دوپلکس در مقابل فولاد ضد زنگ آستنیتی: کدام یک در محیط های خورنده بهتر عمل می کند؟

فولادهای زنگ نزن آستنیتی مانند 316L (18Cr-8-12Ni) آلیاژهای تک فاز، فیس{5}}مکعب مرکزی (FCC) هستند که به دلیل مقاومت در برابر خوردگی عمومی عالی، چقرمگی و سهولت جوش ارزش دارند. در نتیجه، آنها به طور گسترده در صنایع غذایی، دارویی و پتروشیمی استفاده می شوند.²

گریدهای دوبلکس مانند 2205 دارای ریزساختار دو فاز-با مقادیر تقریباً مساوی فریت و آستنیت هستند که استحکام بالاتر را با مقاومت بهبود یافته در برابر خوردگی موضعی و ترک خوردگی تنشی (SCC) ترکیب می‌کنند.³

^{گریدهای فوق آستنیتی (مثلاً 904L، 254 SMO) و فوق دوبلکس (مثلاً 2507) کروم، مولیبدن و نیتروژن را بیشتر افزایش می دهند تا عملکرد را در محیط های بسیار تهاجمی از جمله آب دریا و اسیدهای قوی افزایش دهند.}

سوال عملی برای طراحان نفت و گاز، فرآوری شیمیایی، نمک زدایی و خمیر و کاغذ این است که کدام نوع راه حل ایمن تر و مقرون به صرفه تری را در یک محیط معین ارائه می دهد.

با استفاده از شاخص PREN و Pitting: قدرت و محدودیت ها

یکی از ابزارهای غربالگری رایج برای پاسخ به این سوال، عدد معادل مقاومت حفره ای (PREN) یا شاخص حفره ای (PI) است که به صورت PREN=Cr + 3.3Mo + 16N یا PI=Cr + 3.3Mo + 13N بیان می‌شود.

این فرمول های تجربی منعکس کننده اثرات مفید کروم و به ویژه مولیبدن بر حفره کلرید هستند. نیکل، اگرچه برای مقاومت SCC مفید است، اما کمک چندانی به مقاومت حفره‌ای نمی‌کند و معمولاً حذف می‌شود.⁵

مقادیر معمولی نشان می دهد که چرا گریدهای آستنیتی معمولی در آب دریا در مقایسه با گریدهای دوبلکس مشکل دارند.

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 فوق دوبلکس (25Cr–4Mo–N): PREN ≈ 40-41.

PREN بالاتر با دمای بحرانی حفره و شکاف در محلول های کلرید مرتبط است، به همین دلیل است که استانداردهایی مانند NORSOK برای فولادهای زنگ نزن{1}در معرض آب دریا، PREN بیشتر یا برابر با 40 را می طلبد. با این حال، بررسی سال 2021 درفلزاتتاکید کرد که چنین شاخص هایی دما، شرایط متالورژیکی (به عنوان مثال، فاز سیگما)، کیفیت جوش، هندسه شکاف یا رسوبات را نشان نمی دهند و بنابراین باید به عنوان ابزار رتبه بندی تلقی شوند نه تضمین عملکرد.