TP316 vs TP316L – Komposisi, Perlakuan Panas, Sifat, dan Aplikasi

Pengenalan

TP316 dan TP316L adalah dua jenis baja tahan karat austenitik yang sangat terkait dan banyak digunakan dalam pipa, bejana tekan, penukar panas, dan fabrikasi umum. Insinyur dan manajer pengadaan sering menghadapi dilema pemilihan: menyeimbangkan ketahanan korosi, kemampuan las, dan kebutuhan untuk perlakuan panas pasca-las terhadap kekuatan, biaya, dan ketersediaan. Dalam banyak rakitan yang diproduksi, keputusan tersebut berkurang menjadi apakah pengurangan kecil dalam kandungan karbon (dan konsekuensi metalurginya) pada TP316L membenarkan perbedaan dalam kinerja mekanis atau harga.

Perbedaan mendasar antara keduanya adalah kandungan karbon maksimum: TP316L memiliki batas karbon yang jauh lebih rendah dibandingkan TP316. Kontrol karbon ini terutama mempengaruhi kerentanan terhadap presipitasi karbida kromium (sensitisasi) selama pendinginan lambat dari suhu pengelasan atau pelunakan larutan, dan oleh karena itu sangat mempengaruhi praktik pengelasan dan persyaratan pasca-las. Karena kadar kromium, nikel, dan molibdenum mereka serupa, TP316 dan TP316L juga sebanding dalam ketahanan korosi dan sifat mekanis umum dalam kondisi yang dilunakkan.

1. Standar dan Penunjukan

Standar dan penunjukan umum untuk baja tahan karat ini meliputi: - ASTM/ASME: TP316, TP316L di bawah ASTM A240 / ASME SA-240 (plat, lembaran) dan spesifikasi terkait untuk batang, tabung, dan forging. - EN: X5CrNiMo17-12-2 (≈ 316), X2CrNiMo17-12-2 (≈ 316L) di bawah seri EN 10088. - JIS: SUS316 / SUS316L. - GB (Cina): 00Cr17Ni14Mo2 / 0Cr17Ni14Mo2 (ekivalen perkiraan).

Klasifikasi: baik TP316 maupun TP316L adalah baja tahan karat austenitik (kelas tahan karat). Mereka bukan baja karbon maupun baja HSLA/tool.

2. Komposisi Kimia dan Strategi Paduan

Strategi paduan utama untuk keluarga 316 adalah menyediakan matriks austenitik (melalui Ni), ketahanan korosi (Cr dan Mo), dan karbon yang terkontrol untuk menyeimbangkan kekuatan dan risiko sensitisasi.

Tabel: Rentang komposisi tipikal (wt%) — konsultasikan standar spesifik atau sertifikat pabrik untuk batas yang tepat per bentuk produk.

Elemen	TP316 (rentang tipikal)	TP316L (rentang tipikal)
C (karbon)	≤ 0.08	≤ 0.03 (atau ≤ 0.035 tergantung spesifikasi)
Mn (mangan)	≤ 2.0	≤ 2.0
Si (silikon)	≤ 1.0	≤ 1.0
P (fosfor)	≤ 0.045	≤ 0.045
S (sulfur)	≤ 0.03	≤ 0.03
Cr (kromium)	16.0–18.0	16.0–18.0
Ni (nikel)	10.0–14.0	10.0–14.0
Mo (molibdenum)	2.0–3.0	2.0–3.0
V (vanadium)	biasanya ≤ 0.1	biasanya ≤ 0.1
Nb (niobium)	umumnya ≤ 0.1	umumnya ≤ 0.1
Ti (titanium)	biasanya ≤ 0.1	biasanya ≤ 0.1
B (boron)	jejak	jejak
N (nitrogen)	≤ 0.10 (bervariasi)	≤ 0.11 (bervariasi)

Bagaimana paduan mempengaruhi kinerja: - Kromium (Cr): memberikan ketahanan korosi umum dan pasivitas. - Nikel (Ni): menstabilkan austenit, meningkatkan ketangguhan dan kelenturan. - Molibdenum (Mo): meningkatkan ketahanan terhadap korosi pitting dan celah. - Karbon (C): meningkatkan kekuatan secara moderat tetapi mendorong presipitasi karbida kromium di batas butir jika berada dalam rentang sensitisasi (sekitar 450–850 °C), mengurangi ketahanan korosi intergranular. - Elemen minor (Mn, Si, N) mempengaruhi deoksidasi, kekuatan, dan stabilitas austenit.

