corrosion forms[1]

8/13/2019 Corrosion Forms[1]

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CORROSION


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CONTENTS

1. CORROSION THEORY2

2. CORROSION FORMS..4

Group 1 - readily ideni!ia"le "y #i$ual e%a&inaion.'

a. (ni!or& )orro$ion

". *iin+

). Cre#i)e )orro$ion1. )re#i)e &odel

2. !ili!or& )orro$ion,. pa) ru$

d. Gal#ani) )orro$ion

e. a&ellar )orro$ion

Group 2 - &ay re/uire $upple&enary &ean$ o! e%a&inaion10

a. Ero$ion )orro$ion

". Ca#iaio

). Frein+ )orro$ion

d. Iner+ranular )orro$ione. E%!oliaion

!. ealloyin+ $ele)i#e lea)3in+

Group , - #eri!i)aion i$ u$ually re/uired "y &i)ro$)opy..22

a. En#iron&enal )ra)in+1. Sre$$ Corro$ion Cra)in+ SCC

2. Corro$ion !ai+ue

,. Hydro+en e&"rile&en

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Corro$ion T3eory

Hu&an$ 3a#e &o$ liely "een ryin+ o under$and and )onrol )orro$ion !or a$ lon+ a$

3ey 3a#e "een u$in+ &eal o"5e)$. T3e &o$ i&poran period$ o! prere)orded 3i$ory are

na&ed !or 3e &eal$ 3a 6ere u$ed !or ool$ and 6eapon$ Iron 7+e8 9ron:e 7+e. ;i3 a!e6 e%)epion$8 &eal$ are un$a"le in ordinary a/ueou$ en#iron&en$. Meal$ are u$ually

e%ra)ed !ro& ore$ 3rou+3 3e appli)aion o! a )on$idera"le a&oun o! ener+y. Cerain

en#iron&en$ o!!er opporuniie$ !or 3e$e &eal$ o )o&"ine )3e&i)ally 6i3 ele&en$ o!or& )o&pound$ and reurn o 3eir lo6er ener+y le#el$.Corro$ion i$ 3e pri&ary &ean$ "y

63i)3 &eal$ deeriorae. Mo$ &eal$ )orrode on )ona) 6i3 6aer and &oi$ure in 3e

air8 a)id$8 "a$e$8 $al$8 oil$8 a++re$$i#e &eal poli$3e$8 and o3er $olid and li/uid

)3e&i)al$. Meal$ 6ill al$o )orrode 63en e%po$ed o +a$eou$ &aerial$ lie a)id #apor$8!or&alde3yde +a$8 a&&onia +a$8 and $ul!ur )onainin+ +a$e$.

Corro$ion $pe)i!i)ally re!er$ o any pro)e$$ in#ol#in+ 3e deerioraion or de+radaion o!

&eal )o&ponen$. T3e "e$ no6n )a$e i$ 3a o! 3e ru$in+ o! $eel. Corro$ion pro)e$$e$are u$ually ele)ro)3e&i)al in naure8 3a#in+ 3e e$$enial !eaure$ o! a "aery. ;3en &eal

ao&$ are e%po$ed o an en#iron&en )onainin+ 6aer &ole)ule$ 3ey )an +i#e upele)ron$8 "e)o&in+ 3e&$el#e$ po$ii#ely )3ar+ed ion$8 pro#ided an ele)ri)al )ir)ui )an

"e )o&pleed. T3i$ e!!e) )an "e )on)enraed lo)ally o !or& a pi or8 $o&ei&e$8 a )ra)8

or i )an e%end a)ro$$ a 6ide area o produ)e +eneral 6a$a+e. o)ali:ed )orro$ion 3alead$ o piin+ &ay pro#ide $ie$ !or !ai+ue iniiaion and8 addiionally8 )orro$i#e a+en$

lie $ea6aer &ay lead o +realy en3an)ed +ro63 o! 3e !ai+ue )ra). *iin+ )orro$ion

al$o o))ur$ &u)3 !a$er in area$ 63ere &i)ro$ru)ural )3an+e$ 3a#e o))urred due o

6eldin+ operaion$.

Corro$ion i$ 3e di$ine+raion o! &eal 3rou+3 an uninenional )3e&i)al or

ele)ro)3e&i)al a)ion8 $arin+ a i$ $ur!a)e. 7ll &eal$ e%3i"i a enden)y o "e o%idi:ed8$o&e &ore ea$ily 3an o3er$. 7 a"ulaion o! 3e relai#e $ren+3 o! 3i$ enden)y i$ )alled

3e +al#ani) $erie$.


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T3e )orro$ion pro)e$$ anodi) rea)ion o! 3e &eal di$$ol#in+ a$ ion$ +enerae$ $o&e

ele)ron$8 a$ $3o6n 3ere8 3a are )on$u&ed "y a $e)ondary pro)e$$ )a3odi) rea)ion.T3e$e 6o pro)e$$e$ 3a#e o "alan)e 3eir )3ar+e$. T3e $ie$ 3o$in+ 3e$e 6o pro)e$$e$

)an "e lo)aed )lo$e o ea)3 o3er on 3e &eal=$ $ur!a)e8 or !ar apar dependin+ on 3e

)ir)u&$an)e$. T3i$ $i&ple o"$er#aion 3a$ a &a5or i&pa) in &any a$pe)$ o! )orro$ionpre#enion and )onrol8 !or de$i+nin+ ne6 )orro$ion &oniorin+ e)3ni/ue$ o a#oidin+ 3e

&o$ in$idiou$ or lo)ali:ed !or&$ o! )orro$ion. &ore ad#an)ed readin+

T3e ele)ron$ e- in 3i$ !i+ure produ)ed "y 3e )orro$ion rea)ion 6ill need o "e

)on$u&ed "y a )a3odi) rea)ion in )lo$e pro%i&iy o 3e )orro$ion rea)ion i$el!. T3e

ele)ron$ and 3e 3ydro+en ion$ rea) o !ir$ !or& ao&i) 3ydro+en8 and 3en &ole)ular

3ydro+en +a$. I! 3e a)idiy le#el i$ 3i+3 lo6 pH8 3i$ &ole)ular 3ydro+en 6ill readily"e)o&e a +a$ a$ i i$ de&on$raed "y e%po$in+ a $rip o! :in) o a $ul!uri) a)id $oluion.

7$ 3ydro+en !or&$8 i )ould in3i"i !ur3er )orro$ion "y !or&in+ a #ery 3in +a$eou$ !il& a

3e $ur!a)e o! 3e &eal. T3i$ >polari:in+> !il& )an "e e!!e)i#e in redu)in+ 6aer o &eal)ona) and 3u$ in redu)in+ )orro$ion. Ye i i$ )lear 3a any3in+ 63i)3 "rea$ do6n 3i$

"arrier !il& end$ o in)rea$e 3e rae o! )orro$ion. i$$ol#ed o%y+en in 3e 6aer 6ill rea)6i3 3e 3ydro+en8 )on#erin+ i o 6aer8 and de$royin+ 3e !il&.

Hi+3 6aer #elo)iie$ end o $6eep 3e !il& a6ay8 e%po$in+ !re$3 &eal o 3e 6aer.Si&ilarly8 $olid pari)le$ in 3e 6aer )an "ru$3 3e 3ydro+en !il& !ro& 3e &eal. O3er

)orro$ion a))elerain+ !or)e$ in)lude 3i+3 )on)enraion$ o! !ree 3ydro+en ion$ lo6 pH

63i)3 $peed 3e relea$e o! 3e ele)ron$8 and 3i+3 6aer e&peraure$8 63i)3 in)rea$e

#irually all )3e&i)al rea)ion8 rae$. T3u$ a #ariey o! naural and en#iron&enal !a)or$)an 3a#e $i+ni!i)an e!!e)$ on 3e )orro$ion rae o! &eal$8 e#en 63en no o3er $pe)ial

)ondiion$ are in#ol#ed.

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Corro$ion For&$

On)e you 3a#e !ini$3ed readin+ 3i$ &aerial you )an )3e) your $ill$ 6i3 a $el! e$.

Re)o&&endaion$ !or de$i+nin+ $ound )orro$ion )onrol ino )o&ponen$ and $y$e&$re/uire 3a a $pe)ial )are i$ +i#en o 3e !or&$ or ype$ o! )orro$ion 3a )an o))ur.

Ho6e#er8 one 3a$ o reali:e 3a one ype o! )orro$ion )an lead ino a $erie$ o! 6or$enin+

rea)ion$ 63ere o3er ype$ o! )orro$ion aa) )an "e)o&e 3e do&inain+ !a)or$. 7$i&ple +al#ani) $iuaion a++ra#aed "y 3e pre$en)e o! an ele)rolye )an )au$e

de#a$ain+ e!!e)$ a$ 6a$ o"$er#ed in 3e $upporin+ $addle$ o! 3e Saue o! i"ery

durin+ i$ re$oraion. Con$ider 3i$ $i&ple e%a&ple aen !ro& 3e li+3 )3a&"er in 3e

alle$ li+33ou$e e#er "uil in Canada. T3e di!!eren !or&$ o! )orro$ion repre$en )orro$ionp3eno&ena )ae+ori:ed a))ordin+ o 3eir appearan)e?

