DH36 vs EH36 – Komposisi, Perlakuan Panas, Sifat, dan Aplikasi
Bagikan
Table Of Content
Table Of Content
Pengenalan
DH36 dan EH36 adalah baja struktural berkekuatan tinggi, paduan rendah (HSLA) yang banyak digunakan dalam pembangunan kapal, struktur lepas pantai, dan fabrikasi berat. Insinyur dan profesional pengadaan sering menghadapi dilema pemilihan antara dua grade ini ketika menyeimbangkan ketangguhan dampak pada suhu rendah dengan biaya, kemampuan las, dan ketersediaan. Konteks keputusan yang umum termasuk pelat lambung untuk berbagai iklim layanan, aplikasi perahu kecil vs. kutub, dan alur kerja fabrikasi yang membatasi perlakuan panas pasca-las.
Perbedaan praktis utama antara DH36 dan EH36 terletak pada kinerja dampak suhu rendah yang ditentukan dan kontrol produksi yang mendukung kinerja tersebut. Keduanya termasuk dalam keluarga baja kapal HSLA yang sama dan memiliki strategi kimia yang serupa, tetapi EH36 ditentukan dan diproses untuk menunjukkan ketangguhan notch yang lebih baik pada suhu yang lebih rendah dibandingkan DH36, yang mempengaruhi pemrosesan, inspeksi, dan biaya.
1. Standar dan Penunjukan
- Standar internasional umum di mana penunjukan ini muncul:
- ASTM/ASME: ASTM A131 (baja pembangunan kapal) — AH36 / DH36 / EH36 adalah penunjukan A131 yang umum.
- ABS / DNV / LR / BV / NK: Masyarakat klasifikasi merujuk pada persyaratan setara untuk grade pelat.
- EN: Keluarga EN 10025 mencakup baja struktural tetapi tidak menggunakan nomenklatur AH/DH/EH secara langsung; grade EN seperti S355 memiliki tingkat kekuatan yang sebanding.
- JIS / GB: Standar JIS dan GB Cina memiliki grade struktural maritim yang sebanding; penunjukan nasional berbeda.
- Jenis material: HSLA (baja karbon paduan rendah berkekuatan tinggi) dengan elemen mikro paduan untuk kekuatan dan ketangguhan.
2. Komposisi Kimia dan Strategi Paduan
Tabel berikut memberikan rentang komposisi yang representatif untuk baja kapal keluarga AH/DH/EH36. Batas yang tepat adalah spesifik untuk standar dan pabrik; rujuk pada spesifikasi pembelian untuk nilai yang dijamin.
| Elemen | Rentang tipikal / komentar (wt%) |
|---|---|
| C | 0.08 – 0.18 (dijaga rendah untuk mempertahankan kemampuan las dan ketangguhan) |
| Mn | 0.7 – 1.6 (kontribusi kekuatan utama Mn) |
| Si | 0.10 – 0.50 (deoksidasi; jumlah kecil membantu kekuatan) |
| P | ≤ 0.035 (dikelola untuk menghindari kerapuhan) |
| S | ≤ 0.035 (dikelola untuk meningkatkan ketangguhan & kemampuan las) |
| Cr | ≤ 0.40 (jika ada, meningkatkan kemampuan pengerasan dan kekuatan secara marginal) |
| Ni | ≤ 0.50 (kadang-kadang ditambahkan untuk meningkatkan ketangguhan suhu rendah) |
| Mo | jejak – 0.15 (dapat meningkatkan kemampuan pengerasan dan ketahanan creep) |
| V | jejak – 0.10 (mikropaduan, memperhalus ukuran butir) |
| Nb (Cb) | jejak – 0.06 (mikropaduan, menstabilkan struktur butir halus) |
| Ti | jejak – 0.02–0.05 (deoksidizer, pemurni butir jika digunakan) |
| B | jejak (ppm, dapat meningkatkan kemampuan pengerasan pada tingkat yang sangat rendah) |
| N | tingkat rendah yang terkontrol (mempengaruhi presipitasi dan ketangguhan) |
Strategi paduan: - Karbon rendah dan tingkat kotoran yang terkontrol mempertahankan kemampuan las dan ketangguhan. - Mn adalah kontributor kekuatan utama; elemen mikro paduan (Nb, V, Ti) digunakan dalam jumlah kecil untuk memperhalus ukuran butir dan meningkatkan kekuatan hasil melalui penguatan presipitasi tanpa meningkatkan karbon. - Penambahan kecil Ni dan Cr (atau Mo) dapat digunakan untuk memastikan ketangguhan suhu rendah atau untuk meningkatkan kemampuan pengerasan secara marginal. EH36 biasanya memerlukan kontrol kimia yang lebih ketat dan pemrosesan termomekanis untuk memenuhi kriteria dampak suhu yang lebih rendah.