3. Mikrostruktur dan Respons Perlakuan Panas

Mikrostruktur: - Baik TP316 maupun TP316L pada dasarnya sepenuhnya austenitik dalam kondisi yang dilunakkan. Struktur butir adalah austenit equiaxed; sejumlah kecil ferrit (δ‑ferrit) dapat dipertahankan tergantung pada komposisi dan mode pembekuan—terutama dalam pengecoran dan logam las. - Presipitasi karbida: karbon mendorong pembentukan karbida kromium (Cr23C6) di batas butir selama paparan suhu sensitisasi, yang secara lokal mengurangi kromium dan memungkinkan serangan intergranular.

Perlakuan panas dan pemrosesan: - Pelunakan larutan (tipikal): panaskan hingga $1010\text{–}1120\ ^\circ\text{C}$ (tergantung spesifikasi) diikuti dengan pendinginan cepat, biasanya pendinginan air, untuk melarutkan kembali karbida dan memulihkan ketahanan korosi. - Tidak ada kelas yang diperkuat oleh perlakuan panas konvensional (mereka bukan martensitik atau dapat diperkeras dengan presipitasi); kekuatan dapat ditingkatkan dengan pengerjaan dingin. - Pemrosesan termo‑mekanis (penggulungan, pengerjaan dingin + pelunakan) mengontrol ukuran butir dan dapat mempengaruhi ketangguhan; pengerjaan dingin yang berat meningkatkan kekuatan dan mengurangi kelenturan. - Untuk komponen yang dilas: karbon yang lebih rendah pada TP316L mengurangi gaya pendorong untuk presipitasi karbida selama pendinginan lambat; TP316 mungkin memerlukan pelunakan larutan setelah pengelasan berat atau ekstensif jika layanan memerlukan ketahanan korosi intergranular maksimum.

4. Sifat Mekanis

Sifat mekanis tergantung pada bentuk produk (plat, lembaran, pipa, batang), derajat pengerjaan dingin, dan perlakuan panas. Tabel di bawah ini memberikan rentang tipikal yang dilunakkan yang representatif untuk pemilihan teknik. Selalu verifikasi dengan sertifikat uji pabrik.

Sifat (dilunakkan)	TP316 (tipikal)	TP316L (tipikal)
Kekuatan tarik (MPa)	~480–620	~480–620
Kekuatan luluh, offset 0.2% (MPa)	~170–310	~140–290
Panjang (A, %)	≥ 40% (bervariasi)	≥ 40% (bervariasi)
Ketangguhan impak	Baik—mempertahankan ketangguhan pada suhu rendah (tidak ditentukan oleh standar)	Baik—mirip dengan TP316
Kekerasan (HB/HRB)	Dilunakkan: biasanya ≤ 200 HV (≈ ≤ 95 HRB)	Dilunakkan: biasanya ≤ 200 HV (≈ ≤ 95 HRB)

Penjelasan: - Kekuatan: kekuatan tarik nominal serupa karena paduan dasar serupa; TP316 mungkin menunjukkan sedikit lebih tinggi pada kekuatan luluh karena karbon yang lebih tinggi, tetapi perbedaan tersebut moderat dalam kondisi yang dilunakkan. - Ketangguhan dan kelenturan: keduanya sangat lentur dan tangguh; TP316L dapat menawarkan sedikit lebih baik dalam kelenturan dan kemampuan dibentuk dalam beberapa operasi karena kekuatan luluh yang lebih rendah. - Kekerasan: keduanya lunak dalam keadaan dilunakkan; pengerjaan dingin meningkatkan kekerasan dan kekuatan secara substansial.

5. Kemampuan Las

Baja tahan karat austenitik keluarga 316 adalah salah satu jenis baja tahan karat yang paling mudah dilas, tetapi kandungan karbon mempengaruhi pilihan pengisi, praktik pemanasan awal/pemanasan pasca, dan kebutuhan untuk perlakuan panas pasca-las.

Pertimbangan pengelasan utama: - Risiko sensitisasi: karbon yang lebih tinggi meningkatkan risiko presipitasi karbida kromium di zona yang terpengaruh panas (HAZ) selama pendinginan lambat. Karbon yang lebih rendah pada TP316L sangat mengurangi risiko ini dan oleh karena itu lebih disukai di mana pengelasan ekstensif atau ketahanan korosi pasca-las diperlukan. - Retak panas: baja tahan karat austenitik mendapat manfaat dari beberapa ferrit δ‑yang dipertahankan dalam logam las untuk menahan retak panas. Komposisi dan mode pembekuan menentukan kandungan ferrit yang dihasilkan. - Logam pengisi: pencocokan atau pencocokan karbon rendah (misalnya, ER316/ER316L) biasanya digunakan; untuk sambungan yang tidak serupa gunakan pengisi transisi yang sesuai (misalnya, 309 untuk sambungan ferritik ke austenitik).

