L290 vs L360 – Komposisi, Perlakuan Panas, Sifat, dan Aplikasi
Bagikan
Table Of Content
Table Of Content
Pengenalan
Insinyur, manajer pengadaan, dan perencana manufaktur biasanya menghadapi pilihan antara L290 dan L360 saat menentukan baja struktural untuk rangka, jembatan, struktur lepas pantai, dan fabrikasi berat. Keputusan sering kali seimbang antara kekuatan yang lebih tinggi versus kemampuan dibentuk dan dapat dilas: paduan dengan kekuatan lebih tinggi dapat mengurangi ukuran dan berat bagian tetapi mungkin memberlakukan kontrol fabrikasi yang lebih ketat dan biaya yang lebih tinggi.
Perbedaan mendasar antara L290 dan L360 adalah peningkatan kekuatan minimum yang dijamin: L360 menyediakan kelas kekuatan hasil yang lebih tinggi dibandingkan L290. Karena peningkatan kekuatan itu biasanya dicapai melalui desain paduan dan pemrosesan termomekanik, kedua kelas ini dibandingkan secara rutin untuk pertukaran dalam ketangguhan, kemampuan dilas, fabrikasi, dan biaya.
1. Standar dan Penunjukan
- Standar dan sistem umum yang dirujuk oleh insinyur:
- EN / ISO (standar baja struktural Eropa/internasional)
- ASTM / ASME (spesifikasi material AS; nomenklatur yang berbeda)
- JIS (standar industri Jepang)
- GB (standar nasional Tiongkok)
-
Spesifikasi pembuatan kapal nasional atau pipa yang menggunakan awalan "L" untuk kelas hasil linier
-
Klasifikasi:
- L290 dan L360 adalah baja paduan rendah struktural / baja paduan rendah kekuatan tinggi (HSLA) daripada baja tahan karat, alat, atau baja paduan tinggi.
- Biasanya ditentukan berdasarkan kekuatan hasil minimum (MPa) dan berdasarkan bentuk produk (pelat, lembaran, bagian, atau bagian berongga).
- Catatan: Label "L" menunjukkan tingkat hasil minimum dalam beberapa sistem nasional/spesifikasi daripada spesifikasi kimia tunggal yang terpadu; batas komposisi yang tepat dapat bervariasi menurut pemasok dan standar.
2. Komposisi Kimia dan Strategi Paduan
Di bawah ini adalah tabel komposisi representatif untuk baja dalam kelas kekuatan hasil 290–360 MPa. Ini adalah rentang tipikal untuk baja HSLA/struktural modern; batas yang tepat ditemukan dalam standar spesifik atau sertifikat pabrik.
| Elemen | Rentang tipikal (wt.%, representatif untuk baja HSLA L290–L360) |
|---|---|
| C (Karbon) | 0.06 – 0.18 |
| Mn (Mangan) | 0.3 – 1.5 |
| Si (Silikon) | 0.02 – 0.6 |
| P (Fosfor) | ≤ 0.035 (dikendalikan pada ppm rendah) |
| S (Belerang) | ≤ 0.035 (sering ≤ 0.010 pada kelas rendah belerang) |
| Cr (Krom) | 0 – 0.5 |
| Ni (Nikel) | 0 – 0.5 |
| Mo (Molybdenum) | 0 – 0.5 |
| V (Vanadium) | 0 – 0.12 |
| Nb (Niobium) | 0 – 0.08 |
| Ti (Titanium) | 0 – 0.02 |
| B (Boron) | 0 – 0.003 |
| N (Nitrogen) | 0.005 – 0.020 |
Bagaimana paduan mempengaruhi sifat - Karbon dan mangan terutama mengontrol kekuatan dan kemampuan pengerasan; C yang lebih tinggi meningkatkan kekuatan tetapi mengurangi kemampuan dilas dan keuletan. - Elemen mikro paduan (V, Nb, Ti) menghasilkan penguatan presipitasi dan memperhalus ukuran butir, memungkinkan hasil yang lebih tinggi pada tingkat karbon rendah dan meningkatkan ketangguhan. - Penambahan kecil Cr, Ni, dan Mo dapat meningkatkan kemampuan pengerasan dan kekuatan tanpa peningkatan karbon yang besar; mereka juga mempengaruhi perilaku tempering. - Boron dalam ppm yang sangat rendah meningkatkan kemampuan pengerasan dengan tersegregasi ke batas butir austenit saat dikendalikan dengan hati-hati. - Kontrol P, S, dan N sangat penting untuk ketangguhan dan kemampuan dilas.
