Berekeningen van het Pitting Resistance Equivalent Number

Wat het Pitting Resistance Equivalent Number meet

PREN als empirische vergelijkingsindex

Het Pitting Resistance Equivalent Number (PREN) is een samenstellingsgebaseerde, semi-kwantitatieve index voor het vergelijken van de weerstand van roestvaste staalsoorten tegen lokale corrosie, in het bijzonder putcorrosie in chloridehoudende omgevingen. Het is geen corrosieclassificatie op een universele schaal. Een hoger getal duidt over het algemeen op een grotere weerstand tegen het initiëren van putcorrosie onder vergelijkbare omstandigheden, maar het getal stelt geen gegarandeerde gebruiksgrens, vaste putcorrosiepotentiaal of voorspelde levensduur vast.

De meest gebruikte uitdrukking is:

$$\text{PREN}=\%\mathrm{Cr}+3.3(\%\mathrm{Mo})+16(\%N)$$

PRENPREN Pitting Resistance Equivalent Number: een empirische index op basis van de samenstelling, gebruikt om roestvaste staalsoorten te vergelijken op hun weerstand tegen plaatselijke corrosie, vooral putvorming in chloridehoudende omgevingen.

De gehalten aan legeringselementen zijn massapercentages. Chroom, molybdeen en stikstof zijn de termen in deze uitdrukking, en aan elk ervan is een empirische coëfficiënt toegekend op basis van de relatieve bijdrage aan de weerstand tegen lokale corrosie. De British Stainless Steel Association publiceerde deze vorm in haar uitleg over PREN-berekeningen uit 2025.

Een legering met bijvoorbeeld 22% chroom, 3% molybdeen en 0,18% stikstof heeft:

$$22+3.3\left(3\right)+16\left(0.18\right)=34.78$$

Dat resultaat is een berekende index, geen gemeten corrosiesnelheid. Hiermee kan de samenstelling van het ene roestvaste staal op een gemeenschappelijke basis met die van een ander worden vergeleken. Een nominaal hogere waarde plaatst de legering doorgaans in een hogere weerstandscategorie, mits de materialen onder vergelijkbare metallurgische en omgevingscondities worden vergeleken.

De vergelijking verklaart ook waarom voor het vergelijken van kwaliteiten meer nodig is dan het aflezen van een productaanduiding. Type 304, doorgaans aangeduid als UNS S30400, bevat weinig of geen molybdeen en heeft daarom normaal gesproken een lagere PREN dan Type 316L, UNS S31603, waarvan de samenstelling molybdeen bevat. Duplex-roestvaste staalsoorten zoals UNS S32205 en UNS S31803 bevatten aanzienlijke hoeveelheden chroom, molybdeen en stikstof, wat resulteert in een hogere berekende waarde dan bij veel austenitische kwaliteiten. Superduplexkwaliteiten zoals UNS S32750 en UNS S32760 komen doorgaans nog hoger uit. Ferritische kwaliteiten kunnen eveneens hoge gehalten aan chroom en molybdeen hebben; PREN is dus niet beperkt tot één familie van roestvaste staalsoorten.

Het getal omvat niet elk element dat de corrosie beïnvloedt. Nikkel is niet opgenomen in de gebruikelijke vergelijking, zoals de Society of Petroleum Engineers in 2025 stelde. Deze weglating betekent niet dat nikkel geen metallurgische of corrosietechnische betekenis heeft. Nikkel beïnvloedt de fasebalans, het gedrag van de passieve film, de taaiheid en de weerstand tegen bepaalde reducerende omgevingen, maar de bijdrage ervan wordt niet weergegeven door de standaard-PREN-coëfficiënten. Koolstof, silicium, koper, mangaan en andere elementen kunnen de prestaties eveneens beïnvloeden zonder in de basisuitdrukking voor te komen.

[1][1] Duplex Stainless Steels. International Stainless Steel Forum. International Stainless Steel Forum publication, 2025.

Voor specifieke legeringsfamilies of berekeningsconventies worden alternatieve vergelijkingen gebruikt. Het International Stainless Steel Forum rapporteerde in 2025 de volgende uitdrukking voor wolfraathoudende legeringen:

$${\text{PREN}}_W=\%\mathrm{Cr}+3.3(\%\mathrm{Mo}+0.5\%W)+16(\%N)$$

Hier krijgt wolfraam binnen de haakjes de helft van de molybdeenterm. Dezelfde ISSF-publicatie geeft de volgende, voor mangaan gecorrigeerde uitdrukking:

$${\text{PREN}}_{\mathrm{Mn}}=\%\mathrm{Cr}+3.3(\%\mathrm{Mo})+16(\%N)-\%\mathrm{Mn}$$

Deze waarden mogen niet zonder meer door elkaar worden gebruikt. Een gerapporteerde PREN moet de gebruikte vergelijking vermelden, vooral bij het vergelijken van wolfraamhoudende duplex-roestvaste staalsoorten of bij toepassing van de mangaan-correctie. Door elk resultaat simpelweg “PREN” te noemen, kan een relevant verschil in de berekeningsmethode worden verhuld.

PREN is daarom nuttig als hulpmiddel voor screening en rangschikking. Het helpt ingenieurs om samenstellingsverschillen te identificeren die van belang kunnen zijn bij gebruik in chloridehoudende omstandigheden en biedt een snelle vergelijking vóór tests of een gedetailleerde ontwerpbeoordeling. Het vervangt echter niet het materiaalcertificaat, de warmtebehandelingsgeschiedenis, de lasbeoordeling of de corrosietest.

Putcorrosie, spleetcorrosie en blootstelling aan chloriden

Putcorrosie is een lokale aantasting van de passieve film. Roestvast staal beschermt zichzelf normaal gesproken door middel van een dunne, chroomrijke oxidelaag, maar chloride-ionen kunnen zich concentreren bij defecten of zwakke plekken in deze film. Zodra een put ontstaat, kan het inwendige ervan zuur worden en zich met chloride verrijken, waardoor een elektrochemische omgeving in stand wordt gehouden die sterk verschilt van het omliggende oppervlak. Een kleine opening aan het oppervlak kan daardoor een aanzienlijke diepte verbergen.

Molybdeen en stikstof verbeteren de weerstand tegen deze vorm van aantasting door verschillende onderling samenhangende effecten op passiviteit en de chemie in de put. Chroom bevordert de vorming en het herstel van de passieve film. De PREN-vergelijking behandelt de effecten als additief, maar het werkelijke gedrag van de legering hangt af van de manier waarop de elementen in de microstructuur zijn verdeeld en of ze beschikbaar blijven in de omringende matrix.

Spleetcorrosie houdt hiermee verband, maar is niet identiek. Deze ontwikkelt zich in afgeschermde spleten, bijvoorbeeld onder pakkingen, bij overlappende verbindingen, onder afzettingen of in slecht doorgespoelde verbindingen. Zuurstofverarming in de spleet verandert de elektrochemische omstandigheden, terwijl chloride en zure soorten zich daar kunnen concentreren. Een staal kan bestand zijn tegen putcorrosie op een open oppervlak, maar slecht presteren in een nauwe spleet, vooral wanneer de geometrie van de spleet stilstaande oplossing mogelijk maakt.

Een hogere PREN komt over het algemeen overeen met een grotere weerstand tegen plaatselijke aantasting in chloridehoudende oplossingen. Limited evidence

[2][2] Localized corrosion resistance and PREN relationship. Metals authors. Metals, 2021.

Dit onderscheid is van belang omdat de naam PREN vaak te ruim wordt gebruikt. De vergelijking wordt in de eerste plaats geassocieerd met putcorrosieweerstand, hoewel hogere waarden vaak samenhangen met een verbeterde weerstand tegen andere vormen van lokale aantasting. Het artikel in Metals uit 2021 rapporteerde dat een hogere PREN overeenkomt met een grotere weerstand tegen lokale aantasting in chloridehoudende oplossingen. Dit is een vergelijkende relatie en geen garantie dat alle mechanismen van lokale corrosie op dezelfde manier reageren.

De chlorideconcentratie, temperatuur, zuurgraad, beschikbaarheid van zuurstof, stroming, afzettingen en blootstellingsduur kunnen het resultaat aanzienlijk veranderen. Zeewater, een hete chloridehoudende procesoplossing en een laboratoriumbad met ijzer(III)chloride zijn geen uitwisselbare omgevingen. Chloridehoudende bodems voegen verdere variabelen toe, waaronder vochtretentie, differentiële beluchting en verontreiniging. De ISSF stelde in 2025 dat een hogere waarde semi-kwantitatief wijst op een grotere weerstand tegen lokale corrosie in chloridehoudende bodems; “semi-kwantitatief” is hierbij belangrijk. Het duidt op een tendens in de rangschikking en niet op een formule voor de levensduur in het veld.

ASTM G48 biedt vastgelegde laboratoriummethoden met ijzerchloride om de weerstand tegen het ontstaan van putvorming en spleetcorrosie te vergelijken. Strong evidence

ASTM G48 biedt een manier om het onderscheid tussen berekening en validatie te testen. ASTM G48:2011 specificeert laboratoriummethoden voor het vergelijken van roestvaste staalsoorten en verwante legeringen door de weerstand tegen het initiëren van put- en spleetcorrosie te meten onder vastgelegde omstandigheden met ijzer(III)chloride. Afhankelijk van de gekozen methode kunnen de resultaten een kritische putcorrosietemperatuur, een kritische spleetcorrosietemperatuur of massaverlies na blootstelling omvatten. Dergelijke tests leggen gecontroleerde omstandigheden op en maken vergelijkingen mogelijk, maar ijzer(III)chloride is bewust zeer agressief en bootst niet elke fabrieks-, maritieme of bodemomgeving na.

Lassen voegt een extra complicatie toe. Een gelaste verbinding kan warmte-beïnvloede zones, een gewijzigde fasebalans, oxidelaag, restspanningen en chroom- of molybdeenverarmde gebieden bevatten. Het berekenen van PREN op basis van de specificatie van het basismetaal kan het corrosiegedrag van het lasmetaal of de warmte-beïnvloede zone niet vaststellen. Duplex-roestvaste staalsoorten vereisen bijzondere aandacht voor de ferriet-austenietbalans en het behoud van stikstof; een nominale chemische samenstelling alleen verifieert niet dat de voltooide las de beoogde weerstand heeft.

Wat een PREN-waarde niet kan voorspellen

Een PREN-waarde kan geen directe levensduur voorspellen. De waarde zegt niet dat een legering met een waarde van 40 twee keer zo lang meegaat als een legering met een waarde van 20. Evenmin definieert zij een universele grens, zoals “boven dit getal kan geen putcorrosie optreden”. Er bestaat geen enkele PREN-drempel die van toepassing is op elke chlorideconcentratie, temperatuur, oppervlakteconditie, geometrie of fabricageroute.

De waarde kan evenmin een exacte putcorrosiepotentiaal voorspellen. De putcorrosiepotentiaal wordt elektrochemisch gemeten en varieert met de testoplossing, temperatuur, scanmethode, oppervlaktevoorbereiding en toestand van het proefstuk. PREN kan helpen verklaren waarom de ene samenstelling doorgaans een hogere putcorrosieweerstand vertoont dan de andere, maar levert niet de gemeten spanning op.

PREN kan evenmin de weerstand tegen algemene corrosie vaststellen. Uniforme corrosie, galvanische corrosie, erosie-corrosie, spanningscorrosie en corrosievermoeiing worden door verschillende factoren bepaald. Een legering kan een gunstige PREN hebben en toch ontoelaatbare algemene aantasting ondervinden in een sterk zuur, scheuren in een hete chloridehoudende omgeving of versnelde schade oplopen wanneer een hoge stroomsnelheid de passieve film verwijdert. De afwezigheid van nikkel in de vergelijking is vooral relevant bij de beoordeling van omgevingen waarin fasestabiliteit of weerstand tegen reducerende zuren van belang is.

De berekening kan ook geen volledig rekening houden met insluitsels, segregatie, oppervlakteverontreiniging, ruwheid, ijzerverontreiniging, aanloopkleuren, spleetafmetingen of afzettingen. Deze kenmerken kunnen lokale omstandigheden creëren die de nominale bulk-samenstelling domineren. Een gepolijst laboratoriumproefstuk en een geoxideerde laswortel, vervaardigd uit dezelfde staalcharge, vormen niet hetzelfde corrosieoppervlak.

Daarom moet PREN worden gerapporteerd samen met de vergelijking, de basis van de samenstelling en de legeringsaanduiding. Het is een waardevolle empirische vergelijkingsindex voor de weerstand tegen chloridegerelateerde lokale corrosie. Het is geen goedkeurings- of afkeuringscertificaat, geen universele corrosieclassificatie en geen vervanging voor ASTM G48-tests, locatiespecifieke evaluatie en een goede beheersing van de fabricage.

De gebruikelijke PREN-formule

De veelgebruikte berekening van het Pitting Resistance Equivalent Number is:

$$\mathrm{PREN}=\%\mathrm{Cr}+3.3(\%\mathrm{Mo})+16(\%N)$$

Hierbij staan $\%\mathrm{Cr}$, $\%\mathrm{Mo}$ en $\%N$ voor de gehalten aan chroom, molybdeen en stikstof in de legering, elk uitgedrukt als massapercentage. Het resultaat is een dimensieloos getal. Het is geen percentage, geen corrosiesnelheid en geen gegarandeerde levensduurwaarde.

Deze uitdrukking is een empirische, op de samenstelling gebaseerde index. Zij wordt gebruikt om roestvaste staalsoorten te rangschikken of met elkaar te vergelijken op hun weerstand tegen plaatselijke corrosie, in het bijzonder putcorrosie, in chloridehoudende omgevingen. De British Stainless Steel Association reproduceerde de vergelijking in deze vorm in 2025, terwijl Outokumpu PRE of PREN beschrijft als een index voor het vergelijken van roestvaste staalsoorten en niet als een directe meting van de corrosieprestaties. Een hogere waarde wijst over het algemeen op een grotere weerstand tegen door chloriden veroorzaakte plaatselijke aantasting, maar de vergelijking is alleen betekenisvol wanneer de legeringen en de test- of gebruiksomstandigheden gezamenlijk worden beschouwd.

De termen voor chroom, molybdeen en stikstof

Chroom zorgt voor het fundamentele corrosiewerende karakter van roestvast staal. In lucht of een oxiderende waterige omgeving bevordert chroom de vorming van een dunne, chroomrijke passieve film op het metaaloppervlak. Deze film vermindert de snelheid waarmee ijzer in oplossing gaat. Normen voor roestvast staal vereisen voor de aanduiding „roestvast” doorgaans ten minste ongeveer 10,5% chroom, maar PREN-berekeningen worden voornamelijk gebruikt om onderscheid te maken tussen legeringen die aanzienlijk meer chroom bevatten dan dit minimum.

Molybdeen krijgt in de gebruikelijke vergelijking een vermenigvuldigingsfactor van 3,3. De bijdrage ervan houdt vooral verband met een verbeterde weerstand tegen het ontstaan en de voortplanting van putten in chloridehoudende oplossingen. Chroom en molybdeen vervullen geen onderling uitwisselbare functies, en een staal met meer chroom is niet automatisch gelijkwaardig aan een staal met meer molybdeen. De formule kent aan elk element een afzonderlijke term toe omdat hun effecten op plaatselijke corrosie verschillend zijn.

Stikstof heeft de grootste coëfficiënt: 16. In geschikte microstructuren van roestvast staal kan stikstof de putcorrosieweerstand verhogen, terwijl het ook austeniet versterkt en de fasebalans beïnvloedt. De metallurgische rol ervan is bijzonder belangrijk in duplex roestvast staal, waarin stikstof naast ferriet de austenitische fase helpt ondersteunen. Stikstof moet in oplossing blijven of in geschikte legeringsfasen aanwezig zijn om het beoogde voordeel te bieden; een nominale chemische analyse beschrijft niet alle effecten van verwerking, warmtebehandeling, lassen of segregatie.

Bijdrage aan PREN

De numerieke weging is eenvoudig zichtbaar. Eén extra procentpunt chroom voegt 1 PREN-eenheid toe. Eén extra procentpunt molybdeen voegt 3,3 eenheden toe, en één extra procentpunt stikstof voegt 16 eenheden toe. Zo draagt 2% Mo 6,6 eenheden bij, terwijl 0,20% N 3,2 eenheden bijdraagt. Deze waarden betekenen niet dat stikstof in elke corrosiesituatie fysiek „16 keer beter” is dan chroom. Ze geven de schaal weer die voor deze specifieke empirische correlatie is gekozen.

