Lochfraßwiderstandszahl
Englisch: pitting resistance equivalent number
Kennzahl, die anhand der chemischen Zusammensetzung einer Edelstahllegierung berechnet wird und deren Widerstand gegen Lochfraßkorrosion vorhersagt.
PREN: Vorhersage des Lochkorrosionsrisikos von Edelstahl
Die Lochkorrosionsäquivalentzahl, oder PREN, ist ein berechneter Kennwert, der prognostiziert, wie gut ein Edelstahl lokal begrenzte Korrosionsangriffe widersteht, besonders in chloridhaltigen Umgebungen wie Meerwasser oder Tausalz-Sprühnebel. Sie nutzt die chemische Zusammensetzung der Legierung, speziell die Anteile von Chrom, Molybdän und Stickstoff, um eine einzelne Zahl zu erzeugen, mit der Ingenieure und Materialnutzer Legierungen vergleichen können, ohne jahrelange Feldversuche durchzuführen.
Die am weitesten verbreitete Formel ist PREN = %Cr + 3,3(%Mo) + 16(%N), obwohl es Varianten mit unterschiedlichen Gewichtungskoeffizienten gibt. Eine höhere PREN-Zahl zeigt bessere Beständigkeit an. Austenitische Edelstähle erreichen typischerweise Werte zwischen 20 und 45; Duplex-Sorten überschreiten oft 35; Super-Duplex- und Super-Austenit-Sorten können 60 oder höher erreichen. Diese Zahlen sind empirisch, abgeleitet von Salznebelprüfungen und tatsächlichen Meeresexpositionsdaten, daher haben sie echte Vorhersagekraft innerhalb der geprüften Bereiche.
Der Kennwert entstand, weil Lochkorrosion nicht gleichmäßig über die Oberfläche einer Legierung auftritt, sondern als zufällige Mikrofehlstellen, die ausgelöst werden, wenn Chloridionen den passiven Oxidfilm an schwachen Stellen durchdringen. Chrom stabilisiert diesen Film. Molybdän verdichtet ihn noch weiter. Stickstoff, wenn er in Austenit gelöst ist, erhärtet das Gefüge und unterstützt die Passivität. PREN erfasst diese drei Faktoren, weil sie die dominanten Chemievariablen sind, die das Lochkorrosionsverhalten steuern; andere Elemente spielen für diese spezifische Ausfallart eine viel geringere Rolle.
Praktische Grenzen und Fallstricke
PREN ist ein Auswahlwerkzeug, keine Garantie. Es berücksichtigt nicht Oberflächenfinish, Schweißfehler, Spaltengeometrie, Volumentemperatur, pH-Wert oder Sauerstoffgehalt, all diese Faktoren beeinflussen die tatsächliche Lochkorrosionsleistung im Betrieb. Ein Edelstahl Güte 316L mit PREN um 30 widersteht Lochkorrosion besser als eine Güte 304 mit PREN 18, aber nur wenn beide ordnungsgemäß gereinigt und instand gehalten werden. Schweißnähte, Anlauffarben und Spalten unter Dichtungen oder Ablagerungen bleiben anfällig, unabhängig vom PREN-Wert.
Konstrukteure nutzen PREN, um Kandidatenlegierungen für eine gegebene Aufgabe auszuwählen, und validieren die Wahl dann durch betriebsspezifische Korrosionsprüfungen oder nachgewiesene Feldgeschichte. Ein Wärmeübertrager in einem Küstenkraftwerk könnte beispielsweise einen PREN größer als 40 erfordern, um die Kosten zu rechtfertigen; ein Rohr in neutralem Industriewasser könnte nur 25 benötigen. Die Zahl berücksichtigt neben Gefüge, Kosten, Festigkeit und Verarbeitbarkeit die endgültige Materialentscheidung.