Corrosion Control and 

Measurement of Corrosion Control

Kevin Brakefield and Mary NubbeHuntsville UtilitiesOctober 2017

Corrosion• Deterioration or destruction of a metal by chemical or 

electrochemical reaction with its environment• Electrochemical reaction:  

Metal dissolves at anode Electrons travel through metal to cathode; involved in reduction reactions

• For Iron     Fe  =     Fe   +  2 e      oxidation2 H     +   2 e      =  H     reduction

• Concerns are pipe corrosion and leaching of metals• Lead and Copper – Lead service lines, copper pipe (lead 

solder), brass materials in faucets and fittings

_2+   

2+ _

Corrosion Control – Huntsville Utilities• pH and alkalinity• Blended phosphate since May 2010• Formulation: 77% polyphosphate

23% orthophosphate• Orthophosphate – considered to be a passivator – forms a film or 

protective layer that reduces the release of metals into the water• Polyphosphate – sequesters cations; and can revert to 

orthophosphate• Huntsville Utilities initial dosing at 3 water plants – phased in over 

a 16 month period• Initial doses were lower than present doses

Goals of Corrosion Control – Huntsville Utilities

1. Corrosion control2. Consumer protection from leached metals originating from 

pipe, solder, or fixtures3.   Decrease in discolored water occurrences

Measurements of Corrosion Control

• Corrosion Monitoring Linear Polarization Resistance 2 electrode probe set up,and data logger

• At widely distributed locations• Orthophosphate levels ‐ grab samples

Linear Polarization Resistance    LPR• Electrochemical method to measure corrosionElectrochemical Reactions• Produce or consume electrons• Rate of electron flow is a measurement of reaction rateFaraday’s Law of Electrolysis

m  =    

• Divide through by t and surface areato get corrosion rate

I t M  

z F  

wherem = mass reactingI = current (amps)t = time (sec)M = Atomic weightz = charge (valence)F =  Faraday’s constant

Linear Polarization Resistance    LPR

• In reality, equations are more complicated• Equations attempt to reflect real behavior of system • Factors include current density, and activation 

energy• Butler‐Volmer equation (kinetics of electrode 

reactions), and related Tafel equations• Error  analysis has shown that mass transport and 

reverse partial reactions can also be important

Huntsville Utilities• LPR probe and data logger configured to make a measurement 

and convert to a corrosion rate in mils/year   (0.001”/yr)• LPR measurements began in 2015 (one site), and several 

additional sites in 2016• LPR probes at widely distributed locations in water system

Linear Polarization Resistance    LPR• In practice – apply small potential between electrodes• Measure current • Resulting calculation of corrosion rate based on the Stern‐Geary 

equation, which uses Butler‐Volmer and Tafel values

Data Logger

Data from Logger

Dose 1: Initial 

Dose 2:  Increased

Dose 3: Increased 

Water Plant

Start Date for Poly‐Ortho 

Poly‐Ortho  Dose (ppm)

Date of Change 

Poly‐Ortho  Dose (ppm)

Date of change 

Poly‐Ortho  Dose (ppm)

South Parkway May 2010 0.5 ‐ 0.6 Aug 2016 0.75 Oct 2016 1.0

Lincoln‐Dallas Mar 2011 1.0 Aug 2016 1.25 (no increase) 1.25Southwest Sep 2011 0.5 Aug 2016 0.75 Oct 2016 1.0

Ortho‐Poly Blended Phosphates at 3 WTP

Corrosion Rates Initial Thru Dose 2

Dose 3 (current dose)

1st LPR         reading  to      20 Oct 16

21 Oct 16  to 29 Sep 17

Date of 1st LPR 

ReadingSite      Corrosion   Rates, mils/year

1 3.78 2.26 22 Jul 162 1.04 0.37 5 Feb 163 1.89 0.89 5 Feb 164 2.05 0.90 22 Jul 165 2.42 1.85 29 Oct 156 2.90 1.30 22 Jul 16

All sites 2.32 1.37

Corrosion and Orthophosphate

0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

4

4.5

5

2016 May 10 2016 Aug 18 2016 Nov 26 2017 Mar 06 2017 Jun 14 2017 Sep 22 2017 Dec 31

Site 1 ‐ Corrosion

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

2016 May 10 2016 Aug 18 2016 Nov 26 2017 Mar 06 2017 Jun 14 2017 Sep 22 2017 Dec 31

Site 1 ‐ Orthophosphate

Corrosion in mils/year

Orthophosphate in mg/L

Summary / Conclusions• This presentation is a description of the approach of the 

corrosion control program used by Huntsville Utilities.• In all facets of treatment and data collection, it is considered 

to be a work‐in‐progress.• A blended phosphate (77% poly and 23% ortho) has been 

part of water treatment, starting in 2010.• The blended phosphate was started at lower doses; the 

doses were increased over time. • Corrosion measurements by Linear Polarization Resistance 

have been made at widely distributed sites, starting in 2015.

Summary / Conclusions• In general, corrosion rates have decreased over time• Mean corrosion values for the initial dosing periods (lower 

doses of blended phosphate) are higher than the corrosion values during the time period with increased blended phosphate  

• Customer calls regarding discolored water have decreased substantially