AH32 vs DH32 – Komposisi, Perlakuan Panas, Sifat, dan Aplikasi
Bagikan
Table Of Content
Table Of Content
Pengenalan
AH32 dan DH32 adalah dua jenis baja konstruksi kapal/baja paduan rendah kekuatan tinggi (HSLA) yang umum digunakan untuk struktur lambung, dek, dan komponen penopang lainnya dalam rekayasa maritim dan lepas pantai. Insinyur, manajer pengadaan, dan perencana manufaktur sering mempertimbangkan trade-off antara kekuatan, ketangguhan suhu rendah, kemampuan las, dan biaya saat memilih di antara keduanya. Konteks keputusan yang umum termasuk memilih grade pelat untuk layanan iklim sedang versus dingin, menyeimbangkan kemudahan fabrikasi dengan kinerja dampak yang diperlukan, dan menentukan material untuk struktur yang dilas di mana ketangguhan pasca-las sangat penting.
Perbedaan praktis utama antara AH32 dan DH32 adalah rentang suhu layanan yang dimaksudkan dan persyaratan ketangguhan yang terkait: DH32 ditentukan dan diproses untuk memberikan ketangguhan dampak yang dijamin lebih tinggi pada suhu layanan yang lebih rendah dibandingkan AH32. Akibatnya, DH32 sering memerlukan kontrol yang lebih ketat terhadap komposisi dan pemrosesan (pemrosesan kontrol termo‑mekanis, TMCP) untuk memastikan kinerja suhu rendah yang dapat diandalkan, sementara AH32 dioptimalkan untuk layanan suhu sedang dengan kekuatan statis yang umumnya serupa tetapi permintaan dampak suhu rendah yang kurang ketat.
1. Standar dan Penunjukan
- Standar klasifikasi utama dan nasional yang mencakup grade konstruksi kapal gaya AH32 dan DH32:
- Perusahaan klasifikasi: ABS, DNV/GL, Lloyd’s Register (notasi setara muncul di seluruh masyarakat).
- Standar nasional: GB (Cina), JIS (Jepang) dan dokumen teknis ISO; banyak masyarakat menyediakan simbol grade setara.
- Kelas material: Baik AH32 maupun DH32 adalah baja HSLA non‑stainless, paduan mikro karbon rendah yang dikembangkan untuk aplikasi struktural di kapal dan platform lepas pantai. Mereka bukan baja alat atau grade stainless.
2. Komposisi Kimia dan Strategi Paduan
| Elemen | AH32 (strategi tipikal) | DH32 (strategi tipikal) |
|---|---|---|
| C | Karbon rendah untuk kemampuan las dan ketangguhan | Karbon rendah, sering kali serupa atau sedikit lebih rendah dari AH32 untuk membantu ketangguhan suhu rendah |
| Mn | Mn sedang untuk memberikan kekuatan dan kemampuan pengerasan | Mn sedang, dikontrol untuk membatasi kemampuan pengerasan dan mengurangi risiko retak dingin |
| Si | Jumlah kecil sebagai deoksidator | Jumlah kecil sebagai deoksidator |
| P | Dijaga rendah (kontrol kotoran) | Dijaga rendah; batas ketat untuk ketangguhan |
| S | Dijaga rendah (kontrol kotoran) | Dijaga rendah; batas ketat untuk ketangguhan |
| Cr | Umumnya minimal; digunakan hanya jika diperlukan | Umumnya minimal; bukan paduan pengerasan utama |
| Ni | Tidak biasanya hadir dalam jumlah signifikan | Minimal atau tidak ada dalam formulasi komersial tipikal |
| Mo | Tidak biasanya signifikan | Tidak biasanya signifikan |
| V | Mungkin hadir sebagai elemen paduan mikro untuk kekuatan | Mungkin digunakan sebagai paduan mikro untuk memperhalus butir dan meningkatkan ketangguhan |
| Nb (Cb) | Digunakan sebagai paduan mikro (perbaikan butir, penguatan presipitasi) | Sering ditentukan atau dikontrol secara tepat untuk mengoptimalkan ketangguhan suhu rendah dengan TMCP |
| Ti | Jumlah kecil untuk kontrol deoksidasi/presipitasi | Jumlah kecil; dikontrol untuk menghindari efek buruk pada ketangguhan |
| B | Umumnya tidak ada atau dikontrol ketat | Umumnya tidak ada atau dikontrol ketat |
| N | Dikontrol (rendah) untuk menghindari pengurangan ketangguhan terkait nitride | Dikontrol (rendah); kontrol kualitas kritis untuk ketangguhan yang lebih tinggi |
Catatan: - Kedua grade dirancang sebagai baja mikro paduan karbon rendah. Strategi paduan menekankan kontrol kotoran yang terkontrol (P, S, N) dan penambahan paduan mikro (Nb, V, Ti) untuk mencapai mikrostruktur ferritik berbutir halus, memungkinkan kekuatan tinggi dengan ketangguhan yang baik. - Spesifikasi DH32 cenderung memberlakukan kontrol yang lebih ketat pada tingkat kotoran dan kadang-kadang rentang yang lebih ketat untuk penambahan paduan mikro untuk menjamin kinerja pada suhu yang lebih rendah.
