A36 vs A992 – Komposisi, Perlakuan Panas, Properti, dan Aplikasi
Bagikan
Table Of Content
Table Of Content
Pengenalan
ASTM A36 dan ASTM A992 adalah dua jenis baja struktural yang paling umum ditentukan untuk bangunan, jembatan, dan fabrikasi umum. Insinyur dan tim pengadaan sering mempertimbangkan trade-off antara biaya bahan baku, berat bagian, kemampuan pengelasan, dan kinerja mekanis yang diperlukan saat memilih di antara keduanya. Konteks keputusan yang khas termasuk di mana ekonomi dan pelat/stok datar adalah pendorong utama (A36) dibandingkan dengan di mana bagian yang lebih ringan, kekuatan desain yang lebih tinggi, dan kinerja flens lebar yang konsisten diperlukan (A992).
Perbedaan teknis utama antara kedua grade adalah bahwa A992 adalah baja struktural modern berkekuatan tinggi rendah paduan (HSLA) yang dioptimalkan untuk memberikan kekuatan hasil yang lebih tinggi dan keseimbangan kekuatan–ketangguhan yang menguntungkan melalui kimia yang terkontrol dan mikro-paduan, sementara A36 adalah baja struktural karbon tradisional dengan kekuatan hasil minimum yang lebih rendah dan kimia yang lebih sederhana. Perbedaan ini mempengaruhi perilaku yang berbeda dalam fabrikasi, pengelasan, dan desain struktural.
1. Standar dan Penunjukan
- ASTM/ASME:
- A36: ASTM A36 / ASME SA36 — “Baja struktural karbon”
- A992: ASTM A992 / A992M — “Bentuk baja struktural” (HSLA untuk bentuk flens lebar)
- EN: kira-kira setara dengan EN adalah keluarga S275/S355 untuk kekuatan serupa tetapi bukan pencocokan satu-ke-satu langsung
- JIS/GB: standar Jepang dan Cina memiliki grade struktural yang sebanding (misalnya, SS400, Q345) tetapi komposisi dan jaminan berbeda
- Klasifikasi:
- A36: baja struktural karbon
- A992: baja struktural berkekuatan tinggi rendah paduan (HSLA) (untuk bentuk struktural yang digulung)
2. Komposisi Kimia dan Strategi Paduan
Tabel berikut merangkum batasan atau rentang komposisi yang khas seperti yang ditentukan oleh standar ASTM dan praktik pabrik umum. Nilai diberikan dalam persen berat dan merupakan maksimum atau rentang yang khas daripada komposisi yang tepat untuk setiap lot pabrik tunggal.
| Elemen | A36 (batasan khas) | A992 (batasan khas / catatan) |
|---|---|---|
| C | ≤ 0.26% | ≤ 0.23% (karbon lebih rendah untuk kemampuan pengelasan dan ketangguhan yang lebih baik) |
| Mn | 0.60–1.20% (maks ≈1.20%) | ~0.30–1.50% (terkendali untuk kekuatan dan ketangguhan) |
| Si | ≤ 0.40% | ≤ 0.40% (deoksidasi; terkontrol) |
| P | ≤ 0.04% | ≤ 0.035% (P yang lebih rendah meningkatkan ketangguhan) |
| S | ≤ 0.05% | ≤ 0.045% |
| Cr | jejak | ≤ 0.20% (jika ada) |
| Ni | jejak | ≤ 0.50% (jika ada) |
| Mo | jejak | ≤ 0.08% (jika ada) |
| V | tidak ditentukan (jejak) | mungkin mengandung V kecil (≤ 0.10%) sebagai mikro-paduan |
| Nb (Nb/Ta) | tidak ada yang ditentukan | mungkin mengandung mikro-paduan (≤ 0.05%) |
| Ti | tidak ada yang ditentukan | kemungkinan jumlah jejak untuk kontrol butir |
| B | tidak ditentukan | jejak jika digunakan untuk kontrol kekerasan |
| N | tidak ditentukan | kontrol N rendah sering diterapkan untuk kontrol inklusi/ketangguhan |
Bagaimana paduan mempengaruhi perilaku: - Karbon yang lebih rendah dan fosfor/sulfur yang terkontrol meningkatkan ketangguhan notch dan kemampuan pengelasan. - Elemen mikro-paduan (Nb, V, Ti) dalam A992 memperhalus ukuran butir dan memberikan penguatan presipitasi, menghasilkan kekuatan hasil yang lebih tinggi dengan mempertahankan duktilitas. - Paduan jejak (Cr, Ni, Mo) jika ada dapat sedikit meningkatkan kekerasan dan kekuatan tetapi dijaga rendah dalam spesifikasi struktural untuk mempertahankan kemampuan pengelasan.
