Duplex vs austenitiskt rostfritt stål: Vilket fungerar bättre i korrosiva miljöer?

Austenitiska rostfria stål som 316L (18Cr–8–12Ni) är enfas-face-centrerade kubiska (FCC) legeringar värderade för sin utmärkta allmänna korrosionsbeständighet, seghet och lätthet att svetsa. Som ett resultat används de i stor utsträckning i livsmedels-, läkemedels- och petrokemiska anläggningar.²

Duplexkvaliteter som 2205 har en dubbel-mikrostruktur med ungefär lika mängder ferrit och austenit, som kombinerar högre hållfasthet med förbättrad motståndskraft mot lokal korrosion och spänningskorrosionssprickor (SCC).³

^{Superaustenitiska (t.ex. 904L, 254 SMO) och superduplex (t.ex. 2507) kvaliteter ökar krom, molybden och kväve ytterligare för att öka prestandan i mycket aggressiva medier, inklusive havsvatten och starka syror.4}

Den praktiska frågan för designers inom olja och gas, kemisk process, avsaltning och massa och papper är vilken typ som ger en säkrare och mer ekonomisk lösning i en given miljö.

Använda PREN och Pitting Index: Power and Limits

Ett vanligt screeningverktyg för att besvara den här frågan är gropmotståndsekvivalenttalet (PREN) eller punktfrätningsindex (PI), uttryckt som PREN=Cr + 3.3Mo + 16N eller PI=Cr + 3.3Mo + 13N.

Dessa empiriska formler återspeglar de gynnsamma effekterna av krom och speciellt molybden på kloridfrätning; Även om nickel är användbart för SCC-beständighet, bidrar det lite till gropfrätningsmotståndet och utelämnas vanligtvis.⁵

Typiska värden illustrerar varför konventionella austenitiska kvaliteter kämpar i havsvatten jämfört med duplexkvaliteter.

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.

Högre PREN korrelerar med högre kritiska grop- och spalttemperaturer i kloridlösningar, vilket är anledningen till att standarder som NORSOK kräver PREN som är större än eller lika med 40 för havsvattenexponerade rostfria stål-. Men en recension från 2021 iMetallerbetonade att sådana index inte fångar temperatur, metallurgiskt tillstånd (t.ex. sigma-fas), svetskvalitet, spaltgeometri eller avlagringar, och bör därför behandlas som rankningsverktyg, inte prestandagarantier.