Korozja wżerowa a korozja szczelinowa w stali nierdzewnej: przyczyny i zapobieganie

Stal nierdzewna jest określana ze względu na jej odporność na korozję, ale termin „nierdzewny” opisuje rodzinę stopów o różnym stopniu odporności, a nie materiał odporny na korozję w każdych warunkach. Dwa z najważniejszych, zlokalizowanych mechanizmów korozji mających wpływ na eksploatowaną stal nierdzewną to:korozja wżerowaIkorozja szczelinowa. Obie formy ataku zlokalizowanego mogą spowodować awarię elementu przy stosunkowo niewielkiej całkowitej utracie metalu, przez co są trudne do wykrycia za pomocą oględzin i potencjalnie bardziej niebezpieczne niż jednorodna korozja, która postępuje w sposób przewidywalny i widoczny.

W sprzęcie ze stali nierdzewnej zainstalowanym w środowiskach zawierających chlorki – narażonych na działanie atmosfery przybrzeżnej, w procesach chemicznych, w systemach wody morskiej, a nawet w atmosferze krytych basenów – może wystąpić korozja wżerowa lub szczelinowa pomimo spełnienia wymagań dotyczących składu chemicznego i właściwości mechanicznych określonego gatunku. Dzieje się tak, ponieważ na miejscową korozję wpływa nie tylko skład stopu, ale także:stężenie chlorków, temperatura, pH, dostępność tlenu, stan powierzchni i geometria komponentów.Właściwy wybór gatunku jest konieczny, ale może nie wystarczyć – równie ważne są praktyki projektowania, wytwarzania i konserwacji.

1. Szybkie porównanie: korozja wżerowa i korozja szczelinowa

Kluczowe spostrzeżenia:Wżery to przede wszystkim interakcja materiał-środowisko — warstwa pasywna zawodzi, gdy odporność stopu na wżery jest niewystarczająca w stosunku do poziomu chlorków i temperatury. Korozja szczelinowa jest problemem związanym z geometrią — nawet gatunki o odpowiedniej odporności na wżery na odsłoniętych powierzchniach mogą zostać zaatakowane w szczelinie, gdzie środowisko lokalne staje się bardziej agresywne niż środowisko w masie. To rozróżnienie ma bezpośrednie implikacje dla wyboru gatunku i praktyki projektowej.

2. Co to jest korozja wżerowa?

Korozja wżerowa jest formą niezwykle zlokalizowanego ataku, w wyniku którego powstają małe wgłębienia lub wżery na powierzchni stali nierdzewnej. Dzieje się tak, gdy pasywna warstwa tlenku chromu — niewidoczna, samonaprawiająca się warstwa powierzchniowa, która zapewnia stali nierdzewnej odporność na korozję — zostaje lokalnie przerwana i nie może ulec ponownej pasywacji ze względu na obecność agresywnych jonów, najczęściej chlorków.

Jak wżery inicjują i rozprzestrzeniają się

1. Podział folii pasywnej:Jony chlorkowe (Cl-) adsorbują się na warstwie pasywnej w słabych punktach – wtrąceniach, granicach ziaren, zarysowaniach powierzchni lub obszarach o lokalnych zmianach składu – i zakłócają warstwę tlenku.
2. Inicjacja pitu:Po miejscowej penetracji folii pasywnej odsłonięty metal nieszlachetny staje się anodowy w stosunku do otaczającej powierzchni pasywnej, która pozostaje katodowa. Tworzy to ogniwo galwaniczne z małą anodą i dużą katodą, koncentrując prąd korozyjny w miejscu wżeru.
3. Propagacja jam:W jamie rozpuszczanie metalu uwalnia dodatnio naładowane jony metali. Jony chlorkowe migrują do dołu, aby zachować neutralność ładunku. Chlorki metali hydrolizują, wytwarzając kwas solny i obniżając pH w jamie do wartości tak niskich jak 1–2. To kwaśne środowisko o wysokiej zawartości chlorków zapobiega repasywacji i przyspiesza rozpuszczanie metali – proces autokatalityczny, który powoduje głębsze wgłębienie.
4. Konsekwencje niepowodzenia:Pojedynczy wgłębienie może przeniknąć przez ścianę rury lub płaszcz zbiornika, powodując wyciek lub awarię, podczas gdy otaczająca powierzchnia wydaje się zasadniczo nienaruszona. To sprawia, że ​​wżery są bardziej niebezpieczne niż korozja jednorodna, w przypadku której ścieńczenie ścianek jest stopniowe i wykrywalne na podstawie pomiaru grubości.