Group 1 - readily ideni!ia"le "y ordinary #i$ual e%a&inaion

!. (ni!or& )orro$ion

+. *iin+

3. Cre#i)e )orro$ion1. )re#i)e &odel

2. !ili!or& )orro$ion,. pa) ru$

i. Gal#ani) )orro$ion

5. a&ellar )orro$ion

Group 2 - &ay re/uire $upple&enary &ean$ o! e%a&inaion

+. Ero$ion )orro$ion

3. Ca#iaio

i. Frein+ )orro$ion

5. Iner+ranular )orro$ion

. E%!oliaion

l. ealloyin+ $ele)i#e lea)3in+

Group , - #eri!i)aion i$ u$ually re/uired "y &i)ro$)opy opi)al8 ele)ron

&i)ro$)opy e).

". En#iron&enal )ra)in+4. Sre$$ Corro$ion Cra)in+ SCC

'. Corro$ion !ai+ue

@. Hydro+en e&"rile&en

'


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Group 1 - readily identifiable by ordinary visual examination

1.1 (ni!or& Corro$ion

(ni!or& )orro$ion i$ )3ara)eri:ed "y )orro$i#e aa) pro)eedin+ e#enly o#er 3e enire

$ur!a)e area8 or a lar+e !ra)ion o! 3e oal area. General 3innin+ ae$ pla)e unil !ailure.

On 3e "a$i$ o! onna+e 6a$ed8 3i$ i$ 3e &o$ i&poran !or& o! )orro$ion.

Ho6e#er8 uni!or& )orro$ion i$ relai#ely ea$ily &ea$ured and predi)ed8 &ain+ di$a$rou$

!ailure$ relai#ely rare. In &any )a$e$8 i i$ o"5e)iona"le only !ro& an appearan)e

$andpoin. 7$ )orro$ion o))ur$ uni!or&ly o#er 3e enire $ur!a)e o! 3e &eal )o&ponen8

i )an "e pra)i)ally )onrolled "y )a3odi) proe)ion8 u$e o! )oain+$ or pain$8 or $i&ply

"y $pe)i!yin+ a )orro$ion allo6an)e. In o3er )a$e$ uni!or& )orro$ion add$ )olor andappeal o o a $ur!a)e. T6o )la$$i)$ in 3i$ re$pe) are 3e paina )reaed "y naurally

arni$3in+ )opper roo!$ and 3e ru$ 3ue$ produ)ed on 6ea3erin+ $eel$.

T3e "reado6n o! proe)i#e )oain+ $y$e&$ on $ru)ure$ o!en lead$ o 3i$ !or& o!)orro$ion. ullin+ o! a "ri+3 or poli$3ed $ur!a)e8 e)3in+ "y a)id )leaner$8 or o%idaion

di$)oloraion o! $eel are e%a&ple$ o! $ur!a)e )orro$ion. Corro$ion re$i$an alloy$ and

$ainle$$ $eel$ )an "e)o&e arni$3ed or o%idi:ed in )orro$i#e en#iron&en$. Sur!a)e)orro$ion )an indi)ae a "reado6n in 3e proe)i#e )oain+ $y$e&8 3o6e#er8 and $3ould

"e e%a&ined )lo$ely !or &ore ad#an)ed aa). I! $ur!a)e )orro$ion i$ per&ied o

)oninue8 3e $ur!a)e &ay "e)o&e rou+3 and $ur!a)e )orro$ion )an lead o &ore $eriou$

@


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ype$ o! )orro$ion. 7n e%a&ple o! uni!or& )orro$ion da&a+e on a ro)e a$$i$ed arillery

pro5e)ile i$ $3o6n 3ere.

1.2 *iin+ Corro$ion

*iin+ )orro$ion i$ a lo)ali:ed !or& o! )orro$ion "y 63i)3 )a#iie$ or >3ole$> are produ)edin 3e &aerial. *iin+ i$ )on$idered o "e &ore dan+erou$ 3an uni!or& )orro$ion da&a+e

"e)au$e i i$ &ore di!!i)ul o dee)8 predi) and de$i+n a+ain$. Corro$ion produ)$ o!en

)o#er 3e pi$. 7 $&all8 narro6 pi 6i3 &ini&al o#erall &eal lo$$ )an lead o 3e !ailure o!an enire en+ineerin+ $y$e&. *iin+ )orro$ion8 63i)38 !or e%a&ple8 i$ al&o$ a )o&&on

deno&inaor o! all ype$ o! lo)ali:ed )orro$ion aa)8 &ay a$$u&e di!!eren $3ape$.

*iin+ i$ iniiaed "y?a. o)ali:ed )3e&i)al or &e)3ani)al da&a+e o 3e proe)i#e o%ide !il&A 6aer

)3e&i$ry !a)or$ 63i)3 )an )au$e "reado6n o! a pa$$i#e !il& are a)idiy8 lo6di$$ol#ed o%y+en )on)enraion$ 63i)3 end o render a proe)i#e o%ide !il& le$$

$a"le and 3i+3 )on)enraion$ o! )3loride a$ in $ea6aer

". o)ali:ed da&a+e o8 or poor appli)aion o!8 a proe)i#e )oain+

). T3e pre$en)e o! non-uni!or&iie$ in 3e &eal $ru)ure o! 3e )o&ponen8 e.+.non&ealli) in)lu$ion$.

*iin+ )orro$ion )an produ)e pi$ 6i3 3eir &ou3 open un)o#ered or )o#ered 6i3 a$e&i-per&ea"le &e&"rane o! )orro$ion produ)$. *i$ )an "e ei3er 3e&i$p3eri)al or )up-

$3aped.7par !ro& 3e lo)ali:ed lo$$ o! 3i)ne$$8 )orro$ion pi$ )an al$o "e 3ar&!ul "y

a)in+ a$ $re$$ ri$er$. Fai+ue and $re$$ )orro$ion )ra)in+ &ay iniiae a 3e "a$e o!)orro$ion pi$. pi)ure )oure$y

One pi in a lar+e $y$e& )an "e enou+3 o produ)e 3e )aa$rop3i) !ailure o! 3a $y$e&.7n e%re&e e%a&ple o! $u)3 )aa$rop3i) !ailure 3appened re)enly in Me%i)o8 63ere a

$in+le pi in a +a$oline line runnin+ o#er a $e6er line 6a$ enou+3 o )reae +rea 3a#o) o a

)iy8 illin+ 21' people in Guadala5ara.

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*i Gro63

Fro& a &e)3ani$i) poin o! #ie68 3e +ro63 o! a pi )an "e re+arded a$ $i&ilar o 3e)orro$ion pro)e$$ in a )re#i)e. T3e e%po$ed $ur!a)e ou$ide 3e +ro6in+ pi i$ )a3odi)ally

proe)ed "y $upporin+ 3e redu)ion o! o%y+en o 3ydro%yl ion rea)ion?-

O2B 2H2O B 4e

-- 4OH-

7$ 3i$ cathodically protects3e re+ion ou$ide 3e pi8 3e &eal di$$oluion re+ion cannot

spread laterally across the surface. In addiion 3e lar+e )a3odi) $ur!a)e )an &ainain 3i$rea)ion and !or& a large cathode to small anode ratio63i)3 6ill a))elerae 3e anodi)

rea)ion. Within the pit8 63i)3 i$ re+arded a$ a $&all 3e&i$p3ere a 3i$ $a+e8 3e metal

dissolution reaction is taking place. T3i$ i$ 3e +eneral anodi) rea)ion o!?-

M - M:BB :e-

Ho6e#er8 i i$ 3e only rea)ion 6i3in 3e pi and re$ul$ in an ele)ri)al i&"alan)e a+ain

63i)3 ara)$ ne+ai#ely )3ar+e ion$8 u$ually )3loride ion$. T3e autocatalytic reactiono

!or& 3ydro)3lori) a)id in 3e pi i$ iniiaed and )oninue$?-

M:BCl-D B :H2O - MOH:B :HBCl-

*iin+8 lie )re#i)e )orro$ion8 i$ an auo)aalyi) rea)ion on)e i i$ $ared and 3e pHde)rea$e$ 63ile )3loride ion )on)enraion in)rea$e$ in$ide 3e pi.

So&e de!iniion$

a. *iin+? )orro$ion o! a &eal $ur!a)e8 )on!ined o a poin or $&all area8 3a ae$

3e !or& o! )a#iie$.". *iin+ !a)or? raio o! 3e dep3 o! 3e deepe$ pi re$ulin+ !ro& )orro$ion di#ided

"y 3e a#era+e peneraion a$ )al)ulaed !ro& 6ei+3 lo$$.

). *iin+ re$i$an)e e/ui#alen nu&"er *REN? an e&piri)al relaion$3ip o predi)

3e piin+ re$i$an)e o! au$enii) and duple% $ainle$$ $eel$. I i$ e%pre$$ed a$*REN Cr B ,., Mo B .' ; B 1@N.

1., Cre#i)e Corro$ion

Cre#i)e )orro$ion i$ a lo)ali:ed !or& o! )orro$ion u$ually a$$o)iaed 6i3 a $a+nan

$oluion on 3e &i)ro-en#iron&enal le#el. Su)3 $a+nan &i)roen#iron&en$ end o o))urin )re#i)e$ $3ielded area$ $u)3 a$ 3o$e !or&ed under +a$e$8 6a$3er$8 in$ulaion

&aerial8 !a$ener 3ead$8 $ur!a)e depo$i$8 di$"onded )oain+$8 3read$8 lap 5oin$ and

)la&p$.


