Corrosion of stainless steel components in seawater reverse osmosis desalination plants-investigations on adapted internal cathodic protection

Stainless steel is widely used in seawater reverse osmosis units (SWRO) for both good mechanical and corrosion resistance properties. However, many corrosion failures of stainless steel in SWRO desalination units have been reported. These failures may often be attributed to un-adapted stainless steel grade selection and/or to the particular aggressive seawater conditions in "warm" regions (high ambient temperature, severe biofouling, etc.). Cathodic protection (CP) is a well-known efficient system to prevent corrosion of metallic materials in seawater. It is successfully used in the oil and gas industry to protect carbon steel structures exposed in open-sea. However, the specific service conditions of SWRO units may seriously affect the efficiency of such anti-corrosion system (high flow rates, large stainless steel surfaces affected by biofouling, confinement limiting protective cathodic current flow, etc.). Hence, CP in SWRO units should be considered with special care and modeling appears as useful tool to assess an appropriate CP design. However, there is a clear lack of CP data that could be transposed to SWRO service conditions (i.e. stainless steel, effect of biofouling, high flow rate, etc.). From this background a Join Industry Program was initiated including laboratory exposures, field measurements in a full scale SWRO desalination plant, and modeling work using PROCOR software. The present paper reviews the main parameters affecting corrosion of stainless steel alloys in seawater reverse osmosis units. CP on specific stainless steel devices was investigated in order to assess its actual efficiency for SWRO units. Severe environmental conditions were intentionally used to promote corrosion on the tested stainless steel products in order to evaluate the efficiency of CP. The study includes a modeling work aiming at predicting and designing adapted CP protection to modeled stainless steel units. An excellent correlation between modeling work and field measurements was found.

Effect of boron addition and processing of Ti-6Al-4V on corrosion behaviour and biocompatibility

Ti-6Al-4V is widely used to prepare biomedical implant for orthopaedic and dental applications, but it is an expensive choice relative to other implant materials such as stainless steels and Co-Cr alloys, in large part due to the high manufacturing cost. Adding boron to refine the as cast microstructure of Ti-6Al-4V can eliminate the need for extensive hot working and thereby reduce processing costs. The effect of 0.1 wt-% boron addition and the choice of processing route (forging or extrusion) was studied in the context of potential biomedical applications. Corrosion tests in simulated body fluid indicated that the presence of boron increased the corrosion rate of Ti-6Al-4V and that the increase was higher for forged alloys than for extruded alloys. Boron addition and processing route were found to have a minimal effect on the viability of osteoblasts on the alloy surfaces. It is concluded that the addition of boron could offer advantages during the processing of Ti-6Al-4V for biomedical applications.

Damage quantification under sliding and seizure condition using first-of-a-kind fretting machine

In a practical situation, it is difficult to model exact contact conditions clue to challenges involved in the estimation of contact forces, and relative displacements between the contacting bodies. Sliding and seizure conditions were simulated on first-of-a-kind displacement controlled system. Self-mated stainless steels have been investigated in detail. Categorization of contact conditions prevailing at the contact interface has been carried out based on the variation of coefficient of friction with number of cycles, and three-dimensional fretting loops. Surface and subsurface micro-cracks have been observed, and their characteristic shows strong dependence on loading conditions. Existence of shear bands in the subsurface region has been observed for high strain and low strain rate loading conditions. Studies also include the influence of initial surface roughness on the damage under two extreme contact conditions. (C) 2013 Elsevier B.V. All rights reserved.

Corrosão dos aços UNS S30400 e 31600 em meios simuladores de poros de concreto

Com o objetivo de investigar a influência que o molibdênio exerce nas propriedades das camadas passivas das armaduras de aços austeníticos, barras redondas dos aços UNS S30400 e 31600 foram submetidas à ação de soluções que simulam as que são encontradas nos poros de concreto. Para caracterizar o efeito do molibdênio na resistência daqueles aços à corrosão por pites, foram conduzidos ensaios de circuito aberto, polarização anódica, espectroscopia de impedância eletroquímica, análise de Mott-Schottky, tração em baixa taxa de deformação e análise das superfícies por microscopias óptica e eletrônica de varredura. Os resultados obtidos demonstram que, de uma forma geral, o aço UNS S30400 (sem molibdênio) apresentou maior resistência à corrosão localizada que o UNS S31600 (2% de Mo) nas soluções alcalinas cloretadas naturalmente aeradas, comportamento este inverso ao que se observa nos mesmos materiais quando submetidos a soluções cloretadas neutras ou ácidas.

Los aceros inoxidables: fabricación y aplicaciones.