Czynniki wpływające na korozję wżerową

• Stężenie chlorków:Wyższe poziomy chlorków zwiększają ryzyko wżerów. Nawet niskie stężenia chlorków mogą powodować wżery, jeśli gatunek stali nierdzewnej ma niewystarczającą odporność na wżery w danej temperaturze.
• Temperatura:Podatność na wżery wzrasta wraz z temperaturą. Krytyczna temperatura wżerów (CPT) to temperatura, powyżej której rozpoczyna się wżery dla danego gatunku i środowiska chlorkowego. Gatunek odporny na wżery w temperaturze otoczenia może w temperaturze 50°C przy tym samym stężeniu chlorków.
• pH:Środowiska o niskim pH zwiększają ryzyko wżerów, utrudniając repasywację. Kwaśne warunki w aktywnym wyrobisku po rozpoczęciu są samopodtrzymujące.
• Warunki stagnacji:Warunki stojące lub niskiego przepływu pozwalają na koncentrację agresywnych jonów na powierzchni i zapobiegają rozcieńczaniu lokalnych chemikaliów wżerowych, zwiększając ryzyko wżerów w porównaniu z warunkami płynięcia.

PREN: Ilościowa miara odporności na wżery

Liczba równoważna odporności wżerowej (PREN) stanowi porównawczą miarę odporności gatunku stali nierdzewnej na korozję wżerową w oparciu o skład stopu:

PREN =%Cr + 3,3 ×%Mo + 16 ×%N

Chrom (Cr) tworzy warstwę pasywną. Molibden (Mo) stabilizuje warstwę pasywną i poprawia jej odporność na atak chlorków. Azot (N) jest szczególnie skuteczny w zwiększaniu odporności na wżery, co znajduje odzwierciedlenie w jego wysokim współczynniku wynoszącym 16.

Przybliżone wartości PREN dla popularnych gatunków:

• 304/304L:PREN ~18–20 — Ograniczona odporność na chlorki; nadaje się do słodkiej wody i łagodnego narażenia atmosferycznego.
• 316/316L:PREN ~24–26 — Zwiększona odporność na chlorki od ~2% Mo; norma dotycząca narażenia na atmosferę przybrzeżną i morską.
• Dupleks 2205:PREN ~34–36 — Dobra odporność na chlorki; nadaje się do wody morskiej i wielu środowisk chemicznych.
• Superdupleks 2507:PREN ~40–43 — Wysoka odporność na chlorki; przeznaczone do stosowania w agresywnej wodzie morskiej, na morzu i w trudnych warunkach chemicznych.

Praktyczne wykorzystanie PREN w zakupach:PREN pomaga porównać względną odporność na wżery różnych gatunków, ale jest to wytyczna, a nie gwarancja pracy wolnej od korozji. Rzeczywista odporność na wżery w konkretnym zastosowaniu zależy od stężenia chlorków, temperatury, pH, stanu powierzchni i obecności szczelin. PREN należy stosować jako narzędzie przesiewowe w celu zawężenia wyboru gatunku, po którym następuje ocena pod kątem konkretnych warunków usługi.

3. Co to jest korozja szczelinowa?

Korozja szczelinowa to zlokalizowany atak, który ma miejsce w wąskich, osłoniętych przestrzeniach, gdzie lokalne środowisko może stać się znacznie bardziej agresywne niż środowisko masowe na zewnątrz szczeliny. Jest bardziej podstępny niż wżery, ponieważ atakuje stal nierdzewną w miejscach ukrytych przed kontrolą wzrokową – pod uszczelkami, w połączeniach śrubowych, pod osadami i w szczelinach kołnierzy – i może wpływać na gatunki odporne na wżery na odsłoniętych powierzchniach w tym samym środowisku masowym.

