LR A vs AH36 – Komposisi, Perlakuan Panas, Sifat, dan Aplikasi

Pengenalan

Insinyur, manajer pengadaan, perencana manufaktur, dan arsitek kapal sering mempertimbangkan LR A dan AH36 saat menentukan baja struktural untuk kapal, platform lepas pantai, dan peralatan laut berat. Pertimbangan umum dalam pilihan ini termasuk biaya versus kinerja, kemampuan pengelasan versus kekuatan, dan produktivitas fabrikasi versus ketangguhan saat digunakan.

Perbedaan teknis utama antara kedua grade ini terletak pada target desain untuk kekuatan luluh: satu adalah grade mild/struktur yang lebih konvensional digunakan untuk fabrikasi umum, sementara yang lainnya ditentukan sebagai baja perkapalan berkekuatan lebih tinggi. Perbedaan ini mempengaruhi keputusan tentang ketebalan pelat, proses penyambungan, dan kemampuan layanan pada suhu rendah, itulah sebabnya LR A dan AH36 sering dibandingkan dalam diskusi desain dan pengadaan.

1. Standar dan Penunjukan

• LR A
• Asal: Sistem klasifikasi Lloyd’s Register (umumnya dirujuk sebagai Grade A dalam beberapa masyarakat klasifikasi).
• Konteks standar yang umum: Aturan masyarakat klasifikasi dan spesifikasi perkapalan yang lebih lama; terkadang dirujuk silang ke standar nasional untuk baja struktural umum.

• Jenis baja: Baja karbon/mild struktural (karbon polos/low alloy tergantung pada praktik pemasok).

• AH36

• Asal: ASTM/ABS/sistem klasifikasi lainnya untuk baja perkapalan (umumnya ditemukan sebagai A Grade AH36 di bawah standar seperti ASTM A131).
• Konteks standar yang umum: Standar perkapalan modern dan struktural lepas pantai.
• Jenis baja: Baja struktural HSLA (high-strength low-alloy) yang dikembangkan untuk kapal dan struktur lepas pantai.

Klasifikasi: LR A secara konvensional adalah baja karbon/struktur; AH36 adalah baja struktural HSLA yang dirancang untuk kekuatan luluh yang lebih tinggi dan ketangguhan yang lebih baik.

2. Komposisi Kimia dan Strategi Paduan

Tabel berikut merangkum penekanan unsur untuk setiap grade. Komposisi yang tepat bervariasi menurut pemasok dan spesifikasi yang berlaku; entri menggambarkan strategi paduan yang umum daripada batas numerik.

Bagaimana paduan mempengaruhi sifat: - Karbon dan mangan adalah kontributor utama kekuatan; Mn yang lebih tinggi dan C yang sedikit lebih tinggi meningkatkan kekuatan luluh dan tarik tetapi cenderung mengurangi kemampuan pengelasan dan ketangguhan jika tidak dikontrol dengan baik. - Unsur mikro paduan (Nb, V, Ti) dalam baja tipe AH36 memperhalus ukuran butir dan memungkinkan kekuatan lebih tinggi tanpa karbon berlebihan; mereka juga meningkatkan ketangguhan dan ketahanan terhadap patah rapuh. - Kontrol ketat unsur pengotor (P, S) sangat penting dalam kedua grade untuk mempertahankan ketangguhan impak, terutama untuk layanan laut pada suhu rendah.

3. Mikrostruktur dan Respons Perlakuan Panas

Mikrostruktur dan respons pemrosesan yang tipikal:

• LR A
• Mikrostruktur: Sebagian besar ferrit dengan pulau pearlit di bawah fabrikasi hot-rolled standar. Ukuran butir cenderung lebih kasar dibandingkan dengan baja HSLA mikro paduan kecuali kontrol termomekanis diterapkan.

• Perlakuan panas: Biasanya disuplai sebagai hot-rolled, tidak umum diperlakukan panas lebih lanjut; normalisasi dapat memperhalus butir tetapi kurang umum untuk pelat lambung umum.

