Duplex v primerjavi z avstenitnim nerjavnim jeklom: katero je boljše v korozivnih okoljih?

Avstenitna nerjavna jekla, kot je 316L (18Cr–8–12Ni), so eno-fazne kubične (FCC) zlitine s čelno-centrirano jeklo, cenjene zaradi svoje odlične splošne odpornosti proti koroziji, žilavosti in enostavnosti varjenja. Posledično se pogosto uporabljajo v prehrambenih, farmacevtskih in petrokemičnih obratih.²

Dupleksni razredi, kot je 2205, imajo dvo-fazno mikrostrukturo s približno enakimi količinami ferita in avstenita, ki združuje višjo trdnost z izboljšano odpornostjo na lokalizirano korozijo in napetostno korozijsko razpokanje (SCC).³

^{Super avstenitni (npr. 904L, 254 SMO) in super dupleksni (npr. 2507) razredi dodatno povečajo vsebnost kroma, molibdena in dušika za izboljšanje delovanja v zelo agresivnih medijih, vključno z morsko vodo in močnimi kislinami.4}

Praktično vprašanje za oblikovalce na področju nafte in plina, kemične predelave, razsoljevanja ter celuloze in papirja je, katera vrsta zagotavlja varnejšo in gospodarnejšo rešitev v danem okolju.

Uporaba PREN in Pitting Index: Power and Limits

Eno običajno orodje za preverjanje odgovora na to vprašanje je ekvivalentno število odpornosti proti luknjanju (PREN) ali indeks pitinga (PI), izražen kot PREN=Cr + 3.3Mo + 16N ali PI=Cr + 3.3Mo + 13N.

Te empirične formule odražajo ugodne učinke kroma in zlasti molibdena na kloridno luknjičasto tvorbo; nikelj, čeprav pomaga pri odpornosti proti SCC, le malo prispeva k odpornosti proti luknjanju in se običajno izpusti.⁵

Tipične vrednosti ponazarjajo, zakaj običajni avstenitni razredi nimajo težav v morski vodi v primerjavi z dupleksnimi.

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 super duplex (25Cr–4Mo–N): PREN ≈ 40-41.

Višji PREN je povezan z višjimi kritičnimi temperaturami luknjičaste in razpoke v kloridnih raztopinah, zato standardi, kot je NORSOK, zahtevajo PREN večji ali enak 40 za nerjavna jekla, -izpostavljena morski vodi. Vendar pa pregled iz leta 2021 vKovineje poudaril, da takšni indeksi ne zajemajo temperature, metalurškega stanja (npr. sigma faza), kakovosti zvara, geometrije špranj ali usedlin, zato jih je treba obravnavati kot orodja za razvrščanje in ne kot jamstva za učinkovitost.