Mechanizm korozji szczelinowej

1. Niedobór tlenu:W wąskiej szczelinie ograniczona objętość elektrolitu wyczerpuje się w rozpuszczonym tlenie, gdy normalna reakcja katodowa (redukcja tlenu) zużywa dostępny tlen. Wnętrze szczeliny zostaje pozbawione tlenu w porównaniu z powierzchnią zewnętrzną, tworząc komorę koncentracji tlenu.
2. Zakwaszenie:Rozpuszczenie metalu w szczelinie uwalnia jony metali, które hydrolizują, wytwarzając jony wodoru i obniżając pH. Ograniczona geometria zapobiega mieszaniu się kwaśnego roztworu z elektrolitem w masie, a pH wewnątrz szczeliny może spaść do 1–2.
3. Migracja chlorków:Aby zachować neutralność ładunku, jony chlorkowe (Cl-) z elektrolitu w masie migrują do szczeliny, jeszcze bardziej koncentrując agresywne środowisko w zamkniętej przestrzeni.
4. Propagacja autokatalityczna:Połączenie niskiego pH i wysokiego stężenia chlorków wewnątrz szczeliny zapobiega repasywacji powierzchni stali nierdzewnej. Atak rozprzestrzenia się tak długo, jak geometria szczeliny utrzymuje zróżnicowane środowisko pomiędzy wnętrzem i zewnętrzem.

Typowe lokalizacje szczelin w sprzęcie ze stali nierdzewnej

• Pod uszczelkami i uszczelkami na połączeniach kołnierzowych
• Połączenia śrubowe, w których współpracujące powierzchnie nie są połączone metalurgicznie
• Powierzchnie kołnierzy, szczególnie w obszarze osadzenia uszczelki
• Osady, kamień lub zanieczyszczenia pod powierzchnią — forma czasami nazywana korozją podosadową
• Zakładki spawalnicze, spoiny z częściowym przetopem i połączenia zakładkowe
• Połączenia gwintowe i interfejsy elementów złącznych
• Syfony stojące powstałe na skutek złego projektu drenażu

Ważne implikacje dotyczące zamówień i projektowania:Nawet gatunki wysokostopowe o wysokich wartościach PREN, takie jak super duplex 2507, mogą ulegać korozji szczelinowej, jeśli geometria szczeliny jest wystarczająco ciasna, a środowisko jest wystarczająco agresywne (wysokie chlorki, podwyższona temperatura). Krytyczna temperatura korozji szczelinowej (CCCT) dla danego gatunku jest zazwyczaj niższa niż krytyczna temperatura korozji wżerowej (CPT), co oznacza, że ​​korozja szczelinowa inicjuje się łatwiej niż wżerowanie w przypadku tego samego materiału i środowiska masowego. Z tego powodu zapobieganie korozji szczelinowej jest przede wszystkim obowiązkiem projektu i produkcji, a nie wyłącznie problemem doboru materiału.

4. Korozja wżerowa a korozja szczelinowa: kluczowe różnice

Praktyczne rozróżnienie w przypadku zamówień publicznych:Problem wżerów rozwiązuje się przede wszystkim poprzez wybór gatunku — wybierz gatunek o odpowiednim PREN dla stężenia chlorków i temperatury środowiska pracy. Korozja szczelinowa jest uwzględniana zarówno poprzez wybór gatunku, jak i projekt — w miarę możliwości należy wyeliminować geometrię szczelin, a tam, gdzie szczeliny są nieuniknione (kołnierze z uszczelkami, połączenia śrubowe), należy określić gatunek o wystarczającej odporności na korozję szczelinową dla warunków pracy. Sama specyfikacja materiału, jakkolwiek konserwatywna, nie może zrekompensować projektu tworzącego agresywne warunki szczelinowe.

