Pipa baja tahan karat dupleks adalah jenis baja yang menggabungkan banyak sifat unggul seperti ketahanan korosi yang sangat baik, kekuatan tinggi, serta kemudahan pembuatan dan pemrosesan. Sifat fisiknya berada di antara baja tahan karat austenitik dan baja tahan karat feritik, tetapi lebih dekat dengan baja tahan karat feritik dan baja karbon. Ketahanan terhadap korosi lubang dan celah klorida pada pipa baja tahan karat dupleks berhubungan dengan kandungan kromium, molibdenum, tungsten, dan nitrogennya. Ini bisa serupa dengan baja tahan karat 316 atau lebih tinggi dari baja tahan karat air laut seperti baja tahan karat austenitik 6% Mo. Kemampuan semua pipa baja tahan karat dupleks untuk menahan retakan korosi tegangan klorida secara signifikan lebih kuat dibandingkan baja tahan karat austenitik seri 300, dan kekuatannya juga jauh lebih tinggi daripada baja tahan karat austenitik sekaligus menunjukkan plastisitas dan ketangguhan yang baik.

Pipa baja tahan karat dupleks disebut “dupleks” karena struktur mikro metalografinya terdiri dari dua butir baja tahan karat, ferit dan austenit. Pada gambar di bawah, fasa austenit kuning dikelilingi oleh fasa ferit biru. Ketika pipa baja tahan karat dupleks meleleh, pertama-tama pipa tersebut mengeras menjadi struktur ferit lengkap ketika membeku dari keadaan cair. Saat material mendingin hingga mencapai suhu kamar, sekitar setengah butiran ferit berubah menjadi butiran austenit. Hasilnya sekitar 50% struktur mikro merupakan fasa austenit dan 50% merupakan fasa ferit.

Pipa baja tahan karat dupleks memiliki struktur mikro dua fase yaitu austenit dan ferit
Karakteristik pipa baja tahan karat dupleks
01-Kekuatan tinggi: Kekuatan pipa baja tahan karat dupleks kira-kira 2 kali lipat dari baja tahan karat austenitik konvensional atau baja tahan karat feritik. Hal ini memungkinkan desainer untuk mengurangi ketebalan dinding dalam aplikasi tertentu.

02-Ketangguhan dan keuletan yang baik: Meskipun pipa baja tahan karat dupleks memiliki kekuatan tinggi, pipa tersebut menunjukkan plastisitas dan ketangguhan yang baik. Ketangguhan dan keuletan pipa baja tahan karat dupleks jauh lebih baik dibandingkan baja tahan karat feritik dan baja karbon, dan pipa tersebut tetap mempertahankan ketangguhan yang baik bahkan pada suhu yang sangat rendah seperti -40°C/F. Namun masih belum bisa mencapai tingkat keunggulan baja tahan karat austenitik. Batasan sifat mekanik minimum untuk pipa baja tahan karat dupleks yang ditentukan oleh standar ASTM dan EN

03-Ketahanan korosi: Ketahanan korosi baja tahan karat terutama bergantung pada komposisi kimianya. Pipa baja tahan karat dupleks menunjukkan ketahanan korosi yang tinggi di sebagian besar aplikasi karena kandungan kromiumnya yang tinggi, yang baik dalam mengoksidasi asam, dan jumlah molibdenum dan nikel yang cukup untuk menahan pengurangan korosi sedang dalam media asam. Kemampuan pipa baja tahan karat dupleks untuk menahan lubang ion klorida dan korosi celah bergantung pada kandungan kromium, molibdenum, tungsten, dan nitrogennya. Kandungan kromium, molibdenum, dan nitrogen yang relatif tinggi pada pipa baja tahan karat dupleks memberikan ketahanan yang baik terhadap lubang klorida dan korosi celah. Pipa ini mempunyai ketahanan korosi yang berbeda-beda, mulai dari tingkat yang setara dengan baja tahan karat 316, seperti pipa baja tahan karat dupleks ekonomis 2101, hingga tingkat yang setara dengan baja tahan karat molibdenum 6%, seperti SAF 2507. Pipa baja tahan karat dupleks memiliki kualitas yang sangat baik. ketahanan terhadap retak korosi tegangan (SCC), yang “diwarisi” dari sisi ferit. Kemampuan semua pipa baja tahan karat dupleks untuk menahan retak korosi tegangan klorida jauh lebih baik dibandingkan dengan baja tahan karat austenitik seri 300. Nilai baja tahan karat austenitik standar seperti 304 dan 316 mungkin mengalami retak korosi akibat adanya ion klorida, udara lembab, dan suhu tinggi. Oleh karena itu, dalam banyak aplikasi di industri kimia di mana terdapat risiko korosi tegangan yang lebih besar, pipa baja tahan karat dupleks sering digunakan sebagai pengganti baja tahan karat austenitik.

04-Sifat fisik: Antara baja tahan karat austenitik dan baja tahan karat feritik, tetapi lebih dekat dengan baja tahan karat feritik dan baja karbon. Secara umum diyakini bahwa kinerja yang baik dapat diperoleh bila rasio fasa ferit terhadap fasa austenit dalam pipa baja tahan karat dupleks adalah 30% hingga 70%. Namun, pipa baja tahan karat dupleks sering dianggap setengah ferit dan setengah austenit. Dalam produksi komersial saat ini, untuk mendapatkan ketangguhan dan karakteristik pemrosesan terbaik, proporsi austenit sedikit lebih besar. Interaksi antara unsur paduan utama, terutama kromium, molibdenum, nitrogen, dan nikel, sangat kompleks. Untuk mendapatkan struktur dua fase stabil yang bermanfaat bagi pemrosesan dan manufaktur, perhatian harus diberikan untuk memastikan bahwa setiap elemen memiliki kandungan yang sesuai.

Selain keseimbangan fasa, kekhawatiran utama kedua mengenai pipa baja tahan karat dupleks dan komposisi kimianya adalah pembentukan fasa intermetalik yang berbahaya pada suhu tinggi. Fase σ dan fase χ dibentuk dalam baja tahan karat kromium tinggi dan molibdenum tinggi dan lebih disukai mengendap dalam fase ferit. Penambahan nitrogen sangat memperlambat pembentukan fase-fase ini. Oleh karena itu penting untuk menjaga jumlah nitrogen yang cukup dalam larutan padat. Seiring dengan meningkatnya pengalaman dalam pembuatan pipa baja tahan karat dupleks, pentingnya mengendalikan rentang komposisi yang sempit semakin diakui. Kisaran komposisi pipa baja tahan karat dupleks 2205 yang ditetapkan awalnya terlalu lebar. Pengalaman menunjukkan bahwa untuk mendapatkan ketahanan korosi terbaik dan menghindari pembentukan fase intermetalik, kandungan kromium, molibdenum, dan nitrogen S31803 harus dijaga pada batas tengah dan atas kisaran kandungan. Hal ini menghasilkan baja fase ganda 2205 UNS S32205 yang ditingkatkan dengan rentang komposisi yang sempit.