الرقم المكافئ لمقاومة التنقر (PREN): كيفية استخدامه بشكل صحيح في الاختيار

مقدمة

كل مهندس قام بالبحث عن الفولاذ المقاوم للصدأ أو سبائك النيكل المناسب لبيئة غنية بالكلوريد- واجه مصطلح PREN - الرقم المكافئ لمقاومة التنقر. ويظهر في أوراق البيانات الفنية، وتقارير اختيار المواد، والكتب المدرسية لهندسة التآكل، ومعايير الصناعة. يتم الاستشهاد بها على نطاق واسع، وكثيرًا ما يتم اقتباسها بشكل خاطئ، وأحيانًا يتم إساءة استخدامها بطرق تؤدي إما إلى زيادة-المواصفات (دفع الكثير مقابل سبيكة متميزة) أو أقل من-المواصفات (تحديد درجة تفشل قبل الأوان في الخدمة.

PREN ليس رقمًا سحريًا. وهو عبارة عن مؤشر تركيبي - وهو مجموع مرجح لتركيزات الكروم والموليبدينوم والنيتروجين و(في بعض المتغيرات) التنغستن في سبيكة. لقد تم تطويره كأداة فحص عملية لتصنيف الفولاذ المقاوم للصدأ وسبائك النيكل حسب مقاومتها النسبية للتآكل الناتج عن الكلوريد، واستبدال الاختبارات المعملية المكلفة والمستهلكة للوقت - بحساب بسيط من تقرير التركيب الحراري.

يجيب هذا الدليل على الأسئلة التي يطرحها المهندسون ومتخصصو المشتريات فعليًا حول PREN: ماذا يعني الرقم بالضبط؟ ما هي متغيرات الصيغة المختلفة ومتى يجب استخدام كل منها؟ ما هي الحدود الصحيحة لبيئات خدمة محددة؟ ما هي الأخطاء الأكثر شيوعًا عند تطبيق PREN؟ وكيف يتفاعل PREN مع معايير تأهيل الخدمة الحامضة-مثل NACE MR0175 وISO 15156؟ يتبع كل قسم هيكل العنوان + الاستنتاج + الأساس المنطقي: يأتي الاستنتاج أولاً، مما يجعل من السهل قراءته والاستشهاد به.

ما هو PREN؟

الرقم المكافئ لمقاومة التنقر (PREN) هو قيمة عددية واحدة مشتقة من التركيب الكيميائي للفولاذ المقاوم للصدأ أو سبائك النيكل. إنه يحدد القدرة النسبية للسبائك على مقاومة بدء تأليب الكلوريد - وهو أحد أكثر أشكال التآكل شيوعًا وخطورة في بيئات الكلوريد المائية.

PREN هو مؤشر فحص تركيبي، وليس قيمة أداء مُقاسة. فهو يخبرك بالترتيب النسبي للسبائك من خلال مقاومة التنقر بناءً على كيميائيتها وحدها - ولا يخبرك بدرجة حرارة التنقر الفعلية، أو معدل التآكل، أو ما إذا كانت السبيكة مؤهلة لبيئة خدمة معينة.

تم تطوير PREN لأن القياس المباشر لمقاومة التنقر - من خلال الاختبارات المعملية مثل ASTM G48 (غمر كلوريد الحديديك) أو اختبار درجة حرارة التنقر الكهروكيميائية الحرجة (CPT) - يعد أمرًا مكلفًا، ويستغرق وقتًا-، ويتطلب معدات متخصصة. سمح المؤشر التركيبي الذي يرتبط بمقاومة التنقر للمهندسين بتصنيف السبائك بسرعة باستخدام تقرير التركيب الحراري من المصنع.

لماذا الكروم والموليبدينوم والنيتروجين مادة

تزن صيغة PREN ثلاثة عناصر لأن كل منها يساهم في تأليب المقاومة من خلال آلية فيزيائية متميزة:

الكروم (الكروم):يشكل طبقة سطحية من أكسيد الكروم -السلبي (Cr2O3) والتي تعد بمثابة الدفاع الأساسي ضد هجوم الكلوريد. المزيد من الكروم يعني طبقة سلبية أكثر سمكًا وأكثر ثباتًا وأكثر شفاءً ذاتيًا-. عامل الوزن في PREN: 1.0 (خط الأساس).

