Paip keluli tahan karat dupleks ialah sejenis keluli yang menggabungkan banyak sifat cemerlang seperti rintangan kakisan yang sangat baik, kekuatan tinggi, dan kemudahan pembuatan dan pemprosesan. Sifat fizikal mereka adalah antara keluli tahan karat austenit dan keluli tahan karat ferit, tetapi lebih dekat dengan keluli tahan karat ferit dan keluli karbon. Rintangan terhadap pitting klorida dan kakisan celah paip keluli tahan karat dupleks berkaitan dengan kandungan kromium, molibdenum, tungsten dan nitrogennya. Ia boleh serupa dengan keluli tahan karat 316 atau lebih tinggi daripada keluli tahan karat air laut seperti keluli tahan karat austenit 6% Mo. Keupayaan semua paip keluli tahan karat dupleks untuk menahan patah kakisan tekanan klorida adalah jauh lebih kuat daripada keluli tahan karat austenit 300 siri, dan kekuatannya juga jauh lebih tinggi daripada keluli tahan karat austenit sambil menunjukkan keplastikan dan keliatan yang baik.

Paip keluli tahan karat dupleks dipanggil "dupleks" kerana struktur mikro metalografiknya terdiri daripada dua butir keluli tahan karat, ferit dan austenit. Dalam gambar di bawah, fasa austenit kuning dikelilingi oleh fasa ferit biru. Apabila paip keluli tahan karat dupleks cair, ia mula-mula memejal menjadi struktur ferit yang lengkap apabila ia memejal daripada keadaan cecair. Apabila bahan menyejuk ke suhu bilik, kira-kira separuh daripada butir ferit berubah menjadi butir austenit. Hasilnya ialah kira-kira 50% daripada struktur mikro adalah fasa austenit dan 50% adalah fasa ferit.

Paip keluli tahan karat dupleks mempunyai struktur mikro dua fasa austenit dan ferit
Ciri-ciri paip keluli tahan karat dupleks
01-Kekuatan tinggi: Kekuatan paip keluli tahan karat dupleks adalah lebih kurang 2 kali ganda daripada keluli tahan karat austenit konvensional atau keluli tahan karat ferit. Ini membolehkan pereka bentuk mengurangkan ketebalan dinding dalam aplikasi tertentu.

02-Keliatan dan kemuluran yang baik: Walaupun mempunyai kekuatan tinggi paip keluli tahan karat dupleks, ia mempamerkan keplastikan dan keliatan yang baik. Keliatan dan kemuluran paip keluli tahan karat dupleks adalah lebih baik daripada paip keluli tahan karat ferit dan keluli karbon, dan ia masih mengekalkan keliatan yang baik walaupun pada suhu yang sangat rendah seperti -40°C/F. Tetapi ia masih tidak boleh mencapai tahap kecemerlangan keluli tahan karat austenit. Had sifat mekanikal minimum untuk paip keluli tahan karat dupleks yang ditentukan oleh piawaian ASTM dan EN

03-Kerintangan kakisan: Rintangan kakisan keluli tahan karat terutamanya bergantung pada komposisi kimianya. Paip keluli tahan karat dupleks mempamerkan rintangan kakisan yang tinggi dalam kebanyakan aplikasi kerana kandungan kromiumnya yang tinggi, yang menguntungkan dalam asid pengoksidaan, dan jumlah molibdenum dan nikel yang mencukupi untuk menahan pengurangan sederhana Kakisan dalam media asid. Keupayaan paip keluli tahan karat dupleks untuk menahan pitting ion klorida dan kakisan celah bergantung pada kandungan kromium, molibdenum, tungsten dan nitrogennya. Kandungan kromium, molibdenum dan nitrogen yang agak tinggi bagi paip keluli tahan karat dupleks memberikan mereka rintangan yang baik terhadap pitting klorida dan kakisan celah. Ia datang dalam pelbagai rintangan kakisan yang berbeza, daripada gred bersamaan dengan keluli tahan karat 316, seperti paip keluli tahan karat dupleks ekonomik 2101, kepada gred bersamaan dengan keluli tahan karat molibdenum 6%, seperti SAF 2507. Paip keluli tahan karat dupleks mempunyai sangat baik. rintangan retak kakisan tegasan (SCC), yang "diwarisi" dari bahagian ferit. Keupayaan semua paip keluli tahan karat dupleks untuk menahan keretakan kakisan tekanan klorida adalah lebih baik daripada keluli tahan karat austenit 300 siri. Gred keluli tahan karat austenit standard seperti 304 dan 316 mungkin mengalami keretakan kakisan tegasan dengan kehadiran ion klorida, udara lembap dan suhu tinggi. Oleh itu, dalam banyak aplikasi dalam industri kimia di mana terdapat risiko hakisan tegasan yang lebih besar, paip keluli tahan karat dupleks sering digunakan dan bukannya keluli tahan karat austenit.

04-Sifat fizikal: Antara keluli tahan karat austenit dan keluli tahan karat ferit, tetapi lebih dekat dengan keluli tahan karat ferit dan keluli karbon. Secara amnya dipercayai bahawa prestasi yang baik boleh diperolehi apabila nisbah fasa ferit kepada fasa austenit dalam paip keluli tahan karat dupleks ialah 30% hingga 70%. Walau bagaimanapun, paip keluli tahan karat dupleks sering dianggap sebagai kira-kira separuh ferit dan separuh austenit. Dalam pengeluaran komersil semasa, untuk mendapatkan keliatan terbaik dan ciri pemprosesan, bahagian austenit adalah lebih besar sedikit. Interaksi antara unsur pengaloian utama, terutamanya kromium, molibdenum, nitrogen, dan nikel, adalah sangat kompleks. Untuk mendapatkan struktur dua fasa yang stabil yang bermanfaat untuk pemprosesan dan pembuatan, penjagaan mesti diambil untuk memastikan setiap elemen mempunyai kandungan yang sesuai.

Sebagai tambahan kepada keseimbangan fasa, kebimbangan utama kedua mengenai paip keluli tahan karat dupleks dan komposisi kimianya ialah pembentukan fasa antara logam yang berbahaya pada suhu tinggi. fasa σ dan fasa χ terbentuk dalam keluli tahan karat kromium tinggi dan molibdenum tinggi dan lebih disukai mendakan dalam fasa ferit. Penambahan nitrogen sangat melambatkan pembentukan fasa ini. Oleh itu, adalah penting untuk mengekalkan jumlah nitrogen yang mencukupi dalam larutan pepejal. Apabila pengalaman dengan pembuatan paip keluli tahan karat dupleks meningkat, kepentingan mengawal julat komposisi yang sempit semakin diiktiraf. Julat komposisi yang ditetapkan pada mulanya bagi paip keluli tahan karat dupleks 2205 terlalu lebar. Pengalaman menunjukkan bahawa untuk mendapatkan rintangan kakisan yang terbaik dan mengelakkan pembentukan fasa antara logam, kandungan kromium, molibdenum, dan nitrogen S31803 hendaklah disimpan pada had tengah dan atas julat kandungan. Ini membawa kepada keluli dwi fasa 2205 UNS S32205 yang dipertingkatkan dengan julat komposisi yang sempit.