Дуплексна та аустенітна нержавіюча сталь: що краще працює в корозійних середовищах?

Аустенітні нержавіючі сталі, такі як 316L (18Cr–8–12Ni), є одно-фазними, гране-кубічними (FCC) сплавами, які цінуються за чудову загальну стійкість до корозії, міцність і легкість зварювання. Як результат, вони широко використовуються на харчових, фармацевтичних і нафтохімічних підприємствах.²

Дуплексні марки, такі як 2205, мають дво-фазну мікроструктуру з приблизно рівною кількістю фериту й аустеніту, що поєднує вищу міцність із покращеною стійкістю до локальної корозії та корозійного розтріскування під напругою (SCC).³

^{Супераустенітний (наприклад, 904L, 254 SMO) і супердуплексний (наприклад, 2507) сорти додатково збільшують вміст хрому, молібдену та азоту, щоб збільшити продуктивність у високоагресивних середовищах, включаючи морську воду та сильні кислоти.4}

Практичне питання для проектувальників у сферах нафтогазової, хімічної обробки, опріснення, целюлозно-паперової промисловості полягає в тому, який тип забезпечує безпечніше та економічніше рішення в даному середовищі.

Використання PREN та Pitting Index: Power and Limits

Одним із поширених інструментів скринінгу для відповіді на це запитання є еквівалентне число опору точці (PREN) або індекс пітингу (PI), виражене як PREN=Cr + 3.3Mo + 16N або PI=Cr + 3.3Mo + 13N.

Ці емпіричні формули відображають сприятливий вплив хрому і особливо молібдену на хлоридний піттинг; нікель, хоча і корисний для стійкості до SCC, мало сприяє стійкості до точкової корекції, тому його зазвичай не використовують.⁵

Типові значення ілюструють, чому звичайні аустенітні марки погано впливають на морську воду порівняно з дуплексними.

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 супер дуплекс (25Cr–4Mo–N): PREN ≈ 40-41.

Вищий показник PREN корелює з вищими критичними температурами пітінгу та тріщин у хлоридних розчинах, тому такі стандарти, як NORSOK, вимагають значення PREN більше або дорівнює 40 для нержавіючих сталей,-які піддаються впливу морської води. Однак огляд 2021 року вметалипідкреслив, що такі індекси не враховують температуру, металургійний стан (наприклад, сигма-фазу), якість зварювання, геометрію щілин або відкладення, і тому їх слід розглядати як інструменти ранжирування, а не як гарантії продуктивності.