DH32 vs EH32 – Komposisi, Perlakuan Panas, Sifat, dan Aplikasi

Pengenalan

DH32 dan EH32 adalah anggota keluarga baja struktural berkekuatan tinggi yang umumnya dirujuk dalam pembangunan kapal dan aplikasi struktural berat. Insinyur dan tim pengadaan sering mempertimbangkan grade ini saat menyeimbangkan persyaratan seperti ketangguhan pada suhu rendah, kemampuan las, kemampuan manufaktur, dan biaya siklus hidup. Konteks keputusan yang umum mencakup struktur lambung dan dek, rangka lepas pantai, dan fabrikasi las yang di mana suhu lingkungan atau layanan dan ketahanan benturan menjadi penting.

Perbedaan praktis utama antara keduanya adalah niat desain mereka untuk kinerja benturan dalam kondisi yang lebih dingin: satu grade disetel untuk memberikan ketangguhan pada suhu rendah yang lebih baik (meningkatkan ketahanan terhadap patah rapuh), sementara yang lainnya dikalibrasi untuk kekuatan setara dengan sedikit penekanan pada kinerja benturan pada suhu rendah yang ekstrem. Karena tingkat kekuatan nominal mereka dekat, pemilihan sering kali bergantung pada persyaratan ketangguhan, batasan prosedur pengelasan, dan biaya/ketersediaan.

1. Standar dan Penunjukan

• Standar umum dan konteks di mana DH32 dan EH32 (atau grade dengan nama serupa) muncul:
• Aturan masyarakat klasifikasi dan standar pembangunan kapal (misalnya, ABS, DNV, Lloyd’s Register) yang mendefinisikan baja struktural lambung.
• Standar regional dan nasional serta spesifikasi produk (contoh: keluarga ASTM A131 untuk pembangunan kapal, berbagai dokumen JIS dan GB/T, serta penunjukan EN untuk baja struktural).
• Sertifikat pabrik produsen dan spesifikasi yang digunakan oleh galangan kapal atau fabrikator yang merujuk pada nama grade ini.
• Kelas material: Baik DH32 maupun EH32 adalah baja struktural berkekuatan tinggi (non-stainless). Mereka biasanya diperlakukan sebagai baja mikroaloy atau baja butir halus yang dikembangkan untuk memberikan keseimbangan antara kekuatan hasil dan ketangguhan untuk struktur las (sering diklasifikasikan dengan “32” yang menunjukkan tingkat hasil nominal dalam keluarga grade).

2. Komposisi Kimia dan Strategi Paduan

Catatan: Batasan kimia spesifik bervariasi berdasarkan standar, masyarakat klasifikasi, dan pabrik. Tabel di bawah ini merangkum elemen paduan umum dan peran atau kecenderungan relatif masing-masing elemen dalam DH32 vs EH32. Selalu rujuk ke sertifikat pabrik atau standar untuk komposisi yang tepat.

Bagaimana paduan mempengaruhi kinerja: - Karbon dan mangan mengontrol kekuatan dasar dan kemampuan pengerasan. Karbon yang lebih rendah meningkatkan kemampuan las dan ketangguhan. - Elemen mikroaloy (Nb, V, Ti) mendorong pemurnian butir dan penguatan presipitat, yang dapat meningkatkan kekuatan tanpa mengorbankan ketangguhan. - Kontrol ketat terhadap kotoran (P, S) sangat penting untuk kinerja benturan tinggi pada suhu rendah. - Penambahan atau penghilangan jejak Cr/Ni/Mo akan mempengaruhi kemampuan pengerasan dan kemampuan las; ini biasanya diminimalkan dalam baja struktural maritim untuk menjaga kemampuan las.

3. Mikrostruktur dan Respons Perlakuan Panas

Mikrostruktur dan respons pemrosesan yang khas untuk grade ini mencerminkan desain mereka sebagai baja struktural HSLA (high-strength low-alloy) yang butir halus.