5. Gatunki stali nierdzewnej i lokalna odporność na korozję

Różne gatunki stali nierdzewnej zapewniają stopniowo wyższą odporność na korozję wżerową i szczelinową, głównie dzięki zwiększonej zawartości molibdenu i azotu. Wybór odpowiedniego gatunku polega na dopasowaniu odporności stopu na korozję do oczekiwanego stężenia chlorków, temperatury i stopnia nasilenia szczelin w środowisku pracy:

Wskazówki dotyczące zakupów:Żaden gatunek stali nierdzewnej nie jest powszechnie odporny na korozję. Właściwy gatunek to taki, który ma wystarczającą ilość PREN dla oczekiwanego stężenia chlorków i maksymalnej temperatury roboczej, biorąc pod uwagę, czy w projekcie występują warunki szczelinowe. Gatunek o zbyt dużej specyfikacji (np. super duplex 2507 do zastosowań wewnętrznych) zwiększa koszty bez korzyści w zakresie bezpieczeństwa. Niedostateczna specyfikacja gatunku (np. 304 w przypadku instalacji przybrzeżnej) stwarza ryzyko korozji, które może wymagać kosztownych napraw lub wymiany. Wybór gatunku powinien opierać się na konkretnych warunkach środowiskowych, a nie na domyślnej specyfikacji.

6. Metody zapobiegania: materiał, projekt i wykonanie

Zapobieganie korozji wżerowej i szczelinowej wymaga zintegrowanego podejścia obejmującego dobór materiałów, projektowanie sprzętu oraz praktyki produkcyjne i konserwacyjne. Wszystkie trzy elementy muszą być poprawne; doskonałość w jednym obszarze nie rekompensuje słabości w innym.

Wybór materiału

• Wybierz gatunek według PREN w odniesieniu do środowiska chlorkowego:Wyższe gatunki PREN zapewniają większą odporność na korozję wżerową i szczelinową. Użyj PREN, aby porównać gatunki, ale sprawdź przydatność w odniesieniu do określonego stężenia chlorków, temperatury i pH środowiska pracy.
• Przy wyborze gatunku należy wziąć pod uwagę temperaturę:Gatunek, który zachowuje się odpowiednio w temperaturze otoczenia, może ulec wżerom lub pęknięciom w temperaturze 40–60°C w tym samym środowisku chlorków. Dopuszczalna zawartość chlorków dla danego gatunku maleje wraz ze wzrostem temperatury.
• Gatunki niskowęglowe (304L, 316L) do wyrobów spawanych:Gatunki o niskiej zawartości węgla zmniejszają ryzyko uczulenia (wytrącania się węglika chromu) w strefie wpływu ciepła spoiny, co spowodowałoby utworzenie lokalnych obszarów zubożonych w chrom, podatnych na korozję międzykrystaliczną oprócz wżerów.

Ulepszenia projektu

• Wyeliminuj niepotrzebne szczeliny:Jeśli to możliwe, należy stosować połączenia spawane doczołowo zamiast kołnierzy śrubowych. Uszczelnij lub wyeliminuj połączenia zakładkowe, spoiny z częściowym przetopem i odsłonięte gwinty w środowisku korozyjnym.
• Projekt drenażu:Unikaj powierzchni poziomych, martwych nóg i kieszeni, w których woda zawierająca chlorki może gromadzić się i koncentrować w wyniku parowania. Nachylone powierzchnie ułatwiają drenaż.
• Wybierz materiały uszczelek i projekty gniazd:Niechłonne materiały uszczelek zmniejszają objętość elektrolitu uwięzionego na styku uszczelki z metalem. Prawidłowe dociśnięcie uszczelki minimalizuje objętość szczeliny bez tworzenia nowych dróg wycieków.
• Unikaj warunków stagnacji przepływu:Utrzymuj wystarczającą prędkość przepływu w rurociągach i zbiornikach, aby zapobiec gromadzeniu się osadów zawierających chlorki na powierzchniach stali nierdzewnej.

