Pemilihan bahan adalah metode pengendalian korosi utama dalam desain teknik. Ini berperan dalam estimasi efektif biaya proyek, penjadwalan konstruksi, dan operasi yang aman.
Konsep dasar pemilihan bahan meliputi:
Ada banyak bahan rekayasa di industri. Di sini kita akan melihat beberapa properti yang paling umum.
Baja karbon mengacu pada keluarga logam berbasis besi dengan karbon kurang dari 2%. Baja karbon adalah bahan yang paling banyak digunakan berkat kemudahan fabrikasi, biaya rendah, ketersediaan, dan kekuatan tinggi. Baja karbon digunakan dalam berbagai aplikasi, mulai dari komponen struktural hingga peralatan bertekanan tinggi.
Baja karbon yang dicampur dengan sedikit tambahan kromium, molibdenum, vanadium dan niobium dianggap baja paduan rendah. Elemen paduan membentuk karbida dalam struktur mikro, meningkatkan kekuatan dan keandalan material pada suhu tinggi, seperti pada boiler pembangkit listrik.
Pada suhu di bawah nol, baja karbon memiliki ketangguhan yang lebih rendah, sehingga nikel ditambahkan untuk mempertahankan ketangguhan. Dengan jumlah nikel yang lebih tinggi, kisaran suhu yang lebih rendah meningkat, terutama untuk aplikasi gas cair untuk mencegah patah getas pada peralatan gas alam cair (LNG) dan gas minyak cair (LPG).
Besi cor adalah logam berbasis besi, dengan lebih dari 2% karbon. Itu murah dan tidak memerlukan perawatan tambahan untuk mengurangi kandungan karbon. Namun, itu rapuh dan memiliki kemampuan las yang terbatas. Ini digunakan untuk bagian non-kritis di pompa air dan pipa, dan memiliki ketahanan korosi yang mirip dengan baja karbon. Besi cor kelabu dan besi cor nodular/ulet adalah jenis besi cor yang paling umum.
Stainless steel adalah jenis baja dengan kromium minimal 11%, dalam kombinasi dengan nikel, molibdenum, dan nitrogen. Baja tahan karat dapat diandalkan digunakan dalam lingkungan korosif di berbagai industri energi, kimia, dan petrokimia. Ada beberapa jenis baja tahan karat, tergantung pada kandungan paduan dan struktur mikronya.
Baca: Pengantar Baja Tahan Karat
Baja Tahan Karat Feritik
Baja tahan karat feritik adalah jenis yang paling ekonomis dan memiliki kandungan nikel yang sangat rendah. Mereka rentan terhadap sensitisasi dan sulit dilas, dan karenanya digunakan untuk komponen yang tidak dilas. Meskipun ketahanan korosinya sedang, baja tahan karat feritik tahan terhadap retak korosi tegangan yang dibantu klorida (SCC).
Baja Tahan Karat Martensit
Baja tahan karat martensit memiliki kandungan nikel yang rendah, dengan berbagai kegunaan yang serupa dengan baja tahan karat feritik. Mereka memiliki kekuatan tinggi dan ada banyak pipa yang dibuat dari baja tahan karat martensit. Kekerasannya yang tinggi membuatnya lebih disukai untuk digunakan melawan erosi.
Baja Tahan Karat Austenitik
Baja tahan karat austenitik adalah baja tahan karat yang paling umum digunakan dalam industri. Dengan nikel yang lebih tinggi, mereka memiliki ketahanan korosi yang baik dan mudah dibuat. Ada berbagai tingkatan baja tahan karat austenitik untuk dipilih tergantung pada korosivitas lingkungan. Beberapa nilai paduan yang lebih rendah memiliki ketahanan yang rendah terhadap SCC klorida. Baja tahan karat austenitik banyak digunakan dalam aplikasi kriogenik.
Baca: 12 Hal Yang Perlu Anda Ketahui Tentang Baja Tahan Karat Austenitik
Baja Tahan Karat Dupleks
Baja tahan karat dupleks memiliki struktur mikro ganda, feritik dan austenitik, dengan sifat gabungan. Mereka memiliki kekuatan tinggi dan ketahanan korosi yang sangat baik, terutama terhadap SCC yang dibantu klorida, membuatnya baik untuk digunakan dalam aplikasi lepas pantai. Namun, baja tahan karat dupleks mewarisi kekuatan fase feritik yang lebih rendah.
