A333 Gr6 vs A106 Gr.B – Komposisi, Perlakuan Panas, Sifat, dan Aplikasi
Bagikan
Table Of Content
Table Of Content
Pengenalan
ASTM A333 Grade 6 dan ASTM A106 Grade B adalah dua jenis pipa baja karbon yang umum ditentukan dalam pipa tekanan, minyak & gas, dan industri proses umum. Insinyur dan profesional pengadaan sering membandingkan kedua grade ini satu sama lain saat memilih pipa atau pelat untuk sistem yang menyeimbangkan biaya, kemampuan las, kinerja mekanis, dan suhu layanan. Konteks keputusan yang umum termasuk pemilihan untuk layanan kriogenik atau suhu rendah dibandingkan dengan pengangkutan suhu lebih tinggi, dan prioritas seperti ketahanan dampak yang dijamin dibandingkan dengan ekonomi fabrikasi.
Perbedaan praktis utama adalah kinerja dampak suhu rendah yang dijamin dari A333 Grade 6 dibandingkan dengan fokus suhu tinggi yang umum dari A106 Grade B. Karena keduanya adalah baja karbon biasa/baja paduan rendah dengan tingkat kekuatan yang serupa, perbandingan berfokus pada ketangguhan pada suhu, kriteria pengujian dan penerimaan yang ditentukan, serta implikasi hilir untuk pengelasan, inspeksi, dan langkah-langkah perlindungan.
1. Standar dan Penunjukan
- ASTM/ASME:
- A333 Grade 6 — “Pipa Baja Tanpa Sambungan dan Las untuk Layanan Suhu Rendah.” Sering digunakan untuk aplikasi suhu rendah atau kriogenik di mana ketangguhan dampak pada suhu rendah yang ditentukan diperlukan.
- A106 Grade B — “Pipa Baja Karbon Tanpa Sambungan untuk Layanan Suhu Tinggi.” Umum untuk pipa kilang, petrokimia, dan proses di mana kekuatan suhu tinggi dan ekonomi adalah pertimbangan utama.
- EN (Eropa): Setara yang sebanding tetapi tidak identik ada dalam standar EN (misalnya, keluarga P265/275/355) — pemilihan memerlukan referensi silang terhadap persyaratan mekanis dan dampak.
- JIS/GB: Standar Jepang dan Cina mencakup varian suhu rendah; kesetaraan langsung harus diverifikasi oleh spesifikasi mekanis dan dampak.
- Klasifikasi: Keduanya adalah baja karbon/baja paduan rendah (bukan stainless, bukan baja alat, bukan HSLA dalam arti ketat). A333 Grade 6 adalah baja karbon suhu rendah dengan pengujian dampak yang wajib; A106 Grade B adalah baja karbon umum untuk layanan suhu tinggi atau ambient.
2. Komposisi Kimia dan Strategi Paduan
Kedua grade ini sengaja sederhana dalam kimia: mereka mengandalkan karbon dan mangan sebagai kontributor kekuatan utama, dengan batasan ketat pada fosfor dan belerang untuk menghindari kerapuhan dan masalah terkait hidrogen. Unsur paduan di luar C, Mn, Si baik tidak ada atau hanya ada dalam jumlah jejak.
Tabel: Komposisi kimia tipikal (wt%) — konsultasikan laporan uji pabrik (MTR) dan spesifikasi ASTM yang berlaku untuk nilai tingkat kontrak. Tabel menunjukkan batasan representatif yang umum dikutip dalam praktik industri.
| Unsur | A333 Gr 6 (batas tipikal) | A106 Gr B (batas tipikal) |
|---|---|---|
| C | ≤ 0.30 (maks) | ≤ 0.30 (maks) |
| Mn | ≈ 0.30–1.20 (tipikal) | ≈ 0.29–1.06 (tipikal) |
| Si | ≤ 0.10–0.35 | ≤ 0.10–0.35 |
| P | ≤ 0.035 (maks) | ≤ 0.035 (maks) |
| S | ≤ 0.035 (maks) | ≤ 0.035 (maks) |
| Cr | umumnya jejak | umumnya jejak |
| Ni | umumnya jejak | umumnya jejak |
| Mo | umumnya jejak | umumnya jejak |
| V, Nb, Ti, B, N | tidak ditentukan / jejak di sebagian besar peleburan | tidak ditentukan / jejak di sebagian besar peleburan |
Catatan: - Nilai adalah batas tipikal indikatif dan praktik industri; batas kontraktual yang tepat ditentukan oleh spesifikasi ASTM yang relevan dan persyaratan pembeli. - Kimia A333 Gr6 dikendalikan untuk memastikan ketangguhan suhu rendah; ini biasanya menyiratkan tingkat kebersihan yang sedikit lebih ketat dan tingkat kotoran yang rendah daripada penambahan paduan yang substansial. - Tidak ada grade yang dirancang sebagai stainless atau sangat paduan; ketahanan korosi harus dicapai melalui pelapisan, pelapisan, atau pemilihan paduan stainless jika diperlukan.
