Duplex-Edelstahlrohre sind eine Stahlsorte, die viele hervorragende Eigenschaften wie hervorragende Korrosionsbeständigkeit, hohe Festigkeit und einfache Herstellung und Verarbeitung vereint. Ihre physikalischen Eigenschaften liegen zwischen austenitischem Edelstahl und ferritischem Edelstahl, ähneln jedoch eher ferritischem Edelstahl und Kohlenstoffstahl. Die Beständigkeit von Duplex-Edelstahlrohren gegen Chloridlochfraß und Spaltkorrosion hängt von ihrem Chrom-, Molybdän-, Wolfram- und Stickstoffgehalt ab. Es kann dem Edelstahl 316 ähneln oder höher als der von Meerwasser-Edelstahl sein, z. B. austenitischer Edelstahl mit 6 % Mo. Die Fähigkeit aller Duplex-Edelstahlrohre, Chlorid-Spannungskorrosionsbrüchen zu widerstehen, ist deutlich höher als die von austenitischem Edelstahl der Serie 300, und ihre Festigkeit ist auch viel höher als die von austenitischem Edelstahl und weist gleichzeitig eine gute Plastizität und Zähigkeit auf.

Duplex-Edelstahlrohre werden „Duplex“ genannt, da ihre metallografische Mikrostruktur aus zwei Edelstahlkörnern besteht: Ferrit und Austenit. Im Bild unten ist die gelbe Austenitphase von der blauen Ferritphase umgeben. Wenn ein Duplex-Edelstahlrohr schmilzt, erstarrt es zunächst zu einer vollständigen Ferritstruktur, wenn es aus dem flüssigen Zustand erstarrt. Beim Abkühlen des Materials auf Raumtemperatur wandelt sich etwa die Hälfte der Ferritkörner in Austenitkörner um. Das Ergebnis ist, dass etwa 50 % der Mikrostruktur aus der Austenitphase und 50 % aus der Ferritphase besteht.

Duplex-Edelstahlrohre haben eine zweiphasige Mikrostruktur aus Austenit und Ferrit
Eigenschaften von Duplex-Edelstahlrohren
01-Hohe Festigkeit: Die Festigkeit von Duplex-Edelstahlrohren ist etwa doppelt so hoch wie die von herkömmlichem austenitischem Edelstahl oder ferritischem Edelstahl. Dadurch können Konstrukteure bei bestimmten Anwendungen die Wandstärke reduzieren.

02-Gute Zähigkeit und Duktilität: Trotz der hohen Festigkeit von Duplex-Edelstahlrohren weisen sie eine gute Plastizität und Zähigkeit auf. Die Zähigkeit und Duktilität von Duplex-Edelstahlrohren ist deutlich besser als die von ferritischem Edelstahl und Kohlenstoffstahl und sie behalten auch bei sehr niedrigen Temperaturen wie -40 °C/F noch eine gute Zähigkeit bei. Aber er kann immer noch nicht das Qualitätsniveau von austenitischem Edelstahl erreichen. In den ASTM- und EN-Normen festgelegte Mindestgrenzen für die mechanischen Eigenschaften von Duplex-Edelstahlrohren

