ABS A vs AH36 – Komposisi, Perlakuan Panas, Sifat, dan Aplikasi
Bagikan
Table Of Content
Table Of Content
Pengenalan
ABS A dan AH36 adalah dua grade baja struktural yang banyak digunakan dalam pembangunan kapal yang dihadapi oleh desainer, produsen, dan tim pengadaan. Insinyur sering memilih antara keduanya ketika menyeimbangkan biaya, kekuatan yang dibutuhkan, kemampuan pengelasan, dan kondisi layanan (misalnya, pelat dek kargo di mana penghematan berat penting dibandingkan dengan pelat lambung di mana ketangguhan melalui ketebalan dan tegangan yang lebih tinggi diperbolehkan). Perbedaan praktis utama adalah spesifikasi grade dan kinerja mekanis minimum: ABS A adalah pelat kapal struktural konvensional (ringan) dengan kekuatan minimum yang lebih rendah, sementara AH36 adalah baja struktural kapal dengan kekuatan lebih tinggi, dengan persyaratan ketangguhan yang lebih ketat dan umumnya digunakan di mana tegangan yang lebih tinggi atau bagian yang lebih tipis diinginkan. Grade ini sering dibandingkan karena mereka menempati posisi berdekatan dalam hierarki struktur kapal dan karena mengganti satu dengan yang lain mempengaruhi ketebalan pelat, parameter fabrikasi, dan biaya.
1. Standar dan Penunjukan
- ABS A: Penunjukan yang digunakan dalam aturan American Bureau of Shipping (ABS) dan spesifikasi pembangunan kapal yang setara. Sebanding dengan baja struktural kapal umum (sering diselaraskan dengan nomenklatur “Grade A” yang lebih lama).
- AH36: Grade baja kapal yang kuat, dinormalisasi yang ditemukan dalam aturan ABS dan dalam ASTM A131 sebagai Grade AH36. Juga dirujuk dalam standar klasifikasi dan nasional lainnya untuk baja laut.
- Standar setara/terkait:
- ASTM/ASME: ASTM A131 (AH36 adalah grade yang terdefinisi); baja tipe “Grade A” diwakili dalam daftar ASTM yang lebih lama atau setara.
- EN: Baja pembangunan kapal Eropa menggunakan notasi seperti S355G, S420G, dll.; AH36 kira-kira sebanding dalam kekuatan dengan beberapa grade baja S tetapi persyaratan komposisi/ketangguhan berbeda.
- JIS/GB: Standar nasional menyediakan grade kapal yang sebanding; referensi silang yang tepat harus diperiksa sesuai spesifikasi proyek.
- Klasifikasi baja:
- Baik ABS A maupun AH36 adalah baja struktural karbon-mangan (non-stainless, non-tool) dalam keluarga HSLA/struktural ketika mikroaloy; AH36 adalah grade struktural dengan kekuatan lebih tinggi.
2. Komposisi Kimia dan Strategi Paduan
Tabel berikut memberikan batasan komposisi tipikal (wt%) yang sering dikutip dalam spesifikasi pelat kapal ABS/ASTM. Nilai-nilai ini bersifat indikatif; batasan yang tepat tergantung pada standar yang diterbitkan, ketebalan pelat, dan pemasok.
| Elemen | ABS A (batas spesifikasi tipikal, wt%) | AH36 (batas spesifikasi tipikal, wt%) |
|---|---|---|
| C (Karbon) | ≤ 0.18–0.20 (maks) | ≤ 0.16–0.18 (maks) |
| Mn (Mangan) | 0.60–1.60 (rentang) | 0.70–1.60 (rentang) |
| Si (Silikon) | ≤ 0.50 (maks) | ≤ 0.50 (maks) |
| P (Fosfor) | ≤ 0.035–0.045 (maks) | ≤ 0.035 (maks) |
| S (Belerang) | ≤ 0.035–0.045 (maks) | ≤ 0.035 (maks) |
| Cr (Krom) | Biasanya ≤ 0.30 (jejak) | Biasanya ≤ 0.30 (jejak) |
| Ni (Nikel) | Biasanya ≤ 0.30 (jejak) | Biasanya ≤ 0.30 (jejak) |
| Mo (Molybdenum) | Tidak tipikal / jejak | Tidak tipikal / jejak |
| V (Vanadium) | Jejak jika mikroaloy | Jejak jika mikroaloy |
| Nb (Niobium) | Biasanya tidak ditentukan / jejak | Mungkin ada dalam varian AH36 yang mikroaloy |
| Ti (Titanium) | Jejak (deoksidasi) | Jejak (deoksidasi) |
| B (Boron) | Tidak biasanya ditentukan | Tidak biasanya ditentukan |
| N (Nitrogen) | Jejak | Jejak |
Catatan: - AH36 sering diproduksi dengan kimia yang terkontrol dan kadang-kadang mikroaloy (Nb, V, Ti) atau penggulungan termomekanis untuk mencapai kekuatan hasil yang lebih tinggi dan ketangguhan yang lebih baik pada ketebalan yang lebih rendah. ABS A umumnya adalah baja struktural karbon-mangan biasa dengan tambahan mikroaloy yang lebih sedikit. - Perbedaan strategi paduan: AH36 bergantung pada C dan Mn yang terkontrol, P/S yang rendah, dan baik mikroaloy atau pemrosesan termomekanis untuk meningkatkan kekuatan hasil sambil mempertahankan ketangguhan; ABS A menekankan ekonomi dan duktilitas dengan target kekuatan/ketangguhan yang kurang ketat.
