Çukurcuklanma Direnci Eşdeğer Sayısı Hesaplamaları

Çukurcuklanma Direnci Eşdeğer Sayısının Ölçtüğü Şey

Ampirik bir karşılaştırma indeksi olarak PREN

Çukurcuklanma Direnci Eşdeğer Sayısı (PREN), paslanmaz çeliklerin lokal korozyona, özellikle klorür içeren ortamlardaki çukurcuklanmaya karşı direncini karşılaştırmak için kullanılan, bileşime dayalı yarı nicel bir indekstir. Evrensel bir ölçek üzerinde tanımlanmış bir korozyon derecesi değildir. Daha yüksek bir sayı, genel olarak benzer koşullar altında çukurcuk oluşumunun başlamasına karşı daha yüksek direnç gösterme eğilimine işaret eder; ancak bu sayı, garanti edilmiş bir kullanım sınırı, sabit bir çukurcuklanma potansiyeli veya öngörülmüş bir çalışma ömrü belirlemez.

Yaygın olarak kullanılan ifade şöyledir:

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

PRENPREN Çukurcuklanma Direnci Eşdeğer Sayısı: paslanmaz çeliklerin yerel korozyona, özellikle klorür içeren ortamlardaki çukurcuklanmaya karşı direncini karşılaştırmak için kullanılan, bileşime dayalı ampirik indeks.

Alaşım elementlerinin miktarları ağırlık yüzdesi olarak ifade edilir. Krom, molibden ve azot bu ifadede yer alan terimlerdir ve her birine, lokal korozyona karşı dirence göreceli katkısına dayalı ampirik bir katsayı atanır. British Stainless Steel Association, bu formu PREN hesaplamalarına ilişkin 2025 tarihli açıklamasında yayımlamıştır.

Örneğin, %22 krom, %3 molibden ve %0,18 azot içeren bir alaşım için:

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

Bu sonuç, ölçülmüş bir korozyon hızı değil, hesaplanmış bir indekstir. Bir paslanmaz çeliğin bileşiminin başka bir paslanmaz çelikle ortak bir temel üzerinden karşılaştırılmasını sağlar. Nominal olarak daha yüksek bir değer, malzemeler benzer metalurjik ve çevresel koşullar altında karşılaştırıldığında, alaşımı genellikle daha yüksek bir direnç kategorisine yerleştirir.

Denklem ayrıca kalite karşılaştırmalarının neden yalnızca ürün tanımını okumaktan ibaret olmadığını da açıklar. Yaygın olarak UNS S30400 ile temsil edilen Type 304, çok az molibden içerir veya hiç molibden içermez; bu nedenle molibden içeren Type 316L, UNS S31603’e kıyasla normalde daha düşük bir PREN değerine sahiptir. UNS S32205 ve UNS S31803 gibi dubleks paslanmaz çelikler önemli miktarlarda krom, molibden ve azot içerir ve bu nedenle birçok östenitik kaliteye göre daha yüksek hesaplanmış bir değere sahiptir. UNS S32750 ve UNS S32760 gibi süperdubleks kalitelerde hesaplanan değerler genellikle daha da yüksektir. Ferritik kaliteler de yüksek krom ve molibden içeriklerine sahip olabilir; dolayısıyla PREN tek bir paslanmaz çelik ailesiyle sınırlı değildir.

Bu sayı, korozyonu etkileyen her elementi içermez. Society of Petroleum Engineers’ın 2025 yılında belirttiği üzere, nikel yaygın denklemde yer almaz. Bu eksiklik, nikelin metalurjik veya korozyon açısından önemsiz olduğu anlamına gelmez. Nikel; faz dengesini, pasif film davranışını, tokluğu ve bazı indirgen ortamlarındaki direnci etkiler, ancak katkısı standart PREN katsayılarıyla temsil edilmez. Karbon, silisyum, bakır, manganez ve diğer elementler de temel ifadede yer almadan performansı etkileyebilir.

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

Belirli alaşım aileleri veya hesaplama kuralları için alternatif denklemler kullanılır. International Stainless Steel Forum, tungsten içeren ifadeyi 2025 yılında şu şekilde bildirmiştir:

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

Burada tungsten, parantez içindeki molibden teriminin yarısı oranında hesaba katılır. Aynı ISSF yayını, manganez için düzeltilmiş ifadeyi de şu şekilde vermektedir:

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

Bu değerler gelişigüzel biçimde birbirine karıştırılmamalıdır. Özellikle tungsten içeren dubleks paslanmaz çelikler karşılaştırılırken veya manganez düzeltmesi uygulanırken, bildirilen bir PREN değerinde kullanılan denklem belirtilmelidir. Her sonucu yalnızca “PREN” olarak adlandırmak, hesaplama yöntemindeki anlamlı bir farkı gizleyebilir.

Bu nedenle PREN, bir ön değerlendirme ve sıralama aracı olarak yararlıdır. Mühendislerin klorür içeren hizmet koşullarında önem taşıyabilecek bileşim farklılıklarını belirlemesine yardımcı olur ve testlerden veya ayrıntılı tasarım incelemesinden önce hızlı bir karşılaştırma sağlar. Ancak malzeme sertifikasının, ısıl işlem geçmişinin, kaynak değerlendirmesinin veya korozyon testinin yerini tutmaz.

Çukurcuklanma, aralık korozyonu ve klorüre maruz kalma

Çukurcuklanma, pasif filmin lokal olarak bozulmasıdır. Paslanmaz çelik normalde kendisini, krom bakımından zengin ince bir oksit filmi aracılığıyla korur; ancak klorür iyonları bu filmdeki kusurlarda veya zayıf noktalarda yoğunlaşabilir. Bir çukurcuk oluşmaya başladığında, iç kısmı asidik hale gelebilir ve klorür bakımından zenginleşebilir. Böylece çevredeki yüzeyden belirgin biçimde farklı bir elektrokimyasal ortam sürdürülebilir. Küçük bir yüzey açıklığı, önemli bir derinliği gizleyebilir.

Molibden ve azot, pasiflik ve çukurcuk kimyası üzerindeki birbiriyle etkileşimli çeşitli etkiler yoluyla bu saldırı biçimine karşı direnci artırır. Krom, pasif filmin oluşumunu ve onarımını destekler. PREN denklemi bu etkileri toplamsal olarak ele alır; ancak alaşımın gerçek davranışı, elementlerin mikroyapı içinde nasıl dağıldığına ve çevredeki matriste kullanılabilir durumda kalıp kalmadıklarına bağlıdır.

Aralık korozyonu bununla ilişkili olmakla birlikte aynı değildir. Contaların altı, bindirme birleşimleri, birikintilerin altı veya yeterince yıkanmayan bağlantıların içi gibi korunaklı boşluklarda gelişir. Aralık içindeki oksijen tükenmesi elektrokimyasal koşulları değiştirirken, klorür ve asidik türler burada yoğunlaşabilir. Bir çelik, açık yüzeydeki çukurcuklanmaya karşı direnç gösterse bile, özellikle aralık geometrisi durgun çözelti oluşumuna izin veriyorsa, dar bir aralıkta yetersiz performans gösterebilir.

Daha yüksek PREN, klorür içeren çözeltilerde yerel saldırıya karşı genellikle daha yüksek dirençle ilişkilidir. Limited evidence

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

Bu ayrım önemlidir; çünkü PREN adı çoğu zaman gereğinden geniş bir anlamda kullanılır. Denklem esas olarak çukurcuklanma direnciyle ilişkilidir; ancak daha yüksek değerler çoğu zaman diğer lokal saldırı biçimlerine karşı iyileşmiş dirençle de korelasyon gösterir. 2021 tarihli Metals makalesi, daha yüksek PREN değerinin klorür içeren çözeltilerde lokal saldırıya karşı daha yüksek dirençle ilişkili olduğunu bildirmiştir. Bu, karşılaştırmalı bir ilişkidir; tüm lokal korozyon mekanizmalarının aynı şekilde tepki vereceğine dair bir güvence değildir.

Klorür konsantrasyonu, sıcaklık, asitlik, oksijen mevcudiyeti, akış, birikintiler ve maruz kalma süresi sonucu önemli ölçüde değiştirebilir. Deniz suyu, sıcak bir klorürlü proses çözeltisi ve demir(III) klorür içeren bir laboratuvar banyosu birbirinin yerine kullanılabilecek ortamlar değildir. Klorür içeren topraklar; nem tutma, farklı havalanma ve kirlenme dâhil olmak üzere ek değişkenler getirir. ISSF, 2025 yılında daha yüksek bir değerin klorür içeren topraklarda lokal korozyona karşı yarı nicel olarak daha yüksek dirence işaret ettiğini belirtmiştir; burada “yarı nicel olarak” ifadesi önemlidir. Bu ifade, arazi kullanım ömrüne ilişkin bir formülden ziyade bir sıralama eğilimine işaret eder.

ASTM G48, çukurcuklanma ve aralık korozyonunun başlamasına karşı direnci karşılaştırmak için tanımlanmış demir(III) klorür laboratuvar yöntemleri sağlar. Strong evidence

ASTM G48, hesaplama ile doğrulama arasındaki ayrımı test etmeye yönelik bir yöntem sağlar. ASTM G48:2011, paslanmaz çelikleri ve ilgili alaşımları, tanımlanmış demir(III) klorür koşulları altında çukurcuklanma ve aralık korozyonunun başlamasına karşı dirençlerini ölçerek karşılaştırmaya yönelik laboratuvar yöntemlerini belirtir. Seçilen yönteme bağlı olarak sonuçlar; kritik çukurcuklanma sıcaklığını, kritik aralık korozyonu sıcaklığını veya maruz kalma sonrasındaki kütle kaybını içerebilir. Bu tür testler kontrollü koşullar uygular ve karşılaştırma yapılmasını mümkün kılar; ancak demir(III) klorür özellikle şiddetli bir ortamdır ve her tesis, deniz veya toprak ortamını yeniden oluşturmaz.

Kaynak işlemi başka bir karmaşıklık ekler. Kaynaklı bir birleşim; ısıdan etkilenmiş bölgeler, değişmiş faz dengesi, oksit tabakası, artık gerilme ve krom veya molibden bakımından tükenmiş bölgeler içerebilir. Ana metal spesifikasyonundan PREN hesaplamak, kaynak metalinin veya ısıdan etkilenmiş bölgenin korozyon davranışını belirleyemez. Dubleks paslanmaz çeliklerde ferrit-östenit dengesine ve azotun korunmasına özel dikkat gösterilmelidir; yalnızca nominal kimyasal bileşim, tamamlanmış kaynağın amaçlanan dirence sahip olduğunu doğrulamaz.

Bir PREN değerinin öngöremeyeceği şeyler

Bir PREN değeri doğrudan kullanım ömrünü öngöremez. Değeri 40 olan bir alaşımın, değeri 20 olan bir alaşımdan iki kat daha uzun süre dayanacağını söylemez; ayrıca “bu sayının üzerinde çukurcuklanma meydana gelemez” gibi evrensel bir sınır da tanımlamaz. Her klorür konsantrasyonu, sıcaklık, yüzey koşulu, geometri veya imalat yöntemi için geçerli tek bir PREN eşiği yoktur.

Ayrıca kesin bir çukurcuklanma potansiyelini de öngöremez. Çukurcuklanma potansiyeli elektrokimyasal olarak ölçülür ve test çözeltisine, sıcaklığa, tarama yöntemine, yüzey hazırlığına ve numunenin durumuna göre değişir. PREN, bir bileşimin neden diğerine kıyasla daha yüksek çukurcuklanma direnci gösterme eğiliminde olduğunu açıklamaya yardımcı olabilir; ancak ölçülmüş gerilimi ortaya koymaz.

PREN, genel korozyona karşı direnci de belirleyemez. Üniform korozyon, galvanik korozyon, erozyon-korozyonu, gerilmeli korozyon çatlaması ve korozyon yorulması farklı belirleyici etkenleri içerir. Bir alaşım elverişli bir PREN değerine sahip olabilir; buna rağmen güçlü bir asitte kabul edilemez düzeyde genel saldırıya uğrayabilir, sıcak bir klorür ortamında çatlayabilir veya akış hızının pasif filmi uzaklaştırdığı yerlerde hızlanmış hasar görebilir. Faz kararlılığının veya indirgen asitlere karşı direncin önem taşıdığı ortamlar değerlendirilirken, nikelin denklemde bulunmaması özellikle önemlidir.

Hesaplama ayrıca inklüzyonları, segregasyonu, yüzey kirlenmesini, pürüzlülüğü, demir kirlenmesini, ısıl renklenmeyi, aralık boyutlarını veya birikintileri tam olarak hesaba katamaz. Bu özellikler, nominal kütlesel bileşimin belirleyici etkisini aşan lokal koşullar oluşturabilir. Aynı çelik ergitmesinden üretilmiş cilalı bir laboratuvar numunesi ile oksitlenmiş bir kaynak kökü aynı korozyon yüzeyini sunmaz.

Bu nedenle PREN; kullanılan denklem, bileşim temeli ve alaşım tanımıyla birlikte raporlanmalıdır. Klorürle ilişkili lokal korozyon direnci için değerli bir ampirik karşılaştırma indeksidir. Bir geçer/kalır sertifikası, evrensel bir korozyon derecesi veya ASTM G48 testi, sahaya özgü değerlendirme ve uygun imalat kontrolünün yerine geçmez.

Yaygın PREN Formülü

Yaygın olarak kullanılan Çukurcuklanma Direnci Eşdeğer Sayısı hesaplaması şöyledir:

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

Burada $\%\mathrm{Cr}$, $\%\mathrm{Mo}$ ve $\%N$, alaşımın krom, molibden ve azot içeriklerini ifade eder; bunların her biri kütlece yüzde olarak belirtilir. Sonuç boyutsuz bir sayıdır. Yüzde, korozyon hızı veya garanti edilmiş hizmet ömrü değeri değildir.

Bu ifade, bileşime dayalı ampirik bir ind整stir. Paslanmaz çelikleri, özellikle klorür içeren ortamlarda çukurcuklanma gibi lokalize korozyona karşı dirençleri bakımından sıralamak veya karşılaştırmak için kullanılır. British Stainless Steel Association, 2025 yılında denklemi bu biçimde yeniden yayımlamış; Outokumpu ise PRE veya PREN’i, korozyon performansının doğrudan ölçümü olmaktan ziyade paslanmaz çelikleri karşılaştırmaya yarayan bir indis olarak tanımlamıştır. Daha yüksek bir değer genel olarak klorür kaynaklı lokalize saldırıya karşı daha yüksek direnç gösterir; ancak karşılaştırma, yalnızca alaşımlar ile test veya hizmet koşulları birlikte değerlendirildiğinde anlamlıdır.

Krom, molibden ve azot terimleri

Krom, paslanmaz çeliğin temel korozyon direnci özelliğini sağlar. Hava veya oksitleyici sulu bir ortamda krom, metal yüzeyinde krom bakımından zengin ince bir pasif filmin oluşumunu destekler. Bu film, demirin çözeltiye geçiş hızını azaltır. Paslanmaz çelik standartları, paslanmaz çelik tanımı için genellikle en az yaklaşık %10,5 krom bulunmasını şart koşar; ancak PREN hesaplamaları esas olarak bu minimum değerin kayda değer ölçüde üzerinde krom içeren alaşımları birbirinden ayırmak için kullanılır.

Yaygın denklemde molibdenin katsayısı 3,3’tür. Molibdenin katkısı özellikle klorür içeren çözeltilerde çukurcukların oluşumuna ve ilerlemesine karşı iyileştirilmiş dirençle ilişkilidir. Krom ve molibden birbirinin yerine geçebilen işlevlere sahip değildir; daha fazla krom içeren bir çelik, otomatik olarak daha fazla molibden içeren bir çeliğe eşdeğer değildir. Formül, elementlerin lokalize korozyon üzerindeki etkileri farklı olduğundan her birine ayrı bir terim verir.

Azotun katsayısı en büyüktür: 16. Uygun paslanmaz çelik mikroyapılarında azot, östeniti güçlendirirken ve faz dengesini etkilerken çukurcuklanma direncini artırabilir. Metalürjik rolü, azotun ferritin yanında östenitik fazın desteklenmesine yardımcı olduğu dubleks paslanmaz çeliklerde özellikle önemlidir. Amaçlanan faydanın sağlanması için azotun çözelti içinde veya uygun alaşım fazlarında bulunması gerekir; yalnızca nominal kimyasal analiz, işleme, ısıl işlem, kaynak veya segregasyonun tüm etkilerini açıklamaz.

