Q345R vs Q370R – Komposisi, Perlakuan Panas, Sifat, dan Aplikasi
Bagikan
Table Of Content
Table Of Content
Pengenalan
Q345R dan Q370R adalah baja bejana tekan yang ditunjuk oleh Cina yang umumnya dipertimbangkan saat menentukan bahan pelat dan shell untuk boiler, bejana tekan, dan struktur las serupa. Insinyur dan profesional pengadaan sering mempertimbangkan trade-off seperti kemampuan dilas versus kekuatan hasil yang lebih tinggi, ketangguhan pada suhu rendah versus biaya fabrikasi, dan ketersediaan dalam ketebalan pelat atau kondisi dinormalisasi.
Perbedaan utama antara keduanya adalah bahwa Q370R mewakili kelas bejana tekan yang lebih kuat dan diperbarui yang menggunakan paduan dan pemrosesan yang lebih halus untuk meningkatkan kinerja hasil/tensil sambil bertujuan untuk mempertahankan ketangguhan dan kemampuan dilas. Karena keduanya muncul di ruang aplikasi yang serupa, desainer secara rutin membandingkannya untuk memutuskan apakah kinerja struktural yang lebih tinggi membenarkan dampak potensial pada prosedur pengelasan, perlakuan panas, dan biaya.
1. Standar dan Penunjukan
- GB (Cina): Q345R dan Q370R diidentifikasi dalam standar nasional Cina untuk baja bejana tekan dan dokumen normatif terkait. Batasan kimia dan mekanik yang spesifik didefinisikan dalam GB/T dan kode bejana tekan yang sesuai.
- ASME / ASTM: Tidak ada pemetaan langsung satu-ke-satu; kelas Barat yang sebanding untuk aplikasi tekanan termasuk ASTM A516 (untuk baja karbon) dan berbagai pelat dinormalisasi, tetapi perbandingan harus dilakukan berdasarkan kimia spesifik dan hasil mekanik daripada kesetaraan nama.
- EN (Eropa) / JIS (Jepang): Standar Eropa dan Jepang menentukan baja bejana tekan mereka sendiri (misalnya, seri EN 10028 untuk produk datar), dan pemilihan harus dirujuk silang berdasarkan sifat dan pengujian yang diperlukan daripada nama kelas nominal.
Klasifikasi: Baik Q345R maupun Q370R adalah baja karbon paduan rendah yang ditujukan untuk layanan bejana tekan (non-stainless). Mereka termasuk dalam kategori pelat HSLA/bejana tekan yang luas, dengan Q370R biasanya memiliki pendekatan paduan/termo-mekanik yang lebih kuat untuk mencapai tingkat hasil yang lebih tinggi.
2. Komposisi Kimia dan Strategi Paduan
Kedua kelas berbagi elemen utama yang sama (C, Mn, Si, P, S) tetapi berbeda dalam konsentrasi yang diizinkan dan dalam tambahan mikro-paduan yang mempengaruhi kemampuan pengerasan, penguatan presipitasi, dan pemurnian butir.
Tabel: Fitur komposisi tipikal (rentang representatif; verifikasi sertifikat pemasok untuk nilai yang tepat)
| Elemen | Q345R — Rentang tipikal / peran | Q370R — Rentang tipikal / peran |
|---|---|---|
| C | Karbon rendah, dikendalikan untuk kinerja bejana tekan yang dilas (misalnya, ~≤0.20%) | Kontrol C sedikit lebih tinggi atau serupa untuk mencapai hasil yang lebih tinggi; tetap cukup rendah untuk kemampuan dilas |
| Mn | Sedang (deoksidasi, kekuatan) | Sedang hingga sedikit lebih tinggi untuk membantu kekuatan dan kemampuan pengerasan |
| Si | Deoksidator kecil (≤~0.35%) | Serupa dengan Q345R |
| P | Kontrol ketat (batas kotoran) | Kontrol serupa atau sedikit lebih ketat dalam beberapa spesifikasi |
| S | Sulfur rendah untuk ketangguhan | Sulfur rendah; dikendalikan serupa |
| Cr, Ni, Mo | Umumnya minimal di Q345R; tambahan kecil sesekali dalam varian khusus | Mungkin termasuk jumlah kecil (jejak hingga sepuluh persen rendah) di beberapa produsen untuk meningkatkan kemampuan pengerasan dan kekuatan |
| V, Nb, Ti | Biasanya tidak ada atau pada tingkat yang sangat rendah di Q345R dasar | Varian Q370R lebih mungkin untuk menyertakan mikro-paduan (V, Nb, Ti) untuk penguatan presipitasi dan pemurnian butir |
| B, N | Bukan strategi paduan utama; N dikendalikan | N dikendalikan; jejak B kadang-kadang digunakan dalam baja mikro-paduan untuk kontrol kemampuan pengerasan |
Catatan: - Batasan kimia yang tepat ditentukan oleh pemasok dan standar yang berlaku. Tabel ini dimaksudkan untuk menyoroti strategi paduan: Q345R menggunakan kimia konservatif untuk menyeimbangkan kekuatan dan kemampuan dilas; Q370R biasanya mengandalkan paduan yang sedikit lebih tinggi dan/atau mikro-paduan ditambah kontrol pemrosesan untuk mencapai angka hasil yang lebih tinggi sambil mempertahankan ketangguhan.
