L245 vs L290 – Komposisi, Perlakuan Panas, Sifat, dan Aplikasi
Bagikan
Table Of Content
Table Of Content
Pengenalan
L245 dan L290 adalah dua kelas baja struktural paduan rendah yang sering dirujuk dan digunakan di berbagai aplikasi konstruksi, jembatan, pembuatan kapal, fabrikasi berat, dan aplikasi struktural umum. Insinyur, manajer pengadaan, dan perencana manufaktur yang mempertimbangkan kedua kelas ini biasanya menyeimbangkan prioritas yang bersaing seperti persyaratan minimum kekuatan hasil versus kemampuan pengelasan, ketangguhan pada suhu rendah versus biaya material, dan kebutuhan untuk hardenability yang lebih tinggi versus kemudahan fabrikasi.
Perbedaan praktis utama antara keduanya adalah kekuatan hasil minimum yang ditentukan: L290 memerlukan tingkat hasil yang dijamin lebih tinggi dibandingkan L245. Perbedaan itu biasanya dicapai melalui strategi paduan dan pilihan pemrosesan (mikropaduan, karbon dan mangan yang terkontrol, dan pemrosesan termo-mekanis), yang pada gilirannya mempengaruhi hardenability, ketangguhan, dan perilaku fabrikasi. Karena kedua kelas digunakan untuk peran struktural yang serupa, desainer biasanya membandingkannya saat menentukan pelat, bagian yang digulung, dan komponen yang dilas di mana trade-off antara kekuatan dan kemudahan fabrikasi menjadi penting.
1. Standar dan Penunjukan
- Standar umum di mana penunjukan gaya L muncul: standar nasional dan regional untuk baja struktural dan peralatan tekanan. Penunjukan dan persyaratan kimia/mekanis yang tepat harus diverifikasi terhadap standar yang berlaku atau sertifikat pabrik untuk wilayah pasokan.
- Klasifikasi: Baik L245 maupun L290 adalah baja struktural paduan rendah atau karbon (bukan stainless, bukan baja alat). Mereka sering dikelompokkan dengan baja struktural yang digulung panas yang ditujukan untuk konstruksi yang dilas dan dibaut secara umum.
- Standar dan dokumen yang relevan untuk konsultasi mengenai persyaratan spesifik:
- Norma EN/Eropa untuk baja struktural (verifikasi penunjukan normatif lokal)
- Standar nasional (misalnya, GB, JIS, ASTM/ASME mungkin memberikan ekuivalen fungsional tetapi dengan nama yang berbeda)
- Lembar pabrik pemasok dan spesifikasi pembeli (PSL, API, dll.)
2. Komposisi Kimia dan Strategi Paduan
Kelas L245 dan L290 tidak didefinisikan oleh satu kimia unik tetapi oleh jendela kimia yang diizinkan dan target sifat mekanis. Tabel berikut memberikan rentang komposisi yang indikatif dan representatif serta peran tipikal masing-masing elemen. Angka-angka ini adalah tingkat pedoman; konsultasikan spesifikasi yang mengatur dan sertifikat pabrik untuk komposisi yang tepat.
| Elemen | Kandungan tipikal (wt%) — indikatif | Tujuan / efek |
|---|---|---|
| C | 0.05 – 0.20 | Meningkatkan kekuatan dan hardenability; C yang lebih tinggi mengurangi kemampuan pengelasan dan duktilitas jika tidak terkontrol |
| Mn | 0.4 – 1.6 | Memperkuat melalui larutan padat, meningkatkan hardenability; Mn yang berlebihan meningkatkan CE dan hardenability HAZ |
| Si | 0.02 – 0.6 | Deoksidator dan kontributor kekuatan; Si yang tinggi dapat mempengaruhi kemampuan pengelasan |
| P | ≤ 0.025 (biasanya rendah) | Impuritas; dijaga rendah untuk mempertahankan ketangguhan |
| S | ≤ 0.010 (biasanya rendah) | Impuritas; dijaga rendah untuk duktilitas dan kemampuan pengelasan |
| Cr | 0 – 0.5 (sering rendah atau tidak ada) | Meningkatkan hardenability dan kekuatan pada suhu tinggi |
| Ni | 0 – 0.5 | Meningkatkan ketangguhan pada suhu rendah jika ada |
| Mo | 0 – 0.2 | Menambah hardenability dan ketahanan creep, sering terbatas karena kekhawatiran kemampuan pengelasan |
| V, Nb, Ti | Puluhan hingga ratusan ppm (mikropaduan) | Pemurnian butir, penguatan presipitasi, kontrol transformasi austenit |
| B | ~ppm jika digunakan | Agen hardenability yang kuat pada konsentrasi yang sangat rendah |
| N | Jejak | Digunakan dengan Ti untuk mengontrol nitride; mempengaruhi presipitasi |
Bagaimana paduan mempengaruhi sifat: - Meningkatkan kandungan karbon dan mangan meningkatkan kekuatan hasil dan kekuatan tarik serta hardenability tetapi dapat mengurangi kemampuan pengelasan dan ketangguhan kecuali diimbangi oleh mikropaduan atau pemrosesan terkontrol. - Mikropaduan (Nb, V, Ti) memungkinkan kekuatan yang lebih tinggi pada karbon yang lebih rendah melalui penguatan presipitasi dan pemurnian butir—bermanfaat untuk menjaga kemampuan pengelasan dan ketangguhan lebih baik daripada baja C–Mn setara yang diperkuat hanya dengan karbon. - L290 umumnya dicapai melalui strategi paduan yang sedikit lebih kuat dan/atau rute pemrosesan termo-mekanis dibandingkan dengan L245, menghasilkan kekuatan hasil minimum yang lebih tinggi tanpa meningkatkan karbon secara berlebihan.
