PREN Explicado: Clasificación dos aceros inoxidables segundo a súa resistencia á picadura

O número equivalente de resistencia á picadura, ou PREN, clasifica os aceros inoxidables segundo a súa resistencia á picadura por cloruros empregando a fórmula PREN = %Cr + 3,3 × %Mo + 16 × %N. Nesa escala, o 304 estándar sitúase arredor de 18, o 316L arredor de 24, o dúplex 2205 arredor de 35 e o superdúplex 2507 arredor de 43. Un PREN máis alto significa que a aleación soporta ambientes máis cálidos e ricos en cloruros antes de comezar a picadura localizada. Como índice inicial para comparar graos, é o número máis útil, sempre que se coñezan os seus límites.

Que é o que realmente mide a fórmula
Cada termo na ecuación PREN reflicte o que un elemento fai para evitar que a película pasiva se rompa. O cromo é a base do comportamento inoxidábel; necesítase polo menos uns 10,5 por cento para formar a capa protectora de óxido de cromo, e cada porcentaxe adicional fortalecea. O molibdeno ten un peso de 3,3 porque, por unidade, é moito máis eficaz ca o cromo na repasivación e estabilización de picaduras unha vez que os cloretos atacan. O nitróxeno ten o coeficiente máis grande, 16, porque incluso pequenas adicións aumentan dramaticamente a resistencia ás picaduras e tamén melloran a resistencia mecánica; por iso as calidades modernas de alto rendemento están deliberadamente aleadas con nitróxeno. Unha fórmula variante, ás veces chamada PREN16 ou PREW, engade un termo para o tungsteno, pero a forma de tres elementos é a norma industrial. Algúns documentos de referencia usan un coeficiente de nitróxeno de 30 en vez de 16 para calidades altamente aleadas, polo que convén comprobar que coeficiente emprega un valor publicado de PREN antes de sacar conclusións.

Clasificación das calidades máis comúns
Aplicar a fórmula a químicas típicas de gama media e xorde unha clara xerarquía. O grao 304, con aproximadamente 18 a 20 por cento de cromo e sen molibdeno intencional, obtén un valor de arredor de 18 a 20. O grao 316L, con aproximadamente 16 a 18 por cento de cromo e 2 a 3 por cento de molibdeno, alcanza uns 24 a 26; ese molibdeno é a razón pola que o 316L é a opción predeterminada para aplicacións mariñas suaves e moitas químicas. O dúplex 2205, con aproximadamente 22 por cento de cromo, 3 por cento de molibdeno e 0,17 por cento de nitróxeno, ascende a uns 35. O superdúplex 2507, con aproximadamente 25 por cento de cromo, 4 por cento de molibdeno e 0,28 por cento de nitróxeno, alcanza uns 43 e establece o limiar do superdúplex de PREN por riba de 40.

Táboa: Composición química e PREN aproximado

Cando o PREN de verdade importa
O PREN convértese en decisivo sempre que os cloretos e a corrosión localizada provoquen a falla, en vez dunha perda uniforme de metal. A auga do mar, a auga salobra, a auga producida, as sales para derretir o xeo, o lexívia e as correntes de proceso cloradas, así como as atmosferas costeiras, atacan a película pasiva en puntos concretos, abrindo picaduras que poden atravesar unha parede mentres a superficie circundante segue lucindo brillante. Dúas ideas relacionadas transforman o PREN en límites de servizo. A temperatura crítica de picadura (CPT, polas súas siglas en inglés) é a temperatura máis baixa á que se forman picaduras estables nunha solución definida de cloretos, e está moi relacionada co PREN: o 316L pode presentar unha CPT preto dos 15 a 25 graos Celsius nas probas estándar, o 2205 preto dos 35 a 45, e o 2507 por riba dos 55 a 70. Unha vez que o deseñador coñece a temperatura de funcionamento e o nivel de cloretos, comparar o PREN e a CPT entre as calidades candidatas reducirá rapidamente as opcións e evitará seleccionar unha aleación que podería sufrir picaduras no servizo. As consecuencias son reais: unha soa picadura nunha tubaxe presurizada pode paralizar un proceso, contaminar o produto e supor un custo moito maior que a diferenza de prezo entre as calidades, razón pola cal a selección guiada polo PREN considérase xestión de riscos, non un mero detalle de adquisición.