• AH36

• Mikrostruktur: Ferrit-pearlite yang terkontrol dengan ukuran butir yang lebih halus dibandingkan dengan LR A; di mana mikro paduan dan TMCP (pengolahan termomekanis yang terkontrol) digunakan, campuran ferrit granular halus atau bainitik-ferrit mungkin terjadi, meningkatkan kekuatan dan ketangguhan.
• Respons perlakuan panas/pemrosesan: AH36 biasanya disuplai sebagai pelat yang diproses secara termomekanis atau dinormalisasi untuk mengembangkan sifat luluh dan impak yang diperlukan. Pendinginan dan tempering bukanlah jalur standar untuk baja kapal tetapi dapat digunakan untuk aplikasi khusus untuk lebih meningkatkan kekuatan dengan biaya tambahan.

Efek pemrosesan: - Normalisasi memperhalus butir dan meningkatkan ketangguhan untuk kedua grade. - Penggulungan termomekanis (TMCP) yang digunakan dalam varian AH36 memberikan kekuatan lebih tinggi dengan ketangguhan yang baik melalui perbaikan butir dan kontrol presipitasi, tanpa peningkatan besar dalam kandungan karbon yang akan mengganggu kemampuan pengelasan. - Pendinginan & tempering menghasilkan kekuatan lebih tinggi tetapi tidak umum untuk bentuk produk standar LR A atau AH36; ini digunakan terutama di mana kekuatan yang jauh lebih tinggi atau ketahanan aus diperlukan.

4. Sifat Mekanik

Di bawah ini adalah perbandingan kualitatif dari sifat mekanik kunci yang biasanya dipertimbangkan pada tingkat spesifikasi. Sifat aktual harus diverifikasi terhadap spesifikasi yang berlaku dan sertifikat pabrik.

Interpretasi: - AH36 dirancang untuk memberikan envelope kekuatan luluh dan tarik yang lebih tinggi dibandingkan LR A sambil mempertahankan duktilitas yang dapat diterima dan ketangguhan suhu rendah yang lebih baik. Ini dicapai terutama melalui kontrol komposisi dan pemrosesan, bukan dengan karbon yang jauh lebih tinggi. - LR A tetap menarik di mana kekuatan ekstrem tidak diperlukan dan di mana kemudahan pembentukan dan pengelasan menjadi prioritas.

5. Kemampuan Pengelasan

Kemampuan pengelasan tergantung pada ekuivalen karbon dan mikro paduan. Dua rumus ilustratif yang umum digunakan adalah:

• Ekuivalen karbon (IIW): $$CE_{IIW} = C + \frac{Mn}{6} + \frac{Cr+Mo+V}{5} + \frac{Ni+Cu}{15}$$

• Pcm (indeks kemampuan pengelasan untuk baja karbon): $$P_{cm} = C + \frac{Si}{30} + \frac{Mn+Cu}{20} + \frac{Cr+Mo+V}{10} + \frac{Ni}{40} + \frac{Nb}{50} + \frac{Ti}{30} + \frac{B}{1000}$$

Interpretasi kualitatif: - LR A, dengan karbon yang umumnya lebih rendah dan mikro paduan minimal, menunjukkan kemampuan pengelasan yang sangat baik dengan persyaratan pemanasan awal yang rendah dan risiko retak akibat hidrogen yang minimal dalam kondisi fabrikasi yang tipikal. - AH36 biasanya memiliki kemampuan pengerasan yang sedikit lebih tinggi karena Mn yang lebih tinggi yang terkontrol dan kemungkinan mikro paduan. Ini dapat meningkatkan ekuivalen karbon secara moderat dan mungkin memerlukan kontrol pemanasan awal atau suhu antar proses serta perhatian terhadap bahan habis pakai untuk mengelola ketangguhan HAZ dan menghindari retak dingin, terutama pada pelat yang lebih tebal atau ketika pengekangan ketebalan tinggi. - Dalam praktiknya, AH36 dirancang untuk dilas dengan mudah menggunakan proses umum (SMAW, GMAW, SAW) dengan kualifikasi prosedur yang sesuai; namun, prosedur pengelasan dan sering kali WPS formal lebih sering diperlukan untuk AH36 dibandingkan dengan LR A.

6. Korosi dan Perlindungan Permukaan

• Baik LR A maupun AH36 adalah baja karbon/low-alloy non-stainless dan memerlukan perlindungan permukaan untuk ketahanan korosi di lingkungan laut.
• Metode perlindungan umum: pelapisan (epoksi, poliuretan), perlindungan katodik, dan galvanisasi di mana sesuai untuk bagian yang tidak terendam.
• Indeks stainless seperti PREN tidak berlaku untuk grade ini; untuk referensi ketika baja stainless dipertimbangkan: $$\text{PREN} = \text{Cr} + 3.3 \times \text{Mo} + 16 \times \text{N}$$
• Panduan pemilihan: Kimia AH36 yang sedikit berbeda tidak secara material mengubah ketahanan korosi dibandingkan dengan LR A; pemilihan harus didorong oleh kebutuhan mekanis dan kemudian oleh desain sistem perlindungan permukaan yang sesuai sesuai dengan lingkungan layanan.