3. Mikrostruktur dan Respons Perlakuan Panas
Mikrostruktur tipikal - L290: diproduksi untuk mencapai keseimbangan antara keuletan dan kekuatan. Mikrostruktur tipikal yang digulung/dinormalisasi adalah ferit–pearlit atau ferit halus dengan bainit terdispersi tergantung pada laju pendinginan dan kandungan paduan. - L360: untuk mencapai hasil minimum yang lebih tinggi, mikro paduan (Nb, V) dan penggulungan terkontrol atau perlakuan termomekanik biasanya digunakan untuk menghasilkan ferit yang lebih halus, bainit, atau mikrostruktur campuran ferit–bainit. Peningkatan kemampuan pengerasan dapat menyebabkan proporsi mikrokonstituen bainitik yang lebih besar.
Respons terhadap rute pemrosesan - Normalisasi: meningkatkan ketangguhan dengan menghasilkan struktur butir yang halus dan seragam; kedua kelas mendapatkan manfaat, tetapi L360 sering memerlukan kontrol yang lebih ketat terhadap laju pendinginan untuk menghindari kekerasan yang berlebihan. - Pendinginan & tempering (Q&T): tidak umum untuk bentuk produk struktural dasar, tetapi mungkin jika kombinasi kekuatan dan ketangguhan yang lebih tinggi diperlukan—Q&T menghasilkan struktur yang dipanaskan martensitik dan kekuatan yang lebih tinggi dengan biaya pemrosesan yang lebih banyak. - Pemrosesan kontrol termomekanik (TMCP): banyak digunakan untuk L360 untuk mendapatkan kekuatan hasil yang lebih tinggi melalui pemurnian butir dan penguatan presipitasi tanpa peningkatan karbon yang besar — meningkatkan ketangguhan dan kemampuan dilas relatif terhadap baja yang diperkuat karbon.
4. Sifat Mekanik
Perbedaan mekanik yang penting dan dijamin adalah kekuatan hasil minimum. Angka absolut tergantung pada standar spesifik, ketebalan produk, dan perlakuan panas.
| Sifat | L290 (tipikal/nominal) | L360 (tipikal/nominal) |
|---|---|---|
| Kekuatan hasil minimum (MPa) | ~290 MPa (kelas desain) | ~360 MPa (kelas desain) |
| Kekuatan tarik (MPa) | Bervariasi dengan ketebalan/proses; rentang tipikal rendah hingga menengah untuk baja struktural | Rentang kekuatan tarik tipikal lebih tinggi daripada L290 untuk bentuk produk yang sama |
| Peregangan (%) | Umumnya lebih tinggi daripada L360 pada ketebalan yang sama | Biasanya lebih rendah daripada L290 karena kekuatan yang lebih tinggi |
| Ketangguhan impak Charpy | Baik pada suhu ruangan dan subzero saat ditentukan/dikendalikan | Dapat menyamai L290 jika ditentukan; memerlukan kimia dan pemrosesan yang terkontrol |
| Kekerasan (HB) | Lebih rendah rata-rata | Lebih tinggi rata-rata |
Interpretasi - L360 lebih kuat berdasarkan desain; peningkatan kekuatan itu sering dicapai dengan mikro paduan dan pemrosesan termomekanik daripada peningkatan karbon yang besar. Oleh karena itu, L360 dapat memberikan kekuatan yang lebih tinggi dengan ketangguhan yang wajar, tetapi keuletan dan kemampuan dibentuk umumnya berkurang dibandingkan dengan L290. - Untuk aplikasi di mana kapasitas deformasi dan pembentukan adalah perhatian utama, L290 sering lebih disukai. Untuk desain yang sensitif terhadap berat atau kapasitas beban yang lebih tinggi, L360 memungkinkan bagian yang lebih tipis atau penggunaan material yang lebih sedikit.
