ほんじゃstr_replaceの仕様がそうなんだわ。
検索語・置換語が複数渡ってるから、まず
s2の ABC\\nDEF\\nGHI\\JKL が ABC\nDEF\nGHI\JKL に置換されて、
さらに ABC\nDEF\nGHI\JKL が残りの$arr2の置換（\n -> LF）をやって
s3に改行が入るんだろうね。