• Kondisi as-rolled / dinormalisasi:
• Kedua grade umumnya menunjukkan mikrostruktur ferrite–pearlite atau ferrite poligonal halus setelah penggulungan terkontrol dan pendinginan yang dipercepat. Normalisasi atau penggulungan terkontrol memperhalus ukuran butir dan menyebarkan presipitat mikroaloy.
• Proses termo-mekanik:
• Proses termo-mekanik terkontrol (TMCP) menghasilkan ukuran butir ferrite yang lebih halus dengan presipitat yang tersebar (NbC, VC, TiN), meningkatkan kekuatan dan ketangguhan pada suhu rendah tanpa siklus pendinginan dan temper yang berat.
• Quench & temper:
• Tidak biasanya diterapkan pada baja pembangunan kapal DH32/EH32 standar, yang bergantung pada TMCP dan penggulungan terkontrol. Jika kekuatan dan ketangguhan yang lebih tinggi diperlukan, jalur quench & temper dapat digunakan, tetapi ini mengubah ketangguhan, stres residual, dan pertimbangan kemampuan las.
• Respons komparatif:
• Grade EH32 umumnya diproses atau ditentukan dengan rute termal/mekanik dan kontrol kimia yang lebih ketat untuk memastikan energi benturan yang lebih tinggi pada suhu yang lebih rendah. DH32 dapat mencapai kekuatan serupa dengan kontrol ketangguhan pada suhu rendah yang sedikit kurang ketat.

4. Sifat Mekanik

Sifat mekanik yang tepat tergantung pada pemrosesan, ketebalan pelat, dan sertifikasi spesifik. Tabel di bawah ini membandingkan sifat secara kualitatif.

Interpretasi: - Kedua grade dirancang untuk memenuhi rentang kekuatan yang ditentukan; pembeda utama adalah ketangguhan benturan pada suhu rendah. EH32 biasanya dipilih di mana ketahanan yang lebih baik terhadap patah rapuh dalam kondisi dingin diperlukan. - Duktibilitas dan sifat tarik sebanding ketika kedua grade memenuhi spesifikasi masing-masing.

5. Kemampuan Las

Kemampuan las adalah perhatian penting dalam fabrikasi las. Dua indeks empiris yang umum digunakan adalah ekuivalen karbon IIW dan rumus Pcm dari International Institute of Welding untuk menilai kerentanan terhadap retak dingin.

• Ekuivalen karbon (IIW): $$CE_{IIW} = C + \frac{Mn}{6} + \frac{Cr+Mo+V}{5} + \frac{Ni+Cu}{15}$$ Ekuivalen $CE_{IIW}$ yang lebih rendah menunjukkan kemampuan las yang lebih baik secara umum dan kemampuan pengerasan zona yang terpengaruh panas (HAZ) yang lebih rendah.
• Pcm (untuk risiko retak dingin): $$P_{cm} = C + \frac{Si}{30} + \frac{Mn+Cu}{20} + \frac{Cr+Mo+V}{10} + \frac{Ni}{40} + \frac{Nb}{50} + \frac{Ti}{30} + \frac{B}{1000}$$ Nilai $P_{cm}$ yang lebih rendah berkaitan dengan berkurangnya kerentanan terhadap retak dingin yang dibantu hidrogen.

Interpretasi kualitatif untuk DH32 vs EH32: - Kedua grade dirancang untuk kemampuan las yang baik; oleh karena itu, ekuivalen karbon biasanya dijaga rendah. EH32, yang dioptimalkan untuk ketangguhan, mungkin memiliki karbon yang sedikit lebih rendah dan kontrol yang lebih ketat pada elemen yang meningkatkan $CE_{IIW}$ atau $P_{cm}$, yang dapat meningkatkan ketangguhan HAZ tetapi tetap harus dikelola untuk proses pengelasan dan perlakuan panas sebelum/setelah. - Pemanasan awal, kontrol suhu antar las, dan kontrol hidrogen dalam bahan las disarankan untuk bagian yang lebih tebal atau untuk EH32 ketika memenuhi persyaratan ketangguhan pada suhu rendah. - Kualifikasi prosedur pengelasan (WPS/PQR) harus merujuk pada kimia pabrik yang tepat dan ketebalan pelat untuk memastikan ketangguhan HAZ dan menghindari retak dingin.