3. Mikrostruktur dan Respons Perlakuan Panas
Mikrostruktur tipikal: - Pelat DH36/EH36 yang digulung atau diproses secara termomekanis menunjukkan struktur ferrit–pearlit yang halus atau ferrit dengan bainit halus/martensit yang ditempa yang terdispersi tergantung pada pendinginan dan kandungan paduan. - Baja mikropaduan dengan Nb/V/Ti mempromosikan matriks ferrit poligonal halus dengan presipitat halus, meningkatkan kekuatan hasil dan ketangguhan.
Efek pemrosesan: - Normalisasi: Meningkatkan ketangguhan dengan menghasilkan struktur butir halus yang seragam; kadang-kadang ditentukan untuk pelat yang sangat tebal untuk memastikan homogenitas. - Quench & temper: Tidak biasanya diterapkan pada pelat kapal konvensional karena biaya; grade ini dirancang untuk pemrosesan yang digulung atau dikontrol secara termomekanis di mana pendinginan yang terkontrol menggantikan siklus quench/temper penuh. - Pemrosesan termomekanis yang dikontrol (TMCP): Rute umum untuk DH36 dan EH36 untuk mencapai kekuatan tinggi dan ketangguhan suhu rendah tanpa kandungan paduan yang berlebihan. TMCP memberikan urutan transformasi yang menguntungkan yang menghasilkan ferrit/bainit akicular dan membatasi pearlit kasar.
Respons EH36: - Untuk memenuhi persyaratan suhu dampak yang lebih rendah, EH36 sering diproduksi dengan jadwal TMCP yang lebih ketat, ekuivalen karbon yang lebih rendah dan kebersihan yang lebih ketat untuk menghindari inklusi yang membuat rapuh; pelat yang lebih tebal mungkin menerima pengujian ketangguhan tambahan atau normalisasi furnace.
4. Sifat Mekanik
Rentang sifat mekanik representatif (tipikal; verifikasi per standar dan ketebalan):
| Sifat | Persyaratan / rentang tipikal |
|---|---|
| Kekuatan hasil (min) | ≈ 355 MPa (umumnya ditentukan untuk keluarga AH/DH/EH36) |
| Kekuatan tarik | ≈ 490 – 620 MPa |
| Peregangan (A%) | ≥ 20% (tergantung pada ketebalan dan standar) |
| Dampak Charpy | Tergantung grade: DH36 diuji pada suhu lebih rendah dibandingkan AH36; EH36 memiliki energi dampak yang ditentukan pada suhu yang bahkan lebih rendah |
| Kekerasan | Biasanya < 250 HB (bervariasi dengan pemrosesan) |
Interpretasi: - Kekuatan: DH36 dan EH36 menunjukkan kekuatan hasil dan kekuatan tarik nominal yang sebanding; perbedaan tidak terutama terletak pada kekuatan statis tetapi pada ketangguhan dampak pada suhu yang ditentukan. - Ketangguhan & duktilitas: EH36 ditentukan untuk mempertahankan ketangguhan notch yang lebih tinggi pada suhu yang lebih rendah dibandingkan DH36. Mencapai hal itu biasanya memerlukan kontrol proses yang lebih ketat dan kadang-kadang ekuivalen karbon yang lebih rendah, sehingga mungkin ada trade-off mekanis yang sedikit berbeda. - Kekerasan: Keduanya bukan baja yang dikeraskan; kekerasan bersifat moderat dan dikendalikan oleh penggulungan dan TMCP.
5. Kemampuan Las
Pertimbangan kemampuan las bergantung pada kandungan karbon, ekuivalen karbon (CE), dan keberadaan elemen mikro paduan yang meningkatkan kemampuan pengerasan.
