ท่อสแตนเลสดูเพล็กซ์เป็นเหล็กชนิดหนึ่งที่รวมคุณสมบัติที่ดีเยี่ยมหลายประการ เช่น ทนต่อการกัดกร่อนได้ดีเยี่ยม มีความแข็งแรงสูง และความง่ายในการผลิตและแปรรูป คุณสมบัติทางกายภาพอยู่ระหว่างสเตนเลสออสเทนนิติกกับสเตนเลสเฟอร์ริติก แต่ใกล้กับสเตนเลสเฟอร์ริติกและเหล็กกล้าคาร์บอนมากกว่า ความต้านทานต่อการกัดกร่อนแบบรูพรุนของคลอไรด์และการกัดกร่อนตามรอยแยกของท่อสแตนเลสดูเพล็กซ์มีความสัมพันธ์กับปริมาณโครเมียม โมลิบดีนัม ทังสเตน และไนโตรเจน อาจมีลักษณะคล้ายกับสเตนเลส 316 หรือสูงกว่าสเตนเลสน้ำทะเล เช่น สเตนเลสออสเทนนิติก 6% Mo ความสามารถของท่อสแตนเลสดูเพล็กซ์ทั้งหมดในการต้านทานการแตกหักจากการกัดกร่อนจากความเครียดคลอไรด์นั้นแข็งแกร่งกว่าเหล็กกล้าไร้สนิมออสเทนนิติกซีรีส์ 300 อย่างมีนัยสำคัญ และความแข็งแกร่งของมันยังสูงกว่าเหล็กกล้าไร้สนิมออสเทนนิติกมากในขณะที่แสดงความเป็นพลาสติกและความเหนียวที่ดี

ท่อสเตนเลสดูเพล็กซ์เรียกว่า "ดูเพล็กซ์" เนื่องจากโครงสร้างจุลภาคทางโลหะวิทยาประกอบด้วยเม็ดสแตนเลส 2 ชนิด ได้แก่ เฟอร์ไรต์และออสเทนไนต์ ในภาพด้านล่าง เฟสออสเทนไนต์สีเหลืองล้อมรอบด้วยเฟสเฟอร์ไรต์สีน้ำเงิน เมื่อท่อสแตนเลสดูเพล็กซ์หลอมละลาย ท่อจะแข็งตัวเป็นโครงสร้างเฟอร์ไรต์ที่สมบูรณ์ก่อนเมื่อแข็งตัวจากสถานะของเหลว เมื่อวัสดุเย็นลงถึงอุณหภูมิห้อง เม็ดเฟอร์ไรต์ประมาณครึ่งหนึ่งจะเปลี่ยนเป็นเมล็ดออสเทนไนต์ ผลลัพธ์ก็คือประมาณ 50% ของโครงสร้างจุลภาคเป็นเฟสออสเทนไนต์ และ 50% เป็นเฟสเฟอร์ไรต์

ท่อสแตนเลสดูเพล็กซ์มีโครงสร้างจุลภาคสองเฟสของออสเทนไนต์และเฟอร์ไรต์
ลักษณะของท่อสแตนเลสดูเพล็กซ์
01-ความแข็งแรงสูง: ความแข็งแรงของท่อสแตนเลสดูเพล็กซ์มีค่าประมาณ 2 เท่าของสแตนเลสออสเทนนิติกหรือสแตนเลสเฟอร์ริติกทั่วไป ช่วยให้นักออกแบบสามารถลดความหนาของผนังในการใช้งานบางอย่างได้

02- ความเหนียวและความเหนียวที่ดี: แม้ว่าท่อสแตนเลสดูเพล็กซ์จะมีความแข็งแรงสูง แต่ก็มีความเหนียวและความเหนียวที่ดี ความเหนียวและความเหนียวของท่อสแตนเลสดูเพล็กซ์นั้นดีกว่าท่อสแตนเลสเฟอร์ริติกและเหล็กกล้าคาร์บอนอย่างมาก และยังคงรักษาความเหนียวได้ดีแม้ที่อุณหภูมิต่ำมาก เช่น -40°C/F แต่ก็ยังไม่ถึงระดับความเป็นเลิศของสเตนเลสออสเทนนิติก ขีดจำกัดคุณสมบัติทางกลขั้นต่ำสำหรับท่อสแตนเลสดูเพล็กซ์ที่ระบุโดยมาตรฐาน ASTM และ EN

