Duplex rustfrit stålrør er en type stål, der kombinerer mange fremragende egenskaber såsom fremragende korrosionsbestandighed, høj styrke og nem fremstilling og forarbejdning. Deres fysiske egenskaber er mellem austenitisk rustfrit stål og ferritisk rustfrit stål, men tættere på ferritisk rustfrit stål og kulstofstål. Modstandsdygtigheden over for kloridgruber og sprækkekorrosion af dupleks rustfri stålrør er relateret til dets indhold af krom, molybdæn, wolfram og nitrogen. Det kan ligne 316 rustfrit stål eller højere end havvands rustfrit stål såsom 6% Mo austenitisk rustfrit stål. Evnen af ​​alle duplex rustfrit stålrør til at modstå chloridspændingskorrosionsbrud er betydeligt stærkere end 300-seriens austenitiske rustfrit stål, og dets styrke er også meget højere end austenitisk rustfrit stål, mens det viser god plasticitet og sejhed.

Duplex rustfrit stålrør kaldes "duplex", fordi dets metallografiske mikrostruktur er sammensat af to rustfri stålkorn, ferrit og austenit. På billedet nedenfor er den gule austenitfase omgivet af den blå ferritfase. Når duplex rustfrit stålrør smelter, størkner det først til en komplet ferritstruktur, når det størkner fra flydende tilstand. Når materialet afkøles til stuetemperatur, omdannes omkring halvdelen af ​​ferritkornene til austenitkorn. Resultatet er, at ca. 50% af mikrostrukturen er austenitfasen og 50% er ferritfasen.

Duplex rustfrit stålrør har en tofaset mikrostruktur af austenit og ferrit
Karakteristika for duplex rustfrit stålrør
01-Høj styrke: Styrken af ​​duplex rustfrit stålrør er cirka 2 gange styrken af ​​konventionelt austenitisk rustfrit stål eller ferritisk rustfrit stål. Dette giver designere mulighed for at reducere vægtykkelsen i visse applikationer.

02-God sejhed og duktilitet: På trods af den høje styrke af duplex rustfri stålrør udviser de god plasticitet og sejhed. Sejheden og duktiliteten af ​​duplex rustfri stålrør er væsentligt bedre end dem af ferritisk rustfrit stål og kulstofstål, og de bevarer stadig en god sejhed selv ved meget lave temperaturer såsom -40°C/F. Men det kan stadig ikke nå niveauet af fortræffelighed af austenitisk rustfrit stål. Minimumsgrænser for mekaniske egenskaber for duplex rustfri stålrør specificeret af ASTM og EN standarder

03-Korrosionsbestandighed: Korrosionsbestandigheden af ​​rustfrit stål afhænger hovedsageligt af dets kemiske sammensætning. Duplex rustfri stålrør udviser høj korrosionsbestandighed i de fleste applikationer på grund af deres høje kromindhold, som er gunstigt til oxiderende syrer, og tilstrækkelige mængder af molybdæn og nikkel til at modstå moderat reduktion Korrosion i sure medier. Evnen af ​​duplex rustfri stålrør til at modstå chloridiongruber og sprækkekorrosion afhænger af deres indhold af chrom, molybdæn, wolfram og nitrogen. Det relativt høje indhold af krom, molybdæn og nitrogen i duplex rustfri stålrør giver dem god modstandsdygtighed over for kloridgruber og sprækkekorrosion. De kommer i en række forskellige korrosionsbestandigheder, lige fra kvaliteter svarende til 316 rustfrit stål, såsom økonomisk duplex rustfrit stålrør 2101, til kvaliteter svarende til 6% molybdæn rustfrit stål, såsom SAF 2507. Duplex rustfrit stålrør har meget gode modstand mod spændingskorrosion (SCC), som er "arvet" fra ferritsiden. Evnen af ​​alle duplex rustfri stålrør til at modstå chloridspændingskorrosionsrevner er væsentligt bedre end 300-seriens austenitiske rustfrit stål. Standard austenitiske rustfri stålkvaliteter som 304 og 316 kan lide af spændingskorrosion i nærvær af chloridioner, fugtig luft og forhøjede temperaturer. I mange applikationer i den kemiske industri, hvor der er større risiko for spændingskorrosion, anvendes duplex rustfri stålrør derfor ofte i stedet for austenitisk rustfrit stål.

04-Fysiske egenskaber: Mellem austenitisk rustfrit stål og ferritisk rustfrit stål, men tættere på ferritisk rustfrit stål og kulstofstål. Det antages generelt, at god ydeevne kan opnås, når forholdet mellem ferritfase og austenitfase i duplex rustfrit stålrør er 30% til 70%. Duplex rør i rustfrit stål anses dog ofte for at være omtrent halvt ferrit og halvt austenit. I den nuværende kommercielle produktion er andelen af ​​austenit lidt større for at opnå den bedste sejhed og forarbejdningsegenskaber. Interaktionen mellem de vigtigste legeringselementer, især chrom, molybdæn, nitrogen og nikkel, er meget kompleks. For at opnå en stabil tofaset struktur, der er gavnlig for forarbejdning og fremstilling, skal der sørges for, at hvert element har et passende indhold.

Ud over fasebalance er den anden store bekymring vedrørende duplex rustfrit stålrør og dets kemiske sammensætning dannelsen af ​​skadelige intermetalliske faser ved forhøjede temperaturer. σ-fasen og χ-fasen dannes i rustfrit stål med højt chrom- og højmolybdænindhold og præcipiterer fortrinsvis i ferritfasen. Tilsætning af nitrogen forsinker i høj grad dannelsen af ​​disse faser. Det er derfor vigtigt at opretholde en tilstrækkelig mængde nitrogen i den faste opløsning. Efterhånden som erfaringen med fremstilling af dupleks rustfrit stålrør øges, bliver vigtigheden af ​​at kontrollere smalle sammensætningsområder i stigende grad anerkendt. Det oprindeligt indstillede sammensætningsområde for 2205 duplex rustfrit stålrør er for bredt. Erfaring viser, at for at opnå den bedste korrosionsbestandighed og undgå dannelse af intermetalliske faser, bør chrom-, molybdæn- og nitrogenindholdet i S31803 holdes ved den midterste og øvre grænse af indholdsområdet. Dette førte til det forbedrede 2205 tofasede stål UNS S32205 med et smalt sammensætningsområde.