3. Mikrostruktur dan Respons Perlakuan Panas
- Mikrostruktur tipikal:
- AH32: Ferrit berbutir halus dan ferrit poligonal dengan komponen pearlit atau bainitik yang tersebar tergantung pada TMCP. Mikrostruktur seimbang untuk kekuatan dan duktilitas pada suhu sedang.
- DH32: Mikrostruktur ferritik‑pearlitik atau ferritik‑bainitik yang serupa, tetapi diproses (TMCP) untuk mempromosikan ukuran butir yang lebih halus dan produk transformasi yang menguntungkan yang meningkatkan ketangguhan dampak suhu rendah.
- Efek perlakuan panas dan pemrosesan:
- Normalisasi: Meningkatkan keseragaman dan memperhalus ukuran butir relatif terhadap material yang digulung; dapat diterapkan pada kedua grade tetapi TMCP lebih umum dan lebih ekonomis untuk produksi pelat.
- Pemrosesan kontrol termo‑mekanis (TMCP): Banyak digunakan untuk kedua grade di pabrik pelat modern. Untuk DH32, jadwal TMCP sering disesuaikan untuk mencapai fraksi ferrit/bainit akicular yang lebih tinggi dan ukuran butir austenit sebelumnya yang lebih halus, meningkatkan ketangguhan pada suhu yang lebih rendah.
- Quench & temper: Tidak umum untuk pelat kapal besar; jika diterapkan, meningkatkan kekuatan tetapi dapat mengurangi duktilitas dan mempersulit prosedur las. Kedua grade terutama diproduksi melalui penggulungan terkontrol dan pendinginan dipercepat daripada siklus quench dan temper penuh.
4. Sifat Mekanik
| Sifat | AH32 (harapan umum) | DH32 (harapan umum) |
|---|---|---|
| Kekuatan tarik | Kekuatan tinggi yang sebanding khas pelat HSLA kelas "32" | Sebanding; tidak secara signifikan lebih tinggi dari AH32 dalam kekuatan statis |
| Kekuatan luluh | Mirip dengan AH32 (tingkat luluh kelas pelat) | Mirip; DH32 memenuhi persyaratan kelas luluh |
| Peregangan | Duktilitas baik yang khas dari pelat HSLA | Duktilitas baik; sebanding dengan AH32 |
| Ketangguhan dampak | Ditentukan untuk kinerja suhu rendah yang moderat | Ketangguhan dampak yang ditingkatkan pada suhu yang lebih rendah (pembeda utama) |
| Kekerasan | Sedang (kompatibel dengan pengelasan dan pembentukan) | Mirip; tidak dirancang sebagai baja kekerasan tinggi |
Interpretasi: - Sifat kekuatan statis (luluh dan tarik) untuk kedua grade umumnya sebanding karena keduanya termasuk dalam kelas kekuatan yang sama; perbedaan mekanis kunci adalah ketangguhan dampak pada suhu yang lebih rendah di mana DH32 ditentukan untuk mempertahankan penyerapan energi yang lebih tinggi. - Duktilitas dan peregangan serupa; pengendalian paduan mikro dan TMCP bertujuan untuk mempertahankan duktilitas sambil meningkatkan ketangguhan dalam layanan dingin untuk DH32.