Produkcja i konserwacja

• Prawidłowa praktyka spawalnicza:Stosować kwalifikowane procedury spawania z odpowiednim spoiwem, kontrolą dopływu ciepła i osłoną gazu obojętnego.Usuń zabarwienie termiczne spoiny(barwna warstwa tlenku przylegająca do spoin) poprzez wytrawianie, ponieważ warstwa zubożona w chrom pod zabarwieniem cieplnym jest podatna na miejscową korozję.
• Wytrawianie i pasywacja po wytworzeniu:Trawienie chemiczne usuwa zgorzelinę spawalniczą, zabarwienie termiczne i zanieczyszczenia powierzchni. Pasywacja kwasem azotowym lub cytrynowym przywraca pasywną warstwę tlenku chromu na czyszczonej powierzchni. Obydwa są niezbędne dla odporności na korozję w produkowanym sprzęcie ze stali nierdzewnej.
• Czyszczenie powierzchni:Regularnie czyszcząc usuwaj osady powierzchniowe, zanieczyszczenia i pozostałości zawierające chlorki. Osady tworzą warunki szczelinowe pod osadami i mogą gromadzić chlorki na powierzchni metalu.
• Program kontroli:W przypadku zastosowań krytycznych okresowa kontrola miejsc podatnych na szczeliny (kołnierze, obszary uszczelek) i kontrola wizualna pod kątem powstawania wżerów na odsłoniętych powierzchniach umożliwiają wczesne wykrycie, zanim wystąpi awaria.

Najbardziej skuteczna strategia zapobiegania łączy wszystkie trzy elementy: odpowiednią jakość dla środowiska, konstrukcję minimalizującą szczeliny i warunki stagnacji oraz praktyki produkcyjne i konserwacyjne, które chronią warstwę pasywną. Gatunek o wysokim PREN określony w projekcie pełnym zastojowych szczelin bez obróbki powierzchni po spawaniu nie jest rozwiązaniem antykorozyjnym — jest to ryzyko korozji zakupione za wyższą cenę.

7. Typowe błędy zakupowe

1. Wybór 304/304L dla środowisk zawierających chlorki.304 nie zawiera molibdenu i ma niski PREN (~ 18–20), co czyni go podatnym na korozję wżerową i szczelinową w środowiskach zawierających chlorki – w tym w atmosferach przybrzeżnych, ekspozycji na sól odladzającą i wielu płynach stosowanych w procesach przemysłowych. W przypadku każdego zastosowania, w którym występuje znana ekspozycja na chlorki, należy ocenić gatunek 316/316L lub gatunek o wyższej zawartości stopu.

2. Zakładając, że 316/316L jest odporny na działanie wody morskiej w każdych warunkach.316L zapewnia dobrą odporność na przybrzeżne warunki atmosferyczne, ale może ulegać korozji szczelinowej w warunkach ciepłej, stojącej wody morskiej, szczególnie w szczelinach kołnierzy, pod uszczelkami i w innych geometriach szczelin. W przypadku zastosowań w zanurzonej wodzie morskiej lub w strefie rozbryzgów należy zastosować duplex 2205 lub super duplex 2507.

3. Ignorowanie ryzyka związanego z projektowaniem szczelin przy określaniu gatunku materiału.Określenie gatunku wysokostopowego w konstrukcji stwarzającej trudne warunki szczelinowe (źle zaprojektowane kołnierze, zastoje kieszeni, połączenia gwintowe w płynie procesowym) może nie zapobiec korozji szczelinowej. Wybór materiału i przegląd projektu powinny przebiegać razem, a nie sekwencyjnie.

4. Wybór gatunku na podstawie samego kosztu materiału, bez oceny ryzyka korozji.Różnica w kosztach pomiędzy 304L i 316L dla danego komponentu jest niewielka w porównaniu z kosztem przedwczesnej awarii, wymiany i przestojów. Wybór gatunku oparty wyłącznie na najniższym koszcie materiału, który powoduje uszkodzenie korozyjne, jest fałszywą oszczędnością.

