Grade A vs AH36 – Komposisi, Perlakuan Panas, Properti, dan Aplikasi

Pengenalan

Dalam pembangunan kapal dan fabrikasi pelat berat, insinyur dan profesional pengadaan sering memilih antara baja struktural umum dengan kekuatan lebih rendah dan baja lambung dengan kekuatan lebih tinggi. Pertimbangan biasanya berfokus pada biaya dan kemudahan fabrikasi (kemudahan pengelasan, kemampuan dibentuk) versus kebutuhan akan kekuatan hasil/tensile yang lebih tinggi dan pengurangan berat. Konteks keputusan yang umum mencakup pelat lambung dan penguat, struktur lepas pantai, jembatan, dan peralatan berat di mana kekuatan per berat dan ketangguhan pada suhu rendah sangat penting.

Perbedaan teknis inti antara kedua baja yang diperiksa di sini adalah bahwa Kelas A mewakili pelat kapal struktural konvensional dengan kekuatan minimum yang ditentukan lebih rendah, sementara AH36 adalah baja pembangunan kapal berkekuatan tinggi dengan sifat hasil dan tensile minimum yang ditentukan lebih tinggi serta paduan/mikro-paduan yang terkontrol untuk mencapai keseimbangan kekuatan–ketangguhan yang lebih baik. Karena keduanya tercakup dalam spesifikasi pembangunan kapal yang serupa (misalnya ASTM A131 / masyarakat klasifikasi setara), mereka biasanya dibandingkan ketika desainer mengevaluasi kekuatan, kemudahan pengelasan, dan biaya untuk komponen lambung dan struktural.

1. Standar dan Penunjukan

• Standar dan klasifikasi internasional umum yang mencakup baja ini:
• ASTM/ASME: ASTM A131 (Baja, Struktural, untuk Kapal) — mencakup Kelas A, B, D, E, AH36, DH36, EH36.
• Masyarakat klasifikasi: ABS, DNV, LR, NK, dll., menggunakan nama kelas setara (A, AH36, dll.) dalam aturan mereka.
• EN / JIS / GB: Standar Eropa dan nasional menggunakan nama kelas yang berbeda (misalnya, seri EN S235, S355) tetapi baja kelas pembangunan kapal memiliki padanan; referensi silang langsung harus dikonfirmasi.
• Klasifikasi jenis material:
• Kelas A (ASTM A131 Kelas A): baja struktural karbon biasa/paduan rendah (pelat kapal konvensional)
• AH36 (ASTM A131 AH36): baja pembangunan kapal berkekuatan lebih tinggi; pada dasarnya adalah pelat paduan rendah berkekuatan tinggi (HSLA) dengan mikro-paduan yang terkontrol dalam banyak rute panas

2. Komposisi Kimia dan Strategi Paduan

Rentang komposisi representatif (wt%). Batas yang diizinkan sebenarnya tergantung pada spesifikasi, praktik pabrik, dan ketebalan pelat — konsultasikan spesifikasi pembelian atau sertifikat pabrik untuk nilai yang tepat.

Elemen	Kelas A (rentang representatif, wt%)	AH36 (rentang representatif, wt%)
C	≤ 0.18	≤ 0.18–0.20
Mn	0.6–1.35	1.0–1.7
Si	≤ 0.35 (biasanya rendah)	≤ 0.35–0.50
P	≤ 0.035	≤ 0.035
S	≤ 0.035	≤ 0.035
Cr	jejak (tidak ditentukan)	jejak–kecil (kadang ada)
Ni	jejak	jejak
Mo	jejak	jejak/kecil (kadang-kadang)
V	biasanya ≤0.02	mungkin mengandung mikro-paduan V (0.01–0.10)
Nb (Cb)	biasanya tidak ada atau jejak	mungkin mengandung Nb (mikro-paduan)
Ti	jejak (jika ada)	mungkin ada untuk kontrol inklusi
B	jejak	jejak
N	residual rendah	residual rendah

Catatan: - Kelas A biasanya diformulasikan sebagai pelat kapal karbon dasar/paduan rendah dengan mikro-paduan minimal. AH36 dirancang untuk kekuatan yang lebih tinggi; pabrik sering menggunakan sedikit lebih tinggi Mn dan tingkat rendah elemen mikro-paduan (Nb, V, Ti) serta pemrosesan terkontrol (penggulungan termo-mekanis) daripada kandungan karbon tinggi, untuk meningkatkan kekuatan sambil mempertahankan ketangguhan dan kemudahan pengelasan. - Paduan meningkatkan kekuatan hasil/tensile (Mn, mikro-paduan) dan kemampuan pengerasan; mikro-paduan juga memperhalus ukuran butir dan berkontribusi pada kekuatan melalui penguatan presipitasi dan penggulungan terkontrol.