3. Mikrostruktur dan Respons Perlakuan Panas
- A36: Mikrostruktur khas yang digulung adalah ferit dengan pulau pearlit. Karena ditentukan sebagai baja struktural karbon biasa, biasanya digunakan dalam kondisi yang digulung tanpa perlakuan panas lebih lanjut. Ukuran butir dan morfologi ferit-pearlit mengontrol sifat mekanis; normalisasi dimungkinkan tetapi jarang diterapkan dalam fabrikasi struktural konvensional.
- A992: Mikrostruktur yang digulung adalah ferit dengan pearlit yang lebih halus atau konstituen bainitik tergantung pada penggulungan dan pendinginan. Mikro-paduan dan pemrosesan termo-mekanis mendorong ukuran butir austenit sebelumnya yang lebih halus dan menyebarkan presipitat (misalnya, NbC, VC) yang menguatkan melalui presipitasi dan pemurnian butir.
- Rute perlakuan panas:
- Normalisasi: dapat memperhalus ukuran butir dan sedikit meningkatkan ketangguhan untuk kedua grade, tetapi tidak umum ditentukan untuk bentuk flens lebar dalam praktik.
- Quench & temper: tidak khas untuk kedua grade dalam bentuk produk struktural; baja ini tidak dimaksudkan untuk perlakuan pengerasan berat dalam bentuk komersial.
- Proses termo-mekanis (A992): penggulungan terkontrol dan pendinginan yang dipercepat dalam praktik pabrik memberikan karakteristik HSLA—kekuatan hasil yang lebih tinggi untuk ketangguhan yang sebanding tanpa perlu perlakuan panas pasca-gulung.
4. Sifat Mekanis
Tabel menunjukkan karakteristik mekanis standar atau khas yang umum digunakan dalam desain. Nilai aktual tergantung pada ketebalan, praktik pabrik, dan spesifikasi yang diterapkan.
| Sifat | A36 (tipikal) | A992 (tipikal) |
|---|---|---|
| Kekuatan Hasil Minimum | 36 ksi (250 MPa) | 50 ksi (345 MPa) |
| Kekuatan Tarik (rentang) | 58–80 ksi (400–550 MPa) tergantung pada ketebalan | ~65–85 ksi (450–585 MPa) tipikal |
| Peregangan (dalam 200 mm atau 2 in) | ≥ 20% (tergantung pada ketebalan) | ≥ 18% (tergantung pada bagian & spes) |
| Ketangguhan Impak | Tidak ditentukan secara default; variabel — ketangguhan sedang | Seringkali ketangguhan notch yang lebih baik karena C yang lebih rendah dan mikro-paduan; mungkin ditentukan jika diperlukan |
| Kekerasan | Sedang (HRB tipikal dalam rentang rendah-menengah) | Lebih tinggi (mencerminkan kekuatan hasil yang lebih tinggi); masih dalam rentang formabilitas yang baik |
Interpretasi: - A992 memberikan kekuatan hasil minimum yang jauh lebih tinggi dan kemampuan tarik yang lebih tinggi, memungkinkan anggota yang lebih ringan atau bagian yang lebih kecil untuk beban yang sama. - A36 lebih duktil seperti yang ditentukan dalam banyak ketebalan dan memuaskan untuk banyak aplikasi struktural yang tidak kritis. - Ketangguhan pada suhu rendah cenderung lebih baik di A992 ketika pabrik mengontrol kimia dan pemrosesan; namun, ketangguhan impak tidak dijamin secara universal kecuali ditentukan.