5. Brak określenia obróbki powierzchni poprodukcyjnej.Odcień stali nierdzewnej pod wpływem ciepła spawania nie jest kosmetyczny — warstwa zubożona w chrom pod odcieniem jest podatna na miejscową korozję. Trawienie i pasywacja po spawaniu powinny być określone jako część zakresu produkcji urządzeń ze stali nierdzewnej pracujących w środowisku korozyjnym.

6. Pominięcie certyfikatu materiałowego (MTC) w zamówieniu.W przypadku zastosowań krytycznych pod względem korozji należy sprawdzić skład chemiczny materiału. Norma EN 10204 3.1 MTC dostarcza udokumentowanych dowodów na to, że skład chemiczny dostarczonego materiału spełnia określone wymagania. W szczególności zawartość molibdenu należy sprawdzić w gatunkach 316L i duplex, od których zależy odporność na wżery.

7. Zamawianie według nazwy zwyczajowej bez określenia wymagań dotyczących składu chemicznego.„316L” określa zakres dopuszczalnych składów. Próbki z dolnej granicy dopuszczalnego zakresu molibdenu (~2,0%) mają mierzalnie niższy PREN niż próbki ze średniego i górnego zakresu (~2,5%). W przypadku granicznych warunków pracy chlorków należy rozważyć określenie minimalnej zawartości molibdenu w dopuszczalnym zakresie gatunku, jeśli wymagają tego warunki pracy.

8. Przewodnik po wyborze materiałów według środowiska

Ważny:Ta tabela zawiera ogólne wskazówki. Wybór gatunku dla określonych warunków pracy powinien opierać się na stężeniu chlorków, temperaturze roboczej, pH, obecności geometrii szczelin oraz mających zastosowanie przepisach i normach. W przypadku wątpliwości co do przydatności określonego gatunku do środowiska korozyjnego, należy skonsultować się z dostawcą materiału lub inżynierem ds. korozji posiadającym udokumentowane szczegółowe warunki pracy.

9. Jak Shangyou wspiera dostawy materiałów odpornych na korozję

Shaanxi Shangyou ze stali nierdzewnej Co., Ltd. dostarcza produkty ze stali nierdzewnej w gatunkach zapewniających szeroką gamę odporności na korozję wżerową i szczelinową dla różnych środowisk pracy. Produkty są dostępne w 304/304L, 316/316L, duplex 2205 i super duplex 2507 i obejmują arkusze, płyty, cewki, rury, rury, pręty i profile konstrukcyjne. Wsparcie jakościowe i dokumentacyjne obejmuje:

• Zgodność z ASTM:Produkty dostarczane zgodnie z obowiązującymi normami ASTM (A240, A312, A276, A479, A790) z pełną weryfikacją.
• EN 10204 3.1 MTC:Skład chemiczny, w tym zawartość chromu, niklu, molibdenu i azotu, udokumentowany jako standard w weryfikacji PREN.
• Testy PMI:Pozytywna identyfikacja materiału dostępna na żądanie w celu weryfikacji gatunku i składu.
• Wsparcie techniczne:Pomoc w wyborze gatunku do zastosowań korozyjnych, porównaniu PREN i przygotowaniu specyfikacji materiałowej.
• Dokumentacja eksportowa:Kompletna dokumentacja wysyłkowa i certyfikacyjna dla zamówień międzynarodowych.

Pomagamy klientom wybrać właściwy gatunek dla ich środowiska korozyjnego — ponieważ koszt niewłaściwego gatunku jest płacony w trakcie usługi, a nie przy zamówieniu.

Często zadawane pytania

1. Jaka jest różnica pomiędzy korozją wżerową a korozją szczelinową stali nierdzewnej?
Korozja wżerowa to miejscowy atak na odsłonięte powierzchnie, inicjowany przez uszkodzenie warstwy pasywnej w izolowanych punktach, zwykle wywoływany przez jony chlorkowe. Korozja szczelinowa to miejscowy atak w ograniczonych przestrzeniach (szczeliny, pod uszczelkami, połączenia śrubowe), gdzie niedobór tlenu tworzy agresywne środowisko lokalne, które zapobiega repasywacji. Wżery to przede wszystkim problem materiałowo-środowiskowy, który można rozwiązać poprzez wybór gatunku. Korozja szczelinowa jest przede wszystkim problemem projektowym — może zainicjować się łatwiej niż wżery w przypadku tego samego materiału i środowiska masowego, a zapobieganie jej polega na eliminowaniu pęknięć na etapie projektowania lub wyborze gatunku o wystarczającej odporności na korozję szczelinową, w przypadku gdy pęknięcia są nieuniknione.