5. Kemampuan Las
- Pendorong kemampuan las: kandungan karbon, kemampuan pengerasan yang efektif (Mn dan paduan), paduan mikro (Nb, V, Ti), dan tingkat kotoran (P, S, N). Kemampuan pengerasan yang lebih tinggi dan ekuivalen karbon (CE) yang lebih tinggi meningkatkan risiko retak dingin dan persyaratan pemanasan awal.
- Indeks ekuivalen karbon dan kemampuan las yang umum untuk diinterpretasikan secara kualitatif:
- $$CE_{IIW} = C + \frac{Mn}{6} + \frac{Cr+Mo+V}{5} + \frac{Ni+Cu}{15}$$
- $$P_{cm} = C + \frac{Si}{30} + \frac{Mn+Cu}{20} + \frac{Cr+Mo+V}{10} + \frac{Ni}{40} + \frac{Nb}{50} + \frac{Ti}{30} + \frac{B}{1000}$$
- Interpretasi:
- Baik AH32 maupun DH32 dirancang untuk kemampuan las yang baik: karbon rendah dan paduan yang terkontrol menjaga $CE_{IIW}$ dan $P_{cm}$ relatif rendah dibandingkan dengan baja yang dikuenching & dikeraskan.
- Kontrol kotoran yang lebih ketat pada DH32 dan mikrostruktur yang didorong oleh TMCP dapat mengurangi kerentanan terhadap retak dingin, tetapi beberapa pilihan pemrosesan (kandungan paduan mikro dan ketebalan) dapat sedikit meningkatkan kemampuan pengerasan dibandingkan dengan AH32. Akibatnya, spesifikasi prosedur pengelasan (pemanasan awal, suhu antar las, bahan habis pakai, dan perlakuan panas pasca-las jika diperlukan) harus didasarkan pada ketebalan pelat, energi pengelasan, dan perhitungan CE/Pcm.
- Efek praktis: Harapkan kedua grade dapat dilas dengan mudah menggunakan prosedur standar untuk baja pelat kapal, tetapi DH32 mungkin memerlukan kontrol pemanasan awal/antar yang sedikit lebih konservatif pada bagian tebal atau sambungan yang sangat tertekan ketika ketangguhan suhu rendah harus dipertahankan.
6. Korosi dan Perlindungan Permukaan
- Kedua AH32 dan DH32 adalah baja karbon/HSLA (non‑stainless). Mereka bergantung pada sistem perlindungan permukaan untuk ketahanan korosi:
- Perlindungan umum: pembersihan ledakan dan pelapisan primer/epoksi/poliuretan, galvanisasi celup panas (untuk komponen kecil), dan anoda korosif di lingkungan laut untuk kontrol korosi pada struktur lepas pantai.
- Indeks spesifik stainless (misalnya, PREN) tidak berlaku untuk baja pelat non-stainless ini. Jika kinerja stainless diperlukan, grade stainless dengan perhitungan PREN akan dipilih:
- Contoh PREN untuk paduan stainless (tidak berlaku di sini): $$\text{PREN} = \text{Cr} + 3.3 \times \text{Mo} + 16 \times \text{N}$$
- Catatan pemilihan:
- Strategi perlindungan korosi tidak tergantung pada pilihan AH32 vs DH32; pilihan yang terakhir didorong oleh persyaratan mekanis/ketangguhan. Untuk lambung yang terekspos dan lingkungan laut yang keras, pilih pelapis dan perlindungan katodik yang sesuai dengan umur layanan yang diharapkan dan interval pemeliharaan.
7. Fabrikasi, Kemampuan Mesin, dan Kemampuan Pembentukan
- Fabrikasi:
- Kedua grade membentuk dan membengkok dengan baik dalam batas pembentukan pelat yang tipikal; pemulihan dan jari-jari bengkok mengikuti pedoman HSLA standar. DH32 mungkin sedikit lebih menuntut untuk pembentukan yang sangat dingin, mengingat fokusnya pada ketangguhan suhu rendah, tetapi perbedaannya kecil.
- Kemampuan mesin:
- Keduanya tidak dioptimalkan untuk pemesinan kecepatan tinggi; kemampuan mesin khas baja HSLA karbon rendah—baik dengan alat dan pendingin yang sesuai. Elemen paduan mikro yang meningkatkan kekuatan dapat sedikit mengurangi kemampuan mesin.
- Penyelesaian:
- Penggilingan, chamfering, dan persiapan tepi mengikuti praktik standar. Pemilihan bahan habis pakai untuk pengelasan harus sesuai dengan ketangguhan dan kimia logam dasar untuk kedua grade.