03-ความต้านทานการกัดกร่อน: ความต้านทานการกัดกร่อนของสแตนเลสส่วนใหญ่ขึ้นอยู่กับองค์ประกอบทางเคมี ท่อเหล็กกล้าไร้สนิมดูเพล็กซ์มีความต้านทานการกัดกร่อนสูงในการใช้งานส่วนใหญ่เนื่องจากมีปริมาณโครเมียมสูง ซึ่งเอื้ออำนวยต่อกรดออกซิไดซ์ และมีโมลิบดีนัมและนิกเกิลในปริมาณที่เพียงพอต่อการทนต่อการกัดกร่อนที่ลดลงปานกลางในตัวกลางที่เป็นกรด ความสามารถของท่อสแตนเลสดูเพล็กซ์ในการต้านทานการกัดกร่อนแบบรูพรุนของคลอไรด์ไอออนและการกัดกร่อนตามรอยแยกนั้นขึ้นอยู่กับปริมาณโครเมียม โมลิบดีนัม ทังสเตน และไนโตรเจน ปริมาณโครเมียม โมลิบดีนัม และไนโตรเจนที่ค่อนข้างสูงของท่อสแตนเลสดูเพล็กซ์ทำให้ทนทานต่อการกัดกร่อนแบบรูพรุนของคลอไรด์และการกัดกร่อนตามรอยแยกได้ดี มีความต้านทานการกัดกร่อนได้หลากหลายตั้งแต่เกรดเทียบเท่าสเตนเลส 316 เช่น ท่อสเตนเลสดูเพล็กซ์ราคาประหยัด 2101 ไปจนถึงเกรดเทียบเท่าสเตนเลสโมลิบดีนัม 6% เช่น SAF 2507 ท่อสเตนเลสดูเพล็กซ์มีคุณภาพดีมาก ความต้านทานการกัดกร่อนจากการแตกร้าวจากความเครียด (SCC) ซึ่ง "สืบทอด" จากด้านเฟอร์ไรต์ ความสามารถของท่อสแตนเลสดูเพล็กซ์ทั้งหมดในการต้านทานการแตกร้าวจากการกัดกร่อนจากความเค้นคลอไรด์นั้นดีกว่าเหล็กกล้าไร้สนิมออสเทนนิติกซีรีส์ 300 อย่างมาก เกรดสเตนเลสออสเทนนิติกมาตรฐาน เช่น 304 และ 316 อาจได้รับผลกระทบจากการกัดกร่อนจากความเค้นแตกเมื่อมีคลอไรด์ไอออน อากาศชื้น และอุณหภูมิสูงขึ้น ดังนั้นในการใช้งานหลายอย่างในอุตสาหกรรมเคมีที่มีความเสี่ยงต่อการกัดกร่อนจากความเค้นสูง จึงมักใช้ท่อสเตนเลสดูเพล็กซ์แทนสเตนเลสออสเทนนิติก

04-คุณสมบัติทางกายภาพ: ระหว่างสเตนเลสออสเทนนิติกกับสเตนเลสเฟอร์ริติก แต่ใกล้กับสเตนเลสเฟอร์ริติกและเหล็กกล้าคาร์บอน เป็นที่เชื่อกันโดยทั่วไปว่าสามารถรับประสิทธิภาพที่ดีได้เมื่ออัตราส่วนของเฟสเฟอร์ไรต์ต่อเฟสออสเทนไนต์ในท่อสแตนเลสดูเพล็กซ์อยู่ที่ 30% ถึง 70% อย่างไรก็ตาม ท่อเหล็กกล้าไร้สนิมดูเพล็กซ์มักถูกพิจารณาว่ามีประมาณครึ่งหนึ่งของเฟอร์ไรต์และครึ่งหนึ่งของออสเทนไนต์ ในการผลิตเชิงพาณิชย์ในปัจจุบัน เพื่อให้ได้ความเหนียวและลักษณะการประมวลผลที่ดีที่สุด สัดส่วนของออสเทนไนต์จะใหญ่ขึ้นเล็กน้อย ปฏิกิริยาระหว่างองค์ประกอบโลหะผสมหลัก โดยเฉพาะโครเมียม โมลิบดีนัม ไนโตรเจน และนิกเกิล มีความซับซ้อนมาก เพื่อให้ได้โครงสร้างสองเฟสที่มั่นคงซึ่งเป็นประโยชน์ต่อการแปรรูปและการผลิต ต้องใช้ความระมัดระวังเพื่อให้แน่ใจว่าแต่ละองค์ประกอบมีเนื้อหาที่เหมาะสม

นอกเหนือจากความสมดุลของเฟสแล้ว ข้อกังวลหลักประการที่สองเกี่ยวกับท่อสเตนเลสดูเพล็กซ์และองค์ประกอบทางเคมีคือการก่อตัวของเฟสระหว่างโลหะที่เป็นอันตรายที่อุณหภูมิสูงขึ้น เฟส σ และ χ ถูกสร้างขึ้นจากเหล็กกล้าไร้สนิมโครเมียมสูงและโมลิบดีนัมสูงและมีการตกตะกอนในเฟสเฟอร์ไรต์เป็นพิเศษ การเติมไนโตรเจนจะทำให้การก่อตัวของเฟสเหล่านี้ล่าช้าอย่างมาก ดังนั้นจึงเป็นเรื่องสำคัญที่จะต้องรักษาปริมาณไนโตรเจนในสารละลายของแข็งให้เพียงพอ เมื่อประสบการณ์ในการผลิตท่อสเตนเลสดูเพล็กซ์เพิ่มมากขึ้น ความสำคัญของการควบคุมช่วงองค์ประกอบที่แคบก็ได้รับการยอมรับมากขึ้น ช่วงองค์ประกอบที่ตั้งไว้เริ่มแรกของท่อสแตนเลสดูเพล็กซ์ 2205 กว้างเกินไป ประสบการณ์แสดงให้เห็นว่าเพื่อให้ได้ความต้านทานการกัดกร่อนที่ดีที่สุดและหลีกเลี่ยงการก่อตัวของเฟสระหว่างโลหะ ปริมาณโครเมียม โมลิบดีนัม และไนโตรเจนของ S31803 ควรอยู่ที่ขีดจำกัดตรงกลางและด้านบนของช่วงเนื้อหา สิ่งนี้นำไปสู่การปรับปรุงเหล็กสองเฟส 2205 UNS S32205 ด้วยช่วงองค์ประกอบที่แคบ