3. Mikrostruktur dan Respons Perlakuan Panas

• Mikrostruktur yang khas:
• Kelas A: diproduksi melalui penggulungan terkontrol atau penggulungan panas biasa; mikrostruktur umumnya adalah ferit–pearlit atau ferit poligonal dengan pearlit terdispersi. Ukuran butir memadai untuk ketangguhan umum tetapi tidak dioptimalkan untuk kekuatan tinggi.
• AH36: diproduksi melalui penggulungan terkontrol dan kemungkinan pendinginan dipercepat/pemrosesan termo-mekanis untuk menghasilkan mikrostruktur ferit/bainit yang lebih halus dengan presipitat mikro-paduan terdispersi; mikrostruktur bertujuan untuk kombinasi yang menguntungkan antara kekuatan dan ketangguhan pada suhu rendah.
• Respons perlakuan panas:
• Kedua kelas disuplai dalam kondisi digulung panas. Baja ini biasanya tidak dinormalisasi atau dikuenching dan dipanaskan sebagai praktik standar untuk pelat kapal; sebaliknya, sifat mekanis dicapai melalui komposisi dan praktik penggulungan.
• Normalisasi dapat memperhalus ukuran butir dan dapat meningkatkan ketangguhan untuk keduanya, tetapi tidak umum digunakan untuk pelat kapal besar karena biaya dan risiko distorsi.
• Quenching dan tempering bukanlah rute standar untuk bentuk produk ini dan akan mengubah klasifikasi; untuk kekuatan tinggi dengan bagian yang lebih tebal, pemrosesan terkontrol termo-mekanis (TMCP) adalah rute industri yang lebih disukai untuk mencapai sifat AH36.
• Sensitivitas termal:
• Kemampuan pengerasan AH36 yang lebih tinggi (dari paduan dan mikro-paduan ditambah pemrosesan) berarti lebih sensitif terhadap perubahan mikrostruktur zona terpengaruh panas (HAZ) selama pengelasan, yang harus dikelola dengan pemanasan awal/pemanasan pasca dan kualifikasi prosedur pengelasan yang sesuai.

4. Sifat Mekanis

Sifat mekanis yang ditentukan biasanya tergantung pada ketebalan dan bervariasi menurut standar dan produsen. Tabel berikut memberikan minimum representatif/rentang khas yang sering dikutip untuk ASTM A131 Kelas A dan AH36; selalu konfirmasi terhadap spesifikasi yang berlaku dan sertifikat uji pabrik.

Sifat	Kelas A (representatif)	AH36 (representatif)
Kekuatan Hasil Minimum (MPa)	≈ 235 MPa (perkiraan)	≈ 355 MPa (perkiraan)
Kekuatan Tarik (MPa)	≈ 400–510 MPa (rentang khas)	≈ 490–620 MPa (rentang khas)
Peregangan (% pada pengukur yang ditentukan)	Duktibilitas lebih tinggi — misalnya, ≥20–25% (tergantung pada ketebalan)	Duktibilitas lebih rendah dibandingkan Kelas A — misalnya, ≥17–22% (tergantung pada ketebalan)
Ketangguhan Impak (Charpy V‑notch)	Ditentukan untuk layanan; umumnya baik pada suhu sedang	Ditentukan untuk kinerja suhu rendah; AH36 sering memiliki persyaratan impak yang lebih ketat untuk ketebalan tertentu
Kekerasan	Relatif lebih rendah (lebih mudah diproses/dibentuk)	Kekerasan lebih tinggi sesuai dengan kekuatan yang lebih tinggi

Interpretasi: - AH36 adalah material yang lebih kuat: kekuatan hasil dan tensile minimum yang ditentukan jauh lebih tinggi daripada Kelas A. - Kelas A biasanya menawarkan duktibilitas yang lebih besar dan sedikit lebih mudah dibentuk; AH36 mengorbankan beberapa duktibilitas untuk kekuatan, tetapi produk AH36 TMCP modern mempertahankan ketangguhan yang baik. - Ketangguhan impak dan peregangan sangat tergantung pada ketebalan dan suhu kualifikasi; kedua kelas dapat diproduksi untuk memenuhi persyaratan impak tertentu.

