Duplex versus austenitisch roestvrij staal: wat presteert beter in corrosieve omgevingen?

Austenitische roestvaste staalsoorten zoals 316L (18Cr–8–12Ni) zijn een-fasige, vlak-gecentreerde kubieke (FCC) legeringen die gewaardeerd worden vanwege hun uitstekende algemene corrosieweerstand, taaiheid en lasgemak. Als gevolg hiervan worden ze veel gebruikt in voedsel-, farmaceutische en petrochemische fabrieken.²

Duplexkwaliteiten zoals 2205 hebben een microstructuur met twee- fasen met ongeveer gelijke hoeveelheden ferriet en austeniet, waardoor een hogere sterkte wordt gecombineerd met verbeterde weerstand tegen plaatselijke corrosie en spanningscorrosiescheuren (SCC).³

^{Superaustenitische (bijv. 904L, 254 SMO) en superduplex (bijv. 2507) kwaliteiten verhogen het chroom, molybdeen en stikstof verder om de prestaties in zeer agressieve media, waaronder zeewater en sterke zuren, te verbeteren.4}

De praktische vraag voor ontwerpers op het gebied van olie en gas, chemische verwerking, ontzilting en pulp en papier is welk type in een bepaalde omgeving een veiligere en economischere oplossing biedt.

PREN en Pitting Index gebruiken: kracht en grenzen

Een veel gebruikt screeningsinstrument voor het beantwoorden van deze vraag is het pitting-resistentie-equivalentgetal (PREN) of putindex (PI), uitgedrukt als PREN=Cr + 3.3Mo + 16N of PI=Cr + 3.3Mo + 13N.

Deze empirische formules weerspiegelen de gunstige effecten van chroom en vooral molybdeen op chlorideputjes; nikkel draagt ​​weliswaar nuttig bij de weerstand tegen SCC, maar draagt ​​weinig bij aan de weerstand tegen putcorrosie en wordt gewoonlijk weggelaten.⁵

Typische waarden illustreren waarom conventionele austenitische kwaliteiten het moeilijk hebben in zeewater vergeleken met duplexkwaliteiten.

316L (17Cr–2,5Mo–12Ni): PI/PREN ≈ 25.

2205 (22Cr–3Mo–N): PREN ≈ 34-35.

904L (20Cr–4Mo–25Ni): PREN ≈ 34-35.

254 SMO / 6Mo (20Cr–6Mo–N): PREN ≈ 42-43.

2507 superduplex (25Cr–4Mo–N): PREN ≈ 40-41.

Hogere PREN correleert met hogere kritische put- en spleettemperaturen in chlorideoplossingen. Daarom vereisen normen zoals NORSOK dat PREN groter dan of gelijk aan 40 is voor aan zeewater-blootgesteld roestvast staal. Echter, een recensie uit 2021 inMetalenbenadrukte dat dergelijke indices geen temperatuur, metallurgische omstandigheden (bijv. sigmafase), laskwaliteit, spleetgeometrie of afzettingen weergeven, en daarom moeten worden behandeld als rangschikkingsinstrumenten en niet als prestatiegaranties.