Nikkel is niet opgenomen in deze gebruikelijke vergelijking. Dat betekent niet dat nikkel geen metallurgisch of corrosiegerelateerd belang heeft. Nikkel stabiliseert austeniet, beïnvloedt de fasebalans, heeft invloed op passiviteit en repassivatie en is aanwezig in veel austenitische en duplexkwaliteiten. Het is eenvoudigweg geen samenstellingsterm in de standaard-PREN-uitdrukking met drie elementen. De Society of Petroleum Engineers maakte dit onderscheid expliciet in haar bespreking uit 2025 van materiaalkeuze op basis van PREN.

Om dezelfde reden houdt PREN in zijn basisvorm niet rechtstreeks rekening met koolstof, silicium, mangaan, koper, wolfraam, zwavel, faseverdeling, het aantal insluitsels, de toestand van het oppervlak of verdunning van het lasmetaal. Deze factoren kunnen het werkelijke gedrag bij plaatselijke corrosie beïnvloeden, zelfs wanneer twee staalsoorten vergelijkbare berekende PREN-waarden hebben.

Een eenvoudige vergelijking illustreert de berekening. Beschouw een legering met 22,0% Cr, 3,0% Mo en 0,18% N:

$$\mathrm{PREN}=22.0+3.3\left(3.0\right)+16\left(0.18\right)$$

$$\mathrm{PREN}=22.0+9.9+2.88=34.78$$

Het resultaat wordt conventioneel gerapporteerd als PREN 34,8, of soms afgerond op PREN 35. Deze afronding mag niet worden opgevat als een precisieniveau dat door het onderliggende corrosiegedrag wordt gerechtvaardigd.

Waarom de coëfficiënten 3,3 en 16 zijn

De coëfficiënten 3,3 en 16 zijn empirische wegingsfactoren. Zij zijn ontwikkeld op basis van waargenomen verbanden tussen de samenstelling van roestvast staal en de weerstand tegen plaatselijke corrosie, en niet afgeleid uit een fundamentele thermodynamische vergelijking voor het ontstaan van putten. De formule vat verschillende experimentele trends samen in een handige numerieke index.

Aan chroom wordt een coëfficiënt van 1 toegekend, waarmee de referentieschaal wordt vastgesteld. Molybdeen krijgt een coëfficiënt van 3,3 omdat veranderingen in het molybdeengehalte een sterker effect op de weerstand tegen plaatselijke corrosie bleken te hebben dan gelijke veranderingen in het chroomgehalte binnen de legeringsbereiken waarop de correlatie is gebaseerd. Aan stikstof wordt 16 toegekend omdat relatief kleine veranderingen in het stikstofgehalte in de relevante gegevens voor roestvast staal gepaard gingen met een verhoudingsgewijs groot effect.

Bijdrage van stikstof

Dat is de praktische reden waarom een kleine toevoeging van stikstof de berekende waarde aanzienlijk kan veranderen. Een verhoging van het stikstofgehalte van 0,10% naar 0,20% voegt $16\times 0.10=1.6$ PREN-eenheden toe. Een verhoging van het chroomgehalte met dezelfde numerieke hoeveelheid, 0,10 procentpunt, voegt slechts 0,10 eenheid toe. De rekenkundige bewerking is duidelijk; de fysische interpretatie moet beperkt blijven. De coëfficiënt stelt geen universele omrekeningsfactor tussen legeringselementen vast en voorspelt geen identiek elektrochemisch gedrag voor ferritische, austenitische, martensitische, precipitatiehardende en duplex roestvaste staalsoorten.

De vergelijking kan daarom het best worden beschouwd als een rangschikkingsconventie binnen een relevante groep legeringen. Het artikel uit 2021 in Metals beschreef het gebruikelijke verband dat een hogere PREN overeenkomt met een grotere weerstand tegen plaatselijke aantasting in chloridehoudende oplossingen, maar dit verband is semikwantitatief. Het betekent niet dat elke legering met PREN 40 in elke omgeving beter presteert dan elke legering met PREN 35.

Verwerking kan een eenvoudige rangschikking op basis van samenstelling doorbreken. Een door warmte beïnvloede zone van een las kan een andere fasebalans hebben dan de basismateriaalplaat. Intermetallische fasen, chroomnitriden, sulfide-insluitsels, verontreinigingen op het oppervlak, spleten en een gebrekkige warmtebehandeling kunnen allemaal plaatsen creëren waar putten ontstaan. Ook de chlorideconcentratie, temperatuur, zuurgraad, beschikbaarheid van zuurstof, stroming, afzettingen en de elektrochemische potentiaal beïnvloeden het resultaat. PREN kan deze gebruiksomstandigheden niet coderen.[3][3] Standard test methods for pitting and crevice corrosion resistance of stainless steels. ASTM International. ASTM G48, 2011.

Validatie vereist beproeving of een corrosiebeoordeling die specifiek op de gebruiksomstandigheden is gericht. ASTM G48 specificeert laboratoriummethoden voor het vergelijken van roestvaste staalsoorten en verwante legeringen door de weerstand tegen het ontstaan van putcorrosie en spleetcorrosie te meten onder vastgelegde omstandigheden met ijzer(III)chloride. Een resultaat volgens ASTM G48 is niet hetzelfde als een PREN-waarde. PREN wordt berekend op basis van de samenstelling; ASTM G48 levert een gemeten respons onder een gespecificeerde testprocedure. Geen van beide reproduceert op zichzelf elke gebruiksomgeving.

Massapercentages en notatie

MassapercentageMassapercentage Het massapercentage van een element in de legering. PREN-invoerwaarden zijn geen atoompercentages, volumefracties of decimale massafracties.

De procenttekens in de formule verwijzen naar massapercentages, ook wel gewichtspercentages genoemd. Zij verwijzen niet naar atoompercentages, volumefracties of het percentage van een element dat in de passieve film achterblijft. Als een materiaalcertificaat 20,00% Cr, 2,50% Mo en 0,10% N vermeldt, worden deze gerapporteerde massapercentages rechtstreeks ingevoerd:

$$\mathrm{PREN}=20.00+3.3\left(2.50\right)+16\left(0.10\right)$$

$$\mathrm{PREN}=20.00+8.25+1.60=29.85$$

De notatie $\%\mathrm{Cr}$ is een verkorte aanduiding voor „chroomgehalte in massaprocent”. Haakjes geven aan dat de coëfficiënt met de volledige term voor het element wordt vermenigvuldigd. Het is niet correct om $3.3(\%\mathrm{Mo})$ te lezen als 3,3% molybdeen of om het volledige PREN-resultaat met 3,3 te vermenigvuldigen.

Er bestaan ook varianten van de formule voor legeringssystemen die wolfraam bevatten of voor vergelijkingen waarin mangaan als een verlagende factor wordt behandeld. Het International Stainless Steel Forum rapporteerde de wolfraamhoudende uitdrukking in 2025 als:

$${\mathrm{PREN}}_{\mathrm{W}}=\%\mathrm{Cr}+3.3(\%\mathrm{Mo}+0.5\%W)+16(\%N)$$

De notatie $0.5\%W$ betekent dat de helft van het massapercentage wolfraam aan de molybdeenterm wordt toegevoegd voordat deze met 3,3 wordt vermenigvuldigd. ISSF rapporteerde ook:

$${\mathrm{PREN}}_{\mathrm{Mn}}=\%\mathrm{Cr}+3.3(\%\mathrm{Mo})+16(\%N)-\%\mathrm{Mn}$$

Dit zijn geen onderling uitwisselbare aanduidingen voor de basisvergelijking. De gekozen uitdrukking moet worden vermeld wanneer een waarde wordt gerapporteerd, met name voor wolfraamhoudende duplexkwaliteiten of technische vergelijkingen waarin de mangaancorrectie wordt toegepast.

Gebruik voor een betekenisvolle berekening de samenstelling van het daadwerkelijke product of de laszone die wordt beoordeeld, houd alle invoer op dezelfde basis van massaprocenten en vermeld welke vergelijking is gebruikt. Chemische bereiken in een kwaliteitsspecificatie kunnen een bereik van mogelijke PREN-waarden opleveren in plaats van één exact getal. Een berekende waarde is een nuttig hulpmiddel voor eerste beoordeling en vergelijking. Het is geen universele corrosiescore.

PREN stap voor stap berekenen

Het veelgebruikte Pitting Resistance Equivalent Number wordt als volgt berekend:

$$\mathrm{PREN}=\%\mathrm{Cr}+3.3(\%\mathrm{Mo})+16(\%N)$$

Hierbij worden chroom, molybdeen en stikstof weergegeven als massapercentages, niet als fracties, atoompercentages of massaconcentraties in een oplossing. Het resultaat is een dimensieloze index. Het is geen percentage en heeft geen eenheid.

Deze vergelijking is de vorm die in 2025 door de British Stainless Steel Association werd aangehaald. PREN is een empirische, op de samenstelling gebaseerde index voor het rangschikken en vergelijken van roestvaste staalsoorten met betrekking tot lokale corrosie, in het bijzonder putcorrosie, in chloridehoudende omgevingen. Een hogere berekende waarde wijst over het algemeen op een grotere weerstand onder vergelijkbare omstandigheden. PREN voorspelt niet rechtstreeks de levensduur, garandeert geen specifieke putcorrosiepotentiaal en vervangt geen corrosieonderzoek.

De berekening is eenvoudig. Het kiezen van de juiste basis voor de samenstelling is dat niet.

Samenstellingsgegevens uit een materiaalspecificatie aflezen

Begin met het materiaaldocument, niet met een algemene tabel met materiaalsoorten. Een materiaaltestcertificaat, smeltanalyse, productspecificatie of norm kan verschillende soorten chemische informatie bevatten. Het document kan een nominale samenstelling, een voorgeschreven bereik, een maximaal toegestane waarde, een minimumwaarde of de gemeten analyse van een bepaalde smelt vermelden. Deze waarden zijn niet onderling uitwisselbaar.

Stel dat het certificaat voor een hypothetische analyse van een roestvaststalen smelt het volgende vermeldt:

• Cr: 22.10 mass.%
• Mo: 3.05 mass.%
• N: 0.185 mass.%

Deze cijfers zijn uitsluitend voor oefendoeleinden verzonnen. Ze vertegenwoordigen geen standaardsamenstelling, geregistreerde materiaalsoort of productgegevens.

De relevante gegevens zijn de gemeten gehalten aan chroom, molybdeen en stikstof. Nikkel komt niet voor in de gebruikelijke PREN-vergelijking. De Society of Petroleum Engineers stelde dit punt in 2025 rechtstreeks: nikkel is niet opgenomen in de vergelijking. Deze weglating betekent niet dat nikkel geen metallurgisch effect heeft; het betekent dat de gekozen empirische uitdrukking geen afzonderlijke term voor nikkel bevat.

Lees de symbolen zorgvuldig. “Cr” betekent chroom, “Mo” betekent molybdeen en “N” betekent stikstof. Vervang deze waarden niet door het totale legeringsgehalte, de aanduiding van de rest of een waarde uit een andere smelt. Als een certificaat voor stikstof “<0.010” vermeldt, is dat geen gemeten waarde van 0.010%; het is een rapportagegrens of bovengrens. Een berekening met 0.010% zou een aanname zijn en moet als zodanig worden aangeduid.

De basis van de bron moet naast het resultaat worden vermeld. “PREN berekend op basis van de gerapporteerde smeltanalyse” verschilt bijvoorbeeld wezenlijk van “PREN berekend op basis van de nominale samenstelling”. Als het document alleen specificatiegrenzen vermeldt, rapporteer dat dan in plaats van het resultaat te presenteren als de gemeten PREN van het materiaal.

Beschouw een tweede hypothetisch geval op basis van een specificatiebereik:

• Cr: 21.00–23.00 mass.%
• Mo: 2.50–3.50 mass.%
• N: 0.10–0.20 mass.%

Dit bereik levert geen unieke samenstelling op. Het levert een bereik van mogelijke berekende PREN-waarden op wanneer de termen onafhankelijk van elkaar variëren.

Berekende PREN

Met gebruik van de laagste vermelde waarden:

$$\%\mathrm{Cr}=21.00$$

$$3.3(\%\mathrm{Mo})=3.3\left(2.50\right)=8.25$$

$$16(\%N)=16\left(0.10\right)=1.60$$

$${\mathrm{PREN}}_{\mathrm{lower}}=21.00+8.25+1.60=30.85$$

Met gebruik van de hoogste vermelde waarden:

$$\%\mathrm{Cr}=23.00$$

$$3.3(\%\mathrm{Mo})=3.3\left(3.50\right)=11.55$$

$$16(\%N)=16\left(0.20\right)=3.20$$

$${\mathrm{PREN}}_{\mathrm{upper}}=23.00+11.55+3.20=37.75$$

Het resulterende interval, 30.85 tot 37.75, is een wiskundige omhulling op basis van de vermelde grenzen. Het is niet noodzakelijkerwijs het werkelijke bereik van de smelten, omdat legeringselementen mogelijk niet alle grenswaarden gelijktijdig bereiken en de specificatie aanvullende beperkingen kan bevatten. Het laat echter wel zien waarom één waarde die is afgeleid van de maximumwaarden de waarde voor een bepaald materiaal kan overschatten.

Nominale waarden leveren een derde resultaat op. Als de hypothetische nominale samenstelling Cr 22.00%, Mo 3.00% en N 0.15% is, geldt:

$$\text{Bijdrage van chroom}=22.00$$

$$\text{Bijdrage van molybdeen}=3.3\left(3.00\right)=9.90$$

$$\text{Bijdrage van stikstof}=16\left(0.15\right)=2.40$$

$$\mathrm{PREN}=22.00+9.90+2.40=34.30$$

Die 34.30 is een berekening op basis van de nominale samenstelling, geen meting van iedere smelt die binnen dat samenstellingsbereik wordt verkocht of geproduceerd.

Waarden invullen zonder de eenheden te veranderen

De coëfficiënten 3.3 en 16 zijn gekoppeld aan invoerwaarden in massapercentages. Het invoeren van percentages als decimale fracties verandert het antwoord met een factor 100 en is een veelgemaakte fout.

Gebruikmakend van de bovenstaande hypothetische smeltanalyse:

\[ \%Cr=22.10,\quad \%Mo=3.05,\quad \%N=0.185 \]

Bereken elke bijdrage afzonderlijk:

$$\text{Bijdrage van chroom}=22.10$$

$$\text{Bijdrage van molybdeen}=3.3\left(3.05\right)=10.065$$

$$\text{Bijdrage van stikstof}=16\left(0.185\right)=2.960$$

Tel ze vervolgens op:

$$\mathrm{PREN}=22.10+10.065+2.960=35.125$$

Kies vóór het rapporteren een afrondingsregel en pas deze consequent toe.

Voor dezelfde berekening met decimale massafracties is een andere vorm van de vergelijking nodig. Zo is 22.10 mass.% gelijk aan 0.2210 als fractie, maar wanneer 0.2210 rechtstreeks in de gegeven vergelijking wordt ingevuld, ontstaat:

$$0.2210+3.3\left(0.0305\right)+16\left(0.00185\right)=0.35125$$

Dat is niet de PREN-conventie zoals die in de bronformule wordt uitgedrukt. De vergelijking verwacht 22.10, 3.05 en 0.185, niet 0.2210, 0.0305 en 0.00185.

Eenhedenconversie is ook belangrijk wanneer een laboratoriumrapport waarden in parts per million vermeldt. Stikstof van 1.850 ppm naar massa is gelijk aan 0.185 mass.%, omdat:

$$1850\mathrm{ppm}÷\mathrm{10,000}=0.185\%$$

Pas na deze conversie mag 0.185 in de vergelijking worden ingevuld. Een rapport waarin 0.0185% stikstof wordt vermeld, komt daarentegen overeen met 185 ppm en levert een andere stikstofbijdrage op.