5. Kemudahan Pengelasan

Diskusi kemudahan pengelasan harus mempertimbangkan ukuran setara karbon dan efek mikro-paduan.

• Kandungan karbon pada kedua kelas umumnya rendah; namun, paduan dan mikro-paduan AH36 yang lebih tinggi serta kemampuan pengerasan yang lebih tinggi memerlukan kontrol pengelasan yang lebih hati-hati untuk bagian yang lebih tebal.
• Rumus setara karbon umum yang digunakan untuk menilai kebutuhan pemanasan awal/pemanasan pasca:

$$CE_{IIW} = C + \frac{Mn}{6} + \frac{Cr+Mo+V}{5} + \frac{Ni+Cu}{15}$$

dan

$$P_{cm} = C + \frac{Si}{30} + \frac{Mn+Cu}{20} + \frac{Cr+Mo+V}{10} + \frac{Ni}{40} + \frac{Nb}{50} + \frac{Ti}{30} + \frac{B}{1000}$$

• Interpretasi (kualitatif):
• Nilai $CE_{IIW}$ dan $P_{cm}$ yang lebih rendah menunjukkan lebih sedikit kekhawatiran tentang retak dingin dan pengerasan HAZ. Kelas A biasanya memiliki risiko pengerasan yang lebih rendah dibandingkan AH36.
• AH36, karena Mn yang lebih tinggi dan kemungkinan mikro-paduan, sering menghasilkan estimasi setara karbon yang lebih tinggi, yang berarti kualifikasi prosedur pengelasan harus mempertimbangkan pemanasan awal, suhu antar-passing, dan input panas yang terkontrol, terutama untuk pelat yang lebih tebal dan suhu layanan ambien yang rendah.
• Kedua kelas biasanya dilas dalam pembangunan kapal; AH36 biasanya memerlukan kontrol prosedur yang lebih ketat untuk bagian tebal dan ketika ketangguhan impak pada suhu rendah diperlukan.
• Panduan praktis:
• Gunakan elektroda hidrogen rendah atau logam pengisi yang sesuai dengan persyaratan logam dasar; ikuti spesifikasi prosedur untuk pemanasan awal dan suhu antar-passing; lakukan PWHT hanya jika diperlukan oleh kontrak/spesifikasi.

6. Korosi dan Perlindungan Permukaan

• Kedua Kelas A dan AH36 adalah baja karbon/HSLA non-stainless, sehingga rentan terhadap korosi umum dan lokal di lingkungan laut.
• Strategi perlindungan umum:
• Pelapis permukaan: sistem cat laut, epoksi, polisiloksana.
• Pelapis metalurgi: galvanisasi celup panas dimungkinkan untuk beberapa elemen struktural tetapi tidak umum untuk pelat lambung besar karena pertimbangan ukuran dan kinerja.
• Perlindungan katodik: anoda pengorbanan atau sistem arus terinduksi untuk struktur yang terendam.
• Rumus PREN (untuk material stainless) tidak berlaku untuk baja kapal karbon/HSLA ini. Sebagai referensi, ketahanan korosi stainless sering dinilai dengan:

$$\text{PREN} = \text{Cr} + 3.3 \times \text{Mo} + 16 \times \text{N}$$

• Klarifikasi: PREN hanya berarti untuk pemilihan paduan stainless; untuk Kelas A/AH36, kinerja korosi dikelola oleh pelapis dan perlindungan katodik daripada ketahanan korosi paduan intrinsik.

7. Fabrikasi, Kemudahan Pemesinan, dan Kemudahan Pembentukan

• Pemotongan: kedua kelas dapat dipotong dengan mudah menggunakan oksigen-bahan bakar atau plasma; AH36 mungkin memerlukan pengaturan torch yang sedikit berbeda karena kekuatan dan kekerasan yang lebih tinggi.
• Pembentukan dan pembengkokan:
• Kelas A biasanya lebih mudah dibentuk dengan pengembalian yang lebih rendah dan risiko retak yang berkurang.
• AH36, sebagai baja berkekuatan lebih tinggi, memerlukan jari-jari bengkok yang lebih besar dan, untuk bagian yang tebal, mungkin perlu pemanasan awal atau alat yang berbeda untuk menghindari retak.
• Kemudahan pemesinan:
• Kekuatan dan kekerasan yang lebih tinggi dari AH36 dapat mengurangi umur alat dan memerlukan parameter pemesinan yang lebih kuat dibandingkan Kelas A.
• Finishing permukaan dan operasi sekunder:
• Keduanya merespons dengan cara yang sama terhadap penggilingan, peledakan, dan pengecatan; AH36 mungkin memerlukan perlakuan awal yang sedikit lebih agresif untuk adhesi pelapis jika kekerasan lebih tinggi.