Indikator kemampuan las umum (berguna untuk penilaian kualitatif): - Ekuivalen karbon IIW: $$CE_{IIW} = C + \frac{Mn}{6} + \frac{Cr+Mo+V}{5} + \frac{Ni+Cu}{15}$$ - Pcm Internasional: $$P_{cm} = C + \frac{Si}{30} + \frac{Mn+Cu}{20} + \frac{Cr+Mo+V}{10} + \frac{Ni}{40} + \frac{Nb}{50} + \frac{Ti}{30} + \frac{B}{1000}$$
Interpretasi kualitatif: - Nilai $CE_{IIW}$ dan $P_{cm}$ yang lebih rendah menunjukkan kemampuan las yang lebih mudah dengan kebutuhan yang lebih sedikit untuk pemanasan awal dan perlakuan panas pasca-las (PWHT). - DH36 dan EH36 memiliki CE rendah hingga sedang karena kandungan karbon yang terbatas dan paduan yang terkontrol; oleh karena itu, mereka umumnya dianggap dapat dilas dengan prosedur standar untuk baja struktural. - EH36 mungkin memerlukan praktik pengelasan yang lebih konservatif untuk bagian tebal atau suhu layanan lingkungan yang sangat rendah karena produksinya bertujuan untuk memastikan ketangguhan suhu rendah yang lebih baik; mikropaduan yang memperhalus ukuran butir dapat meningkatkan kemampuan pengerasan secara lokal, sehingga pemanasan awal dan suhu antar yang terkontrol kadang-kadang disarankan.
Panduan pengelasan praktis: - Gunakan logam pengisi yang sesuai yang sesuai dengan kekuatan dan persyaratan ketangguhan. - Untuk pelat tebal atau layanan dingin, kualifikasi prosedur dan pertimbangkan PWHT atau pendinginan terkontrol untuk mencegah pengerasan HAZ atau retak hidrogen. - Pengujian non-destruktif dan pengujian kupon adalah bijaksana ketika mengganti satu grade dengan yang lain dalam aplikasi kritis.
6. Korosi dan Perlindungan Permukaan
- Baik DH36 maupun EH36 bukan baja tahan karat; keduanya adalah baja karbon/HSLA konvensional dan memerlukan perlindungan permukaan untuk ketahanan korosi jangka panjang.
- Sistem perlindungan tipikal: galvanisasi celup panas (untuk beberapa komponen), pelapis penghalang (primer epoksi, lapisan atas poliuretan), perlindungan katodik untuk struktur lepas pantai, dan alokasi korosi pengorbanan dalam desain.
- Tingkat kehilangan logam, frekuensi pemeliharaan, dan pemilihan sistem pelapisan tergantung pada lingkungan (percikan laut, atmosfer, air laut yang terendam).
- Rumus PREN (untuk penilaian tahan karat) tidak berlaku untuk baja non-tahan karat ini, tetapi untuk referensi: $$\text{PREN} = \text{Cr} + 3.3 \times \text{Mo} + 16 \times \text{N}$$ Penggunaan PREN hanya berarti ketika mengevaluasi paduan tahan karat.
7. Fabrikasi, Kemudahan Pemesinan, dan Kemudahan Pembentukan
- Pembentukan: Dengan kekuatan hasil yang moderat dan duktilitas yang baik, kedua grade dapat dibentuk dengan penggulungan, dibengkokkan, dan ditekan; jari-jari bengkok harus memperhitungkan ketebalan dan persyaratan ketangguhan suhu rendah EH36.
- Kemudahan pemesinan: Baja HSLA kurang mudah diproses dibandingkan baja karbon biasa karena mikropaduan dan kekuatan yang lebih tinggi. Keausan alat sedikit lebih tinggi; parameter pemesinan normal dan alat karbida adalah tipikal.
- Pemotongan: Pemotongan termal (oksigen-bahan bakar, plasma) umum untuk pelat; minimalkan ukuran HAZ dan lakukan grit/blast pasca-potong untuk perlindungan korosi.