Voor een wolfraamhoudend roestvast staal geeft het International Stainless Steel Forum de volgende uitdrukking:

$${\mathrm{PREN}}_{\mathrm{W}}=\%\mathrm{Cr}+3.3(\%\mathrm{Mo}+0.5\%W)+16(\%N)$$

De wolfraamterm moet binnen de haakjes bij molybdeen worden geplaatst. Voor een duidelijk hypothetische samenstelling van Cr 24.00%, Mo 3.00%, W 2.00% en N 0.20% geldt:

$$\text{Bijdrage van chroom}=24.00$$

$$\text{Gewijzigde Mo-term}=3.3(3.00+0.5(2.00\left)\right)=3.3\left(4.00\right)=13.20$$

$$\text{Bijdrage van stikstof}=16\left(0.20\right)=3.20$$

$${\mathrm{PREN}}_{\mathrm{W}}=24.00+13.20+3.20=40.40$$

Vervang de gewone PREN niet stilzwijgend door PRENW. Vermeld welke uitdrukking is gebruikt.

ISSF rapporteert ook een vorm waarin voor mangaan wordt gecorrigeerd:

$${\mathrm{PREN}}_{\mathrm{Mn}}=\%\mathrm{Cr}+3.3(\%\mathrm{Mo})+16(\%N)-\%\mathrm{Mn}$$

Voor de hypothetische waarden Cr 22.00%, Mo 3.00%, N 0.15% en Mn 1.00% zijn de afzonderlijke termen 22.00, 9.90, 2.40 en −1.00. Daarom geldt:

$${\mathrm{PREN}}_{\mathrm{Mn}}=22.00+9.90+2.40-1.00=33.30$$

De naam van de formule en de basis van de samenstelling horen in het rapport te worden vermeld.

Afronding, significante cijfers en rapportage

Houd tijdens de berekening extra cijfers aan en rond pas het eindresultaat af. Bij de hypothetische smeltanalyse is het niet-afgeronde resultaat 35.125. Rapportage als PREN 35.13 behoudt twee decimalen; PREN 35.1 is terughoudender wanneer de samenstellingsgegevens geen honderdsten rechtvaardigen.

Het aantal gerapporteerde cijfers moet overeenkomen met de nauwkeurigheid van de invoergegevens. Als chroom alleen als 22%, molybdeen als 3% en stikstof als 0.2% wordt gerapporteerd, is een resultaat zoals 35.127 schijnnauwkeurigheid. Een verstandige formulering zou zijn: “berekende PREN ≈35”, waarbij de nominale of afgeronde invoerwaarden worden vermeld.

Rond de afzonderlijke bijdragen niet te vroeg af. In het voorbeeld met de smeltanalyse levert het afronden van de molybdeenbijdrage van 10.065 naar 10.1 en de stikstofbijdrage van 2.960 naar 3.0 vóór het optellen een waarde van 35.1 op, terwijl het behouden van de oorspronkelijke waarden 35.125 oplevert. Het verschil is hier klein, maar vergelijkingen rond een grenswaarde kunnen erdoor worden beïnvloed.

Een volledig rapport moet de vergelijking, de bron van de samenstelling en de afrondingsconventie vermelden: “PREN = 35.13, berekend met PREN = %Cr + 3.3(%Mo) + 16(%N) op basis van de gerapporteerde smeltanalyse; invoer in mass.%; afgerond op twee decimalen.” Als nominale waarden, specificatieminima of -maxima zijn gebruikt, vermeld dit dan expliciet.

Ten slotte is een berekening geen validatie. ASTM G48 specificeert laboratoriummethoden voor het vergelijken van roestvaste staalsoorten en verwante legeringen wat betreft hun weerstand tegen het initiëren van put- en spleetcorrosie onder vastgelegde omstandigheden met ijzer(III)chloride. De werkelijke prestaties hangen ook af van de microstructuur, insluitingen, lassen, toestand van het oppervlak, temperatuur, chlorideconcentratie, beschikbaarheid van zuurstof en spleetgeometrie. PREN helpt bij het vergelijken van het samenstellingsgebonden potentieel; het reproduceert niet iedere gebruiksomgeving.

Waarom chroom, molybdeen en stikstof van belang zijn

Het veelgebruikte Pitting Resistance Equivalent Number wordt als volgt berekend:

$$\mathrm{PREN}=\%\mathrm{Cr}+3.3(\%\mathrm{Mo})+16(\%N)$$

De legeringsgehalten zijn massapercentages. Deze berekening geeft chroom, molybdeen en stikstof verschillende coëfficiënten, omdat elk element door empirische vergelijking in verband is gebracht met de weerstand van roestvaste staalsoorten tegen door chloride veroorzaakte lokale corrosie. De formule is geen mechanistische wet en zet de samenstelling niet rechtstreeks om in een voorspelling van de levensduur. Het is een op de samenstelling gebaseerde index voor het rangschikken of vergelijken van legeringen.

De British Stainless Steel Association publiceerde de bovenstaande formule in 2025, terwijl Outokumpu “PRE of PREN” beschrijft als een op de samenstelling gebaseerde index die wordt gebruikt om roestvaste staalsoorten te rangschikken en te vergelijken op hun weerstand tegen putcorrosie. De richting van de vergelijking is nuttig: een hogere berekende waarde komt over het algemeen overeen met een grotere weerstand tegen lokale aantasting in chloridehoudende oplossingen. Het getal vormt echter slechts één onderdeel van de beoordeling. Microstructuur, warmtebehandeling, toestand van het oppervlak, insluitsels, lassen, spleetgeometrie, temperatuur, chlorideconcentratie, pH, oxiderende omstandigheden en stroming kunnen de werkelijke prestaties beïnvloeden.

Chroom en de vorming van de passieve laag

Chroom is de eerste term in de vergelijking, omdat het de chemische basis vormt voor de passiviteit van roestvast staal. Wanneer een ijzer-chroomlegering wordt blootgesteld aan lucht of een waterig milieu, bevordert chroom aan het oppervlak de vorming van een dunne, hechtende, oxide-rijke passieve laag. Deze laag vermindert de snelheid waarmee de onderliggende legering oplost sterk ten opzichte van ongelegeerd ijzer of gewoon koolstofstaal. Roestvast staal is daarom niet volledig corrosiebestendig; het gunstige gedrag ervan berust erop dat de laag zich vormt, vast blijft zitten en zich na geringe beschadiging herstelt.

De bekende drempel van ongeveer 10,5% chroom houdt in veel technische contexten verband met de definitie van roestvast staal, hoewel het precieze gedrag afhangt van de chemische samenstelling van de legering en van het milieu. Een hoger chroomgehalte vergroot over het algemeen het vermogen om de passieve laag te vormen en in stand te houden. Daarom krijgt chroom in de basisformule van PREN een coëfficiënt van 1. Die coëfficiënt mag niet worden opgevat als bewijs dat chroom onder alle omstandigheden minder belangrijk is dan molybdeen of stikstof. Chroom brengt de passieve toestand tot stand waarop de effecten van de andere legeringselementen inwerken.

Lokale corrosie begint wanneer een klein gebied van het passieve oppervlak instabiel wordt. Chloride-ionen kunnen zich ophopen bij defecten, insluitsels, spleten of beschadigde gebieden. De daaruit voortvloeiende elektrochemische cel kan ertoe leiden dat een putje doorgroeit, terwijl het grootste deel van het oppervlak passief blijft. Een hoger chroomgehalte kan de weerstand van de legering tegen deze overgang verbeteren, maar het totale chroomgehalte zegt niets over de volledige verdeling ervan. Chroom dat is gebonden in chroomnitriden of -carbiden is aan het betreffende oppervlak niet gelijkwaardig aan chroom dat beschikbaar is in de omringende matrix. Dit is een van de redenen waarom sensibilisatie, onzorgvuldig lassen of een ongeschikte warmtebehandeling lokale corrosie kan veroorzaken, ondanks een respectabele nominale PREN.

Ferritische kwaliteiten zoals EN 1.4016, gewoonlijk aangeduid als X6Cr17, zijn voor hun passiviteit sterk afhankelijk van chroom, maar bevatten in vergelijking met sterker gelegeerde kwaliteiten weinig of geen molybdeen en stikstof. Austenitische kwaliteiten zoals EN 1.4301, X5CrNi18-10, en EN 1.4404, X2CrNiMo17-12-2, laten zien waarom chroom samen met de rest van de samenstelling moet worden beschouwd. De laatstgenoemde kwaliteit bevat naast chroom ook molybdeen, waardoor de berekende PREN hoger is dan die van een typische legering van het type 304. De vergelijking is informatief, maar niet absoluut.

Molybdeen en weerstand tegen lokale afbraak

Aan molybdeen wordt in de gebruikelijke formule een coëfficiënt van 3,3 toegekend:

$$3.3(\%\mathrm{Mo})$$

Deze weging weerspiegelt het sterke empirische verband met de weerstand tegen het ontstaan en de voortplanting van putcorrosie in chloridehoudende milieus. Molybdeen maakt de passieve laag niet eenvoudigweg “dikker”. Het effect ervan wordt doorgaans besproken in termen van een verbeterde stabiliteit en herstel van de passieve toestand op plaatsen waar chloride de aantasting is begonnen, en van een vermindering van de ernst van lokale oplossing. Het precieze mechanisme varieert afhankelijk van de legeringsstructuur, de potentiaal en het milieu. Daarom moet de coëfficiënt worden beschouwd als een empirische vergelijkingsfactor en niet als een universele maat voor de fysische werking van molybdeen.

Dit onderscheid is van belang bij het vergelijken van kwaliteiten. EN 1.4404, X2CrNiMo17-12-2, bevat binnen het voorgeschreven samenstellingsbereik ongeveer 2% molybdeen, terwijl EN 1.4301, X5CrNi18-10, voor zijn corrosiebestendigheid niet doelbewust op molybdeen berust. Een nominale berekening op basis van een representatieve chemische samenstelling geeft de molybdeenhoudende kwaliteit een hogere PREN. Dat resultaat komt overeen met het gebruikelijke voordeel ervan in chloridehoudende milieus, maar garandeert geen immuniteit tegen putcorrosie, met name niet in warme, geconcentreerde chlorideoplossingen of onder afzettingen en in spleten.

Molybdeen komt ook voor in ferritische, austenitische en duplex-roestvaste staalsoorten. In duplexkwaliteiten draagt het element bij aan de hoge weerstand tegen lokale corrosie die samenhangt met samenstellingen zoals EN 1.4462, X2CrNiMoN22-5-3. Het gemeten gedrag van een duplexlas of warmtebeïnvloede zone kan echter verschillen van dat van correct oplossingsgegloeid basismetaal. Fasebalans, intermetallische fasen, stikstofverdeling en de verdeling van chroom en molybdeen over de fasen spelen allemaal een rol. Een berekening op basis van de bulkchemie kan deze lokale omstandigheden niet vaststellen.

Het International Stainless Steel Forum rapporteert een wolfraamhoudende variant:

$$\mathrm{PRENW}=\%\mathrm{Cr}+3.3(\%\mathrm{Mo}+0.5\%W)+16(\%N)$$

Hier krijgt wolfraam binnen de molybdeengerelateerde term de helft van de bijdrage van molybdeen. ISSF rapporteert ook een mangaan-gecorrigeerde formule:

$$\mathrm{PRENMn}=\%\mathrm{Cr}+3.3(\%\mathrm{Mo})+16(\%N)-\%\mathrm{Mn}$$

Deze varianten laten zien dat PREN-conventies geen onderling verwisselbare aanduidingen zijn. De gekozen formule moet worden vermeld, met name voor wolfraamhoudende of hoogmangaanhoudende legeringen.

Stikstof bij het ontwerpen van roestvaste-staallegeringen

Stikstof heeft in de gebruikelijke vergelijking de grootste coëfficiënt, namelijk 16:

$$16(\%N)$$

Deze grote coëfficiënt betekent niet dat stikstof bij elke metallurgische gebeurtenis zestien keer zo belangrijk is als chroom. De coëfficiënt geeft de empirisch vastgestelde bijdrage per massaprocent weer in de legeringen en testgegevens waarop de formule is gebaseerd. Stikstof kan de weerstand tegen lokale corrosie verbeteren, austeniet stabiliseren en de fasebalans van duplex-roestvaste staalsoorten beïnvloeden. Door deze effecten is stikstof bijzonder belangrijk bij het ontwerpen van moderne legeringen.

In duplex-roestvaste staalsoorten helpt stikstof de austenitische fase te stabiliseren, terwijl chroom en molybdeen de corrosiebestendigheid van de ferritische fase ondersteunen. Het doel is niet eenvoudigweg een hoog stikstofgetal. De legering moet na fabricage, lassen en afkoeling een geschikte ferriet-austenietbalans behouden. Verlies of herverdeling van stikstof tijdens het lassen kan het lasmetaal en de warmtebeïnvloede zone beïnvloeden, terwijl overmatige thermische blootstelling de vorming van ongewenste uitscheidingen kan bevorderen die chroom of molybdeen aan de omringende matrix onttrekken. Bijgevolg kan een duplexkwaliteit met een hoge berekende PREN toch lokale aantasting ondervinden als de verwerkte microstructuur onjuist is.

Stikstof draagt ook bij aan de corrosiebestendigheid en sterkte van hooggelegeerde austenitische kwaliteiten. In een legering zoals EN 1.4410, X2CrNiMoN25-7-4, maakt stikstof deel uit van een zorgvuldig uitgebalanceerde samenstelling met aanzienlijke hoeveelheden chroom en molybdeen. De rol ervan moet in samenhang met deze elementen worden beschouwd en kan in de praktijk niet van die elementen worden losgemaakt. Dezelfde nominale stikstoftoevoeging kan verschillende resultaten opleveren afhankelijk van de vraag of de stikstof opgelost blijft in de matrix, nitriden vormt of wordt beïnvloed door een gesegregeerde chemische samenstelling.

Nikkel maakt geen deel uit van de basisformule van PREN, zoals de Society of Petroleum Engineers in 2025 stelde. Deze weglating betekent niet dat nikkel metallurgisch onbelangrijk is. Nikkel beïnvloedt de stabiliteit van austeniet, de fasebalans, het transformatiegedrag en de algemene corrosieprestaties, maar de basisindex is opgebouwd rond de belangrijkste samenstellingstermen die worden gebruikt om de weerstand tegen lokale corrosie te vergelijken. Nikkel kan daarom niet aan de formule worden toegevoegd enkel omdat het een belangrijk legeringselement van roestvast staal is.

De berekening van PREN en de validatie van corrosiebestendigheid zijn afzonderlijke taken. ASTM G48 specificeert laboratoriummethoden voor het vergelijken van roestvaste staalsoorten en verwante legeringen door de weerstand tegen het ontstaan van putcorrosie en spleetcorrosie te meten onder vastgelegde omstandigheden met ijzer(III)chloride. Deze proeven kunnen materialen onder gecontroleerde omstandigheden van elkaar onderscheiden; zij bootsen niet elke chlorideoplossing, afzetting, las, oppervlakteafwerking of bedrijfstemperatuur na. PREN helpt bij het structureren van legeringsvergelijkingen. De index vervangt geen ASTM G48-proeven, praktijkgegevens of een beoordeling van het werkelijke gebruiksmilieu.

PRENW: de wolfraamhoudende variant

De PRENW-formule

PRENWPRENW Een PREN-conventie voor wolfraathoudende legeringen waarbij de helft van het massapercentage wolfraam vóór vermenigvuldiging met 3.3 aan de molybdeenterm wordt toegevoegd.

De wolfraamhoudende vorm van het pitting resistance equivalent number is:

$${\mathrm{PREN}}_{\mathrm{W}}=\%\mathrm{Cr}+3.3(\%\mathrm{Mo}+0.5\%W)+16(\%N)$$

Alle samenstellingswaarden zijn massapercentages. De formule wordt door de British Stainless Steel Association (BSSA), het International Stainless Steel Forum (ISSF) en het aangehaalde artikel uit 2021 in Metals vermeld als een variant voor het vergelijken van roestvaste staalsoorten die wolfraam bevatten. Het is geen vervanging die automatisch op elke samenstelling van roestvast staal moet worden toegepast.

De gewone formule die elders in dit artikel wordt besproken, is:

$$\mathrm{PREN}=\%\mathrm{Cr}+3.3(\%\mathrm{Mo})+16(\%N)$$

Het verschil beperkt zich tot de behandeling van wolfraam. Chroom, molybdeen en stikstof blijven de actieve termen, terwijl nikkel in beide formules buiten beschouwing blijft. De Society of Petroleum Engineers stelde in 2025 dat nikkel niet in de PREN-vergelijking wordt opgenomen. Die weglating betekent niet dat nikkel metallurgisch onbelangrijk is. Nikkel beïnvloedt de fasebalans, de vorming van austeniet, de mechanische eigenschappen en het corrosiegedrag van specifieke microstructuren. Het betekent alleen dat aan nikkel in deze empirische index geen coëfficiënt wordt toegekend.

