EH36 vs FH36 – Komposisi, Perlakuan Panas, Sifat, dan Aplikasi
Bagikan
Table Of Content
Table Of Content
Pendahuluan
EH36 dan FH36 adalah baja perkapalan berkekuatan tinggi yang umumnya ditentukan untuk lambung dan anggota struktural di mana keseimbangan antara kekuatan, ketangguhan, dan kemampuan las diperlukan. Insinyur, manajer pengadaan, dan perencana manufaktur sering mempertimbangkan trade-off seperti ketangguhan pada suhu rendah vs. biaya, kemampuan las vs. ketebalan yang diizinkan, dan kemudahan fabrikasi vs. kinerja saat digunakan saat memilih antara keduanya.
Perbedaan praktis utama yang ditemui di industri adalah bagaimana masing-masing grade berperforma dalam bagian pelat yang sangat tebal dan dalam kondisi layanan suhu rendah yang menuntut. Karena keduanya adalah baja paduan rendah berkekuatan tinggi (HSLA) yang dirancang untuk struktur maritim, mereka sering dibandingkan secara berdampingan saat menentukan pelat berat untuk anggota lambung utama, struktur lepas pantai, dan fabrikasi kritis lainnya. Komposisi dan jaminan mekanis yang tepat bervariasi berdasarkan spesifikasi dan pabrik, sehingga pemilihan harus didasarkan pada kode yang relevan dan sertifikat uji pabrik.
1. Standar dan Penunjukan
- Konteks spesifikasi umum di mana EH36 dan FH36 muncul:
- Perusahaan klasifikasi dan aturan perkapalan (misalnya, ABS, DNV/GL, Lloyd’s Register).
- Standar baja/produk nasional dan internasional serta ekuivalennya (contoh termasuk kategori perkapalan ASTM/ASME, EN, JIS, dan berbagai standar GB). Referensi silang yang tepat tergantung pada otoritas dan bentuk produk (pelat, gulungan).
- Jenis material: baik EH36 maupun FH36 adalah baja karbon Paduan Rendah Berkekuatan Tinggi (HSLA) yang disesuaikan untuk penggunaan struktural maritim (bukan baja tahan karat atau baja alat). Mereka bukan baja tahan karat dan memerlukan perlindungan permukaan untuk ketahanan korosi.
2. Komposisi Kimia dan Strategi Paduan
Tabel berikut memberikan rentang komposisi tipikal yang sering terlihat pada grade HSLA perkapalan dari seri "36". Ini adalah rentang ilustratif; sertifikat pabrik dan spesifikasi yang mengendalikan harus dirujuk untuk nilai-nilai yang kritis untuk proyek.
| Elemen | Rentang tipikal, EH36 (wt%) | Rentang tipikal, FH36 (wt%) |
|---|---|---|
| C | 0.08 – 0.18 | 0.08 – 0.20 |
| Mn | 0.70 – 1.60 | 0.70 – 1.60 |
| Si | 0.10 – 0.50 | 0.10 – 0.50 |
| P | ≤ 0.035 (maks) | ≤ 0.035 (maks) |
| S | ≤ 0.035 (maks) | ≤ 0.035 (maks) |
| Cr | 0.00 – 0.30 | 0.00 – 0.30 |
| Ni | 0.00 – 0.50 | 0.00 – 0.50 |
| Mo | 0.00 – 0.10 | 0.00 – 0.10 |
| V | jejak – 0.08 | jejak – 0.08 |
| Nb (Nb/Ta) | jejak – 0.06 | jejak – 0.06 |
| Ti | jejak – 0.02 | jejak – 0.02 |
| B | jejak (ppm) | jejak (ppm) |
| N | ≤ 0.012 (tipikal) | ≤ 0.012 (tipikal) |
Catatan: - Kedua grade bergantung pada mikro-paduan (Nb, V, Ti) dan kimia yang terkontrol untuk mencapai mikrostruktur ferrit–pearlit/ferritik mikro-paduan yang halus yang memberikan kekuatan hasil tinggi dengan ketangguhan yang dapat diterima. - Variasi kimia yang sedikit (misalnya, kontrol sulfur yang lebih ketat, penggunaan tambahan mikro-paduan, atau tambahan kecil Ni/Cr) digunakan untuk menyesuaikan kemampuan pengerasan, ketangguhan pada suhu rendah, dan kinerja melalui ketebalan untuk pelat yang sangat tebal. - Formulasi FH36 sering disesuaikan untuk jaminan sifat di bagian yang lebih tebal; EH36 dapat diproduksi dengan kimia dan pemrosesan yang dioptimalkan untuk meningkatkan ketangguhan pada suhu rendah saat digunakan.