3. Mikrostruktur dan Respons Perlakuan Panas
- Mikrostruktur tipikal:
- ABS A: Pelat yang digulung atau dinormalisasi biasanya memiliki mikrostruktur ferit–pearlit dengan pearlit yang relatif kasar di bagian yang lebih tebal. Struktur ini mendukung duktilitas yang baik tetapi kemampuan kekuatan tinggi yang terbatas.
- AH36: Tergantung pada pemrosesan (dinormalisasi, TMCP — pemrosesan termomekanis yang terkontrol), mikrostruktur berkisar dari ferit–pearlit halus hingga ferit bainitik atau poligonal halus dengan pearlit yang terdispersi dan presipitat mikroaloy. TMCP AH36 dapat menunjukkan ukuran butir yang lebih halus dan struktur dislokasi yang meningkatkan kekuatan hasil tanpa secara proporsional meningkatkan kekerasan.
- Respons perlakuan panas:
- Normalisasi: Kedua grade merespons normalisasi dengan pemurnian butir dan peningkatan ketangguhan; AH36 mendapat manfaat lebih karena pengurangan ukuran butir secara langsung meningkatkan ketangguhan pada kekuatan yang lebih tinggi.
- Quenching & tempering: Tidak tipikal untuk pelat kapal standar (mahal dan memperkenalkan distorsi), tetapi akan secara signifikan meningkatkan kekuatan dan kekerasan jika diterapkan.
- Pemrosesan termomekanis (TMCP): Umum untuk AH36 — penggulungan terkontrol dan pendinginan yang dipercepat menghasilkan mikrostruktur berbutir halus dengan hasil tinggi pada ketangguhan yang baik. ABS A kurang umum diproduksi dengan TMCP.
- Implikasi praktis: Rute produksi AH36 menekankan keseimbangan kekuatan dan ketangguhan pada suhu rendah, sementara ABS A memprioritaskan kemampuan bentuk dan ekonomi dengan sejarah penggulungan/panas yang lebih sederhana.
4. Sifat Mekanis
Sifat mekanis di bawah ini adalah minimum representatif dan rentang tipikal per spesifikasi pelat kapal umum; nilai aktual tergantung pada ketebalan dan standar sertifikasi.
| Sifat | ABS A (tipikal) | AH36 (tipikal) |
|---|---|---|
| Kekuatan Hasil (0.2% bukti) | ~235 MPa (min) | ~355 MPa (min) |
| Kekuatan Tarik (Rm) | ~400–520 MPa (tipikal) | ~490–630 MPa (tipikal) |
| Peregangan (% dalam 200 mm atau 5.65√A) | ~20–25% | ~16–21% |
| Ketangguhan Impak (Charpy V) | Peringkat suhu rendah kurang menuntut; nilai bervariasi berdasarkan spesifikasi | Ketangguhan suhu rendah yang ditentukan; umumnya 27 J (atau lebih tinggi) pada suhu subzero yang ditentukan tergantung pada ketebalan |
| Kekerasan (HB atau HRC) | Biasanya lebih rendah (lebih lunak) | Lebih tinggi tetapi masih moderat untuk mempertahankan kemampuan pengelasan |
Penjelasan: - Kekuatan: AH36 adalah grade yang lebih kuat (kekuatan hasil dan tarik lebih tinggi), memungkinkan bagian yang lebih tipis untuk kapasitas beban yang setara. - Ketangguhan: AH36 biasanya memiliki sifat impak suhu rendah yang ditentukan (sering pada suhu yang lebih rendah dibandingkan ABS A), sehingga AH36 mempertahankan ketahanan patah dalam layanan yang lebih dingin jika diproduksi sesuai spesifikasi. - Duktilitas: ABS A biasanya menunjukkan peregangan yang lebih tinggi karena kekuatan hasil yang lebih rendah dan mikrostruktur yang lebih kasar. - Desainer harus memperhitungkan pengurangan ketangguhan yang bergantung pada ketebalan; sifat yang dijamin dari kedua grade bervariasi dengan ketebalan pelat.