PRENW is daarom een samenstellingsgebaseerd vergelijkingsinstrument en geen universele corrosieclassificatie. Outokumpu beschrijft PRE, of PREN, als een index die wordt gebruikt om roestvaste staalsoorten te rangschikken en te vergelijken op hun weerstand tegen putcorrosie. Het artikel uit 2021 in Metals vermeldt eveneens dat een hogere PREN over het algemeen overeenkomt met een grotere weerstand tegen lokale aantasting in chloridehoudende oplossingen. Het woord “over het algemeen” is van belang. De waarde rangschikt samenstellingen volgens de gebruikte conventie; zij berekent niet rechtstreeks een levensduur, een gegarandeerde putcorrosiepotentiaal of een veilige chlorideconcentratie.

De wolfraamhoudende conventie is vooral relevant bij het vergelijken van families van roestvast staal waarin wolfraam bewust als legeringselement is toegevoegd. Dergelijke vergelijkingen kunnen duplex- en ferritische kwaliteiten omvatten, evenals andere hooggelegeerde roestvaste staalsoorten. Voor de berekening moet de gecertificeerde of voorgeschreven samenstelling van de kwaliteit worden gebruikt, en voor elke vergeleken legering moet dezelfde conventie worden toegepast. Het combineren van een standaard-PREN-waarde voor het ene staal met een PRENW-waarde voor een ander staal kan een schijnbaar verschil veroorzaken dat uit de formule voortkomt en niet uit het materiaal.

Beschouw bijvoorbeeld een hypothetische samenstelling met 25,0% Cr, 3,0% Mo, 0,7% W en 0,25% N. Volgens de gewone formule, waarin wolfraam buiten beschouwing wordt gelaten, is het resultaat:

$$25.0+3.3\left(3.0\right)+16\left(0.25\right)$$

$$=25.0+9.9+4.0=38.9$$

Volgens PRENW geeft dezelfde samenstelling:

$$25.0+3.3(3.0+0.5(0.7\left)\right)+16\left(0.25\right)$$

$$=25.0+3.3\left(3.35\right)+4.0$$

$$=25.0+11.055+4.0=40.055$$

Het verschil bedraagt 1,155 indexeenheden. Dat verschil is de bijdrage die volgens deze conventie aan 0,7% wolfraam wordt toegekend, en geen gemeten verhoging van de kritische putcorrosietemperatuur of een directe voorspelling van het gedrag in de praktijk.

De bijdrage van 0,5W binnen de molybdeenterm

De plaatsing van $0.5\%W$ binnen de haakjes kan gemakkelijk verkeerd worden geïnterpreteerd. Het betekent niet dat wolfraam per massaprocent 0,5 PREN-eenheid bijdraagt. De volledige term tussen haakjes wordt met 3,3 vermenigvuldigd.

Door de vergelijking algebraïsch uit te werken, wordt de weging duidelijk:

$${\mathrm{PREN}}_{\mathrm{W}}=\%\mathrm{Cr}+3.3(\%\mathrm{Mo}+0.5\%W)+16(\%N)$$

$${\mathrm{PREN}}_{\mathrm{W}}=\%\mathrm{Cr}+3.3\%\mathrm{Mo}+3.3(0.5\%W)+16\%N$$

$${\mathrm{PREN}}_{\mathrm{W}}=\%\mathrm{Cr}+3.3\%\mathrm{Mo}+1.65\%W+16\%N$$

Binnen deze conventie draagt één extra procentpunt wolfraam dus 1,65 PREN-eenheden bij. Een samenstelling met 0,5% W krijgt een wolfraamterm van:

$$1.65\left(0.5\right)=0.825$$

Een samenstelling met 1,0% W krijgt 1,65 eenheden. Bij 2,0% W bedraagt de bijdrage 3,30 eenheden. De coëfficiënt is een conventie voor vergelijkende berekeningen; zij mag niet worden opgevat als bewijs dat wolfraam en molybdeen in elke legering, fasebalans of chlorideomgeving identieke effecten hebben.

Dit onderscheid is van belang omdat de formule verschillende metallurgische effecten tot één getal reduceert. Wolfraam kan de stabiliteit en chemie van passieve lagen beïnvloeden, vooral in combinatie met chroom en molybdeen, maar de respons hangt ook af van segregatie, insluitsels, warmtebehandeling, faseverdeling, toestand van het oppervlak en de lokale omgeving. In duplex roestvaste staalsoorten kunnen ferriet en austeniet bijvoorbeeld verschillende gehaltes aan legeringselementen hebben. Een bulksamenstelling die in PRENW wordt ingevoerd, kan niet laten zien of één fase lokaal verarmd is aan chroom, molybdeen of stikstof.

De formule zet wolfraam in de legering zelf evenmin om in molybdeen. Een staal met 3% Mo en 1% W is niet in elk opzicht chemisch equivalent aan een staal met 3,5% Mo. PRENW kent aan de twee samenstellingen voor deze termen dezelfde incrementele indexbijdrage toe—3.3(3.0 + 0.5) is gelijk aan 11.55—maar hun fasechemie, fabricagegeschiedenis en respons op lokale corrosie kunnen nog steeds verschillen.

Daarom moet de rekenkundige uitwerking worden weergegeven wanneer PRENW wordt gerapporteerd. Alleen schrijven “de kwaliteit heeft een PREN van 40” verhult of bij de berekening 1.65W, geen wolfraamterm of een andere gepubliceerde conventie is gebruikt. Een transparant rapport moet de formule identificeren, de basis van de samenstelling vermelden, tijdens de berekening voldoende decimalen behouden en aangeven of het resultaat PREN of PRENW is.

Wanneer de wolfraamhoudende conventie moet worden vermeld

De wolfraamhoudende conventie moet worden vermeld wanneer wolfraam in de berekening wordt opgenomen, wanneer een bron een waarde als PRENW aanduidt en wanneer kwaliteiten met relevante wolfraamtoevoegingen worden vergeleken met kwaliteiten die weinig of geen wolfraam bevatten. Dit is vooral belangrijk voor specificaties en datasheets over wolfraamhoudende duplex roestvaste staalsoorten, waaronder aanduidingen zoals UNS S32760, waarvan de voorgeschreven chemische samenstelling wolfraam omvat. De exacte productspecificatie blijft bepalend voor de toegestane samenstelling; een nominale kwaliteitsaanduiding mag de warmteanalysewaarden die voor de berekening worden gebruikt niet vervangen.

Het label moet ook worden opgenomen in technische rapporten, documenten voor materiaalkeuze en vergelijkingen van corrosieproeven. Een duidelijke formulering kan zijn: “PRENW berekend als %Cr + 3.3(%Mo + 0.5%W) + 16(%N), met gebruik van massapercentages uit de warmteanalyse.” Als wolfraam niet is opgenomen, vermeld dan dat de gebruikelijke formule is gebruikt: “PREN berekend als %Cr + 3.3(%Mo) + 16(%N).” Voeg niet stilzwijgend een wolfraamcorrectie toe enkel omdat een kwaliteit een aantoonbare hoeveelheid W bevat.

Dat laatste punt is essentieel. De gebruikelijke PREN-formule blijft de juiste conventie voor veel vergelijkingen van roestvaste staalsoorten, ook voor vergelijkingen waarin wolfraam afwezig is of niet als bijdragende term wordt behandeld. ISSF vermeldt eveneens een voor mangaan gecorrigeerde formule, PRENMn:

$${\mathrm{PREN}}_{\mathrm{Mn}}=\%\mathrm{Cr}+3.3(\%\mathrm{Mo})+16(\%N)-\%\mathrm{Mn}$$

Het bestaan van PRENW en PRENMn laat zien dat “PREN” in alle publicaties niet één onveranderlijke vergelijking is. Het achtervoegsel geeft de lezer aan welke conventie voor de samenstelling is gekozen. Als een bron voor een wolfraamhoudende kwaliteit een waarde zonder achtervoegsel geeft, moet de berekeningsbasis worden gecontroleerd en niet worden geraden.

Ten slotte blijft PRENW een index voor het rangschikken van de weerstand tegen lokale corrosie onder chloridehoudende omstandigheden, en geen validatie van een component voor gebruik in de praktijk. ASTM G48 specificeert laboratoriummethoden voor het vergelijken van roestvaste staalsoorten en verwante legeringen door de weerstand tegen het initiëren van putcorrosie en spleetcorrosie te meten onder bepaalde omstandigheden met ijzer(III)chloride. Deze proeven kunnen een op berekeningen gebaseerde vergelijking ondersteunen, maar bootsen niet elke combinatie na van temperatuur, chlorideactiviteit, afzettingen, lassen, spleten, beschikbaarheid van zuurstof en mechanische beschadiging die tijdens gebruik kan voorkomen.

Een hogere PRENW kan binnen een relevante vergelijkingsgroep de verwachting van een grotere weerstand ondersteunen. Zij kan niet garanderen dat een wolfraamhoudende kwaliteit aantasting in elke chlorideomgeving zal weerstaan en neemt evenmin de noodzaak van beproeving en ontwerpbeoordeling weg. Vermeld de variant, toon de berekening en behandel het resultaat als empirisch bewijs—niet als een universele corrosieclassificatie.

PRENMn en de behandeling van mangaan

PRENMn is een mangaan-aangepaste vorm van het pitting resistance equivalent number. Het doel ervan is niet om PREN voor elk roestvast staal opnieuw te definiëren, maar om een alternatieve samenstellingsgebonden vergelijking te bieden wanneer mangaan wordt beschouwd als een factor die de weerstand tegen gelokaliseerde corrosie vermindert. Dit onderscheid is van belang omdat mangaan in veel samenstellingen van roestvast staal voorkomt, terwijl het ontbreekt in de gebruikelijke PREN-vergelijking.

PREN blijft een empirische index. Een hogere waarde komt in het algemeen overeen met een grotere weerstand tegen plaatselijke aantasting in chloridehoudende oplossingen, zoals gerapporteerd in het Metals-artikel uit 2021, maar het getal is geen voorspelling van de levensduur, geen gegarandeerde putvormingspotentiaal en geen vervanging voor corrosieonderzoek. De mangaanterm verandert de berekende index; de berekening wordt daarmee geen direct corrosiemodel.

De ISSF-uitdrukking voor PRENMn

Het International Stainless Steel Forum (ISSF) geeft de mangaan-aangepaste uitdrukking als:

$${\mathrm{PREN}}_{\mathrm{Mn}}=\%\mathrm{Cr}+3.3(\%\mathrm{Mo})+16(\%N)-\%\mathrm{Mn}$$

Dit is de exacte vorm die ISSF verstrekt in zijn publicatie Duplex Stainless Steels uit 2025. Chroom, molybdeen, stikstof en mangaan worden uitgedrukt als massapercentages. Het mangaangehalte wordt rechtstreeks afgetrokken, met een coëfficiënt van één.

Deze opbouw levert een lagere waarde op dan de gebruikelijke uitdrukking wanneer dezelfde chemische analyse wordt gebruikt:

$$\mathrm{PREN}=\%\mathrm{Cr}+3.3(\%\mathrm{Mo})+16(\%N)$$

De British Stainless Steel Association publiceerde deze gebruikelijke vergelijking in 2025. Hierin wordt geen rechtstreekse term aan mangaan toegekend. Dat betekent niet dat mangaan metallurgisch onbelangrijk is. Mangaan kan onder andere de austenietstabiliteit, de oplosbaarheid van stikstof, de fasebalans, insluitsels en de samenstelling van de passieve film beïnvloeden. Het effect ervan op gelokaliseerde corrosie hangt bovendien af van het bredere legeringssysteem en de verwerkingsgeschiedenis. De gebruikelijke PREN-uitdrukking is eenvoudigweg een gevestigde empirische conventie waarvan de voornaamste termen chroom, molybdeen en stikstof zijn.

Beschouw een staalanalyse met 22,0% Cr, 3,0% Mo, 0,18% N en 2,0% Mn. De gebruikelijke berekening is:

$$22.0+3.3\left(3.0\right)+16\left(0.18\right)=34.38$$

Toepassing van de ISSF-uitdrukking voor PRENMn geeft:

$$22.0+3.3\left(3.0\right)+16\left(0.18\right)-2.0=32.38$$

De twee cijfers beschrijven dezelfde smelt, maar zijn niet dezelfde index. Beide eenvoudigweg aanduiden als “PREN 34,4” en “PREN 32,4” zonder de vergelijkingen te vermelden, leidt tot een schijnvergelijking.

Deze benadering is vooral relevant bij het vergelijken van duplex, ferritische en andere families van roestvast staal met verschillende mangaangehalten. UNS S32205, doorgaans aangeduid als duplex roestvast staal 2205, wordt bijvoorbeeld vaak besproken met gebruikmaking van de conventionele PREN-relatie. Er kan ook een mangaan-aangepaste waarde worden berekend als die conventie expliciet wordt gekozen. Geen van beide resultaten mag worden gepresenteerd als de enige intrinsieke corrosiebeoordeling van de staalkwaliteit. De werkelijke respons hangt af van de fasebalans, segregatie, warmtebehandeling, toestand van het oppervlak, microstructuur van de laszone en de chlorideomgeving.

Nikkel komt niet voor in de gebruikelijke PREN-vergelijking en evenmin in de ISSF-vergelijking voor PRENMn. De Society of Petroleum Engineers stelt dat “nikkel niet in de vergelijking is opgenomen”. Deze omissie betekent niet dat nikkel metallurgisch onbelangrijk is. Nikkel beïnvloedt onder andere de fasestabiliteit en de ferritisch-austenitische balans, maar aan nikkel wordt in de PREN-familie van vergelijkingen geen numerieke coëfficiënt toegekend.

Waarom formulevarianten moeten worden gelabeld

PRENMn, gewone PREN en wolfraamhoudende PRENW zijn verwante conventies, maar geen onderling uitwisselbare vergelijkingen. ISSF geeft PRENW als:

$${\mathrm{PREN}}_W=\%\mathrm{Cr}+3.3(\%\mathrm{Mo}+0.5\%W)+16(\%N)$$

De wolfraamterm wordt dus binnen de molybdeenequivalente haakjes vermenigvuldigd met 0,5, terwijl mangaan bij PRENMn buiten de haakjes wordt afgetrokken. Een rapport waarin alleen “PREN = 40” staat, laat onbeantwoord welke relatie het getal heeft opgeleverd.

Ook de basis van de samenstelling moet bij de vergelijking worden vermeld. Een berekening moet aangeven of de invoer bestaat uit nominale grenzen van de staalkwaliteit, de gespecificeerde chemische samenstelling van het product, een gietpananalyse, een controleanalyse of een lokaal gemeten samenstelling. Normen en datasheets vermelden doorgaans bereiken, geen enkel chemisch meetresultaat. Het vervangen van elk bereik door het middelpunt kan een handige schatting opleveren, maar is niet gelijkwaardig aan een berekening op basis van de gecertificeerde smeltanalyse. Voor stikstof is bijzondere zorg nodig, omdat kleine veranderingen met 16 worden vermenigvuldigd, terwijl molybdeen met 3,3 wordt vermenigvuldigd.

Voor eenheden is dezelfde nauwkeurigheid vereist. Deze uitdrukkingen gebruiken massapercentages, niet massafracties die als decimalen zijn geschreven. Het invoeren van 0,22 voor 22% Cr in plaats van 22,0 verlaagt de chroombijdrage met bijna twee ordes van grootte. De notatie “%Cr” betekent binnen deze berekeningsconventie het chroomgehalte in massaprocent.

Ook afronding moet worden vastgelegd. Als elke samenstellingswaarde vóór de berekening wordt afgerond, kan het resultaat verschillen van een berekening waarbij de analytische cijfers tot de laatste stap worden behouden. Een bruikbaar rapport vermeldt daarom de vergelijking, de bron en basis van de samenstelling, indien relevant de berekeningsdatum of documentrevisie, en de uiteindelijke afrondingsregel. “PRENMn = 32,4, ISSF-vergelijking, massapercentages uit smeltanalyse, afgerond op één decimaal” is reproduceerbaar. “PREN ongeveer 32” is dat niet.

