Duplexná rúrka z nehrdzavejúcej ocele je typ ocele, ktorý kombinuje mnoho vynikajúcich vlastností, ako je vynikajúca odolnosť proti korózii, vysoká pevnosť a jednoduchosť výroby a spracovania. Ich fyzikálne vlastnosti sú medzi austenitickou nehrdzavejúcou oceľou a feritickou nehrdzavejúcou oceľou, ale bližšie k feritickej nehrdzavejúcej oceli a uhlíkovej oceli. Odolnosť duplexných rúr z nehrdzavejúcej ocele voči chloridovej a štrbinovej korózii súvisí s obsahom chrómu, molybdénu, volfrámu a dusíka. Môže byť podobná nehrdzavejúcej oceli 316 alebo vyššia ako nehrdzavejúca oceľ z morskej vody, ako je austenitická nehrdzavejúca oceľ 6% Mo. Schopnosť všetkých duplexných rúr z nehrdzavejúcej ocele odolávať chloridovým koróznym lomom je výrazne silnejšia ako u austenitickej nehrdzavejúcej ocele série 300 a jej pevnosť je tiež oveľa vyššia ako u austenitickej nehrdzavejúcej ocele, pričom vykazuje dobrú plasticitu a húževnatosť.

Duplexná rúrka z nehrdzavejúcej ocele sa nazýva „duplex“, pretože jej metalografická mikroštruktúra pozostáva z dvoch zŕn nehrdzavejúcej ocele, feritu a austenitu. Na obrázku nižšie je žltá austenitová fáza obklopená modrou feritovou fázou. Keď sa duplexná rúrka z nehrdzavejúcej ocele roztaví, najprv stuhne do úplnej feritovej štruktúry, keď stuhne z kvapalného stavu. Keď sa materiál ochladí na izbovú teplotu, približne polovica feritových zŕn sa premení na austenitové zrná. Výsledkom je, že približne 50 % mikroštruktúry tvorí austenitová fáza a 50 % feritová fáza.

Duplexná rúrka z nehrdzavejúcej ocele má dvojfázovú mikroštruktúru austenitu a feritu
Charakteristika duplexného nerezového potrubia
01-Vysoká pevnosť: Pevnosť duplexnej nehrdzavejúcej ocele je približne 2-krát väčšia ako pevnosť bežnej austenitickej nehrdzavejúcej ocele alebo feritickej nehrdzavejúcej ocele. To umožňuje dizajnérom znížiť hrúbku steny v určitých aplikáciách.

02-Dobrá húževnatosť a ťažnosť: Napriek vysokej pevnosti duplexných rúr z nehrdzavejúcej ocele vykazujú dobrú plasticitu a húževnatosť. Húževnatosť a ťažnosť duplexných rúr z nehrdzavejúcej ocele je výrazne lepšia ako v prípade feritickej nehrdzavejúcej ocele a uhlíkovej ocele a stále si zachovávajú dobrú húževnatosť aj pri veľmi nízkych teplotách, ako je -40 °C/F. Stále však nemôže dosiahnuť úroveň dokonalosti austenitickej nehrdzavejúcej ocele. Minimálne limity mechanických vlastností pre duplexné rúry z nehrdzavejúcej ocele špecifikované normami ASTM a EN

