Dvipusis nerūdijančio plieno vamzdis yra plieno rūšis, kuri sujungia daugybę puikių savybių, tokių kaip puikus atsparumas korozijai, didelis stiprumas ir paprastas gamyba bei apdorojimas. Jų fizinės savybės yra tarp austenitinio nerūdijančio plieno ir feritinio nerūdijančio plieno, bet artimesnės feritiniam nerūdijančiam plienui ir angliniam plienui. Dvipusio nerūdijančio plieno vamzdžių atsparumas chloro duobėms ir plyšinei korozijai yra susijęs su chromo, molibdeno, volframo ir azoto kiekiu. Jis gali būti panašus į 316 nerūdijantį plieną arba aukštesnis nei jūros vandens nerūdijantis plienas, pavyzdžiui, 6% Mo austenitinis nerūdijantis plienas. Visų dvipusio nerūdijančio plieno vamzdžių gebėjimas atsispirti chlorido įtempių korozijos lūžiams yra žymiai stipresnis nei 300 serijos austenitinio nerūdijančio plieno, be to, jo stiprumas yra daug didesnis nei austenitinio nerūdijančio plieno, tuo pačiu pasižymintis geru plastiškumu ir kietumu.

Dvipusis nerūdijančio plieno vamzdis vadinamas „dupleksu“, nes jo metalografinė mikrostruktūra sudaryta iš dviejų nerūdijančio plieno grūdelių – ferito ir austenito. Žemiau esančiame paveikslėlyje geltona austenito fazė yra apsupta mėlynojo ferito fazės. Kai dvipusis nerūdijančio plieno vamzdis išsilydo, jis pirmiausia sukietėja į pilną ferito struktūrą, kai sukietėja iš skystos būsenos. Medžiagai atvėsus iki kambario temperatūros, maždaug pusė ferito grūdelių virsta austenito grūdeliais. Rezultatas yra toks, kad maždaug 50 % mikrostruktūros sudaro austenito fazė, o 50 % – ferito fazė.

Dvipusis nerūdijančio plieno vamzdis turi dvifazę austenito ir ferito mikrostruktūrą
Dvipusio nerūdijančio plieno vamzdžio charakteristikos
01 – Didelis stiprumas: dvipusio nerūdijančio plieno vamzdžio stiprumas yra maždaug 2 kartus didesnis nei įprasto austenitinio nerūdijančio plieno arba feritinio nerūdijančio plieno. Tai leidžia dizaineriams tam tikrose srityse sumažinti sienelių storį.

02 – geras tvirtumas ir lankstumas: nepaisant didelio dvipusio nerūdijančio plieno vamzdžių stiprumo, jie pasižymi geru plastiškumu ir tvirtumu. Dvipusio nerūdijančio plieno vamzdžių kietumas ir lankstumas yra žymiai geresni nei ferito nerūdijančio plieno ir anglinio plieno, ir jie vis tiek išlaiko gerą kietumą net esant labai žemai temperatūrai, pvz., -40 °C/F. Tačiau jis vis tiek negali pasiekti austenitinio nerūdijančio plieno meistriškumo lygio. Minimalios mechaninių savybių ribos dvipusiams nerūdijančio plieno vamzdžiams, nurodytos ASTM ir EN standartuose