[ES]El constante aumento anual de la utilización de los aceros inoxidables a lo largo del siglo XX ha suscitado la necesidad por parte de ingenieros, diseñadores y arquitectos de conocer y analizar tanto las propiedades de este material, como su amplia escala de aplicaciones. El siguiente documento tiene por objeto estudiar, desde un punto de vista académico, el proceso de fabricación de los aceros inoxidables, analizar sus familias principales y plantear su adecuación para diferentes aplicaciones; facilitando de esta manera la comprensión de las propiedades de este material. Para ello, mediante la recopilación de información de distintas fuentes de carácter científico, se presentarán los diferentes grados de los aceros inoxidables, junto con una vista general de sus propiedades metalúrgicas, físicas y mecánicas; además de posibles aplicaciones y técnicas de fabricación. Se proveerá en este escrito, asimismo, una breve descripción del fenómeno de la corrosión y sus consecuencias, valiéndose del punto de vista de estos aceros.

Comportamento Estrutural de Elementos em Aço Inoxidável

Atualmente, a utilização do aço inoxidável em elementos estruturais ainda é por muitos engenheiros e arquitetos, considerada uma solução extravagante para os problemas da engenharia. Todavia, mudanças de atitudes dentro da construção civil e uma transição global para um desenvolvimento sustentável e redução em impactos ambientais tem seguramente provocado um aumento no uso do aço inoxidável. A maioria das normas de projeto de aço inoxidável atuais ainda são baseadas em analogias assumidas com o comportamento de estruturas de aço carbono. Todavia, o aço inoxidável apresenta quatro curvas tensão versus deformação não-lineares sem patamar de escoamento e região de encruamento claramente definidos (tração e compressão, paralela e perpendicular a direção de laminação), modificando assim, seu o comportamento global. Na presente investigação foram utilizados o aço inoxidável austenítico 304, e o aço carbono USI 300, ambos com tensão de escoamento similares, mas com tensões últimas e ductilidades distintos. Em elementos estruturais submetidos a tensões normais de tração, usualmente a ruptura da seção líquida representa um dos estados limites últimos a serem verificados. Com o objetivo de se avaliar a resistência a tração de elementos estruturais aparafusados em aço inoxidável, este trabalho executou um programa experimental inovador envolvendo ligações aparafusadas defasadas sob tração. O programa experimental foi executado em peças de aço carbono e aço inoxidável de forma a comparar as principais semelhanças e diferenças entre estes dois tipos de aços estruturais. O programa experimental possibilitou que conclusões significativas no comportamento a tração destas ligações pudessem ser observadas. Dentre outras variáveis que controlam estes estados limites últimos foi verificada a influência significativa da espessura da placa de aplicação do carregamento, disposição, configuração e número de parafusos da ligação e propriedades do aço inoxidável como ductilidade e razão entre suas tensões de escoamento e de ruptura.

Um esquema de Fourier local para análise tempo-frequência de sinais não-estacionários aplicado a ruído eletroquímico

Sinais diversos estão presentes em nosso cotidiano, assim como nas medidas realizadas nas atividades de ciência e tecnologia. Dentre estes sinais, tem grande importância tecnológica aqueles associados à corrosão de estruturas metálicas. Assim, esta tese propõe o estudo de um esquema local de transformada de Fourier janelada, com a janela variando em função da curtose, aplicada a sinais de ruído eletroquímico. A curtose foi avaliada nos domínios do tempo e da frequência e processada pelo programa desenvolvido para esse fim. O esquema foi aplicado a sinais de ruído eletroquímico dos aços UNS S31600, UNS G10200 e UNS S32750 imersos em três soluções: FeCl3 0,1 mol=L (cloreto férrico), H2SO4 5%(ácido sulfúrico) e NaOH 0,1%(hidróxido de sódio). Para os aços inoxidáveis, estas soluções promovem corrosão localizada, uniforme e passivação, respectivamente. Visando testar o desempenho do esquema de Fourier desenvolvido, testes foram realizados utilizando-se inicialmente sinais sintéticos e em seguida sinais de ruído eletroquímico. Notou-se que os sinais têm características de não-estacionaridade e a maior parte da energia está presente em baixa frequência. Os intervalos de tempo e de frequência onde se concentra a maior parte da energia do sinal foram correlacionados. Para os picos máximos dos sinais de potencial e corrente obtidos de amperimetria de resistência nula, a correlação entre eles foi baixa, independente da forma de corrosão presente. Conclui-se que o método se adaptou bastante bem às características locais do sinal eletroquímico permitindo o monitoramento dos espectros tempo-frequência. O fato de ser sensível às características locais do sinal permite analisar aspectos dos sinais que do modo clássico não podem ser diretamente processados. O método da transformada de Fourier janelada variável (Variable Short-Time Fourier Transform - VSTFT) adaptou-se muito bem no monitoramento dos sinais originados de potencial de circuito aberto e amperimetria de resistência nula.