7. Fabrikasi, Kemampuan Mesin, dan Formabilitas

• Pembentukan dan pembengkokan: Kekuatan luluh dan kekuatan yang lebih rendah dari LR A memudahkan untuk dibentuk dan dibengkokkan dingin tanpa kontrol springback; AH36 akan memerlukan gaya pembentukan yang lebih tinggi dan perhatian lebih pada jari-jari bengkok untuk menghindari retak, meskipun grade AH36 modern dengan duktilitas yang baik dapat dibentuk dalam batas yang direkomendasikan.
• Memotong dan mengebor: Kedua grade dapat diproses dengan cara yang sama menggunakan alat standar; AH36 mungkin sedikit lebih abrasif jika presipitat mikro paduan ada.
• Pengelasan dan penyesuaian: LR A mentolerir variasi celah yang lebih besar dan kecepatan perjalanan las yang lebih cepat; AH36 mendapatkan manfaat dari penyesuaian yang terkontrol dan prosedur yang memenuhi syarat, terutama pada pelat tebal.
• Penyelesaian permukaan: Keduanya menerima perlakuan permukaan standar; AH36 mungkin memerlukan inspeksi permukaan tambahan jika risiko kelelahan atau patah rapuh menjadi perhatian.

8. Aplikasi Tipikal

Rasional pemilihan: - Pilih LR A untuk aplikasi yang menekankan efektivitas biaya, kemudahan fabrikasi, dan di mana kekuatan struktural yang sangat tinggi dan ketangguhan suhu rendah tidak diperlukan. - Pilih AH36 ketika kekuatan luluh yang lebih tinggi, ketangguhan yang lebih baik (terutama pada suhu rendah), dan kemampuan untuk mengurangi ketebalan/berat pelat adalah pertimbangan penting.

9. Biaya dan Ketersediaan

• Biaya: LR A umumnya lebih murah per ton karena merupakan baja struktural yang lebih konvensional dengan permintaan pemrosesan yang lebih rendah. AH36 biasanya memiliki premium karena kontrol kimia yang lebih ketat, kemungkinan jalur TMCP, dan persyaratan pengujian/sertifikasi.
• Ketersediaan: Kedua grade tersedia secara luas dari pabrik pelat yang melayani pasar maritim dan struktural. AH36 umumnya tersedia di tempat di mana fabrikasi perkapalan atau lepas pantai terkonsentrasi; LR A tetap tersedia secara luas untuk fabrikasi umum.
• Bentuk produk: Keduanya disuplai sebagai pelat hot-rolled; AH36 juga dapat ditawarkan dalam varian pelat yang dikendalikan secara termomekanis, yang dapat mempengaruhi waktu pengiriman dan biaya.

10. Ringkasan dan Rekomendasi

Rekomendasi: - Pilih LR A jika Anda memerlukan baja struktural yang hemat biaya dan mudah diproduksi untuk aplikasi kapal atau darat yang tidak kritis di mana kekuatan luluh tinggi dan ketangguhan suhu rendah yang ditingkatkan tidak diperlukan. - Pilih AH36 jika komponen atau struktur membutuhkan kekuatan luluh dan tarik yang lebih tinggi, ketahanan yang lebih baik terhadap patah rapuh dalam layanan laut suhu rendah, atau jika mengurangi ketebalan pelat (dan dengan demikian berat) adalah tujuan proyek dan anggaran memungkinkan biaya kontrol material dan fabrikasi yang lebih tinggi.

Catatan akhir: Selalu validasi pemilihan akhir terhadap aturan masyarakat klasifikasi proyek, kualifikasi prosedur pengelasan, sertifikat pabrik material, dan persyaratan suhu layanan serta kelelahan yang spesifik. Jika ragu, minta laporan uji pabrik dan konsultasikan dengan spesialis fabrikasi dan pengelasan untuk menentukan pemanasan awal, perlakuan panas pasca pengelasan (jika ada), dan langkah-langkah jaminan kualitas yang sesuai untuk grade yang dipilih.