5. Kemampuan Pengelasan
Kemampuan pengelasan tergantung pada komposisi kimia (terutama karbon dan Mn), kemampuan pengerasan, dan elemen mikroaloy.
- Ukuran setara karbon digunakan untuk mengukur kebutuhan pemanasan awal dan perlakuan panas pasca pengelasan. Rumus umum adalah: $$CE_{IIW} = C + \frac{Mn}{6} + \frac{Cr + Mo + V}{5} + \frac{Ni + Cu}{15}$$ Ini memberikan perkiraan kualitatif tentang kerentanan terhadap retak dingin yang dibantu hidrogen dan kemampuan pengerasan.
- Rumus Pcm yang lebih komprehensif kadang-kadang digunakan untuk baja dengan kimia yang kompleks: $$P_{cm} = C + \frac{Si}{30} + \frac{Mn + Cu}{20} + \frac{Cr + Mo + V}{10} + \frac{Ni}{40} + \frac{Nb}{50} + \frac{Ti}{30} + \frac{B}{1000}$$
- Interpretasi:
- ABS A: Kekuatan yang lebih rendah dan kimia yang lebih sederhana biasanya memberikan nilai setara karbon yang lebih rendah, yang berarti kemampuan pengelasan yang lebih mudah dengan pemanasan awal yang lebih sedikit dan risiko retak hidrogen yang lebih rendah.
- AH36: Kekuatan yang lebih tinggi, kontrol kimia yang lebih ketat, dan kemungkinan mikroaloy dapat meningkatkan CE/Pcm secara moderat. AH36 sering kali masih dapat dilas dengan baik dengan prosedur yang tepat (pemanasan awal, pemilihan bahan habis pakai, kontrol input panas), tetapi perhatian diperlukan untuk pelat yang lebih tebal dan ketika kekerasan maksimum yang diperbolehkan di HAZ menjadi perhatian.
- Saran praktis: Selalu hitung CE atau Pcm untuk analisis kimia dan ketebalan aktual untuk menetapkan suhu pemanasan awal dan interpass serta untuk memilih logam pengisi yang sesuai dengan ketangguhan dan persyaratan tarik.
6. Korosi dan Perlindungan Permukaan
- Baik ABS A maupun AH36 adalah baja karbon-mangan non-stainless dan memerlukan perlindungan permukaan di lingkungan laut.
- Strategi perlindungan tipikal:
- Pelapis penghalang (primer laut, epoksi)
- Galvanisasi celup panas untuk beberapa struktur sekunder (terbatas untuk pelat berat karena masalah dimensi/pemeriksaan)
- Perlindungan katodik (untuk struktur yang terendam)
- Sistem pengecatan pemeliharaan rutin untuk lambung dan dek yang terekspos
- Indeks stainless: PREN tidak berlaku untuk grade non-stainless ini. Sebagai referensi, PREN dihitung sebagai: $$\text{PREN} = \text{Cr} + 3.3 \times \text{Mo} + 16 \times \text{N}$$ tetapi hanya berarti untuk paduan stainless di mana Cr, Mo, N signifikan.
- Perbedaan kinerja korosi: Tidak ada grade yang secara inheren tahan korosi; kimia AH36 yang sedikit berbeda tidak secara material mengubah ketahanan korosi atmosfer dibandingkan dengan ABS A. Pemilihan untuk layanan korosif harus fokus pada pelapisan, pemeriksaan, dan toleransi korosi dalam desain.
7. Fabrikasi, Kemampuan Mesin, dan Kemampuan Bentuk
- Pembengkokan dan pembentukan:
- ABS A dengan kekuatan hasil yang lebih rendah umumnya lebih mudah dibengkokkan dan dibentuk dengan lebih sedikit pemulihan dan gaya yang lebih rendah yang dibutuhkan.
- AH36, karena kekuatan hasil yang lebih tinggi, memerlukan beban pembentukan yang lebih besar dan memiliki pemulihan yang meningkat; alat dan jari-jari bengkok yang hati-hati diperlukan.
- Kemampuan mesin:
- Keduanya dapat diproses dengan praktik baja karbon standar. Kekuatan AH36 yang lebih tinggi mungkin sedikit mengurangi kecepatan pemotongan atau meningkatkan keausan alat relatif terhadap ABS A.