8. Aplikasi Khas

Kategori aplikasi	Kelas A (penggunaan khas)	AH36 (penggunaan khas)
Pemasangan lambung (umum)	Pemasangan lambung dengan beban ringan hingga sedang, struktur dalam	Pemasangan lambung utama di mana kekuatan per berat yang lebih tinggi dan pengurangan ketebalan pelat diinginkan
Anggota struktural (balok/penguat)	Penguat sekunder, kerangka umum	Penguat beban tinggi, kerangka utama, braket di mana penghematan berat sangat penting
Platform lepas pantai	Struktur utilitas, anggota non-kritis	Anggota penopang kritis, komponen zona percikan di mana ketangguhan diperlukan
Jembatan & sipil	Pelat dan komponen non-kritis	Komponen beban tinggi di mana kekuatan hasil yang lebih tinggi diperlukan
Fabrikasi umum	Tank, fabrikasi kecil di mana biaya lebih rendah/kemudahan pembentukan lebih diutamakan	Fabrikasi yang membutuhkan kekuatan lebih tinggi dan ketangguhan yang lebih baik pada ketebalan yang lebih rendah

Rasional pemilihan: - Pilih varian Kelas A untuk biaya lebih rendah, kemudahan pembentukan dan pengelasan, dan di mana pelat yang lebih tebal dapat digunakan tanpa penalti berat. - Pilih AH36 ketika penghematan berat struktural, tegangan yang diizinkan lebih tinggi, atau ketangguhan suhu rendah yang lebih baik diperlukan dan ketika kontrol fabrikasi/pengelasan dapat diterapkan.

9. Biaya dan Ketersediaan

• Biaya relatif:
• Kelas A umumnya lebih murah per ton dibandingkan AH36 karena kimia dan pemrosesan yang lebih sederhana.
• AH36 memiliki premium karena penggulungan terkontrol/TMCP, mikro-paduan, dan kinerja yang lebih tinggi.
• Ketersediaan:
• Kedua kelas tersedia secara luas dari pabrik pelat besar; AH36 dalam ketebalan dan ukuran pelat tertentu dapat lebih umum di daerah dengan industri pembangunan kapal/lepas pantai yang kuat.
• Waktu tunggu yang lama dapat terjadi untuk dimensi besar atau ketika kualifikasi suhu impak khusus diperlukan.

10. Ringkasan dan Rekomendasi

Tabel ringkasan (kualitatif)

Kriteria	Kelas A	AH36
Kemudahan Pengelasan	Baik (lebih mudah, kebutuhan pemanasan awal lebih rendah)	Baik dengan kontrol (CE lebih tinggi, mungkin perlu kontrol pemanasan awal/antar-passing)
Keseimbangan Kekuatan–Ketangguhan	Kekuatan sedang, duktibilitas baik	Kekuatan tinggi dengan ketangguhan baik ketika dikontrol TMCP
Biaya	Lebih rendah	Lebih tinggi (premium untuk pemrosesan berkekuatan tinggi)

Rekomendasi: - Pilih Kelas A jika: - Desain Anda mentolerir ketebalan pelat konvensional dan Anda mengutamakan biaya material yang lebih rendah, kemudahan pembentukan, dan prosedur pengelasan yang lebih sederhana. - Struktur tidak sensitif terhadap beban kritis dan tidak memerlukan kekuatan maksimum per berat atau kinerja impak suhu rendah yang sangat rendah. - Pilih AH36 jika: - Anda memerlukan kekuatan hasil dan tensile yang ditentukan lebih tinggi untuk mengurangi ketebalan dan berat pelat, atau Anda memerlukan ketangguhan yang lebih baik pada suhu rendah. - Anda dapat menerapkan prosedur pengelasan yang sesuai, kontrol fabrikasi, dan inspeksi untuk mengelola sifat HAZ dan memastikan integritas dalam layanan.

Catatan penutup: Batas kimia yang tepat, minimum mekanis, dan suhu pengujian impak tergantung pada spesifikasi dan ketebalan. Untuk pengadaan dan desain, kutip standar yang berlaku (misalnya, kelas ASTM A131 dan ketebalan/kondisi impak), minta sertifikat uji pabrik, dan kualifikasi prosedur pengelasan untuk kelas dan ketebalan pelat yang dipilih.