2. Dlaczego stal nierdzewna ulega wżerom w środowisku chlorkowym?
Jony chlorkowe są małe, ruchliwe i agresywne chemicznie w stosunku do pasywnej warstwy tlenku chromu, która chroni stal nierdzewną. W zlokalizowanych słabych punktach — wtrąceniach, granicach ziaren, zadrapaniach powierzchni — chlorki zakłócają powłokę, uniemożliwiają jej naprawę (repasywację) i tworzą małe ogniwo anodowe/duże katodowe, w którym odsłonięty metal szybko rozpuszcza się w wgłębieniu. W jamie pH spada w miarę hydrolizy jonów metali, a chlorki migrują do środka, aby utrzymać neutralność ładunku, tworząc samopodtrzymujące się kwaśne środowisko o wysokiej zawartości chlorków, które wpycha jamę głębiej.

3. Co to jest PREN i jak się go wykorzystuje przy doborze stali nierdzewnej?
PREN (liczbę równoważną odporności na wżery) oblicza się jako PREN =%Cr + 3,3 ×%Mo + 16 ×%N, gdzie Cr, Mo i N to procent wagowy chromu, molibdenu i azotu w stopie. PREN stanowi porównawczą miarę odporności gatunku na korozję wżerową — wyższy PREN oznacza lepszą odporność. Wartości przybliżone: 304 ~18–20, 316L ~24–26, dupleks 2205 ~34–36, superdupleks 2507 ~40–43. PREN jest narzędziem przesiewowym; Rzeczywista odporność na wżery w konkretnym zastosowaniu zależy od stężenia chlorków, temperatury, pH i stanu powierzchni.

4. Czy stal nierdzewną 316L można stosować w wodzie morskiej?
316L nadaje się do stosowania w przybrzeżnych warunkach atmosferycznych (konstrukcje zewnętrzne w pobliżu morza), ale jest podatny na korozję szczelinową w zanurzonej wodzie morskiej, szczególnie w warunkach ciepłych lub stojących, na uszczelnionych kołnierzach, połączeniach śrubowych i pod osadami. W przypadku systemów transportu wody morskiej, wymienników ciepła wykorzystujących wodę morską i zanurzonych konstrukcji morskich, zwykle zaleca się stosowanie stali duplex 2205 lub super duplex 2507, aby zapewnić odpowiednią odporność na korozję szczelinową. Konkretny gatunek należy wybrać w oparciu o oczekiwaną temperaturę wody morskiej, warunki przepływu i nasilenie szczeliny.

5. Jak można zapobiegać korozji szczelinowej w sprzęcie ze stali nierdzewnej?
Zapobieganie łączy projekt i dobór materiałów: wyeliminuj niepotrzebne szczeliny poprzez połączenia spawane doczołowo zamiast kołnierzy, zaprojektuj pod kątem całkowitego drenażu, wybierz niechłonne materiały uszczelek, unikaj połączeń gwintowych w kontakcie z płynem procesowym, a tam, gdzie nie da się uniknąć szczelin, wybierz gatunek o wystarczającej odporności na korozję dla warunków szczeliny (zwykle o jeden poziom PREN wyższy niż byłby wybrany wyłącznie ze względu na odporność na wżery). Trawienie i pasywacja po spawaniu oraz regularne czyszczenie w celu usunięcia osadów dodatkowo zmniejszają ryzyko.

