Apa itu Baja Tahan Karat-Paduan Air Laut-Rendah?
Baja tahan-paduan rendah korosi air laut-adalah kelompok paduan baja struktural sehingga lapisan karat pelindung yang kompak terbentuk di air laut dan atmosfer laut, bukan karat lepas dan berpori yang dihasilkan oleh baja karbon biasa. Kandungan paduan totalnya sengaja dibuat rendah, biasanya di bawah 2%, sehingga harganya mendekati harga baja karbon sekaligus memberikan masa pakai beberapa kali lebih lama di lingkungan laut. Kombinasi itulah yang menyebabkan grade ini digunakan untuk pelabuhan, struktur lepas pantai, dan infrastruktur pesisir di mana akses inspeksi dan pemeliharaan sulit dan mahal.
Nilainya bukan baja tahan karat dan tidak berhenti menimbulkan korosi. Bahan ini mengandalkan lapisan oksida-yang dapat diperbaiki sendiri secara lambat, dan untuk struktur permanen, bahan ini masih digunakan bersama dengan pelapis dan proteksi katodik.
Bagaimana Elemen Paduan Bekerja
Ketahanan terhadap korosi berasal dari interaksi beberapa penambahan selama proses korosi dan bukan dari satu elemen saja.
| Elemen | Fungsi |
|---|---|
| Tembaga dan fosfor | Menghasilkan lapisan karat yang kompak dan melekat, diperkaya dengan senyawa tembaga dan fosfor yang menutup pori-pori karat biasa |
| Kromium | Elemen penguat film-utama dalam kualitas modern, meningkatkan kepadatan dan stabilitas lapisan pelindung |
| Nikel | Memperkaya lapisan karat lebih lanjut dan meningkatkan kinerja dalam paparan atmosfer laut |
| Molibdenum | Menghitung pit dalam kondisi-yang kaya klorida dan membantu melakukan repasifasi lokasi pit awal |
| Aluminium | Membentuk lapisan oksida padat yang menambahkan penghalang fisik, khususnya pada sistem kromium-molibdenum-aluminium |
Sistem-tembaga-nikel yang mengandung fosfor yang dikembangkan di Amerika Serikat pada tahun 1951 adalah baja tahan korosi-air laut komersial pertama. Kandungan fosfornya sebesar 0,08 hingga 0,15 % memberikan kinerja zona percikan yang sangat baik namun menyulitkan pengelasan, dan pelat dengan ketebalan lebih dari 20 mm umumnya tidak dilas. Perkembangan di Jepang pada tahun 1960-an menurunkan fosfor menjadi 0,03 % atau kurang dan beralih ke sistem paduan berbasis kromium dengan kandungan sekitar 1 % kromium, dalam varian tembaga-kromium-fosfor, tembaga-kromium-aluminium-fosfor, dan tembaga-kromium-molibdenum, yang memulihkan kemampuan las sambil menjaga kinerja korosi yang kuat. Sistem kromium-aluminium Eropa mengikuti prinsip yang sama, dan penelitian di Tiongkok yang dimulai pada pertengahan-1960an menghasilkan sistem aluminium kromium-molibdenum-, yang kini distandarisasi dalam GB/T 30070 untuk pelat baja tahan korosi air laut, dengan kadar 10CrMoAl sebagai contoh yang sudah ada.
Zona Korosi Laut
| Daerah | Lokasi | Perilaku korosi |
|---|---|---|
| Suasana laut | Jangkauan percikan di atas | Udara-yang sarat garam, serangan sedang dan relatif seragam |
| Zona percikan | Tepat di atas permukaan air, dibasahi ombak | Zona paling agresif, dengan siklus basah{0}}kering, dampak gelombang, dan oksigen berlimpah |
| Zona pasang surut | Antara air pasang dan air surut | Perendaman dan paparan bergantian, dimoderasi oleh kopling galvanik dengan bagian yang terendam |
| Zona terendam penuh | Di bawah air surut | Serangan oksigen-terbatas dan cukup seragam, dengan biofouling menciptakan sel lokal |
| Zona lumpur dasar laut | Terkubur dalam sedimen | Oksigen rendah dan laju umum rendah, namun-bakteri pereduksi sulfat dapat menyebabkan serangan lokal |
Karena satu tingkat berperilaku berbeda di seluruh zona tersebut, batas korosi, spesifikasi pelapisan dan desain proteksi katodik harus ditetapkan zona demi zona, bukan diterapkan secara seragam. Zona percikan hampir selalu menerima tingkat korosi terberat dan sistem pelapisan paling kuat.
Kelas dan Sistem Paduan
| Sistem | Dasar paduan | Catatan |
|---|---|---|
| Tembaga-fosfor-nikel | Cu, P, Ni | Sistem asli; kinerja zona percikan yang sangat baik tetapi kemampuan las yang terbatas pada bagian yang tebal |
| Berbasis kromium- | Cr dengan Cu, P, Al atau Mo | Fosfor yang lebih rendah untuk meningkatkan kemampuan las, sekitar 1 % kromium sebagai elemen tahan korosi-utama |
| Kromium-aluminium | Kr, Al | Penambahan alumunium untuk tambahan kestabilan lapisan karat |
| Kromium-molibdenum-aluminium | Kr, Mo, Al | Distandarisasi dalam GB/T 30070 untuk pelat tahan korosi-air laut; sistem mapan Tiongkok yang digunakan untuk perpipaan air laut, pembuatan kapal, dan peralatan petrokimia pesisir |
Saat memilih grade, ada tiga faktor yang menentukan pilihan: standar yang berlaku, yang untuk proyek di Tiongkok mungkin berupa GB/T 30070 untuk pelat tahan korosi-air laut atau GB/T 712 untuk baja struktural rekayasa kapal dan kelautan; kekuatan luluh yang dibutuhkan oleh desain struktur; dan korosifitas zona pemasangan sebenarnya. Sertifikat inspeksi pabrik harus diperiksa berdasarkan standar daripada hanya mengandalkan nama mutu saja.
