Duplex vs Austenitic Stainless Steel: ไหนทำงานได้ดีกว่าในสภาพแวดล้อมที่มีฤทธิ์กัดกร่อน

เหล็กกล้าไร้สนิมออสเทนนิติก เช่น 316L (18Cr–8–12Ni) เป็นโลหะผสมแบบเฟสเดียว- มีผิวหน้า-ลูกบาศก์ตรงกลาง (FCC) ซึ่งมีคุณค่าในด้านความต้านทานการกัดกร่อนทั่วไป ความเหนียว และความง่ายในการเชื่อม ส่งผลให้มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในโรงงานอาหาร ยา และปิโตรเคมี²

เกรดดูเพล็กซ์ เช่น 2205 มีโครงสร้างจุลภาคสอง-เฟสที่มีเฟอร์ไรต์และออสเทนไนต์ในปริมาณเท่ากันโดยประมาณ โดยผสมผสานความแข็งแกร่งที่สูงกว่าเข้ากับความต้านทานที่ดีขึ้นต่อการกัดกร่อนเฉพาะที่และการแตกร้าวจากการกัดกร่อนจากความเค้น (SCC)³

^{เกรดซูเปอร์ออสเทนนิติก (เช่น 904L, 254 SMO) และซูเปอร์ดูเพล็กซ์ (เช่น 2507) ช่วยเพิ่มโครเมียม โมลิบดีนัม และไนโตรเจน เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพในตัวกลางที่มีฤทธิ์กัดกร่อนสูง รวมถึงน้ำทะเลและกรดแก่4}

คำถามเชิงปฏิบัติสำหรับนักออกแบบในด้านน้ำมันและก๊าซ กระบวนการทางเคมี การแยกเกลือออกจากน้ำทะเล และเยื่อและกระดาษคือประเภทใดที่ให้โซลูชันที่ปลอดภัยและประหยัดกว่าในสภาพแวดล้อมที่กำหนด

การใช้ PREN และ Pitting Index: กำลังและขีดจำกัด

เครื่องมือคัดกรองทั่วไปอย่างหนึ่งในการตอบคำถามนี้คือตัวเลขเทียบเท่าของความต้านทานต่อหลุม (PREN) หรือดัชนีของหลุม (PI) ซึ่งแสดงเป็น PREN=Cr + 3.3Mo + 16N หรือ PI=Cr + 3.3Mo + 13N

สูตรเชิงประจักษ์เหล่านี้สะท้อนถึงผลประโยชน์ของโครเมียมและโดยเฉพาะอย่างยิ่งโมลิบดีนัมต่อการเกิดรูพรุนของคลอไรด์ นิกเกิล แม้ว่าจะมีประโยชน์ในการต้านทาน SCC แต่ก็มีส่วนต้านทานการเกิดรูพรุนเพียงเล็กน้อยและมักจะละไว้⁵

ค่าทั่วไปแสดงให้เห็นว่าเหตุใดเกรดออสเทนนิติกทั่วไปจึงประสบปัญหาในน้ำทะเลเมื่อเทียบกับเกรดดูเพล็กซ์

316L (17Cr–2.5Mo–12Ni): PI/PREN คงที่ 25

2205 (22Cr–3Mo–N): พรีน data 34-35

904L (20Cr–4Mo–25Ni): พรีน data 34-35

254 SMO / 6Mo (20Cr–6Mo–N): PREN data 42-43

2507 ซูเปอร์ดูเพล็กซ์ (25Cr–4Mo–N): PREN data 40-41

PREN ที่สูงขึ้นมีความสัมพันธ์กับอุณหภูมิรูวิกฤตและรอยแยกที่สูงขึ้นในสารละลายคลอไรด์ ซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไมมาตรฐาน เช่น NORSOK จึงกำหนดให้ PREN มากกว่าหรือเท่ากับ 40 สำหรับเหล็กกล้าไร้สนิมที่สัมผัสกับน้ำทะเล- อย่างไรก็ตามการทบทวนในปี 2021โลหะเน้นย้ำว่าดัชนีดังกล่าวไม่สามารถจับอุณหภูมิ สภาพทางโลหะวิทยา (เช่น เฟสซิกมา) คุณภาพการเชื่อม รูปทรงรอยแยก หรือการสะสมตัว ดังนั้น จึงควรถือเป็นเครื่องมือในการจัดอันดับ ไม่ใช่การรับประกันประสิทธิภาพ