8. Aplikasi Tipikal
| AH32 (penggunaan tipikal) | DH32 (penggunaan tipikal) |
|---|---|
| Pemasangan lambung dan dek untuk kondisi layanan sedang | Pemasangan lambung dan anggota struktural yang dimaksudkan untuk iklim yang lebih dingin atau layanan arktik/dekat arktik |
| Anggota struktural kapal umum di mana ketangguhan suhu rendah yang moderat sudah cukup | Platform lepas pantai dan kapal yang memerlukan kinerja dampak yang dijamin pada suhu yang lebih rendah |
| Superstruktur dan struktur internal dengan permintaan suhu rendah yang kurang parah | Area dengan permintaan ketangguhan tinggi (misalnya, dasar ganda, bagian dalam dasar di mana risiko patah rapuh lebih tinggi dalam keadaan dingin) |
| Proyek sensitif biaya di mana kinerja HSLA standar sudah memadai | Proyek yang memprioritaskan keselamatan patah suhu rendah dan jarak penangkapan patah yang lebih panjang |
Rasional pemilihan: - Pilih AH32 untuk aplikasi struktural berkekuatan tinggi yang hemat biaya di lingkungan sedang di mana persyaratan dampak standar terpenuhi. - Pilih DH32 ketika beban desain dan suhu layanan memerlukan margin ketangguhan dampak yang dijamin lebih tinggi pada suhu yang lebih rendah—pilihan ini adalah langkah mitigasi risiko terhadap patah rapuh dalam layanan dingin.
9. Biaya dan Ketersediaan
- Biaya relatif:
- AH32 biasanya sedikit lebih murah daripada DH32 berdasarkan per ton karena DH32 mungkin memerlukan kontrol pembuatan baja yang lebih ketat, TMCP yang lebih presisi, dan inspeksi/pengujian yang lebih ketat untuk ketangguhan suhu rendah.
- Ketersediaan berdasarkan bentuk produk:
- Pelat dan, di beberapa pasar, gulungan dalam AH32 dan DH32 umumnya tersedia dari pabrik pelat kapal; ketersediaan tergantung pada kemampuan pabrik untuk menyediakan pelat TMCP dan permintaan regional.
- Waktu tunggu: DH32 dapat memiliki waktu tunggu yang lebih lama atau jumlah pesanan minimum jika pabrik perlu menjadwalkan kontrol proses tertentu atau pengujian tambahan.
10. Ringkasan dan Rekomendasi
| Kriteria | AH32 | DH32 |
|---|---|---|
| Kemampuan las | Tinggi (praktik HSLA standar) | Tinggi, tetapi mungkin memerlukan pemanasan awal/antar yang sedikit lebih konservatif pada sambungan tebal yang tertekan |
| Seimbang Kekuatan–Ketangguhan | Kuat dengan ketangguhan baik untuk suhu sedang | Kekuatan statis serupa dengan ketangguhan suhu rendah yang dijamin lebih unggul |
| Biaya | Lebih rendah (umumnya) | Lebih tinggi (premi proses dan pengujian) |
Rekomendasi: - Pilih AH32 jika Anda memerlukan pelat kapal HSLA yang kuat dan ekonomis untuk layanan sedang di mana sifat dampak standar memenuhi persyaratan desain dan di mana kemudahan fabrikasi dan biaya menjadi prioritas. - Pilih DH32 jika struktur akan beroperasi di lingkungan layanan yang lebih dingin atau jika kode desain/klien memerlukan ketangguhan dampak yang dijamin lebih tinggi pada suhu yang lebih rendah; pilih DH32 ketika mitigasi risiko patah rapuh dan kemampuan penangkapan patah yang lebih tinggi penting.
Catatan praktis akhir: Selalu konsultasikan dengan masyarakat klasifikasi tertentu atau spesifikasi standar nasional untuk batas kimia yang tepat, tabel sifat mekanik, dan suhu pengujian dampak yang diperlukan untuk setara AH32 dan DH32. Spesifikasi prosedur pengelasan (WPS), batas input panas, dan persyaratan pengujian non‑destruktif harus dikembangkan menggunakan sertifikat pabrik pelat yang sebenarnya dan persyaratan suhu desain proyek.