- Pemotongan dan penataan:
- Pemotongan api, plasma, dan kerja oksigen-bahan bakar untuk keduanya; AH36 yang lebih tebal mungkin memerlukan kontrol termal yang lebih ketat untuk menghindari degradasi HAZ.
- Penyelesaian:
- Penggilingan dan persiapan permukaan untuk pelapisan mengikuti alur kerja yang serupa; kekuatan AH36 yang lebih tinggi tidak menyulitkan penyelesaian permukaan standar.
8. Aplikasi Tipikal
| ABS A — Penggunaan Tipikal | AH36 — Penggunaan Tipikal |
|---|---|
| Anggota struktural non-kritis, stiffeners, braket, subpelat atas tangki, area lambung sekunder di mana ekonomi diprioritaskan | Pembalut lambung utama, stiffeners berkekuatan tinggi, penutup lubang, bagian di mana pengurangan ketebalan pelat dan tegangan yang lebih tinggi diperbolehkan |
| Fabrikasi umum di mana duktilitas yang lebih tinggi dan pembentukan yang lebih mudah diutamakan | Struktur kapal yang terpapar iklim lebih dingin atau memerlukan sertifikasi ketangguhan suhu rendah tertentu |
| Penggantian dan perbaikan di mana biaya adalah pendorong utama dan beban sedang | Struktur bangunan baru di mana optimasi berat dan tegangan desain yang lebih tinggi digunakan |
Rasional pemilihan: - Gunakan ABS A ketika ekonomi, kemampuan bentuk, dan fabrikasi yang sederhana mendominasi dan ketika tegangan dan lingkungan yang diperlukan tidak mengharuskan ketangguhan suhu rendah yang lebih tinggi atau bersertifikat. - Gunakan AH36 ketika desainer membutuhkan kapasitas hasil/tarik yang lebih tinggi, ketangguhan yang lebih baik yang dijamin pada suhu yang lebih rendah, atau ketika pengurangan berat/ketebalan adalah tujuan desain.
9. Biaya dan Ketersediaan
- Biaya relatif: AH36 biasanya lebih mahal per ton dibandingkan ABS A karena kontrol kimia yang lebih ketat, pemrosesan khusus (TMCP atau dinormalisasi), dan biaya sertifikasi/pengujian. Namun, biaya per struktur dapat menguntungkan AH36 jika pengurangan ketebalan pelat mengimbangi harga unit yang lebih tinggi.
- Ketersediaan: Kedua grade umumnya tersedia di pusat layanan baja dalam bentuk pelat, tetapi ketersediaan ketebalan tertentu, pelapisan, atau laporan uji pabrik yang bersertifikat harus dikonfirmasi. AH36 mungkin kurang tersedia dalam ketebalan yang sangat besar atau ukuran pelat non-standar tanpa waktu tunggu.
10. Ringkasan dan Rekomendasi
| Karakteristik | ABS A | AH36 |
|---|---|---|
| Kemampuan Pengelasan | Baik (lebih mudah, CE lebih rendah) | Baik hingga moderat (memerlukan kontrol untuk pelat yang lebih tebal) |
| Seimbang Kekuatan–Ketangguhan | Kekuatan lebih rendah, duktilitas lebih tinggi | Kekuatan lebih tinggi dengan ketangguhan suhu rendah yang ditentukan |
| Biaya | Lebih rendah per ton | Lebih tinggi per ton tetapi potensi penghematan berat |
Kesimpulan dan rekomendasi praktis: - Pilih ABS A jika: prioritas proyek adalah biaya terendah, pembentukan dan pengelasan yang lebih mudah, dan aplikasi tidak menuntut kekuatan hasil yang tinggi atau ketangguhan suhu rendah yang bersertifikat. Contoh: struktur sekunder, braket, atau di mana perlindungan korosi dan ketebalan mudah dikelola. - Pilih AH36 jika: Anda membutuhkan tegangan yang lebih tinggi, ketahanan impak suhu rendah yang bersertifikat, atau kemampuan untuk mengurangi ketebalan pelat untuk penghematan berat atau ruang. AH36 adalah pilihan logis untuk pelat lambung utama, anggota struktural kritis, atau desain yang dioptimalkan untuk berat.
Catatan akhir: Selalu konsultasikan spesifikasi proyek yang mengatur dan sertifikat uji pabrik/galangan untuk persyaratan kimia dan mekanis yang tepat. Untuk pengelasan, hitung $CE_{IIW}$ atau $P_{cm}$ dari analisis pabrik yang sebenarnya dan terapkan prosedur pemanasan awal dan pasca pengelasan yang sesuai.