3. Mikrostruktur dan Respons Perlakuan Panas
Mikrostruktur tipikal: - Kedua grade diproduksi untuk menghasilkan mikrostruktur ferritik yang terutama halus dengan pearlit dan presipitat mikro-paduan yang terdistribusi. Elemen mikro-paduan (Nb, V, Ti) memperhalus ukuran butir dan memberikan penguatan presipitasi. - Pada pelat yang digulung dan digulung termomekanis (TMCP), campuran bainitik/ferritik dapat muncul tergantung pada laju pendinginan dan kandungan paduan.
Perlakuan panas dan rute proses: - Normalisasi: dapat digunakan untuk memperhalus ukuran butir dan meningkatkan keseragaman di bagian berat tetapi tidak selalu dilakukan untuk pelat kapal besar karena biaya. - Pendinginan & tempering: tidak umum untuk pelat kapal standar EH36/FH36—ini terutama adalah baja yang diproses secara termomekanis dan digulung terkontrol, bukan baja paduan yang didinginkan dan ditempa. - Pengolahan kontrol termomekanis (TMCP): umum untuk kedua grade untuk mencapai kekuatan tinggi dan ketangguhan yang baik tanpa perlakuan panas tambahan. TMCP memberikan sifat yang menguntungkan melalui ketebalan pada pelat yang dikendalikan dengan baik. - Rute pelat yang sangat tebal: untuk bagian ultra-tebal, pendinginan terkontrol dan kimia yang disesuaikan (karbon sedikit lebih rendah, strategi mikro-paduan) sangat penting untuk menghindari pita butir kasar dan mempertahankan ketangguhan melalui ketebalan; penunjukan dan pengiriman FH36 biasanya dioptimalkan untuk kondisi ini.
4. Sifat Mekanis
Sifat mekanis sangat bergantung pada ketebalan pelat, rute penggulungan, dan spesifikasi yang mengendalikan. Tabel di bawah ini merangkum rentang target tipikal dan tren kualitatif daripada angka jaminan tunggal—spesifikasi proyek dan laporan uji pabrik harus menjadi sumber nilai kontraktual.
| Sifat | EH36 tipikal (rentang / perilaku tipikal) | FH36 tipikal (rentang / perilaku tipikal) |
|---|---|---|
| Kekuatan hasil (min) | ≈ 300–380 MPa (dirancang sebagai HSLA berkekuatan tinggi; min aktual tergantung pada spesifikasi dan ketebalan) | ≈ 300–380 MPa (tingkat nominal serupa; FH36 dapat dijamin pada hasil serupa di bagian yang lebih berat) |
| Kekuatan tarik | ≈ 460–620 MPa (tergantung pada ketebalan dan pemrosesan) | ≈ 460–620 MPa |
| Peregangan (A%) | ≈ 18–26% (berkurang dengan meningkatnya ketebalan) | ≈ 16–24% (pelat yang lebih tebal mungkin menunjukkan peregangan yang sedikit lebih rendah) |
| Ketangguhan impak (Charpy V-notch) | Ditentukan untuk suhu yang lebih rendah untuk grade EH (ketangguhan suhu rendah yang ditingkatkan); energi penerimaan tipikal tergantung pada suhu dan ketebalan | FH36 sering ditentukan dan memenuhi syarat untuk pelat yang lebih tebal di mana impak melalui ketebalan mungkin lebih rendah pada suhu yang sama—spesifikasi mengontrol suhu/energi uji |
| Kekerasan | Umumnya sedang (HB dalam rentang HSLA tipikal); tidak digunakan sebagai kriteria penerimaan utama | Serupa, disesuaikan untuk menghindari kekerasan berlebihan yang dapat mengganggu kemampuan las |
Interpretasi: - Tingkat kekuatan secara umum dapat dibandingkan antara kedua grade ketika diproduksi sesuai dengan spesifikasi perkapalan yang tipikal. Perbedaan yang berarti biasanya terletak pada jaminan ketangguhan pada suhu yang ditentukan dan bagaimana sifat-sifat dipertahankan melalui bagian yang sangat tebal. - EH36 sering diasosiasikan dengan kinerja ketangguhan suhu rendah yang ditingkatkan; FH36 sering dipilih di mana sifat yang konsisten (termasuk ketangguhan dan kekuatan) harus dijamin pada pelat yang sangat tebal.
