PREN pojasnjeno: Urejanje različnih razredov nerjavnega jekla glede na odpornost proti točkovni koroziji

Številka ekvivalentne odpornosti proti izvrtanju (PREN) ureja razrede nerjavnega jekla glede na njihovo odpornost proti izvrtanju v prisotnosti kloridov s pomočjo formule PREN = %Cr + 3,3 × %Mo + 16 × %N. Po tej lestvici ima standardno jeklo 304 vrednost okoli 18, 316L okoli 24, dvojno jeklo 2205 okoli 35 in superdvojno jeklo 2507 okoli 43. Višja vrednost PREN pomeni, da zlitina zdrži toplejše in bolj kloridno obremenjene okolje, preden se začne lokalno izvrtanje. Kot začetni kazalnik za primerjavo razredov je to najuporabnejše število, če le poznamo njegove omejitve.

Kaj formula dejansko tehta
Vsak člen v enačbi PREN odraža, kako posamezni element preprečuje razgradnjo pasivne plasti. Krom je osnova odpornosti proti koroziji; za tvorbo zaščitnega sloja kromovega oksida je potrebnih vsaj približno 10,5 odstotka, vsak dodatni odstotek pa ga še dodatno okrepi. Molibden ima utež 3,3, saj je na enoto veliko učinkovitejši od kroma pri ponovni pasivaciji in stabilizaciji jamic po napadu kloridov. Dušik ima največji koeficient, 16, saj že majhne količine značilno povečajo odpornost proti jamičastemu korodiranju ter hkrati izboljšajo trdnost; zato so sodobne visoko zmogljive jeklene vrste namerno zlitje z dušikom. Različica enačbe, ki se včasih imenuje PREN16 ali PREW, vključuje tudi člen za volfram, vendar je oblika s tremi elementi industrijski standard. Nekateri viri za zelo zlitje vrste uporabljajo koeficient dušika 30 namesto 16, zato pred izdelavo zaključkov preverite, katerega koeficienta uporablja objavljena vrednost PREN.

Uvrstitev pogosto uporabljenih vrst
Uporabite formulo za tipične srednje razredne kemične sestave in se jasno hierarhijo izkaže. Jeklo razreda 304 z okoli 18 do 20 odstotki kroma in brez namernega molibdena doseže vrednost okoli 18 do 20. Jeklo razreda 316L z približno 16 do 18 odstotki kroma in 2 do 3 odstotki molibdena doseže približno 24 do 26; ravno molibden je razlog, da je 316L privzeta izbira za blage morske in številne kemične aplikacije. Duplo jeklo 2205 z okoli 22 odstotki kroma, 3 odstotki molibdena in 0,17 odstotka dušika doseže približno 35. Superduplo jeklo 2507 z okoli 25 odstotki kroma, 4 odstotki molibdena in 0,28 odstotka dušika doseže približno 43 ter določi mejo superduplih jekel za PREN nad 40.

Tabela: Kemična sestava in približna vrednost PREN

Ko je PREN res pomemben
PREN postane odločilno tam, kjer odpoved povzročajo kloridi in lokalna korozija namesto enakomernega izgubljanja kovine. Morska voda, sladkovodno-slana voda, proizvedena voda, soli za taljenje ledu, belilo in klorirani procesni tokovi ter obmorski zrak napadajo pasivno plast na ločenih točkah in odpirajo jame, ki lahko prebijejo steno, medtem ko še vedno izgleda sijajna okoliška površina. Dve povezani ideji PREN pretvorita v omejitve za uporabo. Kritična temperatura za nastanek jam (CPT) je najnižja temperatura, pri kateri se v določeni raztopini kloridov ustalijo jame, in tesno sledi vrednosti PREN: pri 316L je CPT v standardnih preskusih približno 15 do 25 stopinj Celzija, pri 2205 približno 35 do 45, pri 2507 pa nad 55 do 70. Ko projektant pozna obratovalno temperaturo in koncentracijo kloridov, primerjava PREN in CPT med kandidati za material hitro zoži izbiro in izključi zlitino, ki bi v obratovanju razvila jame. Posledice so resnične: ena jama v podtlakni cevi lahko ustavi celoten proces, onesnaži izdelek in povzroči stroške, ki so veliko višji od razlike v ceni med zlitinami; zato se izbiro na podlagi PREN obravnava kot upravljanje tveganj, ne kot nakupna podrobnost.