Bagaimana paduan mempengaruhi sifat: - Karbon meningkatkan kekuatan dan kemampuan pengerasan tetapi mengurangi kemampuan dilas dan ketangguhan jika berlebihan. - Mangan meningkatkan kekuatan dan kemampuan pengerasan serta membantu deoksidasi. - Mikro-paduan dengan Nb, V, Ti memungkinkan kekuatan melalui presipitat halus dan pemurnian butir, meningkatkan kekuatan tanpa secara proporsional meningkatkan karbon. - Penambahan kecil Cr, Mo, Ni meningkatkan kemampuan pengerasan dan kekuatan suhu tinggi tetapi digunakan dengan hemat dalam baja bejana tekan untuk mengontrol biaya dan mempertahankan kemampuan dilas.
3. Mikrostruktur dan Respons Perlakuan Panas
Mikrostruktur tipikal: - Q345R: Diproduksi untuk menghasilkan mikrostruktur ferrit–pearlit atau ferrit akicular yang halus setelah penggulungan dan normalisasi yang terkontrol; mikrostruktur dipilih untuk memberikan keseimbangan ketangguhan dan duktilitas pada suhu layanan yang umum. - Q370R: Mencapai hasil yang lebih tinggi melalui kombinasi penguatan dislokasi/solute yang sedikit lebih tinggi dan presipitat mikro-paduan. Mikrostruktur sering terdiri dari ferrit yang lebih halus dengan pearlit yang terkontrol dan fraksi bainitik yang ditingkatkan dalam beberapa rute termo-mekanik.
Respons terhadap perlakuan panas dan pemrosesan: - Normalisasi: Kedua kelas merespons normalisasi dengan pemurnian butir dan sifat mekanik yang dapat diprediksi. Suhu normalisasi harus dikendalikan untuk mencegah over-tempering presipitat mikro-paduan di Q370R. - Pendinginan & tempering: Tidak standar untuk pelat bejana tekan ini (biasanya diproduksi sebagai dinormalisasi atau digulung terkontrol), tetapi jika diterapkan, paduan Q370R akan mempengaruhi kemampuan pengerasan dan respons tempering lebih kuat daripada Q345R. - Pemrosesan terkontrol termo-mekanik (TMCP): Sangat penting untuk Q370R untuk mencapai kekuatan yang lebih tinggi dengan ketangguhan yang diperlukan; TMCP membantu menghasilkan mikrostruktur butir halus dan sifat yang seragam melalui penggulungan berat ditambah pendinginan yang dipercepat.
4. Sifat Mekanik
Tabel: Perbandingan sifat mekanik tipikal (rentang representatif; konfirmasi dengan sertifikat)
| Sifat | Q345R — Tipikal | Q370R — Tipikal |
|---|---|---|
| Kekuatan hasil (MPa) | Nominal ~345 | Nominal ~370 |
| Kekuatan tarik (MPa) | Rentang tipikal ~470–630 | Rentang tipikal ~500–700 |
| Peregangan (%) | Biasanya ≥20 (tergantung pada ketebalan) | Biasanya ≥17–20 (sedikit lebih rendah pada ketebalan yang sama) |
| Ketangguhan impak | Energi impak yang ditentukan pada suhu (dirancang untuk ketangguhan suhu rendah yang dapat diterima) | Ditargetkan untuk mencocokkan Q345R pada suhu uji yang serupa tetapi kadang-kadang memerlukan kontrol yang lebih ketat |
| Kekerasan (HB atau HRC) | Sedang (konsisten dengan pelat duktil) | Sedikit lebih tinggi karena mekanisme kekuatan tambahan |
Interpretasi: - Q370R lebih kuat (kekuatan hasil nominal yang lebih tinggi dan kemampuan tarik yang lebih tinggi) karena paduan dan pemrosesan. Kekuatan yang lebih tinggi itu dapat disertai dengan pengurangan moderat dalam peregangan seragam dan potensi peningkatan sensitivitas terhadap siklus termal pengelasan jika elemen kemampuan pengerasan yang lebih tinggi ada. - Ketangguhan adalah kriteria desain untuk kedua kelas; produsen Q370R biasanya mengontrol komposisi dan proses untuk mempertahankan persyaratan energi impak yang diperlukan oleh kode bejana tekan.
