Para arrays associativos, que é o seu exemplo ambos trabalham da mesma forma.
Se você analisar este exemplo comparando array_replace vs array_marge vs operador de união, vera que cada tipo de array tem o seu diferencial:
Arrays númericos:
$a = array(1, 2, 3);
$b = array(2, 3, 4);
var_dump(array_merge($a, $b));
var_dump(array_replace($a, $b));
var_dump(($a + $b));
O que sabemos deles:
Merge não substitui os números.
Replace substitui.
Operador de adição não acrescenta os elementos existentes no ultimo array que não estão no primeiro.
Arrays Associativos:
$a = array("batman" => "loser", "superman" => "win", "SuicideSquad" => "Awesome");
$b = array("batman" => "win", "superman" => "loser", "movie" => "Good");
var_dump(array_merge($a, $b));
var_dump(array_replace($a, $b));
var_dump(($a + $b));
O que sabemos deles:
Tanto no replace quanto merge são substituído os valores que batem com as chaves e mantido o que tiver de diferente entre eles.
Na adição ele ignora as chaves iguais e acrescenta apenas o que tiver de diferente, não há substituição.
No terceiro comparativo se configura as caracteristicas do primeiro caso e do segundo.
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