Dvostruka cijev od nehrđajućeg čelika je vrsta čelika koja kombinira mnoga izvrsna svojstva kao što su izvrsna otpornost na koroziju, visoka čvrstoća i jednostavnost proizvodnje i obrade. Njihova fizikalna svojstva su između austenitnog nehrđajućeg čelika i feritnog nehrđajućeg čelika, ali bliže feritnom nehrđajućem čeliku i ugljičnom čeliku. Otpornost dupleksnih cijevi od nehrđajućeg čelika na kloridnu točku i pukotinsku koroziju povezana je sa sadržajem kroma, molibdena, volframa i dušika. Može biti sličan nehrđajućem čeliku 316 ili bolji od nehrđajućeg čelika s morskom vodom kao što je 6% Mo austenitni nehrđajući čelik. Sposobnost svih dvostrukih cijevi od nehrđajućeg čelika da se odupru lomu kloridne korozije znatno je jača nego kod austenitnog nehrđajućeg čelika serije 300, a njegova je čvrstoća također mnogo veća od austenitnog nehrđajućeg čelika, dok pokazuje dobru plastičnost i žilavost.

Duplex cijev od nehrđajućeg čelika naziva se "duplex" jer je njena metalografska mikrostruktura sastavljena od dva zrna nehrđajućeg čelika, ferita i austenita. Na donjoj slici žuta austenitna faza okružena je plavom feritnom fazom. Kada se duplex cijev od nehrđajućeg čelika topi, prvo se skrutne u potpunu feritnu strukturu kada se skrutne iz tekućeg stanja. Kako se materijal hladi na sobnu temperaturu, otprilike polovica feritnih zrna se pretvara u austenitna zrna. Rezultat je da je približno 50% mikrostrukture austenitna faza, a 50% je feritna faza.

Duplex cijev od nehrđajućeg čelika ima dvofaznu mikrostrukturu austenita i ferita
Karakteristike duplex cijevi od nehrđajućeg čelika
01-Visoka čvrstoća: Čvrstoća duplex cijevi od nehrđajućeg čelika je otprilike 2 puta veća od konvencionalnog austenitnog nehrđajućeg čelika ili feritnog nehrđajućeg čelika. To dizajnerima omogućuje smanjenje debljine stijenke u određenim primjenama.

02-Dobra žilavost i duktilnost: Usprkos velikoj čvrstoći duplex cijevi od nehrđajućeg čelika, one pokazuju dobru plastičnost i žilavost. Žilavost i duktilnost dvostrukih cijevi od nehrđajućeg čelika značajno su 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 doseći razinu izvrsnosti austenitnog nehrđajućeg čelika. Minimalna ograničenja mehaničkih svojstava za dvostruke cijevi od nehrđajućeg čelika određena ASTM i EN standardima

03-Postojanost 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 dovoljnih količina molibdena i nikla da izdrže umjerenu redukcijsku koroziju u kiselim medijima. Sposobnost dvostrukih cijevi od nehrđajućeg čelika da budu otporne na pojavu rupičaste korozije kloridnih iona i pukotinsku koroziju ovisi o sadržaju kroma, molibdena, volframa i dušika. Relativno visok sadržaj kroma, molibdena i dušika u dvostrukim cijevima od nehrđajućeg čelika daje im dobru otpornost na kloridnu rupičastu i pukotinsku koroziju. Dolaze u nizu različitih otpornosti na koroziju, u rasponu od klasa ekvivalentnih nehrđajućem čeliku 316, kao što je ekonomična dupleks cijev od nehrđajućeg čelika 2101, do klasa ekvivalentnih nehrđajućem čeliku sa 6% molibdena, kao što je SAF 2507. Dupleks cijevi od nehrđajućeg čelika imaju vrlo dobre otpornost na korozijsko pucanje (SCC), koja je "naslijeđena" s feritne strane. Sposobnost svih dvostrukih cijevi od nehrđajućeg čelika da se odupru pucanju uslijed korozije uslijed naprezanja kloridom značajno je bolja od sposobnosti austenitnog nehrđajućeg čelika serije 300. Standardne vrste austenitnog nehrđajućeg čelika kao što su 304 i 316 mogu patiti od pucanja uslijed korozije u prisutnosti kloridnih iona, vlažnog zraka i povišenih temperatura. Stoga se u mnogim primjenama u kemijskoj industriji gdje postoji veći rizik od korozije naprezanja, duplex cijevi od nehrđajućeg čelika često koriste 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 i austenitne faze u dupleks cijevi od nehrđajućeg čelika 30% do 70%. Međutim, duplex cijevi od nehrđajućeg čelika često se smatraju otprilike pola feritnim i pola austenitnim. U trenutnoj komercijalnoj proizvodnji, za postizanje najbolje karakteristike žilavosti i obrade, udio austenita je malo veći. Međudjelovanje između glavnih legirajućih elemenata, posebice kroma, molibdena, dušika i nikla, vrlo je složeno. Da bi se dobila stabilna dvofazna struktura koja je korisna za preradu i proizvodnju, mora se paziti da svaki element ima odgovarajući sadržaj.

Uz faznu ravnotežu, drugi veliki problem u vezi s dupleks cijevima od nehrđajućeg čelika i njihovim kemijskim sastavom je stvaranje štetnih intermetalnih faza na povišenim temperaturama. σ faza i χ faza nastaju u nehrđajućem čeliku s visokim sadržajem kroma i molibdena i preferirano se talože u feritnoj fazi. Dodatak dušika uvelike odgađa nastanak ovih faza. Stoga je važno održavati dovoljnu količinu dušika u čvrstoj otopini. Kako se iskustvo u dupleks proizvodnji cijevi od nehrđajućeg čelika povećava, sve se više prepoznaje važnost kontrole uskih raspona sastava. Početno postavljen raspon sastava cijevi od nehrđajućeg čelika 2205 duplex je preširok. Iskustvo pokazuje da se za postizanje najbolje otpornosti na koroziju i izbjegavanje stvaranja intermetalnih faza sadržaj kroma, molibdena i dušika u S31803 treba držati na srednjim i gornjim granicama raspona sadržaja. To je dovelo do poboljšanog dvofaznog čelika 2205 UNS S32205 s uskim rasponom sastava.