PREN katkısı

Sayısal ağırlıklandırma kolayca görülebilir. Kromdaki bir puanlık ek artış, 1 PREN birimi ekler. Molibdendeki bir puanlık ek artış 3,3 birim, azottaki bir puanlık ek artış ise 16 birim ekler. Buna göre %2 Mo, 6,6 birim katkı sağlarken %0,20 N, 3,2 birim katkı sağlar. Bu değerler, azotun her korozyon durumunda fiziksel olarak kromdan “16 kat daha iyi” olduğu anlamına gelmez. Bunlar, bu özel ampirik korelasyon için seçilen ölçeği ifade eder.

Nikel bu yaygın denkleme dahil edilmemiştir. Bu eksiklik, nikelin metalürjik veya korozyonla ilişkili bir öneme sahip olmadığı anlamına gelmez. Nikel östeniti stabilize eder, faz dengesini etkiler, pasifliği ve yeniden pasifleşmeyi etkiler ve birçok östenitik ile dubleks kalite türünde bulunur. Nikel, standart üç elementli PREN ifadesindeki bileşim terimlerinden yalnızca biri değildir. Society of Petroleum Engineers, 2025 yılında PREN temelli malzeme seçimi konusundaki değerlendirmesinde bu ayrımı açıkça belirtmiştir.

Aynı nedenle PREN, temel biçimiyle karbonu, silisyumu, manganezi, bakırı, volfr amı, kükürdü, faz dağılımını, inklüzyon miktarını, yüzey durumunu veya kaynak metali seyrelmesini doğrudan hesaba katmaz. İki çeliğin hesaplanmış PREN değerleri benzer olsa bile bu faktörler gerçek lokalize korozyon davranışını etkileyebilir.

Basit bir karşılaştırma hesaplamayı açıklar. %22,0 Cr, %3,0 Mo ve %0,18 N içeren bir alaşımı ele alalım:

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

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

Sonuç, geleneksel olarak PREN 34,8 veya bazen yuvarlanarak PREN 35 şeklinde raporlanır. Yuvarlama, altta yatan korozyon davranışının destekleyebileceği bir kesinlik düzeyiyle karıştırılmamalıdır.

Katsayılar neden 3,3 ve 16’dır?

3,3 ve 16 katsayıları ampirik ağırlıklandırma faktörleridir. Bunlar, çukurcuk oluşumunun başlangıcına ilişkin temel bir termodinamik denklemden türetilmek yerine, paslanmaz çelik bileşimi ile lokalize korozyona direnç arasındaki gözlemlenen ilişkilerden geliştirilmiştir. Formül, çeşitli deneysel eğilimleri kullanışlı bir sayısal indiste yoğunlaştırır.

Kroma referans ölçeğini oluşturmak üzere 1 katsayısı atanır. Molibdene 3,3 katsayısı verilmesinin nedeni, korelasyonun oluşturulmasında kullanılan alaşım aralıkları içinde molibden içeriğindeki değişikliklerin, aynı büyüklükteki krom içeriği değişikliklerine kıyasla lokalize korozyon direnci üzerinde daha güçlü bir etkiye sahip olduğunun görülmesidir. Azota 16 katsayısı atanmasının nedeni ise azottaki nispeten küçük değişikliklerin, ilgili paslanmaz çelik verilerinde karşılaştırmalı olarak büyük bir etkiyle ilişkilendirilmiş olmasıdır.

Azot katkısı

Küçük miktarda azot ilavesinin hesaplanan değeri önemli ölçüde değiştirebilmesinin pratik nedeni budur. Azotun %0,10’dan %0,20’ye çıkarılması $16\times 0.10=1.6$ PREN birimi ekler. Kromun aynı sayısal miktarda, yani 0,10 yüzde puanı artırılması ise yalnızca 0,10 birim ekler. Aritmetik açıktır; fiziksel yorum ise sınırlı tutulmalıdır. Katsayı, alaşım elementleri arasında evrensel bir dönüşüm kurmaz ve ferritik, östenitik, martenzitik, çökelme sertleşmeli ve dubleks paslanmaz çelikler arasındaki elektrokimyasal davranışın aynı olacağını öngörmez.

Bu nedenle denklem, en iyi şekilde ilgili bir alaşım grubu içindeki bir sıralama kuralı olarak değerlendirilmelidir. 2021 tarihli Metals makalesi, daha yüksek PREN değerinin klorür içeren çözeltilerde lokalize saldırıya karşı daha yüksek dirence karşılık geldiği yönündeki yaygın ilişkiyi ortaya koymuştur; ancak bu ilişki yarı niceliktedir. Bu, PREN’i 40 olan her alaşımın her ortamda PREN’i 35 olan her alaşımdan daha iyi performans göstereceği anlamına gelmez.

İşleme koşulları basit bir bileşim sıralamasını geçersiz kılabilir. Bir kaynağın ısıdan etkilenmiş bölgesi, ana plakadan farklı bir faz dengesine sahip olabilir. Metallerarası fazlar, krom nitrürleri, sülfür inklüzyonları, yüzey kirlenmesi, çatlaklar ve yetersiz ısıl işlem, çukurcuk oluşumunun başlaması için bölgeler meydana getirebilir. Klorür konsantrasyonu, sıcaklık, asitlik, oksijen mevcudiyeti, akış, birikintiler ve elektrokimyasal potansiyel de sonucu etkiler. PREN, bu hizmet koşullarını kodlayamaz.[3][3] Standard test methods for pitting and crevice corrosion resistance of stainless steels. ASTM International. ASTM G48, 2011.

Doğrulama, test veya sahaya özgü korozyon değerlendirmesi gerektirir. ASTM G48, tanımlanmış demir(III) klorür koşulları altında çukurcuklanma ve aralık korozyonunun başlamasına karşı direnci ölçerek paslanmaz çelikler ile ilgili alaşımları karşılaştırmaya yönelik laboratuvar yöntemlerini belirtir. ASTM G48 sonucu, PREN değeriyle aynı şey değildir. PREN bileşimden hesaplanır; ASTM G48 ise belirli bir test prosedürü altındaki ölçülmüş bir yanıtı ortaya koyar. Bunların hiçbiri tek başına her hizmet ortamını yeniden üretmez.

Ağırlık yüzdeleri ve gösterim

Ağırlıkça yüzdeAğırlıkça yüzde Alaşım içindeki bir elementin kütle yüzdesi. PREN girdileri atom yüzdeleri, hacim kesirleri veya ondalık kütle kesirleri değildir.

Formüldeki yüzde işaretleri, ağırlık yüzdelerini veya kütle yüzdelerini ifade eder. Bunlar atomik yüzdeleri, hacim fraksiyonlarını veya pasif filmde kalan bir elementin yüzdesini ifade etmez. Bir fabrika sertifikasında %20,00 Cr, %2,50 Mo ve %0,10 N raporlanmışsa, raporlanan bu kütle yüzdeleri doğrudan formüle yerleştirilir:

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

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

$\%\mathrm{Cr}$ gösterimi, “ağırlıkça yüzde cinsinden krom içeriği” ifadesinin kısaltmasıdır. Parantezler, katsayının elemente ilişkin terimin tamamıyla çarpıldığını gösterir. $3.3(\%\mathrm{Mo})$ ifadesini %3,3 molibden olarak okumak veya PREN sonucunun tamamını 3,3 ile çarpmak doğru değildir.

Formülün, volfram içeren alaşım sistemleri veya karşılaştırmalarda manganın azaltıcı bir faktör olarak ele alındığı durumlar için farklı biçimleri de vardır. International Stainless Steel Forum, volfram içeren ifadeyi 2025 yılında şu şekilde bildirmiştir:

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

$0.5\%W$ gösterimi, volframın ağırlık yüzdesinin yarısının 3,3 ile çarpılmadan önce molibden terimine eklendiği anlamına gelir. ISSF ayrıca şu ifadeyi bildirmiştir:

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

Bunlar temel denklem için birbirinin yerine kullanılabilecek adlandırmalar değildir. Özellikle volfram içeren dubleks kalite türlerinde veya mangan düzeltmesinin uygulandığı teknik karşılaştırmalarda, bir değer raporlanırken kullanılan ifade belirtilmelidir.

Anlamlı bir hesaplama için değerlendirilen gerçek ürüne veya kaynak bölgesine ait bileşimi kullanın, tüm girdileri aynı ağırlık yüzdesi temelinde tutun ve kullanılan denklemi belirtin. Bir kalite spesifikasyonundaki kimyasal aralıklar, tek bir kesin sayı yerine olası PREN değerleri aralığı oluşturabilir. Hesaplanan değer, yararlı bir ön değerlendirme ve karşılaştırma aracıdır. Evrensel bir korozyon derecelendirmesi değildir.

PREN Nasıl Adım Adım Hesaplanır?

Yaygın olarak kullanılan Çukurcuklanma Direnci Eşdeğer Sayısı şu şekilde hesaplanır:

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

Burada krom, molibden ve azot; kesir, atomik yüzde veya bir çözeltideki kütle konsantrasyonu olarak değil, ağırlık yüzdesi olarak ifade edilir. Sonuç boyutsuz bir indekstir. Yüzde değildir ve birimi yoktur.

Bu denklem, British Stainless Steel Association tarafından 2025 yılında aktarılan biçimdir. PREN, klorür içeren ortamlarda, özellikle çukurcuklanma olmak üzere lokalize korozyon bakımından paslanmaz çelikleri sıralamak ve karşılaştırmak için kullanılan, bileşime dayalı ampirik bir indekstir. Hesaplanan daha yüksek bir değer, karşılaştırılabilir koşullar altında genel olarak daha yüksek direnç gösterir. Ancak PREN, hizmet ömrünü doğrudan öngörmez, belirli bir çukurcuklanma potansiyelini garanti etmez veya korozyon testlerinin yerini tutmaz.

Hesaplama basittir. Doğru bileşim temelini seçmek ise basit değildir.

Malzeme spesifikasyonundan bileşim verilerini okuma

Genel bir kalite tablosuyla değil, malzeme belgesiyle başlayın. Bir fabrika test sertifikası, ergitme analizi, ürün spesifikasyonu veya standart, çeşitli kimyasal bilgi türleri sunabilir. Belgede nominal bileşim, belirtilmiş bir aralık, izin verilen maksimum değer, minimum değer veya belirli bir ergitmenin ölçülmüş analizi verilebilir. Bu değerler birbirinin yerine kullanılamaz.

Varsayımsal bir paslanmaz çelik ergitme analizi için sertifikanın şu değerleri bildirdiğini düşünelim:

• Cr: 22.10 ağırlık %
• Mo: 3.05 ağırlık %
• N: 0.185 ağırlık %

Bu rakamlar yalnızca hesaplama alıştırması amacıyla oluşturulmuştur. Standart bir bileşimi, tescilli bir kaliteyi veya ürün verisini temsil etmez.

İlgili kayıtlar, ölçülmüş krom, molibden ve azot içerikleridir. Yaygın PREN denkleminde nikel yer almaz. Society of Petroleum Engineers bu noktayı 2025 yılında doğrudan belirtmiştir: nikel denkleme dahil edilmez. Bu eksiklik, nikelin metalurjik bir etkisinin olmadığı anlamına gelmez; yalnızca seçilen ampirik ifadenin nikel için ayrı bir terim içermediği anlamına gelir.

Sembolleri dikkatle okuyun. “Cr” kromu, “Mo” molibdeni ve “N” azotu ifade eder. Toplam alaşım içeriğini, bakiye gösterimini veya farklı bir ergitmeye ait bir değeri kullanmayın. Bir sertifikada azot için “<0.010” yazıyorsa bu, ölçülmüş 0.010% değeri değildir; bir raporlama sınırını veya üst sınırı ifade eder. 0.010% kullanılarak yapılacak bir hesaplama varsayım olur ve bu şekilde tanımlanmalıdır.

Kaynak temeli, sonucun yanında belirtilmelidir. Örneğin “bildirilen ergitme analizinden hesaplanan PREN” ifadesi, “nominal bileşimden hesaplanan PREN” ifadesinden maddi olarak farklıdır. Belgede yalnızca spesifikasyon sınırları veriliyorsa, sonucu alaşımın ölçülmüş PREN değeri gibi sunmak yerine bu durumu bildirin.

Spesifikasyon aralığına dayanan ikinci bir varsayımsal durumu ele alalım:

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

Bu aralık tek bir benzersiz bileşim oluşturmaz. Terimler birbirinden bağımsız olarak değiştirildiğinde, hesaplanmış olası PREN değerleri aralığı oluşturur.

Hesaplanan PREN

Listelenen alt değerler kullanıldığında:

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

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

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

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

Listelenen üst değerler kullanıldığında:

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

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

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

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

Ortaya çıkan 30.85–37.75 aralığı, belirtilen sınırları temel alan matematiksel bir zarftır. Alaşım elementleri tüm sınırlara aynı anda ulaşamayabileceği ve spesifikasyon ek kısıtlamalar getirebileceği için bu aralık, ergitmelerin gerçek aralığı olmak zorunda değildir. Bununla birlikte, maksimum değerlerden türetilen tek bir rakamın belirli bir malzemeyle ilişkilendirilen değeri neden olduğundan yüksek gösterebileceğini ortaya koyar.

Nominal değerler üçüncü bir sonuç oluşturur. Varsayımsal nominal bileşim Cr 22.00%, Mo 3.00% ve N 0.15% ise:

$$\text{Krom katkısı}=22.00$$

$$\text{Molibden katkısı}=3.3\left(3.00\right)=9.90$$

$$\text{Azot katkısı}=16\left(0.15\right)=2.40$$

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

Bu 34.30, nominal bileşim üzerinden yapılmış bir hesaplamadır; bu bileşim aralığına göre satılan veya üretilen her ergitmenin ölçülmüş değeri değildir.

Birimleri değiştirmeden değerleri denkleme yerleştirme

3.3 ve 16 katsayıları, ağırlık yüzdesi olarak verilen girdilerle eşleştirilmiştir. Yüzdelerin ondalık kesirler olarak girilmesi sonucu 100 kat değiştirir ve yaygın bir hatadır.

Yukarıdaki varsayımsal ergitme analizi kullanıldığında:

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

Her katkıyı ayrı ayrı hesaplayın:

$$\text{Krom katkısı}=22.10$$

$$\text{Molibden katkısı}=3.3\left(3.05\right)=10.065$$

$$\text{Azot katkısı}=16\left(0.185\right)=2.960$$

Ardından bunları toplayın:

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

Raporlamadan önce bir yuvarlama kuralı belirleyin ve bunu tutarlı biçimde uygulayın.

Aynı hesaplama ondalık kütle kesirleri kullanılarak yapılacaksa denklemin farklı bir biçimi gerekir. Örneğin 22.10 ağırlık %, kesir olarak 0.2210 değerine karşılık gelir; ancak 0.2210 değerinin doğrudan belirtilen denkleme yerleştirilmesi şu sonucu verir:

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

Bu, kaynak formülde ifade edilen PREN kuralı değildir. Denklem 0.2210, 0.0305 ve 0.00185 değerlerini değil; 22.10, 3.05 ve 0.185 değerlerini bekler.

Bir laboratuvar raporu milyonda birim (ppm) kullanıyorsa birim dönüşümü de önemlidir. Kütlece 1.850 ppm azot, şu nedenle 0.185 ağırlık % değerine eşittir:

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

0.185 değeri denkleme ancak bu dönüşümden sonra yerleştirilmelidir. Azot değerini 0.0185% olarak veren bir rapor ise 185 ppm’e karşılık gelir ve farklı bir azot katkısı oluşturur.

Tungsten içeren bir paslanmaz çelik için International Stainless Steel Forum aşağıdaki ifadeyi verir:

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

Tungsten terimi molibden parantezinin içine yerleştirilmelidir. Cr 24.00%, Mo 3.00%, W 2.00% ve N 0.20% olan, açıkça varsayımsal bir bileşim için:

$$\text{Krom katkısı}=24.00$$

$$\text{Değiştirilmiş Mo terimi}=3.3(3.00+0.5(2.00\left)\right)=3.3\left(4.00\right)=13.20$$

$$\text{Azot katkısı}=16\left(0.20\right)=3.20$$

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

Normal PREN ifadesini sessizce PRENW ile değiştirmeyin. Hangi ifadenin kullanıldığını belirtin.