5. Kemampuan Las
Kemampuan las terutama dikendalikan oleh kandungan karbon, paduan gabungan (kemampuan pengerasan), tingkat kotoran (P, S), dan tambahan mikro-paduan.
Indeks empiris yang berguna: - Setara karbon IIW: $$CE_{IIW} = C + \frac{Mn}{6} + \frac{Cr+Mo+V}{5} + \frac{Ni+Cu}{15}$$ - Indeks 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: - Baik EH36 maupun FH36 menargetkan karbon yang relatif rendah dan paduan yang terkontrol untuk menjaga $CE_{IIW}$ dan $P_{cm}$ dalam rentang yang mendukung pengelasan konvensional dengan kontrol pemanasan awal jika diperlukan. - Mikro-paduan (Nb, V, Ti) sedikit meningkatkan kemampuan pengerasan dan dapat meningkatkan risiko retak di zona terpengaruh panas (HAZ) jika prosedur pengelasan tidak dikendalikan, terutama di bagian yang lebih tebal. Inilah sebabnya mengapa pemanasan awal, kontrol suhu antar-lapis, dan strategi perlakuan panas pasca-las (PWHT) mungkin ditentukan untuk pelat FH36 yang sangat tebal. - Untuk pelat berat/ultra-tebal (sering menjadi alasan untuk memilih FH36), spesifikasi prosedur las biasanya memerlukan kontrol pemanasan awal/antar-lapis yang lebih ketat dan bahan las untuk mengelola ketangguhan HAZ dan tegangan sisa.
6. Korosi dan Perlindungan Permukaan
- Baik EH36 maupun FH36 adalah baja karbon/HSLA biasa (bukan tahan karat). Perlindungan korosi disediakan oleh pelapis, perlindungan katodik, atau pelapis logam sesuai kebutuhan.
- Strategi perlindungan tipikal:
- Galvanisasi celup panas (untuk beberapa komponen struktural, meskipun tidak umum untuk pelat lambung yang terendam).
- Pelapis organik (sistem epoksi/uretan) dan sistem primer/pelapis atas yang digunakan untuk lambung kapal dan struktur lepas pantai.
- Perlindungan katodik (anoda pengorbanan atau arus terinduksi) untuk struktur yang terendam.
- PREN (Angka Setara Ketahanan Pitting) hanya relevan untuk baja tahan karat/ferritik: $$ \text{PREN} = \text{Cr} + 3.3 \times \text{Mo} + 16 \times \text{N} $$ Ini tidak berlaku untuk EH36 atau FH36 karena mereka bukan paduan tahan karat.
7. Fabrikasi, Kemampuan Mesin, dan Kemampuan Bentuk
- Kemampuan mesin: EH36 dan FH36 tidak dirancang untuk kemampuan mesin yang tinggi; kemampuan mesin adalah tipikal baja HSLA—memadai dengan alat dan parameter pemotongan yang benar. Kekuatan yang sedikit lebih tinggi atau titik keras di pelat yang lebih tebal dapat mengurangi umur alat.
- Kemampuan bentuk: Penggulungan terkontrol/TMCP meningkatkan kemampuan bentuk untuk pembentukan panas dan dingin dibandingkan dengan baja yang didinginkan dan ditempa. Batas pembengkokan dan pembentukan menurun dengan meningkatnya ketebalan; FH36 yang disuplai untuk pelat yang sangat tebal mungkin memerlukan gaya yang lebih tinggi dan jari-jari bengkok khusus.
- Pemotongan dan pengelasan: Pemotongan plasma dan oksigen-bahan bakar adalah umum. Pengelasan memerlukan bahan habis pakai yang sesuai dengan kekuatan pelat dan persyaratan ketangguhan; pemanasan awal dan kontrol suhu antar-lapis lebih kritis pada pelat FH36 yang tebal.