3. Mikrostruktur dan Respons Perlakuan Panas
Mikrostruktur dan respons pemrosesan yang tipikal untuk kedua kelas: - Digulung/dinormalisasi: ferit–pearlit dengan kemungkinan fraksi bainit tergantung pada pendinginan dan paduan. Normalisasi memperhalus ukuran butir ferit, meningkatkan ketangguhan. - Pemrosesan yang dikendalikan termo-mekanis (TMCP): menghasilkan ferit butir halus dan kantong bainit/martensit yang ditransformasi secara lokal yang meningkatkan kekuatan hasil dan ketangguhan secara bersamaan—rute ini biasanya digunakan untuk memenuhi kelas hasil yang lebih tinggi seperti L290 tanpa karbon tinggi. - Pendinginan & tempering (Q&T): tidak umum untuk baja struktural seri L standar kecuali jika sifat mekanis khusus diperlukan; Q&T akan meningkatkan kekuatan tetapi dengan biaya peningkatan kompleksitas pemrosesan dan potensi pengurangan duktilitas jika terlalu temper atau jika karbon tinggi. - Zona yang terpengaruh panas (HAZ): dalam struktur yang dilas, sifat HAZ sensitif terhadap karbon ekuivalen dan kandungan mikropaduan; baja TMCP yang dipaduan mikropaduan cenderung memiliki perilaku HAZ yang lebih baik dibandingkan dengan baja karbon tinggi dengan kekuatan nominal yang setara.
Catatan perbandingan: - L245, dengan target kekuatan yang lebih rendah, sering kali dapat dicapai melalui penggulungan konvensional atau TMCP ringan, menghasilkan ferit–pearlit yang didominasi dengan duktilitas yang baik. - L290 lebih sering bergantung pada TMCP dan mikropaduan untuk mencapai hasil yang lebih tinggi sambil mempertahankan ketangguhan; mikrostruktur akan memiliki butir yang lebih halus dan fraksi konstituen penguat yang lebih tinggi.
4. Sifat Mekanis
Persyaratan mekanis definitif harus dibaca dari standar yang berlaku atau sertifikat pabrik. Pembeda yang dapat diandalkan dalam penunjukan adalah kekuatan hasil minimum.
| Sifat | L245 (basis tipikal/spesifikasi) | L290 (basis tipikal/spesifikasi) |
|---|---|---|
| Kekuatan Hasil Minimum (MPa) | 245 MPa (minimum yang ditentukan) | 290 MPa (minimum yang ditentukan) |
| Kekuatan Tarik | Tergantung proses; biasanya tumpang tindih dengan rentang L290 ketika keduanya dinormalisasi/TMCP (konsultasikan spesifikasi) | Tergantung proses; kekuatan hasil minimum yang lebih tinggi menyiratkan persyaratan tarik yang serupa atau sedikit lebih tinggi |
| Panjang (A%) | Biasanya cukup untuk baja struktural; tergantung pada ketebalan dan pemrosesan | Sebanding tetapi dapat sedikit berkurang pada tingkat hasil yang lebih tinggi jika dicapai melalui mekanisme penguatan yang mengurangi perpanjangan seragam |
| Ketangguhan Dampak Charpy | Ditentukan oleh pembeli (suhu dan energi); karbon yang lebih rendah + TMCP bertujuan untuk mempertahankan ketangguhan yang baik | TMCP dan mikropaduan menargetkan retensi ketangguhan yang baik bahkan pada hasil yang lebih tinggi, tetapi nilai aktual tergantung pada ketebalan dan kimia |
| Kekerasan | Bervariasi secara luas; umumnya moderat untuk baja struktural | Dapat sedikit lebih tinggi jika mekanisme penguatan lebih kuat |
Interpretasi: - L290 memberikan kekuatan hasil yang lebih tinggi yang dijamin; itu adalah dasar untuk pemilihan ketika desain memerlukan tegangan yang diizinkan lebih tinggi atau bagian yang lebih tipis untuk beban yang sama. - Ketangguhan dan duktilitas dapat sebanding jika L290 diproduksi melalui TMCP modern dan mikropaduan; jika kekuatan yang lebih tinggi dicapai dengan meningkatkan karbon, ketangguhan dan kemampuan pengelasan akan menderita.