الموليبدينوم (مو):يتم دمجه في الفيلم السلبي مثل الموليبدينوم-أوكسي هيدروكسيد (MoO(OH)2)، الذي يثبط التحمض المحلي الذي يؤدي إلى بدء الحفرة والنمو. يعتبر Mo أكثر فعالية بحوالي 3.3 مرة من Cr لكل نسبة وزن. عامل الوزن في PREN: 3.3.

النيتروجين (ن):تشكل أيونات الأمونيوم (NH4+) على سطح الحفرة والتي تعمل على عزل الحمض المحلي وقمع انتشار الحفرة. يقوم N أيضًا بتوسيع مرحلة الأوستينيت وتثبيته ضد التحسس. N حوالي 16 مرة أكثر فعالية من الكروم لكل نسبة وزن. عامل الوزن في PREN: 16.

التنغستن (W) - في صيغة المتغير W-:يتصرف بشكل مشابه لـ Mo في منع التنقر، ولكن بنصف الكفاءة تقريبًا لكل نسبة وزن. عامل الوزن في متغير W- PREN: 1.65 (3.3 × 0.5).

PREN هو مؤشر تصنيف لبدء الحفر على أساس التكوين. إنه لا يأخذ في الاعتبار: (1) البنية المجهرية - توازن الفريت/الأوستينيت، مرحلة سيجما-، المشتملات؛ (2) تشطيب السطح - تتصرف الأسطح المصنعة والأرضية والمخللة بشكل مختلف؛ (3) حرارة اللحام -المناطق المتضررة - ينطبق PREN على المعدن الأصلي فقط؛ (4) تختلف كيمياء الكلوريد النوعي - بين مياه البحر والمحلول الملحي المركز؛ (5) درجة الحرارة، ودرجة الحموضة، وكيمياء المحاليل ما بعد الكلوريد. يجب دائمًا التحقق من صحة PREN من خلال اختبار CPT/CCT وفقًا لمعيار ASTM G48 للتطبيقات المهمة.

صيغة PREN القياسية ومتغيراتها الثلاثة

لا توجد صيغة PREN عالمية واحدة. توجد ثلاثة أنواع مختلفة، كل منها يناسب عائلات مختلفة من السبائك. يؤدي استخدام المتغير الخاطئ إلى إنتاج أرقام لا معنى لها.

صيغة PREN القياسية (الصيغة الأساسية)

صيغة:PREN=%Cr + 3.3 x %Mo + 16 x %Nينطبق على: الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي القياسي والمزدوج (على سبيل المثال، 304L، 316L، 904L، 2205، 2507) حيث Mo<= 7% and W is absent or negligible.

تم تطوير صيغة PREN القياسية للفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي والمزدوج الشائع حيث يكون محتوى الموليبدينوم أقل من 7% تقريبًا ولا تتم إضافة التنغستن عمدًا. في هذا النطاق، يوفر عامل الوزن 3.3x Mo وعامل الوزن 16x N ارتباطًا جيدًا مع قيم CPT -المختبرية. هذه هي الصيغة الأكثر اقتباسًا على نطاق واسع وهي الصيغة الافتراضية عندما لا يتم تحديد الصيغة.

التنغستن-صيغة PREN المصححة (W-PREN)

صيغة:PRENw=%Cr + 3.3 x (%Mo + 0.5 x %W) + 16 x %Nينطبق على: التنغستن-السبائك التي تحتوي على - Zeron 100 (S32760)، Ferralium 255، Hastelloy C-276، والدرجات المشابهة حيث يكون W عبارة عن إضافة متعمدة للسبائك.