5. Kemampuan Dilas
Faktor kunci: kandungan karbon, ekuivalen karbon, dan mikro paduan.
Rumus ekuivalen karbon umum (berguna untuk penilaian kemampuan dilas kualitatif): $$CE_{IIW} = C + \frac{Mn}{6} + \frac{Cr+Mo+V}{5} + \frac{Ni+Cu}{15}$$
Parameter yang lebih komprehensif: $$P_{cm} = C + \frac{Si}{30} + \frac{Mn+Cu}{20} + \frac{Cr+Mo+V}{10} + \frac{Ni}{40} + \frac{Nb}{50} + \frac{Ti}{30} + \frac{B}{1000}$$
Interpretasi kualitatif - Karena produsen umumnya menjaga karbon rendah di kedua kelas dan menggunakan mikro paduan untuk meningkatkan kekuatan hasil, kedua kelas umumnya dapat dilas dengan pemanasan awal, antar proses, dan pemilihan pengisi yang tepat. - L360, yang memiliki kemampuan pengerasan lebih tinggi (dari Mn, mikro paduan, atau penambahan paduan kecil), lebih sensitif terhadap retak dingin yang dibantu hidrogen dan mungkin memerlukan pemanasan awal yang lebih tinggi atau pendinginan terkontrol untuk menghindari pembentukan martensit di zona yang terpengaruh panas (HAZ). - Penggunaan bahan habis pakai rendah hidrogen, suhu pemanasan awal/antar proses yang sesuai, dan perlakuan panas pasca las (sesuai dengan kontrak/spesifikasi) mengatasi risiko retak. - Selalu hitung atau perkirakan $CE_{IIW}$ atau $P_{cm}$ untuk komposisi sertifikat pabrik spesifik untuk menentukan prosedur pengelasan yang diizinkan.
6. Korosi dan Perlindungan Permukaan
- Kelas ini bukan baja tahan karat; kinerja korosi tergantung pada lingkungan dan perlindungan permukaan.
- Strategi perlindungan tipikal:
- Galvanisasi celup panas untuk ketahanan terhadap korosi atmosfer.
- Sistem cat (primer seng, epoksi, poliuretan) untuk perlindungan jangka panjang.
- Pelapisan metalurgi (semprotan termal) untuk abrasi plus korosi.
- PREN (angka ekuivalen ketahanan pitting) tidak berlaku untuk baja karbon/HSLA, karena digunakan untuk paduan tahan karat: $$\text{PREN} = \text{Cr} + 3.3 \times \text{Mo} + 16 \times \text{N}$$
- Untuk L290 dan L360, toleransi korosi atau pelapisan pelindung adalah pendekatan standar; pemilihan tergantung pada lingkungan layanan (laut, industri, paparan kimia).
7. Fabrikasi, Kemudahan Pemesinan, dan Kemampuan Dibentuk
- Pemotongan: Pemotongan plasma, oksigen-bahan bakar, dan laser adalah rutinitas untuk kedua kelas, dengan L360 yang lebih tebal memerlukan perhatian lebih terhadap pengerasan tepi saat memotong cepat.
- Kemudahan pemesinan: Komposisi karbon yang lebih rendah dan mikro paduan menghasilkan kemudahan pemesinan yang moderat; L360 (kekuatan lebih tinggi) biasanya lebih sulit diproses dibandingkan L290—keausan alat dan gaya pemotongan meningkat.
- Kemampuan dibentuk dan pembengkokan: L290 menunjukkan kemampuan bengkok yang lebih baik dan kapasitas pembentukan dingin pada ketebalan yang sama. L360 membutuhkan jari-jari bengkok yang lebih besar, gaya pembengkokan, dan kadang-kadang perlakuan annealing intermediat untuk pembentukan yang parah.
- Penyelesaian permukaan dan persiapan pengelasan serupa; L360 mungkin memerlukan kontrol yang lebih ketat terhadap kesesuaian untuk menghindari konsentrasi regangan lokal.
