PREN skaidrojums: nerūsējošā tērauda šķirņu klasifikācija pēc to izturības pret chlorīdu izurbīšanos

Pitting resistance equivalent number (PREN) — caurumveida korozijas pretestības ekvivalentskaitlis — klasificē nerūsā tērauda šķirnes pēc to pretestības hlorīdu izraisītai caurumveida korozijai, izmantojot formulu PREN = %Cr + 3,3 × %Mo + 16 × %N. Šajā skalā standarta 304 ir aptuveni 18, 316L — aptuveni 24, divfāzu 2205 — aptuveni 35, un superdivfāzu 2507 — aptuveni 43. Augstāks PREN nozīmē, ka sakausējums iztur siltākas un hlorīdu bagātākas vides, pirms sākas lokāla caurumveida korozija. Kā pirmais novērtējuma rādītājs šķirņu salīdzināšanai tas ir vienīgais visnoderīgākais skaitlis — ja vien zināms tā ierobežojums.

Ko faktiski svēr formuls
Katrs PREN vienādojuma termins atspoguļo to, kā elements novērš pasīvās plēves sabrukumu. Hroms ir nerūsīgās metāla īpašības pamats; lai veidotos aizsargājošā hroma oksīda kārta, nepieciešams vismaz aptuveni 10,5 procenti hroma, un katrs papildu procents to nostiprina. Molibdēns iegūst svaru 3,3, jo vienības mērā tas ir daudz efektīvāks nekā hroms, atjaunojot pasīvo plēvi un stabilizējot caurumus pēc hlorīdu uzbrukuma. Slāpeklim piešķirts lielākais koeficients — 16, jo pat nelielas tā pievienošanas daudzums dramatiski paaugstina pretestību caurumu veidošanai, vienlaikus palielinot materiāla izturību; tāpēc modernās augstas veiktspējas sakausējumu klases apzināti satur slāpekli. Variantu formulējumu, ko reizēm sauc par PREN16 vai PREW, papildina ar volframa terminu, taču trīs elementu forma ir rūpniecības standarts. Daži avoti augsti sakausētām klasēm izmanto slāpekļa koeficientu 30 vietā par 16, tāpēc pirms secinājumu izdarīšanas jāpārbauda, kuru koeficientu izmanto publicētajā PREN vērtībā.

Parastāko klasu rangs
Pielietojot formulu tipiskām vidējā diapazona ķīmiskajām sastāvdaļām, kļūst redzama skaidra hierarhija. 304. klases tērauds ar aptuveni 18–20 % hroma un bez mērķtiecīgi pievienota molibdēna iegūst vērtību aptuveni 18–20. 316L. klases tērauds ar aptuveni 16–18 % hroma un 2–3 % molibdēna sasniedz aptuveni 24–26; tieši šis molibdēns ir iemesls, kāpēc 316L ir standarta izvēle viegli jūras un daudzām ķīmiskajām lietojumprogrammām. Divfāžu tērauds 2205 ar aptuveni 22 % hroma, 3 % molibdēna un 0,17 % slāpekļa sasniedz aptuveni 35. Superdivfāžu tērauds 2507 ar aptuveni 25 % hroma, 4 % molibdēna un 0,28 % slāpekļa sasniedz aptuveni 43 un nosaka superdivfāžu PREN robežvērtību virs 40.

Tabula: Ķīmiskais sastāvs un aptuvenā PREN vērtība

Kad PREN patiešām ir svarīgs
PREN kļūst būtisks tur, kur hlorīdi un lokalizēta korozija izraisa sabrukumu, nevis vienmērīgu metāla zudumu. Jūras ūdens, saldūdens, ražošanas ūdens, ceļu apsāļošanas sāls, balinātājs un hlorēti tehnoloģiskie šķidrumi, kā arī piejūras atmosfēra visi pasīvās plēves bojā atsevišķos punktos, veidojot bedrītes, kas var izurbt cauri sienai, kamēr apkārtējā virsma joprojām izskatās spīdīga. Divas saistītas idejas pārvērš PREN par ekspluatācijas robežām. Kritiskā bedrīšanās temperatūra (CPT) ir zemākā temperatūra, pie kuras stabili bedrīšanās veidojas noteiktā hlorīdu šķīdumā, un tā cieši seko PREN vērtībai: 316L var rādīt CPT aptuveni 15–25 grādos pēc Celsija standarta testos, 2205 — aptuveni 35–45 grādos, bet 2507 — virs 55–70 grādiem. Kad projektētājs zina ekspluatācijas temperatūru un hlorīdu koncentrāciju, PREN un CPT salīdzinājums starp kandidātām sakausējumu šķirnēm ātri ierobežo izvēles iespējas un novērš no projekta sakausējumu, kas ekspluatācijā varētu bedrīties. Risks ir reāls: viena bedrīte spiediena caurulē var apturēt procesu, piesārņot produktu un izmaksāt daudz vairāk nekā cenu starpība starp sakausējumu šķirnēm, tāpēc PREN pamatotu izvēli uzskata par riska pārvaldību, nevis par iepirkuma detaļu.