Persyaratan Pengelasan dan Perlindungan
Peningkatan kandungan fosfor pada sistem tembaga-fosfor-nikel asli merupakan pertukaran-yang disengaja antara kinerja korosi dan risiko retak las, dan itulah alasan kualitas modern menjaga kadar fosfor tetap rendah. Jika kimia memungkinkan pengelasan, praktiknya mengikuti aturan umum untuk baja struktur-paduan rendah: bahan habis pakai-hidrogen rendah seperti tipe E5015, pemanasan awal terkontrol, dan pelepasan tegangan pasca-pengelasan jika diperlukan oleh ketebalan dan spesifikasi yang mengatur. Prosedur pengelasan harus memenuhi syarat pada tingkat sebenarnya sebelum produksi, karena penambahan paduan mengubah respons zona-yang terkena dampak panas.
Baja ini tidak menggantikan lapisan pelindung atau proteksi katodik pada struktur laut permanen; mereka mengurangi konsekuensi kerusakan lapisan dan memperpanjang interval antar siklus perawatan. Jika lapisan karat tidak dapat ditoleransi sama sekali, seperti pada tabung penukar panas, bagian dalam pompa, dan dudukan katup, baja tahan karat atau pelat berpelindung tetap menjadi pilihan yang lebih baik. Panduan desain untuk sistem proteksi diberikan oleh dokumen seperti DNV-RP-B401 untuk desain proteksi katodik, EN 10225 untuk baja struktural yang dapat dilas untuk struktur tetap lepas pantai, dan ISO 12944-9 untuk sistem cat pelindung untuk struktur lepas pantai, sedangkan layanan kelautan asam ditangani oleh ISO 15156 / NACE MR0175.
Penerapan dan Batasan Praktis
Struktur pelabuhan: dermaga, dermaga, pemecah gelombang, dan sheet piling
Kaki platform lepas pantai dan anggota zona percikan
Jembatan pesisir, dermaga dan sistem air pendingin pembangkit listrik pesisir
Pipa pemasukan dan pembuangan air laut, serta penyangga pipa bawah laut
Pelapisan lambung kapal pada zona pasang surut dan percikan
Nilai ini mengurangi laju korosi secara signifikan dibandingkan dengan baja karbon, membentuk lapisan karat yang lebih stabil dan dapat diperbaiki sendiri sebagian, serta menoleransi prosedur pengelasan standar ketika kandungan fosfor rendah. Namun, bahan-bahan tersebut tidak akan mampu menandingi ketahanan korosi baja tahan karat, tidak akan menghilangkan lubang pada kondisi aktif-klorida atau bakteri-tinggi yang tergenang, dan kinerjanya tidak sama baiknya di setiap zona: zona percikan adalah tempat dimana bahan-bahan tersebut memberikan nilai tambah terbesar.
Pertanyaan Umum
T: Apa yang dimaksud dengan baja-paduan rendah korosi air laut-yang tahan?
Baja struktural dengan sedikit tambahan tembaga, fosfor, kromium, nikel, molibdenum, dan aluminium yang membentuk lapisan pelindung karat di air laut, dengan biaya yang mendekati harga baja karbon.
T: Berapa lama baja karbon bertahan di air laut dibandingkan baja karbon?
Dalam kondisi zona percikan yang agresif, laju korosi biasanya beberapa kali lebih rendah dibandingkan baja karbon biasa, yang berarti masa pakai lebih lama. Laju pastinya bergantung pada suhu, salinitas, aliran, dan biofouling.
Q: Apakah baja ini masih memerlukan pelapisan dan proteksi katodik?
Ya. Paduan ini memperlambat korosi namun tidak menghentikannya, sehingga struktur permanen masih memerlukan lapisan pelindung dan perlindungan katodik, dengan baja mengurangi konsekuensi kerusakan lapisan lokal.
T: Apa itu 10CrMoAl?
10CrMoAl adalah baja tahan karat kromium-molibdenum-aluminium air laut-yang terstandarisasi dalam GB/T 30070, digunakan untuk perpipaan air laut, pembuatan kapal, dan peralatan petrokimia pesisir.
T: Mengapa fosfor terbatas di kelas modern?
Fosfor yang tinggi meningkatkan ketahanan terhadap korosi namun meningkatkan kerentanan terhadap retak las dan membatasi pengelasan bagian yang tebal, sehingga kualitas modern menjaganya pada tingkat yang rendah dan mengandalkan kromium sebagai gantinya.
T: Bisakah baja tahan karat-air laut menggantikan baja tahan karat?
Tidak. Ini adalah bahan struktural yang kinerjanya lebih baik daripada baja karbon dalam layanan kelautan, namun baja tahan karat dan pelat berlapis masih diperlukan untuk penukar panas, bagian dalam pompa, dan tugas lain di mana lapisan karat tidak dapat diterima.