8. Aplikasi Tipikal
| L290 — Penggunaan tipikal | L360 — Penggunaan tipikal |
|---|---|
| Pekerjaan baja struktural umum (beban ringan hingga sedang) | Anggota struktural yang lebih berat di mana kapasitas beban yang lebih tinggi atau ketebalan bagian yang lebih rendah diperlukan |
| Anggota konstruksi bangunan, subframe, dan pekerjaan baja sekunder | Jembatan, crane berat, balok utama, dan anggota struktural untuk platform lepas pantai |
| Peralatan pertanian, fabrikasi umum | Pelat lambung kapal, bagian struktural yang menahan tekanan di mana kekuatan terhadap berat yang lebih tinggi diperlukan |
| Aplikasi di mana kemampuan dibentuk dan fabrikasi biaya rendah diprioritaskan | Fabrikasi di mana penghematan berat, tegangan yang diizinkan lebih tinggi, atau kemampuan rentang yang lebih baik sangat penting |
Alasan pemilihan - Pilih L290 ketika kecepatan fabrikasi, pembentukan, dan sensitivitas biaya lebih penting daripada manfaat dari penampang yang lebih kecil. - Pilih L360 ketika efisiensi struktural, pengurangan berat, atau tegangan yang diizinkan lebih tinggi diprioritaskan dan tim fabrikasi dapat mengelola kontrol pengelasan dan pembentukan yang lebih ketat.
9. Biaya dan Ketersediaan
- Biaya: L360 umumnya lebih mahal daripada L290 karena kontrol paduan tambahan, pemrosesan termomekanik, dan kontrol kualitas yang lebih ketat. Perbedaan harga bervariasi dengan kondisi pasar dan bentuk produk.
- Ketersediaan: Kedua kelas diproduksi secara luas dalam pelat, gulungan, dan bagian, tetapi pasokan lokal tergantung pada kemampuan pabrik. L290 sering lebih umum di pasar struktural komoditas; L360 mungkin lebih tersedia dari pabrik yang menargetkan konstruksi berat, jembatan, dan pasar lepas pantai.
- Waktu tunggu dapat meningkat untuk L360 dalam pesanan jumlah besar atau pelat tebal, terutama ketika ketangguhan atau kontrol kimia tertentu diperlukan.
10. Ringkasan dan Rekomendasi
| Kriteria | L290 | L360 |
|---|---|---|
| Kemampuan dilas | Baik—lebih toleran karena kemampuan pengerasan yang lebih rendah | Baik dengan kontrol—kemampuan pengerasan HAZ yang lebih tinggi memerlukan prosedur yang lebih ketat |
| Seimbang Kekuatan–Ketangguhan | Kekuatan moderat dengan keuletan yang relatif lebih tinggi | Kekuatan lebih tinggi dengan ketangguhan yang baik jika diproses dengan benar |
| Biaya | Lebih rendah (kelas struktural umum) | Lebih tinggi (pemrosesan dan kontrol HSLA) |
Rekomendasi - Pilih L290 jika: Anda memerlukan baja struktural yang hemat biaya, mudah dibentuk dan dilas untuk anggota yang menahan beban sedang di mana memaksimalkan keuletan dan kemudahan fabrikasi adalah prioritas. - Pilih L360 jika: Anda memerlukan kekuatan hasil yang lebih tinggi untuk mengurangi ukuran atau berat bagian, dan Anda dapat menerapkan praktik pengelasan, pembentukan yang terkontrol, dan mungkin biaya material yang sedikit lebih tinggi untuk mendapatkan efisiensi struktural.
Catatan akhir: Selalu tinjau sertifikat pabrik pemasok dan standar atau spesifikasi yang berlaku untuk batas kimia yang tepat, jaminan mekanis, data yang bergantung pada ketebalan, dan rekomendasi pengelasan. Ketika ragu, minta catatan komposisi dan perlakuan panas yang spesifik dan lakukan penilaian kemampuan dilas dan ketangguhan yang spesifik untuk aplikasi.