Viena skaitļa robežas
PREN ir rangas rīks, nevis pilnīgs korozijas prognozētājs, un tā izmantošana kā garantija noved pie neveiksmes. To aprēķina no nominālās vai kausa ķīmiskās sastāva un ignorē mikrostruktūru, kuru patiesībā saņem. Divfāžu sakausējums ar pareizu PREN vērtību var tomēr slikti veikties, ja risināšanas apstrāde nav pietiekama un ir izdalījusies sigmas fāze, jo intermetāliskie savienojumi atņem hroma un molibdēna no apkārtējās matricas neatkarīgi no vidējā sastāva. Metinājumi ir vēl viena akla vieta: siltuma ietekmētā zona un nemaisītais metinājuma metāls var būt ar vietējiem ķīmiskajiem sastāviem un struktūrām, kas rada caurumus agrāk nekā pamatmetāls, tāpēc korozijas testus ASTM A923 vai G48 veic uz gatavā produkta. PREN neko nesaka par spraugu koroziju, kas sākas zemākās temperatūrās nekā atvērtas virsmas caurumainība, ne arī par stresa korozijas plaisošanos, vispārējo skābju iedarbību vai izskalošanos. Tas neatspoguļo virsmas apstrādi, iestrādātu dzelzs piesārņojumu vai nogulsnējumus, kas koncentrē hlorīdus zem noblīvējuma.

PREN lietošana atbildīgi izvēlē
Praktiskais darba process ir izmantot PREN pirmajai novērtēšanai, pēc tam apstiprināt ar servisa datiem un testēšanu. Sāciet ar PREN pielāgošanu vides apstākļiem: zemās hlorīdu koncentrācijas iekštelpu lietojumam ekonomiskākais risinājums ir 304; mīkstākiem jūras un vispārējiem ķīmiskajiem lietojumiem standarta materiāls ir 316L; siltākās vai koncentrētākās hlorīdu vides gadījumā izvēlieties 2205; jūras ūdenim vai ārkārtīgi hlorīdu bagātām jūras vides apstākļiem izvēlieties 2507. Pēc tam pārbaudiet, vai piegādātais materiāls ir ar pareizo mikrostruktūru, izmantojot metalogrāfiju un ferīta mērījumus, apstipriniet ķīmisko sastāvu ar pozitīvas materiāla identifikācijas (PMI) metodi un mitro ķīmisko analīzi, un kritiskos lietojumos prasiet laboratorijas pittinga vai spraugu korozijas testus uz faktiskās kausēšanas partijas un metināšanas procedūras paraugiem. Ir lietderīgi specifikācijā dokumentēt pieņemto hlorīdu koncentrāciju un maksimālo metāla temperatūru, jo materiāla klase, kas ir droša vidējā hlorīdu līmenī, var tomēr neizturēt vietās, kur iztvaikošana, nogulsnes vai spraugas lokalizēti palielina hlorīdu koncentrāciju. Šādā veidā izmantots PREN ir efektīvs, fizikāli pamatots atlases rīks, kas palīdz iegādātājiem izvēlēties piemērotu materiāla klasu, kamēr testu rezultāti apstiprina, ka konkrētais cauruļvads izturēs paredzēto ekspluatāciju.

Bieži uzdotie jautājumi
J: Vai augstāks PREN vienmēr ir labāks?
A: Jā, ja runa ir par hlorīdu izraistu caurumu pretestību, taču augstāka PREN klases materiāli ir dārgāki un grūtāk apstrādājami, tāpēc PREN jāpielāgo faktiskajai hlorīdu koncentrācijai un temperatūrai, nevis jāizvēlas pārmērīgi augsta vērtība.
J: Vai PREN ņem vērā spraugu koroziju vai sasprindzinājuma koroziju?
A: Nē. PREN novērtē tikai atklātas virsmas caurumu pretestību; spraugu koroziju, sasprindzinājuma koroziju un vispārējo skābju iedarbību nepieciešams novērtēt un pārbaudīt atsevišķi.

Neesat pārliecināts, kura PREN klase ir piemērota jūsu hlorīdu vides apstākļiem? Zhejiang Wenqiang Stainless Steel Co., Ltd. var sniegt padomus un piegādāt materiālus no 304 līdz 2507. Tālrunis +86 577 8922 2595 \/ https://www.chinawqsteel.com/