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Cre#i)e )orro$ion i$ iniiaed "y )3an+e$ in lo)al )3e&i$ry 6i3in 3e )re#i)e?

a. epleion o! in3i"ior in 3e )re#i)e". epleion o! o%y+en in 3e )re#i)e

). 7 $3i! o a)id )ondiion$ in 3e )re#i)e

d. 9uild-up o! a++re$$i#e ion $pe)ie$ e.+. )3loride in 3e )re#i)e

7$ o%y+en di!!u$ion ino 3e )re#i)e i$ re$ri)ed8 a di!!erenial aeraion )ell end$ o "e $e

up "e6een )re#i)e &i)roen#iron&en and 3e e%ernal $ur!a)e "ul en#iron&en. T3e)3ronolo+y o! 3e a++ra#ain+ !a)or$ leadin+ o a !ull "lo6n )re#i)e i$ illu$raed 3ere. T3e

)a3odi) o%y+en redu)ion rea)ion )anno "e $u$ained in 3e )re#i)e area8 +i#in+ i ananodi) )3ara)er in 3e )on)enraion )ell. T3i$ anodi) i&"alan)e )an lead o 3e )reaion o!3i+3ly )orro$i#e &i)ro-en#iron&enal )ondiion$ in 3e )re#i)e8 )ondu)i#e o !ur3er &eal

di$$oluion. T3i$ re$ul$ in 3e !or&aion o! an a)idi) &i)ro-en#iron&en8 o+e3er 6i3 a

3i+3 )3loride ion )on)enraion.

7ll !or&$ o! )on)enraion )ell )orro$ion )an "e #ery a++re$$i#e8 and all re$ul !ro&

en#iron&enal di!!eren)e$ a 3e $ur!a)e o! a &eal. E#en 3e &o$ "eni+n a&o$p3eri)en#iron&en$ )an "e)o&e e%re&ely a++re$$i#e a$ illu$raed in 3i$ e%a&ple o! air)ra!

)orro$ion. T3i$ ad#an)ed !or& o! )re#i)e )orro$ion i$ )alled =pillo6in+=.

T3e &o$ )o&&on !or& i$ o%y+en di!!erenial )ell )orro$ion. T3i$ o))ur$ "e)au$e &oi$ure3a$ a lo6er o%y+en )onen 63en i lie$ in a )re#i)e 3an 63en i lie$ on a $ur!a)e. T3e

lo6er o%y+en )onen in 3e )re#i)e !or&$ an anode a 3e &eal $ur!a)e. T3e &eal $ur!a)e

in )ona) 6i3 3e porion o! 3e &oi$ure !il& e%po$ed o air !or&$ a )a3ode.

7 $pe)ial !or& o! )re#i)e in 63i)3 3e a++re$$i#e )3e&i$ry "uild-up o))ur$ under a

proe)i#e !il& 3a 3a$ "een "rea)3ed i$ )alled >!ili!or& )orro$ion.> 7no3er i&poran !oro! )re#i)e )orro$ion o))ur$ under in$ulaion.


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1.,.7 7uo)aalyi) pro)e$$ - Sa+e one

7 i&e :ero8 3e o%y+en )onen in 3e 6aer o))upyin+ a )re#i)e i$ e/ual o 3e le#el o!$olu"le o%y+en and i$ 3e $a&e e#ery63ere.

Cal)ulaion e%a&ple

7$$u&in+ 3e oal $ur!a)e area i$ 1 )&2

7$$u&in+ 3e )urren den$iy i$ .22 &7 )&-2 !or "o3 3e anodi) and )a3odi)

rea)ion$ $ee )orro$ion 3eory and &i%ed poenial dia+ra& !or &ore deail$

T3e oal anodi) )urren )orro$ion rea)ion o! 2.2 &7 i$ a"$oluely e/ual o 3e

oal )a3odi) )urren 63ile 3e )orro$ion peneraion rae i$ relaed o 22 &7 )&-2

3a8 u$in+ 3e )on#er$ion )3ar !ound 3ere8 ran$lae$ ino .2'' && y-1 or 1 &py!or a $eel $pe)i&en.

For all inen and purpo$e $u)3 a )orro$ion rae i$ )on$idered "eni+n !or &o$

appli)aion$.

1.,.9 Fili!or& Corro$ion

7 $pe)ial !or& o! )re#i)e )orro$ion in 63i)3 3e a++re$$i#e )3e&i$ry "uild-up o))ur$

under a proe)i#e !il& 3a 3a$ "een "rea)3ed. T3i$ ype o! )orro$ion o))ur$ under painedor plaed $ur!a)e$ 63en &oi$ure per&eae$ 3e )oain+. a)/uer$ and >/ui)-dry> pain$

are &o$ $u$)epi"le o 3e pro"le&. T3eir u$e $3ould "e a#oided unle$$ a"$en)e o! an

ad#er$e e!!e) 3a$ "een pro#en "y !ield e%perien)e. ;3ere a )oain+ i$ re/uired8 i $3oulde%3i"i lo6 6aer #apor ran$&i$$ion )3ara)eri$i)$ and e%)ellen ad3e$ion. Din)-ri)3

)oain+$ $3ould al$o "e )on$idered !or )oain+ )ar"on $eel "e)au$e o! 3eir )a3odi)

proe)ion /ualiy.

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Filiform Corrosion at Fastener Heads

Fili!or& )orro$ion nor&ally $ar$ a $&all8 $o&ei&e$ &i)ro$)opi)8 de!e)$ in 3e )oain+.

a)/uer$ and >/ui)-dry> pain$ are &o$ $u$)epi"le o 3e pro"le&. T3eir u$e $3ould "ea#oided unle$$ a"$en)e o! an ad#er$e e!!e) 3a$ "een pro#en "y !ield e%perien)e. ;3ere a

)oain+ i$ re/uired8 i $3ould e%3i"i lo6 6aer #apor ran$&i$$ion )3ara)eri$i)$ and

e%)ellen ad3e$ion. Din)-ri)3 )oain+$ $3ould al$o "e )on$idered !or )oain+ )ar"on $eel"e)au$e o! 3eir )a3odi) proe)ion /ualiy.

Filiform Corrosion Damage

1.,.C *a) Ru$

*a) ru$ i$ a !or& a )orro$ion ypi)al o! $eel )o&ponen$ 3a de#elop a )re#i)e ino anopen a&o$p3eri) en#iron&en. T3i$ pari)ular !or& o! )orro$ion i$ o!en u$ed in relaion o

"rid+e in$pe)ion o de$)ri"e "uil-up &e&"er$ o! $eel "rid+e$ 63i)3 are already $3o6in+

$i+n$ o! ru$ pa)in+ "e6een $eel plae$.

11


12/28

1.4 Gal#ani) Corro$ion

Gal#ani) )orro$ion al$o )alled = di$$i&ilar &eal )orro$ion= or 6ron+ly =ele)roly$i$= re!er$

o )orro$ion da&a+e indu)ed 63en 6o di$$i&ilar &aerial$ are )oupled in a )orro$i#e

ele)rolye. I o))ur$ 63en 6o or &ore di$$i&ilar &eal$ are "rou+3 ino ele)ri)al)ona) under 6aer. ;3en a +al#ani) )ouple !or&$8 one o! 3e &eal$ in 3e )ouple

"e)o&e$ 3e anode and )orrode$ !a$er 3an i 6ould all "y i$el!8 63ile 3e o3er "e)o&e$

3e )a3ode and )orrode$ $lo6er 3an i 6ould alone. Ei3er or "o3 &eal in 3e )ouple

12
http://www.corrosion-doctors.org/Forms/FormType.htm


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&ay or &ay no )orrode "y i$el! 3e&$el#e$ in $ea6aer. ;3en )ona) 6i3 a di$$i&ilar

&eal i$ &ade8 3o6e#er8 3e $el! )orro$ion rae$ 6ill )3an+e?

)orro$ion o! 3e anode 6ill a))elerae

)orro$ion o! 3e )a3ode 6ill de)elerae or e#en $op.

T3e dri#in+ !or)e !or )orro$ion i$ a poenial di!!eren)e"e6een 3e di!!eren &aerial$.T3e "i&ealli) dri#in+ !or)e 6a$ di$)o#ered in 3e lae par o! 3e ei+3een3 )enury "y

ui+i Gal#ani in a $erie$ o! e%peri&en$ 6i3 3e e%po$ed &u$)le$ and ner#e$ o! a !ro+ 3a

)onra)ed 63en )onne)ed o a "i&ealli) )ondu)or. T3e prin)iple 6a$ laer pu ino apra)i)al appli)aion "y 7le$$andro ola 63o "uil8 in 18 3e !ir$ ele)ri)al )ell8 or

"aery? a $erie$ o! &eal di$$ o! 6o ind$8 $eparaed "y )ard"oard di$$ $oaed 6i3 a)id

or $al $oluion$. T3i$ i$ 3e "a$i$ o! all &odern 6e-)ell "aerie$8 and i 6a$ are&endou$ly i&poran $)ieni!i) di$)o#ery8 "e)au$e i 6a$ 3e !ir$ &e3od !ound !or 3e

+eneraion o! a $u$ained ele)ri)al )urren.