يساهم التنغستن في تأليب المقاومة ولكن بما يقرب من نصف كفاءة الموليبدينوم لكل نسبة وزن. يستبدل متغير W- مصطلح Mo الأولي بمكافئ Mo- الفعال (Mo + 0.5W)، مما يؤدي إلى إنتاج قيمة PREN التي يمكن مقارنتها مباشرة بالصيغة القياسية. بالنسبة للسبائك مثل Zeron 100 (التي تحتوي على كل من Mo وW)، فإن استخدام الصيغة القياسية بدون تصحيح W- من شأنه أن يقلل بشكل كبير من مقاومة التنقر.

النيتروجين-المسيطر / العالي-النيتروجين PREN

صيغة:PRENn=%Cr + 0.5 x %Mo + 30 x %Nينطبق على: بعض أنواع الفولاذ المقاوم للصدأ فائقة السبائك وسبائك النيكل المتخصصة حيث يتجاوز محتوى النيتروجين 0.40% وتبالغ الصيغة القياسية في تقدير المقاومة.

Some researchers have proposed alternative weightings for very high-nitrogen alloys (>0.40% N)، حيث تتضاءل المساهمة الهامشية للنيتروجين الإضافي ويصبح العامل القياسي 16x غير دقيق. ومن الناحية العملية، تظل الصيغة القياسية هي الأكثر استخدامًا والمقبولة على نطاق واسع عبر جميع عائلات السبائك في المواصفات الهندسية. إن متغير W- هو الصيغة الأخرى الوحيدة التي تحظى بقبول واسع النطاق في الصناعة (خاصة في القطاع البحري وتحت سطح البحر).

مرجع سريع لمتغير الصيغة-.

الجدول 1: متغيرات صيغة PREN - متى يتم استخدام كل منها وما هو معيار الصناعة

قيم PREN للفولاذ المقاوم للصدأ وسبائك النيكل

يوفر الجدول التالي قيم PREN للقيم المحددة على نطاق واسعالفولاذ المقاوم للصدأ وسبائك النيكلفي خدمة الكلوريد ومياه البحر. يتم حساب القيم من تركيبات النطاق المتوسط- النموذجية وهي إرشادية - ويتم التحقق منها دائمًا مقابل كيمياء الحرارة الفعلية.

قيم PREN - الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي والدوبلكس

الجدول 2: قيم PREN للفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي والمزدوج (محسوبة من تركيبات النطاق المتوسط ​​- النموذجية؛ التحقق من كيمياء الحرارة الفعلية)

قيم PREN - سبائك النيكل

الجدول 3: قيم PREN لسبائك النيكل (محسوبة من تركيبات النطاق المتوسط ​​- النموذجية؛ التحقق من كيمياء الحرارة الفعلية؛ التيتانيوم لا يحتوي على PREN - فهو يعمل بواسطة آلية مناعة مختلفة بشكل أساسي)

الصناعة-عتبات PREN القياسية لخدمة المياه البحرية ومياه البحر

أحد الأسئلة العملية الأكثر شيوعًا حول PREN هو: "ما هو الحد الأدنى من PREN الذي أحتاجه لخدمة مياه البحر؟" تعتمد الإجابة على بيئة الخدمة المحددة، وقد تقاربت ممارسات الصناعة عند بعض الحدود المقبولة على نطاق واسع.

بالنسبة للغمر المستمر في مياه البحر، فإن مستوى PREN الذي لا يقل عن 40 هو الحد الأدنى المقبول على نطاق واسع. بالنسبة لبيئات الكلوريد المعتدلة (على سبيل المثال، المياه المنتجة بكلوريد أقل من 5000 جزء في المليون)، قد يكون PREN 34-40 مقبولاً. بالنسبة للبيئات التي لا تحتوي على مياه البحر، والبيئات منخفضة الكلوريد، قد يكون PREN 24 أو أعلى كافيًا.هذه العتبات مستمدة من عقود من الخبرة في الخدمة البحرية والبحرية، وبيانات اختبار CPT، والارتباط التجريبي بين PREN ودرجة حرارة الحفر الحرجة (CPT). إنها قيم فحص، وليست ضمانات مطلقة - اختبار CPT/CCT وفقًا لمعيار ASTM G48 مطلوب للتطبيقات البحرية المهمة تحت سطح البحر.