6. Czy wykończenie powierzchni wpływa na odporność na korozję wżerową i szczelinową?
Wykończenie powierzchni nie zmienia składu chemicznego stopu, a zatem nie zmienia naturalnej odporności na korozję opartej na PREN. Jednakże chropowatość powierzchni może wpływać na miejscową inicjację korozji: bardziej chropowate powierzchnie (nr 1, gruboszlifowane) zatrzymują więcej osadów i zapewniają więcej miejsc inicjacji niż gładsze powierzchnie (2B, BA, polerowane). Odcień cieplny spoiny i zanieczyszczenie powierzchni spowodowane produkcją są znacznie ważniejszymi czynnikami niż oznaczenie wykończenia walcowniczego. Trawienie i pasywacja poprodukcyjna to krytyczne zabiegi powierzchniowe zapewniające odporność na korozję, niezależnie od początkowego wykończenia powierzchni.

7. Czy stal nierdzewna 304 nadaje się do użytku na zewnątrz?
304/304L jest odpowiedni do stosowania na zewnątrz w obszarach wiejskich, miejskich i łagodnych środowiskach przemysłowych, gdzie ekspozycja na chlorki jest niska. Nie jest zalecany do środowisk przybrzeżnych (w promieniu kilku kilometrów od morza), obszarów narażonych na działanie soli odladzającej lub środowisk przemysłowych, w których występują chemikalia zawierające chlorki unoszące się w powietrzu. Dla tych środowisk należy określić 316L. Kategoria korozyjności atmosfery (ISO 9223) dla konkretnej lokalizacji może pomóc przy wyborze pomiędzy 304L a 316L.

8. Dlaczego molibden jest ważny dla odporności stali nierdzewnej na korozję?
Molibden (Mo) stabilizuje pasywną warstwę tlenku chromu i poprawia jej odporność na rozkład przez jony chlorkowe, bezpośrednio zwiększając odporność na korozję wżerową i szczelinową. W formule PREN molibden jest ważony jako 3,3-krotność jego wartości procentowej, co odzwierciedla jego znaczący wpływ. To dlatego 316L (zawierający ~2% Mo) ma wymiernie lepszą odporność na chlorki niż 304L (bez celowego dodatku Mo) i dlaczego gatunki duplex i super duplex z wyższą zawartością molibdenu zapewniają stopniowo wyższą odporność na miejscową korozję wywołaną chlorkami.

9. Jakie praktyki produkcyjne zwiększają ryzyko korozji wżerowej i szczelinowej?
Najbardziej znaczącym ryzykiem korozji związanym z produkcją jest nieusunięcie zabarwienia cieplnego spoiny. Pod kolorowym tlenkiem przylegającym do spoin znajduje się warstwa zubożona w chrom, która jest podatna na korozję wżerową i szczelinową. Inne praktyki wysokiego ryzyka obejmują: stosowanie narzędzi ze stali węglowej, które osadzają cząsteczki żelaza w powierzchni stali nierdzewnej (tworząc miejsca inicjacji rdzy), brak pasywacji po obróbce, pozostawianie zanieczyszczeń powierzchni na skutek szlifowania lub obróbki mechanicznej oraz tworzenie szczelin w wyniku złego dopasowania połączeń śrubowych lub uszczelnianych. Trawienie i pasywacja poprodukcyjna powinna być określona jako standardowe wymaganie dla urządzeń ze stali nierdzewnej pracujących w środowisku korozyjnym.

10. Co kupujący powinien sprawdzić na MTC, jeśli stal nierdzewna jest przeznaczona do zastosowań korozyjnych?
Sprawdź zawartość chromu, molibdenu i azotu w odniesieniu do zakresu składu określonego gatunku. W przypadku zamówienia 316L upewnij się, że zawartość molibdenu mieści się w określonym zakresie (zwykle 2,0–3,0%). W przypadku gatunków duplex i super duplex należy sprawdzić, czy wszystkie kluczowe pierwiastki (Cr, Mo, N, Ni) spełniają wymagania gatunku. PREN można obliczyć na podstawie wartości MTC, aby potwierdzić, że dostarczony skład spełnia oczekiwany poziom odporności na wżery. W przypadku krytycznych zastosowań korozyjnych należy rozważyć określenie minimalnej zawartości molibdenu w zakresie gatunku, jeśli wymagają tego graniczne warunki pracy.