5. Kemampuan Dilas
Pertimbangan kemampuan dilas bergantung pada ekuivalen karbon dan kemampuan pengerasan. Dua indeks yang berguna:
$$CE_{IIW} = C + \frac{Mn}{6} + \frac{Cr+Mo+V}{5} + \frac{Ni+Cu}{15}$$
$$P_{cm} = C + \frac{Si}{30} + \frac{Mn+Cu}{20} + \frac{Cr+Mo+V}{10} + \frac{Ni}{40} + \frac{Nb}{50} + \frac{Ti}{30} + \frac{B}{1000}$$
Interpretasi kualitatif: - Ekuivalen $CE_{IIW}$ atau $P_{cm}$ yang lebih tinggi menunjukkan kemampuan pengerasan yang lebih besar dan risiko yang lebih tinggi untuk pembentukan martensit di zona yang terpengaruh panas (HAZ), meningkatkan kebutuhan perlakuan panas sebelum/pasca pengelasan (PWHT). - Q345R biasanya memiliki ekuivalen karbon yang lebih rendah dan dengan demikian kemampuan dilas yang lebih mudah dengan prosedur pengelasan konvensional dan permintaan pemanasan awal yang lebih rendah. - Q370R, karena peningkatan kecil dalam kandungan paduan dan mikro-paduan, dapat memiliki ekuivalen karbon yang lebih tinggi; ini memerlukan spesifikasi prosedur pengelasan yang lebih hati-hati (pemanasan awal, suhu antar-lapis, pemilihan pengisi, dan kadang-kadang PWHT) untuk menghindari embrittlement HAZ atau retak dingin. - Elemen mikro-paduan (Nb, V, Ti) memperhalus ukuran butir dan dapat meningkatkan ketangguhan, tetapi mereka juga meningkatkan kekuatan suhu tinggi dan dapat sedikit meningkatkan ukuran ekuivalen karbon; kualifikasi prosedur pengelasan disarankan.
6. Korosi dan Perlindungan Permukaan
- Baik Q345R maupun Q370R adalah baja paduan rendah non-stainless. Mereka tidak tahan korosi secara kimia dan biasanya memerlukan perlindungan permukaan untuk layanan atmosfer atau korosif.
- Perlindungan umum: galvanisasi celup panas (di mana sesuai untuk ketebalan dan layanan), pelapis organik (cat, epoksi, poliuretan), metalisasi (zinc/aluminium yang disemprot), atau pelapisan dengan paduan tahan korosi jika diperlukan.
- Rumus PREN tidak berlaku (baja non-stainless). Untuk bahan stainless, indeks PREN adalah: $$\text{PREN} = \text{Cr} + 3.3 \times \text{Mo} + 16 \times \text{N}$$
- Ketika menentukan baik Q345R atau Q370R untuk lingkungan dengan risiko korosi, pemilihan harus mempertimbangkan sistem pelapisan yang sesuai dan rejim inspeksi; galvanisasi dapat mengubah prosedur pengelasan dan pasca-fabrikasi.
7. Fabrikasi, Kemampuan Mesin, dan Kemampuan Pembentukan
- Pemotongan: Kedua kelas dipotong dengan cara yang serupa menggunakan oksigen-bahan bakar, plasma, atau laser; kekuatan Q370R yang lebih tinggi dapat menghasilkan sedikit peningkatan keausan alat untuk pemesinan fitting yang berdekatan.
- Pembentukan/membengkok: Q345R, yang lebih duktil, umumnya lebih mudah dibentuk pada jari-jari bengkok yang sama; Q370R memerlukan jari-jari bengkok minimum yang sedikit lebih besar atau pembengkokan yang terkontrol untuk menghindari retak, terutama pada pelat yang lebih tebal.
