Super Duplex Stainless Steel: Sifat dan Aplikasi Utama

Super Duplex Stainless Steel adalah material berkinerja tinggi yang menggabungkan sifat menguntungkan dari baja tahan karat austenitik dan ferritik. Dikelompokkan sebagai baja tahan karat duplex, biasanya mengandung struktur mikro yang seimbang sekitar 50% austenit dan 50% ferrit, yang berkontribusi pada kekuatan dan ketahanan korosinya yang luar biasa. Elemen paduan utama dalam baja tahan karat super duplex meliputi kromium (Cr), nikel (Ni), molibdenum (Mo), dan nitrogen (N), yang masing-masing memainkan peran penting dalam meningkatkan sifat-sifat baja tersebut.

Tinjauan Menyeluruh

Baja tahan karat super duplex ditandai dengan kandungan kromium yang tinggi (biasanya sekitar 25%), yang memberikan ketahanan korosi yang sangat baik, terutama di lingkungan klorida. Penambahan molibdenum (hingga 7%) lebih meningkatkan ketahanan pitting, sementara nitrogen meningkatkan kekuatan dan ketahanan terhadap retakan korosi stres (SCC). Kombinasi elemen yang unik ini menghasilkan material yang menunjukkan sifat mekanis superior, termasuk kekuatan tarik dan kekuatan hasil yang tinggi, di samping kemampuan tempa yang baik.

Keunggulan:
- Ketahanan Korosi: Ketahanan yang sangat baik terhadap pitting dan korosi celah, menjadikannya ideal untuk lingkungan yang keras.
- Kekuatan: Rasio kekuatan terhadap berat yang tinggi, memungkinkan bagian yang lebih tipis dalam aplikasi tanpa mengorbankan integritas struktural.
- Versatilitas: Cocok untuk berbagai aplikasi di berbagai industri, termasuk minyak dan gas, pemrosesan kimia, dan lingkungan laut.

Limitasi:
- Biaya: Umumnya lebih mahal dibandingkan dengan baja tahan karat standar karena elemen paduan.
- Kekuatan Las: Meskipun dapat dilas, ia memerlukan pengendalian input panas dan material pengisi yang cermat untuk menghindari masalah seperti retakan panas.
- Ketersediaan: Mungkin tidak tersedia sebanyak kelas baja tahan karat yang lebih umum.

Secara historis, baja tahan karat super duplex telah menjadi terkenal di industri di mana ketahanan korosi dan kekuatan sangat penting, terutama dalam aplikasi minyak dan gas lepas pantai.

Alternatif Nama, Standar, dan Setara

Organisasi Standar	Deskripsi/Kelas	Negara/Region Asal	Catatan/Keterangan
UNS	S32750	USA	Setara terdekat dengan EN 1.4410
ASTM	A890/A890M	USA	Mencakup berbagai kelas duplex
EN	1.4410	Eropa	Umumnya digunakan di Eropa
JIS	G 4305	Jepang	Sifat mirip dengan UNS S32760
ISO	1.4462	Internasional	Spesifikasi umum untuk baja duplex

Perbedaan halus antara kelas-kelas ini, seperti variasi dalam kandungan nitrogen atau elemen paduan tertentu, dapat memengaruhi kinerja mereka dalam aplikasi tertentu secara signifikan. Misalnya, meskipun S32750 dan S32760 sering dianggap setara, S32760 umumnya memiliki kandungan molibdenum yang lebih tinggi, meningkatkan ketahanan terhadap korosi terlokalisasi.

Sifat Utama

Komposisi Kimia

Elemen (Simbol)	Rentang Persentase (%)
Kromium (Cr)	24.0 - 26.0
Nikel (Ni)	6.0 - 8.0
Molibdenum (Mo)	3.0 - 5.0
Nitrogen (N)	0.1 - 0.3
Besi (Fe)	Seimbang

Peran utama kromium dalam baja tahan karat super duplex adalah untuk meningkatkan ketahanan korosi, terutama terhadap pitting dan korosi celah. Nikel berkontribusi pada stabilitas fase austenitik, meningkatkan kemampuan tempa dan ketangguhan. Molibdenum lebih meningkatkan ketahanan terhadap korosi terlokalisasi, sementara nitrogen meningkatkan kekuatan dan ketahanan terhadap retakan korosi stres.