03-Korrosionsbeständigkeit: Die Korrosionsbeständigkeit von Edelstahl hängt hauptsächlich von seiner chemischen Zusammensetzung ab. Duplex-Edelstahlrohre weisen in den meisten Anwendungen aufgrund ihres hohen Chromgehalts, der in oxidierenden Säuren günstig ist, und ausreichender Mengen an Molybdän und Nickel eine hohe Korrosionsbeständigkeit auf, um einer mäßigen Reduktion der Korrosion in sauren Medien standzuhalten. Die Fähigkeit von Duplex-Edelstahlrohren, Chloridionen-Lochfraß und Spaltkorrosion zu widerstehen, hängt von ihrem Chrom-, Molybdän-, Wolfram- und Stickstoffgehalt ab. Der relativ hohe Chrom-, Molybdän- und Stickstoffgehalt von Duplex-Edelstahlrohren verleiht ihnen eine gute Beständigkeit gegen Chlorid-Lochfraß und Spaltkorrosion. Sie sind in einer Reihe unterschiedlicher Korrosionsbeständigkeiten erhältlich, die von Güten entsprechen, die dem Edelstahl 316 entsprechen, wie z. B. dem kostengünstigen Duplex-Edelstahlrohr 2101, bis hin zu Güten, die 6 % Molybdän-Edelstahl entsprechen, wie z. B. SAF 2507. Duplex-Edelstahlrohre haben sehr gute Eigenschaften Spannungsrisskorrosionsbeständigkeit (SCC), die von der Ferritseite „vererbt“ wird. Die Fähigkeit aller Duplex-Edelstahlrohre, Chlorid-Spannungskorrosionsrissen zu widerstehen, ist deutlich besser als die von austenitischem Edelstahl der Serie 300. Standardmäßige austenitische Edelstahlsorten wie 304 und 316 können in Gegenwart von Chloridionen, feuchter Luft und erhöhten Temperaturen unter Spannungsrisskorrosion leiden. Daher werden in vielen Anwendungen in der chemischen Industrie, bei denen ein erhöhtes Risiko für Spannungskorrosion besteht, häufig Duplex-Edelstahlrohre anstelle von austenitischem Edelstahl verwendet.

04-Physikalische Eigenschaften: Zwischen austenitischem Edelstahl und ferritischem Edelstahl, aber näher an ferritischem Edelstahl und Kohlenstoffstahl. Es wird allgemein angenommen, dass eine gute Leistung erzielt werden kann, wenn das Verhältnis der Ferritphase zur Austenitphase in Duplex-Edelstahlrohren 30 % bis 70 % beträgt. Bei Duplex-Edelstahlrohren wird jedoch oft davon ausgegangen, dass sie etwa zur Hälfte aus Ferrit und zur Hälfte aus Austenit bestehen. Um die besten Zähigkeits- und Verarbeitungseigenschaften zu erzielen, ist der Austenitanteil in der aktuellen kommerziellen Produktion etwas höher. Das Zusammenspiel der Hauptlegierungselemente, insbesondere Chrom, Molybdän, Stickstoff und Nickel, ist sehr komplex. Um eine stabile Zweiphasenstruktur zu erhalten, die sich positiv auf die Verarbeitung und Herstellung auswirkt, muss darauf geachtet werden, dass jedes Element einen geeigneten Gehalt aufweist.

Neben dem Phasengleichgewicht ist die Bildung schädlicher intermetallischer Phasen bei erhöhten Temperaturen das zweite große Problem bei Duplex-Edelstahlrohren und ihrer chemischen Zusammensetzung. Die σ-Phase und die χ-Phase werden in rostfreiem Stahl mit hohem Chrom- und Molybdängehalt gebildet und fallen bevorzugt in der Ferritphase aus. Die Zugabe von Stickstoff verzögert die Bildung dieser Phasen erheblich. Daher ist es wichtig, eine ausreichende Stickstoffmenge in der festen Lösung aufrechtzuerhalten. Mit zunehmender Erfahrung bei der Herstellung von Duplex-Edelstahlrohren wird zunehmend erkannt, wie wichtig es ist, enge Zusammensetzungsbereiche zu kontrollieren. Der ursprünglich festgelegte Zusammensetzungsbereich des Duplex-Edelstahlrohrs 2205 ist zu breit. Die Erfahrung zeigt, dass zur Erzielung der besten Korrosionsbeständigkeit und zur Vermeidung der Bildung intermetallischer Phasen die Chrom-, Molybdän- und Stickstoffgehalte von S31803 im mittleren und oberen Bereich des Gehaltsbereichs gehalten werden sollten. Dies führte zum verbesserten Dualphasenstahl 2205 UNS S32205 mit einem engen Zusammensetzungsbereich.