Baja Tahan Karat Curah Hujan
Baja tahan karat yang dikeraskan dengan presipitasi memiliki kekuatan dan ketangguhan yang tinggi, dari mikrostruktur austenitik, semi austenitik, atau martensit, tergantung pada perlakuan panasnya. Meskipun memiliki kemampuan las yang baik, aplikasinya terbatas, seperti untuk pegas berkinerja tinggi.
Paduan menggabungkan logam yang berbeda, memungkinkan untuk sifat yang berbeda. Berikut adalah beberapa paduan yang paling umum dan karakteristik utamanya.
Paduan nikel memiliki ketahanan korosi yang luar biasa, tetapi harganya mahal karena kandungan nikelnya yang tinggi, yang biasanya ditambahkan dalam kombinasi dengan elemen paduan lainnya seperti molibdenum. Ada banyak jenis paduan nikel yang diberi nama merek, seperti Hastelloy, Incoloy, Monel, dll. Nama-nama ini berkaitan dengan paten yang kedaluwarsa, tetapi warisan penamaan tetap ada. Paduan nikel tahan terhadap SCC dengan bantuan klorida dan SCC dengan bantuan sulfida.
Webinar: Ketahanan Korosi Paduan Nikel
Paduan aluminium memiliki rasio kekuatan-terhadap-berat yang baik dan ketahanan korosi yang baik. Namun, mereka rentan terhadap korosi galvanik ketika bersentuhan dengan logam berbasis besi. Karena aluminium memiliki suhu leleh yang rendah, aplikasi paduan aluminium terbatas pada penggunaan suhu rendah. Karena kinerja termal dan retensi daktilitasnya yang sangat baik, paduan aluminium digunakan dalam aplikasi kriogenik, seperti penukar panas di industri LNG.
Paduan tembaga biasanya digunakan di lingkungan air laut dan penukar panas. Mereka memiliki ketahanan yang tinggi terhadap biofouling, terutama microfouling, dan kondisi stagnan yang dapat menyebabkan korosi lokal, serta korosi yang terkait dengan aliran yang berlebihan. Beberapa paduan tembaga rentan terhadap SCC di lingkungan yang mengandung amonia.
Paduan titanium memiliki rasio kekuatan-terhadap-berat yang baik dan ketahanan korosi yang tinggi di lingkungan klorida tinggi. Namun, mereka mahal dan sulit dibuat. Titanium murni umumnya digunakan dalam industri dan lebih ekonomis daripada nilai titanium lainnya.
Baca: 5 Hal yang Perlu Diketahui dan Dipahami Tentang Korosi Titanium
Karena sifatnya yang rapuh - dan meskipun memiliki ketahanan korosi yang tinggi - keramik tidak digunakan dalam peralatan yang mengandung tekanan. Keramik digunakan pada peralatan dan suku cadang bersuhu tinggi, seperti refraktori, dan untuk perlindungan terhadap keausan. Keramik untuk refraktori umumnya terdiri dari kombinasi oksida aluminium, magnesium dan silikon. Untuk ketahanan aus, keramik terdiri dari karbida atau nitrida.
Polimer digunakan sebagai termoplastik, termoset dan elastomer. Kebanyakan polimer sangat tahan korosi, bahkan lebih tahan dari banyak paduan tahan korosi. Polimer, bagaimanapun, memiliki kekuatan rendah, titik leleh rendah dan ketahanan UV yang terbatas. Dalam aplikasi tekanan tinggi yang korosif, polimer dapat digunakan untuk pelapis tahan korosi pada permukaan logam. HDPE, PVC dan PTFE adalah contoh termoplastik, tetapi meskipun berada dalam kelompok yang sama, mereka memiliki sifat dan aplikasi yang berbeda. Termoset biasanya tidak digunakan sebagai bahan padat, melainkan sebagai pelapis atau dalam matriks komposit. Elastomer memiliki sifat mekanik yang unik dan digunakan untuk menyegel komponen dalam banyak aplikasi bertekanan.