Het aftrekken van mangaan moet niet worden geïnterpreteerd als een universele correctie die op elk roestvast staal moet worden toegepast. De uitdrukking van ISSF is een empirische conventie voor een specifiek vergelijkingskader. Toepassing ervan op een nikkelrijke austenitische kwaliteit, een ferritische kwaliteit of een duplexkwaliteit doet verschillen in microstructuur en corrosiegeschiedenis niet teniet. Ook stelt dit niet vast dat mangaan de weerstand tegen putcorrosie in elke omgeving met exact één PREN-punt verlaagt voor elk extra massaprocent.

Vergelijking van resultaten die volgens verschillende conventies zijn berekend

Een vergelijking is alleen zinvol wanneer dezelfde chemische analyse met duidelijk geïdentificeerde vergelijkingen wordt verwerkt. Stel dat een legering 25,0% Cr, 4,0% Mo, 0,30% N, 2,0% Mn en 0,5% W bevat. De gebruikelijke PREN is:

$$25.0+3.3\left(4.0\right)+16\left(0.30\right)=40.60$$

Het mangaan-aangepaste resultaat is:

$$40.60-2.0=38.60$$

Het wolfraamhoudende resultaat is:

$$25.0+3.3(4.0+0.5\times 0.5)+16\left(0.30\right)=41.425$$

Afgerond op één decimaal worden dit respectievelijk 40,6, 38,6 en 41,4. Het verschil ontstaat door de conventie, niet door drie verschillende staalsoorten. Wanneer de cijfers zonder labels worden gerapporteerd, kan PRENW een hogere weerstand lijken aan te geven dan PRENMn, hoewel de formules verschillende empirische vergelijkingsvragen beantwoorden.

Om dezelfde reden moet een tabel waarin UNS S32750, UNS S32205 en UNS S31603 worden vergeleken, de vergelijking in de kop of in een nabijgelegen opmerking vermelden. Een tabel met “PREN-waarden” waarin conventionele PREN, PRENW en PRENMn worden gemengd, is methodologisch ondeugdelijk tenzij elke vermelding is gelabeld. Ook de rangorde kan veranderen, vooral wanneer kwaliteiten vergelijkbare gehalten aan chroom, molybdeen en stikstof hebben, maar verschillende gehalten aan wolfraam of mangaan.

Ook voor de berekening zelf is validatie vereist. ASTM G48 specificeert laboratoriummethoden voor het vergelijken van roestvast staal en verwante legeringen door de weerstand tegen het initiëren van putcorrosie en spleetcorrosie te meten onder gedefinieerde omstandigheden met ijzer(III)chloride. Met deze proeven kunnen proefstukken onder gecontroleerde procedures worden vergeleken; ze bootsen niet elke gebruiksomgeving na. Chlorideconcentratie, temperatuur, zuurstoftoegang, afzettingen, spleten, lassen, oppervlakteafwerking en blootstellingsduur kunnen het resultaat beïnvloeden.

PRENMn moet daarom worden gerapporteerd als een geïdentificeerde index, niet als een universele corrosiebeoordeling. Gebruik de ISSF-vergelijking wanneer die conventie bedoeld is, behoud de gebruikelijke PREN-vergelijking wanneer die de gevestigde vergelijkingsbasis vormt, en plaats resultaten van verschillende formules nooit in dezelfde rangschikking zonder te tonen hoe elk getal is berekend.

PREN bij ferritische, duplex- en andere roestvaste staalsoorten

Het Pitting Resistance Equivalent Number (PREN) wordt gebruikt voor verschillende families van roestvaste staalsoorten, waaronder ferritische, duplex-, austenitische en martensitische kwaliteiten. Dat algemene gebruik maakt PREN nog geen universele corrosieclassificatie. Het blijft een empirische, op de samenstelling gebaseerde index voor het vergelijken van de vermoedelijke weerstand tegen lokale corrosie onder chloridehoudende omstandigheden.

De meest gebruikelijke berekening is:

$$\text{PREN}=\%\mathrm{Cr}+3.3(\%\mathrm{Mo})+16(\%N)$$

Chroom, molybdeen en stikstof worden ingevoerd als massapercentages. De British Stainless Steel Association gaf deze uitdrukking in haar toelichting uit 2025 op PREN-berekeningen. Een hogere uitkomst duidt doorgaans op een grotere weerstand tegen door chloriden veroorzaakte putcorrosie, omdat molybdeen en stikstof, naast chroom, sterk bijdragen aan de berekende waarde. Het in 2021 door MDPI gepubliceerde artikel in Metals beschrijft eveneens de relatie waarbij een hogere PREN overeenkomt met een grotere weerstand tegen lokale aantasting in chloridehoudende oplossingen.

Het getal is geen putcorrosiepotentiaal, geen voorspelling van de levensduur en geen grenswaarde voor goedkeuring of afkeuring. Outokumpu omschrijft “PRE of PREN” als “een op de samenstelling gebaseerde index die wordt gebruikt om roestvaste staalsoorten te rangschikken en te vergelijken op hun weerstand tegen putcorrosie”. Die formulering is van belang. PREN vergelijkt samenstellingen volgens een bepaalde interpretatie; het geeft geen weergave van de effecten van lassen, oppervlakteverontreiniging, warmtebehandeling, spleten, afzettingen, temperatuur, zuurgraad, zuurstofconcentratie of stroming.

Nikkel wordt weggelaten uit de gebruikelijke PREN-uitdrukking, hoewel het de fasebalans en andere metallurgische en corrosie-eigenschappen beïnvloedt. Limited evidence

Nikkel is niet opgenomen in de gebruikelijke vergelijking. De Society of Petroleum Engineers heeft dat punt in 2025 expliciet gemaakt. Nikkel beïnvloedt nog steeds de fasestabiliteit, austenietvorming, taaiheid en het algemene corrosiegedrag, maar doordat het niet in de formule voorkomt, kan PREN niet worden beschouwd als een volledige beschrijving van een legering.

Ferritische roestvaste staalsoorten

Ferritische roestvaste staalsoorten hebben een ferritische, lichaamsgecentreerd-kubische matrix en worden over het algemeen ontworpen met chroom als belangrijkste legeringselement. Hun samenstellingen kunnen, afhankelijk van de kwaliteit en het beoogde gebruik, ook molybdeen, stikstof, titanium, niobium of andere toevoegingen bevatten. Omdat de gebruikelijke PREN-vergelijking chroom, molybdeen en stikstof gebruikt, kan zij voor ferritische kwaliteiten op dezelfde manier worden berekend als voor andere roestvaste staalsoorten.

Deze berekening is nuttig om ferritische samenstellingen op een vergelijkende schaal te plaatsen. Zij neemt de metallurgische kenmerken die ferritische roestvaste staalsoorten onderscheiden van austenitische of duplexstaalsoorten echter niet weg. Ferritische kwaliteiten kunnen anders reageren op lassen, thermische blootstelling en oppervlakteschade, zelfs wanneer hun berekende PREN-waarden vergelijkbaar zijn met die van kwaliteiten uit een andere familie. De korrelstructuur, precipitaten, de chemische samenstelling van de laszone en de toestand van de passieve film kunnen allemaal invloed hebben op het waargenomen begin van putcorrosie.

De ferritische familie omvat aanduidingen zoals EN 1.4003, EN 1.4016 en EN 1.4521, terwijl hooggelegeerde ferritische samenstellingen ook onder andere nationale, regionale of productspecificaties vallen. Deze aanduidingen mogen niet worden beschouwd als onderling uitwisselbare namen voor één enkele corrosieklasse. Elke aanduiding verwijst naar een vastgesteld chemisch bereik en een productaanduiding, en bij de daadwerkelijke PREN-berekening moet de samenstelling worden gebruikt die van toepassing is op het beoordeelde materiaal.

Een nominale kwaliteitsaanduiding kan een bereik aangeven in plaats van één exacte analyse. Bijgevolg kunnen twee smelten die aan dezelfde specificatie voldoen, enigszins verschillende berekende PREN-waarden opleveren. Als een leverancierscertificaat gemeten gehalten aan chroom, molybdeen en stikstof vermeldt, kunnen die waarden in de vergelijking worden ingevoerd. Als alleen nominale of maximale waarden beschikbaar zijn, is het resultaat een schatting die aan die aannames is gekoppeld.

Ferritische roestvaste staalsoorten illustreren ook waarom de toestand van het oppervlak van belang is. Slijpen, beitsen, polijsten en blootstelling aan ijzerverontreiniging kunnen het oppervlak dat aan een chlorideoplossing wordt blootgesteld veranderen zonder de PREN van het basismateriaal te wijzigen. Een mechanisch beschadigd of verontreinigd oppervlak kan eerder aantasting initiëren dan een schoon, correct behandeld oppervlak van dezelfde staal-smelt. PREN kan dat verschil niet verdisconteren.

De ferritische richtlijn die door het International Stainless Steel Forum (ISSF) is gepubliceerd, presenteert PREN als één samenstellingsgerelateerde manier om de weerstand tegen lokale corrosie van roestvaste staalproducten te bespreken. PREN moet daarom worden gelezen als een hulpmiddel voor vergelijking, niet als bewijs dat elke ferritische kwaliteit met een bepaalde berekende waarde zich tijdens het gebruik identiek zal gedragen.

Duplexstaalsoorten

Duplexstaalsoorten bevatten zowel ferritische als austenitische fasen. Hun prestaties hangen niet alleen af van de chemische samenstelling van het basismateriaal, maar ook van de verhouding, verdeling en toestand van die fasen. De duplexfamilie omvat aanduidingen zoals EN 1.4462 en de overeenkomstige UNS-aanduidingen UNS S31803 en UNS S32205, voor zover de betreffende productspecificatie aangeeft dat deze van toepassing zijn. Armere en sterker gelegeerde duplexkwaliteiten gebruiken andere exacte aanduidingen. De aanduiding alleen maakt het niet overbodig om de toepasselijke chemische en productvereisten te controleren.

PREN komt vooral vaak voor in besprekingen van duplexstaalsoorten, omdat stikstof, chroom en molybdeen belangrijk zijn voor hun weerstand tegen lokale corrosie. Stikstof ondersteunt de vorming van austeniet en heeft in de vergelijking een grote coëfficiënt. Molybdeen en chroom dragen bij via de andere termen. Voor wolfraamhoudende duplexsamenstellingen vermeldt het duplexdocument van ISSF uit 2025 de alternatieve uitdrukking:

$${\text{PREN}}_W=\%\mathrm{Cr}+3.3(\%\mathrm{Mo}+0.5\%W)+16(\%N)$$

Hierbij wordt wolfraam opgenomen als de helft van zijn massapercentage binnen de aan molybdeen gerelateerde term. Deze uitdrukking mag niet zonder meer worden vermengd met de gewone PREN-berekening. Bij een gerapporteerde waarde moet worden vermeld of PREN of PREN${}_W$ is gebruikt.

Hetzelfde ISSF-document vermeldt ook een aan mangaan aangepaste uitdrukking:

$${\text{PREN}}_{\mathrm{Mn}}=\%\mathrm{Cr}+3.3(\%\mathrm{Mo})+16(\%N)-\%\mathrm{Mn}$$

Deze vorm weerspiegelt een poging om mangaan mee te nemen in vergelijkingen waarbij duplexsamenstellingen worden betrokken. Het is niet dezelfde index als de conventionele uitdrukking. Een numeriek resultaat dat met PREN${}_{\mathrm{Mn}}$ is berekend, moet als zodanig worden aangeduid, omdat een directe vergelijking met een niet nader gekwalificeerde conventionele PREN een misleidende indruk van nauwkeurigheid kan wekken.

De duplexmetallurgie maakt de beperkingen van één enkel getal bijzonder duidelijk. Lassen kan de ferriet-austenietverhouding in het lasmetaal en de warmte-beïnvloede zone veranderen. Een te hoog ferrietgehalte, ongeschikte afkoeling of precipitatie tijdens thermische blootstelling kan de weerstand tegen lokale corrosie verminderen, zelfs wanneer de chemische samenstelling van het moedermetaal een hoge PREN oplevert. Omgekeerd kan een gecontroleerde fabricageprocedure een gunstiger fasenverhouding en een betere oppervlakteconditie behouden.

Ook warmtebehandeling is van belang. Duplexproducten worden vervaardigd en in oplossing gegloeid onder omstandigheden die bedoeld zijn om de fasenverhouding te beheersen en schadelijke intermetallische fasen te vermijden. Sigm fase en verwante precipitaten kunnen plaatselijk chroom en molybdeen verbruiken, waardoor gebieden ontstaan met een lagere weerstand dan de samenstelling van het basismateriaal doet vermoeden. PREN, berekend op basis van het certificaat, kan een dergelijke microstructurele verarming niet detecteren.

Het duplexdocument van ISSF beschrijft een hogere waarde ook als een semi-kwantitatieve aanwijzing voor een grotere weerstand tegen lokale corrosie in chloridehoudende bodems. “Semi-kwantitatief” is de belangrijke kwalificatie. De index ondersteunt rangschikking; hij stelt geen universele drempelwaarde vast voor elke bodem, elk zeewater, elke processtroom of elke spleetgeometrie.

Waarom de interpretatie verandert met de kwaliteitsfamilie

Een PREN-waarde heeft alleen betekenis in samenhang met de familie van roestvaste staalsoorten, de specificatie, de toestand en de beoogde omgeving. Dezelfde numerieke index, berekend voor een ferritisch staal en een duplexstaal, garandeert geen gelijke prestaties op het gebied van putcorrosie. Hun fasenstructuren verschillen, hun reacties op lassen verschillen en hun gevoeligheid voor precipitatie of een onevenwichtige fasenverhouding verschilt.

Dezelfde voorzichtigheid is geboden bij het vergelijken van een duplexkwaliteit met een austenitische of martensitische kwaliteit. De gebruikelijke formule behandelt geselecteerde elementen als gewogen bijdragen, maar omvat geen nikkel, koper, silicium, koolstof, oppervlakteafwerking, korrelstructuur of fabricagegeschiedenis. Evenmin geeft zij aan of de gerapporteerde samenstelling een smeltanalyse, een productanalyse of een nominale waarde is.

Validatie vereist beproeving en technisch oordeel. ASTM G48:2011 specificeert laboratoriummethoden voor het vergelijken van roestvaste staalsoorten en verwante legeringen door de weerstand tegen het initiëren van put- en spleetcorrosie te meten onder vastgelegde omstandigheden met ijzer(III)chloride. Deze methoden bieden gecontroleerde vergelijkingen, maar ijzer(III)chloride is geen volledig model van elke bedrijfsomgeving. Een chloridehoudende procesoplossing kan verschillen in temperatuur, pH, oxiderend vermogen en bevochtigingsgedrag; een begraven onderdeel kan worden blootgesteld aan afzettingen en differentiële beluchting; een gelaste constructie kan verschillende metallurgisch onderscheiden zones bevatten.

Om die reden is PREN het meest verdedigbaar wanneer de waarde wordt gerapporteerd met de formule, de basis van de samenstelling en de materiaaltoestand. “PREN 40” is zonder die details onvolledig. Een bruikbare vergelijking vermeldt of de waarde conventionele PREN, PREN${}_W$ of PREN${}_{\mathrm{Mn}}$ is, noemt de kwaliteitsaanduiding, geeft aan of de chemische samenstelling nominaal of gemeten is, en onderscheidt berekeningen voor het moedermetaal van beoordelingen van de las of de warmte-beïnvloede zone.

Op deze gedisciplineerde manier gebruikt, maakt PREN het mogelijk om ferritische, duplex- en andere roestvaste staalsoorten op een gemeenschappelijke samenstellingsschaal te bespreken. De index maakt deze families metallurgisch niet gelijkwaardig en kan beproeving niet vervangen wanneer lokale corrosie ernstige gevolgen heeft.

Nikkel, legeringsontwerp en een veelvoorkomende misinterpretatie

Waarom nikkel in de gebruikelijke vergelijking ontbreekt

De gebruikelijke berekening is:

$$\mathrm{PREN}=\%\mathrm{Cr}+3.3(\%\mathrm{Mo})+16(\%N)$$

De legeringsgehalten zijn massapercentages. Chroom, molybdeen en stikstof krijgen een term; nikkel niet. De Society of Petroleum Engineers stelt dit rechtstreeks in haar bespreking van materiaalkeuze uit 2025: “nikkel is niet in de vergelijking opgenomen.” Dat is geen toevallige weglating of typografische lacune in de formule.