03-Odolnosť proti korózii: Odolnosť nehrdzavejúcej ocele proti korózii závisí najmä od jej chemického zloženia. Duplexné rúry z nehrdzavejúcej ocele vykazujú vo väčšine aplikácií vysokú odolnosť proti korózii vďaka vysokému obsahu chrómu, ktorý je priaznivý pri oxidačných kyselinách, a dostatočnému množstvu molybdénu a niklu, aby vydržali miernu redukciu. Korózia v kyslom prostredí. Schopnosť duplexných rúr z nehrdzavejúcej ocele odolávať jamkovej korózii chloridových iónov a štrbinovej korózii závisí od ich obsahu chrómu, molybdénu, volfrámu a dusíka. Relatívne vysoký obsah chrómu, molybdénu a dusíka v duplexných rúrach z nehrdzavejúcej ocele im dáva dobrú odolnosť proti chloridovej jamkovej korózii a štrbinovej korózii. Dodávajú sa v rôznych druhoch odolnosti proti korózii, od tried ekvivalentných nehrdzavejúcej oceli 316, ako je ekonomická duplexná nehrdzavejúca oceľová rúra 2101, po triedy ekvivalentné 6% molybdénovej nehrdzavejúcej oceli, ako je SAF 2507. Duplexné rúry z nehrdzavejúcej ocele majú veľmi dobré odolnosť proti koróznemu praskaniu (SCC), ktorá je „zdedená“ z feritovej strany. Schopnosť všetkých duplexných rúr z nehrdzavejúcej ocele odolávať chloridovému koróznemu praskaniu je výrazne lepšia ako schopnosť austenitickej nehrdzavejúcej ocele série 300. Štandardné triedy austenitických nehrdzavejúcich ocelí, ako sú 304 a 316, môžu trpieť koróznym praskaním pod napätím v prítomnosti chloridových iónov, vlhkého vzduchu a zvýšených teplôt. Preto sa v mnohých aplikáciách v chemickom priemysle, kde je väčšie riziko korózie pod napätím, často používajú duplexné nerezové rúry namiesto austenitickej nerezovej ocele.

04-Fyzikálne vlastnosti: Medzi austenitickou nehrdzavejúcou oceľou a feritickou nehrdzavejúcou oceľou, ale bližšie k feritickej nehrdzavejúcej oceli a uhlíkovej oceli. Všeobecne sa predpokladá, že dobrý výkon možno dosiahnuť, keď pomer feritovej fázy k austenitovej fáze v duplexnej rúrke z nehrdzavejúcej ocele je 30 % až 70 %. Avšak duplexné rúrky z nehrdzavejúcej ocele sa často považujú za zhruba polovičné feritové a polovičné austenitové. V súčasnej komerčnej výrobe, aby sa dosiahla najlepšia húževnatosť a charakteristiky spracovania, je podiel austenitu o niečo väčší. Interakcia medzi hlavnými legovacími prvkami, najmä chrómom, molybdénom, dusíkom a niklom, je veľmi zložitá. Na získanie stabilnej dvojfázovej štruktúry, ktorá je prospešná pre spracovanie a výrobu, je potrebné dbať na to, aby mal každý prvok vhodný obsah.

Okrem fázovej rovnováhy je druhým hlavným problémom týkajúcim sa duplexných rúr z nehrdzavejúcej ocele a ich chemického zloženia tvorba škodlivých intermetalických fáz pri zvýšených teplotách. σ fáza a χ fáza sa tvoria v nehrdzavejúcej oceli s vysokým obsahom chrómu a molybdénu a prednostne sa zrážajú vo feritovej fáze. Prídavok dusíka značne oneskoruje tvorbu týchto fáz. Preto je dôležité udržiavať dostatočné množstvo dusíka v tuhom roztoku. S pribúdajúcimi skúsenosťami s výrobou duplexných rúr z nehrdzavejúcej ocele sa čoraz viac uznáva dôležitosť kontroly úzkych rozsahov zloženia. Pôvodne nastavený rozsah zloženia duplexnej rúrky z nehrdzavejúcej ocele 2205 je príliš široký. Skúsenosti ukazujú, že na získanie najlepšej odolnosti proti korózii a zabránenie vytváraniu intermetalických fáz by sa obsah chrómu, molybdénu a dusíka v S31803 mal udržiavať na strednej a hornej hranici rozsahu obsahu. To viedlo k vylepšenej dvojfázovej oceli 2205 UNS S32205 s úzkym rozsahom zloženia.