عتبات PREN

الجدول 4: حدود PREN المقبولة في الصناعة حسب بيئة الخدمة (المستمدة من الخبرة الخارجية، وبيانات اختبار CPT، وتوجيهات NORSOK / DNV / NACE؛ واختبار CPT/CCT ASTM G48 المطلوب للتطبيقات المهمة)

PREN مقابل CPT وCCT: المقاومة المقاسة مقابل المقاومة المحسوبة

PREN هي قيمة محسوبة مشتقة من التكوين. يتم قياس درجة حرارة التنقر الحرجة (CPT) ودرجة حرارة الشق الحرج (CCT) من خلال الاختبارات المعملية القياسية. كلاهما يستخدم في اختيار السبائك - فهم العلاقة بينهما أمر ضروري.

درجة الحرارة الحرجة (CPT)

CPT هي أعلى درجة حرارة يمكن أن تتحمل فيها السبيكة محلول كلوريد الحديديك بنسبة 6% (حسب ASTM G48 الطريقة A) بدون تأليب. وهي قيمة أداء يتم قياسها بشكل مباشر - وليست عملية حسابية.يوفر CPT معيارًا مطلقًا للأداء لا يمكن لـ PREN توفيره. قد يكون لسبائكتين لهما نفس PREN قيم CPT مختلفة إذا كانت البنية المجهرية أو تشطيب السطح أو محتوى التضمين مختلفًا. CPT هي المعلمة المفضلة لتحديد السبائك في تطبيقات مياه البحر الحرجة.

درجة حرارة الشق الحرجة (CCT)

CCT هي أعلى درجة حرارة تقاوم فيها السبيكة تآكل الشقوق تحت شق غسالة PTFE المكون في 6٪ من كلوريد الحديديك (حسب ASTM G48 الطريقة B). يكون CCT دائمًا أقل من CPT لنفس السبيكة لأن هندسة الشقوق تخلق الكيمياء المحلية الأكثر عدوانية.بالنسبة للمفاصل ذات الحواف، والوصلات الملولبة، وتركيبات المشبك تحت سطح البحر، فإن CCT - وليس CPT - هي المعلمة ذات الصلة لاختيار المواد. عادةً ما يكون CCT أقل بمقدار 10-30 درجة مئوية من CPT للسبائك المزدوجة والفائقة الازدواج.

PREN وCPT وCCT - العلاقة والارتباط

الجدول 5: قيم CPT وCCT التقريبية للسبائك الشائعة (وفقًا لمعيار ASTM G48؛ القيم إرشادية وتختلف باختلاف تشطيب السطح والحرارة؛ وتتجاوز CPT دائمًا CCT لنفس السبيكة)

PREN للفولاذ المقاوم للصدأ المزدوج والفائق الازدواج

يحتل الفولاذ المزدوج المقاوم للصدأ موقعًا مهمًا في الهندسة البحرية والبحرية نظرًا لأنه يوفر قوة تقارب-الطباعة على الوجهين ومقاومة أفضل للتنقر مقارنة بالأوستنيت القياسي - بنصف تكلفة سبائك النيكل تقريبًا. إن فهم كيفية تصرف PREN في السبائك المزدوجة يتطلب الاهتمام بالبنية المجهرية.

لماذا يؤثر محتوى الفريت على معنى PREN في السبائك المزدوجة

ينطبق PREN كما تم حسابه على مرحلة الأوستينيت في الفولاذ المقاوم للصدأ المزدوج، وليس على السبائك السائبة. تحتوي السبائك المزدوجة التي تحتوي على 50% أوستنيت و50% فريت على ممثل PREN لتركيبة طور الأوستينيت، لكن طور الفريت يحتوي على Cr وMo أقل بكثير وهو موقع البدء المفضل للتنقر. من الناحية العملية، يحتوي الفريت في الفولاذ المقاوم للصدأ المزدوج على PREN أقل من الأوستينيت، وهذا هو السبب في أن مرحلة الفريت تحفر بشكل تفضيلي في اختبار كلوريد الحديديك. يعكس إجمالي سبيكة CPT سلوك مرحلة الفريت، وليس PREN المحسوب. بالنسبة للسبائك المزدوجة، يعد اختبار CPT مهمًا بشكل خاص لأن ارتباط PREN-إلى-CPT أقل مباشرة من الدرجات الأوستنيتي.