De reden is dat PREN een beperkte empirische index is en geen volledige numerieke beschrijving van de metallurgie van roestvast staal. De index is ontwikkeld om de neiging van roestvast staal tot lokale corrosie, met name putcorrosie, onder chloridehoudende omstandigheden te vergelijken. In de gebruikelijke uitdrukking vertegenwoordigt chroom de voornaamste bijdrage aan de vorming van de passieve film, terwijl molybdeen en stikstof de weerstand tegen lokale doorslag daarvan doorgaans verhogen. De coëfficiënten—3,3 voor molybdeen en 16 voor stikstof—zijn empirische wegingsfactoren en geen universele fysische constanten.

De British Stainless Steel Association geeft de vergelijking in precies deze vorm in haar uitleg uit 2025 over PREN-berekeningen. Een hogere berekende waarde duidt normaal gesproken op een grotere weerstand tegen lokale aantasting in chloridehoudende omgevingen, zoals beschreven in het artikel uit 2021 in Metals, maar “normaal gesproken” is hierbij van belang. PREN rangschikt samenstellingen binnen een vastgelegde vergelijkingsmethode; de index berekent geen levensduur, gegarandeerde putcorrosiepotentiaal of gegarandeerde minimumtemperatuur waarbij aantasting optreedt.

Alternatieve uitdrukkingen onderstrepen dat PREN een familie van empirische vergelijkingsformules is en geen volledig corrosiemodel. Het International Stainless Steel Forum rapporteert:

$${\mathrm{PREN}}_{\mathrm{W}}=\%\mathrm{Cr}+3.3(\%\mathrm{Mo}+0.5\%W)+16(\%N)$$

voor een uitdrukking voor wolfraathoudende legeringen, en:

$${\mathrm{PREN}}_{\mathrm{Mn}}=\%\mathrm{Cr}+3.3(\%\mathrm{Mo})+16(\%N)-\%\mathrm{Mn}$$

voor een mangaan-gecorrigeerde uitdrukking. Ook in deze beide gerapporteerde vormen ontbreekt nikkel. Door de formule aan te passen voor wolfraam of mangaan wordt PREN geen algemene score voor de prestaties van een legering. Alleen de empirische vergelijking voor een bepaalde groep roestvast staal of een bepaalde interpretatie van de samenstelling verandert.

Een eenvoudige berekening laat zien waarom rekenkundige afwezigheid van nikkel niet mag worden gelezen als metallurgische afwezigheid van nikkel. Uitgaande van benaderende nominale samenstellingen geeft roestvast staal Type 304 met 18 mass% Cr, zonder opzettelijk Mo-aandeel en met 0,08 mass% N een gebruikelijke PREN van ongeveer 19,3. Roestvast staal Type 316L met 17 mass% Cr, 2,5 mass% Mo en 0,05 mass% N geeft ongeveer 26,1. In beide kwaliteiten is nikkel aanwezig, maar het percentage ervan wordt niet ingevoerd. Het verschil tussen deze illustratieve PREN-waarden komt voort uit de termen die de vergelijking bedoeld is te wegen, en niet uit de bewering dat nikkel geen effect heeft op een van beide legeringen.

De samenstelling is bovendien niet hetzelfde als de toestand van het materiaal. Segregatie, insluitsels, warmtebehandeling, thermische lascycli, oppervlakteverontreiniging, fasebalans en oppervlakteafwerking kunnen de prestaties bij lokale corrosie veranderen. Twee smelten met vergelijkbare nominale PREN-waarden hoeven zich in een test of tijdens gebruik niet identiek te gedragen. ASTM G48:2011 specificeert laboratoriummethoden om roestvast staal en verwante legeringen te vergelijken door de weerstand tegen het initiëren van putcorrosie en spleetcorrosie te meten onder vastgelegde omstandigheden met ijzer(III)chloride. Dergelijke tests kunnen een vergelijking voor de geselecteerde procedure valideren. Ze maken de PREN-vergelijking echter niet tot een vervanging voor testen.

De metallurgische rol van nikkel tegenover het toepassingsgebied van PREN

Nikkel heeft een belangrijke metallurgische rol, ook al heeft het geen term in de gebruikelijke PREN-vergelijking. In roestvaste staalsoorten van ijzer-chroom-nikkel stabiliseert nikkel de austenitische fase. Type 304, aangeduid als UNS S30400, is een austenitisch roestvast staal waarvan de chroom-nikkelbalans een austenitische structuur ondersteunt binnen een breed bereik van verwerkingsomstandigheden. Type 316L, aangeduid als UNS S31603, gebruikt nikkel als onderdeel van die fasebalans en voegt daarnaast molybdeen toe voor een betere weerstand tegen lokale corrosie dan de standaardfamilie met 18Cr-8Ni.

Dat fase-effect beïnvloedt meer dan alleen de kristalstructuur. Nikkel beïnvloedt de taaiheid, vooral bij lage temperaturen; de ductiliteit; de versteviging door koudvervorming; de magnetische respons; het gedrag bij warme en koude vervorming; en de balans tussen ferriet en austeniet tijdens het lassen. In austenitische kwaliteiten helpt voldoende nikkel om ongewenste omzetting naar ferriet of martensiet tijdens de verwerking te onderdrukken, hoewel de uiteindelijke fasebalans afhangt van de volledige samenstelling en de thermische voorgeschiedenis. Nikkel werkt ook samen met koolstof, stikstof, mangaan, chroom en molybdeen. Het maakt daarom deel uit van het legeringsontwerp, zelfs wanneer een bepaalde corrosie-index er geen numerieke coëfficiënt aan toekent.

Het contrast is duidelijk bij duplex roestvast staal. Een kwaliteit zoals 2205, doorgaans aangeduid als UNS S32205 of UNS S31803, afhankelijk van het gespecificeerde product en de aanduiding, is ontworpen om zowel ferriet als austeniet te bevatten. Nikkel helpt de austenietfractie vast te leggen, terwijl chroom, molybdeen en stikstof sterk bijdragen aan de weerstand tegen lokale corrosie. Stikstof is bijzonder belangrijk omdat het de vorming van austeniet ondersteunt en de legering verstevigt, terwijl het in de PREN-uitdrukking bovendien met een grote coëfficiënt voorkomt. Een PREN-berekening legt slechts bepaalde aspecten van dat ontwerp vast.

Ferritische kwaliteiten maken dezelfde beperking vanuit een andere invalshoek zichtbaar. Type 430, aangeduid als UNS S43000, bevat in vergelijking met austenitische kwaliteiten weinig of geen opzettelijk toegevoegd nikkel, maar het corrosiegedrag ervan kan niet alleen uit het nikkelgehalte worden afgeleid. De ferritische structuur, het chroomgehalte, de toestand van het oppervlak, insluitsels en de omgeving zijn allemaal van belang. Een nikkelvrije of nikkelarme samenstelling heeft niet automatisch een lage weerstand tegen lokale corrosie, net zomin als een nikkelhoudende samenstelling automatisch een hoge PREN heeft.

Nikkel kan ook buiten de beperkte vergelijking van putcorrosie het corrosiegedrag beïnvloeden. Het beïnvloedt de algemene corrosiesnelheden in bepaalde zure en basische media, de weerstand tegen spanningscorrosie in specifieke omgevingen, waterstofgerelateerd gedrag, corrosievermoeiing en de stabiliteit van passieve of actieve oppervlaktetoestanden. Deze effecten zijn omgevingsspecifiek. Eén enkele coëfficiënt voor nikkel zou ze niet getrouw kunnen weergeven, en het zonder gevalideerde grondslag toevoegen van een dergelijke coëfficiënt aan de gebruikelijke formule zou een schijnprecisie creëren.

Daarom beschrijft de uitleg van Outokumpu uit 2025 PRE of PREN als een op de samenstelling gebaseerde index die wordt gebruikt om roestvast staal te rangschikken en te vergelijken op weerstand tegen putcorrosie. “Rangschikken en vergelijken” bepaalt het toepassingsgebied. De uitdrukking is juist nuttig omdat zij voldoende beperkt is om een globale vergelijking te ondersteunen, en niet omdat zij iedere eigenschap van een legering voorspelt.

Vermijden van de bewering dat weggelaten elementen onbelangrijk zijn

Een weggelaten element is geen irrelevant element. Het is een element waaraan de gekozen index geen score toekent. Dat onderscheid moet duidelijk worden vermeld wanneer PREN wordt gepresenteerd.

De afwezigheid van nikkel betekent alleen dat de gebruikelijke empirische index voor putcorrosieweerstand geen directe term voor nikkel bevat. Het betekent niet dat nikkel geen rol speelt in de fasestabiliteit, mechanische eigenschappen, lasbaarheid of het bredere corrosiegedrag. Het betekent ook niet dat PREN alle families van roestvast staal met dezelfde mate van betrouwbaarheid kan vergelijken. Bij een vergelijking tussen austenitische, ferritische en duplexkwaliteiten moet rekening worden gehouden met hun verschillende microstructuren en verwerkingsgeschiedenissen, ook wanneer op elke samenstelling dezelfde berekening wordt toegepast.

Een berekende waarde mag evenmin los worden gezien van de omgeving. Chlorideconcentratie, temperatuur, zuurgraad, beschikbaarheid van zuurstof, afzettingen, spleten, stroming, microbiologische activiteit en galvanische koppeling kunnen de waarschijnlijkheid en ernst van lokale aantasting veranderen. Het International Stainless Steel Forum beschrijft een hogere waarde als een semi-kwantitatieve aanwijzing voor een grotere weerstand tegen lokale corrosie in chloridehoudende bodems. “Semi-kwantitatief” begrenst de bewering. Bodemgebruik is niet identiek aan zeewater, een hete chloridehoudende processtroom of een laboratoriumtest met ijzer(III)chloride.

PREN kan daarom een eerste materiaalvergelijking ondersteunen, vooral wanneer de kwaliteiten tot verwante families behoren en hun samenstellingen bekend zijn. De index kan niet vaststellen dat het ene onderdeel in iedere chloridehoudende omgeving langer zal meegaan dan het andere. Een materiaal met een hogere PREN kan nog steeds putcorrosie vertonen door een lasfout, een verontreinigd oppervlak, een insluiting, een onverwachte spleet of een temperatuur buiten de grondslag van de vergelijking. Omgekeerd kan een kwaliteit met een lagere PREN goed presteren wanneer chloriden, temperatuur en blootstellingsduur beperkt blijven.

De juiste interpretatie is beperkt maar nuttig: nikkel ontbreekt in de vergelijking omdat deze specifieke index is opgebouwd rond geselecteerde samenstellingstermen die verband houden met de weerstand tegen lokale corrosie. Legeringsontwerpers hebben nikkel nog steeds nodig om de faseopbouw en de balans van eigenschappen te regelen. Ingenieurs hebben nog steeds normen, fabricagebeheersing en corrosietests nodig—zoals de vastgelegde procedures in ASTM G48—wanneer een gebruiksbeslissing afhangt van daadwerkelijke prestaties en niet van een op de samenstelling gebaseerde rangschikking.

PREN tegenover ASTM G48-testen

PREN en ASTM G48 beantwoorden verwante maar verschillende vragen. PREN wordt berekend uit de chemische samenstelling. ASTM G48 levert een experimentele respons op van een specifiek proefstuk dat volgens een vastgelegde laboratoriumprocedure is blootgesteld. Het behandelen van beide als uitwisselbaar is een veelvoorkomende bron van ondeugdelijke corrosievergelijkingen.

De veelgebruikte uitdrukking is:

$$\text{PREN}=\%\mathrm{Cr}+3.3(\%\mathrm{Mo})+16(\%N)$$

Chroom, molybdeen en stikstof worden als massapercentages ingevoerd. Het resultaat is dimensieloos. Het is een empirische index voor het rangschikken van roestvaste staalsoorten op basis van hun verwachte weerstand tegen plaatselijke corrosie in chloridehoudende omgevingen, en geen directe meting van corrosiesnelheid, levensduur of putcorrosiepotentiaal. De British Stainless Steel Association gaf deze formule in haar toelichting uit 2025 op PREN-berekeningen.[4][4] How to Optimize Tubing Material Selections Using PREN Value. Society of Petroleum Engineers. Journal of Petroleum Technology, 2025.

De vergelijking laat nikkel eveneens buiten beschouwing. De Society of Petroleum Engineers stelde in 2025 dat “nikkel niet in de vergelijking is opgenomen”. Deze weglating betekent niet dat nikkel metallurgisch onbelangrijk is. Nikkel beïnvloedt de fasebalans, de stabiliteit van austeniet, de taaiheid en het algemene corrosiegedrag, met name bij duplex- en austenitische staalsoorten. Het betekent uitsluitend dat aan nikkel in deze specifieke putcorrosieweerstandsindex geen coëfficiënt is toegekend.

Het International Stainless Steel Forum vermeldt ook twee verwante uitdrukkingen. Voor wolfraamhoudende legeringen:

$${\text{PREN}}_W=\%\mathrm{Cr}+3.3(\%\mathrm{Mo}+0.5\%W)+16(\%N)$$

Voor de aan mangaan aangepaste vorm:

$${\text{PREN}}_{\mathrm{Mn}}=\%\mathrm{Cr}+3.3(\%\mathrm{Mo})+16(\%N)-\%\mathrm{Mn}$$

Deze varianten kunnen de numerieke rangschikking veranderen, vooral bij duplex-roestvaste staalsoorten of samenstellingen met aanzienlijke hoeveelheden wolfraam of mangaan. Een gerapporteerde waarde vereist daarom de bijbehorende formule, en niet alleen het label “PREN”.

Waarvoor ASTM G48 is ontworpen

ASTM G48 is een laboratoriumtestnorm voor het vergelijken van roestvaste staalsoorten en verwante legeringen op basis van hun weerstand tegen het ontstaan van putcorrosie en spleetcorrosie onder vastgelegde omstandigheden met ijzer(III)chloride. ASTM International beschreef dit doel in de editie van 2011 van ASTM G48. De norm berekent geen samenstellingsindex. Er worden proefstukken blootgesteld aan een agressieve chlorideomgeving, waarna wordt vastgesteld of plaatselijke aantasting begint en onder welke omstandigheden.

Dit onderscheid is belangrijk. Een materiaalcertificaat kan het chroom-, molybdeen-, stikstof- en andere gehalte aan chemische elementen vermelden, op basis waarvan PREN wordt berekend. Het kan geen kritische putcorrosietemperatuur of massaverlies volgens ASTM G48 leveren. Omgekeerd heeft een G48-resultaat betrekking op de geteste materiaaltoestand en procedure; het kan niet automatisch worden omgerekend naar een universele PREN-waarde.

ASTM G48 omvat methoden voor putcorrosie en spleetcorrosie, waaronder Methode A voor putcorrosietests met ijzer(III)chloride en Methode B voor spleetcorrosietests met ijzer(III)chloride. Andere methoden in de norm behandelen temperatuurgebaseerde bepalingen, zoals de kritische putcorrosietemperatuur of de kritische spleetcorrosietemperatuur. De toepasselijke editie en methode moeten worden vermeld, omdat “getest volgens ASTM G48” op zichzelf onvolledig is.

Een typisch resultaat kan bestaan uit een goedkeuring of afkeuring bij een geselecteerde temperatuur en blootstellingsduur, een kritische putcorrosietemperatuur, een kritische spleetcorrosietemperatuur of een waarneming van aantasting na blootstelling. De rapportagevorm is afhankelijk van de methode. Een proefstuk waarop bij één temperatuur geen zichtbare putten ontstaan, heeft daarmee niet aangetoond dat het bestand is tegen elke chlorideoplossing tijdens gebruik. Evenmin betekent putvorming in ijzer(III)chloride noodzakelijkerwijs dat de exacte temperatuur of potentiaal is voorspeld waarbij het materiaal in een processtroom bezwijkt.

ASTM G48 is bijzonder nuttig voor het vergelijken van staalsoorten zoals UNS S30400, doorgaans aangeduid als Type 304; UNS S31603, doorgaans aangeduid als Type 316L; UNS S32205, doorgaans aangeduid als 2205 duplex-roestvast staal; en sterker gelegeerde staalsoorten zoals UNS S32750, doorgaans aangeduid als 2507 superduplex-roestvast staal. Dergelijke vergelijkingen zijn alleen betekenisvol wanneer de monsters, voorbereiding en testomstandigheden worden beheerst. Een vergelijking tussen oplossingsgegloeide plaat en gelaste buis kan bijvoorbeeld evenzeer de toestand van de warmte-beïnvloede zone, oppervlakteaanslag of fabricagegeschiedenis weerspiegelen als de chemische samenstelling van de nominale staalsoort.

