PREN selitetty: ruostumattomien terästen luokittelua kuinka ne kestävät kloridipistekorroosiota

Pistekorroosion kestävyyden ekvivalenttiluku eli PREN luokittelee ruostumattomien terästen laadut niiden kykyä kestää kloridipistekorroosiota käyttäen kaavaa PREN = %Cr + 3,3 × %Mo + 16 × %N. Tällä asteikolla tavallinen 304-teräs on noin luvun 18 kohdalla, 316L noin luvun 24 kohdalla, duplex-teräs 2205 noin luvun 35 kohdalla ja superduplex-teräs 2507 noin luvun 43 kohdalla. Korkeampi PREN tarkoittaa, että seos kestää lämpimämpiä ja klorideja rikastuneempia ympäristöjä ennen kuin paikallinen pistekorroosio alkaa. Se on yksinkertaisin ja samalla hyödyllisin luku eri laatujen vertailuun, kunhan tiedetään sen rajoitukset.

Mitä kaava todellisuudessa painottaa
Jokainen PREN-yhtälön termi kuvaa, miten tietty alkuaine estää passiivikerroksen hajoamista. Kromi on ruostumatonta käyttäytymistä tukeva perusta; suojaavaa kromioksidikerrosta muodostuu vasta, kun kromipitoisuus on vähintään noin 10,5 prosenttia, ja jokainen prosentti lisää sen kestävyyttä. Molyybdeenin painokerroin on 3,3, koska se on yksikköä kohden huomattavasti tehokkaampi kuin kromi repassivoimaan ja stabiloimaan kuoppia kloridien aiheuttamien hyökkäysten jälkeen. Typpi saa suurimman kertoimen, 16, koska jo pienet lisäykset parantavat merkittävästi kuoppien kestävyyttä ja samalla lisäävät lujuutta; siksi nykyaikaiset korkeasuorituskykyiset laadut ovat tarkoituksellisesti typpiseostettuja. Jokin vaihtoehtoinen kaava, jota kutsutaan joskus PREN16:ksi tai PREW:ksi, sisältää myös volframitermin, mutta kolmialkioinen muoto on teollisuuden yleisesti hyväksytty standardi. Joissakin lähteissä erityisen korkeasti seostettujen laatujen typpikertoimeksi käytetään arvoa 30 sen sijaan, että käytettäisiin arvoa 16, joten tarkista aina, mitä kerrointa julkaistu PREN-arvo käyttää ennen kuin teet johtopäätöksiä.

Yleisimmät laadut vertailussa
Käytä kaavaa tyypillisille keskitasoisille kemiallisille koostumuksille, ja selkeä hierarkia muodostuu. Teräsmerkki 304, jossa on noin 18–20 prosenttia kromia ja johon ei ole tarkoituksellisesti lisätty molyybdenia, saavuttaa arvon noin 18–20. Teräsmerkki 316L, jossa on noin 16–18 prosenttia kromia ja 2–3 prosenttia molyybdenia, saavuttaa arvon noin 24–26; juuri tämä molyybdeni tekee 316L:sta oletusvalinnan lieviin merikäyttöihin ja moniin kemiallisiin sovelluksiin. Duplex-teräs 2205, jossa on noin 22 prosenttia kromia, 3 prosenttia molyybdenia ja 0,17 prosenttia typpeä, saavuttaa arvon noin 35. Superduplex-teräs 2507, jossa on noin 25 prosenttia kromia, 4 prosenttia molyybdenia ja 0,28 prosenttia typpeä, saavuttaa arvon noin 43 ja asettaa superduplex-terästen PREN-rajan yli 40:n.

Taulukko: Kemiallinen koostumus ja likimääräinen PREN

Kun PREN todella ratkaisee
PREN määrittää ratkaisevasti materiaalin käyttörajat siellä, missä kloridit ja paikallinen korroosio aiheuttavat vaurioita eivätkä yhtenäinen metallin häviäminen. Merivesi, rannikko- ja makean sekä suolaisen veden sekoitus, tuotantovesi, liukastuksen estämisessä käytettävät suolat, valkoside ja klorin sisältävät prosessivirrat sekä rannikkoilman olosuhteet kaikki hyökkäävät passiivikalvon pisteissä, mikä johtaa syövykkyysreikiin, jotka voivat läpäistä putken seinän, vaikka ympäröivä pinta näyttäisi edelleen kiiltävältä. Kaksi toisiinsa liittyvää käsitettä muuntaa PREN:n käyttörajoiksi. Kriittinen syövykkyyslämpötila (CPT) on alin lämpötila, jossa vakaita syövykkyysreikiä muodostuu määritellyssä kloridiliuoksessa, ja se seuraa PREN-arvoa tiukasti: 316L:n CPT voi olla standardikokeissa noin 15–25 celsiusastetta, 2205:n noin 35–45 astetta ja 2507:n yli 55–70 astetta. Kun suunnittelija tuntee käyttölämpötilan ja kloridipitoisuuden, PREN- ja CPT-arvojen vertailu eri materiaalilaaduilla rajaa vaihtoehtojen määrän nopeasti ja estää sellaisen seoksen valitsemasta, joka syövyttäisi käytössä – tämä on tärkeää, sillä yksi ainoa syövykkyysreikä paineputkessa voi pysäyttää koko prosessin, saastuttaa tuotteen ja aiheuttaa kustannuksia, jotka ovat huomattavasti suuremmat kuin eri laatuisten seosten hintaero. Siksi PREN-arvoihin perustuva valinta käsitetään riskienhallintana, ei ostopäätökseksi.