Os límites dun só número
PREN é unha ferramenta de clasificación, non un predictor completo da corrosión, e tratalo como unha garantía conduce ao fracaso. Calcúlase a partir da composición química nominal ou da cunca e ignora a microestrutura que realmente se recibe. Un acero dúplex cun PREN correcto pode seguir rendendo mal se o recoñecemento en solución foi inadecuado e se precipitou a fase sigma, xa que os intermetálicos extraen cromo e molibdeno da matriz circundante independentemente da composición media. As soldaduras son outro punto cego: as zonas afectadas polo calor e o metal soldado non mesturado poden ter composicións químicas e estruturas locais que se corroen por picaduras antes que o metal base, razón pola cal as probas de corrosión segundo ASTM A923 ou G48 realízanse sobre produtos fabricados. PREN non di nada sobre a corrosión por fendas, que comeza a temperaturas máis baixas que as picaduras na superficie aberta, nin sobre a fisuración por corrosión sobor tensión, o ataque ácido xeral ou a erosión. Non ten en conta o acabado superficial, a contaminación con ferro incrustado nin os depósitos que concentran cloretos baixo unha capa.

Usando PREN de forma responsable na selección
O fluxo de traballo práctico consiste en empregar o PREN para unha primeira selección, e logo confirmar coos datos de servizo e as probas. Comece por axustar o PREN ao ambiente: para servizos interiores con baixos niveis de cloretos, o acero inoxidable 304 é económico; para servizos mariños suaves e xerais con produtos químicos, o 316L é o material máis utilizado; para cloretos máis cálidos ou concentrados, pase ao 2205; para auga mariña ou condicións extremas de cloretos en entornos offshore, escolla o 2507. A continuación, verifique que o material fornecido teña a microestrutura axeitada mediante metalografía e medición do contido de ferrita, confirme a súa composición química mediante identificación positiva do material e análise química húmida, e, cando a aplicación sexa crítica, exixa probas de corrosión por picaduras ou corrosión por fendas en laboratorio, realizadas sobre o lote específico de material e o procedemento de soldadura. É recomendable documentar na especificación a concentración de cloretos asumida e a temperatura máxima do metal, pois un grao que resulte adecuado para un nivel global de cloretos pode aínda fallar nas zonas onde a evaporación, os depósitos ou as fendas concentren localmente os cloretos. Empregado deste xeito, o PREN é unha ferramenta eficiente e baseada na física que axuda aos compradores a seleccionar o grao correcto, mentres que as probas experimentais confirman que o tubo concreto resistirá as condicións de servizo.

Preguntas frecuentes
P: É sempre mellor un PREN máis alto?
R: Para a resistencia á picadura por cloretos, si, pero os graos con PREN máis alto son máis caros e máis difíciles de fabricar, polo que é mellor axustar o PREN á exposición real a cloretos e temperatura en vez de especificar en exceso.
P: Ten en conta o PREN a corrosión por fendas ou a fisuración por corrosión sobor tensión?
R: Non. O PREN clasifica só a resistencia á picadura en superficies abertas; a corrosión por fendas, a fisuración por corrosión sobor tensión e a agresión ácida xeral requiren unha avaliación e ensaios separados.

Non ten claro que clase de PREN se adapta ao seu ambiente con cloretos? Zhejiang Wenqiang Stainless Steel Co., Ltd. pode asesorar e fornecer desde 304 ata 2507. Tel. +86 577 8922 2595 \/ https://www.chinawqsteel.com/