03 – Atsparumas korozijai: nerūdijančio plieno atsparumas korozijai daugiausia priklauso nuo jo cheminės sudėties. Dvipusiai nerūdijančio plieno vamzdžiai daugeliu atvejų pasižymi dideliu atsparumu korozijai dėl didelio chromo kiekio, kuris yra palankus oksiduojančioms rūgštims, ir pakankamai molibdeno bei nikelio, kad atlaikytų vidutinį redukciją. Korozija rūgštinėje terpėje. Dvipusio nerūdijančio plieno vamzdžių gebėjimas atsispirti chloro jonų taškiniam ir plyšinei korozijai priklauso nuo juose esančio chromo, molibdeno, volframo ir azoto kiekio. Santykinai didelis chromo, molibdeno ir azoto kiekis dvipusiuose nerūdijančio plieno vamzdžiuose užtikrina gerą atsparumą chloro duobėms ir plyšinei korozijai. Jų yra įvairių atsparumo korozijai, pradedant nuo 316 nerūdijančio plieno markių, pvz., ekonomiškas dvipusis nerūdijančio plieno vamzdis 2101, iki klasių, atitinkančių 6 % molibdeno nerūdijančio plieno, pvz., SAF 2507. Dvipusio nerūdijančio plieno vamzdžiai yra labai geri. atsparumas įtempiams korozijai (SCC), kuris yra „paveldimas“ iš ferito pusės. Visų dvipusio nerūdijančio plieno vamzdžių gebėjimas atsispirti chlorido įtempių korozijos įtrūkimams yra žymiai geresnis nei 300 serijos austenitinio nerūdijančio plieno. Standartinės austenitinio nerūdijančio plieno rūšys, pvz., 304 ir 316, gali nukentėti nuo įtempių korozijos įtrūkimų, kai yra chlorido jonų, drėgnas oras ir aukštesnė temperatūra. Todėl daugelyje chemijos pramonės sričių, kur yra didesnė įtempių korozijos rizika, vietoj austenitinio nerūdijančio plieno dažnai naudojami dvipusiai nerūdijančio plieno vamzdžiai.

04 – Fizinės savybės: tarp austenitinio nerūdijančiojo plieno ir feritinio nerūdijančio plieno, bet artimesni feritiniam nerūdijančiam plienui ir angliniam plienui. Paprastai manoma, kad geras veikimas gali būti pasiektas, kai ferito fazės ir austenito fazės santykis dvipusiame nerūdijančio plieno vamzdyje yra nuo 30% iki 70%. Tačiau dvipusiai nerūdijančio plieno vamzdžiai dažnai laikomi maždaug pusiau ferito ir pusiau austenito. Dabartinėje komercinėje gamyboje austenito dalis yra šiek tiek didesnė, kad būtų pasiektas geriausias kietumas ir apdorojimo charakteristikos. Sąveika tarp pagrindinių legiruojamųjų elementų, ypač chromo, molibdeno, azoto ir nikelio, yra labai sudėtinga. Norint gauti stabilią dviejų fazių struktūrą, kuri būtų naudinga perdirbimui ir gamybai, reikia pasirūpinti, kad kiekvienas elementas turėtų atitinkamą turinį.

Be fazių pusiausvyros, antrasis didelis susirūpinimas dėl dvipusio nerūdijančio plieno vamzdžio ir jo cheminės sudėties yra kenksmingų intermetalinių fazių susidarymas aukštesnėje temperatūroje. σ fazė ir χ fazė susidaro iš nerūdijančio plieno, kuriame yra daug chromo ir daug molibdeno, ir pirmiausia nusėda ferito fazėje. Azoto pridėjimas labai lėtina šių fazių susidarymą. Todėl svarbu išlaikyti pakankamą azoto kiekį kietame tirpale. Didėjant dvipusio nerūdijančio plieno vamzdžių gamybos patirčiai, vis labiau pripažįstama siaurų sudėtinių diapazonų kontrolės svarba. Iš pradžių nustatytas 2205 dvipusio nerūdijančio plieno vamzdžio sudėties diapazonas yra per platus. Patirtis rodo, kad norint gauti geriausią atsparumą korozijai ir išvengti tarpmetalinių fazių susidarymo, S31803 chromo, molibdeno ir azoto kiekis turi būti laikomas vidutinėje ir viršutinėje kiekio diapazono ribose. Dėl to buvo sukurtas patobulintas 2205 dviejų fazių plienas UNS S32205, kurio sudėtis siaura.