De test is een instrument voor screening en vergelijking, geen installatie op verkleinde schaal. IJzer(III)chloride is doelbewust agressief en kan snel plaatselijke aantasting veroorzaken. De ernst ervan helpt om legeringen in het laboratorium van elkaar te onderscheiden, maar bootst niet alle combinaties na van zuurstofgehalte, pH, chlorideactiviteit, stroming, afzettingen, biofilms, druk, temperatuur en elektrochemische potentiaal die in apparatuur kunnen voorkomen.

Laboratoriumomstandigheden met ijzer(III)chloride

Bij tests met ijzer(III)chloride wordt een oxiderende chlorideoplossing gebruikt, die doorgaans wordt bereid uit ijzer(III)chloride-hexahydraat, FeCl₃·6H₂O, in de concentratie en het volume die in de toepasselijke ASTM G48-procedure zijn vastgelegd. De oplossing is niet simpelweg “zout water”. IJzerionen versterken het oxiderende karakter van de blootstelling, terwijl chloride het doorbreken van de passieve laag bevordert en de kleine anodische gebieden die met putgroei samenhangen stabiliseert.

Temperatuur is een belangrijke regelvariabele. Sommige G48-procedures stellen proefstukken gedurende een vastgelegde periode bloot aan een vaste temperatuur; andere verhogen de temperatuur of beoordelen deze op een andere manier om een kritische waarde te bepalen. Blootstellingsduur, bereiding van de oplossing, opstelling van het vat en oriëntatie van het proefstuk kunnen het waargenomen resultaat beïnvloeden. Een hogere kritische putcorrosietemperatuur duidt binnen dat testsysteem doorgaans op een betere weerstand, maar alleen wanneer dezelfde methode en rapportagecriteria worden gebruikt.

De toestand van het oppervlak is even belangrijk. Slijpen, polijsten, beitsen, passiveren, lasverkleuring, ingesloten deeltjes, krassen en oppervlakteverontreiniging veranderen de plaatsen waar aantasting kan beginnen. Roestvast staal met lasverkleuring of oxidehuid kan anders presteren dan dezelfde nominale legering na passende reiniging. Het resultaat moet daarom de oppervlakteafwerking en reinigingsprocedure vermelden, in plaats van alleen een staalsoortaanduiding te geven.

Spleetcorrosietests voegen een andere variabele toe: de spleetvormer. Een belaste ring of een andere gespecificeerde constructie creëert een gebied met beperkte zuurstoftoegang, waar herstel van de passieve laag moeilijker is. Contactdruk, materiaalcombinatie, geometrie en montagemethode beïnvloeden de ernst en plaats van de aantasting. Resultaten voor putcorrosie en spleetcorrosie mogen niet worden samengevoegd. Een legering kan weinig putcorrosie op het vrije oppervlak vertonen, maar wel corrosie ontwikkelen onder een spleetvormer.

Na de blootstelling wordt het proefstuk volgens de criteria van de methode onderzocht. Dit onderzoek kan een visuele inspectie omvatten, reiniging vóór de beoordeling, meting van de putdiepte of beoordeling van spleetcorrosie. Bij de interpretatie moet worden vermeld wat als afkeuring gold. “Geen corrosie” kan betekenen dat volgens een bepaalde inspectieprocedure geen zichtbare aantasting is waargenomen; het betekent niet dat er geen elektrochemische veranderingen hebben plaatsgevonden.

Waarom de berekende rangschikking en de respons in een test kunnen uiteenlopen

PREN is een nuttige eerste vergelijking, omdat de legeringssamenstelling de stabiliteit van de passieve laag beïnvloedt. Het in 2021 in Metals gepubliceerde artikel rapporteerde dat een hogere PREN doorgaans overeenkomt met een grotere weerstand tegen plaatselijke aantasting in chloridehoudende oplossingen. Het International Stainless Steel Forum beschrijft een hogere waarde op vergelijkbare wijze als een semi-kwantitatieve aanwijzing voor een grotere weerstand tegen plaatselijke corrosie in chloridehoudende bodems. “Semi-kwantitatief” is de belangrijke beperking.

De berekening behandelt de samenstelling als de bepalende invoer, terwijl ASTM G48 een werkelijk materiaal met een specifieke microstructuur en oppervlakte test. Segregatie tijdens het stollen, intermetallische fasen, neergeslagen nitriden, chroomarme gebieden, de ferriet-austenietbalans en de warmtebehandelingsgeschiedenis kunnen het gedrag bij plaatselijke corrosie veranderen zonder de nominale staalsoortaanduiding te wijzigen. Dit is vooral relevant voor duplex-roestvaste staalsoorten, waarbij de fasebalans en verdeling van chroom, molybdeen en stikstof tussen ferriet en austeniet kunnen verschillen.

Ook de fabricagetoestand kan een verwachte rangschikking omkeren. Een legering met een hoge PREN en lasverkleuring, onvoldoende beitsen of een ongunstige warmtebehandeling kan aantasting vertonen voordat een legering met een lagere PREN en een schoon, goed gepassiveerd oppervlak wordt aangetast. Plaat, staf, buis en lasmetaal kunnen verschillende thermische geschiedenissen hebben. De chemische analyse die voor PREN wordt gebruikt, kan een nominale specificatieband zijn, terwijl het G48-proefstuk de werkelijke plaatselijke samenstelling en gebreken van dat product bevat.

De formule zelf introduceert nog een bron van afwijking. Stikstof heeft een coëfficiënt van 16, waardoor een klein analytisch verschil of verschil in specificatie de berekende waarde aanzienlijk kan beïnvloeden. Wolfraamhoudende staalsoorten kunnen worden vergeleken met PREN_W in plaats van met de basisuitdrukking voor PREN. Wanneer voor de ene legering de aan mangaan aangepaste vergelijking PREN_Mn wordt toegepast en voor de andere de basisvergelijking, is de rangschikking niet consistent tenzij de reden daarvoor duidelijk wordt vermeld.

Noch PREN, noch G48 geeft de gebruiksomstandigheden volledig weer. Natuurlijk zeewater kan bijvoorbeeld biofouling, afzettingen en veranderende zuurstofconcentraties met zich meebrengen; een heet chlorideproces kan gepaard gaan met zure chemie, verdamping en trekspanning; en apparatuur voor gebruik in een zure, zwavelwaterstofhoudende omgeving kan een afzonderlijke beoordeling vereisen van spanningscorrosie door sulfiden en waterstofeffecten. G48 vervangt die beoordelingen niet.

Een technisch bruikbaar rapport moet daarom zowel de index als het bewijs erachter vermelden: de exacte PREN-uitdrukking, de waarde van elk element en de analytische basis daarvan; de legeringsaanduiding en productvorm; de editie en methode van ASTM G48; de concentratie van ijzer(III)chloride, temperatuur en blootstellingsduur; de oriëntatie en oppervlakteafwerking van het proefstuk; de spleetconstructie indien van toepassing; en het criterium dat is gebruikt om aantasting vast te stellen. Zonder deze details kunnen een PREN-waarde en een G48-resultaat een schijnprecisie creëren.

De juiste interpretatie is beperkt maar nuttig: PREN helpt bij het screenen en rangschikken van samenstellingen, terwijl ASTM G48 laat zien hoe een voorbereid proefstuk reageert tijdens een vastgelegde, versnelde laboratoriumblootstelling. Geen van beide waarden is een universele corrosieclassificatie.

Grenzen van PREN in reële gebruiksomgevingen

PREN is alleen nuttig wanneer de betekenis ervan beperkt wordt gehouden. De gangbare uitdrukking PREN = %Cr + 3.3(%Mo) + 16(%N) zet geselecteerde legeringsgehalten, uitgedrukt als massapercentages, om in een empirische vergelijkingsindex. Een hogere waarde wijst doorgaans op een grotere weerstand tegen plaatselijke aantasting in chloridehoudende oplossingen, zoals beschreven in het Metals-artikel uit 2021. De waarde specificeert geen levensduur in bedrijf, garandeert geen putcorrosiepotentiaal en stelt niet vast dat één component in iedere industriële of maritieme blootstelling langer meegaat dan een andere.

Dat onderscheid is belangrijk, omdat PREN de nominale chemische samenstelling rangschikt, terwijl corrosie optreedt aan een werkelijk oppervlak in een werkelijke omgeving. Het oppervlak kan oxide, walshuid, lasverkleuring, ingesloten ijzer, insluitsels of afzettingen bevatten. De omgeving kan stagnant zijn in plaats van belucht, heet in plaats van omgevingstemperatuur hebben en in een spleet geconcentreerd zijn in plaats van gelijk te zijn aan de bulkoplossing. PREN kan al deze omstandigheden niet coderen.

Het International Stainless Steel Forum (ISSF) rapporteert ook aangepaste uitdrukkingen, waaronder PRENW = %Cr + 3.3(%Mo + 0.5%W) + 16(%N) voor wolfraamhoudende legeringen en PRENMn = %Cr + 3.3(%Mo) + 16(%N) − %Mn. Deze alternatieven benadrukken dezelfde beperking: het resultaat hangt af van de gekozen empirische formule en de gebruikte samenstelling. Nikkel is niet opgenomen in de conventionele vergelijking, zoals de Society of Petroleum Engineers in 2025 stelde, hoewel nikkel nog steeds invloed heeft op fasestabiliteit, structuur en corrosiegedrag. Eén getal kan metallurgisch onderzoek en voor de toepassing relevante beproevingen niet vervangen.

Chlorideconcentratie, temperatuur en zuurstofomstandigheden

Chloride vormt geen enkele, vaste blootstellingsconditie. De concentratie aan het metaaloppervlak kan sterk verschillen van de concentratie die in het omringende water wordt gemeten. Verdamping kan chloride concentreren in een dunne natte film. Zoutafzettingen kunnen vocht tegen een buis- of vatwand vasthouden. In een spleet onder een pakking, flens, steun of afzetting kan een chemische samenstelling ontstaan die afwijkt van die van de bulkvloeistof, met een hogere zuurgraad en een veranderde chlorideactiviteit. PREN berekent deze veranderingen niet.

Temperatuur voegt nog een belangrijke variabele toe. Een hogere temperatuur maakt doorgaans het doorbreken van de passieve film gemakkelijker en kan de voortplanting van een bestaande put versnellen. Een kwaliteit die passief blijft in een koele, stromende chlorideoplossing kan worden aangetast wanneer hetzelfde chloride aanwezig is onder isolatie of in een verwarmde procesleiding. Toch kan geen enkele temperatuurcorrectie universeel op PREN worden toegepast voor ferritische, austenitische en duplex roestvaste staalsoorten, omdat ook de legeringsstructuur, de toestand van het oppervlak en de chemische samenstelling van de oplossing het resultaat beïnvloeden.

Stroming kan het risico zowel verminderen als vergroten. Bewegende vloeistof kan afzettingen verwijderen en stagnante concentratiecellen voorkomen, maar een hoge snelheid, zwevende vaste deeltjes of turbulentie kunnen de passieve film beschadigen. Erosie-corrosie kan herhaaldelijk vers metaal blootleggen, terwijl een doodlopende leiding chemisch stagnant kan blijven. Een PREN-vergelijking laat niet zien welke van deze hydraulische omstandigheden aanwezig is.

Ook de zuurstofomstandigheden zijn van even groot belang. Roestvast staal is afhankelijk van een dunne, chroomrijke passieve film, en de beschikbaarheid van zuurstof helpt die film zich te vormen en te herstellen. Een goed belucht oppervlak en een zuurstofarme spleet kunnen zich daarom verschillend gedragen, zelfs wanneer zij met dezelfde vloeistof in contact staan. Differentiële beluchting kan het gebied met minder zuurstof anodisch maken ten opzichte van het blootgestelde oppervlak. Afzettingen kunnen deze scheiding veroorzaken, evenals biofilms, isolatie, slib en sediment. Tegelijkertijd kan zuurstofrijk water buiten een put een sterke kathodische reactie ondersteunen, waardoor de aandrijvende kracht voor plaatselijke oplossing toeneemt zodra een kleine locatie actief is geworden.[5][5] Stainless Steel Pipe. International Stainless Steel Forum. International Stainless Steel Forum publication, 2025.

Daarom moet PREN niet worden beschouwd als een universele chlorideclassificatie. ASTM G48, voor het eerst uitgegeven in de aangehaalde versie uit 2011, specificeert laboratoriummethoden voor het vergelijken van roestvaste staalsoorten en aanverwante legeringen wat betreft het ontstaan van putcorrosie en spleetcorrosie onder vastgelegde ferrichlorideomstandigheden. Deze proeven zijn gecontroleerde vergelijkingen en geen replica’s van iedere blootstelling aan zeewater, proceswater, bodem of atmosfeer. Het ISSF beschrijft een hogere PREN als een semi-kwantitatief grotere weerstand tegen plaatselijke corrosie in chloridehoudende bodems; “semi-kwantitatief” is de belangrijke kwalificatie. De index ondersteunt rangschikking, maar levert geen universele drempelwaarde voor aanvaardbare toepassing.

Toestand van het oppervlak, insluitsels en beschadiging van de passieve film

Bij de berekende waarde wordt normaal gesproken de bulk- of gespecificeerde samenstelling gebruikt. Corrosie begint aan het oppervlak, waar de chemische samenstelling kan afwijken van de warmteanalyse. Een roestvaststalen component kan de juiste nominale kwaliteit hebben en toch na fabricage slecht presteren wanneer het oppervlak vrij ijzer, slijpsel van koolstofstaal, lasoxiden, warmteverkleuring, walshuid of andere verontreinigingen bevat. Deze materialen kunnen de passivering verstoren of plaatselijke elektrochemische cellen creëren.

IJzerverontreiniging is een bekend voorbeeld. Gereedschappen van koolstofstaal, hijsmiddelen en draadborstels kunnen ijzerdeeltjes overbrengen op roestvast staal. De deeltjes kunnen roesten en het oppervlak verkleuren, maar verkleuring op zichzelf is niet hetzelfde als een put in het roestvaststalen substraat. Belangrijker is dat verontreiniging een gelijkmatige passieve film kan verstoren en inspectie kan bemoeilijken. Beitsen, een geschikte mechanische nabewerking en chemische passivering kunnen een schoner oppervlak herstellen, maar de geschiktheid ervan hangt af van de kwaliteit, geometrie en procesbeheersing. PREN kan niet aangeven of deze beheersmaatregelen zijn toegepast.

Ook de ruwheid verandert de blootstelling. Dalen kunnen chlorideoplossing en afzettingen vasthouden, terwijl krassen als initiatieplaatsen kunnen fungeren wanneer zij uitgesmeerd metaal of ingesloten deeltjes bevatten. Een gepolijst oppervlak en een zwaar geslepen oppervlak van hetzelfde 316L-roestvaste staal hebben dezelfde nominale PREN, maar bieden de omgeving niet dezelfde populatie defecten. Een oppervlak dat tijdens de installatie is afgeschuurd, kan tijd nodig hebben om opnieuw te passiveren voordat het aan een ernstige chlorideconditie wordt blootgesteld.

Niet-metallische insluitsels zijn een andere reden waarom een getal voor de bulksamenstelling beperkingen heeft. Sulfide-insluitsels, oxide-insluitsels en complexe insluitingsclusters kunnen voorkeursplaatsen voor initiatie worden. Hun chemische samenstelling, grootte, verdeling en nabijheid van het oppervlak zijn van belang. Molybdeen en stikstof in de gemiddelde legeringssamenstelling garanderen niet dat iedere microscopische zone dezelfde weerstand heeft als de matrix. Een schone, fijne populatie insluitsels kan zich anders gedragen dan een grovere of react ievere populatie binnen dezelfde nominale kwaliteit.