Bagaimana paduan mempengaruhi sifat: - Karbon meningkatkan kekuatan dan kekerasan tetapi menurunkan kemampuan las dan ketangguhan jika berlebihan. - Mangan berkontribusi pada kemampuan pengerasan dan kekuatan tarik serta membantu mengatasi efek kerapuhan belerang dengan membentuk sulfida mangan. - Silikon adalah deoksidator dan dapat sedikit meningkatkan kekuatan. - Unsur paduan seperti Cr, Ni, Mo meningkatkan kemampuan pengerasan dan kekuatan suhu tinggi jika ada; mereka tidak signifikan dalam grade dasar ini.
3. Mikrostruktur dan Respons Perlakuan Panas
Mikrostruktur tipikal: - Kedua grade biasanya disuplai dalam kondisi digulung atau dinormalisasi untuk pipa. Mikrostruktur terutama adalah ferit-perlit untuk pemrosesan pabrik konvensional. - A333 Grade 6 sering dinormalisasi atau diperlakukan/dikendalikan secara termal selama produksi untuk memastikan struktur ferit-perlit yang halus dengan ketangguhan dampak yang baik pada suhu rendah. - A106 Grade B biasanya disuplai sebagai dinormalisasi atau digulung, ditujukan untuk kekuatan suhu lebih tinggi dan stabilitas dimensi daripada ketangguhan kriogenik.
Efek perlakuan panas: - Normalisasi memperhalus ukuran butir, meningkatkan ketangguhan dan membuat sifat mekanis lebih seragam; kedua grade mendapat manfaat dari normalisasi. - Pendinginan dan tempering tidak standar untuk grade ini, tetapi melalui paduan yang lebih tinggi dan perlakuan panas yang terkontrol, kekuatan dapat ditingkatkan dengan mengorbankan duktilitas dan ketangguhan; ini tidak umum untuk pipa yang ditentukan untuk A106 atau A333. - Pemrosesan termo-mekanis (penggulungan terkontrol) dapat meningkatkan kekuatan dan ketangguhan pada kedua baja dengan perbaikan butir dan kontrol presipitat, dan lebih umum di mana material ditentukan untuk kekuatan lebih tinggi dengan ketangguhan.
4. Sifat Mekanis
Rentang sifat mekanis representatif untuk bentuk produk komersial tipikal (pipa) diberikan di bawah ini. Selalu verifikasi tabel ASTM yang berlaku untuk minimum kontrak dan nilai MTR.
| Sifat | A333 Gr 6 (tipikal) | A106 Gr B (tipikal) |
|---|---|---|
| Kekuatan tarik (UTS) | ~415–550 MPa (rentang tipikal) | ~415–550 MPa (rentang tipikal) |
| Kekuatan luluh (0.2% offset) | ~240–350 MPa (tergantung pada dinding/ketebalan) | ~240–350 MPa (tergantung pada dinding/ketebalan) |
| Peregangan (dalam 2 in / 50 mm) | ≥ 20–30% (bervariasi berdasarkan ukuran) | ≥ 20–30% (bervariasi berdasarkan ukuran) |
| Ketangguhan dampak (Charpy V-notch) | Minimum yang ditentukan pada suhu rendah (misalnya, -29°C hingga -46°C tergantung pada spesifikasi) | Biasanya tidak ada persyaratan dampak suhu rendah yang dijamin (d uji pada suhu ambient jika ada) |
| Kekerasan | Sedang (rentang HRC rendah/tinggi HB tipikal) | Sedang |
Interpretasi: - Dalam istilah tarik/luluh, kedua grade menempati pita yang serupa; tidak ada yang merupakan pelat mikro-paduan kekuatan tinggi berdasarkan desain. - A333 Gr 6 ditentukan untuk mempertahankan ketangguhan notch yang dapat diterima pada suhu rendah yang ditentukan; ini adalah keuntungan mekanis yang mendefinisikan dibandingkan A106 Gr B. - A106 Gr B tidak memiliki penerimaan dampak suhu rendah yang wajib; ketangguhannya pada suhu rendah tidak dijamin tanpa pengujian atau spesifikasi tambahan.