Sifat Mekanis

Sifat	Kondisi/Suhu	Nilai/Rentang Tipikal (Metrik)	Nilai/Rentang Tipikal (Imperial)	Standar Referensi untuk Metode Uji
Kekuatan Tarik	Diannealing	620 - 850 MPa	90 - 123 ksi	ASTM E8
Kekuatan Hasil (0.2% offset)	Diannealing	450 - 650 MPa	65 - 94 ksi	ASTM E8
Panjang Regangan	Diannealing	25 - 40%	25 - 40%	ASTM E8
Keras (Rockwell)	Diannealing	28 - 32 HRC	28 - 32 HRC	ASTM E18
Kekuatan Impak	-20°C	50 - 100 J	37 - 74 ft-lbf	ASTM E23

Kombinasi kekuatan tarik dan kekuatan hasil yang tinggi membuat baja tahan karat super duplex cocok untuk aplikasi yang membutuhkan beban mekanik tinggi dan integritas struktural. Persentase panjang regangan yang signifikan menunjukkan kemampuan tempa yang baik, memungkinkan deformasi tanpa patah.

Sifat Fisika

Sifat	Kondisi/Suhu	Nilai (Metrik)	Nilai (Imperial)
Kepadatan	-	7.8 g/cm³	0.28 lb/in³
Titik Leleh	-	1350 - 1400 °C	2462 - 2552 °F
Kondutivitas Termal	20°C	14 W/m·K	81.0 BTU·in/(hr·ft²·°F)
Kapasitas Panas Spesifik	20°C	500 J/kg·K	0.12 BTU/lb·°F
Resistivitas Listrik	20°C	0.7 µΩ·m	0.7 µΩ·in
Koefficient Ekspansi Termal	20-100°C	16.5 x 10⁻⁶/K	9.2 x 10⁻⁶/°F

Kepadatan baja tahan karat super duplex berkontribusi pada kekuatannya, sementara titik lelehnya yang relatif tinggi memungkinkan penggunaannya dalam aplikasi suhu tinggi. Kondutivitas termal dan kapasitas panas spesifik adalah kritikal untuk aplikasi yang melibatkan pertukaran panas, memastikan manajemen termal yang efisien.

Ketahanan Korosi

Agen Korosif	Konsentrasi (%)	Suhu (°C)	Peringkat Ketahanan	Catatan
Klorida	3-10	20-60	Sangat Baik	Risiko pitting pada konsentrasi yang lebih tinggi
Asam Sulfat	10-30	20-40	Baik	Ketahanan terbatas pada suhu tinggi
Asam Klorida	5-20	20-40	Fair	Tidak dianjurkan untuk paparan yang berkepanjangan
Air Laut	-	Lingkungan	Sangat Baik	Cocok untuk aplikasi laut

Baja tahan karat super duplex menunjukkan ketahanan yang sangat baik terhadap berbagai lingkungan korosif, terutama dalam kondisi kaya klorida, menjadikannya ideal untuk aplikasi lepas pantai dan laut. Namun, ia rentan terhadap korosi terlokalisasi di lingkungan yang sangat asam, terutama dengan asam sulfat dan asam klorida.

Dibandingkan, baja tahan karat super duplex mengungguli baja tahan karat austenitik standar (seperti 316L) dalam hal ketahanan pitting dan kekuatan, sekaligus menawarkan ketahanan korosi yang lebih baik daripada kelas ferritik (seperti 430) di lingkungan klorida.

Ketahanan Panas

Sifat/Batas	Suhu (°C)	Suhu (°F)	Keterangan
Suhu Layanan Maksimum Kontinu	300	572	Di atas ini, oksidasi mungkin terjadi
Suhu Layanan Maksimum Intermiten	350	662	Hanya untuk paparan jangka pendek
Suhu Pengelupasan	600	1112	Risiko pengelupasan di atas suhu ini

Pada suhu tinggi, baja tahan karat super duplex mempertahankan kekuatan dan ketahanan korosinya, meskipun paparan berkepanjangan pada suhu di atas 300°C dapat menyebabkan oksidasi dan pengurangan sifat mekanis. Pertimbangan suhu layanan yang cermat sangat penting dalam desain untuk menghindari degradasi.

Sifat Fabrikasi

Kekuatan Las

Proses Pengelasan	Material Pengisi yang Direkomendasikan (Klasifikasi AWS)	Gas/Fluks Pelindung Tipikal	Catatan
TIG	ER2594	Argon	Preheat mungkin diperlukan
MIG	ER2594	Argon + 2% Oksigen	Kontrol input panas untuk menghindari retakan
SMAW	E2594	-	Cocok untuk aplikasi lapangan

Baja tahan karat super duplex dapat dilas, tetapi memerlukan material pengisi tertentu dan pengendalian input panas yang cermat untuk mencegah masalah seperti retakan panas. Pemanasan awal mungkin diperlukan untuk meminimalkan stres termal selama pengelasan.