Yhden numeron rajat
PREN on luokittelutyökalu, ei kattava korroosion ennustustyökalu, ja sen käyttäminen takuuna johtaa epäonnistumiseen. Sen arvo lasketaan nimellisestä tai kuumakuljetusastian kemiallisesta koostumuksesta, eikä se ota huomioon todellista mikrorakennetta, jonka saat. Duplex-seos, jolla on oikea PREN-arvo, voi silti suoriutua huonosti, jos liuotuskäsittely oli riittämätön ja sigma-vaihe muodostui, koska intermetalliset yhdisteet poimivat kromia ja molybdeenia ympäröivästä aineksesta riippumatta keskimääräisestä koostumuksesta. Hitsausliitokset ovat toinen sokeapiste: lämmönvaikutusalueet ja sekoittumattomat hitsausmetallit voivat sisältää paikallisesti erilaisia kemiallisia koostumuksia ja rakenteita, jotka syövyttävät ennen perusmateriaalia, mikä on syy siihen, miksi korroosiotestausta ASTM A923 -tai G48 -standardien mukaan suoritetaan valmiissa tuotteessa. PREN ei kerro mitään halkeamakorroosiosta, joka alkaa alemmilla lämpötiloilla kuin avoimen pinnan pistesyövytys, eikä se kerro jännityskorroosiosta, yleisestä happohyökkäyksestä tai kulutuksesta. Se ei ota huomioon pinnankäsittelyä, upotettua rautasaaostumaa tai saostumia, jotka konsentroivat klorideja kalvon alla.

PREN:n vastuullinen käyttö valinnassa
Käytännöllinen työnkulku on käyttää PREN-arvoa ensimmäisenä arviona ja vahvistaa valinta palvelutietojen ja kokeilujen avulla. Aloita sopivuuden tarkistaminen ympäristön kanssa: alhaisen kloridipitoisuuden sisätiloissa 304 on taloudellinen vaihtoehto; lievässä meriympäristössä ja yleisessä kemikaalikäytössä 316L on luotettava työhevonen; lämpimämmässä tai konsentraatumpaan kloridiympäristöön siirrytään 2205 -teräkseen; meriveden tai rannikon kovien kloridiympäristöjen tapauksessa valitaan 2507. Tarkista sitten, että toimitettu materiaali on oikean mikrorakenteen omaava metallurgisen analyysin ja ferriittimittauksen avulla, vahvista kemiallinen koostumus positiivisen materiaalitunnistuksen ja nestemäisen kemiallisen analyysin avulla ja vaadi kriittisissä sovelluksissa laboratoriotasolla tehtävät pistekorroosio- tai rakokorroosiotestit itse valitun sulatuksen ja hitsausmenetelmän perusteella. On hyödyllistä dokumentoida määrittelyssä oletettu kloridipitoisuus ja korkein metallin lämpötila, koska teräslaatua, joka kestää kloridipitoisuuden keskimääräistä tasoa, voi silti epäonnistua paikoissa, joissa haihtuminen, saostumat tai rakot paikallisesti konsentroivat klorideja. Tällä tavoin käytettynä PREN on tehokas, fysiikkaan perustuva suodatin, joka ohjaa ostajia oikean teräslaadun suuntaan, kun taas testitodisteet vahvistavat, että tietty putki kestää kyseisen käytön.

Usein kysytyt kysymykset
K: Onko korkeampi PREN-arvo aina parempi?
V: Kyllä, kun kyseessä on kloridien aiheuttama pistekorroosio, mutta korkeamman PREN-arvon teräkset ovat kalliimpia ja vaikeampia työstää, joten PREN-arvo tulisi valita todellisen kloridi- ja lämpötilakuormituksen perusteella eikä yliulottuvasti.
K: Ottaako PREN huomioon halkeamakorroosion tai jännityskorroosion?
V: Ei. PREN arvioi ainoastaan avoimen pinnan pistekorroosiota; halkeamakorroosio, jännityskorroosio ja yleinen happokorroosio vaativat erillistä arviointia ja testausta.

Epäiletkö, mikä PREN-luokka sopii kloridiympäristöösi? Zhejiang Wenqiang Stainless Steel Co., Ltd. voi antaa neuvoja ja toimittaa tuotteita luokasta 304 luokkaan 2507. Puh. +86 577 8922 2595 \/ https://www.chinawqsteel.com/