5. Kemampuan Las
Kemampuan las tergantung terutama pada ekuivalen karbon (CE) dan kontrol input panas proses. Untuk baja karbon biasa seperti A333 Gr6 dan A106 GrB, kemampuan las umumnya baik untuk pengelasan fusi standar dengan pemanasan awal dan prosedur yang sesuai, tetapi layanan suhu rendah memerlukan kontrol yang lebih ketat untuk menghindari retak dingin dan kehilangan ketangguhan di zona yang terpengaruh panas.
Indeks kemampuan las yang berguna: - Ekuivalen karbon IIW: $$CE_{IIW} = C + \frac{Mn}{6} + \frac{Cr+Mo+V}{5} + \frac{Ni+Cu}{15}$$ - Yang lebih konservatif $P_{cm}$: $$P_{cm} = C + \frac{Si}{30} + \frac{Mn+Cu}{20} + \frac{Cr+Mo+V}{10} + \frac{Ni}{40} + \frac{Nb}{50} + \frac{Ti}{30} + \frac{B}{1000}$$
Interpretasi kualitatif: - Kedua grade biasanya memiliki karbon rendah dan mangan sedang, menghasilkan nilai CE sedang yang menyiratkan pengelasan rutin dapat dilakukan dengan bahan habis pakai standar. - Untuk A333 Gr6 (layanan suhu rendah), pemanasan awal, kontrol suhu antar proses, dan kontrol panas pasca-las sering ditentukan untuk melindungi ketangguhan HAZ; prosedur pengelasan harus memenuhi syarat untuk kinerja dampak suhu rendah yang diperlukan. - A106 GrB umum dan mudah dilas untuk layanan suhu ambient dan tinggi; namun, ketika digunakan di lingkungan suhu rendah, pengujian/kontrol tambahan diperlukan karena ketangguhan logam dasar tidak dijamin.
6. Korosi dan Perlindungan Permukaan
- Baik A333 Gr6 maupun A106 GrB bukanlah baja tahan korosi. Perlindungan korosi dicapai melalui pengecatan, pelapisan, pelapisan, perlindungan katodik, atau galvanisasi jika diperlukan.
- PREN (angka ekuivalen ketahanan pitting) berlaku untuk grade stainless dan tidak relevan untuk baja karbon ini: $$\text{PREN} = \text{Cr} + 3.3 \times \text{Mo} + 16 \times \text{N}$$
- Pemilihan untuk lingkungan korosif harus mempertimbangkan peningkatan ke paduan stainless atau tahan korosi; untuk paparan air netral atau atmosfer, pelapisan dan perlindungan katodik adalah solusi standar.
7. Fabrikasi, Kemampuan Mesin, dan Pembentukan
- Kemampuan mesin: Kedua grade diproses dengan cara yang serupa karena kimia yang sebanding; kemampuan mesin adalah tipikal untuk baja karbon rendah. Kecepatan pemotongan dan alat harus diatur untuk baja karbon dengan kekuatan sedang.
- Pembentukan dan pembengkokan: Keduanya membentuk dengan baik dalam kondisi dinormalisasi/digulung atau dinormalisasi. Persyaratan ketangguhan A333 Gr6 yang lebih ketat berarti kontrol penggulungan/pemanasan pabrik lebih hati-hati, tetapi pembentukan lapangan sebanding.
- Pengelasan, perlakuan panas pasca-las (PWHT): PWHT jarang diperlukan untuk kedua grade kecuali ditentukan untuk kondisi layanan (misalnya, untuk mengurangi tegangan sisa atau untuk layanan suhu tinggi). Untuk layanan suhu rendah dengan A333, kualifikasi prosedur untuk mempertahankan ketangguhan HAZ sangat penting.