يعد محتوى النيتروجين أمرًا بالغ الأهمية في السبائك المزدوجة لأن النيتروجين يتم إثرائه بشكل تفضيلي في مرحلة الأوستينيت (حوالي 2-3x محتوى الجزء الأكبر من N)، والأوستينيت لديه قابلية ذوبان أعلى من الكروم والموليب. ويعني هذا التقسيم أن مرحلة الأوستنيت PREN في سبيكة مزدوجة أعلى مما قد يوحي به التركيب بالجملة، في حين أن مرحلة الفريت PREN أقل. مرحلة الفريت، كونها الأنود في الزوج الجلفاني مع الأوستينيت، هي المكان الذي يبدأ فيه التنقر.

عتبات PREN للسبائك المزدوجة في خدمة مياه البحر

دوبلكس 2205 (PREN ~34-36):CPT ~ 25 درجة مئوية حسب ASTM G48. لا يُنصح بالغمر المستمر في مياه البحر بدرجة حرارة تزيد عن 30-40 درجة مئوية تقريبًا. يستخدم لخطوط التدفق والناهضات في مياه البحر ذات درجة الحرارة المعتدلة مع التعرض الدوري وليس المستمر.

سوبر دوبلكس 2507 (PREN ~41-43):CPT ~ 75 درجة مئوية. العمود الفقري للصناعة لخدمة مياه البحر المستمرة-المغمورة تحت سطح البحر. يرتبط PREN فوق 40 بقدرة كاملة على الغمر في مياه البحر في درجات حرارة بحر الشمال وغرب أفريقيا وخليج المكسيك (5-35 درجة مئوية). مطلوبة في معظم مواصفات المشاريع البحرية لخطوط التدفق تحت سطح البحر غير المدفونة.

زيرون 100 / S32760 (PRENw ~44):CPT ~ 80 درجة مئوية. تعتبر ميزة PREN المصححة بواسطة W-مقارنة بـ 2507 متواضعة من حيث PREN ولكنها تترجم إلى CPT أعلى بمقدار 5 درجات مئوية تقريبًا، مما يجعل Zeron 100 هو الدرجة المفضلة لتطبيقات منطقة مياه البحر والرذاذ الأكثر عدوانية-.

PREN لسبائك النيكل: لماذا تبدو الأرقام مختلفة

تحتوي سبائك النيكل عادة على قيم PREN أعلى بكثير من الفولاذ المقاوم للصدأ، وهذا هو أحد مصادر الارتباك في تطبيق PREN عبر عائلات السبائك. إن Hastelloy C-276 مع PREN ~74 ليس "ضعف جودة" مثل 316L مع PREN ~23 - المقياس ليس خطيًا.

لماذا لا يمكن مقارنة قيم سبائك النيكل PREN بشكل مباشر مع PREN المقاوم للصدأ

عدم خطية مقياس PREN: PREN هو مؤشر تصنيف ضمن عائلة سبائك (الفولاذ المقاوم للصدأ أو سبائك النيكل)، وليس مقياس خطي عالمي. لا يحتوي Hastelloy C-276 (PREN ~74) على مقاومة تأليب تبلغ 74/23=3.2 مرة 316L. إنه محصن بشكل أساسي ضد الحفر في مياه البحر الطبيعية، في حين أن 316L ليس كذلك. استخدم PREN لتصنيف السبائك ضمن نفس العائلة؛ لا تستخدمه للمقارنة بين العائلات. تمت معايرة صيغة PREN على بيانات الفولاذ المقاوم للصدأ. عند تطبيقها على سبائك النيكل التي تحتوي على نسبة عالية جدًا من Mo وW، تنتج الصيغة الخطية أرقامًا عالية جدًا لا تتوافق مباشرةً مع مقياس PREN للفولاذ المقاوم للصدأ. كلاهما صالح للتصنيف ضمن عائلتهما، لكن القيم المطلقة غير قابلة للتبديل.

