В дуплексных коленах из нержавеющей стали феррит и аустенит составляют примерно половину состава, что обеспечивает высокую коррозионную стойкость, ударную вязкость и прочность, а также хорошие общие характеристики. Эти свойства позволяют им широко использоваться в различных областях техники. Аустенит значительно снижает хрупкость хромоферритной стали, сохраняя при этом превосходную ударную вязкость, а феррит эффективно повышает предел текучести и коррозионную стойкость стали. Предел текучести и коррозионная стойкость колен из дуплексной нержавеющей стали выше, чем у колен из аустенитной нержавеющей стали, что делает их хорошо подходящими для удовлетворения комплексных требований к производительности и предлагая высокую прикладную ценность.
Одной из ключевых характеристик колен из дуплексной нержавеющей стали является их предел текучести, который может превышать 500 МПа. Это дает значительные преимущества в снижении веса конструкции и затрат на материалы. Кроме того, в суровых условиях колена из дуплексной нержавеющей стали демонстрируют превосходную устойчивость к точечной, щелевой коррозии, коррозии под напряжением и коррозионной усталости по сравнению с обычной нержавеющей сталью. Колена из дуплексной нержавеющей стали содержат большое количество легирующих элементов Cr, Mo и N, имеют низкое содержание углерода и, как правило, во время сварки используются присадочные материалы с высоким содержанием Ni. Это обеспечивает сохранение достаточного количества аустенита в сварном шве и микроструктуре зоны термического влияния (ЗТВ), тем самым улучшая коррозионную стойкость и пластичность сварного соединения.
Колена из дуплексной нержавеющей стали также обладают хорошими сварочными характеристиками. По сравнению с аустенитной нержавеющей сталью, колена из дуплексной нержавеющей стали имеют меньшую склонность к горячему растрескиванию во время сварки, и после этого соединения с меньшей вероятностью станут хрупкими. Тенденция к укрупнению зерна феррита в зоне термического влияния также минимальна. При сварке колен из дуплексной нержавеющей стали в сварном шве происходят заметные фазовые изменения, которые могут существенно повлиять на коррозионную стойкость соединения. В процессе сварки важно следить за тем, чтобы как в сварном шве, так и в зоне термического влияния сохранялся соответствующий баланс ферритной и аустенитной структур.
В процессе сварки, когда тепловложение при сварке велико, скорость охлаждения сварного шва замедляется. Это способствует превращению ферритной фазы в аустенитную, увеличивая долю аустенита в структуре и вызывая рост ферритных зерен в сварном шве. Это может привести к охрупчиванию и снижению показателя пластичности сварного соединения. И наоборот, когда подвод тепла при сварке недостаточен, а скорость охлаждения высока, превращение феррита в аустенит тормозится, что влияет на долю аустенита в структуре сварного шва. Это может привести к упрочнению структуры и появлению трещин, ухудшающих ударную вязкость зоны термического влияния.
Во время сварки колено из дуплексной нержавеющей стали 2205 сначала затвердевает, образуя ферритовую структуру. Феррит остается стабильным при высоких температурах и переходит в аустенитную фазу, когда температура достигает температуры растворения. В начале затвердевания из жидкой фазы образуется феррит. Когда температура падает ниже температуры растворения феррита, аустенит зарождается и растет вдоль ферритных зерен, пока не покроет границы ферритных зерен. Позже аустенит выделяется из зернограничного аустенита в виде боковых полос Видманштеттена.
В настоящее время существуют различные методы сварки колен из дуплексной нержавеющей стали. Чтобы добиться хорошего формирования сварного шва при одновременном увеличении скорости сварки и выполнении требований к низкоэнергетической и высокоэффективной сварке, компания Lide Pipe Industry предложила использовать двухпроволочную импульсную высокоскоростную сварку. Технология двухпроволочной сварки значительно увеличивает тепловложение, обеспечивая образование ванны расплава за счет плавления как основного материала, так и сварочной проволоки. Кроме того, расплавленный металл в ванне энергично перемешивается за счет совместного действия нескольких сварочных проволок, что помогает предотвратить перетекание излишнего жидкого металла в хвост ванны и способствует стабильной высокоскоростной сварке. Двухпроволочный метод также вводит дополнительную дугу, что значительно улучшает распределение температурного поля в зоне сварки, повышает эффективность наплавки и скорость сварки, снижает тепловложение при сварке.