T3e prin)iple 6a$ al$o en+ineered ino 3e u$e!ul proe)ion o! &ealli) $ru)ure$ "y SirHu&p3ry a#y and Mi)3ael Faraday in 3e early par o! 3e nineeen3 )enury. T3e

$a)ri!i)ial )orro$ion o! one &eal $u)3 a$ :in)8 &a+ne$iu& or alu&inu& i$ a 6ide$pread

&e3od o!)a3odi)ally proe)in+ &ealli) $ru)ure$.In a "i&ealli) )ouple8 3e le$$ no"le&aerial 6ill "e)o&e 3e anode o! 3i$ )orro$ion )elland end o )orrode a an a))eleraed

rae8 )o&pared 6i3 3e un)oupled )ondiion. T3e &ore no"le &aerial 6ill a) a$ 3e

)a3ode in 3e )orro$ion )ell. Gal#ani) )orro$ion )an "e one o! 3e &o$ )o&&on !or&$ o!)orro$ion a$ 6ell a$ one o! 3e &o$ de$ru)i#e.

1,
http://www.corrosion-doctors.org/Thermo/FreeEner.htmhttp://www.corrosion-doctors.org/CP/Sacrificial.htmhttp://www.corrosion-doctors.org/Aircraft/corr-cell.htmhttp://www.corrosion-doctors.org/Thermo/FreeEner.htmhttp://www.corrosion-doctors.org/CP/Sacrificial.htmhttp://www.corrosion-doctors.org/Aircraft/corr-cell.htm


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T3e relai#e no"iliy o! a &aerial )an "e predi)ed "y &ea$urin+ i$ )orro$ion poenial.T3e 6ell no6n +al#ani) $erie$li$$ 3e relai#e no"iliy o! )erain &aerial$ in $ea 6aer.

7 $&all anodeJ)a3ode area raio i$ 3i+3ly unde$ira"le. In 3i$ )a$e8 3e +al#ani) )urren i$

)on)enraed ono a $&all anodi) area. Rapid 3i)ne$$ lo$$ o! 3e di$$ol#in+ anode end$ oo))ur under 3e$e )ondiion$. Gal#ani) )orro$ion pro"le&$ $3ould "e $ol#ed "y de$i+nin+

o a#oid3e$e pro"le&$ in 3e !ir$ pla)e. Gal#ani) )orro$ion )ell$)an "e $e up on 3e

&a)ro$)opi) le#el or on 3e &i)ro$)opi) le#el. On 3e &i)ro$ru)ural le#el8 di!!eren

p3a$e$ or o3er &i)ro$ru)ural !eaure$ )an "e $u"5e) o +al#ani) )urren$.

Gal#ani) Ta"le

T3e !ollo6in+ Gal#ani) Ta"le li$$ &eal$in 3e order o! 3eir relai#e a)i#iy in $ea6aer

en#iron&en. T3e li$ "e+in$ 6i3 3e &ore a)i#e anodi) &eal and pro)eed$ do6n 3e o

3e lea$ a)i#e )a3odi) &eal o! 3e +al#ani) $erie$. 7 >+al#ani) $erie$> applie$ o apari)ular ele)rolye $oluion8 3en)e !or ea)3 $pe)i!i) $oluion 63i)3 i$ e%pe)ed o "e

en)ounered !or a)ual u$e8 a di!!eren order or $erie$ 6ill en$ue. In a +al#ani) )ouple8 3e

&eal 3i+3er in 3e $erie$ or 3e $&aller repre$en$ 3e anode8 and 6ill )orrode

pre!erenially in 3e en#iron&en. i$ed "elo6 i$ 3e lae$ +al#ani) a"le !ro& MI-ST- 63ere 3e &aerial$ 3a#e "een nu&"ered !or di$)u$$ion o! )3ara)eri$i)$. Ho6e#er8

!or any )o&"inaion o! di$$i&ilar &eal$8 3e &eal 6i3 3e lo6er nu&"er 6ill a) a$ an

anode and 6ill )orrode pre!erenially. T3e a"le i$ 3e +al#ani) $erie$ o! &eal$ in $ea 6aer!ro& 7r&y Mi$$ile Co&&and Repor RS-TR-@0-118 >*ra)i)al Gal#ani) Serie$.>

7)i#e 7nodi)

1. Ma+ne$iu&

2. M+ alloy7D-,19

,. M+ alloy H


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4. Din) 3o-dip8 die )a$8 or plaed

'. 9erylliu& 3o pre$$ed

@. 7l 002 )lad on 00'0. 7l 214-T,

. 7l 11@-H14

. 7l 00-T@1. Cad&iu& plaed

11. (raniu&

12. 7l 21 die )a$1,. 7l ''2-

14. 7l ''2-H12

1'. 7l '4'@-8 H,',

1@. 7l ''2-H,210. 7l 11-

1. 7l ,,-H2'

1. 7l @@1-T@

2. 7l 7,@ die )a$21. 7l 00'-T@

22. 7l @@1-2,. Indiu&

24. 7l 214-

2'. 7l 224-T42@. 7l ''2-H1@

20. Tin plaed

2. Sainle$$ $eel 4, a)i#e

2. ead,. Seel 11

,1. Iron )a$

,2. Sainle$$ $eel 41 a)i#e,,. Copper plaed8 )a$8 or 6rou+3

,4. Ni)el plaed

,'. C3ro&iu& *laed,@. Tanalu&

,0. 7M,' a)i#e

,. Sainle$$ $eel ,1 a)i#e

,. Sainle$$ $eel ,1 a)i#e4. Sainle$$ $eel ,4 a)i#e

41. Sainle$$ $eel 4, a)i#e

42. Sainle$$ $eel 41 a)i#e4,. Sainle$$ $eel 10-0*H a)i#e

44. Tun+$en

4'. Nio"iu& )olu&"iu& 1K Dr4@. 9ra$$8 Yello68 2@

40. (raniu& K Mo

4. 9ra$$8 Na#al8 4@4

4. Yello6 9ra$$

1'


16/28

'. Mun: Meal 2

'1. 9ra$$ plaed

'2. Ni)el-$il#er 1K Ni',. Sainle$$ $eel ,1@ a)i#e

'4. 9ron:e 22

''. Copper 11'@. Red 9ra$$

'0. Sainle$$ $eel ,40 a)i#e

'. Moly"denu&8 Co&&er)ial pure'. Copper-ni)el 01'

@. 7d&iraly "ra$$

@1. Sainle$$ $eel 22 a)i#e

@2. 9ron:e8 *3o$p3or ',4 9-1@,. Monel 4

@4. Sainle$$ $eel 21 a)i#e

@'. Carpener 2 a)i#e

@@. Sainle$$ $eel ,21 a)i#e@0. Sainle$$ $eel ,1@ a)i#e

@. Sainle$$ $eel , a)i#e@. Sainle$$ $eel 10-0*H pa$$i#e

0. Sili)one 9ron:e @''

01. Sainle$$ $eel ,4 pa$$i#e02. Sainle$$ $eel ,1 pa$$i#e

0,. Sainle$$ $eel ,21 pa$$i#e

04. Sainle$$ $eel 21 pa$$i#e

0'. Sainle$$ $eel 2@ pa$$i#e0@. Sainle$$ $eel ,1@ pa$$i#e

00. 7M,'' a)i#e

0. Sainle$$ $eel 22 pa$$i#e0. Carpener 2 pa$$i#e

. 7M,'' pa$$i#e

1. 72@ pa$$i#e2. Tianiu& '718 2.' Sn

,. Tianiu& 1,8 11Cr8 ,7l annealed

4. Tianiu& @7l8 4 $oluion reaed and a+ed

'. Tianiu& @7l8 4 anneal@. Tianiu& Mn

0. Tianiu& 1,8 11Cr ,7l $oluion 3ea reaed and a+ed

. Tianiu& 0'7. 7M,' pa$$i#e

. Sil#er

1. Gold2. Grap3ie

End - No"le e$$ 7)i#e8 Ca3odi)

1@


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1.' a&ellar Corro$ion or E%!oliaionL

Corro$ion 3a pro)eed$ laerally !ro& 3e $ie$ o! iniiaion alon+ plane$ parallel o 3e$ur!a)e8 +enerally a +rain "oundarie$8 !or&in+ )orro$ion produ)$ 3a !or)e &eal 6ay

!ro& 3e "ody o! 3e &aerial8 +i#in+ i a layered appearan)e. I al$o indi)ae$ 3a i i$

$ynony&ou$ o =la&ellar )orro$ion=. T3e En)y)lopedia 9rianni)a indi)ae$ 3a 3i$ er&$u++e$$ a )o&po$iion or arran+e&en in 3e !or& o! a 3in8 !la layer or $)ale. No3in+ in

3e Glo$$ary re$ri)$ 3e er& o alu&inu&.

In !errou$ alloy$8 e%!oliaion i$ )3ara)eri:ed "y e%)e$$i#e inernal +ro63 o! o%ide8 63i)3

3a$ a #olu&e $o&e $e#en i&e$ 3a o! 3e $eel. E%)e$$i#e inernal +ro63 o! o%ide )an

ele#ae e&peraure and 3e e%!oliaed &aerial da&a+e ur"ine$. E%!oliaion o))ur$ in!errii) &aerial$ 63en &ulilayer +ro63 o))ur$. Sre$$e$ are indu)ed "y e&peraure

)y)le$ and "y 3e di!!eren)e in 3er&al e%pan$ion "e6een 3e $)ale and u"e. E%!oliaion)an al$o o))ur in au$enii) $ainle$$ $eel$8 a+ain "e)au$e o! 3e di!!eren)e in 3er&ale%pan$ion "e6een 3e &eal and 3e o%ide. 7pparenly8 6e &u$ u$e 3e "roader er&8

Lamellar Corrosion8 i! 6e )on)ede 3e &u)3 6ider o))urren)e o! e%!oliaion in 3e li+3

&eal$.