- Penyelesaian: Penggilingan dan persiapan permukaan mengikuti praktik standar; EH36 mungkin memerlukan perhatian ekstra untuk menghindari kerja dingin lokal yang dapat mempengaruhi ketangguhan pada suhu rendah.
8. Aplikasi Tipikal
| DH36 – Penggunaan tipikal | EH36 – Penggunaan tipikal |
|---|---|
| Pelat lambung dan pelat dek untuk kapal yang beroperasi di iklim sedang hingga dingin (layanan hingga sekitar −20°C) | Pelat lambung dan struktural untuk kapal atau unit lepas pantai yang ditujukan untuk layanan kutub/sub-arktik (layanan hingga sekitar −40°C) |
| Bagian atas lepas pantai dan anggota struktural sekunder di mana ketangguhan suhu rendah yang moderat sudah memadai | Anggota struktural kritis, penyangga, dan komponen sensitif dampak suhu rendah di platform lepas pantai arktik |
| Dek kargo, dinding pemisah, dan pelat struktural umum di mana efisiensi biaya dan praktik las standar diprioritaskan | Struktur di mana kualifikasi dan pengujian ketangguhan yang lebih ketat diperlukan; area dengan sertifikasi ketangguhan notch yang ketat |
Rasional pemilihan: - Pilih berdasarkan suhu desain, energi dampak yang diperlukan pada suhu tersebut, ketebalan (pelat tebal lebih sulit diproduksi dengan ketangguhan suhu rendah yang seragam), dan rencana pemeliharaan siklus hidup.
9. Biaya dan Ketersediaan
- Biaya relatif: EH36 biasanya sedikit lebih mahal dibandingkan DH36 karena pemrosesan yang lebih ketat, kontrol kimia yang lebih ketat, dan pengujian tambahan untuk menjamin ketangguhan suhu rendah.
- Ketersediaan: Kedua grade tersedia secara luas dari pabrik besar dalam bentuk pelat; namun, pelat EH36 yang sangat tebal atau kombinasi ketebalan/lebar tertentu mungkin kurang umum disimpan dan tunduk pada waktu tunggu yang lebih lama.
- Bentuk produk: Pelat adalah bentuk dominan. Ketersediaan potongan sesuai panjang, bagian pra-fabrikasi, atau laporan uji pabrik bersertifikat harus dikonfirmasi pada saat pengadaan.
10. Ringkasan dan Rekomendasi
Tabel ringkasan (kualitatif):
| Karakteristik | DH36 | EH36 |
|---|---|---|
| Kemampuan las | Baik (praktik HSLA standar) | Baik, tetapi mungkin memerlukan kontrol pengelasan yang lebih ketat untuk bagian tebal |
| Seimbang Kekuatan–Ketangguhan | Kekuatan tinggi dengan ketangguhan baik pada suhu rendah yang moderat | Kekuatan statis serupa, ketangguhan suhu rendah bersertifikat lebih tinggi |
| Biaya | Lebih rendah | Lebih tinggi (karena pemrosesan dan pengujian) |
Rekomendasi: - Pilih DH36 jika: struktur akan beroperasi di lingkungan sedang atau dingin moderat (suhu layanan desain sekitar −20°C atau lebih tinggi), jika biaya dan praktik fabrikasi standar menjadi prioritas, dan ketika ketebalan yang terlibat berada dalam rentang yang tidak menantang batas ketangguhan. - Pilih EH36 jika: struktur akan terpapar suhu yang sangat rendah (layanan arktik atau sub-arktik), jika persyaratan regulasi atau klasifikasi mengharuskan ketangguhan notch yang lebih tinggi pada suhu yang lebih rendah, atau ketika detail las kritis memerlukan margin ketangguhan yang terjamin meskipun bagian lebih tebal.
Catatan akhir: DH36 dan EH36 termasuk dalam keluarga baja kapal HSLA yang sama dan sering dapat dipertukarkan untuk banyak persyaratan kekuatan, tetapi pilihan tersebut diatur oleh suhu dampak yang ditentukan, kontrol pemrosesan, dan tuntutan inspeksi. Untuk aplikasi kritis, selalu tinjau standar yang mengatur dan sertifikat material pabrik, serta kualifikasi prosedur pengelasan dan rutinitas pemeriksaan sesuai spesifikasi proyek.