Indeks empiris yang berguna (interpretasikan secara kualitatif): - Setara karbon (IIW): $$CE_{IIW} = C + \frac{Mn}{6} + \frac{Cr + Mo + V}{5} + \frac{Ni + Cu}{15}$$ Setara $CE_{IIW}$ yang lebih tinggi menunjukkan peningkatan kemampuan pengerasan dan kerentanan yang lebih besar terhadap retak dingin las pada baja karbon; untuk baja tahan karat austenitik dapat digunakan secara kualitatif untuk membandingkan kecenderungan membentuk mikrostruktur yang tidak diinginkan selama pengelasan. - Metrik retak pitting dan pengelasan: $$P_{cm} = C + \frac{Si}{30} + \frac{Mn + Cu}{20} + \frac{Cr + Mo + V}{10} + \frac{Ni}{40} + \frac{Nb}{50} + \frac{Ti}{30} + \frac{B}{1000}$$ $P_{cm}$ yang lebih tinggi menunjukkan tantangan kemampuan las yang lebih besar untuk grade tahan karat; karbon yang lebih rendah mengurangi $P_{cm}$.

Interpretasi: - TP316L memberikan jaminan yang lebih baik terhadap sensitisasi tanpa pelunakan larutan pasca-las. Dalam struktur di mana pelunakan pasca-las tidak praktis (tangki besar, pengelasan lapangan), TP316L adalah pilihan yang lebih aman. - TP316 dapat digunakan di mana pengelasan terbatas, pelunakan pasca-las dapat dilakukan, atau di mana kekuatan/ketahanan creep yang sedikit lebih tinggi pada suhu tinggi diperlukan.

6. Korosi dan Perlindungan Permukaan

Baja tahan karat keluarga 316 mengandalkan film oksida kromium pasif untuk ketahanan korosi. Molibdenum meningkatkan ketahanan korosi lokal (pitting, korosi celah).

Angka setara ketahanan pitting (PREN) kadang-kadang digunakan untuk membandingkan ketahanan korosi lokal: $$\text{PREN} = \text{Cr} + 3.3 \times \text{Mo} + 16 \times \text{N}$$ Untuk 316/316L konvensional (Cr sedang, ~2–3% Mo, N rendah) PREN menunjukkan ketahanan sedang terhadap pitting dibandingkan dengan grade duplex atau superaustenitik.

Catatan: - Baik TP316 maupun TP316L memiliki ketahanan korosi bulk yang serupa karena kandungan Cr, Ni, dan Mo serupa; karbon tidak secara langsung mengubah ketahanan pitting tetapi secara tidak langsung mempengaruhi kinerja korosi dengan mendorong sensitisasi dan korosi intergranular jika karbida terbentuk. - Metode perlindungan permukaan (galvanisasi, pengecatan) diterapkan pada baja non‑tahan karat; untuk substrat tahan karat, perlakuan pasivasi (pengasaman, pasivasi nitrat) digunakan untuk memulihkan atau meningkatkan film pasif.

7. Fabrikasi, Kemudahan Pemesinan, dan Kemudahan Pembentukan

• Pembentukan: Kedua grade memiliki kemampuan pembentukan yang sangat baik dalam kondisi yang dilunakkan. Kekuatan luluh yang sedikit lebih rendah pada TP316L dapat membuat penarikan dalam dan pencetakan sedikit lebih mudah dan mengurangi springback.
• Kemudahan pemesinan: Baja tahan karat austenitik mengeras dengan cepat dan memiliki kemudahan pemesinan yang buruk dibandingkan dengan baja karbon. Alat khusus, pengaturan kaku, dan umpan/kecepatan yang sesuai diperlukan. TP316 dan TP316L diproses dengan cara yang serupa; perbedaan kecil muncul dari kecenderungan pengerjaan dingin.
• Penyelesaian: Elektropolishing dan pemolesan mekanis adalah hal yang umum. TP316L mendapat manfaat dari risiko sensitisasi yang berkurang selama paparan termal dalam fabrikasi.
• Pembentukan dingin secara signifikan meningkatkan kekuatan dan mengurangi kelenturan; pelunakan larutan pasca-pembentukan memulihkan ketahanan korosi penuh jika sensitisasi menjadi perhatian.