Beschadiging van de passieve film kan mechanisch, chemisch of thermisch zijn. Glijdend contact, inslag, cavitatie en erosie leggen vers metaal bloot. Zure afzettingen of resten van reinigingsmiddelen kunnen snelle repassivering verhinderen. Chloride dat vervolgens onder een beschadigde coating of pakking wordt opgesloten, kan een klein gebied aantasten terwijl het omliggende roestvaste oppervlak passief blijft. Zodra een put ontstaat, wordt het inwendige ervan een ingesloten elektrochemische omgeving; metaalionen ondergaan hydrolyse, de zuurgraad neemt toe en chloride migreert de holte in. De oorspronkelijke legeringsrangschikking blijft relevant, maar initiatie en voortplanting hangen nu af van plaatselijke omstandigheden die PREN niet beschrijft.

Lassen, warmte-beïnvloede zones en plaatselijke samenstelling

Lassen maakt het verschil tussen nominale samenstelling en gedrag in bedrijf bijzonder duidelijk. Een gelaste constructie is geen uniforme legering. Zij kan bestaan uit basismetaal, lasmetaal, een smeltgrens en één of meer warmte-beïnvloede zones (HAZ’s), elk met een verschillende thermische geschiedenis en soms een verschillende samenstelling. Het lastoevoegmateriaal kan een andere PREN hebben dan de basiskwaliteit, terwijl verdunning de uiteindelijke chemische samenstelling van het lasmetaal verandert.

Voor duplex roestvaste staalsoorten zoals UNS S32205, die algemeen als 2205 worden aangeduid, moet de thermische lascyclus een geschikte balans tussen ferriet en austeniet behouden. Te veel ferriet, te veel austeniet of schadelijke secundaire fasen kunnen het gedrag bij plaatselijke corrosie veranderen, zelfs wanneer de gecertificeerde bulksamenstelling een hoge PREN oplevert. Snelle afkoeling, een te hoge warmte-inbreng, een ongeschikte tussenlaagtemperatuur of onvoldoende bescherming tegen de atmosfeer kunnen deze balans allemaal beïnvloeden. Onder bepaalde omstandigheden kunnen chroomnitriden of intermetallische fasen zoals sigma ontstaan, waardoor nabijgelegen gebieden aan chroom of molybdeen worden verarmd. De verarmde zone kan veel kwetsbaarder zijn dan de gemiddelde samenstelling doet vermoeden.

Ook austenitische kwaliteiten kennen lasgerelateerde aandachtspunten. Voor 304L en 316L verkleinen aanduidingen met een laag koolstofgehalte het risico op sensibilisatie door chroomcarbiden tijdens het lassen, maar een laag koolstofgehalte neemt niet ieder fabricagerisico weg. Een onjuiste warmtebehandeling, verontreiniging, overmatige warmteverkleuring of een onvoldoende beheerste lasprocedure kan een oppervlak achterlaten dat reiniging en herstel vereist. Een gelaste 316L-component mag niet uitsluitend worden beoordeeld aan de hand van de PREN die op basis van het materiaalcertificaat is berekend.

Ferritische roestvaste staalsoorten kunnen korrelgroei of andere veranderingen in de warmte-beïnvloede zone ontwikkelen die de taaiheid en corrosierespons beïnvloeden. Bij het stollen van het lasmetaal kan segregatie optreden, waardoor interdentritische gebieden niet noodzakelijk overeenkomen met de nominale analyse. Deze plaatselijke variaties zijn gering in volume, maar significant wanneer zij een doorlopend pad vormen of zich bevinden op een sterk belaste, blootgestelde locatie.

Reiniging na het lassen maakt daarom deel uit van corrosiebeheersing en is niet uitsluitend een kwestie van uiterlijk. Het verwijderen van warmteverkleuring en verontreiniging kan weer toegang bieden tot een chroomrijk passief oppervlak, maar de behandeling moet aansluiten bij de roestvaststaalkwaliteit en de fabricageprocedure. Bij inspectie moet aandacht worden besteed aan lasovergangen, spleten, ondersnijdingen, bindingsfouten, slakresten en gebieden waar afzettingen zich kunnen verzamelen.

PREN blijft waardevol voor het vergelijken van kwaliteiten zoals 316L, UNS S32205 en duplexstalen met een hoger legeringsgehalte onder vergelijkbare aannames. Het wordt misleidend wanneer het als zelfstandige acceptatieregel wordt gebruikt voor een gelast, verontreinigd of geometrisch complex onderdeel. De Samenstelling bepaalt de uitgangspositie in de rangorde. De prestaties tijdens gebruik hangen af van de omgeving, het oppervlak en de microstructuur die daadwerkelijk met het chloride in aanraking komen.

Hoe een PREN-berekening op verantwoorde wijze wordt gerapporteerd

Een PREN-waarde is alleen betekenisvol wanneer de berekening kan worden gereconstrueerd. “PREN 40” rapporteren zonder de chemische Samenstelling, vergelijking, eenheden of bron te vermelden, is geen technisch resultaat maar een niet-onderbouwde vergelijking. PREN is een empirische, op de Samenstelling gebaseerde index voor het rangschikken van roestvaste staalsoorten onder chloridehoudende omstandigheden. Het is geen universele corrosieclassificatie, geen gegarandeerde putcorrosiepotentiaal en geen voorspelling van de levensduur.

De British Stainless Steel Association vermeldt de algemeen gebruikte uitdrukking als:

$$\text{PREN}=\%\mathrm{Cr}+3.3(\%\mathrm{Mo})+16(\%N)$$

Chroom, molybdeen en stikstof worden ingevoerd als massapercentages. Het resultaat is dimensieloos, hoewel het vaak informeel wordt omschreven als een “PREN-getal”. De vergelijking bevat geen nikkel. De Society of Petroleum Engineers wijst specifiek op deze weglating. Dat is van belang omdat het nikkelgehalte vaak nadrukkelijk voorkomt in de aanduiding of het gegevensblad van een roestvaste staalsoort, hoewel het geen directe bijdrage levert aan deze specifieke berekening.

Identificatie van de formule en variant

De eerste rapportagevereiste is het vermelden van de exacte gebruikte vergelijking. “PREN” is niet in elke familie van roestvaste staalsoorten en in elke technische publicatie gebaseerd op één volkomen uniforme formule.

Voor de gebruikelijke uitdrukking met chroom, molybdeen en stikstof rapporteert u:

$$\text{PREN}=\%\mathrm{Cr}+3.3(\%\mathrm{Mo})+16(\%N)$$

Voor wolfraamhoudende legeringen rapporteert het International Stainless Steel Forum (ISSF, 2025):

$${\text{PREN}}_W=\%\mathrm{Cr}+3.3(\%\mathrm{Mo}+0.5\%W)+16(\%N)$$

Voor de mangaan-gecorrigeerde uitdrukking rapporteert ISSF:

$${\text{PREN}}_{\mathrm{Mn}}=\%\mathrm{Cr}+3.3(\%\mathrm{Mo})+16(\%N)-\%\mathrm{Mn}$$

Deze aanduidingen zijn niet onderling uitwisselbaar. Een rapport waarin “PREN 39” wordt vermeld, moet aangeven of het resultaat PREN, PRENW of PRENMn is. Anders kan een andere Ingenieur het getal niet reproduceren en niet vaststellen of twee waarden op dezelfde basis zijn berekend.

De gekozen uitdrukking moet aansluiten bij het doel van de vergelijking en bij de conventie die wordt gebruikt in de toepasselijke specificatie, door de organisatie of in het projectdocument. De gewone formule kan geschikt zijn voor het vergelijken van gangbare austenitische, ferritische en duplex roestvaste staalsoorten wanneer de bron deze conventie hanteert. Voor een wolfraamhoudende duplexkwaliteit kan expliciete toepassing van de PRENW-uitdrukking nodig zijn. De mangaan-gecorrigeerde vorm mag niet alleen worden toegepast omdat mangaan in de chemische analyse voorkomt; deze moet als een bewuste keuze voor een bepaalde formule worden geïdentificeerd.

Een uitgewerkte berekening moet elke term tonen. Voor een illustratieve nominale Samenstelling van 22,0% Cr, 3,0% Mo en 0,18% N:

$$\text{PREN}=22.0+3.3\left(3.0\right)+16\left(0.18\right)=34.68$$

Als het resultaat als 34,7 wordt gerapporteerd, moet het rapport vermelden dat het op één decimaal is afgerond. Afronding kan invloed hebben op nauwe vergelijkingen. Een verschil van slechts 0,01 procentpunt in stikstof verandert het gebruikelijke PREN-resultaat met 0,16, terwijl een verschil van 0,10 procentpunt in molybdeen het met 0,33 verandert.

De formule moet bovendien worden onderscheiden van de interpretatie. Het Metals-artikel uit 2021 bracht een hogere PREN in verband met een grotere weerstand tegen lokale aantasting in chloridehoudende oplossingen, maar die relatie is semi-kwantitatief. Daaruit volgt niet dat een staal met PREN 40 een bepaalde omgeving tweemaal zo lang zal weerstaan als een staal met PREN 20, of dat elk staal boven een bepaalde drempel aan een gebruikseis zal voldoen.

Bron en analytische basis van de Samenstelling

De berekening is slechts zo betrouwbaar als de Samenstelling die erin wordt ingevoerd. Een rapport moet aangeven of het gebruikmaakt van een smeltanalyse, een productanalyse, een gecertificeerd materiaaltestrapport, een onafhankelijk laboratoriumresultaat of nominale waarden uit een kwaliteitstabel.

De kwaliteits­aanduiding komt op de eerste plaats. Schrijf bijvoorbeeld UNS S31603 en niet alleen “316L” wanneer de UNS-aanduiding de bepalende identificatie is. Als het materiaal volgens ASTM A240 is gespecificeerd, vermeld dan die norm en, waar relevant, de productvorm. Maak bij duplexmateriaal onderscheid tussen aanduidingen zoals UNS S31803 en UNS S32205 in plaats van “2205” als een volledige materiaalidentiteit te behandelen. Dezelfde commerciële verkorte aanduiding kan verschillende specificatievereisten omvatten en de chemische grenswaarden hoeven niet identiek te zijn.

Vermeld vervolgens of de invoer nominaal of gemeten is. Een nominale berekening op basis van afgeronde chemische waarden van een kwaliteit is nuttig voor een voorlopige vergelijking, maar vormt niet de PREN van een specifieke smelt. Een gemeten smeltanalyse kan een andere waarde opleveren en toch volledig binnen de gespecificeerde Samenstellingsgrenzen blijven. Dit is vooral van belang voor stikstof en molybdeen, omdat hun coëfficiënten relatief hoog zijn.

In het rapport moet worden vermeld dat alle legeringswaarden in massaprocenten zijn uitgedrukt en niet als massafracties in decimale vorm. Het invoeren van stikstof als 0,18 gew.% is correct voor bovenstaande vergelijking; het invoeren van 18% zou een absurd resultaat opleveren. Als een laboratorium 1.800 ppm stikstof rapporteert, moet dit vóór de berekening worden omgerekend naar 0,18 gew.%. Leg de door de bron verstrekte nauwkeurigheid vast en verzin geen extra cijfers. Een resultaat dat is berekend op basis van een chemische analyse die slechts tot op de dichtstbijzijnde 0,1% is gerapporteerd, mag niet worden gepresenteerd als 36,274.

Een reproduceerbaar verslag kan de volgende indeling volgen:

Kwaliteit en aanduiding: UNS S32205, productspecificatie en productvorm Basis van de Samenstelling: smeltanalyse uit het materiaaltestrapport, of nominale specificatiegrenzen Invoer, gew.%: Cr = __; Mo = __; N = __; W = __ indien van toepassing; Mn = __ indien van toepassing Formule: PREN, PRENW of PRENMn, volledig uitgeschreven Berekening: ingevulde waarden en rekenkundige bewerking Resultaat: __, afgerond op __ decimalen Bron: documentnummer, revisie, smeltnummer, laboratoriummethode of specificatietabel Validatiegegevens: ASTM G48-methode, testtemperatuur, ijzerchlorideconcentratie, blootstellingsduur, toestand van het proefstuk en waargenomen resultaat

Wanneer specificatiegrenzen worden gebruikt, moet de berekening zorgvuldig worden uitgevoerd. Een “minimale PREN”, samengesteld uit het minimale chroom-, molybdeen- en stikstofgehalte, kan voor die termen wiskundig conservatief zijn, maar hoeft niet overeen te komen met een werkelijke smelt. Als de stikstof slechts een minimale grenswaarde heeft en het rapport die minimumwaarde gebruikt, moet dat worden vermeld. Als in PRENMn het maximale mangaangehalte wordt gebruikt, moet ook die werkwijze worden geïdentificeerd. Label een schatting op basis van grenswaarden niet als gemeten prestatie.

PREN combineren met test- en ontwerponderbouwing

PREN moet een materiaalvergelijking ondersteunen en mag kwalificatie of ontwerpanalyse niet vervangen. Het International Stainless Steel Forum beschrijft hogere waarden als een semi-kwantitatieve aanwijzing voor een grotere weerstand tegen lokale corrosie in chloridehoudende bodems. Die formulering is belangrijk: de index geeft een vergelijkingsrichting aan en geen universele grens voor goedkeuring of afkeuring.

ASTM G48 biedt laboratoriummethoden voor het vergelijken van roestvaste staalsoorten en verwante legeringen door proefstukken onder gedefinieerde omstandigheden bloot te stellen aan een ijzerchlorideoplossing. De norm behandelt het ontstaan van putcorrosie en spleetcorrosie, waarbij de gekozen methode, temperatuur, blootstellingsduur, voorbereiding van het proefstuk en acceptatiecriteria het resultaat beïnvloeden. Een rapport waarin alleen “geslaagd voor G48” wordt vermeld, is daarom onvolledig tenzij de methode en testomstandigheden worden gespecificeerd. ASTM G48 Method A wordt doorgaans in verband gebracht met beproeving op putcorrosie, terwijl andere ASTM G48-methoden de beoordeling van spleetcorrosie behandelen.

Testgegevens moeten bovendien worden gekoppeld aan de toestand van het materiaal. Gelaste en oplossingsgegloeide proefstukken kunnen zich anders gedragen dan het basismateriaal. Oppervlakteafwerking, lasverkleuring, fabricageverontreiniging, insluitsels, fasebalans in duplex roestvast staal en nabehandeling na het lassen kunnen het gedrag bij lokale corrosie beïnvloeden zonder de nominale kwaliteits­aanduiding te wijzigen. Een PREN die op basis van de bulksamenstelling is berekend, kan niet al deze factoren omvatten.

Ontwerponderbouwing voor de gebruiksomstandigheden hoort naast de berekening te staan. Vermeld, wanneer relevant, de chlorideconcentratie, temperatuur, blootstelling aan zuurstof, pH, spleetcondities, stromingsregime, afzettingen, reinigingschemicaliën en de verwachte toestand van de lassen. Een staal kan op basis van PREN hoger worden gerangschikt en toch worden aangetast in een hete, stilstaande, zure spleet. Omgekeerd kan een lagere berekende waarde aanvaardbaar presteren in een minder agressieve omgeving.

Een verantwoorde conclusie luidt daarom als volgt: de gemeten of nominale Samenstelling geeft een berekende PREN van een gespecificeerd type; de waarde ondersteunt een relatieve vergelijking met genoemde kwaliteiten op basis van dezelfde formule; en ASTM G48- of gebruiksspecifieke gegevens leveren een afzonderlijke validatie. Door deze drie uitspraken gescheiden te houden, wordt voorkomen dat een op de Samenstelling gebaseerde index wordt aangezien voor een corrosiegarantie.

Bronnen

1. [1]International Stainless Steel Forum. Duplex Stainless Steels. International Stainless Steel Forum publication, 2025. https://worldstainless.org/wp-content/uploads/2025/02/ISSF_Duplex_Stainless_Steels.pdf
2. [2]Metals authors. Localized corrosion resistance and PREN relationship. Metals, 2021. https://www.mdpi.com/2075-4701/11/5/836
3. [3]ASTM International. Standard test methods for pitting and crevice corrosion resistance of stainless steels. ASTM G48, 2011. https://store.astm.org/g0048-11.html
4. [4]Society of Petroleum Engineers. How to Optimize Tubing Material Selections Using PREN Value. Journal of Petroleum Technology, 2025. https://jpt.spe.org/how-optimize-tubing-material-selections-using-pren-value
5. [5]International Stainless Steel Forum. Stainless Steel Pipe. International Stainless Steel Forum publication, 2025. https://worldstainless.org/Files/issf/non-image-files/PDF/Stainless_Steel_Pipe.pdf