10


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Group 2 - may require supplementary means of examination2.1 Ero$ion Corro$ion

Ero$ion )orro$ion i$ an a))eleraion in 3e rae o! )orro$ion aa) in &eal due o 3e

relai#e &oion o! a )orro$i#e !luid and a &eal $ur!a)e. T3e in)rea$ed ur"ulen)e )au$ed "y

piin+ on 3e inernal $ur!a)e$ o! a u"e )an re$ul in rapidly in)rea$in+ ero$ion rae$ ande#enually a lea. Ero$ion )orro$ion )an al$o "e a++ra#aed "y !auly 6or&an$3ip. For

e%a&ple8 "urr$ le! a )u u"e end$ )an up$e $&oo3 6aer !lo68 )au$e lo)ali:ed

ur"ulen)e and 3i+3 !lo6 #elo)iie$8 re$ulin+ in ero$ion )orro$ion. 7 )o&"inaion o!ero$ion and )orro$ion )an lead o e%re&ely 3i+3 piin+ rae$.

In o!!$3ore 6ell $y$e&$8 3e pro)e$$ indu$ry in 63i)3 )o&ponen$ )o&e ino )ona) 6i3

$and-"earin+ li/uid$8 3i$ i$ an i&poran pro"le&. Maerial$ $ele)ion play$ an i&poran

role in &ini&i:in+ ero$ion )orro$ion da&a+e. Cauion i$ in order 63en predi)in+ ero$ion)orro$ion "e3a#ior on 3e "a$i$ o! 3ardne$$. Hi+3 3ardne$$ in a &aerial doe$ no

ne)e$$arily +uaranee a 3i+3 de+ree o! re$i$an)e o ero$ion )orro$ion. e$i+n !eaure$ are

al$o pari)ularly i&poran.

I i$ +enerally de$ira"le o redu)e 3e !luid #elo)iy and pro&oe la&inar !lo6A in)rea$ed

pipe dia&eer$ are u$e!ul in 3i$ )one%. Rou+3 $ur!a)e$ are +enerally unde$ira"le. e$i+n$

)reain+ ur"ulen)e8 !lo6 re$ri)ion$ and o"$ru)ion$ are unde$ira"le. 7"rup )3an+e$ in!lo6 dire)ion $3ould "e a#oided. Tan inle pipe$ $3ould "e dire)ed a6ay !ro& 3e an

6all$8 o6ard$ 3e )ener. ;elded and !lan+ed pipe $e)ion$ $3ould al6ay$ "e )are!ully

ali+ned. I&pin+e&en plae$ o! "a!!le$ de$i+ned o "ear 3e "run o! 3e da&a+e $3ould "eea$ily repla)ea"le.

1


19/28

T3e 3i)ne$$ o! #ulnera"le area$ $3ould "e in)rea$ed. Repla)ea"le !errule$8 6i3 a apered

end8 )an "e in$ered ino 3e inle $ide o! 3ea e%)3an+er u"e$8 o pre#en da&a+e o 3e

a)ual u"e$. Se#eral en#iron&enal &odi!i)aion$ )an "e i&ple&ened o &ini&i:e 3e ri$o! ero$ion )orro$ion. 7"ra$i#e pari)le$ in !luid$ )an "e re&o#ed "y !ilraion or $elin+8

63ile 6aer rap$ )an "e u$ed in $ea& and )o&pre$$ed air $y$e&$ o de)rea$e 3e ri$ o!

i&pin+e&en "y drople$. e-aeraion and )orro$ion in3i"ior$ are addiional &ea$ure$ 3a)an "e aen. Ca3odi) proe)ion and 3e appli)aion o! proe)i#e )oain+$ &ay al$o

redu)e 3e rae o! aa).

2.2 Ca#iaion Ero$ion

Ca#iaion o))ur$ 63en a !luid=$ operaional pre$$ure drop$ "elo6 i=$ #apor pre$$ure

)au$in+ +a$ po)e$ and "u""le$ o !or& and )ollap$e. T3i$ )an o))ur in 63a )an "e ara3er e%plo$i#e and dra&ai) !a$3ion. In !a)8 3i$ )an a)ually produ)e $ea& a 3e

$u)ion o! a pu&p in a &aer o! &inue$. ;3en a pro)e$$ !luid i$ $uppo$ed o "e 6aer in

3e 2-,'C ran+e8 3i$ i$ enirely una))epa"le. 7ddiionally8 3i$ )ondiion )an !or& an

airlo)8 63i)3 pre#en$ any in)o&in+ !luid !ro& o!!erin+ )oolin+ e!!e)$8 !ur3ere%a)er"ain+ 3e pro"le&. T3e lo)aion$ 63ere 3i$ i$ &o$ liely o o))ur8 $u)3 a$?

a 3e $u)ion o! a pu&p8 e$pe)ially i! operain+ near 3e ne po$ii#e $u)ion 3ead

re/uired N*SHR

a 3e di$)3ar+e o! a #al#e or re+ulaor8 e$pe)ially 63en operain+ in a near-)lo$ed

po$iion

a o3er +eo&ery-a!!e)ed !lo6 area$ $u)3 a$ pipe el"o6$ and e%pan$ion$

al$o8 "y pro)e$$e$ in)urrin+ $udden e%pan$ion8 63i)3 )an lead o dra&ai) pre$$ure

drop$

T3i$ !or& o! )orro$ion 6ill ea ou 3e #olue$ and i&peller$ o! )enri!u+al pu&p$ 6i3ulrapure 6aer a$ 3e !luid. I 6ill ea #al#e $ea$. I 6ill )onri"ue o o3er !or&$ o!

ero$ion )orro$ion8 $u)3 a$ !ound in el"o6$ and ee$. Ca#iaion $3ould "e de$i+ned ou "y

redu)in+ 3ydrodyna&i) pre$$ure +radien$ and de$i+nin+ o a#oid pre$$ure drop$ "elo6 3e#apor pre$$ure o! 3e li/uid and air in+re$$. T3e u$e o! re$ilien )oain+$ and )a3odi)

proe)ion )an al$o "e )on$idered a$ $upple&enary )onrol &e3od$.

Ca#iaion )orro$ion o! a deaeraor

1


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2., Frein+ )orro$ion

Frein+ )orro$ion re!er$ o )orro$ion da&a+e a 3e a$periie$ o! )ona) $ur!a)e$. T3i$da&a+e i$ indu)ed under load and in 3e pre$en)e o! repeaed relai#e $ur!a)e &oion8 a$

indu)ed !or e%a&ple "y #i"raion. *i$ or +roo#e$ and o%ide de"ri$ )3ara)eri:e 3i$

da&a+e8 ypi)ally !ound in &a)3inery8 "oled a$$e&"lie$ and "all or roller "earin+$.Cona) $ur!a)e$ e%po$ed o #i"raion durin+ ran$poraion are e%po$ed o 3e ri$ o!

!rein+ )orro$ion.

a&a+e )an o))ur a 3e iner!a)e o! 6o 3i+3ly loaded $ur!a)e$ 63i)3 are no de$i+ned o

&o#e a+ain$ ea)3 o3er. T3e &o$ )o&&on ype o! !rein+ i$ )au$ed "y #i"raion. T3e

proe)i#e !il& on 3e &eal $ur!a)e$ i$ re&o#ed "y 3e ru""in+ a)ion and e%po$e$ !re$38a)i#e &eal o 3e )orro$i#e a)ion o! 3e a&o$p3ere.

2.4 Iner+ranular Corro$ion

T3e &i)ro$ru)ure o! &eal$ and alloy$ i$ &ade up o! +rain$8 $eparaed "y +rain

"oundarie$. Iner+ranular )orro$ion i$ lo)ali:ed aa) alon+ 3e +rain "oundarie$8 or

i&&ediaely ad5a)en o +rain "oundarie$8 63ile 3e "ul o! 3e +rain$ re&ain lar+elyuna!!e)ed. T3i$ !or& o! )orro$ion i$ u$ually a$$o)iaed 6i3 )3e&i)al $e+re+aion e!!e)$

i&puriie$ 3a#e a enden)y o "e enri)3ed a +rain "oundarie$ or $pe)i!i) p3a$e$

pre)ipiaed on 3e +rain "oundarie$. Su)3 pre)ipiaion )an produ)e :one$ o! redu)ed)orro$ion re$i$an)e in 3e i&&ediae #i)iniy.

T3e aa) i$ u$ually relaed o 3e $e+re+aion o! $pe)i!i) ele&en$ or 3e !or&aion o! a

)o&pound in 3e "oundary. Corro$ion 3en o))ur$ "y pre!erenial aa) on 3e +rain-

"oundary p3a$e8 or in a :one ad5a)en o i 3a 3a$ lo$ an ele&en ne)e$$ary !or ade/uae)orro$ion re$i$an)e - 3u$ &ain+ 3e +rain "oundary :one anodi) relai#e o 3e re&ainder

o! 3e $ur!a)e. T3e aa) u$ually pro+re$$e$ alon+ a narro6 pa3 alon+ 3e +rain "oundary

and8 in a $e#ere )a$e o! +rain-"oundary )orro$ion8 enire +rain$ &ay "e di$lod+ed due o

2
http://www.corrosion-doctors.org/Forms/fretting-examp1.htmhttp://www.corrosion-doctors.org/MatSelect/corrmetals.htmhttp://www.corrosion-doctors.org/MatSelect/corralloys.htmhttp://www.corrosion-doctors.org/MatSelect/CorrResistance.htmhttp://www.corrosion-doctors.org/Forms/fretting-examp1.htmhttp://www.corrosion-doctors.org/MatSelect/corrmetals.htmhttp://www.corrosion-doctors.org/MatSelect/corralloys.htmhttp://www.corrosion-doctors.org/MatSelect/CorrResistance.htm


21/28

)o&plee deerioraion o! 3eir "oundarie$. In any )a$e 3e &e)3ani)al properie$ o! 3e

$ru)ure 6ill "e $eriou$ly a!!e)ed.