Baca: Korosi Bahan Polimer
Komposit adalah kombinasi dari dua atau lebih bahan untuk mencapai kedua sifat dari keduanya dan oleh karena itu karakteristik yang optimal untuk aplikasi tertentu. Komposit yang paling umum di industri menggabungkan serat kaca yang diperkuat dalam matriks polimer, dan baja yang diperkuat dalam matriks beton. Serat memberikan kekuatan tinggi dan matriks memberikan ketangguhan, mendistribusikan tegangan secara merata. Serat penguat dapat dibuat dari kaca, logam, karbon dan polimer lain seperti aramid. E-glass adalah serat yang umum digunakan, dan ada jenis kacamata lain yang cocok untuk aplikasi yang berbeda, seperti C-glass untuk ketahanan kimia atau R-glass untuk ketahanan lelah. Polimer termoset adalah matriks komposit yang umum digunakan yang mudah dibuat dan memiliki sifat mekanik dan tahan korosi yang baik. Polimer termoplastik tidak umum digunakan seperti polimer termoset, dan cenderung digunakan untuk pipa spoolable karena daktilitasnya yang tinggi.
Beton bertulang baja adalah bahan struktural penting, dan korosi baja terjadi di lingkungan korosif seperti air laut dan air limbah. Pelapisan, perlindungan katodik, dan penggunaan baja tahan karat digunakan untuk mengurangi korosi.
Secara umum, faktor utama yang dipertimbangkan untuk bahan termasuk, namun tidak terbatas pada:
Untuk aplikasi penahan beban, sifat mekanik diperiksa untuk memastikan integritas struktural. Sifat mekanik bahan teknik sangat bervariasi, tergantung pada struktur mikro, komposisi kimia, dan proses manufaktur. Varietas tersebut distandarisasi secara internasional atau lokal oleh badan pengatur, seperti ASTM, ISO atau JIS. Sifat mekanik dasar termasuk, namun tidak terbatas pada:
Sifat umumnya diperoleh dari pengujian destruktif sampel dari proses manufaktur, dan hasilnya dinyatakan dalam sertifikat material. Namun, pengujian mekanis khusus dilakukan sebelumnya untuk menghindari perselisihan antara pembeli dan produsen.
Bahan terdegradasi dari waktu ke waktu oleh reaksi yang disebabkan oleh lingkungan yang disebut korosi. Korosivitas lingkungan bervariasi tergantung pada sifat lingkungan, bahan dan aplikasi yang dipilih. Bahan harus dipilih dengan benar untuk memastikan keandalan dan pengoperasian yang aman selama masa pakai aplikasi.
Korosi dapat diinduksi dari atmosfer, tanah, air, bahan kimia, minyak dan gas, dan mikroorganisme, dan oleh berbagai korosi yang menyebabkan berbagai jenis korosi. Pemilihan material untuk tujuan mitigasi korosi umumnya menggunakan hal-hal berikut:
Diagram/grafik korosi didasarkan pada pengumpulan data dari pengujian laboratorium dan/atau kinerja lapangan. Data yang dikumpulkan didasarkan pada parameter yang dipelajari dalam pengujian laboratorium atau pengujian lapangan.
Model korosi digunakan untuk memprediksi laju korosi berdasarkan rumus empiris. Model digunakan dalam bentuk program perangkat lunak berpemilik atau dalam lembar excel dengan parameter input yang dimasukkan. Ada model untuk CO2 korosi, korosi oksigen dan laju pertumbuhan retak. Keakuratan model dapat bervariasi, karena tidak semua parameter korosi dapat dimasukkan ke dalam model, yang secara empiris dihasilkan dari data yang diperoleh secara eksperimental.
Tabel atau bagan kompatibilitas kimia adalah alat kualitatif yang digunakan untuk menentukan kompatibilitas antara kondisi lingkungan dan bahan yang dipilih untuk suatu aplikasi. Untuk beberapa situasi, penyelidikan dan pengujian tambahan diperlukan untuk menentukan kompatibilitas material yang dipilih dengan lebih baik.
Pengujian laboratorium dilakukan untuk kasus-kasus yang memerlukan data analitik untuk mengevaluasi kinerja bahan yang dipilih dalam kondisi lingkungan yang disimulasikan. Kondisi lingkungan, pengaturan laboratorium, dan kondisi eksperimental diatur dalam lingkungan laboratorium yang distandarisasi untuk memastikan data yang diperoleh mewakili parameter yang digunakan untuk pemilihan bahan yang efektif dan sesuai.
