耐點蝕當量PRE是目前較為常用的用于定量判斷不銹鋼耐腐蝕性能的當量之一。對于奧氏體不銹鋼、雙相不銹鋼和鐵素體不銹鋼,EN10088-1:2005中建議PRE計算公式為PRE=[Cr%]+3.3[Mo%]+16[N%]式中方括號表示元素的質量分數。該計算式只涉及最主要的鉻,鉬,氮元素的質量分數,其他諸如Mn元素的影響并未納入計算公式,因此該計算式在工程中受到一些限制。表為各組316不銹鋼管試樣的主要合金元素質量分數及其耐點蝕當量數值。根據式試樣B的點蝕當量數值最高,其次為試樣A,而試樣C與D的點蝕當量接近,均低于試樣A與B。如果按照式(6)得到點蝕當量數值,各組試樣的耐點蝕性能應為B組最好,試樣A次之,試樣C與D耐點蝕性能最差。但從試驗得到的腐蝕坑宏觀形貌和腐蝕速率數據來看,結果并不是這樣。根據式(6),試樣B的PRE值高于試樣A,但試驗結果卻是試樣B的耐點蝕性能比試樣A差。比較試樣A和B的化學成分可以看到:鉻,鎳,氮元素質量分數基本一致,而試樣B的錳,鉬質量分數明顯比試樣A高。
如前所述,錳元素在316不銹鋼管中以MnS形式存在,MnS作為點蝕源會降低不銹鋼的耐點蝕性能。因此建議在點蝕當量計算公式中應考慮錳元素的不利影響。根據表5結果,按照式(6),試樣C和D的PRE數值相等,但試驗結果表明試樣D的點蝕比試樣C要嚴重得多。比較試樣C和D的化學成分可以看到:兩者鎳,鉬,氮元素質量分數基本一致,而試樣碳的鉻元素質量分數明顯比試樣D高。鉻元素質量分數增加會顯著地提高耐點蝕性能,所以建議修改現行的PRE計算公式,增加計算式中鉻元素的權重。
對此,筆者根據試驗結果及合金元素對316不銹鋼管耐點蝕性能的影響,提出考慮錳元素質量分數的PRE改進計算式,即PRE=1.8[Cr%]+1.2[Mo%]+16[N%]-6[Mn%](7)根據式(7)所得各組試樣的PRE值見表。建議計算式中加入了錳元素的影響,同時調整了鉻鉬元素對耐點蝕性能影響的權重。根據式(7),試樣A的PRE值最高,其次為試樣B,而試樣C與試樣D的PRE值均明顯低于前兩者(表5)。由宏觀腐蝕形貌及腐蝕速率可知:試樣A耐點蝕性能最佳,試樣B次之,與式(7)得到的PRE吻合。式(7)所得試樣C的PRE值低于試樣D,與腐蝕速率結果一致。由于試樣C與試樣D的PRE值較為接近,故兩者的耐點蝕性能相當,在10%三氯化鐵溶液中的腐蝕速率也較為接近。
