Blog Ko Buijs - Feiten en misverstanden over duplex en leanduplex
Er is nog wel eens verwarring over de vraag of er feitelijke verschillen zijn tussen duplex 1.4462 en leanduplex 1.4162. Die zijn er zeker en daarom nam ik het initiatief om deze blog te schrijven. Duplex is een opmerkelijk type roestvast staal omdat de structuur uit twee verschillende fasen bestaan. Dat is namelijk austeniet en ferriet in de verhouding 50/50. Een austenitische structuur staat bekend om zijn relatief lage mechanische waarden en uitstekende vervorm- en lasbaarheid. Dat ligt bij duplex anders want de mechanische waarden zijn namelijk uitstekend terwijl de vervormbaarheid minder goed is. Ook vraagt het lassen extra aandacht. Austenitisch roestvast staal heeft een breukrek van 40% en die van duplex is ‘slechts’ 25%. Op onderstaande tabel is een overzicht gegeven over diverse fysische en mechanische waarden van chroomstaal, austenitische typen, duplex en koolstofstaal. Wat vooral opvalt, zijn de fantastische mechanische waarden van duplex waardoor men beduidend dunner of lichter kan construeren.
Blog Ko Buijs - Innomet Consultancy BV
Maar dit blog is primair bedoeld om de grootste verschillen weer te geven tussen conventioneel duplex (1.4462) en leanduplex (1.4162). Qua dubbele structuur en mechanisch gedrag, verschillen deze typen niet veel van elkaar. Er is echter wel een groot verschil in de corrosiebestendigheid van deze twee legeringen. Conventioneel duplex 1.4462 is op dit punt verreweg superieur t.o.v. leanduplex. Het woord ‘lean’ betekent slank, schraal of mager en daarom zouden we leanduplex ook wel een magere kwaliteit duplex kunnen noemen. Dat geeft eigenlijk gelijk weer waarover hier gesproken wordt. Duplex bevat 5,5% nikkel en bij leanduplex is het nikkel voor een grootste deel vervangen door het veel goedkopere mangaan. Mangaan is, net als nikkel, ook een austenietvormer. Dit effect is echter niet zo groot als dat van nikkel en daarom zal er nog enig nikkel aanwezig moeten blijven. Ook het chroom, dat de ferrietfase bevordert, zal qua percentage wat lager aangehouden moeten worden. Een andere sterke ferrietvormer is molybdeen en dat percentage wordt mede daarom verlaagd naar 0,3%. Stikstof is een sterke austenietvormer en verbetert de weerstand tegen putcorrosie. In onderstaande tabel is hier een overzicht van gegeven. Molybdeen is een kostbaar element dus die verlaging zal een behoorlijk positief effect hebben op de uiteindelijke kostprijs. Qua materiaalinhoud zou leanduplex zelfs goedkoper moeten zijn dan AISI304 maar dat is (nog) niet het geval want 304 is een ‘commodity’ en leanduplex niet. Hier geldt de wetmatigheid van de ‘grote getallen’.
Corrosiebestendigheid
De weerstand tegen putcorrosie kan berekend worden aan de hand van de formule PREn=%Cr +3,3%Mo +16N. Als deze waarde boven de 40 uitkomt, dat is het materiaal praktisch gezien, vrij van gevoeligheid voor putcorrosie. Dat laatste geldt bijvoorbeeld voor super- en hyperduplex. De PREn-waarden voor roestvast staal AISI304 en 316 zijn respectievelijk 18 en 24 en dat is ver verwijderd van het getal 40. M.a.w. deze typen roestvast staal zijn behoorlijk gevoelig voor putcorrosie. Duplex heeft een waarde van ongeveer 37 en leanduplex komt uit op ongeveer 26. Hieruit blijkt dat het niet kan wedijveren met gewoon duplex, als het om putcorrosie c.q. pitting gaat. De weerstand tegen spanningscorrosie is echter te vergelijken met het gewone duplex. Leanduplex is gevoelig voor spleetcorrosie maar dat is gewoon duplex ook echter in iets mindere mate. Beide typen hebben ook beperkingen als het om microbieel geïnduceerde corrosie (MIC) gaat hoewel gewoon duplex wel wat meer weerstand hiertegen biedt. Er wordt wel eens gesteld dat de corrosiebestendigheid van leanduplex ligt tussen die van AISI316 en gewoon duplex. Voor bepaalde gevallen is dat zeker niet te ontkennen, maar het is ook wel te kort door de bocht. Dat dient van geval tot geval bekeken te worden want deze blog kan alleen maar wat richtlijnen geven wat wel en niet mogelijk is. Een voorbeeld is een zeewatertoepassing waar men meestal met een gerust hart duplex kan toepassen maar leanduplex kan dan maar beter niet gebruikt worden. Veelal is leanduplex een interessant alternatief voor AISI304. Vooral grote opslagtanks worden steeds meer van leanduplex gemaakt, omdat dit materiaal aanzienlijk dunner toegepast kan worden dankzij het goede mechanische gedrag.
