서 균일부식 현상을 이용하여 옥외 노출 부식시험과 염수분무시험, 가속부식시험 환경에 노출된 시료의 무게 감량을 측정하여 가속계수 도출과 함께 부식 정도를 예측할 수 있는 방법을 연구하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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