Meje posamezne številke
PREN je orodje za rangiranje, ne pa tudi popoln napovednik korozije, zato ga obravnavati kot jamstvo pomeni neuspeh. Izračunano je iz nominalne ali livarske kemične sestave in prezre mikrostrukturo, ki jo dejansko prejmete. Dupleksna jeklena različica z ustrezno vrednostjo PREN lahko kljub temu slabo deluje, če ni bila izvedena ustrezna rešitvena žaritev in se je izločil sigma fazni precipitat, saj intermetalne faze odvzamejo krom in molibden okoliški matriki ne glede na povprečno sestavo. Varjeni spoji so še ena slepa točka: območja, vplivana s toploto, in nezmešano varilno kovino lahko imajo lokalne kemične sestave in strukture, ki se začnejo razlagati pred osnovnim materialom, zato se korozivna preskusna metoda po standardih ASTM A923 ali G48 izvaja na izdelanih izdelkih. PREN ne pove ničesar o razlagi v razpokah, ki se začne pri nižjih temperaturah kot razlaga na odprtih površinah, niti o napetostni koroziji, splošnem kislem napadu ali eroziji. Ne zajema tudi kakovosti površine, vdelanih železnih onesnaževalcev ali usedlin, ki pod nastankom skale koncentrirajo kloride.

Odgovorno uporaba PREN pri izbiri
Praktičen delovni tok je uporaba indeksa PREN za začetno izbiro, nato pa potrditev z obratovalnimi podatki in preskusy. Začnite z ujemanjem indeksa PREN z okoljem: za notranjo uporabo v okolju z nizko koncentracijo kloridov je 304 ekonomična izbira; za blago morsko in splošno kemično uporabo je 316L najpogostejša izbira; za toplejše ali bolj koncentrirane kloridne razmere izberite 2205; za morsko vodo ali izredne kloridne razmere na odprtem morju izberite 2507. Nato preverite, ali je dobavljeno materialno sestavo ustrezna mikrostruktura s pomočjo metalografije in meritve feritne faze, potrdite sestavo z identifikacijo materiala (PMI) in mokro kemično analizo ter – kadar je aplikacija kritična – zahtevajte laboratorijske preskuse odpornosti proti pikasti in puklinasti koroziji na dejanski toplotni obdelavi in postopku varjenja. V specifikaciji se splača dokumentirati predpostavljeno koncentracijo kloridov in najvišjo temperaturo površine materiala, saj lahko tudi kakovostna jeklena različica odpove na mestih, kjer zaradi izparevanja, usedlin ali puklin pride do lokalne koncentracije kloridov. Če se indeks PREN uporablja na ta način, predstavlja učinkovit, fizikalno utemeljen izbirni kriterij, ki kupcem pomaga izbrati ustrezno različico jekla, medtem ko preskusni dokazi potrjujejo, da bo določena cev v danih obratovalnih razmerah trajala.

Pogosta vprašanja
V: Je višja vrednost PREN vedno boljša?
O: Za odpornost proti kloridnemu izvrtavanju je odgovor da, vendar so razredi z višjo vrednostjo PREN dražji in jih je težje obdelovati, zato naj bo vrednost PREN prilagojena dejanski izpostavljenosti kloridom in temperaturi, ne pa prekomerno določena.
V: Ali PREN upošteva korozijo v režah ali napetostno korozijo?
O: Ne. PREN ocenjuje le odpornost proti izvrtavanju na odprtih površinah; za korozijo v režah, napetostno korozijo in splošno kislinsko napadanje so potrebne ločene ocene in preskusi.

Niste prepričani, katera razreda PREN ustrezata vašemu kloridnemu okolju? Zhejiang Wenqiang Stainless Steel Co., Ltd. vam lahko svetuje in dobavi jeklo od 304 do 2507. Tel. +86 577 8922 2595 \/ https://www.chinawqsteel.com/