Duplex cijev od nehrđajućeg čelika je vrsta čelika koja kombinira mnoga izvrsna svojstva kao što su odlična otpornost na koroziju, visoka čvrstoća i jednostavnost proizvodnje i obrade. Njihova fizička svojstva su između austenitnog nehrđajućeg čelika i feritnog nehrđajućeg čelika, ali bliže feritnom nehrđajućem čeliku i ugljičnom čeliku. Otpornost na hloridnu koroziju i koroziju u pukotinama dupleks cijevi od nehrđajućeg čelika povezana je sa sadržajem kroma, molibdena, volframa i dušika. Može biti sličan nehrđajućem čeliku 316 ili viši od nehrđajućeg čelika s morskom vodom, kao što je 6% Mo austenitnog nehrđajućeg čelika. Sposobnost svih dupleks cijevi od nehrđajućeg čelika da se odupru korozijskom lomu pod naprezanjem klorida znatno je jača od one kod austenitnog nehrđajućeg čelika serije 300, a njegova čvrstoća je također mnogo veća od austenitnog nehrđajućeg čelika dok pokazuje dobru plastičnost i žilavost.

Dupleksna cijev od nehrđajućeg čelika naziva se “dupleks” jer se njena metalografska mikrostruktura sastoji od dva zrna nehrđajućeg čelika, ferita i austenita. Na slici ispod, žuta austenitna faza je okružena plavom feritnom fazom. Kada se dupleksna cijev od nehrđajućeg čelika topi, ona se prvo učvršćuje u potpunu feritnu strukturu kada se stvrdne iz tekućeg stanja. Kako se materijal hladi na sobnu temperaturu, oko polovina zrna ferita se pretvara u zrna austenita. Rezultat je da je približno 50% mikrostrukture austenitna faza, a 50% feritna faza.

Duplex cijev od nehrđajućeg čelika ima dvofaznu mikrostrukturu austenita i ferita
Karakteristike dupleks cijevi od nehrđajućeg čelika
01-Visoka čvrstoća: Čvrstoća dupleks cijevi od nehrđajućeg čelika je otprilike 2 puta veća od konvencionalnog austenitnog nehrđajućeg čelika ili feritnog nehrđajućeg čelika. Ovo omogućava dizajnerima da smanje debljinu zida u određenim aplikacijama.

02-Dobra žilavost i duktilnost: Unatoč visokoj čvrstoći dupleks cijevi od nehrđajućeg čelika, one pokazuju dobru plastičnost i žilavost. Žilavost i duktilnost dupleks cijevi od nehrđajućeg čelika su znatno bolje od onih od feritnog nehrđajućeg čelika i ugljičnog čelika, a i dalje održavaju dobru žilavost čak i na vrlo niskim temperaturama kao što je -40°C/F. Ali još uvijek ne može dostići nivo izvrsnosti austenitnog nehrđajućeg čelika. Minimalna ograničenja mehaničkih svojstava za dupleks cijevi od nehrđajućeg čelika specificirana prema ASTM i EN standardima

03-Otpornost na koroziju: Otpornost na koroziju nehrđajućeg čelika uglavnom ovisi o njegovom kemijskom sastavu. Duplex cijevi od nehrđajućeg čelika pokazuju visoku otpornost na koroziju u većini primjena zbog visokog sadržaja kroma, koji je povoljan u oksidirajućim kiselinama, i dovoljne količine molibdena i nikla da izdrže umjerenu redukciju Korozija u kiselim medijima. Sposobnost dupleks cijevi od nehrđajućeg čelika da se odupru pitingu hloridnih jona i koroziji u pukotinama ovisi o njihovom sadržaju kroma, molibdena, volframa i dušika. Relativno visok sadržaj kroma, molibdena i dušika u dupleks cijevima od nehrđajućeg čelika daje im dobru otpornost na hloridnu koroziju i pukotinu. Dolaze u nizu različitih otpornosti na koroziju, u rasponu od razreda ekvivalentnih nehrđajućem čeliku 316, kao što je ekonomična dupleks cijev od nehrđajućeg čelika 2101, do razreda ekvivalentnih 6% molibdenskog nehrđajućeg čelika, kao što je SAF 2507. Dupleks cijevi od nehrđajućeg čelika imaju vrlo dobre otpornost na korozijsko pucanje pod naponom (SCC), koja je “naslijeđena” sa feritne strane. Sposobnost svih dupleks cijevi od nehrđajućeg čelika da se odupru korozijskom pucanju pod naprezanjem klorida znatno je bolja od one kod austenitnog nehrđajućeg čelika serije 300. Standardne klase austenitnog nerđajućeg čelika kao što su 304 i 316 mogu pretrpjeti pucanje od korozije pod naprezanjem u prisustvu hloridnih jona, vlažnog zraka i povišenih temperatura. Stoga se u mnogim primjenama u kemijskoj industriji gdje postoji veći rizik od korozije pod naponom, često koriste dupleks cijevi od nehrđajućeg čelika umjesto austenitnog nehrđajućeg čelika.

04-Fizička svojstva: Između austenitnog nehrđajućeg čelika i feritnog nehrđajućeg čelika, ali bliže feritnom nehrđajućem čeliku i ugljičnom čeliku. Općenito se vjeruje da se dobre performanse mogu postići kada je omjer feritne faze prema austenitnoj fazi u dupleks cijevima od nehrđajućeg čelika 30% do 70%. Međutim, dupleks cijevi od nehrđajućeg čelika se često smatraju otprilike napola feritnim i pola austenitnim. U trenutnoj komercijalnoj proizvodnji, da bi se postigla najbolja žilavost i karakteristike obrade, udio austenita je nešto veći. Interakcija između glavnih legirajućih elemenata, posebno hroma, molibdena, dušika i nikla, vrlo je složena. Da bi se dobila stabilna dvofazna struktura koja je korisna za obradu i proizvodnju, mora se voditi računa da svaki element ima odgovarajući sadržaj.

Pored ravnoteže faza, druga velika briga u pogledu dupleks cijevi od nehrđajućeg čelika i njenog kemijskog sastava je stvaranje štetnih intermetalnih faza na povišenim temperaturama. σ faza i χ faza se formiraju u nerđajućem čeliku sa visokim sadržajem hroma i molibdena i prvenstveno se talože u feritnoj fazi. Dodatak azota u velikoj meri odlaže formiranje ovih faza. Stoga je važno održavati dovoljnu količinu dušika u čvrstoj otopini. Kako se iskustvo s dupleks proizvodnjom cijevi od nehrđajućeg čelika povećava, sve se više prepoznaje važnost kontrole uskih raspona sastava. Prvobitno postavljeni raspon sastava 2205 duplex cijevi od nehrđajućeg čelika je preširok. Iskustvo pokazuje da da bi se postigla najbolja otpornost na koroziju i izbjeglo stvaranje intermetalnih faza, sadržaj hroma, molibdena i dušika u S31803 treba držati na srednjim i gornjim granicama raspona sadržaja. To je dovelo do poboljšanog dvofaznog čelika 2205 UNS S32205 sa uskim rasponom sastava.