8. Aplikasi Tipikal

TP316 (penggunaan)	TP316L (penggunaan)
Pipa penukar panas di mana beberapa kekuatan/ketahanan creep yang lebih tinggi pada suhu tinggi sedang diperlukan; komponen bejana tekan ketika pelunakan pasca-las direncanakan	Tangki dan bejana las besar untuk pemrosesan kimia/farmasi di mana minimisasi perlakuan panas pasca-las sangat penting
Peralatan lepas pantai dan laut dengan paparan korosi sedang (di mana Mo memberikan ketahanan pitting)	Sistem pipa, fitting, dan peralatan sanitasi di mana pengelasan lapangan ekstensif terjadi
Pengikat, baut, dan bagian yang akan dikerjakan dingin untuk meningkatkan kekuatan	Aplikasi kriogenik, perangkat farmasi dan medis di mana karbon rendah lebih disukai untuk menghindari kontaminasi dan sensitisasi
Beberapa peralatan proses kimia di mana fabrikasi mencakup pengelasan terbatas	Pengolahan makanan, pembuatan bir, dan tangki penyimpanan dengan persyaratan pengelasan berat

Rasional pemilihan: - Pilih TP316 di mana sedikit kekuatan lebih tinggi atau sifat suhu tinggi diperlukan dan di mana las dapat dilunakkan dengan larutan atau kondisi layanan tidak berisiko sensitisasi. - Pilih TP316L di mana pengelasan ekstensif, perlakuan panas pasca-las tidak praktis, dan jaminan maksimum terhadap korosi intergranular diperlukan.

9. Biaya dan Ketersediaan

• Biaya: Di sebagian besar pasar, TP316 dan TP316L memiliki harga yang serupa karena penambahan paduan dasar (Ni, Mo) mendominasi biaya; TP316L mungkin memiliki sedikit premium dalam beberapa bentuk produk karena kontrol pemrosesan tambahan. Harga sangat dipengaruhi oleh pasar nikel dan molibdenum global.
• Ketersediaan: Kedua grade tersedia luas dalam lembaran, plat, pipa, tabung, batang, forging, dan bahan habis pakai pengelasan. TP316L biasanya tersedia untuk penggunaan pipa dan sanitasi; TP316 umum dalam pipa penukar panas dan beberapa komponen penahan tekanan.

10. Ringkasan dan Rekomendasi

Metrik	TP316	TP316L
Kemampuan las (ketahanan terhadap sensitisasi)	Baik; memerlukan kehati-hatian untuk pengelasan berat	Lebih baik untuk pengelasan berat/pengelasan lapangan; risiko sensitisasi rendah
Kekuatan–Ketangguhan	Sedikit lebih tinggi pada kekuatan luluh dalam beberapa kondisi; kekuatan tarik & ketangguhan serupa	Sedikit lebih rendah pada kekuatan luluh; ketangguhan dan kelenturan yang sangat baik
Biaya & ketersediaan	Sebanding; mungkin sedikit lebih rendah di beberapa pasar	Sebanding; tersedia luas untuk fabrikasi las

Kesimpulan — panduan praktis - Pilih TP316L jika: desain Anda melibatkan pengelasan ekstensif atau pengelasan lapangan, Anda tidak dapat melakukan pelunakan larutan pasca-las, atau perlindungan maksimum terhadap korosi intergranular diperlukan (misalnya, tangki farmasi, makanan, kimia, jalur pipa las panjang). - Pilih TP316 jika: Anda membutuhkan kekuatan luluh yang sedikit lebih tinggi atau kekuatan creep yang tersedia dalam beberapa pemanasan, Anda dapat menerapkan perlakuan panas pasca-las yang terkontrol (pelunakan larutan) saat diperlukan, atau jika spesifikasi meminta TP316 untuk kompatibilitas dengan komponen dan praktik fabrikasi yang ada.

Catatan akhir: Kedua grade adalah baja tahan karat yang sangat baik untuk tujuan umum. Tentukan standar yang tepat, kinerja korosi yang diperlukan, maksimum karbon yang diizinkan (dan apakah varian yang distabilkan seperti 316Ti atau 316Cb dapat diterima), dan perlakuan pasca-fabrikasi yang diperlukan dalam dokumen pengadaan. Selalu konfirmasi data mekanis dan kimia dengan sertifikat uji pabrik untuk bentuk produk dan lot pemanasan spesifik dalam pesanan.