Beberapa teknologi pemrosesan adalah hak milik, dan pengaturan pengetahuan dimiliki oleh pemberi lisensi. Materi yang dipilih oleh pemberi lisensi sering kali mewakili persyaratan minimum untuk tujuan garansi.
Umpan balik operasional dari pengalaman aktual sangat berharga karena menawarkan data real-time berbasis lapangan. Pengumpulan data historis (perubahan parameter operasional, sertifikat bahan, Spesifikasi Prosedur Pengelasan (WPS)/ Catatan Kualifikasi Prosedur (PQR), laporan inspeksi, laporan analisis kegagalan, dll.) sangat penting untuk menjamin pemilihan bahan yang sesuai.
Biaya merupakan pertimbangan utama untuk pemilihan bahan, dan keseimbangan pengeluaran modal (CAPEX) dan biaya operasional (OPEX) sangat penting. Insinyur material dan korosi harus memilih material yang memenuhi pertimbangan anggaran dan biaya serta kinerja. Arti penting CAPEX tidak hanya terletak pada bahan curah yang dipilih, tetapi juga pada proses fabrikasi dan bentuk produk. Dampak OPEX terletak pada perbaikan dan penggantian material yang terkorosi, serta pengendalian korosi, pemantauan korosi dan injeksi inhibitor korosi. Menggunakan baja karbon mungkin memiliki CAPEX rendah, tetapi OPEX tinggi, dan menggunakan baja tahan karat masing-masing berdampak sebaliknya.
Ketersediaan material juga memainkan peran penting, terutama mengenai jadwal proyek. Penggunaan materi kepemilikan, misalnya, mungkin memerlukan waktu lebih lama dari biasanya dalam pengiriman karena keterbatasan yang terkait dengan pemasok, jumlah rendah, atau stok yang mungkin memerlukan pesanan dalam jumlah minimum, dalam situasi yang dapat meningkatkan biaya.
Bahan-bahan yang sulit difabrikasi dapat mempengaruhi jadwal proyek secara signifikan jika tidak direncanakan lebih awal, terutama bila digunakan dalam jumlah besar. Misalnya, bahan yang memerlukan perlakuan panas pasca las (PWHT) mungkin memerlukan ribuan pengelasan di fasilitas minyak dan gas, serta ribuan jam kerja untuk mengakomodasi persyaratan PWHT. Bahan yang sulit dilas dapat memperlambat kecepatan pengelasan dan meningkatkan tingkat perbaikan.
Pemilihan bahan melibatkan prosedur yang kompleks, yang memerlukan pemahaman tentang kerentanan kegagalan dan metode pengendalian korosi, serta kerjasama di antara berbagai disiplin ilmu teknik.
bahan komposit
Baja tahan karat 304 dan 316 adalah dua nilai baja tahan karat yang paling umum digunakan. Kedua nilai mengandung banyak kromium dan nikel; karena itu, mereka tumbuh subur melawan panas, abrasi, dan korosi. Namun, mungkin sulit untuk membedakan antara baja tahan karat 304 dan 316, karena perbedaan
Produsen telah menggunakan cetakan injeksi plastik selama lebih dari 150 tahun di setiap aspek manufaktur. Seiring berkembangnya dunia cetakan plastik, begitu pula kebutuhan akan praktik pencetakan tambahan untuk mengisi celah di mana pencetakan injeksi tradisional gagal. Overmolding adalah salah sa
Dalam beberapa tahun terakhir, dengan perkembangan permesinan CNC, suku cadang alat mesin CNC juga terus berkembang. Pemesinan CNC telah menjadi kebutuhan di banyak disiplin ilmu, dan disiplin ini perlu memproduksi suku cadang khusus untuk proyek mereka. Bahan CNC telah diperluas untuk memenuhi kebu
Pengantar Baja Tahan Karat Sebelum berurusan dengan pengelasan baja tahan karat, seseorang harus menawarkan deskripsi material yang longgar. Baja tahan karat mewakili kelas bahan dasar besi yang memiliki ketahanan tertentu terhadap karat dan korosi di beberapa lingkungan, karena adanya kromium dala
