Duplex ruostumaton teräsputki on terästyyppi, jossa yhdistyvät monia erinomaisia ​​ominaisuuksia, kuten erinomainen korroosionkestävyys, korkea lujuus sekä valmistuksen ja käsittelyn helppous. Niiden fysikaaliset ominaisuudet ovat austeniittisen ruostumattoman teräksen ja ferriittisen ruostumattoman teräksen välillä, mutta lähempänä ferriittistä ruostumatonta terästä ja hiiliterästä. Ruostumattomien duplex-teräsputkien kloridipiste- ja rakokorroosionkestävyys liittyy sen kromi-, molybdeeni-, volframi- ja typpipitoisuuteen. Se voi olla samanlainen kuin 316 ruostumaton teräs tai korkeampi kuin meriveden ruostumaton teräs, kuten 6 % Mo austeniittista ruostumatonta terästä. Kaikkien ruostumattomien duplex-teräsputkien kyky vastustaa kloridijännityskorroosiomurtumaa on huomattavasti vahvempi kuin 300-sarjan austeniittisen ruostumattoman teräksen, ja sen lujuus on myös paljon suurempi kuin austeniittisen ruostumattoman teräksen, mutta sillä on hyvä plastisuus ja sitkeys.

Duplex ruostumatonta terästä olevaa putkea kutsutaan "duplexiksi", koska sen metallografinen mikrorakenne koostuu kahdesta ruostumattoman teräksen rakeesta, ferriitistä ja austeniitista. Alla olevassa kuvassa keltaista austeniittifaasia ympäröi sininen ferriittifaasi. Kun duplex ruostumaton teräsputki sulaa, se jähmettyy ensin täydelliseksi ferriittirakenteeksi, kun se jähmettyy nestemäisestä tilasta. Kun materiaali jäähtyy huoneenlämpötilaan, noin puolet ferriittirakeista muuttuu austeniittirakeiksi. Tuloksena on, että noin 50 % mikrorakenteesta on austeniittifaasia ja 50 % on ferriittifaasia.

Duplex ruostumattomasta teräksestä valmistetussa putkessa on kaksivaiheinen austeniitin ja ferriitin mikrorakenne
Ruostumattoman teräsputken ominaisuudet
01-Suuri lujuus: Duplex-ruostumattoman teräsputken lujuus on noin 2 kertaa tavanomaisen austeniittisen ruostumattoman teräksen tai ferriittisen ruostumattoman teräksen lujuus. Tämän ansiosta suunnittelijat voivat vähentää seinämän paksuutta tietyissä sovelluksissa.

02-Hyvä sitkeys ja sitkeys: Ruostumattomien duplex-teräsputkien lujuudesta huolimatta niillä on hyvä plastisuus ja sitkeys. Duplex-ruostumattomien teräsputkien sitkeys ja sitkeys ovat huomattavasti parempia kuin ferriittisten ruostumattomien terästen ja hiiliterästen, ja ne säilyttävät silti hyvän sitkeyden jopa erittäin alhaisissa lämpötiloissa, kuten -40 °C/F. Mutta se ei silti voi saavuttaa austeniittisen ruostumattoman teräksen huipputasoa. ASTM- ja EN-standardien määrittämät mekaanisten ominaisuuksien vähimmäisrajat ruostumattomille duplex-putkille