سبائك النيكل: تصنيف PREN ضمن العائلة

سبيكة 825 (PREN ~31):مصممة للخدمة الحامضة، وليس أقصى مقاومة للتنقر. PREN ~31 يشبه 904L؛ تكمن قيمة السبيكة في تركيبة Ni-Cr-Mo-Ti لمقاومة SCC في بيئات كبريتيد الهيدروجين.

سبيكة 625 (PREN ~52):The benchmark for severe offshore and sour-service applications. PREN >إن حد درجة الحرارة الذي يتراوح بين 50 و650 درجة مئوية تقريبًا يجعله الخيار المفضل للوصلات تحت سطح البحر، والحقن الكيميائي، وخطوط أنابيب الخدمة شديدة الحموضة-.

هاستيلوي سي-276 (PREN ~74):الحد الأقصى لمقاومة الحفر والشقوق في عائلة سبائك النيكل-. PREN ~74 وما يقرب من-المناعة في مياه البحر الطبيعية. تم تحديده بشكل انتقائي للتطبيقات الحمضية والحامضة والعميقة جدًا-.

معايير الخدمة PREN and Sour-: NACE MR0175 / ISO 15156

السؤال الحاسم في التطبيقات البحرية والنفط والغاز هو ما إذا كان PREN وحده كافيًا لاختيار المواد في الخدمة المحتوية على (حامض) H2S-. الجواب قطعا لا.

لماذا لا يكون PREN كافيًا لاختيار الخدمة-الحامضة

شاشات PREN لمقاومة تأليب الكلوريد؛ يحكم NACE MR0175 / ISO 15156 الجزء 3 مقاومة التكسير الناتج عن إجهاد الكبريتيد (SSC) في بيئات كبريتيد الهيدروجين. يجب أن يكون كلاهما راضيًا بشكل مستقل - لا يحل PREN محل مؤهل NACE، ولا يضمن مؤهل NACE مقاومة كافية للتنقر. بالنسبة لخطوط الأنابيب البحرية في الخدمة المدمجة للكلوريد + كبريتيد الهيدروجين، يجب أن تكون المادة في وقت واحد: (1) تحتوي على PREN مناسب لبيئة الكلوريد؛ (2) أن يكون مؤهلاً بموجب NACE MR0175 / ISO 15156 للضغط الجزئي ودرجة الحرارة المحددة لكبريتيد الهيدروجين؛ و (3) تلبية متطلبات الخواص الميكانيكية والصلابة المعمول بها. هذه ثلاث بوابات منفصلة ومستقلة.

PREN وNACE: ما هي السبائك التي تلبي كلا منهما؟

الجدول 6: PREN وNACE MR0175 / ISO 15156-3 حالة التأهيل - يجب استيفاء كلا المعيارين بشكل مستقل لخطوط أنابيب الخدمة الحامضة البحرية

الأسئلة المتداولة

س1: ما هو الحد الأدنى لـ PREN لمياه البحر-الخدمة المغمورة تحت سطح البحر؟

A minimum PREN of 40 is the widely accepted industry threshold for continuous seawater immersion in offshore subsea applications. This is based on decades of offshore service experience and CPT correlation data from ASTM G48 testing. Super duplex 2507 (PREN ~43) and Zeron 100 (PRENw ~44) are the two grades that most consistently meet this threshold with margin. PREN compliance should always be supplemented by CPT/CCT ASTM G48 testing for critical offshore applications. For high-temperature seawater (>60 درجة مئوية)، يوصى بـ PREN لا يقل عن 50.