Machinability

Parameter Pemesinan	Baja Tahan Karat Super Duplex	AISI 1212	Catatan/Saran
Indeks Kemudahan Pemesinan Relatif	20%	100%	Memerlukan alat pemotong yang cepat
Kecepatan Pemotongan Tipikal (Pembubutan)	30-50 m/menit	80-120 m/menit	Gunakan alat yang tajam dan pendingin

Pemesinan baja tahan karat super duplex bisa menjadi tantangan karena kekuatan tinggi dan karakteristik pengerasan kerjanya. Kondisi optimal mencakup penggunaan alat cepat dan pendinginan yang cukup untuk mencegah overheating.

Formabilitas

Baja tahan karat super duplex menunjukkan formabilitas yang moderat. Pembentukan dingin adalah mungkin, tetapi harus hati-hati untuk menghindari pengerasan kerja yang berlebihan. Pembentukan panas lebih disukai untuk bentuk yang kompleks, dengan jari-jari bengkok yang direkomendasikan lebih besar daripada yang untuk baja tahan karat standar untuk mencegah retakan.

Pemrosesan Panas

Proses Perawatan	Rentang Suhu (°C/°F)	Waktu Perendaman Tipikal	Metode Pendinginan	Tujuan Utama / Hasil yang Diharapkan
Annealing Solusi	1020 - 1100 / 1868 - 2012	30 menit	Udara atau Air	Dissolusi endapan, struktur mikro yang seragam
Aging	800 - 900 / 1472 - 1652	1 - 2 jam	Udara	Meningkatkan kekuatan dan kekerasan

Proses perawatan panas seperti annealing solusi sangat penting untuk mencapai struktur mikro dan sifat yang diinginkan dalam baja tahan karat super duplex. Perawatan ini melarutkan endapan dan mempromosikan struktur austenitik-ferritik yang seimbang, meningkatkan ketahanan korosi dan sifat mekanis.

Aplikasi dan Penggunaan Akhir yang Tipikal

Industri/Sektor	Contoh Aplikasi Spesifik	Sifat Baja Kunci Yang Digunakan dalam Aplikasi Ini	Alasan Pemilihan
Minyak & Gas	Platform lepas pantai	Kekuatan tinggi, ketahanan korosi	Daya tahan di lingkungan keras
Pemrosesan Kimia	Tangki penyimpanan	Ketahanan terhadap bahan kimia agresif	Keamanan dan umur panjang
Maritim	Pembangunan kapal	Ketahanan pitting, kekuatan	Kinerja di air laut
Pembangkitan Daya	Penukar panas	Kondutivitas termal, ketahanan korosi	Efisiensi dan keandalan

Aplikasi lainnya termasuk:
* - Pabrik desalinisasi
* - Peralatan farmasi
* - Mesin pengolahan makanan

Baja tahan karat super duplex dipilih untuk aplikasi ini karena kombinasi kekuatan, ketahanan korosi, dan daya tahannya yang luar biasa, memastikan umur panjang dan biaya pemeliharaan yang berkurang.

Pertimbangan Penting, Kriteria Pemilihan, dan Wawasan Lebih Lanjut

Fitur/Sifat	Baja Tahan Karat Super Duplex	AISI 316L	Inconel 625	Catatan Pro/Kon atau Trade-off Singkat
Sifat Mekanis Kunci	Kekuatan tinggi	Sedang	Tinggi	Super duplex menawarkan keseimbangan kekuatan dan biaya
Aspek Korosi Kunci	Sangat baik dalam klorida	Baik	Sangat baik	Inconel menawarkan ketahanan superior tetapi dengan biaya lebih tinggi
Kekuatan Las	Sedang	Baik	Adil	Super duplex membutuhkan teknik pengelasan yang hati-hati
Machinability	Menantang	Baik	Sedang	Memerlukan alat dan teknik khusus
Formabilitas	Sedang	Baik	Adil	Super duplex kurang dapat dibentuk dibandingkan kelas austenitik
Perkiraan Biaya Relatif	Sedang	Rendah	Tinggi	Efektif biaya untuk aplikasi berperforma tinggi
Ketersediaan Tipikal	Sedang	Tinggi	Rendah	Super duplex kurang umum dibandingkan kelas standar

Saat memilih baja tahan karat super duplex, pertimbangan mencakup efektivitas biaya, ketersediaan, dan persyaratan aplikasi spesifik. Meskipun menawarkan kinerja superior dalam lingkungan korosif, biayanya yang lebih tinggi dibandingkan dengan kelas standar mungkin menjadi faktor dalam pengambilan keputusan. Selain itu, sifat uniknya menjadikannya cocok untuk aplikasi khusus di mana kekuatan dan ketahanan korosi sangat penting.