5. Kemampuan Pengelasan
Kemampuan pengelasan tergantung pada kandungan karbon, ekuivalen karbon, dan mikro-paduan. Dua indeks empiris yang umum digunakan adalah:
$$CE_{IIW} = C + \frac{Mn}{6} + \frac{Cr+Mo+V}{5} + \frac{Ni+Cu}{15}$$
dan
$$P_{cm} = C + \frac{Si}{30} + \frac{Mn+Cu}{20} + \frac{Cr+Mo+V}{10} + \frac{Ni}{40} + \frac{Nb}{50} + \frac{Ti}{30} + \frac{B}{1000}$$
Interpretasi kualitatif: - A36: Karbon sedang tetapi lebih tinggi dari A992; CE dan Pcm sedang, sehingga A36 umumnya mudah dilas dengan bahan habis pakai dan prosedur standar. Pengendalian suhu pra-panas dan antar-lapisan mungkin diperlukan untuk bagian yang lebih tebal atau pengelasan kritis untuk menghindari retak hidrogen. - A992: Karbon yang lebih rendah dan konsentrasi terbatas dari elemen yang meningkatkan kekerasan biasanya menghasilkan ekuivalen karbon yang lebih rendah dan kekerasan yang lebih rendah, yang meningkatkan kemampuan pengelasan. Elemen mikro-paduan biasanya tidak mengganggu kemampuan pengelasan jika diproses dengan benar. Untuk struktur kritis, insinyur masih menentukan prosedur pengelasan yang tepat, pra-panas, dan elektroda yang memenuhi syarat sesuai dengan AWS dan persyaratan proyek.
Catatan praktis: - Kedua grade umumnya disambung dengan SMAW, GMAW, dan FCAW dengan elektroda struktural standar. - Bentuk flens lebar A992 memiliki pedoman pengelasan yang telah teruji dengan baik dalam standar konstruksi baja; desainer struktural harus mengikuti kode yang berlaku untuk pra-panas, pemilihan logam pengisi, dan kualifikasi.
6. Korosi dan Perlindungan Permukaan
- Baik A36 maupun A992 bukanlah stainless; ketahanan korosi intrinsik serupa dan terbatas pada perilaku baja karbon telanjang.
- Strategi perlindungan umum:
- Galvanisasi celup panas untuk paparan luar jangka panjang dan perlindungan terhadap korosi atmosfer.
- Sistem pelapisan pelindung (primer + lapisan atas) untuk baja jembatan dan bangunan.
- Baja cuaca (gaya corten) adalah keluarga paduan yang berbeda; A992 bukanlah baja cuaca kecuali diproduksi dan disertifikasi secara khusus sebagai demikian.
- PREN (angka ekuivalen ketahanan pitting) hanya relevan untuk paduan stainless dan tidak berlaku untuk A36 atau A992:
$$\text{PREN} = \text{Cr} + 3.3 \times \text{Mo} + 16 \times \text{N}$$
Penggunaan PREN tidak berlaku di sini; sebaliknya pilih pelapis dan ketebalan galvanisasi sesuai dengan lingkungan dan harapan siklus hidup.
7. Fabrikasi, Kemudahan Mesin, dan Formabilitas
- Pemotongan: Kedua grade mudah dipotong dengan oksigen-bahan bakar, plasma, laser, dan waterjet. Kekuatan A992 yang lebih tinggi dapat sedikit mempengaruhi parameter pemotongan tetapi tidak metode pemotongan yang dipilih.
- Kemudahan mesin: Baja karbon seperti A36 dan baja HSLA seperti A992 serupa untuk pemesinan umum, tetapi kekuatan A992 yang lebih tinggi dan presipitat mikro-paduan dapat menyebabkan sedikit peningkatan keausan alat dalam beberapa operasi.
- Pembengkokan dan pembentukan: A36, dengan kekuatan hasil yang umumnya lebih rendah, lebih mudah dibentuk menjadi deformasi besar tanpa pemulihan. Kekuatan hasil A992 yang lebih tinggi memerlukan gaya tekan yang lebih berat dan kontrol pemulihan yang lebih ketat; namun, pembentukan yang dirancang dalam batas material adalah hal yang rutin.
- Penyelesaian: Keduanya menerima pelapisan, galvanisasi, dan pengecatan dengan cara yang serupa. Spesifikasi pra-perlakuan dan pembersihan ledakan identik.