ISSF ayrıca manganla düzeltilmiş bir biçim de bildirir:

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

Cr 22.00%, Mo 3.00%, N 0.15% ve Mn 1.00% olan varsayımsal değerler için ayrı terimler 22.00, 9.90, 2.40 ve −1.00’dir. Buna göre:

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

Formülün adı ve bileşim temeli raporda yer almalıdır.

Yuvarlama, anlamlı basamaklar ve raporlama

Aritmetik sırasında ek basamakları koruyun, ardından nihai sonucu yuvarlayın. Varsayımsal ergitme analiziyle yuvarlanmamış sonuç 35.125’tir. PREN 35.13 olarak raporlanması iki ondalık basamağı korur; bileşim verileri yüzde birlik basamağı desteklemiyorsa PREN 35.1 olarak raporlamak daha ölçülüdür.

Raporlanan basamak sayısı, girdilerin kesinliğini yansıtmalıdır. Krom yalnızca 22%, molibden 3% ve azot 0.2% olarak bildirilmişse 35.127 gibi bir sonuç sahte kesinlik ifade eder. Nominal veya yuvarlanmış girdiler belirtilerek “hesaplanan PREN yaklaşık 35” şeklinde makul bir ifade kullanılabilir.

Her katkıyı çok erken yuvarlamayın. Ergitme analizi örneğinde molibden katkısının 10.065’ten 10.1’e ve azot katkısının 2.960’tan 3.0’a yuvarlanıp daha sonra toplanması 35.1 sonucunu verir; değerlerin korunması ise 35.125 sonucunu verir. Buradaki fark küçük olsa da sınırda yapılan karşılaştırmalar bundan etkilenebilir.

Eksiksiz bir rapor; denklemi, bileşim kaynağını ve yuvarlama kuralını belirtmelidir: “PREN = 35.13; bildirilen ergitme analizinden PREN = %Cr + 3.3(%Mo) + 16(%N) kullanılarak hesaplanmıştır; girdiler ağırlık % cinsindedir; iki ondalık basamağa yuvarlanmıştır.” Nominal değerler, spesifikasyon minimumları veya maksimumları kullanılmışsa bu açıkça belirtilmelidir.

Son olarak, hesaplama doğrulama anlamına gelmez. ASTM G48, paslanmaz çeliklerin ve ilgili alaşımların, tanımlanmış ferrik klorür koşulları altında çukurcuklanma ve aralık korozyonunun başlamasına karşı dirençlerini karşılaştırmaya yönelik laboratuvar yöntemlerini belirtir. Gerçek performans ayrıca mikroyapıya, inklüzyonlara, kaynak işlemine, yüzey durumuna, sıcaklığa, klorür konsantrasyonuna, oksijen mevcudiyetine ve aralık geometrisine bağlıdır. PREN, bileşime dayalı potansiyelin karşılaştırılmasına yardımcı olur; ancak her hizmet ortamını yeniden oluşturmaz.

Krom, Molibden ve Azot Neden Önemlidir?

Yaygın olarak kullanılan Çukurcuklanma Direnci Eşdeğer Sayısı şu şekilde hesaplanır:

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

Alaşımlama Elementlerinin oranları ağırlık yüzdesi olarak ifade edilir. Bu aritmetik işlem, her Elementin klorür kaynaklı lokalize korozyona karşı paslanmaz çeliklerin direnciyle ampirik karşılaştırmalar yoluyla ilişkilendirilmiş olması nedeniyle krom, molibden ve azota farklı katsayılar verir. Bu ifade mekanik bir yasa değildir ve bileşimi doğrudan bir kullanım ömrü tahminine dönüştürmez. Alaşımları sıralamak veya karşılaştırmak için kullanılan, bileşime dayalı bir indextir.

British Stainless Steel Association bu ifadeyi 2025 yılında yayımlamış; Outokumpu ise “PRE veya PREN”i paslanmaz çelikleri çukurcuklanma korozyonuna karşı direnç bakımından sıralamak ve karşılaştırmak için kullanılan, bileşime dayalı bir index olarak tanımlamıştır. Karşılaştırmanın yönü yararlıdır: hesaplanan değerin daha yüksek olması, genel olarak klorür içeren çözeltilerde lokalize saldırıya karşı daha yüksek dirence karşılık gelir. Ancak bu sayı hâlâ değerlendirmenin yalnızca bir bölümüdür. Mikroyapı, ısıl işlem, yüzey durumu, inklüzyonlar, kaynak işlemi, çatlak geometrisi, sıcaklık, klorür konsantrasyonu, pH, oksitleyici koşullar ve akış, gerçek performansı değiştirebilir.

Krom ve pasif film oluşumu

Krom, paslanmaz çeliğin pasifliğinin kimyasal temelini sağladığı için denklemdeki ilk terimdir. Bir demir-krom alaşımı havaya veya sulu bir ortama maruz kaldığında, yüzeydeki krom ince, yüzeye sıkıca tutunan ve oksit bakımından zengin bir pasif filmin oluşumunu teşvik eder. Bu film, alaşımın altındaki malzemenin çözünme hızını alaşımsız demire veya sıradan karbon çeliğine kıyasla büyük ölçüde azaltır. Bu nedenle paslanmaz çelik korozyona karşı tamamen bağışık değildir; yararlı davranışı, filmin oluşmasına, yüzeye bağlı kalmasına ve küçük hasarlardan sonra kendini onarmasına bağlıdır.

Yaklaşık %10,5 kromdan oluşan bilinen eşik, birçok teknik bağlamda paslanmaz çeliğin tanımıyla ilişkilendirilir; ancak kesin davranış alaşımın kimyasına ve ortama bağlıdır. Krom miktarının artırılması genel olarak pasif filmi oluşturma ve koruma kapasitesini güçlendirir. Temel PREN ifadesinde kroma 1 katsayısı verilmesinin nedeni budur. Ancak bu katsayı, her koşulda kromun molibden veya azottan daha az önemli olduğunun kanıtı olarak yorumlanmamalıdır. Krom, diğer alaşımlama Elementlerinin etkiler gösterdiği pasif durumu oluşturur.

Lokalize korozyon, pasif yüzeyin küçük bir bölümü kararsız hâle geldiğinde başlar. Klorür iyonları kusurlarda, inklüzyonlarda, çatlaklarda veya hasarlı bölgelerde yoğunlaşabilir ve bunun sonucunda oluşan elektrokimyasal hücre, yüzeyin büyük bölümü pasif kalmayı sürdürürken dahi bir çukurcuğun büyümesine neden olabilir. Daha yüksek krom içeriği alaşımın bu geçişe karşı direncini artırabilir; ancak toplam krom içeriği, kromun alaşım içindeki dağılımını bütünüyle açıklamaz. Krom nitrürleri veya karbürleri içinde bağlanmış krom, etkilenen yüzey açısından çevresindeki matriste kullanılabilir durumda bulunan kroma eşdeğer değildir. Saygın bir nominal PREN değerine rağmen duyarlanmaya, hatalı kaynak uygulamasına veya uygun olmayan ısıl işleme bağlı olarak lokalize korozyon oluşabilmesinin nedenlerinden biri budur.

EN 1.4016, yaygın gösterimiyle X6Cr17 gibi ferritik kaliteler, pasiflik bakımından büyük ölçüde kroma dayanır; ancak daha yüksek alaşımlı kalitelere kıyasla çok az molibden ve azot içerir veya hiç içermez. EN 1.4301, X5CrNi18-10 ve EN 1.4404, X2CrNiMo17-12-2 gibi östenitik kaliteler, kromun bileşimin geri kalanıyla birlikte değerlendirilmesi gerektiğini gösterir. İkinci kalite, kromun yanı sıra molibden de içerdiğinden, hesaplanan PREN değeri tipik 304 tipi bir alaşımınkinden daha yüksektir. Bu karşılaştırma bilgilendiricidir, ancak mutlak değildir.

Molibden ve lokalize bozulmaya karşı direnç

Yaygın ifadede molibdene 3.3 katsayısı verilir:

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

Bu ağırlıklandırma, molibdenin klorür içeren ortamlarda çukurcukların başlama ve ilerlemesine karşı dirençle güçlü biçimde ilişkilendirildiğini gösteren ampirik bulguları yansıtır. Molibden pasif filmi yalnızca “daha kalın” hâle getirmez. Molibdenin etkisi genellikle, klorürün saldırmaya başladığı bölgelerde pasif durumun kararlılığını ve onarımını iyileştirmesi ve lokalize çözünmenin şiddetini azaltması açısından açıklanır. Kesin mekanizma alaşımın yapısına, potansiyele ve ortama göre değiştiğinden, katsayı molibdenin fiziksel etkisinin evrensel bir ölçüsü olarak değil, ampirik bir karşılaştırma faktörü olarak değerlendirilmelidir.

Kaliteler karşılaştırılırken bu ayrım önem taşır. EN 1.4404, X2CrNiMo17-12-2, belirtilen bileşim aralığı içinde yaklaşık %2 molibden içerirken EN 1.4301, X5CrNi18-10, korozyon direnci bakımından bilinçli olarak molibdene dayanmaz. Temsili bir kimyasal bileşim kullanılarak yapılan nominal hesaplama, molibden içeren kaliteye daha yüksek bir PREN verir. Bu sonuç, söz konusu kalitenin klorür içeren ortamlardaki olağan üstünlüğüyle uyumludur; ancak özellikle sıcak ve konsantre klorür çözeltilerinde veya birikintilerin ve çatlakların altında çukurcuklanmaya karşı bağışıklık garanti etmez.

Molibden, ferritik, östenitik ve dubleks paslanmaz çeliklerde de bulunur. Dubleks kalitelerde bu Element, EN 1.4462, X2CrNiMoN22-5-3 gibi bileşimlerle ilişkilendirilen yüksek lokalize korozyon direncine katkıda bulunur. Bununla birlikte, bir dubleks kaynağının veya ısıdan etkilenmiş bölgesinin ölçülen davranışı, doğru şekilde çözelti tavına tabi tutulmuş ana metalinkinden farklı olabilir. Faz dengesi, intermetalik fazlar, azot dağılımı ve krom-molibden paylaşımı önem taşır. Toplu bileşime dayalı bir hesaplama bu lokal koşulları tespit edemez.

International Stainless Steel Forum, tungsten içeren şu biçimi bildirmektedir:

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

Burada tungsten, molibdenle ilişkili terimin içinde molibdenin katkısının yarısı kadar katkı sağlar. ISSF ayrıca manganez için ayarlanmış şu ifadeyi de bildirmektedir:

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

Bu varyantlar, PREN uzlaşımlarının birbirinin yerine kullanılabilecek etiketler olmadığını gösterir. Özellikle tungsten içeren veya yüksek manganezli alaşımlar için seçilen ifade belirtilmelidir.

Paslanmaz çelik alaşım tasarımında azot

Azot, yaygın denklemde 16 ile en büyük katsayıya sahiptir:

$$16(\%N)$$

Bu büyük katsayı, her metalürjik olayda azotun kroma kıyasla on altı kat daha önemli olduğu anlamına gelmez. Katsayı, ifadenin geliştirildiği alaşımlarda ve test verilerinde ağırlık yüzdesi başına gözlemlenen ampirik katkıyı ifade eder. Azot, lokalize korozyona karşı direnci artırabilir, östeniti güçlendirebilir ve dubleks paslanmaz çeliklerin faz dengesini etkileyebilir. Bu etkiler, azotu modern alaşım tasarımında özellikle önemli kılar.

Dubleks paslanmaz çeliklerde azot, östenitik fazın kararlılığını artırırken krom ve molibden ferritik fazın korozyon direncini destekler. Amaç yalnızca yüksek bir azot değeri elde etmek değildir. Alaşım, imalat, kaynak ve soğuma sonrasında uygun bir ferrit-östenit dengesini korumalıdır. Kaynak sırasında azot kaybı veya yeniden dağılımı, kaynak metalini ve ısıdan etkilenmiş bölgeyi etkileyebilir; aşırı ısıl maruziyet ise çevredeki matristeki krom veya molibdeni tüketen istenmeyen çökeltilerin oluşumunu teşvik edebilir. Sonuç olarak, hesaplanan PREN değeri yüksek olan bir dubleks kalite dahi işlenmiş mikroyapısı hatalıysa lokalize saldırıya uğrayabilir.

Azot, yüksek alaşımlı östenitik kalitelerin korozyon direncine ve dayanımına da katkıda bulunur. EN 1.4410, X2CrNiMoN25-7-4 gibi bir alaşımda azot, önemli miktarda krom ve molibden içeren, dikkatle dengelenmiş bir bileşimin parçasıdır. Azotun rolü bu Elementlerle birlikte değerlendirilir ve pratik kullanım koşullarında bunlardan ayrı düşünülemez. Aynı nominal azot ilavesi, matriste çözünmüş hâlde kalmasına, nitrürler oluşturmasına veya segregasyona uğramış kimyasal bileşimden etkilenmesine bağlı olarak farklı sonuçlar doğurabilir.

Society of Petroleum Engineers’ın 2025 yılında belirttiği üzere nikel, temel PREN denklemine dahil değildir. Bu eksiklik, nikelin metalürjik açıdan önemsiz olduğu anlamına gelmez. Nikel; östenit kararlılığını, faz dengesini, dönüşüm davranışını ve genel korozyon performansını etkiler. Ancak temel index, lokalize korozyon direncini karşılaştırmak için kullanılan başlıca bileşim terimleri esas alınarak oluşturulmuştur. Bu nedenle nikel, önemli bir paslanmaz çelik alaşımlama Elementi olduğu için formüle eklenemez.

PREN hesaplaması ile korozyon doğrulaması birbirinden ayrı işlemlerdir. ASTM G48, tanımlanmış demir(III) klorür koşulları altında çukurcuklanma ve çatlak korozyonunun başlamasına karşı direnci ölçerek paslanmaz çelikleri ve ilgili alaşımları karşılaştırmaya yönelik laboratuvar yöntemlerini belirtir. Bu testler, kontrollü koşullar altında malzemeler arasındaki farkları ortaya koyabilir; ancak her klorür çözeltisini, birikintiyi, kaynağı, yüzey finisajını veya çalışma sıcaklığını yeniden oluşturmaz. PREN, alaşım karşılaştırmalarını düzenlemeye yardımcı olur. Gerçek kullanım ortamının değerlendirilmesinin, saha verilerinin veya ASTM G48 testlerinin yerini tutmaz.

PRENW: Tungsten İçeren Varyant

PRENW ifadesi

PRENWPRENW Tungsten ağırlık yüzdesinin yarısının 3.3 ile çarpılmadan önce molibden terimine eklendiği, tungsten içeren bir PREN kuralı.

Oyuklanma direnci eşdeğer sayısının tungsten içeren biçimi şöyledir:

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

Tüm bileşim değerleri ağırlık yüzdesi olarak verilmiştir. Bu ifade, British Stainless Steel Association (BSSA), International Stainless Steel Forum (ISSF) ve kaynak olarak gösterilen 2021 tarihli Metals makalesi tarafından tungsten içeren paslanmaz çeliklerin karşılaştırılmasında kullanılan bir varyant olarak bildirilmektedir. Bu ifade, her paslanmaz çelik bileşimine otomatik olarak uygulanması gereken bir ikame değildir.

Bu makalenin diğer bölümlerinde ele alınan olağan ifade şöyledir:

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

Fark yalnızca tungstenin ele alınış biçiminden kaynaklanır. Krom, molibden ve azot etkin terimler olarak kalırken nikel her iki ifadenin de dışında kalır. Society of Petroleum Engineers, 2025 yılında nikelin PREN denklemine dahil edilmediğini belirtmiştir. Bu dışlama, nikelin metalurjik açıdan önemsiz olduğu anlamına gelmez. Nikel; faz dengesini, östenit oluşumunu, mekanik özellikleri ve belirli mikroyapıların korozyon davranışını etkiler. Bunun anlamı yalnızca, nikelin bu ampirik indiste kendisine atanmış bir katsayı bulunmadığıdır.