5. Kemampuan Pengelasan
Kemampuan pengelasan tergantung terutama pada karbon ekuivalen (CE) dan keberadaan elemen paduan yang mempromosikan hardenability.
Indeks empiris umum: - Karbon ekuivalen 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: - $CE_{IIW}$ yang lebih rendah dan $P_{cm}$ yang lebih rendah meningkatkan fleksibilitas pemilihan pemanasan awal/konsumabel dan mengurangi risiko retak HAZ. - L245, dengan target hasil yang lebih rendah, sering memiliki karbon ekuivalen yang lebih rendah dan oleh karena itu cenderung lebih mudah untuk dilas dengan pemanasan awal yang lebih sedikit dibandingkan L290 ketika yang terakhir mencapai kekuatan lebih tinggi dengan kandungan paduan yang lebih tinggi. - Jika L290 diproduksi melalui mikropaduan dan TMCP daripada karbon yang lebih tinggi, kemampuan pengelasan dapat tetap dapat diterima; namun, pemanasan awal yang sedikit lebih tinggi atau prosedur pengelasan yang terkontrol mungkin masih disarankan tergantung pada ketebalan. - Selalu konsultasikan spesifikasi prosedur pengelasan yang memenuhi syarat (WPS) dan lakukan penilaian HAZ dan PWHT untuk fabrikasi kritis.
6. Korosi dan Perlindungan Permukaan
- Kedua kelas ini adalah baja karbon/paduan rendah yang tidak stainless. Mereka tidak memberikan ketahanan korosi intrinsik di luar yang dimiliki baja karbon struktural biasa.
- Strategi perlindungan standar: pelapisan (epoksi, poliuretan), galvanisasi celup panas, metalisasi, atau pelapisan korosif tergantung pada lingkungan dan umur layanan.
- Indeks stainless seperti PREN tidak berlaku untuk baja karbon struktural seri L: $$\text{PREN} = \text{Cr} + 3.3 \times \text{Mo} + 16 \times \text{N}$$ Penggunaan PREN hanya relevan saat menilai paduan stainless; untuk L245/L290, ketahanan korosi adalah fungsi dari perlindungan eksternal dan kontrol lingkungan.
- Ketika menentukan untuk lingkungan yang agresif (percikan laut, kimia), pertimbangkan toleransi korosi, pelapisan pelindung, atau pemilihan paduan stainless atau tahan korosi sebagai gantinya.
7. Fabrikasi, Kemudahan Pemesinan, dan Kemudahan Pembentukan
- Kemudahan pemesinan: Umumnya sebanding dengan baja paduan rendah lainnya. Kelas hasil yang lebih tinggi dapat sedikit lebih sulit untuk diproses karena kekuatan yang meningkat dan potensi pengerasan kerja; alat dan umpan harus disesuaikan.
- Kemudahan pembentukan dan pembengkokan: L245 biasanya akan memungkinkan pembentukan dingin yang sedikit lebih mudah dan jari-jari bengkok yang lebih ketat untuk ketebalan yang sama dibandingkan dengan L290. Untuk L290, batasi regangan pembengkokan sesuai dengan panduan pemasok dan gunakan mandrel/annealing yang tepat jika diperlukan.
- Pemotongan dan pemrosesan termal: Pemotongan oksigen-bahan bakar, plasma, dan laser adalah umum; kandungan paduan yang lebih tinggi atau bagian yang lebih tebal dapat mempengaruhi pengaturan pemotongan dan terak.