6. Korosi dan Perlindungan Permukaan

• Baik DH32 maupun EH32 adalah baja struktural karbon/mikroaloy non-stainless dan tidak memberikan ketahanan korosi yang melekat.
• Strategi perlindungan yang umum:
• Sistem pelapisan permukaan (primer kaya seng, lapisan atas epoxy/urethane) untuk paparan atmosfer.
• Galvanisasi celup panas untuk fabrikasi yang lebih kecil di mana galvanisasi dapat dilakukan dan kompatibel dengan ketebalan dan persyaratan ketangguhan logam dasar.
• Perlindungan katodik dan pelapisan khusus untuk lingkungan lepas pantai/di air.
• Indeks stainless seperti PREN tidak berlaku untuk grade non-stainless ini: $$\text{PREN} = \text{Cr} + 3.3 \times \text{Mo} + 16 \times \text{N}$$ Indeks ini hanya berguna untuk paduan stainless yang dirancang untuk ketahanan klorida.

7. Fabrikasi, Kemampuan Mesin, dan Formabilitas

• Pemotongan: Kedua grade dapat dipotong dengan mudah menggunakan metode oksigen-bahan bakar, plasma, atau laser. Kualitas tepi dan input panas harus dikontrol untuk menjaga ketangguhan di EH32.
• Pembentukan dan pembengkokan: Pembentukan terkontrol dengan radius bengkok yang sesuai adalah mungkin. EH32 mungkin memerlukan radius yang sedikit lebih besar atau regangan pembentukan yang lebih rendah tergantung pada ketebalan pelat dan perlakuan panas untuk menghindari retak.
• Kemampuan mesin: Serupa untuk kedua grade; kekerasan rendah hingga sedang memfasilitasi pemesinan konvensional. Mikroaloy dapat sedikit mempengaruhi keausan alat.
• Penyelesaian: Perlakuan pasca-las standar (penggilingan, pengurangan stres jika diperlukan) berlaku; peledakan tembakan dan persiapan pelapisan adalah hal yang umum.

8. Aplikasi Tipikal

Rasional pemilihan: - Pilih grade yang envelope ketangguhannya mencakup suhu layanan terendah dan skenario cacat/toleransi yang dimaksudkan. Jika suhu layanan dan aplikasi kritis patah menjadi perhatian, material tipe EH32 lebih disukai meskipun ada potensi premi biaya.

9. Biaya dan Ketersediaan

• Biaya: Varian EH32 yang memerlukan kontrol kimia yang lebih ketat dan pemrosesan tambahan untuk ketangguhan pada suhu rendah biasanya memiliki premi yang moderat dibandingkan varian DH32. Premi tergantung pada produsen, ketebalan, dan tingkat pengujian benturan yang diperlukan.
• Ketersediaan: Kedua grade umumnya tersedia dari pabrik baja khusus dan pemasok pelat yang melayani pasar pembangunan kapal dan fabrikasi berat. Ketersediaan dalam ketebalan pelat, lebar, dan jalur produksi tertentu (TMCP vs dinormalisasi) bervariasi secara regional—konsultasikan dengan distributor lokal dan daftar masyarakat klasifikasi.

10. Ringkasan dan Rekomendasi

Rekomendasi: - Pilih DH32 jika aplikasi Anda bersifat struktural, dilas, dan beroperasi di lingkungan sedang di mana ketangguhan benturan standar dan efisiensi biaya menjadi prioritas. - Pilih EH32 jika struktur akan terpapar pada suhu layanan rendah, memiliki las atau detail yang kritis patah, atau memerlukan kinerja Charpy yang terbukti pada suhu yang lebih rendah; EH32 memberikan margin ketangguhan yang lebih aman untuk layanan dingin.

Catatan praktis akhir: Selalu tentukan suhu pengujian benturan yang diperlukan, rentang ketebalan pelat, dan batasan prosedur pengelasan dalam dokumen pengadaan, dan minta sertifikat pabrik serta persetujuan masyarakat klasifikasi sesuai kebutuhan. Untuk desain kritis, verifikasi analisis kimia yang tepat dan hasil uji mekanik dari pemasok dan, jika diperlukan, lakukan verifikasi WPS/PQR dan ketangguhan HAZ untuk konfigurasi fabrikasi akhir.