Bu nedenle PRENW, evrensel bir korozyon derecelendirmesi değil, bileşime dayalı bir karşılaştırma aracıdır. Outokumpu, PRE veya PREN’i paslanmaz çelikleri oyuklanma direnci bakımından sıralamak ve karşılaştırmak için kullanılan bir indis olarak tanımlar. 2021 tarihli Metals makalesi de daha yüksek bir PREN değerinin, klorür içeren çözeltilerde yerel saldırıya karşı genellikle daha yüksek dirençle ilişkili olduğunu bildirmektedir. Buradaki “genellikle” ifadesi önemlidir. Değer, bileşimleri kullanılan uzlaşıya göre sıralar; çalışma ömrünü, garanti edilen bir oyuklanma potansiyelini veya güvenli bir klorür derişimini doğrudan hesaplamaz.

Tungsten içeren uzlaşı, özellikle tungstenin alaşıma bilinçli olarak eklendiği paslanmaz çelik aileleri karşılaştırılırken önem taşır. Bu karşılaştırmalara dubleks ve ferritik kalitelerin yanı sıra diğer yüksek alaşımlı paslanmaz çelikler de dahil olabilir. Hesaplama, kaliteye ait sertifikalı veya belirtilmiş bileşim kullanılarak ve karşılaştırılan her alaşım için aynı uzlaşı uygulanarak yapılmalıdır. Bir çelik için standart PREN değerini, başka bir çelik için PRENW değeriyle birlikte kullanmak, malzemeden değil formülden kaynaklanan görünür bir fark oluşturabilir.

Örneğin, %25,0 Cr, %3,0 Mo, %0,7 W ve %0,25 N içeren varsayımsal bir bileşimi ele alalım. Tungsteni göz ardı eden olağan formüle göre sonuç şöyledir:

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

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

PRENW kapsamında aynı bileşim şu sonucu verir:

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

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

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

Fark, 1,155 indis birimidir. Bu fark, bu uzlaşı kapsamında %0,7 tungsten için atanan katkıdır; kritik oyuklanma sıcaklığında ölçülmüş bir artış veya saha performansına ilişkin doğrudan bir öngörü değildir.

Molibden terimi içindeki 0,5W katkısı

$0.5\%W$ ifadesinin parantez içine yerleştirilmesi kolayca yanlış anlaşılabilir. Bu, tungstenin her ağırlık yüzdesi başına 0,5 PREN birimi katkı yaptığı anlamına gelmez. Parantez içindeki terimin tamamı 3,3 ile çarpılır.

Denklemin cebirsel olarak açılması, ağırlıklandırmayı açıkça gösterir:

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

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

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

Dolayısıyla bu uzlaşı kapsamında tungstenin her ilave yüzde puanı 1,65 PREN birimi katkı yapar. %0,5 W içeren bir bileşim için tungsten terimi şöyledir:

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

%1,0 W içeren bir bileşim 1,65 birim alır. %2,0 W düzeyinde katkı 3,30 birimdir. Katsayı, karşılaştırmalı hesaplama için kullanılan bir uzlaşıdır; tungsten ve molibdenin her alaşımda, faz dengesinde veya klorür ortamında özdeş etkiler oluşturduğunun kanıtı olarak yorumlanmamalıdır.

Bu ayrım önemlidir; çünkü formül çeşitli metalurjik etkileri tek bir sayıya sıkıştırır. Tungsten, özellikle krom ve molibdenle birlikte pasif filmlerin kararlılığını ve kimyasını etkileyebilir; ancak yanıt aynı zamanda segregasyona, inklüzyonlara, ısıl işleme, faz dağılımına, yüzey durumuna ve yerel ortama da bağlıdır. Örneğin dubleks paslanmaz çeliklerde ferrit ve östenit aynı alaşım içeriklerine sahip olmayabilir. PRENW içine aktarılan bir kütlesel bileşim, fazlardan birinin yerel olarak krom, molibden veya azot bakımından fakirleşip fakirleşmediğini gösteremez.

Bu ifade ayrıca alaşımın içindeki tungsteni molibdene dönüştürmez. %3 Mo ve %1 W içeren bir çelik, her açıdan %3,5 Mo içeren bir çelikle kimyasal olarak eşdeğer değildir. PRENW, bu iki bileşime söz konusu terimler için aynı artımsal indis katkısını atar: 3.3(3.0 + 0.5) = 11.55. Ancak faz kimyaları, üretim geçmişleri ve yerel korozyona verdikleri yanıt yine de farklı olabilir.

Bu nedenle PRENW bildirildiğinde aritmetik gösterilmelidir. Yalnızca “kalitenin PREN’i 40’tır” yazılması, hesaplamada 1.65W teriminin mi, tungsten içermeyen bir terimin mi yoksa yayımlanmış başka bir uzlaşının mı kullanıldığını gizler. Şeffaf bir raporda formül belirtilmeli, bileşim temeli listelenmeli, hesaplama sırasında yeterli ondalık basamak korunmalı ve sonucun PREN mi yoksa PRENW mi olduğu açıklanmalıdır.

Tungsten içeren uzlaşının ne zaman belirtilmesi gerekir?

Tungsten hesaplamaya dahil edildiğinde, bir kaynak bir değeri PRENW olarak adlandırdığında ve anlamlı tungsten ilaveleri içeren kaliteler çok az tungsten içeren veya hiç tungsten içermeyen kalitelerle karşılaştırıldığında, tungsten içeren uzlaşı belirtilmelidir. Bu husus, bileşiminde tungsten bulunan dubleks paslanmaz çelikleri kapsayan spesifikasyonlar ve veri sayfaları için özellikle önemlidir. Buna, belirtilmiş kimyasal bileşiminde tungsten bulunan UNS S32760 gibi tanımlamalar da dahildir. İzin verilen bileşimi yine ilgili ürün spesifikasyonu belirler; hesaplamada kullanılan ergitme analiz değerlerinin yerine nominal kalite tanımı kullanılmamalıdır.

Bu etiket teknik raporlarda, malzeme seçimi belgelerinde ve korozyon testleriyle yapılan karşılaştırmalarda da yer almalıdır. Açık bir ifade şu şekilde olabilir: “PRENW, ağırlık yüzdesi olarak verilen ergitme analiz değerleri kullanılarak %Cr + 3.3(%Mo + 0.5%W) + 16(%N) şeklinde hesaplanmıştır.” Tungsten dahil edilmediyse bunun yerine ortak ifadenin kullanıldığı belirtilmelidir: “PREN, %Cr + 3.3(%Mo) + 16(%N) şeklinde hesaplanmıştır.” Bir kalite ölçülebilir miktarda W içeriyor diye sessizce tungsten düzeltmesi eklenmemelidir.

Bu son nokta son derece önemlidir. Ortak PREN ifadesi, tungstenin bulunmadığı veya katkı sağlayan bir terim olarak ele alınmadığı karşılaştırmalar da dahil olmak üzere, birçok paslanmaz çelik karşılaştırması için hâlâ doğru uzlaşıdır. ISSF ayrıca manganezle düzeltilmiş PRENMn ifadesini de bildirmektedir:

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

PRENW ve PRENMn’in varlığı, “PREN”in tüm yayınlarda değişmez tek bir denklem olmadığını gösterir. Alt indis, okuyucuya hangi bileşim uzlaşısının seçildiğini bildirir. Bir kaynak, tungsten içeren bir kalite için alt indissiz bir değer veriyorsa hesaplama temeli tahmin edilmek yerine kontrol edilmelidir.

Son olarak PRENW, hizmet koşullarındaki bir bileşenin doğrulanması değil, klorür içeren koşullarda yerel korozyon direncini sıralamaya yönelik bir indisi olmaya devam eder. ASTM G48, paslanmaz çeliklerin ve ilgili alaşımların, tanımlanmış demir(III) klorür koşulları altında oyuklanma ve aralık korozyonunun başlamasına karşı dirençlerini ölçerek karşılaştırılmasına yönelik laboratuvar yöntemlerini belirtir. Bu testler hesaplamaya dayalı bir karşılaştırmayı destekleyebilir; ancak hizmet koşullarında görülen sıcaklık, klorür aktivitesi, birikintiler, kaynak, aralıklar, oksijen bulunabilirliği ve mekanik hasar kombinasyonlarının tümünü yeniden oluşturmaz.

Daha yüksek bir PRENW, ilgili bir karşılaştırma kümesi içinde daha yüksek direnç beklentisini destekleyebilir. Ancak tungsten içeren bir kalitenin her klorür ortamında saldırıya direnç göstereceğini garanti edemez ve test ile tasarım incelemesi gerekliliğini ortadan kaldırmaz. Varyantı belirtin, aritmetiği gösterin ve sonucu evrensel bir korozyon derecelendirmesi olarak değil, ampirik kanıt olarak değerlendirin.

PRENMn ve Manganezle İlgili İşlem

PRENMn, çukurcuklanma direnci eşdeğer sayısının manganez dikkate alınarak düzenlenmiş bir biçimidir. Amacı, her paslanmaz çelik için PREN’i yeniden tanımlamak değil, manganezin lokal korozyon direncini azaltan bir faktör olarak ele alındığı durumlarda bileşime dayalı alternatif bir karşılaştırma sağlamaktır. Bu ayrım önemlidir; çünkü manganez birçok paslanmaz çelik bileşiminde bulunmasına rağmen yaygın PREN denkleminde yer almaz.

PREN, ampirik bir indeks olmaya devam eder. 2021 tarihli Metals makalesinde bildirildiği üzere, daha yüksek bir değer genellikle klorür içeren çözeltilerde lokalize saldırıya karşı daha yüksek dirençle ilişkilidir; ancak bu sayı hizmet ömrü tahmini, garanti edilmiş bir çukurcuklanma potansiyeli veya korozyon testlerinin yerine geçecek bir değer değildir. Manganez terimi, hesaplanan indeksi değiştirir; hesabı doğrudan bir korozyon modeline dönüştürmez.

ISSF PRENMn ifadesi

International Stainless Steel Forum (ISSF), manganezle düzenlenmiş ifadeyi şu şekilde verir:

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

Bu, ISSF’nin 2025 tarihli Duplex Stainless Steels yayınında verdiği tam biçimdir. Krom, molibden, azot ve manganez, ağırlık yüzdesi olarak ifade edilir. Manganez içeriği, katsayısı bir olacak şekilde doğrudan çıkarılır.

Aynı kimyasal analiz kullanıldığında bu yapı, yaygın ifadeye kıyasla daha düşük bir değer üretir:

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

British Stainless Steel Association, bu yaygın denklemi 2025 yılında yayımlamıştır. Denklemde manganez için doğrudan bir terim bulunmaz. Bunun nedeni manganezin metalurjik açıdan önemsiz olması değildir. Manganez; östenit kararlılığını, azot çözünürlüğünü, faz dengesini, inklüzyonları ve pasif filmin bileşimini etkileyebilir. Lokal korozyon üzerindeki etkisi ayrıca daha geniş alaşım sistemine ve işleme geçmişine bağlıdır. Yaygın PREN ifadesi, temel terimleri krom, molibden ve azot olan, yerleşik bir ampirik uzlaşımdan ibarettir.

%22,0 Cr, %3,0 Mo, %0,18 N ve %2,0 Mn içeren bir çelik analizini ele alalım. Yaygın hesaplama şöyledir:

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

ISSF PRENMn ifadesi uygulandığında:

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

Bu iki rakam aynı ergitme partisini tanımlar; ancak aynı indeks değildir. Denklemleri belirtmeden her ikisini de yalnızca “PREN 34,4” ve “PREN 32,4” olarak adlandırmak, hatalı bir karşılaştırmaya yol açar.

Bu yaklaşım, farklı manganez düzeylerine sahip dubleks, ferritik ve diğer paslanmaz çelik aileleri karşılaştırılırken özellikle önemlidir. Örneğin yaygın olarak 2205 dubleks paslanmaz çelik olarak tanımlanan UNS S32205, çoğunlukla geleneksel PREN ilişkisi kullanılarak değerlendirilir. Bu uzlaşı açıkça seçilmişse manganezle düzenlenmiş bir değer de hesaplanabilir. Ancak sonuçlardan hiçbiri kalite sınıfının tek ve özsel korozyon derecesi olarak sunulmamalıdır. Gerçek davranış; faz dengesine, segregasyona, ısıl işleme, yüzey durumuna, kaynak bölgesinin mikroyapısına ve klorürlü ortama bağlıdır.

Nikel, ne yaygın PREN denkleminde ne de ISSF PRENMn denkleminde yer alır. Society of Petroleum Engineers, “nikel denkleme dahil edilmemiştir” ifadesini kullanır. Bu eksiklik, nikelin metalurjik açıdan önemsiz olduğu anlamına gelmez. Nikel, diğer etkilerinin yanı sıra faz kararlılığını ve ferritik-östenitik dengeyi etkiler; ancak PREN ailesindeki denklemler nikele sayısal bir katsayı atamaz.

Formül çeşitlerinin neden etiketlenmesi gerekir

PRENMn, standart PREN ve tungsten içeren PRENW, birbiriyle ilişkili uzlaşımlardır; birbirinin yerine kullanılabilecek denklemler değildir. ISSF, PRENW’yi şu şekilde verir:

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

Dolayısıyla tungsten terimi, molibden eşdeğerinin parantez içindeki bölümünde 0,5 ile çarpılırken PRENMn’de manganez, parantezin dışında çıkarılır. Yalnızca “PREN = 40” ifadesini veren bir rapor, bu sayıyı hangi ilişkinin ürettiğini açıklamamış olur.

Bileşim temeli de denkleme eşlik etmelidir. Bir hesaplama; girdilerin nominal kalite sınırları, belirtilen ürün kimyasal bileşimi, ergitme analizi, kontrol analizi veya ölçülmüş yerel bileşim olup olmadığını belirtmelidir. Standartlar ve veri sayfaları çoğunlukla tek bir kimyasal sonuç değil, aralıklar listeler. Her aralığın orta noktasını kullanmak uygun bir tahmin sağlayabilir; ancak bu, sertifikalı ergitme analizinden yapılan hesaplamaya eşdeğer değildir. Azot özellikle dikkat gerektirir; çünkü küçük değişiklikler 16 ile çarpılırken molibden 3,3 ile çarpılır.

Birimlerde de aynı titizlik gösterilmelidir. Bu ifadeler, ondalık olarak yazılmış kütle kesirlerini değil, ağırlık yüzdelerini kullanır. %22 Cr yerine 22 kullanılması gerekirken 0,22 girilmesi, krom katkısını neredeyse iki büyüklük mertebesi azaltır. Bu hesaplama uzlaşımı içinde “%Cr” gösterimi, kütlece yüzde olarak krom içeriği anlamına gelir.

Yuvarlama da belirtilmelidir. Her bileşim değeri hesaplamadan önce yuvarlanırsa, analiz basamaklarının son adıma kadar korunmasıyla yapılan hesaplamadan farklı bir sonuç elde edilebilir. Bu nedenle yararlı bir rapor; denklemi, bileşimin kaynağını ve temelini, ilgili olduğu durumlarda hesaplama tarihini veya doküman revizyonunu ve nihai yuvarlama kuralını belirtir. “PRENMn = 32,4, ISSF denklemi, ağırlıkça yüzde ergitme analizi, bir ondalık basamağa yuvarlanmıştır” ifadesi yeniden üretilebilir niteliktedir. “PREN yaklaşık 32” ifadesi ise değildir.

Manganezin çıkarılması, her paslanmaz çeliğe uygulanması gereken evrensel bir düzeltme olarak yorumlanmamalıdır. ISSF’nin ifadesi, belirli bir karşılaştırma çerçevesine yönelik ampirik bir uzlaşımdır. Bu ifadenin nikel açısından zengin östenitik bir kaliteye, ferritik bir kaliteye veya dubleks bir kaliteye uygulanması, mikroyapı ve korozyon geçmişi arasındaki farklılıkları ortadan kaldırmaz. Ayrıca her ortamda, ağırlıkça yüzde cinsinden ilave her manganez artışının çukurcuklanma direncini tam olarak bir PREN puanı azalttığını da göstermez.