8. Aplikasi Tipikal
| EH36 — Penggunaan tipikal | FH36 — Penggunaan tipikal |
|---|---|
| Pelat lambung dan anggota struktural di mana ketangguhan suhu rendah yang ditingkatkan diperlukan (kapal polar atau air dingin, rumah dek) | Pelat lambung yang sangat berat, dinding pemisah, dan anggota struktural utama di mana ketebalan pelat besar diperlukan dan jaminan melalui ketebalan sangat penting |
| Pelat di mana ketahanan impak pada suhu yang lebih rendah menjadi prioritas | Komponen platform lepas pantai dan elemen fabrikasi berat yang memerlukan sifat yang konsisten melalui bagian ultra-tebal |
| Area yang memerlukan kemampuan las yang baik dengan jaminan ketangguhan | Situasi di mana rute fabrikasi mencakup pelat tunggal besar dan di mana produksi yang didorong oleh spesifikasi untuk ketebalan diperlukan |
Rasional pemilihan: - Pilih grade yang sesuai dengan suhu ketangguhan minimum yang diperlukan proyek, batas ketebalan yang dijamin, dan kemampuan prosedur las. Untuk lambung layanan dingin, spesifikasi mirip EH36 menarik; untuk pelat yang sangat berat dengan persyaratan melalui ketebalan yang ketat, pengiriman mirip FH36 sering lebih disukai.
9. Biaya dan Ketersediaan
- Biaya relatif: Kedua grade berada dalam keluarga yang sama; perbedaan harga biasanya kecil dan dipengaruhi oleh ketebalan pelat, pemrosesan (TMCP, normalisasi), dan persyaratan sertifikasi/pengujian. Pelat yang digulung/dikendalikan khusus untuk bagian ultra-tebal (sering pengiriman FH36) dapat dikenakan biaya lebih karena waktu produksi yang lebih lama, pengujian yang lebih ketat, dan penanganan limbah yang lebih besar.
- Ketersediaan: Grade perkapalan umum (varian AH36/DH36/EH36) tersedia secara luas dari pabrik besar di seluruh dunia. Pelat tipe FH36 yang dimaksudkan untuk ketebalan yang sangat berat mungkin memiliki ketersediaan yang lebih terbatas dan waktu tunggu yang lebih lama—terutama untuk panel satu bagian besar atau proyek yang memerlukan jaminan sifat mekanis tertentu melalui ketebalan.
10. Ringkasan dan Rekomendasi
| Atribut | EH36 | FH36 |
|---|---|---|
| Kemampuan las | Baik (karbon rendah, paduan terkontrol); dioptimalkan untuk fabrikasi standar | Baik, tetapi bagian yang lebih tebal mungkin memerlukan kontrol pemanasan awal/PWHT yang lebih ketat |
| Keseimbangan Kekuatan–Ketangguhan | Fokus pada ketangguhan tinggi, terutama pada suhu yang lebih rendah | Kekuatan tinggi dengan penekanan pada retensi sifat di pelat yang sangat tebal |
| Biaya | Harga HSLA tipikal; moderat tergantung pada pemrosesan | Potensi premium untuk pelat ultra-tebal yang diproses khusus |
Rekomendasi: - Pilih EH36 jika: Anda memerlukan baja perkapalan berkekuatan tinggi yang dioptimalkan untuk ketangguhan suhu rendah dan ketebalan pelat standar hingga berat di mana ketahanan impak pada kondisi layanan yang lebih dingin menjadi prioritas dan di mana prosedur pengelasan rutin dapat diterima. - Pilih FH36 jika: aplikasi Anda memerlukan pelat yang sangat berat atau ultra-tebal dengan jaminan kekuatan melalui ketebalan dan sifat mekanis, dan Anda siap untuk mengikuti kontrol pengelasan dan fabrikasi yang lebih ketat (serta menerima kemungkinan waktu tunggu yang lebih lama dan biaya tambahan).
Catatan akhir: - Selalu tentukan standar pengendali, rentang ketebalan yang diperlukan, suhu uji untuk ketangguhan impak, dan kualifikasi prosedur pengelasan dalam dokumen pembelian. Sertifikat pabrik, termasuk analisis kimia dan laporan uji mekanis yang diambil dari ketebalan pelat yang sebenarnya, sangat penting untuk memverifikasi bahwa material yang dikirim memenuhi maksud kinerja grade yang dipilih.