س2: ما الفرق بين PREN ودرجة حرارة التنقر الحرجة (CPT)؟

PREN هو فهرس محسوب مشتق من التركيب (%Cr + 3.3%Mo + 16%N). CPT هي قيمة تم قياسها من اختبار الغمر بكلوريد الحديديك ASTM G48 - وهي أعلى درجة حرارة تقاوم فيها السبيكة الحفر. PREN يصنف السبائك حسب التركيب؛ يقوم CPT بقياس أدائها الفعلي. قد يكون لسبائكتين لهما نفس PREN قيم CPT مختلفة بسبب الاختلافات في البنية المجهرية أو تشطيب السطح أو محتوى التضمين. CPT هي المعلمة المفضلة لتحديد السبائك في تطبيقات مياه البحر وتحت سطح البحر الحرجة.

س 3: لماذا تحتوي وحدة الطباعة المزدوجة الفائقة 2507 على PREN أعلى من وحدة الطباعة المزدوجة 2205؟

يحتوي سوبر دوبلكس 2507 على كروم أعلى (25% مقابل 22.5%)، وموليبدينوم أعلى (4% مقابل 3.2%)، ونيتروجين أعلى (0.28% مقابل 0.17%) من دوبلكس 2205. يعطي حساب PREN ما يلي: 2507: 25 + 3.3x4 + 16x0.28=25 + 13.2 + 4.5=~43. 2205: 22.5 + 3.3س3.2 + 16س0.17=22.5 + 10.6 + 2.7=~36. تمنحها أيضًا Cr وMo وN الإضافية في 2507 درجة حرارة تأليب حرجة أعلى (CPT ~75 درجة مئوية مقابل ~25 درجة مئوية لـ 2205)، وهو السبب العملي وراء تحديد 2507 للغمر المستمر في مياه البحر.

س 4: هل يمكنني استخدام PREN لمقارنة Hastelloy C-276 مع الفولاذ المقاوم للصدأ؟

لا - PREN هو مؤشر تصنيف ضمن-الأسرة، وليس مقياسًا خطيًا عالميًا. يحتوي Hastelloy C-276 على PREN ~74 (باستخدام الصيغة القياسية) و316L يحتوي على PREN ~23، ولكن هذا لا يعني أن C-276 أكثر مقاومة للتنقر بمقدار 74/23=3.2 مرة. كلاهما محصنان بشكل أساسي ضد الحفر في مياه البحر الطبيعية، وبالتالي فإن النسبة لا معنى لها. استخدم PREN لتصنيف السبائك ضمن الفولاذ المقاوم للصدأ أو ضمن سبائك النيكل بشكل منفصل؛ استخدم اختبار CPT للمقارنة بين العائلات. تقوم شركة JN Alloy بتوريد كلا من الـ super duplex 2507 و Hastelloy C-276 للتطبيقات البحرية.

س5: هل المنطقة المتأثرة بحرارة اللحام-تحتوي على نفس PREN الموجود في المعدن الأصلي؟

لا. يحتوي اللحام HAZ على بنية مجهرية وتركيبة مختلفة عن المعدن الأصلي. في السبائك المزدوجة والمزدوجة للغاية، تؤدي دورة اللحام الحرارية إلى تعطيل توازن الأوستينيت/الفريت، وقد يكون لـ HAZ فعالية PREN أقل من السبائك الأصلية. يؤدي ترسيب الطور Sigma- في HAZ للازدواج الفائق (من مدخلات الحرارة الزائدة) إلى تقليل مقاومة التآكل. لا ينطبق PREN على لحام المعدن -، ويجب أن يتضمن مؤهل إجراءات اللحام اختبار صلابة HAZ، والتحكم في رقم الفريت، وبالنسبة للتطبيقات الحرجة، اختبار HAZ CPT/CCT.