7 )la$$i) e%a&ple i$ 3e $en$ii:aion o! stainless steels or weld decay. C3ro&iu&-ri)3+rain "oundary pre)ipiae$ lead o a lo)al depleion o! Cr i&&ediaely ad5a)en o 3e$e

pre)ipiae$8 lea#in+ 3e$e area$ #ulnera"le o )orro$i#e aa) in )erain ele)rolye$.

Re3eain+ a 6elded )o&ponen durin+ &uli-pa$$ 6eldin+ i$ a )o&&on )au$e o! 3i$pro"le&. In au$enii) $ainle$$ $eel$8 ianiu& or nio"iu& )an rea) 6i3 )ar"on o !or&

)ar"ide$ in 3e 3ea a!!e)ed :one H7D )au$in+ a $pe)i!i) ype o! iner+ranular )orro$ion

no6n a$ ni!e-line aa). T3e$e )ar"ide$ "uild up ne% o 3e 6eld "ead 63ere 3ey)anno di!!u$e due o rapid )oolin+ o! 3e 6eld &eal. T3e pro"le& o! ni!e-line aa) )an

"e )orre)ed "y re3eain+ 3e 6elded &eal o allo6 di!!u$ion o o))ur.

Many alu&inu& "a$e alloy$ are $u$)epi"le o iner+ranular )orro$ion on a))oun o! ei3er

p3a$e$ anodi) o alu&inu& "ein+ pre$en alon+ +rain "oundarie$ or due o depleed :one$o! )opper ad5a)en o +rain "oundarie$ in )opper-)onainin+ alloy$. 7lloy$ 3a 3a#e "een

e%ruded or o3er6i$e 6ored 3ea#ily8 6i3 a &i)ro$ru)ure o! elon+aed8 !laened +rain$8

are pari)ularly prone o 3i$ da&a+e.

Intergranular corrosion of a failed aircraft component made of !"-#$ aluminum

%picture &idt' ( "!! mm)

E%!oliaion )orro$ioni$ a !ur3er !or& o! iner+ranular )orro$ion a$$o)iaed 6i3 3i+3

$ren+3 alu&inu& alloy$. 7lloy$ 3a 3a#e "een e%ruded or o3er6i$e 6ored 3ea#ily8

6i3 a &i)ro$ru)ure o! elon+aed8 !laened +rain$8 are pari)ularly prone o 3i$ da&a+e.Corro$ion produ)$ "uildin+ up alon+ 3e$e +rain "oundarie$ e%er pre$$ure "e6een 3e

+rain$ and 3e end re$ul i$ a li!in+ or lea!in+ e!!e). T3e da&a+e o!en iniiae$ a end

+rain$ en)ounered in &a)3ined ed+e$8 3ole$ or +roo#e$ and )an $u"$e/uenly pro+re$$

3rou+3 an enire $e)ion.

21
http://www.corrosion-doctors.org/Forms/anisotropic.htmhttp://www.corrosion-doctors.org/Forms/exfoliation.htmhttp://www.corrosion-doctors.org/Forms/anisotropic.htmhttp://www.corrosion-doctors.org/Forms/anisotropic.htmhttp://www.corrosion-doctors.org/Forms/exfoliation.htmhttp://www.corrosion-doctors.org/Forms/anisotropic.htm


22/28

2.' E%!oliaion

E%!oliaion )orro$ion i$ a pari)ular !or& o! iner+ranular )orro$iona$$o)iaed 6i3 3i+3$ren+3 alu&inu& alloy$. 7lloy$ 3a 3a#e "een e%ruded or o3er6i$e 6ored 3ea#ily8

6i3 a &i)ro$ru)ure o! elon+aed8 !laened +rain$8 are pari)ularly prone o 3i$ da&a+e.

Corro$ion produ)$ "uildin+ up alon+ 3e$e +rain "oundarie$ e%er pre$$ure "e6een 3e+rain$ and 3e end re$ul i$ a li!in+ or lea!in+ e!!e). T3e da&a+e o!en iniiae$ a end

+rain$ en)ounered in &a)3ined ed+e$8 3ole$ or +roo#e$ and )an $u"$e/uenly pro+re$$

3rou+3 an enire $e)ion.

2.@ ealloyin+ $ele)i#e lea)3in+

ealloyin+ or $ele)i#e lea)3in+ re!er$ o 3e $ele)i#e re&o#al o! one ele&en !ro& an

alloy "y )orro$ion pro)e$$e$. 7 )o&&on e%a&ple i$ 3e de:in)i!i)aion o! un$a"ili:ed

"ra$$8 63ere"y a 6eaened8 porou$ )opper $ru)ure i$ produ)ed. T3e $ele)i#e re&o#al o!:in) )an pro)eed in a uni!or& &anner or on a lo)ali:ed plu+-ype $)ale. I i$ di!!i)ul o

raionali:e de:in)i!i)aionin er&$ o! pre!erenial Dn di$$oluion ou o! 3e "ra$$ lai)e

$ru)ure. Ra3er8 i i$ "elie#ed 3a "ra$$ di$$ol#e$ 6i3 Dn re&ainin+ in $oluion and Cu

replain+ ou o! 3e $oluion. Grap3ii) )orro$ion o! +ray )a$ iron8 63ere"y a "rile+rap3ie $eleon re&ain$ !ollo6in+ pre!erenial iron di$$oluion i$ a !ur3er e%a&ple o!

$ele)i#e lea)3in+. T3e er& >+rap3ii:aion> i$ )o&&only u$ed o ideni!y 3i$ !or& o!

)orro$ion "u i$ no re)o&&ended "e)au$e o! i$ u$e in &eallur+y !or 3e de)o&po$iion o!)ar"ide o +rap3ie.

urin+ )a$ iron +rap3ii) )orro$ion 3e porou$ +rap3ie ne6or8 3a &ae$ up 4-'K o!

3e oal &a$$ o! 3e alloy8 i$ i&pre+naed 6i3 in$olu"le )orro$ion produ)$. 7$ a re$ul83e )a$ iron reain$ i$ appearan)e and $3ape "u i$ 6eaer $ru)urally. Te$in+ and

ideni!i)aion o! +rap3ii) )orro$ion i$ a))o&pli$3ed "y $)rapin+ 3rou+3 3e $ur!a)e 6i3 a

ni!e o re#eal 3e )ru&"lin+ o! 3e iron "enea3. ;3ere e%en$i#e +rap3ii) )orro$iono))ur$8 u$ually 3e only $oluion i$ repla)e&en o! 3e da&a+ed ele&en.

22
http://www.corrosion-doctors.org/Forms/intergranular.htmhttp://www.corrosion-doctors.org/MatSelect/corralloys.htmhttp://www.corrosion-doctors.org/Forms/anisotropic.htmhttp://www.corrosion-doctors.org/MatSelect/corralloys.htmhttp://www.corrosion-doctors.org/Forms/dezinc.htmhttp://www.corrosion-doctors.org/Forms/dezinc.htmhttp://www.corrosion-doctors.org/Forms/dealloy.htm#Graphitization%23Graphitizationhttp://www.corrosion-doctors.org/Forms/intergranular.htmhttp://www.corrosion-doctors.org/MatSelect/corralloys.htmhttp://www.corrosion-doctors.org/Forms/anisotropic.htmhttp://www.corrosion-doctors.org/MatSelect/corralloys.htmhttp://www.corrosion-doctors.org/Forms/dezinc.htmhttp://www.corrosion-doctors.org/Forms/dezinc.htmhttp://www.corrosion-doctors.org/Forms/dealloy.htm#Graphitization%23Graphitization


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Group , - #eri!i)aion i$ u$ually re/uired "y &i)ro$)opy opi)al8 ele)ron &i)ro$)opy e).

,.1 En#iron&enal Cra)in+

Sre$$e$ 3a )au$e en#iron&enal )ra)in+ ari$e !ro& re$idual )old 6or8 6eldin+8+rindin+8 3er&al rea&en8 or &ay "e e%ernally applied durin+ $er#i)e and8 o "ee!!e)i#e8 &u$ "e en$ile a$ oppo$ed o )o&pre$$i#e.