- Persiapan permukaan dan konsumabel pengelasan: Untuk kedua kelas, ikuti rekomendasi pemasok untuk pemanasan awal, suhu antar proses, dan pemilihan logam pengisi untuk menjaga ketangguhan dan menghindari masalah HAZ.
8. Aplikasi Tipikal
| L245 — Penggunaan Tipikal | L290 — Penggunaan Tipikal |
|---|---|
| Komponen struktural umum dalam bangunan dan kerangka di mana kekuatan sedang cukup dan kecepatan/biaya fabrikasi menjadi prioritas | Anggota struktural dalam jembatan, struktur lepas pantai, dan peralatan berat di mana tegangan yang diizinkan lebih tinggi memungkinkan bagian yang lebih ringan |
| Fabrikasi las tugas ringan hingga menengah, pelat, dan balok | Struktur lambung yang menahan beban, boom crane, dan struktur las yang lebih berat yang memerlukan hasil yang lebih tinggi |
| Kerangka mesin umum, penyangga, dan struktur sekunder | Aplikasi di mana pengurangan berat melalui material yang lebih kuat diperlukan, tergantung pada kontrol kemampuan pengelasan |
Alasan pemilihan: - Pilih L245 untuk biaya yang lebih rendah, fabrikasi yang lebih mudah, dan di mana beban desain dapat dipenuhi dengan hasil yang lebih rendah. - Pilih L290 ketika persyaratan desain memerlukan hasil yang lebih tinggi untuk mengurangi ukuran atau berat bagian, atau ketika margin keselamatan yang lebih tinggi diperlukan—dengan syarat prosedur pengelasan dan target ketangguhan dapat dipenuhi.
9. Biaya dan Ketersediaan
- Biaya: L290 umumnya lebih mahal daripada L245 per unit massa karena kontrol pemrosesan yang lebih ketat, mikropaduan, atau perlakuan panas tambahan yang diperlukan untuk menjamin tingkat hasil yang lebih tinggi. Namun, biaya per kinerja fungsional (misalnya, biaya per kapasitas beban unit) dapat menguntungkan untuk L290 jika pengurangan bagian mengimbangi biaya material.
- Ketersediaan: Kedua kelas tersedia secara komersial dari pabrik baja besar dan pusat layanan, terutama dalam bentuk pelat dan gulungan. Waktu tunggu dan bentuk yang ditawarkan (pelat, koil, bentuk struktural) tergantung pada produksi pabrik regional dan permintaan; L245 biasanya lebih umum dalam rantai pasokan struktural umum.
10. Ringkasan dan Rekomendasi
| Kriteria | L245 | L290 |
|---|---|---|
| Kemampuan Pengelasan | Umumnya lebih mudah (kecenderungan CE lebih rendah) | Sedikit lebih menuntut; dapat diterima jika TMCP/mikropaduan dan WPS yang tepat digunakan |
| Keseimbangan Kekuatan–Ketangguhan | Baik untuk struktur tugas sedang | Hasil minimum yang lebih tinggi; dapat mempertahankan ketangguhan dengan TMCP/mikropaduan |
| Biaya | Biaya material lebih rendah; pemrosesan lebih mudah | Biaya material lebih tinggi tetapi potensi penghematan berat dalam desain |
Rekomendasi: - Pilih L245 jika Anda memprioritaskan kemudahan fabrikasi, biaya material yang lebih rendah, dan desain struktural Anda dapat memenuhi persyaratan beban dengan batas hasil 245 MPa. L245 adalah pilihan yang solid untuk konstruksi umum dan untuk komponen di mana pengelasan dan pembentukan yang luas diperlukan tanpa kebutuhan kekuatan yang agresif. - Pilih L290 jika Anda memerlukan hasil yang lebih tinggi untuk mengurangi ukuran atau berat bagian, atau untuk meningkatkan tegangan yang diizinkan dalam perhitungan struktural. L290 cocok di mana kekuatan yang lebih tinggi diperlukan sambil tetap mempertahankan ketangguhan yang baik melalui pemrosesan modern (TMCP dan mikropaduan). Pastikan prosedur pengelasan, pemanasan awal, dan pengujian yang tepat ditentukan untuk bagian tebal atau aplikasi kritis.
Catatan akhir: Selalu tentukan standar yang mengatur, suhu uji dampak yang diperlukan, batas ketebalan material, dan kualifikasi prosedur pengelasan dalam dokumen pengadaan. Verifikasi kimia dan sifat mekanis terhadap sertifikat pabrik dan persyaratan spesifik pesanan sebelum produksi atau penerimaan desain kritis.