Farklı uzlaşımlarla hesaplanan sonuçların karşılaştırılması

Bir karşılaştırma ancak aynı kimyasal analiz açıkça tanımlanmış denklemler üzerinden yürütüldüğünde anlamlıdır. Bir alaşımın %25,0 Cr, %4,0 Mo, %0,30 N, %2,0 Mn ve %0,5 W içerdiğini varsayalım. Yaygın PREN şöyledir:

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

Manganezle düzenlenmiş sonuç:

$$40.60-2.0=38.60$$

Tungsten içeren sonuç:

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

Bir ondalık basamağa yuvarlandığında bu değerler sırasıyla 40,6, 38,6 ve 41,4 olur. Aradaki fark, üç farklı çelikten değil, uzlaşımdan kaynaklanır. Rakamların etiketleri olmadan raporlanması, formüller farklı ampirik karşılaştırma sorularına yanıt verdiği hâlde PRENW’nin PRENMn’den daha yüksek bir dirence işaret ettiği izlenimini yaratabilir.

Aynı nedenle UNS S32750, UNS S32205 ve UNS S31603’ü karşılaştıran bir tablo, denklemi başlıkta veya yakınındaki bir notta belirtmelidir. Geleneksel PREN, PRENW ve PRENMn değerlerini karıştıran bir “PREN değerleri” tablosu, her giriş etiketlenmediği sürece metodolojik açıdan hatalıdır. Özellikle kalite sınıflarının krom, molibden ve azot içerikleri benzer, ancak tungsten veya manganez düzeyleri farklı olduğunda sıralamanın kendisi değişebilir.

Hesaplama yine de doğrulama gerektirir. ASTM G48, tanımlanmış demir(III) klorür koşulları altında çukurcuklanma ve aralık korozyonunun başlamasına karşı direnci ölçerek paslanmaz çelikleri ve ilgili alaşımları karşılaştırmaya yönelik laboratuvar yöntemlerini belirtir. Bu testler, kontrollü prosedürler altında numuneleri karşılaştırabilir; ancak her hizmet ortamını yeniden oluşturmaz. Klorür konsantrasyonu, sıcaklık, oksijene erişim, birikintiler, aralıklar, kaynak işlemi, yüzey finisajı ve maruz kalma süresi sonucu değiştirebilir.

Bu nedenle PRENMn, evrensel bir korozyon derecesi olarak değil, tanımlanmış bir indeks olarak raporlanmalıdır. Bu uzlaşım amaçlanıyorsa ISSF denklemini kullanın; yerleşik karşılaştırma temeli olduğu durumlarda yaygın PREN denklemini koruyun ve her bir sayının nasıl hesaplandığını göstermeden farklı formüllerden elde edilen sonuçları aynı sıralamaya asla koymayın.

Ferritik, Dubleks ve Diğer Paslanmaz Çeliklerde PREN

Çukurcuk Korozyonuna Direnç Eşdeğer Sayısı (PREN), ferritik, dubleks, östenitik ve martenzitik kaliteler dâhil olmak üzere çeşitli paslanmaz çelik ailelerinde kullanılır. Bu ortak kullanım, PREN’i evrensel bir korozyon derecelendirmesi hâline getirmez. PREN, klorür içeren koşullarda lokalize korozyona karşı olası direnci karşılaştırmak için kullanılan, bileşime dayalı ampirik bir indeks olmayı sürdürür.

Yaygın olarak bildirilen hesaplama şöyledir:

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

Krom, molibden ve azot, ağırlık yüzdesi olarak denkleme dâhil edilir. British Stainless Steel Association, PREN hesaplamalarına ilişkin 2025 tarihli açıklamasında bu ifadeye yer vermiştir. Daha yüksek bir sonuç, genel olarak klorür kaynaklı çukurcuk oluşumuna karşı daha yüksek dirence işaret eder; bunun nedeni, molibden ve azotun kromun yanı sıra hesaplanan değere güçlü katkı sağlamasıdır. MDPI tarafından yayımlanan 2021 tarihli Metals makalesi de bu ilişkiyi, daha yüksek PREN’in klorür içeren çözeltilerde lokalize saldırıya karşı daha yüksek dirence karşılık gelmesi şeklinde açıklar.

Bu sayı, çukurcuk oluşum potansiyeli, hizmet ömrü tahmini veya geçer/geçmez sınırı değildir. Outokumpu, “PRE veya PREN” ifadesini “paslanmaz çelikleri çukurcuk korozyonuna karşı direnç bakımından sıralamak ve karşılaştırmak için kullanılan, bileşime dayalı bir indeks” olarak tanımlar. Bu ifade önemlidir. PREN, tanımlanmış bir yorum çerçevesi altında bileşimleri karşılaştırır; kaynak işleminin, yüzey kirlenmesinin, ısıl işlemin, aralıkların, birikintilerin, sıcaklığın, asitliğin, oksijen derişiminin veya akışın etkilerini yeniden üretmez.

Nikel, faz dengesini ve diğer metalurjik ve korozyon özelliklerini etkilese de yaygın PREN ifadesinde yer almaz. Limited evidence

Nikel, yaygın denkleme dâhil edilmez. Society of Petroleum Engineers, 2025 yılında bu noktayı açıkça belirtmiştir. Nikel; faz kararlılığını, östenit oluşumunu, tokluğu ve genel korozyon davranışını yine de etkiler, ancak formülde yer almaması PREN’in bir alaşımın eksiksiz bir tanımı olarak değerlendirilmesini engeller.

Ferritik paslanmaz çelikler

Ferritik paslanmaz çelikler, hacim merkezli kübik ferritik bir matrise sahiptir ve genellikle başlıca alaşım ilavesi olarak krom içerecek şekilde tasarlanır. Kaliteye ve amaçlanan hizmet koşullarına bağlı olarak bileşimlerinde molibden, azot, titanyum, niyobyum veya başka ilaveler de bulunabilir. Yaygın PREN denklemi krom, molibden ve azot kullandığından, diğer paslanmaz çeliklerde olduğu gibi ferritik kaliteler için de hesaplanabilir.

Bu hesaplama, ferritik bileşimlerin karşılaştırmalı bir ölçekte konumlandırılması açısından yararlıdır. Ancak ferritik paslanmaz çelikleri östenitik veya dubleks çeliklerden ayıran metalurjik özellikleri ortadan kaldırmaz. Ferritik kaliteler, hesaplanan PREN değerleri başka bir ailedeki kalitelerin değerlerine benzer olsa bile kaynak işlemine, termal maruziyete ve yüzey hasarına farklı tepki verebilir. Tane yapısı, çökeltiler, kaynak bölgesinin kimyasal bileşimi ve pasif filmin durumu, gözlenen çukurcuk oluşumunun başlangıcını etkileyebilir.

Ferritik aile; EN 1.4003, EN 1.4016 ve EN 1.4521 gibi tanımlamaları içerirken, daha yüksek alaşımlı ferritik bileşimler başka ulusal, bölgesel veya ürün standartları kapsamında da yer alır. Bu tanımlamalar, tek bir korozyon sınıfının birbirinin yerine kullanılabilen adları olarak değerlendirilmemelidir. Her biri belirli bir kimyasal aralığa ve ürün tanımına karşılık gelir; gerçek PREN hesaplamasında, değerlendirilen malzemeye uygulanabilir bileşim kullanılmalıdır.

Nominal bir kalite tanımı, tek bir kesin analiz yerine bir aralık sağlayabilir. Bu nedenle aynı spesifikasyonu karşılayan iki farklı çelik ergitmesi, hesaplanan PREN bakımından küçük farklılıklar gösterebilir. Tedarikçi sertifikasında ölçülmüş krom, molibden ve azot içerikleri veriliyorsa, bu değerler denkleme yerleştirilebilir. Yalnızca nominal veya maksimum değerler mevcutsa, sonuç bu varsayımlara bağlı bir tahmin niteliğindedir.

Ferritik paslanmaz çelikler, yüzey durumunun neden önemli olduğunu da gösterir. Taşlama, asitle temizleme, parlatma ve demirle kirlenmeye maruz kalma, kütle PREN’ini değiştirmeden klorür çözeltisine sunulan yüzeyi değiştirebilir. Mekanik olarak hasar görmüş veya kirlenmiş bir yüzey, aynı çelik ergitmesinden üretilmiş temiz ve uygun şekilde işlem görmüş bir yüzeye kıyasla saldırının daha erken başlamasına neden olabilir. PREN bu farkı hesaba katamaz.

International Stainless Steel Forum (ISSF) tarafından yayımlanan ferritik çeliklere ilişkin kılavuz, PREN’i paslanmaz çelik ürünlerinde lokalize korozyona karşı direnci tartışmanın bileşimle ilişkili yollarından biri olarak sunar. Bu nedenle PREN, belirli bir hesaplanmış değere sahip her ferritik kalitenin hizmet sırasında aynı davranacağının kanıtı olarak değil, karşılaştırmaya yardımcı bir araç olarak okunmalıdır.

Dubleks paslanmaz çelikler

Dubleks paslanmaz çelikler hem ferritik hem de östenitik fazlar içerir. Performansları yalnızca kütle kimyasına değil, aynı zamanda bu fazların dengesine, dağılımına ve durumuna da bağlıdır. Dubleks ailesi, belirli ürün standardının bunları uygulanabilir olarak tanımlaması koşuluyla EN 1.4462 ve buna karşılık gelen UNS tanımlamaları UNS S31803 ve UNS S32205 gibi tanımlamaları içerir. Daha düşük ve daha yüksek alaşımlı dubleks kaliteler başka kesin tanımlamalar kullanır. Tanımlamanın kendisi, uygulanabilir kimyasal ve ürün gerekliliklerinin kontrol edilmesi ihtiyacını ortadan kaldırmaz.

PREN, azot, krom ve molibden lokalize korozyona karşı direnç bakımından önemli olduğundan, dubleks paslanmaz çeliklerle ilgili tartışmalarda özellikle yaygındır. Azot, östenit oluşumunu destekler ve denklemde yüksek bir katsayıyla katkı sağlar. Molibden ve krom ise diğer terimler üzerinden katkıda bulunur. Tungsten içeren dubleks bileşimler için ISSF’nin 2025 tarihli dubleks çelik belgesi aşağıdaki alternatif ifadeyi bildirir:

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

Burada tungsten, molibdenle ilişkili terim içinde ağırlık yüzdesinin yarısı oranında hesaba katılır. Bu ifade, normal PREN hesaplamasıyla gelişigüzel biçimde karıştırılmamalıdır. Bildirilen bir değer, PREN mi yoksa PREN${}_W$ mi kullanıldığını belirtmelidir.

Aynı ISSF belgesi, manganeze göre düzeltilmiş aşağıdaki ifadeyi de bildirir:

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

Bu biçim, dubleks bileşimleri içeren karşılaştırmalarda manganezi hesaba katma girişimini yansıtır. Bu, geleneksel ifadeyle aynı indeks değildir. PREN${}_{\mathrm{Mn}}$ kullanılarak hesaplanan sayısal bir sonuç bu şekilde etiketlenmelidir; çünkü bunu nitelendirilmemiş geleneksel bir PREN ile doğrudan karşılaştırmak, yanlış bir kesinlik izlenimi yaratabilir.

Dubleks metalurjisi, tek bir sayının sınırlarını özellikle açık hâle getirir. Kaynak işlemi, kaynak metalindeki ve ısıdan etkilenmiş bölgedeki ferrit–östenit dengesini değiştirebilir. Aşırı ferrit, uygun olmayan soğuma veya termal maruziyet sırasında çökelme, ana metalin kimyasal bileşimi yüksek bir PREN üretiyor olsa bile lokalize korozyona karşı direnci azaltabilir. Buna karşılık kontrollü bir imalat prosedürü, daha elverişli bir faz dengesini ve yüzey durumunu koruyabilir.

Isıl işlem de önemlidir. Dubleks ürünler, faz dengesini kontrol etmek ve zararlı intermetalik fazlardan kaçınmak amacıyla belirlenmiş koşullar altında üretilir ve çözeltiye alma işlemine tabi tutulur. Sigma fazı ve ilişkili çökeltiler, krom ve molibdeni yerel olarak tüketerek kütle bileşiminin gösterdiğinden daha düşük dirence sahip bölgeler oluşturabilir. Sertifikadaki bileşimden hesaplanan PREN, bu tür mikroyapısal tükenmeyi tespit edemez.

ISSF’nin dubleks çeliklere ilişkin belgesi, daha yüksek bir değeri klorür içeren topraklarda lokalize korozyona karşı yarı nicel olarak daha yüksek direnç göstergesi şeklinde de tanımlar. Buradaki önemli niteleme “yarı nicel olarak” ifadesidir. İndeks, sıralamayı destekler; her toprak, deniz suyu, proses akışı veya aralık geometrisi için evrensel bir eşik oluşturmaz.

Kalite ailesi yorumu neden değiştirir?

Bir PREN değeri ancak paslanmaz çelik ailesi, spesifikasyon, malzemenin durumu ve amaçlanan ortamla birlikte anlam taşır. Ferritik bir çelik ve dubleks bir çelik için hesaplanan aynı sayısal indeks, çukurcuk performanslarının eşit olacağını garanti etmez. Faz yapıları farklıdır, kaynak tepkileri farklıdır ve çökelmeye veya faz dengesizliğine duyarlılıkları farklıdır.

Aynı uyarı, bir dubleks kalitenin östenitik veya martenzitik bir kaliteyle karşılaştırılması sırasında da geçerlidir. Yaygın formül, seçilmiş elementleri ağırlıklandırılmış katkılar olarak ele alır, ancak nikel, bakır, silisyum, karbon, yüzey kalitesi, tane yapısı veya imalat geçmişini içermez. Ayrıca bildirilen bileşimin bir ergitme analizi mi, ürün analizi mi yoksa nominal bir değer mi olduğunu da belirtmez.

Doğrulama, test ve mühendislik değerlendirmesi gerektirir. ASTM G48:2011, tanımlanmış demir(III) klorür koşulları altında çukurcuk ve aralık korozyonunun başlamasına karşı direnci ölçerek paslanmaz çelikleri ve ilgili alaşımları karşılaştırmak için laboratuvar yöntemlerini belirtir. Bu yöntemler kontrollü karşılaştırmalar sağlar, ancak demir(III) klorür her işletme ortamının eksiksiz bir modeli değildir. Klorür içeren bir proses çözeltisi sıcaklık, pH, oksitleyici güç ve ıslanma davranışı bakımından farklı olabilir; gömülü bir bileşen birikintilere ve farklı havalanmaya maruz kalabilir; kaynaklı bir montaj ise metalurjik olarak birbirinden farklı birkaç bölge içerebilir.

Bu nedenle PREN, formülü, bileşim temeli ve malzemenin durumuyla birlikte bildirildiğinde en sağlam biçimde savunulabilir. Bu ayrıntılar olmadan verilen “PREN 40” ifadesi eksiktir. Yararlı bir karşılaştırma, değerin geleneksel PREN, PREN${}_W$ veya PREN${}_{\mathrm{Mn}}$ olup olmadığını belirtir; kalite tanımını verir; kimyasal bileşimin nominal mi yoksa ölçülmüş mü olduğunu açıklar ve ana metal hesaplamalarını kaynak veya ısıdan etkilenmiş bölge değerlendirmesinden ayırır.

Bu disiplinli şekilde kullanıldığında PREN, ferritik, dubleks ve diğer paslanmaz çeliklerin ortak bir bileşimsel ölçekte tartışılmasına olanak tanır. Ancak bu, söz konusu aileleri metalurjik olarak eşdeğer hâle getirmez ve lokalize korozyonun ciddi sonuçlar doğurduğu durumlarda testlerin yerini tutamaz.

Nikel, Alaşım Tasarımı ve Yaygın Bir Yanlış Yorum

Nikel neden yaygın denklemde yer almaz?

Yaygın hesaplama şöyledir:

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

Alaşım elementlerinin içerikleri ağırlık yüzdesi olarak ifade edilir. Krom, molibden ve azot denkleme terim olarak dahil edilir; nikel edilmez. Society of Petroleum Engineers, malzeme seçimine ilişkin 2025 tarihli değerlendirmesinde bunu doğrudan belirtir: “nikel denklemde yer almaz.” Bu durum, formülde kazara yapılmış bir eksiklik veya tipografik bir hata değildir.

Bunun nedeni, PREN’in paslanmaz çelik metalurjisinin eksiksiz bir sayısal tanımı değil, sınırlı bir ampirik indeks olmasıdır. İndeks, paslanmaz çeliklerin, özellikle klorür içeren koşullarda çukurcuklanma olmak üzere, yerel korozyona eğilimini karşılaştırmak amacıyla geliştirilmiştir. Yaygın ifadede krom, başlıca pasif film oluşumuna katkıyı temsil ederken molibden ve azot genellikle yerel bozulmaya karşı direnci artırır. Molibden için 3,3 ve azot için 16 katsayıları evrensel fiziksel sabitler değil, ampirik ağırlıklandırma katsayılarıdır.