8. Aplikasi Tipikal
| A36 — Penggunaan Tipikal | A992 — Penggunaan Tipikal |
|---|---|
| Pelat struktural umum, sudut, datar, dan fabrikasi biaya rendah | Balok flens lebar, kolom, dan bentuk struktural di bangunan dan jembatan |
| Anggota non-kritis di mana pengelasan dan pengencangan adalah standar dan beban sedang | Rangka struktural utama di mana meminimalkan ukuran dan berat bagian adalah penting |
| Dasar peralatan, rak, dan komponen manufaktur umum | Rangka bangunan tinggi dan menengah, girder bentang panjang, jembatan jalan raya |
| Perbaikan biaya rendah, anggota sekunder, dan pekerjaan baja lainnya | Situasi yang memerlukan sifat bagian yang konsisten dan rasio kekuatan-terhadap-berat yang lebih tinggi |
Alasan pemilihan: - Pilih A36 di mana biaya, ketersediaan, dan fabrikasi yang lebih sederhana adalah prioritas dan kekuatan yang lebih tinggi tidak diperlukan. - Pilih A992 ketika desain struktural menuntut kekuatan hasil yang lebih tinggi untuk mengurangi ukuran anggota, atau ketika kode atau pembeli memerlukan A992 untuk bentuk flens lebar dengan sifat pabrik yang dapat diprediksi.
9. Biaya dan Ketersediaan
- Biaya: A36 biasanya lebih murah per unit massa karena diproses lebih sedikit dan memiliki kimia yang lebih sederhana. A992 memiliki premium yang terkait dengan kekuatan yang lebih tinggi dan pemrosesan pabrik yang terkontrol.
- Ketersediaan berdasarkan bentuk produk:
- A36: tersedia luas dalam pelat, batang, sudut, saluran, dan bentuk; hampir universal dalam rantai pasokan struktural umum.
- A992: umumnya diproduksi dan disimpan untuk bagian dan balok flens lebar (W) yang digulung; kurang umum dalam bentuk pelat kecuali ditentukan.
- Perspektif siklus hidup: A992 dapat mengurangi berat material keseluruhan dan biaya pemasangan; bandingkan biaya material yang dikirim ditambah dampak fabrikasi dan pemasangan daripada hanya harga baja mentah.
10. Ringkasan dan Rekomendasi
| Kriteria | A36 | A992 |
|---|---|---|
| Kemampuan Pengelasan | Baik (praktik standar) | Sangat baik (C lebih rendah, kekerasan lebih rendah) |
| Kekuatan–Ketangguhan | Kekuatan hasil lebih rendah, duktilitas baik | Kekuatan hasil lebih tinggi dan ketangguhan seimbang (HSLA) |
| Biaya | Lebih rendah per unit massa | Lebih tinggi per unit massa, tetapi rasio kekuatan-terhadap-berat yang lebih baik |
| Ketersediaan | Sangat tinggi di banyak bentuk produk | Tinggi untuk bentuk yang digulung; fokus pada bagian flens lebar |
Pilih A36 jika: - Proyek Anda menggunakan pelat, datar, atau rangka sekunder non-kritis dan biaya per ton adalah pendorong utama. - Desain tidak memerlukan kekuatan hasil yang tinggi dan Anda lebih memilih baja yang lebih duktil dan mudah dibentuk untuk fabrikasi yang rumit. - Pemasok lokal menyimpan A36 dalam bentuk dan bagian yang diperlukan.
Pilih A992 jika: - Anda memerlukan kekuatan hasil minimum yang lebih tinggi (50 ksi / 345 MPa) untuk mengurangi ukuran bagian atau total berat dan untuk memenuhi kode struktural atau kriteria desain. - Anda menentukan balok/kolom flens lebar yang digulung di mana sifat pabrik yang dapat diprediksi, kekuatan yang lebih tinggi, dan ketangguhan yang baik diperlukan. - Kinerja pengelasan, dimensi anggota yang lebih ramping, dan sifat mekanis yang konsisten untuk anggota struktural adalah prioritas.
Kesimpulan A36 dan A992 melayani filosofi desain yang berbeda: A36 untuk pekerjaan struktural umum yang ekonomis; A992 untuk bentuk struktural berkekuatan tinggi yang dioptimalkan di mana efisiensi material dan kinerja bagian yang konsisten penting. Tentukan grade yang sesuai dengan persyaratan struktural dan batasan biaya fabrikasi, pengelasan, dan siklus hidup proyek Anda.