س6: لماذا لا يحتوي التيتانيوم على قيمة PREN؟

يحقق التيتانيوم من الدرجة 2 مقاومة للتآكل من خلال آلية مختلفة جذريًا - التكوين التلقائي لطبقة سطحية مستقرة وذاتية - من ثاني أكسيد التيتانيوم (TiO2) تكون محصنة ضد حفر الكلوريد في مياه البحر عند درجات حرارة تصل إلى 130 درجة مئوية تقريبًا. تم اشتقاق صيغة PREN لقياس مقاومة الحديد - الكروم - الموليبدينوم - أفلام النيتروجين السلبية، والتي لا توجد في التيتانيوم. يعتبر التيتانيوم محصنًا بشكل أساسي ضد الحفر في مياه البحر عبر نطاق درجات الحرارة بأكمله ذي الصلة بالتطبيقات البحرية، مما يجعل PREN غير ذي صلة وغير قابل للتطبيق. بالنسبة لخطوط أنابيب حقن مياه البحر، غالبًا ما يكون التيتانيوم هو المادة المفضلة لهذا السبب.

س7: هل PREN كافٍ لاختيار مواد الخدمة الحامضة-في خطوط أنابيب النفط والغاز؟

رقم PREN يعالج مقاومة تأليب الكلوريد فقط. بالنسبة للخدمة التي تحتوي على H2S- (حامضة)، فإن NACE MR0175 / ISO 15156 الجزء 3 يحكم مقاومة تكسير إجهاد الكبريتيد (SSC) - وهي آلية تحلل منفصلة تمامًا. يجب أن تفي المادة في نفس الوقت بمجموعتي المتطلبات: (1) PREN المناسب لبيئة الكلوريد؛ و(2) مؤهل NACE MR0175 للضغط الجزئي لكبريتيد الهيدروجين ودرجة الحموضة والكلوريد ودرجة الحرارة في المجال المحدد. لا يحل PREN محل مؤهل NACE. بالنسبة لخطوط أنابيب الخدمة البحرية الحامضة-، فإن Alloy 625 (PREN ~52، NACE-مؤهل) هو المعيار؛ إن السبائك 825 والدوبلكس الفائق 2507 مؤهلتان أيضًا من NACE-ضمن الحدود البيئية المحددة.

س8: كيف ينبغي تحديد PREN في مواصفات مواد المشروع؟

يجب أن تنص عبارة مواصفات PREN المكتوبة بشكل جيد على ما يلي: (1) متغير الصيغة (قياسي أو W-مصحح)؛ (2) الحد الأدنى لقيمة PREN وأساسها البيئي؛ (3) أن PREN يتم حسابه من كيمياء الحرارة الفعلية في شهادة اختبار المطحنة، وليس من التركيب النموذجي؛ (4) أن اختبار CPT/CCT وفقًا لمعيار ASTM G48 للطرق A وB مطلوب كاختبار قبول -للتطبيقات تحت سطح البحر/البحرية؛ (5) يتم التحقق من لحام HAZ PREN وتوازن الفريت من خلال تأهيل إجراء اللحام. يتم توفير مثال لشرط المواصفات في القسم 10.2 من هذه المقالة. يمكن لشركة JN Alloy تقديم المشورة بشأن مواصفات PREN لمشاريع خارجية محددة.

س9: هل ينطبق PREN على تآكل الشقوق وكذلك الحفر المفتوحة؟

فقط ما يقرب من - PREN يرتبط على نطاق واسع بمقاومة تآكل الشقوق، ولكن درجة حرارة الشقوق الحرجة (CCT) هي المعلمة المقاسة الصحيحة. يكون CCT دائمًا أقل من CPT لنفس السبيكة (عادة بمقدار 10-30 درجة مئوية للسبائك المزدوجة والمزدوجة للغاية) لأن هندسة الشقوق تخلق كيمياء محلية شديدة الحموضة وأكثر عدوانية من بيئة السطح المفتوح. بالنسبة للمفاصل ذات الحواف، والوصلات الملولبة، وتركيبات المشبك تحت سطح البحر - حيث لا يمكن تجنب هندسة الشقوق -، يلزم إجراء اختبار CCT وفقًا لمعيار ASTM G48 الطريقة B. يعد استخدام PREN بمفرده بدون بيانات CCT للأشكال الهندسية المعرضة للشقوق خطأً شائعًا أدى إلى فشل سابق لأوانه في الفلنجة والتركيب في الخدمة البحرية.