Дуплексная или аустенитная нержавеющая сталь: что лучше работает в агрессивных средах?

Аустенитные нержавеющие стали, такие как 316L (18Cr–8–12Ni), представляют собой однофазные-гранецентрированные кубические (FCC) сплавы, которые ценятся за свою превосходную общую коррозионную стойкость, вязкость и простоту сварки. В результате они широко используются на пищевых, фармацевтических и нефтехимических предприятиях.²

Дуплексные марки, такие как 2205, имеют двухфазную микроструктуру с примерно равным количеством феррита и аустенита, сочетая в себе более высокую прочность с улучшенной стойкостью к локальной коррозии и коррозионному растрескиванию под напряжением (SCC).³

^{Супераустенитные (например, 904L, 254 SMO) и супердуплексные (например, 2507) марки еще больше увеличивают содержание хрома, молибдена и азота, что увеличивает производительность в высокоагрессивных средах, включая морскую воду и сильные кислоты.4}

Практический вопрос для проектировщиков в нефтегазовой, химической, опресняющей, целлюлозно-бумажной промышленности заключается в том, какой тип обеспечивает более безопасное и экономичное решение в данной среде.

Использование PREN и индекса питтинга: сила и пределы

Одним из распространенных инструментов скрининга для ответа на этот вопрос является эквивалентное число сопротивления точечной коррозии (PREN) или индекс точечной коррозии (PI), выражаемый как PREN=Cr + 3.3Mo + 16N или PI=Cr + 3.3Mo + 13N.

Эти эмпирические формулы отражают благотворное влияние хрома и особенно молибдена на хлоридную питтинговую коррозию; никель, хотя и полезен для устойчивости к SCC, мало способствует устойчивости к питтинговой коррозии и обычно не используется.⁵

Типичные значения показывают, почему традиционные аустенитные марки плохо переносятся в морской воде по сравнению с дуплексными марками.

316L (17Cr–2,5Mo–12Ni): ПИ/ПРЕН ≈ 25.

2205 (22Cr–3Mo–N): ПРЕН ≈ 34–35.

904L (20Cr–4Mo–25Ni): ПРЕН ≈ 34–35.

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

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

Более высокий PREN коррелирует с более высокими критическими температурами питтинга и щелей в растворах хлоридов, поэтому такие стандарты, как NORSOK, требуют, чтобы PREN был больше или равен 40 для нержавеющих сталей,-подверженных воздействию морской воды. Однако обзор 2021 года вМеталлыподчеркнул, что такие индексы не отражают температуру, металлургическое состояние (например, сигма-фазу), качество сварного шва, геометрию щели или отложения и поэтому их следует рассматривать как инструменты ранжирования, а не как гарантии производительности.