British Stainless Steel Association, PREN hesaplamalarına ilişkin 2025 tarihli açıklamasında denklemi tam olarak bu biçimde verir. 2021 tarihli Metals makalesinde bildirildiği üzere, hesaplanan daha yüksek bir değer normalde klorür içeren ortamlarda yerel saldırıya karşı daha yüksek dirence işaret eder; ancak “normalde” ifadesi önemlidir. PREN, bileşimleri belirli bir karşılaştırma şeması çerçevesinde sıralar; servis ömrünü, garanti edilmiş bir çukurcuklanma potansiyelini veya saldırının başlayacağı garanti edilmiş asgari sıcaklığı hesaplamaz.

Alternatif ifadeler, PREN’in eksiksiz bir korozyon modeli olmaktan ziyade ampirik karşılaştırma formüllerinden oluşan bir aile olduğunu daha da açık biçimde gösterir. International Stainless Steel Forum, tungsten içeren bir ifade için:

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

ve manganeze göre ayarlanmış bir ifade için:

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

denklemlerini bildirir. Nikel, bildirilen bu iki formun da dışında kalır. Formülün tungsten veya manganezi hesaba katacak şekilde değiştirilmesi, PREN’i her amaç için geçerli bir alaşım performansı puanına dönüştürmez. Yalnızca belirli bir paslanmaz çelik grubu veya bileşim yorumuna yönelik kullanılan ampirik karşılaştırmayı değiştirir.

Basit bir hesaplama, nikeli içermeyen aritmetiğin nikel içermeyen metalurji olarak okunmaması gerektiğini gösterir. Yaklaşık nominal bileşimler kullanıldığında, %18 ağırlıkça Cr, kasıtlı bir Mo katkısı olmayan ve %0,08 N içeren Tip 304 paslanmaz çeliğin yaygın PREN değeri yaklaşık 19,3’tür. %17 Cr, %2,5 Mo ve %0,05 N içeren Tip 316L paslanmaz çeliğin değeri ise yaklaşık 26,1’dir. Her iki kalitede de nikel bulunur, ancak nikel yüzdesi hesaba dahil edilmez. Bu örneklerdeki PREN değerleri arasındaki fark, denklemin ağırlıklandırmak üzere oluşturulduğu terimlerden kaynaklanır; bu fark, nikelin her iki alaşım üzerinde de etkisi olmadığı anlamına gelmez.

Bileşim, malzemenin durumuyla da aynı şey değildir. Segregasyon, kalıntılar, ısıl işlem, kaynak ısıl çevrimleri, yüzey kirlenmesi, faz dengesi ve yüzey işlemi yerel korozyon performansını değiştirebilir. Benzer nominal PREN değerlerine sahip iki ergitme, bir testte veya servis koşullarında aynı şekilde davranmayabilir. ASTM G48:2011, tanımlanmış ferrik klorür koşulları altında çukurcuklanma ve aralık korozyonunun başlama direncini ölçerek paslanmaz çelikler ile ilgili alaşımları karşılaştırmaya yönelik laboratuvar yöntemlerini belirtir. Bu tür testler, seçilen prosedür için bir karşılaştırmayı doğrulayabilir. Ancak PREN denklemini testin yerine geçecek bir araç haline getirmez.

Nikelin metalurjik rolü ile PREN’in kapsamı

Yaygın PREN denkleminde nikel için bir terim bulunmamasına rağmen nikelin metalurjik rolü büyüktür. Demir-krom-nikel paslanmaz çeliklerde nikel, östenitik fazı stabilize eder. UNS S30400 olarak adlandırılan Tip 304, krom-nikel dengesi geniş bir işlem koşulları aralığında östenitik yapıyı destekleyen östenitik bir paslanmaz çeliktir. UNS S31603 olarak adlandırılan Tip 316L, standart 18Cr-8Ni ailesine kıyasla yerel korozyona karşı iyileştirilmiş direnç sağlamak üzere molibden eklerken, faz dengesinin bir parçası olarak da nikel kullanır.

Bu faz etkisi kristal yapının ötesine geçer. Nikel; özellikle düşük sıcaklıklarda tokluğu, sünekliği, pekleşmeyi, manyetik davranışı, sıcak ve soğuk şekillendirme davranışını ve kaynak sırasında ferrit ile östenit arasındaki dengeyi etkiler. Östenitik kalitelerde yeterli nikel, işlem sırasında istenmeyen ferrit veya martenzit dönüşümünü bastırmaya yardımcı olur; ancak nihai faz dengesi tüm bileşime ve ısıl geçmişe bağlıdır. Nikel ayrıca karbon, azot, mangan, krom ve molibden ile etkileşir. Bu nedenle, belirli bir korozyon indeksi nikele sayısal bir katsayı atamasa bile nikel alaşım tasarımının bir parçasıdır.

Bu karşıtlık, dubleks paslanmaz çeliklerde açıkça görülür. Belirtilen ürüne ve adlandırmaya bağlı olarak genellikle UNS S32205 veya UNS S31803 olarak adlandırılan 2205 gibi bir kalite, hem ferrit hem de östenit içerecek şekilde tasarlanır. Nikel, östenit oranının oluşturulmasına yardımcı olurken krom, molibden ve azot yerel korozyon direncine güçlü biçimde katkıda bulunur. Azot özellikle önemlidir; çünkü östenit oluşumunu destekler ve alaşımı güçlendirirken PREN ifadesinde yüksek bir katsayıyla da yer alır. PREN hesaplaması, bu tasarımın yalnızca seçilmiş yönlerini yakalar.

Ferritik kaliteler de aynı sınırlamayı başka bir açıdan görünür kılar. UNS S43000 olarak adlandırılan Tip 430, östenitik kalitelere kıyasla çok az veya hiç kasıtlı nikel içermez; ancak korozyon davranışı yalnızca nikel içeriğinden çıkarılamaz. Ferritik yapı, krom seviyesi, yüzey durumu, kalıntılar ve ortamın tümü önem taşır. Nikel içermeyen veya düşük nikel içeren bir bileşim otomatik olarak düşük yerel korozyon direncine sahip olmadığı gibi, nikel içeren bir bileşim de otomatik olarak yüksek PREN değerine sahip değildir.

Nikel, dar kapsamlı çukurcuklanma karşılaştırmasının dışında da korozyon davranışını etkileyebilir. Bazı asit ve alkali ortamlardaki genel korozyon hızlarını, belirli ortamlarda gerilmeli korozyon çatlamasına karşı direnci, hidrojenle ilişkili davranışı, korozyon yorulmasını ve pasif veya aktif yüzey durumlarının kararlılığını etkiler. Bu etkiler ortama özgüdür. Nikel için tek bir katsayı, bunların tümünü gerçekçi biçimde temsil edemez; doğrulanmış bir dayanak olmadan bu katsayıyı yaygın formüle eklemek ise sahte bir kesinlik yaratır.

Bu nedenle Outokumpu’nun 2025 tarihli açıklaması, PRE veya PREN’i paslanmaz çelikleri çukurcuklanma korozyonuna karşı direnç bakımından sıralamak ve karşılaştırmak için kullanılan, bileşime dayalı bir indeks olarak tanımlar. “Sıralamak ve karşılaştırmak” ifadesi kapsamı belirleyen unsurdur. Bu ifade tam da dar kapsamlı olduğu ve kabaca bir karşılaştırmayı desteklediği için kullanışlıdır; bir alaşımın her özelliğini öngördüğü için değil.

Göz ardı edilen elementlerin önemsiz olduğu iddiasından kaçınmak

Bir elementin denklemde yer almaması, onun önemsiz olduğu anlamına gelmez. Bu yalnızca seçilen indeksin o elementi puanlandırmadığı anlamına gelir. PREN sunulurken bu ayrım açıkça belirtilmelidir.

Nikelin bulunmaması yalnızca yaygın ampirik çukurcuklanma direnci indeksinin nikele doğrudan bir terim atamadığı anlamına gelir. Bu durum, nikelin faz kararlılığında, mekanik özelliklerde, kaynaklanabilirlikte veya daha geniş anlamda korozyon davranışında rolü olmadığı anlamına gelmez. Ayrıca PREN’in her paslanmaz çelik ailesini eşit güvenle karşılaştırabileceği anlamına da gelmez. Östenitik, ferritik ve dubleks kaliteler arasındaki bir karşılaştırmada, her bileşime aynı aritmetik uygulansa bile, bu kalitelerin farklı mikroyapıları ve işlem geçmişleri hesaba katılmalıdır.

Hesaplanan bir değer de ortamdan bağımsız olarak değerlendirilmemelidir. Klorür konsantrasyonu, sıcaklık, asitlik, oksijen bulunabilirliği, birikintiler, aralıklar, akış, mikrobiyolojik faaliyet ve galvanik kuplaj, yerel saldırının meydana gelme olasılığını ve şiddetini değiştirebilir. International Stainless Steel Forum, daha yüksek bir değeri klorür içeren topraklarda yerel korozyona karşı yarı nicel olarak daha yüksek dirence işaret eden bir gösterge şeklinde tanımlar. “Yarı nicel” ifadesi iddianın sınırlarını belirler. Toprakta servis, deniz suyunda, sıcak klorürlü bir proses akışında veya laboratuvarda gerçekleştirilen ferrik klorür testinde servisle aynı değildir.

Dolayısıyla PREN, özellikle kaliteler birbiriyle ilişkili ailelere ait olduğunda ve bileşimleri bilindiğinde, başlangıç niteliğinde bir malzeme karşılaştırmasını destekleyebilir. Ancak bir bileşenin her klorür ortamında diğerinden daha uzun süre dayanacağını kanıtlayamaz. Daha yüksek PREN değerine sahip bir malzeme, bir kaynak kusuru, kirlenmiş bir yüzey, bir kalıntı, beklenmeyen bir aralık veya karşılaştırmanın dayandığı koşulların dışındaki bir sıcaklık nedeniyle yine de çukurcuklanabilir. Buna karşılık, klorürlerin, sıcaklığın ve maruz kalma süresinin sınırlı kaldığı koşullarda daha düşük PREN değerine sahip bir kalite yeterli performans gösterebilir.

Doğru yorum dar kapsamlı olmakla birlikte yararlıdır: Nikel, bu özel indeksin yerel korozyon direnciyle ilişkili seçilmiş bileşim terimleri etrafında oluşturulmuş olması nedeniyle denklemde yer almaz. Ancak alaşım tasarımcıları faz yapısını ve özellik dengesini kontrol etmek için hâlâ nikele ihtiyaç duyar. Servis kararı bileşime dayalı bir sıralamadan ziyade gerçek performansa bağlı olduğunda mühendisler, ASTM G48’deki tanımlanmış prosedürler gibi standartlara, imalat kontrollerine ve korozyon testlerine hâlâ ihtiyaç duyar.

PREN ile ASTM G48 Testlerinin Karşılaştırılması

PREN ve ASTM G48 birbiriyle ilişkili, ancak farklı soruları yanıtlar. PREN kimyasal bileşimden hesaplanır. ASTM G48 ise belirli bir numunenin, tanımlanmış bir laboratuvar prosedürü altında maruz bırakılması sonucunda deneysel bir yanıt üretir. Bu ikisini birbirinin yerine kullanılabilir kabul etmek, hatalı korozyon karşılaştırmalarının yaygın nedenlerinden biridir.

Yaygın olarak kullanılan ifade şöyledir:

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

Krom, molibden ve azot ağırlık yüzdesi olarak girilir. Sonuç boyutsuzdur. Bu, klorür içeren ortamlarda paslanmaz çelikleri beklenen lokalize korozyon dirençlerine göre sıralamak için kullanılan ampirik bir indextir; korozyon hızının, hizmet ömrünün veya çukurcuklanma potansiyelinin doğrudan ölçümü değildir. British Stainless Steel Association, bu formülü 2025 tarihli PREN hesaplamaları açıklamasında vermiştir.[4][4] How to Optimize Tubing Material Selections Using PREN Value. Society of Petroleum Engineers. Journal of Petroleum Technology, 2025.

Denklem nikel elementini de içermez. Society of Petroleum Engineers, 2025 yılında “nikel denkleme dahil edilmemiştir” açıklamasını yapmıştır. Bu eksiklik, nikelin metalurjik açıdan önemsiz olduğu anlamına gelmez. Nikel, özellikle dubleks ve östenitik kalitelerde faz dengesini, östenit kararlılığını, tokluğu ve genel korozyon davranışını etkiler. Bunun anlamı yalnızca, bu özel çukurcuklanma direnci indeksinde nikele bir katsayı atanmadığıdır.

International Stainless Steel Forum, bununla ilişkili iki ifade daha bildirmektedir. Tungsten içeren alaşımlar için:

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

Manganez uyarlanmış biçim için:

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

Bu varyantlar, özellikle dubleks paslanmaz çelikler veya önemli miktarda tungsten ya da manganez içeren bileşimler için sayısal sıralamayı değiştirebilir. Bu nedenle bildirilen bir sayı, yalnızca “PREN” etiketiyle değil, kullanılan formülle birlikte verilmelidir.

ASTM G48 neyi karşılaştırmak üzere tasarlanmıştır?

ASTM G48, paslanmaz çelikleri ve ilgili alaşımları, tanımlanmış ferrik klorür koşulları altında çukurcuklanma ve aralık korozyonunun başlamasına karşı dirençleri bakımından karşılaştırmak için kullanılan bir laboratuvar test standardıdır. ASTM International, ASTM G48’in 2011 baskısında bu amacı açıklamıştır. Standart, bir bileşim indeksi hesaplamaz. Numuneleri agresif bir klorür ortamına maruz bırakır ve lokalize saldırının başlayıp başlamadığını ve hangi koşullarda başladığını kaydeder.

Bu ayrım önemlidir. Bir fabrika sertifikası, PREN’in hesaplanabileceği krom, molibden, azot ve diğer kimyasal içerikleri sağlayabilir. Ancak bir ASTM G48 kritik çukurcuklanma sıcaklığını veya kütle kaybını sağlayamaz. Buna karşılık, bir G48 sonucu test edilen malzeme durumuna ve uygulanan prosedüre aittir; otomatik olarak evrensel bir PREN değerine dönüştürülemez.

ASTM G48, çukurcuklanma ve aralık korozyonunu ele alan yöntemleri içerir. Bunlar arasında ferrik klorür çukurcuklanma testleri için Yöntem A ve ferrik klorür aralık korozyonu testleri için Yöntem B bulunur. Standarttaki diğer yöntemler, kritik çukurcuklanma sıcaklığı veya kritik aralık korozyonu sıcaklığı gibi sıcaklığa dayalı belirlemeleri ele alır. “ASTM G48’e göre test edilmiştir” ifadesi tek başına eksiktir; uygulanabilir baskı ve yöntemin belirtilmesi gerekir.

Tipik bir sonuç, seçilmiş bir sıcaklık ve maruz bırakma süresi için geçer veya kalır biçiminde verilebilir; ayrıca kritik çukurcuklanma sıcaklığı, kritik aralık korozyonu sıcaklığı veya maruz bırakma sonrasında gözlenen saldırı biçiminde de raporlanabilir. Raporlama biçimi kullanılan yönteme bağlıdır. Bir sıcaklıkta gözle görülür çukurcuklardan arınmış kalan bir numune, hizmet sırasında her klorür çözeltisine direnç göstereceğini kanıtlamaz. Ferrik klorürde çukurcuklanan bir numune de bir proses akışında arızalanacağı kesin sıcaklığı veya potansiyeli zorunlu olarak öngörmez.

ASTM G48; yaygın olarak Tip 304 olarak adlandırılan UNS S30400, yaygın olarak Tip 316L olarak adlandırılan UNS S31603, yaygın olarak 2205 dubleks paslanmaz çelik olarak adlandırılan UNS S32205 ve yaygın olarak 2507 süper-dubleks paslanmaz çelik olarak adlandırılan UNS S32750 gibi kalitelerin karşılaştırılmasında özellikle yararlıdır. Bu karşılaştırmalar, yalnızca numuneler, hazırlama işlemi ve test koşulları kontrol altında tutulduğunda anlamlıdır. Örneğin çözelti tavlı levha ile kaynaklı boru arasındaki bir karşılaştırma, nominal kalite kimyası kadar ısıdan etkilenen bölgenin durumunu, yüzey tufalını veya imalat geçmişini de yansıtabilir.