03-Korroosionkestävyys: Ruostumattoman teräksen korroosionkestävyys riippuu pääasiassa sen kemiallisesta koostumuksesta. Ruostumattomilla duplex-teräsputkilla on korkea korroosionkestävyys useimmissa sovelluksissa johtuen niiden korkeasta kromipitoisuudesta, joka on edullinen hapettaville hapoille, sekä riittävän molybdeenin ja nikkelin määrien kestämään kohtalaista pelkistystä. Korroosio happamissa väliaineissa. Ruostumattomasta teräksestä valmistettujen duplex-putkien kyky vastustaa kloridi-ionien pistesyöpymistä ja rakokorroosiota riippuu niiden kromi-, molybdeeni-, volframi- ja typpipitoisuudesta. Ruostumattomien duplex-teräsputkien suhteellisen korkea kromi-, molybdeeni- ja typpipitoisuus antaa niille hyvän kloridipiste- ja rakokorroosionkestävyyden. Niitä on erilaisia ​​korroosionkestävyydeltään 316 ruostumatonta terästä vastaavista laaduista, kuten edullinen ruostumaton duplex-teräsputki 2101, 6-prosenttista ruostumatonta ruostumatonta ruostumatonta terästä sisältäviin molybdeeniteräksiin, kuten SAF 2507. Duplex-ruostumattomat teräsputket ovat erittäin hyviä. jännityskorroosion murtuman (SCC) kestävyys, joka on "peritty" ferriittipuolelta. Kaikkien ruostumattomien duplex-teräsputkien kyky vastustaa kloridijännityskorroosiohalkeilua on huomattavasti parempi kuin 300-sarjan austeniittisen ruostumattoman teräksen. Tavalliset austeniittiset ruostumattomat teräslaadut, kuten 304 ja 316, voivat kärsiä jännityskorroosiohalkeilusta kloridi-ionien, kostean ilman ja kohonneiden lämpötilojen läsnä ollessa. Siksi monissa kemianteollisuuden sovelluksissa, joissa jännityskorroosion riski on suurempi, käytetään usein duplex-ruostumattomia putkia austeniittisen ruostumattoman teräksen sijasta.

04-Fysikaaliset ominaisuudet: Austeniittisen ruostumattoman teräksen ja ferriittisen ruostumattoman teräksen välillä, mutta lähempänä ferriittistä ruostumatonta terästä ja hiiliterästä. Yleisesti uskotaan, että hyvä suorituskyky voidaan saavuttaa, kun ferriittifaasin suhde austeniittifaasiin duplex-ruostumattomassa teräsputkessa on 30 % - 70 %. Duplex ruostumattomasta teräksestä valmistettujen putkien katsotaan kuitenkin usein olevan noin puoliksi ferriittiä ja puoliksi austeniittia. Nykyisessä kaupallisessa tuotannossa austeniitin osuus on hieman suurempi parhaan sitkeyden ja käsittelyominaisuuksien saavuttamiseksi. Tärkeimpien seosaineiden, erityisesti kromin, molybdeenin, typen ja nikkelin välinen vuorovaikutus on hyvin monimutkainen. Jotta saadaan vakaa kaksivaiheinen rakenne, joka hyödyttää jalostusta ja valmistusta, on huolehdittava siitä, että jokaisella elementillä on sopiva sisältö.

Faasitasapainon lisäksi toinen suuri huolenaihe ruostumattomasta teräsputkesta ja sen kemiallisesta koostumuksesta on haitallisten metallien välisten faasien muodostuminen korkeissa lämpötiloissa. σ-faasi ja χ-faasi muodostuvat runsaasti kromia ja molybdeenia sisältävään ruostumattomaan teräkseen ja ne saostuvat ensisijaisesti ferriittifaasissa. Typen lisääminen viivästyttää suuresti näiden faasien muodostumista. Siksi on tärkeää säilyttää riittävä määrä typpeä kiinteässä liuoksessa. Kun kokemukset ruostumattoman teräksen duplex-putkien valmistuksesta lisääntyvät, kapeiden koostumusalueiden hallinnan merkitys tunnustetaan yhä enemmän. Alkuperäinen 2205 ruostumattoman teräsputken koostumusalue on liian laaja. Kokemus osoittaa, että parhaan korroosionkestävyyden saavuttamiseksi ja metallien välisten faasien muodostumisen välttämiseksi S31803:n kromi-, molybdeeni- ja typpipitoisuudet tulisi pitää pitoisuusalueen keski- ja ylärajoissa. Tämä johti parannettuun 2205-kaksivaiheteräkseen UNS S32205:een, jolla on kapea koostumus.