8. Aplikasi Tipikal
| A333 Grade 6 | A106 Grade B |
|---|---|
| Pipa kriogenik atau suhu rendah dan bejana tekan di mana dampak Charpy pada suhu rendah ditentukan (misalnya, pipa LNG, saluran umpan dingin, sistem pendingin) | Saluran uap suhu tinggi, pipa proses, pipa kilang, saluran umum untuk fluida pada suhu ambient hingga tinggi |
| Saluran lepas pantai dan bawah laut di mana ketangguhan suhu rendah dan ketahanan terhadap patah rapuh diperlukan | Saluran transmisi, tabung boiler, dan pipa proses di mana kekuatan suhu tinggi dan ekonomi adalah prioritas |
| Setiap aplikasi pipa di mana pengujian dampak suhu rendah yang ditentukan secara kontraktual diperlukan | Berbagai jenis pipa industri di mana sifat kimia dan mekanis standar A106 memenuhi target desain dan biaya |
Rasional pemilihan: - Pilih A333 Gr6 di mana suhu desain mendekati atau turun di bawah suhu transisi duktil–rapuh dan ketangguhan dampak suhu rendah harus dijamin oleh spesifikasi dan pengujian. - Pilih A106 GrB di mana suhu operasi adalah ambient hingga tinggi dan pembeli lebih memilih grade pipa yang umum tersedia, ekonomis, dan dalam volume tinggi.
9. Biaya dan Ketersediaan
- A106 Grade B adalah salah satu pipa baja karbon tanpa sambungan yang paling banyak diproduksi dan disimpan di seluruh dunia; oleh karena itu, cenderung lebih ekonomis dan lebih mudah diperoleh dalam berbagai ukuran dan jadwal.
- A333 Grade 6 mungkin memiliki biaya lebih tinggi karena persyaratan pengujian dampak suhu rendah tambahan dan pemrosesan pabrik tambahan (normalisasi, penggulungan terkontrol, kontrol kualitas yang lebih ketat). Ketersediaan umumnya baik tetapi mungkin lebih terbatas dalam ukuran yang tidak biasa atau waktu pengiriman yang singkat.
- Bentuk produk penting: tanpa sambungan vs dilas vs ERW; bagian diameter besar atau dinding tebal akan mempengaruhi waktu pengiriman dan biaya untuk kedua grade.
10. Ringkasan dan Rekomendasi
Tabel ringkasan (kualitatif)
| Kriteria | A333 Gr 6 | A106 Gr B |
|---|---|---|
| Kemampuan las | Baik, tetapi prosedur pengelasan harus mempertahankan ketangguhan HAZ untuk layanan suhu rendah | Baik untuk aplikasi umum; prosedur pengelasan standar biasanya cukup |
| Seimbang Kekuatan–Ketangguhan | Tensile/yield serupa; ketangguhan suhu rendah yang dijamin lebih unggul | Tensile/yield serupa; ketangguhan tidak dijamin pada suhu rendah |
| Biaya | Sedang — mungkin lebih tinggi karena pengujian dan pemrosesan | Umumnya lebih rendah — tersedia luas, ekonomis |
Rekomendasi: - Pilih A333 Grade 6 jika aplikasi Anda memerlukan ketangguhan dampak yang dijamin pada suhu rendah, jika risiko patah rapuh harus diminimalkan, atau jika suhu desain yang ditentukan berada dalam rentang suhu rendah/kriogenik. Juga pilih A333 Gr6 ketika pengujian suhu rendah yang diwajibkan secara kontraktual atau kriteria penerimaan ketangguhan notch diharuskan. - Pilih A106 Grade B jika Anda memerlukan pipa baja karbon tanpa sambungan yang ekonomis dan tersedia luas untuk layanan suhu ambient hingga tinggi di mana ketangguhan suhu rendah bukanlah persyaratan utama, dan di mana praktik pengelasan dan fabrikasi standar sudah cukup.
Catatan akhir: Baik ASTM A333 Gr6 maupun A106 GrB adalah grade baja karbon yang handal. Pilihan yang tepat tergantung tidak hanya pada angka tarik nominal tetapi pada suhu layanan yang lebih rendah yang diperlukan, pengujian dampak yang ditentukan, kualifikasi prosedur pengelasan, dan strategi perlindungan korosi siklus hidup. Selalu rujuk tabel ASTM/ASME yang berlaku, minta Laporan Uji Pabrik, dan kualifikasi prosedur pengelasan ketika kondisi layanan mendekati batas ketangguhan material.