- Kemampuan mesin: Peningkatan kekuatan dan mikro-paduan di Q370R dapat mengurangi kemampuan mesin dan mungkin memerlukan penyesuaian umpan/kecepatan dan pemilihan alat dibandingkan dengan Q345R.
- Perlakuan panas dan pengurangan stres: PWHT mungkin diwajibkan oleh kode atau prosedur pengelasan lebih sering untuk kelas kekuatan yang lebih tinggi; koordinasikan urutan fabrikasi sesuai.
8. Aplikasi Tipikal
| Q345R — Penggunaan tipikal | Q370R — Penggunaan tipikal |
|---|---|
| Boiler tekanan rendah hingga sedang, bejana penyimpanan di mana duktilitas dan kemampuan dilas diprioritaskan | Bejana tekan dan shell di mana stres desain yang lebih tinggi atau ketebalan pelat yang lebih rendah diinginkan |
| Komponen struktural umum dalam fabrikasi tangki las dan bejana suhu rendah | Aplikasi yang memerlukan stres yang diizinkan lebih tinggi, pengurangan berat, atau bagian yang lebih tebal dengan ketangguhan yang dipertahankan |
| Pelat besar yang mudah dilas di mana biaya adalah batasan utama | Situasi di mana kode mengizinkan pelat kekuatan lebih tinggi untuk mengurangi berat atau ketebalan material; retrofit yang memerlukan kapasitas lebih tinggi tanpa perubahan geometri |
Rasional pemilihan: - Pilih Q345R ketika kesederhanaan fabrikasi, kemampuan dilas yang terbukti, dan kontrol biaya adalah prioritas utama. - Pilih Q370R ketika penghematan berat tingkat struktur, stres yang diizinkan lebih tinggi, atau margin desain yang lebih tinggi diperlukan dan ketika proyek dapat mengakomodasi kontrol pengelasan/fabrikasi yang lebih ketat.
9. Biaya dan Ketersediaan
- Biaya: Q370R umumnya lebih mahal per ton dibandingkan Q345R karena kontrol pemrosesan yang lebih ketat, kemungkinan tambahan mikro-paduan, dan pengujian atau sertifikasi tambahan untuk memenuhi target mekanik yang lebih ketat.
- Ketersediaan: Q345R secara historis lebih umum dan banyak tersedia di banyak pasar dan ketebalan. Ketersediaan Q370R sedang tumbuh, terutama di mana kode mengakui baja bejana tekan kekuatan lebih tinggi; namun, bentuk produk (ketebalan pelat, sertifikasi) harus dikonfirmasi dengan pabrik dan distributor lebih awal dalam pengadaan.
10. Ringkasan dan Rekomendasi
Tabel: Perbandingan cepat
| Atribut | Q345R | Q370R |
|---|---|---|
| Kemampuan dilas | Sangat baik (CE lebih rendah) | Baik, tetapi memerlukan WPS yang berkualitas dan kemungkinan PWHT |
| Keseimbangan Kekuatan–Ketangguhan | Seimbang untuk layanan tipikal | Kekuatan lebih tinggi untuk ketangguhan yang sama atau dekat dengan kontrol yang lebih ketat |
| Biaya | Lebih rendah | Lebih tinggi |
Rekomendasi: - Pilih Q345R jika kemampuan dilas, ketersediaan yang luas, biaya material yang lebih rendah, dan kemudahan fabrikasi adalah prioritas utama — misalnya, boiler standar, tangki, dan banyak bagian tekanan las di mana stres yang diizinkan standar sudah cukup. - Pilih Q370R jika Anda memerlukan kekuatan hasil/tensil yang lebih tinggi untuk mengurangi ketebalan pelat, memenuhi stres desain yang lebih tinggi, atau mengoptimalkan berat sambil mempertahankan ketahanan impak — asalkan Anda dapat menerapkan prosedur pengelasan yang berkualitas, fabrikasi yang terkontrol, dan menerima biaya material dan pemrosesan yang sedikit lebih tinggi.
Catatan akhir: Selalu verifikasi laporan uji pabrik produsen dan persyaratan kode yang berlaku (standar bejana tekan, batas ketebalan, suhu impak yang diperlukan) sebelum pemilihan akhir. Kualifikasi prosedur pengelasan dan keterlacakan material sangat penting untuk kedua kelas, dan menjadi lebih kritis seiring dengan meningkatnya kekuatan dan kemampuan pengerasan.