이중 스테인리스 강관은 우수한 내식성, 고강도, 제조 및 가공의 용이성과 같은 여러 가지 우수한 특성을 결합한 강종입니다. 물리적 특성은 오스테나이트계 스테인리스강과 페라이트계 스테인리스강 사이에 있지만 페라이트계 스테인리스강과 탄소강에 더 가깝습니다. 이중 스테인레스 스틸 파이프의 염화물 공식 및 틈새 부식에 대한 저항성은 크롬, 몰리브덴, 텅스텐 및 질소 함량과 관련이 있습니다. 316 스테인리스강과 유사하거나 6% Mo 오스테나이트 스테인리스강과 같은 해수 스테인리스강보다 높을 수 있습니다. 모든 이중 스테인리스 강관의 염화물 응력 부식 파괴 저항 능력은 300 시리즈 오스테나이트 스테인리스 강보다 훨씬 강하며, 강도도 오스테나이트 스테인리스 강보다 훨씬 높으면서도 우수한 가소성과 인성을 나타냅니다.

듀플렉스 스테인레스 스틸 파이프는 금속 조직의 미세 구조가 두 개의 스테인레스 스틸 입자, 페라이트 및 오스테나이트로 구성되어 있기 때문에 "듀플렉스"라고 불립니다. 아래 그림에서 노란색 오스테나이트 상은 파란색 페라이트 상으로 둘러싸여 있습니다. 이중 스테인리스 강관이 녹으면 먼저 액체 상태에서 응고되면서 완전한 페라이트 조직으로 응고됩니다. 재료가 실온으로 냉각됨에 따라 페라이트 입자의 약 절반이 오스테나이트 입자로 변태됩니다. 결과적으로 미세구조의 약 50%는 오스테나이트 상이고 50%는 페라이트 상입니다.

듀플렉스 스테인레스 강관은 오스테나이트와 페라이트의 2상 미세조직을 가지고 있습니다.
이중 스테인레스 강관의 특성
01-고강도: 이중 스테인리스 강관의 강도는 기존의 오스테나이트계 스테인리스강이나 페라이트계 스테인리스강의 약 2배입니다. 이를 통해 설계자는 특정 응용 분야에서 벽 두께를 줄일 수 있습니다.

02- 우수한 인성 및 연성 : 이중 스테인레스 스틸 파이프의 높은 강도에도 불구하고 우수한 가소성과 인성을 나타냅니다. 이중 스테인리스 강관의 인성과 연성은 페라이트계 스테인리스 강 및 탄소강보다 훨씬 뛰어나며 -40°C/F와 같은 매우 낮은 온도에서도 여전히 우수한 인성을 유지합니다. 그러나 아직까지 오스테나이트계 스테인리스강의 우수성 수준에는 미치지 못하고 있습니다. ASTM 및 EN 표준에 지정된 이중 스테인리스 강관의 최소 기계적 특성 제한

03- 내식성: 스테인레스 강의 내식성은 주로 화학 성분에 따라 달라집니다. 듀플렉스 스테인레스 스틸 파이프는 산화성 산에 유리한 높은 크롬 함량과 산성 매질의 적당한 환원 부식을 견딜 수 있는 충분한 양의 몰리브덴 및 니켈로 인해 대부분의 응용 분야에서 높은 내식성을 나타냅니다. 염화물 이온 구멍 및 틈새 부식에 저항하는 이중 스테인리스 스틸 파이프의 능력은 크롬, 몰리브덴, 텅스텐 및 질소 함량에 따라 달라집니다. 이중 스테인레스 스틸 파이프의 상대적으로 높은 크롬, 몰리브덴 및 질소 함량은 염화물 구멍 및 틈새 부식에 대한 우수한 저항성을 제공합니다. 경제적인 듀플렉스 스테인레스 스틸 파이프 2101과 같은 316 스테인레스 스틸과 동등한 등급부터 SAF 2507과 같은 6% 몰리브덴 스테인레스 스틸과 동등한 등급까지 다양한 내식성이 있습니다. 듀플렉스 스테인레스 스틸 파이프는 매우 우수한 내식성을 가지고 있습니다. 응력 부식 균열(SCC) 저항성은 페라이트 측에서 "계속"됩니다. 모든 이중 스테인리스 강관의 염화물 응력 부식 균열 저항 능력은 300 시리즈 오스테나이트 스테인리스 강보다 훨씬 뛰어납니다. 304 및 316과 같은 표준 오스테나이트계 스테인리스강 등급은 염화물 이온, 습한 공기 및 고온이 있는 경우 응력 부식 균열이 발생할 수 있습니다. 따라서 응력 부식의 위험이 더 큰 화학 산업의 많은 응용 분야에서는 오스테나이트계 스테인리스강 대신 이중 스테인리스강 파이프가 사용되는 경우가 많습니다.

04-물리적 특성: 오스테나이트계 스테인리스강과 페라이트계 스테인리스강 사이이지만 페라이트계 스테인리스강과 탄소강에 더 가깝습니다. 일반적으로 듀플렉스 스테인레스 강관의 페라이트 상 대 오스테나이트 상 비율이 30~70%일 때 좋은 성능을 얻을 수 있다고 믿어집니다. 그러나 이중 스테인레스 스틸 파이프는 종종 대략 절반은 페라이트이고 절반은 오스테나이트로 간주됩니다. 현재 상업 생산에서는 최고의 인성과 가공 특성을 얻기 위해 오스테나이트의 비율을 약간 더 높입니다. 주요 합금 원소, 특히 크롬, 몰리브덴, 질소, 니켈 간의 상호 작용은 매우 복잡합니다. 가공 및 제조에 유익한 안정적인 2상 구조를 얻으려면 각 요소가 적절한 함량을 갖도록 주의를 기울여야 합니다.

상 균형 외에도 이중 스테인리스 스틸 파이프 및 그 화학적 조성에 관한 두 번째 주요 관심사는 고온에서 유해한 금속간 상이 형성된다는 것입니다. σ상과 χ상은 고크롬, 고몰리브덴 스테인리스강에서 형성되며, 페라이트상에서 우선적으로 석출된다. 질소를 첨가하면 이러한 상의 형성이 크게 지연됩니다. 따라서 고용체에 충분한 양의 질소를 유지하는 것이 중요합니다. 이중 스테인리스 강관 제조 경험이 증가함에 따라 좁은 구성 범위를 제어하는 ​​것의 중요성이 점점 더 인식되고 있습니다. 2205 이중 스테인리스 강관의 초기 설정 구성 범위가 너무 넓습니다. 경험에 따르면 최고의 내식성을 얻고 금속간 상의 형성을 방지하려면 S31803의 크롬, 몰리브덴 및 질소 함량을 함량 범위의 중간 및 상한으로 유지해야 합니다. 이로 인해 조성 범위가 좁은 개선된 2205 이중상 강철 UNS S32205가 탄생했습니다.