W kolankach ze stali nierdzewnej typu duplex ferryt i austenit stanowią około połowy składu, zapewniając wysoką odporność na korozję, wytrzymałość i wytrzymałość, a także dobrą ogólną wydajność. Te właściwości sprawiają, że są one szeroko stosowane w różnych dziedzinach inżynierii. Austenit znacząco zmniejsza kruchość stali ferrytowo-chromowej przy zachowaniu doskonałej wytrzymałości, natomiast ferryt skutecznie zwiększa granicę plastyczności i odporność stali na korozję. Granica plastyczności i odporność na korozję kolanek ze stali nierdzewnej duplex są wyższe niż w przypadku austenitycznej stali nierdzewnej, co czyni je dobrze dostosowanymi do spełnienia kompleksowych wymagań eksploatacyjnych i oferujących wysoką wartość aplikacyjną.
Jedną z kluczowych cech kolanek ze stali nierdzewnej duplex jest ich granica plastyczności, która może przekraczać 500 MPa. Zapewnia to znaczne korzyści w postaci zmniejszenia ciężaru konstrukcji i kosztów materiałów. Ponadto w trudnych warunkach kolanka ze stali nierdzewnej duplex wykazują doskonałą odporność na wżery, korozję szczelinową, korozję naprężeniową i zmęczenie korozyjne w porównaniu ze zwykłą stalą nierdzewną. Kolana ze stali nierdzewnej typu duplex zawierają duże ilości pierwiastków stopowych Cr, Mo i N, mają niską zawartość węgla i zazwyczaj podczas spawania stosuje się materiały wypełniające o dużej zawartości Ni. Zapewnia to utrzymanie wystarczającej ilości austenitu w spoinie i mikrostrukturze strefy wpływu ciepła (HAZ), poprawiając w ten sposób odporność na korozję i plastyczność złącza spawanego.
Kolana ze stali nierdzewnej duplex mają również dobrą wydajność spawania. W porównaniu do austenitycznej stali nierdzewnej, kolanka ze stali nierdzewnej duplex mają mniejszą skłonność do pękania na gorąco podczas spawania, a złącza są mniej podatne na kruchość później. Tendencja do gruboziarnistości ziaren ferrytu w strefie wpływu ciepła jest również minimalna. Podczas spawania kolan ze stali nierdzewnej duplex w spoinie zachodzą zauważalne zmiany fazowe, które mogą znacząco wpłynąć na odporność korozyjną złącza. Podczas procesu spawania ważne jest, aby zarówno w spoinie, jak i w strefie wpływu ciepła zachowała się odpowiednia równowaga struktur ferrytu i austenitu.
Podczas procesu spawania, gdy dopływ ciepła spawania jest wysoki, szybkość chłodzenia spoiny jest powolna. Sprzyja to przemianie fazy ferrytowej w fazę austenitu, zwiększając udział austenitu w strukturze i powodując wzrost ziaren ferrytu w spoinie. Może to prowadzić do kruchości i zmniejszenia wskaźnika plastyczności złącza spawanego. I odwrotnie, gdy dopływ ciepła spawania jest niewystarczający, a szybkość chłodzenia jest duża, przemiana ferrytu w austenit jest hamowana, co wpływa na udział austenitu w strukturze spoiny. Może to prowadzić do utwardzenia struktury i pęknięć, które niekorzystnie wpływają na udarność strefy wpływu ciepła.
Podczas spawania kolano ze stali nierdzewnej duplex 2205 początkowo twardnieje, tworząc strukturę ferrytową. Ferryt pozostaje stabilny w wysokich temperaturach i przechodzi w fazę austenitu, gdy temperatura osiągnie temperaturę solvus. Na początku krzepnięcia z fazy ciekłej tworzy się ferryt. Gdy temperatura spada poniżej temperatury solvusu ferrytu, austenit zarodkuje i rośnie wzdłuż ziaren ferrytu, aż pokryje granice ziaren ferrytu. Później austenit wytrąca się z austenitu na granicy ziaren w postaci bocznych pasków Widmanstättena.
Obecnie istnieją różne metody spawania kolanek ze stali nierdzewnej typu duplex. Aby uzyskać dobre formowanie spoiny przy jednoczesnym zwiększeniu prędkości spawania i spełnieniu wymagań dotyczących spawania niskoenergetycznego i wysokowydajnego, firma Lide Pipe Industry zaproponowała zastosowanie szybkiego spawania impulsowego dwudrutowego. Technologia spawania dwudrutowego znacznie zwiększa dopływ ciepła, zapewniając jeziorko stopionego powstałe w wyniku stopienia zarówno materiału podstawowego, jak i drutu spawalniczego. Dodatkowo roztopiony metal w jeziorku jest energicznie mieszany w wyniku wspólnego działania wielu drutów spawalniczych, co pomaga zapobiegać spływaniu nadmiernej ilości ciekłego metalu do końca jeziorka i sprzyja stabilnemu spawaniu z dużą prędkością. Metoda dwudrutowa wprowadza także dodatkowy łuk, co znacznie poprawia rozkład pola temperatur w strefie wtopienia, zwiększa wydajność napawania i prędkość spawania oraz zmniejsza dopływ ciepła podczas spawania.