Sre$$ de!iniion or $re$$ #aria"le$

1. Mean $re$$

2. Ma%i&u& $re$$,. Mini&u& $re$$

4. Con$an loadJ)on$an $rain

'. Srain rae

@. *lane $re$$Jplane $rain0. Mode$ I8 II8 or III

. 9ia%ial

. Cy)li) !re/uen)y1. ;a#e $3ape

Sre$$ ori+in

1. Inenional

2. Re$idual

a. S3earin+8 pun)3in+8 )uin+". 9endin+8 )ri&pin+8 ri#ein+

). ;eldin+

d. Ma)3inin+e. Grindin+

,. *rodu)ed "y rea)ed produ)$4. 7pplied

a. uen)3in+". T3er&al )y)lin+

). T3er&al e%pan$iond. i"raion

e. Roaion!. 9olin+

+. ead load

3. *re$$ure

2,


24/28

T3e )ra)$ !or& and propa+ae appro%i&aely a ri+3 an+le$ o 3e dire)ion o! 3e en$ile

$re$$e$ a $re$$ le#el$ &u)3 lo6er 3an 3o$e re/uired o !ra)ure 3e &aerial in 3ea"$en)e o! 3e )orro$i#e en#iron&en. 7$ )ra)in+ penerae$ !ur3er ino 3e &aerial8 i

e#enually redu)e$ 3e $upporin+ )ro$$ $e)ion o! 3e &aerial o 3e poin o! $ru)ural

!ailure !ro& o#erload. SCC o))ur$ in &eal$ e%po$ed o an en#iron&en 63ere8 i! 3e $re$$6a$ no pre$en or 6a$ a &u)3 lo6er le#el$8 3ere 6ould "e no da&a+e. I! 3e $ru)ure8

$u"5e) o 3e $a&e $re$$e$8 6ere in a di!!eren en#iron&en non)orro$i#e !or 3a

&aerial8 3ere 6ould "e no !ailure. E%a&ple$ o! SCC in 3e nu)lear indu$ry are )ra)$ in$ainle$$ $eel pipin+ $y$e&$ and $ainle$$ $eel #al#e $e&$.

Sre$$ )ell$ )an e%i$ in a $in+le pie)e o! &eal 63ere a porion o! 3e &eal=$ &i)ro$ru)ure

po$$e$$e$ &ore $ored $rain ener+y 3an 3e re$ o! 3e &eal. Meal ao&$ are a 3eirlo6e$ $rain ener+y $ae 63en $iuaed in a re+ular )ry$al array. e#iaion$ !ro& 3i$

lo6e$-$rain $ae !ollo6 re!eren)e?

Grain "oundarie$? 9y de!iniion8 &eal ao&$ $iuaed alon+ +rain "oundarie$ are nolo)aed in a re+ular )ry$al array i.e. a +rain. T3eir in)rea$ed $rain ener+y ran$lae$ ino

an ele)rode poenial 3a i$ anodi) o 3e &eal in 3e +rain$ proper. T3u$8 )orro$ion )an$ele)i#ely o))ur alon+ +rain "oundarie$.

Hi+3 lo)ali:ed $re$$? Re+ion$ 6i3in a &eal $u"5e) o a 3i+3 lo)al $re$$ 6ill )onain

&eal ao&$ a a 3i+3er $rain ener+y $ae. 7$ a re$ul8 3i+3-$re$$ re+ion$ 6ill "e anodi) olo6-$re$$ re+ion$ and )an )orrode $ele)i#ely. For e%a&ple8 "ol$ under load are $u"5e) o

&ore )orro$ion 3an $i&ilar "ol$ 3a are unloaded. 7 +ood rule o! 3u&" i$ o $ele)

!a$ener$ 3a are )a3odi) i.e. 3i+3er on 3e Ele)ro)3e&i)al Serie$ o 3e &eal "ein+

!a$ened in order o pre#en !a$ener )orro$ion.Cold 6ored? Re+ion$ 6i3in a &eal $u"5e)ed o )old-6or )onain a 3i+3er

)on)enraion o! di$lo)aion$8 and a$ a re$ul 6ill "e anodi) o non-)old-6ored re+ion$.

T3u$8 )old-6ored $e)ion$ o! a &eal 6ill )orrode !a$er. For e%a&ple8 nail$ 3a are "en6ill o!en )orrode a 3e "end8 or a 3eir 3ead 63ere 3ey 6ere 6ored "y 3e 3a&&er.

,.1.1 Sre$$ Corro$ion Cra)in+

Sre$$ )orro$ion )ra)in+ SCC i$ 3e )ra)in+ indu)ed !ro& 3e )o&"ined in!luen)e o!

en$ile $re$$ and a )orro$i#e en#iron&en. T3e i&pa) o! SCC on a &aerial u$ually !all$

"e6een dry )ra)in+ and 3e !ai+ue 3re$3old o! 3a &aerial. T3e re/uired en$ile$re$$e$ &ay "e in 3e !or& o! dire)ly applied $re$$e$ or in 3e !or& o! re$idual $re$$e$8

$ee an e%a&ple o! SCC o! an air)ra! )o&ponen. T3e pro"le& i$el! )an "e /uie )o&ple%.

T3e $iuaion 6i3 "uried pipeline$ i$ a +ood e%a&ple o! $u)3 )o&ple%iy.

Cold de!or&aion and !or&in+8 6eldin+8 3ea rea&en8 &a)3inin+ and +rindin+ )an

inrodu)e re$idual $re$$e$. T3e &a+niude and i&poran)e o! $u)3 $re$$e$ i$ o!enundere$i&aed. T3e re$idual $re$$e$ $e up a$ a re$ul o! 6eldin+ operaion$ end o

approa)3 3e yield $ren+3. T3e "uild-up o! )orro$ion produ)$ in )on!ined $pa)e$ )an al$o

+enerae $i+ni!i)an $re$$e$ and $3ould no "e o#erlooed. SCC u$ually o))ur$ in )erain

$pe)i!i) alloy-en#iron&en-$re$$ )o&"inaion$.

24


25/28

1 2

1 T3e &i)ro+rap3 on 3e ri+3 ' illu$rae$ iner+ranular SCC o! an In)onel 3ea

e%)3an+er u"e 6i3 3e )ra) !ollo6in+ 3e +rain "oundarie$.

2 T3e &i)ro+rap3 on 3e le! , illu$rae$ SCC in a ,1@ $ainle$$ $eel )3e&i)alpro)e$$in+ pipin+ $y$e&. C3loride $re$$ )orro$ion )ra)in+ in au$enii) $ainle$$

$eel i$ )3ara)eri:ed "y 3e &uli-"ran)3ed >li+3nin+ "ol> ran$+ranular )ra)

paern. p3oo )oure$y

($ually8 &o$ o! 3e $ur!a)e re&ain$ unaa)ed8 "u 6i3 !ine )ra)$ penerain+ ino 3e

&aerial. In 3e &i)ro$ru)ure8 3e$e )ra)$ )an 3a#e an iner+ranular or a ran$+ranular&orp3olo+y. Ma)ro$)opi)ally8 SCC !ra)ure$ 3a#e a "rile appearan)e. SCC i$ )la$$i!ied

a$ a )aa$rop3i) !or& o! )orro$ion8 a$ 3e dee)ion o! $u)3 !ine )ra)$ )an "e #ery di!!i)ul

and 3e da&a+e no ea$ily predi)ed. E%peri&enal SCC daa i$ nooriou$ !or a 6ide ran+eo! $)aer. 7 di$a$rou$ !ailure &ay o))ur une%pe)edly8 6i3 &ini&al o#erall &aerial lo$$.

,.1.2 Corro$ion Fai+ue

Corro$ion-!ai+ue i$ 3e re$ul o! 3e )o&"ined a)ion o! an alernain+ $re$$ and a

)orro$i#e en#iron&en. T3e !ai+ue pro)e$$ i$ 3ou+3 o )au$e rupure o! 3e proe)i#e

pa$$i#e !il&8 upon 63i)3 )orro$ion i$ a))eleraed. T3e inrodu)ion o! a )orro$i#een#iron&en o!en eli&inae$ 3e nor&al >!ai+ue> li&i o! a !errou$ alloy8 3ere"y )reain+

a !inie li!e re+ardle$$ o! $re$$ le#el.

2'
http://www.corrosion-doctors.org/MatSelect/corralloys.htmhttp://www.corrosion-doctors.org/MatSelect/corralloys.htm


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T3e )orro$i#e en#iron&en )an )au$e a !a$er )ra) +ro63 andJor )ra) +ro63 a a lo6er

en$ion le#el 3an in dry air. E#en relai#ely &ild )orro$i#e a&o$p3ere$ )an redu)e 3e

!ai+ue $ren+3 o! alu&inu& $ru)ure$ )on$idera"ly8 do6n o 0' o 2'K o! 3e !ai+ue$ren+3 in dry air. No &eal i$ i&&une !ro& $o&e redu)ion o! i$ re$i$an)e o )y)li)

$re$$in+ i! 3e &eal i$ in a )orro$i#e en#iron&en. Conrolo! )orro$ion !ai+ue )an "e

a))o&pli$3ed "y ei3er lo6erin+ 3e )y)li) $re$$e$ or "y )orro$ion )onrol.

,.1., Hydro+en E&"rile&en

T3i$ i$ a ype o! deerioraion 63i)3 )an "e lined o )orro$ion and )orro$ion-)onrol

pro)e$$e$. I in#ol#e$ 3e in+re$$ o! 3ydro+en ino a )o&ponen8 an e#en 3a )an $eriou$ly

redu)e 3e du)iliy and load-"earin+ )apa)iy8 )au$e )ra)in+ and )aa$rop3i) "rile!ailure$ a $re$$e$ "elo6 3e yield $re$$ o! $u$)epi"le &aerial$. Hydro+en e&"rile&en

o))ur$ in a nu&"er o! !or&$ "u 3e )o&&on !eaure$ are an applied en$ile $re$$ and

3ydro+en di$$ol#ed in 3e &eal. E%a&ple$ o! 3ydro+en e&"rile&en are )ra)in+ o!

