1. Prinsipp av dupleks rustfrie stål
Ideen om tosidig rustfrie stål stammer fra 1920 -tallet med den første rollebesetningen som ble laget på Avesta i Sverige i 1930. Imidlertid er det først de siste 30 årene at dupleksstål har begynt å "ta av" på en betydelig måte. Dette skyldes hovedsakelig fremskritt innen stålproduksjonsteknikker, spesielt med hensyn til kontroll av nitrogeninnhold.
Standard austenittiske stål som 304, (1.4301), og ferritiske stål som 430, (1.4016), er relativt enkle å lage og å fremstille. Som navnene deres antyder, består de hovedsakelig av en fase, austenitt eller ferritt. Selv om disse typene er fine for et bredt spekter av applikasjoner, er det noen viktige tekniske svakheter i begge typer:
Austenittisk - lav styrke, (2 0 0 MPa 0,2% PS i løsning Annealert tilstand), lav motstand mot stresskorrosjonssprakting
Ferritisk - lav styrke, (litt høyere enn austenittisk, 25 0 MPA 0,2% PS), dårlig sveisbarhet i tykke seksjoner, dårlig lav temperatur seighet
I tillegg fører det høye nikkelinnholdet i de austenittiske typene til prisvolatilitet som er uvelkomne for mange sluttbrukere.
Den grunnleggende ideen med dupleks er å produsere en kjemisk sammensetning som fører til en tilnærmet lik blanding av ferritt og austenitt. Denne fasen av faser gir følgende:
Høyere styrke - Området 0. 2% PS for de nåværende duplexkarakterene er fra 400 - 550 MPa. Dette kan føre til reduserte seksjonstykkelser og derfor til redusert vekt. Denne fordelen er spesielt viktig for applikasjoner som:
Trykkfartøy og lagringstanker
Strukturelle applikasjoner, f.eks. Bridges
God sveisbarhet i tykke seksjoner - ikke så grei som austenitikk, men mye bedre enn ferritika.
God seighet - mye bedre enn ferritika, spesielt ved lav temperatur, vanligvis ned til minus 50 grader. C, strekker seg til minus 80 grader. C.
Motstand mot stresskorrosjonssprekker - Standard austenittiske stål er spesielt utsatt for denne typen korrosjon. Den typen applikasjoner der denne fordelen er viktig inkluderer:
Varmtvannstanker
Bryggetanker
Prosessanlegg
Svømmebassengkonstruksjoner
2.Hvest austenitt\/ferrittbalanse oppnås
For å forstå hvordan dupleksstål fungerer, sammenlign først sammensetningen av to kjente stål austenittisk 304, (1.4301), og ferritisk 430, (1.4016).
| Struktur | Karakter | En nummer | C | Si | Mn | P | S | N | Cr | Ni | Mo |
| Ferritisk | 430 | 1.4016 | 0.08 | 1.00 | 1.00 | 0.040 | 0.015 | – | 16.0/18.0 | – | – |
| Austenittisk | 304 | 1.4301 | 0.07 | 1.00 | 2.00 | 0.045 | 0.015 | 0.11 | 17.5/19.5 | 8.0/10.5 | – |
De viktige elementene i rustfrie stål kan klassifiseres i ferritiserende og austenitisers. Hvert element favoriserer den ene strukturen eller den andre, som følger:
Ferritisers - Cr (krom), Si (silisium), MO (Molybden), W (Tungsten), Ti (Titanium), NB (Niobium)
Austenitisers - C (karbon), Ni (nikkel), MN (mangan), N (nitrogen), Cu (kobber)
Grad 430 har en overvekt av ferritiserende, og det er ferritisk i struktur. Grad 304 blir austenittisk hovedsakelig ved bruk av omtrent 8% nikkel. For å komme frem til en dupleksstruktur med omtrent 50% av hver fase, må det være en balanse mellom austenitisers og ferritiserende. Dette forklarer hvorfor nikkelinnholdet i dupleksstål generelt er lavere enn for austenitikk.
Her er noen typiske komposisjoner av tosidig rustfrie stål:
| Karakter | No nei\/un | Type | Ca. Sammensetning | ||||||
| Cr | Ni | Mo | N | Mn | W | Cu | |||
| 2101 LDX | 1.4162/S32101 | Lene | 21.5 | 1.5 | 0.3 | 0.22 | 5 | – | – |
| DX2202 | 1.4062/S32202 | Lene | 23 | 2.5 | 0.3 | 0.2 | 1.5 | – | – |
| RDN 903 | 1.4482/S32001 | Lene | 20 | 1.8 | 0.2 | 0.11 | 4.2 | – | – |
| 2304 | 1.4362/S32304 | Lene | 23 | 4.8 | 0.3 | 0.10 | – | – | – |
| 2205 | 1.4462/S31803/S32205 | Standard | 22 | 5.7 | 3.1 | 0.17 | – | – | – |
| 2507 | 1.4410/S32750 | Super | 25 | 7 | 4 | 0.27 | – | – | – |
| Zeron 100 | 1.4501/S32760 | Super | 25 | 7 | 3.2 | 0.25 | – | 0.7 | 0.7 |
| Ferrinox 255/ Uranus 2507cu |
1.4507/S32520/S32550 | Super | 25 | 6.5 | 3.5 | 0.25 | – | – | 1.5 |
I noen av de nylig utviklede karakterene brukes nitrogen og mangan sammen for å bringe nikkelinnholdet til veldig lave nivåer. Dette har en gunstig effekt på prisstabiliteten.
For tiden er vi fremdeles veldig i utviklingsfasen av dupleksstål. Derfor promoterer hver mølle sitt eget merke. Det er generelt enighet om at det er for mange karakterer. Dette vil imidlertid sannsynligvis fortsette til "vinnerne" dukker opp.
3. Stress Corrosion Cracking (SCC)
SCC er en form for korrosjon som oppstår med en bestemt kombinasjon av faktorer:
Strekkspenning
Etsende miljø
Tilstrekkelig høy temperatur. Normalt 50 grader. C, men kan oppstå ved lavere temperaturer rundt 25 grader. C i spesifikke miljøer, spesielt svømmebassenger.
Dessverre er standard austenittiske stål som 304, (1.4301) og 316, (1.4401), de mest utsatt for SCC. Følgende materialer er mye mindre utsatt for SCC:
Ferritisk rustfrie stål
Duplex rustfrie stål
Høyt nikkel austenittisk rustfritt stål
Motstanden mot SCC gjør dupleksestål passende materialer for mange prosesser som fungerer ved høyere temperaturer, spesielt:
Varmt vannkjeler
Bryggetanker
Avsalting