Bu test, küçük ölçekli bir hizmet tesisi değil, tarama ve karşılaştırma aracıdır. Ferrik klorür bilinçli olarak agresif seçilir ve kısa sürede lokalize saldırı oluşturabilir. Bu şiddet, laboratuvarda alaşımları birbirinden ayırmaya yardımcı olur; ancak ekipmanlarda bulunan oksijen içeriği, pH, klorür aktivitesi, akış, birikintiler, biyofilmler, basınç, sıcaklık ve elektrokimyasal potansiyel kombinasyonlarının tümünü yeniden oluşturmaz.

Ferrik klorür laboratuvar koşulları

Ferrik klorür testlerinde, genellikle uygulanabilir ASTM G48 prosedüründe belirtilen konsantrasyon ve hacimde ferrik klorür hekzahidrat, FeCl₃·6H₂O, kullanılarak hazırlanan oksitleyici bir klorür çözeltisinden yararlanılır. Bu çözelti basitçe “tuzlu su” değildir. Ferrik iyonlar maruz bırakma ortamının oksitleyici karakterini artırırken klorür, pasif filmin bozulmasını destekler ve çukurcuk büyümesiyle ilişkili küçük anodik bölgeleri kararlı hâle getirir.

Sıcaklık önemli bir kontrol değişkenidir. Bazı G48 prosedürlerinde numuneler belirli bir süre boyunca sabit sıcaklığa maruz bırakılır; diğerlerinde kritik bir değeri belirlemek için sıcaklık artırılır veya sıcaklık başka şekilde değerlendirilir. Maruz bırakma süresi, çözelti hazırlama yöntemi, kap düzeni ve numunenin yönelimi gözlenen sonucu etkileyebilir. Daha yüksek bir kritik çukurcuklanma sıcaklığı, genel olarak bu test sistemi içindeki daha iyi dirence işaret eder; ancak bu yorum yalnızca aynı yöntem ve raporlama ölçütleri kullanıldığında geçerlidir.

Yüzey durumu da aynı ölçüde önemlidir. Taşlama, parlatma, asitle temizleme, pasifleştirme, ısı renklenmesi, yüzeye gömülmüş parçacıklar, çizikler ve yüzey kirlenmesi, saldırının başlayabileceği bölgeleri değiştirir. Kaynak renklenmesi veya oksit tufalı bulunan paslanmaz çelik, uygun şekilde temizlendikten sonraki aynı nominal alaşımdan farklı performans gösterebilir. Bu nedenle sonuç, yalnızca kalite tanımını vermek yerine yüzey finisajını ve temizleme prosedürünü de belirtmelidir.

Aralık korozyonu testleri başka bir değişken daha ekler: aralık oluşturucu. Yüklü bir rondela veya belirtilen başka bir düzenek, oksijen erişiminin kısıtlandığı ve pasif filmin onarılmasının zorlaştığı bir bölge oluşturur. Temas basıncı, malzeme çifti, geometri ve montaj yöntemi, saldırının şiddetini ve konumunu etkiler. Çukurcuklanma ve aralık korozyonu sonuçları birleştirilmemelidir. Bir alaşım, serbest yüzeyde çok az çukurcuklanma gösterirken aralık oluşturucunun altında korozyon geliştirebilir.

Maruz bırakma sonrasında numune, yöntemin ölçütlerine göre incelenir. Bu inceleme; görsel muayeneyi, değerlendirme öncesinde temizlemeyi, çukurcuk derinliğinin ölçülmesini veya aralık korozyonunun değerlendirilmesini içerebilir. Yorumda neyin başarısızlık olarak kabul edildiği belirtilmelidir. “Korozyon yok” ifadesi, belirli bir muayene prosedürü kapsamında gözle görülür bir saldırı bulunmadığı anlamına gelebilir; elektrokimyasal değişimlerin meydana gelmediği anlamına gelmez.

Hesaplanan sıralama ile test tepkisi neden farklılaşabilir?

PREN, alaşım kimyası pasif film kararlılığını etkilediği için yararlı bir ilk karşılaştırma aracıdır. Metals dergisinde 2021 yılında yayımlanan makale, daha yüksek PREN değerinin genel olarak klorür içeren çözeltilerde lokalize saldırıya karşı daha yüksek dirençle ilişkili olduğunu bildirmiştir. International Stainless Steel Forum da daha yüksek bir değerin, klorür içeren topraklarda lokalize korozyona karşı daha yüksek dirence yarı nicel olarak işaret ettiğini belirtmektedir. Buradaki önemli sınırlama “yarı nicel” ifadesidir.

Hesaplama, bileşimi kontrol edici girdi olarak ele alırken ASTM G48, belirli bir mikroyapıya ve yüzeye sahip gerçek bir malzemeyi test eder. Katılaşma segregasyonu, intermetalik fazlar, çökelmiş nitrürler, kromca fakir bölgeler, ferrit-östenit dengesi ve ısıl işlem geçmişi, nominal kalite tanımı değişmeden lokalize korozyon davranışını değiştirebilir. Bu durum, özellikle krom, molibden ve azotun ferrit ile östenit arasındaki dağılımının farklı olabildiği dubleks paslanmaz çelikler açısından önemlidir.

İmalat durumu da beklenen bir sıralamayı tersine çevirebilir. Kaynak ısı renklenmesi, yetersiz asitle temizleme veya elverişsiz bir ısıl işlem görmüş yüksek PREN’li bir alaşım, temiz ve iyi pasifleştirilmiş yüzeye sahip daha düşük PREN’li bir alaşımdan önce saldırı başlatabilir. Levha, çubuk, boru ve kaynak metali farklı ısıl geçmişlere sahip olabilir. PREN için kullanılan kimyasal analiz nominal bir spesifikasyon aralığını temsil edebilirken G48 numunesi, o üründeki gerçek yerel bileşimi ve kusurları içerir.

Formülün kendisi de başka bir farklılaşma kaynağıdır. Azotun katsayısı 16 olduğundan, analiz veya spesifikasyondaki küçük bir fark hesaplanan değeri önemli ölçüde etkileyebilir. Tungsten içeren kaliteler, temel PREN ifadesi yerine PREN_W ile karşılaştırılabilir. Bir alaşıma manganez uyarlanmış PREN_Mn denkleminin, diğerine ise temel denklemin uygulanması, gerekçe açıkça belirtilmediği sürece sıralamayı tutarsız hâle getirir.

Ne PREN ne de G48 hizmet koşullarını bütünüyle temsil eder. Örneğin doğal deniz suyu biyolojik kirlenme, birikintiler ve değişen oksijen konsantrasyonu içerebilir; sıcak bir klorür prosesi asidik kimya, buharlaşma ve çekme gerilmesi içerebilir; ekşi hizmet ekipmanında ise sülfür gerilmeli çatlaması ve hidrojen etkileri için ayrı değerlendirme gerekebilir. G48, bu değerlendirmelerin yerini tutmaz.

Bu nedenle teknik açıdan yararlı bir rapor, hem indeksi hem de onu destekleyen kanıtları vermelidir: kullanılan kesin PREN ifadesi, her elementin değeri ve analitik dayanağı; alaşım tanımı ve ürün biçimi; ASTM G48 baskısı ve yöntemi; ferrik klorür konsantrasyonu, sıcaklık ve maruz bırakma süresi; numunenin yönelimi ve yüzey finisajı; uygulanabildiği durumlarda aralık düzeneği; ve saldırının belirlenmesinde kullanılan ölçüt. Bu ayrıntılar olmadan bir PREN sayısı ile G48 sonucu, gerçekte mevcut olmayan bir kesinlik izlenimi yaratabilir.

Teknik açıdan sağlam yorum sınırlı ancak yararlıdır: PREN, bileşimleri taramaya ve sıralamaya yardımcı olur; ASTM G48 ise hazırlanmış bir numunenin tanımlanmış, hızlandırılmış bir laboratuvar maruz bırakması altındaki tepkisini gösterir. Bu iki sayıdan hiçbiri evrensel bir korozyon derecelendirmesi değildir.

Gerçek Hizmet Ortamlarında PREN’in Sınırları

PREN yalnızca anlamı dar tutulduğunda faydalıdır. Yaygın ifade olan PREN = %Cr + 3.3(%Mo) + 16(%N), ağırlık yüzdesi olarak ifade edilen seçilmiş alaşım içeriklerini ampirik bir karşılaştırma indeksine dönüştürür. 2021 tarihli Metals makalesinde açıklandığı üzere, daha yüksek bir değer genellikle klorür içeren çözeltilerde yerel saldırıya karşı daha yüksek dirence işaret eder. Ancak bu değer bir hizmet ömrü belirtmez, bir çukurcuklanma potansiyelini garanti etmez veya herhangi bir tesiste ya da denizel maruziyette bir bileşenin diğerinden daha uzun süre dayanacağını göstermez.

Bu ayrım önemlidir; çünkü PREN nominal kimyasal bileşimi sıralarken korozyon gerçek bir ortamda gerçek bir yüzeyde meydana gelir. Yüzeyde oksit, tufal, kaynak renklenmesi, gömülü demir, inklüzyonlar veya birikintiler bulunabilir. Ortam havalandırılmış olmak yerine durgun, ortam sıcaklığı yerine sıcak olabilir ve toplam çözeltiyle aynı özellikte olmak yerine bir aralık içinde yoğunlaşmış olabilir. PREN tüm bu koşulları hesaba katamaz.

International Stainless Steel Forum (ISSF), tungsten içeren alaşımlar için PRENW = %Cr + 3.3(%Mo + 0.5%W) + 16(%N) ve PRENMn = %Cr + 3.3(%Mo) + 16(%N) − %Mn dâhil olmak üzere değiştirilmiş ifadeler de bildirmektedir. Bu alternatifler aynı sınırlamayı güçlendirir: sonuç, seçilen ampirik formüle ve kullanılan bileşime bağlıdır. Society of Petroleum Engineers’ın 2025 yılında belirttiği üzere nikel geleneksel denkleme dâhil edilmez; ancak nikel yine de faz kararlılığını, yapıyı ve korozyon davranışını etkiler. Tek bir sayı, metalürjik incelemenin ve hizmet koşullarıyla ilgili testlerin yerini tutamaz.

Klorür derişimi, sıcaklık ve oksijen koşulları

Klorür tek ve sabit bir maruziyet koşulu değildir. Metal yüzeyindeki derişimi, çevredeki suda ölçülen derişimden büyük ölçüde farklı olabilir. Buharlaşma, ince ve ıslak bir film içindeki klorürü yoğunlaştırabilir. Tuz birikintileri, bir boru veya kap duvarına karşı nemi tutabilir. Bir conta, flanş, destek veya birikinti altındaki aralık, toplam sıvıdan farklı bir kimyaya; artmış asitliğe ve değişmiş klorür aktivitesine sahip olabilir. PREN bu değişimleri hesaplamaz.

Sıcaklık da önemli bir değişken ekler. Sıcaklığın yükselmesi genellikle pasif filmin bozulmasını kolaylaştırır ve mevcut bir çukurcuğun ilerlemesini hızlandırabilir. Serin ve akan bir klorür çözeltisinde pasif kalan bir kalite, aynı klorür yalıtım altında veya ısıtılmış bir proses hattının içinde bulunduğunda saldırıya uğrayabilir. Bununla birlikte, alaşım yapısı, yüzey durumu ve çözelti kimyası da sonucu etkilediğinden ferritik, östenitik ve dubleks paslanmaz çelikler için PREN’e tek bir sıcaklık düzeltmesi uygulanamaz.

Akış, riski azaltabileceği gibi artırabilir de. Hareketli sıvı birikintileri uzaklaştırabilir ve durgun derişim hücrelerinin oluşmasını önleyebilir; ancak yüksek hız, askıda katı maddeler veya türbülans pasif filme zarar verebilir. Erozyon-korozyon, taze metali tekrar tekrar açığa çıkarabilirken, kullanılmayan bir hat kolu kimyasal olarak durgun kalabilir. PREN karşılaştırması, bu hidrolik koşullardan hangisinin mevcut olduğunu ortaya koymaz.

Oksijen koşulları da aynı ölçüde önemlidir. Paslanmaz çelik, krom bakımından zengin ince bir pasif filme dayanır ve oksijenin bulunabilirliği bu filmin oluşmasına ve kendini onarmasına yardımcı olur. Bu nedenle iyi havalandırılan bir yüzey ile oksijenden yoksun bir aralık, aynı sıvıyla temas etseler bile farklı davranabilir. Farklı havalanma, daha az oksijenli bölgenin açıkta kalan yüzeye göre anodik hâle gelmesine neden olabilir. Bu ayrımı birikintiler oluşturabileceği gibi biyofilmler, yalıtım, çamur ve tortu da oluşturabilir. Aynı zamanda oksijence zengin su, bir çukurcuğun dışında güçlü bir katodik reaksiyonu destekleyerek küçük bir bölge aktif hâle geldiğinde yerel çözünme için itici gücü artırabilir.[5][5] Stainless Steel Pipe. International Stainless Steel Forum. International Stainless Steel Forum publication, 2025.

Bu nedenle PREN, evrensel bir klorür dayanım derecesi olarak değerlendirilmemelidir. İlk olarak alıntılanan 2011 sürümünde yayımlanan ASTM G48, paslanmaz çeliklerin ve ilgili alaşımların tanımlanmış demir(III) klorür koşulları altında çukurcuklanma ve aralık korozyonunun başlamasına karşı karşılaştırılması için laboratuvar yöntemleri belirtir. Bu testler kontrollü karşılaştırmalardır; her türlü deniz suyu, proses suyu, toprak veya atmosferik maruziyetin tekrarı değildir. ISSF, daha yüksek bir PREN’i klorür içeren topraklarda yerel korozyona karşı yarı nicel olarak daha yüksek direnç göstergesi şeklinde tanımlar; burada önemli nitelendirme “yarı nicel olarak” ifadesidir. İndeks sıralamayı destekler, ancak kabul edilebilir hizmet için evrensel bir eşik sağlamaz.

Yüzey durumu, inklüzyonlar ve pasif film hasarı

Hesaplanan değer normal olarak kütlesel veya belirtilen bileşimi kullanır. Korozyon, kimyanın ergitme analizinden farklı olabileceği yüzeyde başlar. Bir paslanmaz çelik bileşen doğru nominal kaliteye sahip olsa bile imalat sonrasında yüzeyinde serbest demir, karbon çeliği taşlama artıkları, kaynak oksitleri, ısı renklenmesi, tufal veya başka kirleticiler bulunuyorsa kötü performans gösterebilir. Bu malzemeler pasifleştirmeyi bozabilir veya yerel elektrokimyasal hücreler oluşturabilir.

Demir kirlenmesi bilinen bir örnektir. Karbon çeliği aletler, kaldırma ekipmanları ve tel fırçalar demir parçacıklarını paslanmaz çeliğe aktarabilir. Bu parçacıklar paslanabilir ve yüzeyde leke oluşturabilir; ancak yalnızca lekelenme, paslanmaz çelik altlığındaki bir çukurcukla aynı şey değildir. Daha da önemlisi, kirlenme düzgün bir pasif filmin oluşmasını engelleyebilir ve incelemeyi zorlaştırabilir. Asitle temizleme, uygun mekanik son işlem ve kimyasal pasifleştirme daha temiz bir yüzeyi yeniden sağlayabilir; ancak bunların uygunluğu kaliteye, geometriye ve proses kontrollerine bağlıdır. PREN, bu kontrollerin uygulanıp uygulanmadığını belirleyemez.

Pürüzlülük de maruziyeti değiştirir. Çukurlar klorür çözeltisini ve birikintileri tutabilir; çizikler ise bulaşmış metal veya gömülü parçacıklar içeriyorsa başlama bölgeleri olarak işlev görebilir. Aynı 316L paslanmaz çelikten üretilmiş cilalı bir yüzey ile yoğun şekilde taşlanmış bir yüzey aynı nominal PREN’e sahiptir; ancak çevreye sundukları kusur dağılımı aynı değildir. Montaj sırasında aşındırılmış bir yüzey, şiddetli bir klorür koşuluyla karşılaşmadan önce yeniden pasifleşmek için zamana ihtiyaç duyabilir.