6eld&en$ or 3ardened $eel$ 63en e%po$ed o )ondiion$ 63i)3 in5e) 3ydro+en ino 3e)o&ponen. *re$enly 3i$ p3eno&enon i$ no )o&pleely under$ood and 3ydro+en

e&"rile&en dee)ion8 in pari)ular8 $ee&$ o "e one o! 3e &o$ di!!i)ul a$pe)$ o! 3epro"le&. Hydro+en e&"rile&en doe$ no a!!e) all &ealli) &aerial$ e/ually. T3e &o$

#ulnera"le are 3i+3-$ren+3 $eel$8 ianiu& alloy$ and alu&inu& alloy$.

Sour)e$ o! Hydro+en

Sour)e$ o! 3ydro+en )au$in+ e&"rile&en 3a#e "een en)ounered in 3e &ain+ o! $eel8

in pro)e$$in+ par$8 in 6eldin+8 in $ora+e or )onain&en o! 3ydro+en +a$8 and relaed o3ydro+en a$ a )ona&inan in 3e en#iron&en 3a i$ o!en a "y-produ) o! +eneral

)orro$ion. I i$ 3e laer 3a )on)ern$ 3e nu)lear indu$ry. Hydro+en &ay "e produ)ed "y)orro$ion rea)ion$ $u)3 a$ ru$in+8 )a3odi) proe)ion8and ele)roplain+. Hydro+en &ayal$o "e added o rea)or )oolan o re&o#e o%y+en !ro& rea)or )oolan $y$e&$. Hydro+en

enry8 3e o"#iou$ pre-re/ui$ie o! e&"rile&en8 )an "e !a)iliaed in a nu&"er o! 6ay$

$u&&ari:ed "elo6?

a. 9y $o&e &anu!a)urin+ operaion$ $u)3 a$ 6eldin+8 ele)roplain+8 p3o$p3ain+ and

pi)lin+A i! a &aerial $u"5e) o $u)3 operaion$ i$ $u$)epi"le o 3ydro+en

e&"rile&en 3en a !inal8 "ain+ 3ea rea&en o e%pel any 3ydro+en i$e&ployed

". 7$ a "y-produ) o! a )orro$ion rea)ion $u)3 a$ in )ir)u&$an)e$ 63en 3e 3ydro+en

produ)ion rea)ion E/uaion 2 a)$ a$ 3e )a3odi) rea)ion $in)e $o&e o! 3e3ydro+en produ)ed &ay ener 3e &eal in ao&i) !or& ra3er 3an "e all e#ol#ed a$

a +a$ ino 3e $urroundin+ en#iron&en. In 3i$ $iuaion8 )ra)in+ !ailure$ )an o!en

"e 3ou+3 o! a$ a ype o! $re$$ )orro$ion )ra)in+. I! 3e pre$en)e o! 3ydro+en$ul!ide )au$e$ enry o! 3ydro+en ino 3e )o&ponen8 3e )ra)in+ p3eno&enon i$

o!en er&ed P$ulp3ide $re$$ )ra)in+ SSCQ

). T3e u$e o! )a3odi) proe)ion!or )orro$ion proe)ion i! 3e pro)e$$ i$ no properly

)onrolled.

2@
http://www.corrosion-doctors.org/MatSelect/CorrResistance.htmhttp://www.corrosion-doctors.org/Principles/CControl.htmhttp://www.corrosion-doctors.org/Modules/mod-prevention.htmhttp://www.corrosion-doctors.org/CP/Introduction.htmhttp://www.corrosion-doctors.org/CP/Introduction.htmhttp://www.corrosion-doctors.org/MatSelect/CorrResistance.htmhttp://www.corrosion-doctors.org/Principles/CControl.htmhttp://www.corrosion-doctors.org/Modules/mod-prevention.htmhttp://www.corrosion-doctors.org/CP/Introduction.htmhttp://www.corrosion-doctors.org/CP/Introduction.htm


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Hydro+en E&"rile&en o! Sainle$$ Seel

Hydro+en di!!u$e$ alon+ 3e +rain "oundarie$ and )o&"ine$ 6i3 3e )ar"on8 63i)3 i$

alloyed 6i3 3e iron8 o !or& &e3ane +a$. T3e &e3ane +a$ i$ no &o"ile and )olle)$ in

$&all #oid$ alon+ 3e +rain "oundarie$ 63ere i "uild$ up enor&ou$ pre$$ure$ 3a iniiae)ra)$. Hydro+en e&"rile&en i$ a pri&ary rea$on 3a 3e rea)or )oolan i$ &ainained

a a neural or "a$i)pHin plan$ 6i3ou alu&inu& )o&ponen$.

I! 3e &eal i$ under a 3i+3 en$ile $re$$8 "rile !ailure )an o))ur. 7 nor&al roo&

e&peraure$8 3e 3ydro+en ao&$ are a"$or"ed ino 3e &eal lai)e and di!!u$ed 3rou+3

3e +rain$8 endin+ o +a3er a in)lu$ion$ or o3er lai)e de!e)$. I! $re$$ indu)e$ )ra)in+

under 3e$e )ondiion$8 3e pa3 i$ ran$+ranular. 7 3i+3 e&peraure$8 3e a"$or"ed3ydro+en end$ o +a3er in 3e +rain "oundarie$ and $re$$-indu)ed )ra)in+ i$ 3en

iner+ranular. T3e )ra)in+ o! &aren$ii) and pre)ipiaion 3ardened $eel alloy$ i$

"elie#ed o "e a !or& o! 3ydro+en $re$$ )orro$ion )ra)in+ 3a re$ul$ !ro& 3e enry ino

3e &eal o! a porion o! 3e ao&i) 3ydro+en 3a i$ produ)ed in 3e !ollo6in+ )orro$ionrea)ion.

Hydro+en e&"rile&en i$ no a per&anen )ondiion. I! )ra)in+ doe$ no o))ur and 3e

en#iron&enal )ondiion$ are )3an+ed $o 3a no 3ydro+en i$ +eneraed on 3e $ur!a)e o!

3e &eal8 3e 3ydro+en )an redi!!u$e !ro& 3e $eel8 $o 3a du)iliy i$ re$ored.To addre$$ 3e pro"le& o! 3ydro+en e&"rile&en8 e&p3a$i$ i$ pla)ed on )onrollin+ 3e

a&oun o! re$idual 3ydro+en in $eel8 )onrollin+ 3e a&oun o! 3ydro+en pi)up in

pro)e$$in+8 de#elopin+ alloy$ 6i3 i&pro#ed re$i$an)e o 3ydro+en e&"rile&en8

de#elopin+ lo6 or no e&"rile&en plain+ or )oain+ pro)e$$e$8 and re$ri)in+ 3e a&ouno! in-$iu in po$iion 3ydro+en inrodu)ed durin+ 3e $er#i)e li!e o! a par.

pH and Corro$ion

pH 8 ori+inally de!ined "y ani$3 "io)3e&i$ Sren *eer auri: Sren$en in 18 i$ a

&ea$ure o! 3e )on)enraion o! 3ydro+en ion$. T3e er& pH 6a$ deri#ed !ro& 3e &anner

in 63i)3 3e 3ydro+en ion )on)enraion i$ )al)ulaed8 i i$ 3e ne+ai#e lo+ari3& o! 3e3ydro+en ion HB )on)enraion?

63ere lo+ i$ a "a$e-1 lo+ari3& and aHB i$ 3e a)i#iy relaed o )on)enraion o!

3ydro+en ion$. 7))ordin+ o 3e Co&pa) O%!ord En+li$3 i)ionary8 3e >p> $and$ !or 3e

Ger&an 6ord !or >po6er>8potenz8 $o pH i$ an a""re#iaion !or >po6er o! 3ydro+en>.7 3i+3er pH &ean$ 3ere are !e6er !ree 3ydro+en ion$8 and 3a a )3an+e o! one pH uni

re!le)$ a en!old )3an+e in 3e )on)enraion$ o! 3e 3ydro+en ion. For e%a&ple8 3ere are

1 i&e$ a$ &any 3ydro+en ion$ a#aila"le a a pH o! 0 3an a a pH o! . T3e pH $)aleran+e$ !ro& o 14. 7 pH o! 0 i$ )on$idered o "e neural. Su"$an)e$ 6i3 pH o! le$$ 3a

0 are a)idi) and $u"$an)e$ 6i3 pH +reaer 3an 0 are )on$idered o "e "a$i).

20
http://www.corrosion-doctors.org/NaturalWaters/ph.htmhttp://www.corrosion-doctors.org/NaturalWaters/ph.htm


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o6 pH a)id 6aer$ )learly a))elerae )orro$ion "y pro#idin+ a pleni!ul $upply o!

3ydro+en ion$. 7l3ou+3 e#en a"$oluely pure 6aer )onain$ $o&e !ree 3ydro+en ion$8 !ree

)ar"on dio%ide in 3e 6aer )an &uliply 3e 3ydro+en ion )on)enraion &any i&e$. ;3en)ar"on dio%ide di$$ol#e$ in 6aer8 i rea)$ 6i3 3e 6aer o !or& )ar"oni) a)id8 a $o-)alled

6ea a)id8 "u an e!!e)i#e $our)e o! a)idiy. E#en &ore a)idiy i$ $o&ei&e$ en)ounered

in a)id &ine 6aer$8 or in 3o$e )ona&inaed 6i3 indu$rial 6a$e$.Soil$ u$ually 3a#e apH ran+e o! '-. In 3i$ ran+e8 pH i$ +enerally no )on$idered o "e 3e do&inan #aria"le

a!!e)in+ )orro$ion rae$.
http://www.corrosion-doctors.org/Principles/Theory.htmhttp://www.corrosion-doctors.org/Principles/Theory.htm

corrosion forms[1]

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