In Duplex-Edelstahlbögen machen Ferrit und Austenit jeweils etwa die Hälfte der Zusammensetzung aus und sorgen für hohe Korrosionsbeständigkeit, Zähigkeit und Festigkeit sowie eine gute Gesamtleistung. Aufgrund dieser Eigenschaften werden sie häufig in verschiedenen technischen Bereichen eingesetzt. Austenit reduziert die Sprödigkeit von Chromferritstahl erheblich und behält gleichzeitig eine ausgezeichnete Zähigkeit bei, während Ferrit die Streckgrenze und Korrosionsbeständigkeit des Stahls effektiv erhöht. Die Streckgrenze und Korrosionsbeständigkeit von Duplex-Edelstahlbögen sind höher als die von austenitischem Edelstahl, wodurch sie sich gut für umfassende Leistungsanforderungen eignen und einen hohen Anwendungswert bieten.
Eines der Hauptmerkmale von Duplex-Edelstahlbögen ist ihre Streckgrenze, die 500 MPa überschreiten kann. Dies bietet erhebliche Vorteile bei der Reduzierung des Strukturgewichts und der Materialkosten. Darüber hinaus weisen Duplex-Edelstahlbögen in rauen Umgebungen im Vergleich zu gewöhnlichem Edelstahl eine überlegene Beständigkeit gegen Lochfraß, Spaltkorrosion, Spannungskorrosion und Korrosionsermüdung auf. Duplex-Edelstahlbögen enthalten einen hohen Anteil an Cr-, Mo- und N-Legierungselementen, haben einen niedrigen Kohlenstoffgehalt und verwenden beim Schweißen im Allgemeinen Füllmaterialien mit hohem Ni-Gehalt. Dadurch wird sichergestellt, dass ausreichend Austenit in der Schweißnaht und der Mikrostruktur der Wärmeeinflusszone (WAZ) erhalten bleibt, wodurch die Korrosionsbeständigkeit und Plastizität der Schweißverbindung verbessert werden.
Duplex-Edelstahlbögen weisen außerdem eine gute Schweißleistung auf. Im Vergleich zu austenitischem Edelstahl besteht bei Duplex-Edelstahlbögen eine geringere Neigung zu Heißrissen beim Schweißen, und es ist weniger wahrscheinlich, dass die Verbindungen danach spröde werden. Auch die Tendenz zur Kornvergröberung des Ferrits in der Wärmeeinflusszone ist minimal. Beim Schweißen von Duplex-Edelstahlbögen treten in der Schweißnaht merkliche Phasenänderungen auf, die die Korrosionsbeständigkeit der Verbindung erheblich beeinträchtigen können. Während des Schweißprozesses ist es wichtig sicherzustellen, dass sowohl die Schweißnaht als auch die Wärmeeinflusszone ein angemessenes Gleichgewicht der Ferrit- und Austenitstrukturen aufrechterhalten.
Während des Schweißprozesses ist die Abkühlgeschwindigkeit der Schweißnaht langsam, wenn die Schweißwärmeeinbringung hoch ist. Dies fördert die Umwandlung der Ferritphase in die Austenitphase, erhöht den Austenitanteil im Gefüge und führt zum Wachstum von Ferritkörnern in der Schweißnaht. Dies kann zu Versprödung und einer Verringerung des Plastizitätsindex der Schweißverbindung führen. Wenn umgekehrt die Schweißwärmezufuhr unzureichend ist und die Abkühlgeschwindigkeit hoch ist, wird die Umwandlung von Ferrit in Austenit gehemmt, was sich auf den Austenitanteil in der Schweißstruktur auswirkt. Dies kann zu einer Verhärtung des Gefüges und zu Rissen führen, die sich nachteilig auf die Schlagzähigkeit der Wärmeeinflusszone auswirken.
Während des Schweißens verfestigt sich der 2205-Duplex-Edelstahlbogen zunächst zu einer Ferritstruktur. Ferrit bleibt bei hohen Temperaturen stabil und wandelt sich in die Austenitphase um, wenn die Temperatur die Lösungstemperatur erreicht. Zu Beginn der Erstarrung bildet sich aus der flüssigen Phase Ferrit. Wenn die Temperatur unter die Lösungstemperatur von Ferrit fällt, bildet sich Austenit und wächst entlang der Ferritkörner, bis er die Ferritkorngrenzen bedeckt. Später scheidet sich Austenit aus dem Korngrenzenaustenit in Form von Widmanstätten-Seitenstreifen aus.
Derzeit gibt es verschiedene Schweißverfahren für Duplex-Edelstahlbögen. Um eine gute Schweißnahtausbildung zu erreichen und gleichzeitig die Schweißgeschwindigkeit zu erhöhen und die Anforderungen an das Schweißen mit niedriger Energie und hoher Effizienz zu erfüllen, hat Lide Pipe Industry die Verwendung des Doppeldraht-Impuls-Hochgeschwindigkeitsschweißens vorgeschlagen. Die Doppeldraht-Schweißtechnik erhöht den Wärmeeintrag erheblich und sorgt für ein Schmelzbad, das durch das Schmelzen sowohl des Grundmaterials als auch des Schweißdrahtes entsteht. Darüber hinaus wird das geschmolzene Metall im Becken durch die gemeinsame Wirkung mehrerer Schweißdrähte kräftig gerührt, wodurch verhindert wird, dass überschüssiges flüssiges Metall zum Ende des Beckens fließt, und ein stabiles Hochgeschwindigkeitsschweißen gefördert wird. Das Doppeldrahtverfahren führt außerdem einen zusätzlichen Lichtbogen ein, der die Temperaturfeldverteilung in der Schweißzone erheblich verbessert, die Abscheidungseffizienz und Schweißgeschwindigkeit erhöht und den Wärmeeintrag beim Schweißen reduziert.