Metalik olmayan inklüzyonlar, kütlesel bileşime dayalı bir sayının neden sınırlı olduğunu açıklayan başka bir etkendir. Sülfür inklüzyonları, oksit inklüzyonları ve karmaşık inklüzyon kümeleri, tercihen başlama bölgeleri hâline gelebilir. Bunların kimyası, boyutu, dağılımı ve yüzeye yakınlığı önemlidir. Ortalama alaşım bileşimindeki molibden ve azot, mikroskobik her bölgenin matrisle aynı dirence sahip olduğunu garanti etmez. Temiz ve ince bir inklüzyon dağılımı, aynı nominal kalitedeki daha iri veya daha reaktif bir dağılımdan farklı davranabilir.

Pasif film hasarı mekanik, kimyasal veya termal olabilir. Kayma teması, darbe, kavitasyon ve erozyon taze metali açığa çıkarır. Asidik birikintiler veya temizlik artıkları hızlı yeniden pasifleşmeyi önleyebilir. Hasarlı bir kaplama ya da contanın altında hapsolan klorür, çevredeki paslanmaz çelik yüzey pasif kalırken küçük bir bölgeye saldırabilir. Bir çukurcuk oluştuktan sonra iç kısmı sınırlı bir elektrokimyasal ortama dönüşür; metal iyonları hidrolize olur, asitlik artar ve klorür boşluğun içine göç eder. İlk alaşım sıralaması hâlâ önem taşır; ancak başlama ve ilerleme artık PREN’in tanımlamadığı yerel koşullara bağlıdır.

Kaynak, ısıdan etkilenmiş bölgeler ve yerel bileşim

Kaynak, nominal bileşim ile hizmet davranışı arasındaki farkı özellikle açık hâle getirir. Kaynaklı bir montaj tekdüze bir alaşım değildir. Farklı termal geçmişlere ve bazen farklı bileşimlere sahip ana metal, kaynak metali, ergime sınırı ve bir veya daha fazla ısıdan etkilenmiş bölge (HAZ) içerebilir. Kaynak dolgu metali, ana kaliteye göre farklı bir PREN’e sahip olabilir; seyreltme ise nihai kaynak metali kimyasını değiştirir.

UNS S32205 gibi, yaygın olarak 2205 olarak adlandırılan dubleks paslanmaz çeliklerde kaynak termal çevrimi, ferrit ve östenit arasında uygun bir dengenin korunmasını sağlamalıdır. Sertifikalı kütlesel kimya yüksek bir PREN verse bile aşırı ferrit, aşırı östenit veya zararlı ikincil fazlar yerel korozyon davranışını değiştirebilir. Hızlı soğuma, aşırı ısı girdisi, uygun olmayan paso arası sıcaklık veya yetersiz koruyucu gazlama bu dengeyi etkileyebilir. Bazı koşullarda krom nitrürleri veya sigma gibi intermetalik fazlar oluşabilir ve yakındaki bölgelerde krom ya da molibden tükenmesine yol açabilir. Tükenen bölge, ortalama bileşimin düşündürdüğünden çok daha savunmasız olabilir.

Östenitik kalitelerde de kaynakla ilgili sorunlar bulunur. 304L ve 316L için düşük karbonlu tanımlamalar, kaynak sırasında krom karbürü duyarlılığının oluşma riskini azaltır; ancak düşük karbon, imalata ilişkin her riski ortadan kaldırmaz. Hatalı ısıl işlem, kirlenme, aşırı ısı renklenmesi veya yeterince kontrol edilmeyen bir kaynak prosedürü, temizlenmesi ve yeniden korunması gereken bir yüzey bırakabilir. Kaynaklı bir 316L bileşen yalnızca malzeme sertifikasından hesaplanan PREN’e göre değerlendirilmemelidir.

Ferritik paslanmaz çeliklerde, tokluğu ve korozyon tepkisini etkileyen tane irileşmesi veya HAZ’da başka değişiklikler oluşabilir. Kaynak metalinin katılaşması segregasyona yol açabilir; bu nedenle dendritler arası bölgeler nominal analizle mutlaka örtüşmez. Bu yerel farklılıklar hacim bakımından küçük olsa da sürekli bir yol oluşturduklarında veya yüksek gerilimli, maruz kalan bir bölgede bulunduklarında önemlidir.

Bu nedenle kaynak sonrası temizlik, yalnızca görünüm çalışması değil, korozyon kontrolünün bir parçasıdır. Isı renklenmesinin ve kirleticilerin giderilmesi, krom bakımından zengin pasif bir yüzeye yeniden erişim sağlayabilir; ancak işlem paslanmaz çelik kalitesine ve imalat prosedürüne uygun olmalıdır. İnceleme sırasında kaynak ayakları, aralıklar, alttan kesmeler, ergime eksikliği, cüruf artıkları ve birikintilerin toplanabileceği bölgeler dikkate alınmalıdır.

PREN, benzer varsayımlar altında 316L, UNS S32205 ve daha yüksek alaşımlı dubleks çelikler gibi kalitelerin karşılaştırılması açısından hâlâ değerlidir. Ancak kaynaklı, kirlenmiş veya geometrik olarak karmaşık bir bileşen için tek başına kabul kuralı olarak kullanıldığında yanıltıcı hâle gelir. Kimyasal bileşim başlangıç sıralamasını belirler. Hizmet performansı ise klorürle fiilen temas eden ortam, yüzey ve mikroyapıya bağlıdır.

PREN Hesaplaması Sorumlu Bir Şekilde Nasıl Raporlanır?

Bir PREN değeri, yalnızca hesaplaması yeniden oluşturulabildiğinde anlamlıdır. Kimyasal bileşim, denklem, birimler veya kaynak belirtilmeden “PREN 40” şeklinde raporlama teknik bir sonuç değil, desteklenmemiş bir karşılaştırmadır. PREN, klorür içeren koşullarda paslanmaz çelikleri sıralamak için kullanılan ampirik ve bileşime dayalı bir indekstir. Evrensel bir korozyon derecelendirmesi, garanti edilmiş bir çukurcuklanma potansiyeli veya hizmet ömrü tahmini değildir.

British Stainless Steel Association, yaygın olarak kullanılan ifadeyi şu şekilde belirtir:

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

Krom, molibden ve azot ağırlık yüzdesi olarak girilir. Sonuç boyutsuzdur; ancak genellikle gayriresmî olarak “PREN sayısı” şeklinde tanımlanır. Denklem nikel içermez. Society of Petroleum Engineers bu eksikliği özellikle belirtir; bu önemlidir, çünkü nikel içeriği bir paslanmaz çelik kalitesinin tanımında veya veri sayfasında çoğu zaman öne çıkmasına rağmen, bu özel hesaplamaya doğrudan katkıda bulunmaz.

Formülün ve varyantın belirlenmesi

İlk raporlama gerekliliği, kullanılan tam denklemin belirtilmesidir. “PREN”, her paslanmaz çelik ailesinde ve her teknik yayında tamamen tekdüze bir formül değildir.

Yaygın krom-molibden-azot ifadesi için şu formül raporlanmalıdır:

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

Tungsten içeren alaşımlar için International Stainless Steel Forum (ISSF, 2025) şu formülü raporlar:

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

Mangan ayarlı ifade için ISSF şu formülü raporlar:

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

Bunlar birbirinin yerine kullanılabilecek adlandırmalar değildir. “PREN 39” değerini veren bir rapor, sonucun PREN, PREN_W veya PREN_Mn olduğunu belirtmelidir. Aksi hâlde başka bir mühendis bu sayıyı yeniden üretemez veya iki değerin aynı temelde hesaplanıp hesaplanmadığını belirleyemez.

Seçilen ifade, karşılaştırmanın amacını ve yürürlükteki şartname, kuruluş veya proje dokümanında kullanılan yöntemi yansıtmalıdır. Kaynak bu yöntemi kullanıyorsa, yaygın östenitik, ferritik ve dubleks paslanmaz çeliklerin karşılaştırılmasında olağan formül uygun olabilir. Tungsten içeren bir dubleks kalite için PREN_W ifadesinin açıkça dikkate alınması gerekebilir. Manganın kimyasal analizde yer alması, mangan ayarlı formun otomatik olarak kullanılmasını gerektirmez; bu formül tercihi bilinçli olarak yapıldıysa açıkça belirtilmelidir.

Örnek bir hesaplama her terimi göstermelidir. Nominal olarak %22,0 Cr, %3,0 Mo ve %0,18 N içeren örnek bir bileşim için:

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

Sonuç 34,7 olarak raporlanıyorsa, rapor bunun virgülden sonra bir basamağa yuvarlandığını belirtmelidir. Yuvarlama, birbirine yakın karşılaştırmaları etkileyebilir. Azot miktarındaki yalnızca 0,01 yüzde puanlık fark, yaygın PREN sonucunu 0,16 değiştirirken molibdendeki 0,10 yüzde puanlık fark sonucu 0,33 değiştirir.

Formülün yorumdan da ayrılması gerekir. 2021 tarihli Metals makalesi, daha yüksek PREN değerini klorür içeren çözeltilerde lokalize saldırıya karşı daha yüksek dirençle ilişkilendirmiştir; ancak bu ilişki yarı nicel niteliktedir. PREN değeri 40 olan bir çeliğin belirli bir ortama PREN değeri 20 olan bir çelikten iki kat daha uzun süre dayanacağını veya belirli bir eşik değerin üzerindeki her çeliğin bir hizmet gerekliliğini karşılayacağını göstermez.

Bileşim kaynağı ve analitik temel

Hesaplama, içine girilen bileşim kadar güvenilirdir. Bir rapor; ısıl analiz, ürün analizi, sertifikalı malzeme test raporu, bağımsız laboratuvar sonucu veya bir kalite tablosundan alınan nominal değerlerden hangisinin kullanıldığını belirtmelidir.

Öncelikle kalite tanımı belirtilmelidir. Örneğin, kontrol edici tanımlama UNS ise yalnızca “316L” değil, UNS S31603 yazılmalıdır. Malzeme ASTM A240 standardına göre belirtilmişse, ilgili durumlarda bu standart ve ürün biçimi ifade edilmelidir. Dubleks malzeme için “2205” ifadesini eksiksiz bir malzeme tanımı olarak değerlendirmek yerine UNS S31803 ve UNS S32205 gibi tanımlar birbirinden ayırt edilmelidir. Aynı ticari kısaltma farklı şartname gerekliliklerini kapsayabilir ve kimyasal bileşim sınırları aynı olmayabilir.

Ardından girdinin nominal mi yoksa ölçülmüş mü olduğu belirtilmelidir. Yuvarlatılmış kalite bileşimine dayalı nominal bir hesaplama ön karşılaştırma için yararlıdır; ancak belirli bir ergitmenin PREN değeri değildir. Ölçülmüş bir ergitme analizi, belirtilen bileşim sınırları içinde tamamen kalsa bile farklı bir değer verebilir. Bu durum özellikle katsayıları nispeten yüksek olan azot ve molibden için önemlidir.

Raporda, tüm alaşım değerlerinin ağırlık yüzdesi olarak verildiği; ondalık biçimde ifade edilen kütle kesirleri olmadığı belirtilmelidir. Yukarıdaki denklem için azotun 0,18 ağırlık-% olarak girilmesi doğrudur; %18 olarak girilmesi ise saçma bir sonuç doğurur. Laboratuvar azotu 1.800 ppm olarak raporluyorsa, hesaplamadan önce bu değer 0,18 ağırlık-% değerine dönüştürülmelidir. Kaynağın sağladığı hassasiyet kaydedilmeli, ilave basamaklar uydurulmamalıdır. Kimyasal bileşimi yalnızca en yakın %0,1 hassasiyetinde raporlanan bir analizden hesaplanan sonuç 36,274 olarak sunulmamalıdır.

Yeniden üretilebilir bir kayıt şu biçimi izleyebilir:

Kalite ve tanım: UNS S32205, ürün şartnamesi ve ürün biçimi Bileşim temeli: malzeme test raporundan alınan ısıl analiz veya nominal şartname sınırları Girdiler, ağırlık-%: Cr = __; Mo = __; N = __; uygulanabiliyorsa W = __; uygulanabiliyorsa Mn = __ Formül: PREN, PREN_W veya PREN_Mn; tam olarak yazılmalıdır Hesaplama: yerine konan değerler ve aritmetik işlem Sonuç: __, virgülden sonra __ basamağa yuvarlanmıştır Kaynak: doküman numarası, revizyon, ergitme numarası, laboratuvar yöntemi veya şartname tablosu Doğrulama kanıtı: ASTM G48 yöntemi, deney sıcaklığı, demir(III) klorür derişimi, maruziyet süresi, numune durumu ve gözlenen sonuç

Şartname sınırları kullanıldığında dikkatli hesaplama yapılmalıdır. Minimum krom, minimum molibden ve minimum azot değerlerinden oluşturulan bir “minimum PREN”, bu terimler açısından matematiksel olarak muhafazakâr olabilir; ancak gerçek bir ergitmeye karşılık gelmeyebilir. Azot için yalnızca minimum bir sınır varsa ve raporda bu minimum değer kullanılıyorsa, bu durum belirtilmelidir. PREN_Mn hesabında maksimum mangan kullanılıyorsa, bu yaklaşım da tanımlanmalıdır. Sınır değerlere dayalı bir tahmin, ölçülmüş performans olarak adlandırılmamalıdır.

PREN’in deneyler ve tasarım kanıtlarıyla birlikte değerlendirilmesi

PREN, malzeme karşılaştırmasını desteklemeli; yeterlilik veya tasarım analizinin yerini almamalıdır. International Stainless Steel Forum, daha yüksek değerlerin klorür içeren topraklarda lokalize korozyona karşı yarı nicel olarak daha yüksek direnç gösterdiğini belirtir. Bu ifade önemlidir: indeks, karşılaştırma yönünü gösterir; evrensel bir geçer/kalır sınırı oluşturmaz.

ASTM G48, numunelerin belirlenmiş koşullar altında demir(III) klorür çözeltisine maruz bırakılması yoluyla paslanmaz çeliklerin ve ilgili alaşımların karşılaştırılması için laboratuvar yöntemleri sağlar. Standart, çukurcuklanmanın ve aralık korozyonunun başlamasını ele alır; seçilen yöntem, sıcaklık, maruziyet süresi, numune hazırlığı ve kabul kriterleri sonucu etkiler. Bu nedenle “G48 testini geçti” şeklindeki bir rapor, yöntemi ve deney koşullarını belirtmediği sürece eksiktir. ASTM G48 Method A genellikle çukurcuklanma korozyonu deneyleriyle ilişkilendirilirken, diğer ASTM G48 yöntemleri aralık korozyonu değerlendirmesini ele alır.

Deney kanıtları malzemenin durumuyla da ilişkilendirilmelidir. Kaynaklı ve çözelti tavlı numuneler, ana levhadan farklı davranabilir. Yüzey kalitesi, ısı renklenmesi, imalat kaynaklı kirlenme, inklüzyonlar, dubleks paslanmaz çelikte faz dengesi ve kaynak sonrası işlem, nominal kalite tanımını değiştirmeden lokalize korozyon davranışını değiştirebilir. Kütle kimyasal bileşiminden hesaplanan bir PREN, bu faktörlerin tümünü kapsayamaz.

Hizmet tasarımına ilişkin kanıtlar hesaplamanın yanında verilmelidir. İlgili olduklarında klorür derişimi, sıcaklık, oksijen maruziyeti, pH, aralık koşulları, akış rejimi, birikintiler, temizlik kimyasalları ve beklenen kaynak durumu belirtilmelidir. Bir çelik PREN açısından daha yüksek sıralanabilir; ancak sıcak, durgun ve asidik bir aralıkta yine de saldırıya uğrayabilir. Buna karşılık, hesaplanan değeri daha düşük olan bir çelik daha az şiddetli bir ortamda kabul edilebilir performans gösterebilir.

Bu nedenle sorumlu bir sonuç şu şekilde ifade edilir: ölçülmüş veya nominal bileşim, belirli bir türde hesaplanan bir PREN değeri verir; bu değer, aynı formül temeli kullanılarak adı belirtilen kalitelerle göreli bir karşılaştırmayı destekler; ASTM G48 veya hizmete özgü kanıtlar ise ayrı bir doğrulama sağlar. Bu üç ifadenin birbirinden ayrı tutulması, bir bileşim indeksinin korozyon garantisi sanılmasını önler.

Kaynaklar

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