Ini merupakan pertimbangan rekayasa penting yang dikenal sebagai "efek ketebalan" atau "efek ukuran". Sifat mekanik baja Q355B menurun seiring bertambahnya ketebalan, terutama dalam hal kekuatan luluh, kekuatan tarik, dan ketangguhan impak. Hal ini secara eksplisit diperhitungkan dalam standar seperti GB/T 1591-2018.
Berikut rincian rinci tentang bagaimana dan mengapa properti berubah, serta data utamanya:
1. Perubahan Properti Utama dengan Ketebalan
a) Kekuatan Hasil (ReH) dan Kekuatan Tarik (Rm) – KEKUATAN MENURUN
Ketika pelat/ketebalan meningkat, hasil minimum yang dijamin dan kekuatan tarik menurun. Ini adalah faktor desain yang paling penting.
Nilai Standar dari GB/T 1591-2018 untuk Q355B:
| Ketebalan Produk (t) atau Diameter (mm) | Kekuatan Hasil (ReH) Min (MPa) | Kekuatan Tarik (Rm) (MPa) |
|---|---|---|
| t Kurang dari atau sama dengan 16 | 355 | 470 - 630 |
| 16 < t Kurang dari atau sama dengan 40 | 345 | 470 - 630 |
| 40 < t Kurang dari atau sama dengan 63 | 335 | 470 - 630 |
| 63 < t Kurang dari atau sama dengan 80 | 325 | 470 - 630 |
| 80 < t Kurang dari atau sama dengan 100 | 315 | 470 - 630 |
| 100 < t Kurang dari atau sama dengan 150 | 305 | 450 - 600 |
| 150 < t Kurang dari atau sama dengan 250 | 285 | 450 - 600 |
| t > 250 | 265 | 440 - 590 |
Contoh:Pelat setebal 20 mm memiliki hasil minimum sebesar 345 MPa, sedangkan pelat setebal 100 mm hanya memiliki reduksi sebesar 315 MPa-a ~11%. Desainer harus menggunakan nilai yang benar untuk ketebalan spesifiknya.
b) Ketangguhan Dampak – PENURUNAN KEKERASAN
Jaminan energi tumbukan Charpy pada +20 derajat ( Lebih besar dari atau sama dengan 34 J untuk Q355B) berlaku untuk spesimen standar 10x10mm. Untuk pelat yang lebih tebal:
Melalui-Ketidakhomogenan Ketebalan:Inti pelat tebal mendingin lebih lambat selama penggulungan, sehingga menghasilkan struktur butiran yang lebih kasar dan ketangguhan yang lebih rendah dibandingkan dengan-permukaan yang lebih halus.
Lokasi Spesimen:Jika benda uji tumbukan diambil dari 1/4 ketebalan atau posisi inti (seperti yang disyaratkan untuk pelat berat menurut beberapa spesifikasi), nilai yang diukur adalahlebih rendahdibandingkan yang berasal dari lokasi permukaan.
Implikasi Praktis:Untuk aplikasi kritis (misalnya, seismik, lepas pantai), pelat tebal Q355B mungkin memerlukan peningkatan ke Q355C/D/E untuk menjamin ketangguhan-ketebalan yang memadai.
c) Daktilitas – SEDIKIT BERKURANG
Perpanjangan (A%) also has a slight thickness dependency in the standard, with minimum requirements decreasing modestly for thicker sections (e.g., from ≥21% for t≤40mm to ≥19% for t>63mm).
d) Melalui-Properti Ketebalan (Z-Arah) – BERKURANG SECARA SIGNIFIKAN
Risiko Laminasi:Pelat yang lebih tebal lebih rentan terhadap pemisahan kotoran (S, P) pada pertengahan-ketebalan selama pemadatan.
Z-Arah Kekuatan Tarik:Jika desain memerlukan{0}}kekuatan ketebalan (untuk menahan robekan pipih pada sambungan las), standar Q355B mungkin tidak cukup.Baja berkualitas Z15, Z25, atau Z35(per GB/T 5313) dengan jaminan pengurangan luas pada arah ketebalan harus ditentukan untuk sambungan las yang tebal dan sangat terkendali.
2. Akar Penyebab Efek Ketebalan
Proses Pembuatan (Penggulungan & Pendinginan):
Efek Pendinginan Permukaan:Pelat yang lebih tipis mendingin lebih cepat setelah proses penggulungan terakhir, sehingga menghasilkan struktur mikro ferit-perlit yang lebih halus di permukaan, sehingga lebih kuat dan tangguh.
Pendinginan Inti Lebih Lambat:Inti dari pelat tebal mendingin lebih lambat, sehingga butiran menjadi lebih besar, sehingga menghasilkan struktur mikro yang lebih kasar dan lemah.
Pengurangan Bergulir Lebih Sedikit:Inti pelat tebal mengalami lebih sedikit deformasi mekanis (reduksi) selama penggulungan dibandingkan dengan lapisan permukaan, yang juga berkontribusi terhadap butiran yang lebih kasar.
Faktor Statistik & Metalurgi:
Kemungkinan Cacat:Bagian yang lebih tebal memiliki volume material yang lebih besar, sehingga meningkatkan kemungkinan adanya inklusi, rongga{0}mikro, atau segregasi kimia yang dapat melemahkan material.
Tekanan Sisa:Tegangan sisa yang lebih tinggi akibat pendinginan yang tidak merata pada pelat tebal dapat secara efektif menurunkan kekuatan luluh yang diukur.
3. Implikasi Kritis terhadap Desain & Fabrikasi
| Aktivitas | Implikasi Efek Ketebalan |
|---|---|
| Desain Struktural | Kekuatan desain (fy) HARUS dipilih berdasarkan ketebalan komponen struktur sebenarnya. Menggunakan nilai "t Kurang dari atau sama dengan 16 mm" (355 MPa) untuk balok setebal 50 mm adalah tindakan yang tidak-konservatif dan tidak aman. Selalu lihat tabel properti-ketebalan di GB/T 1591. |
| Pengadaan Bahan | Dalam pesanan pembelian, tentukan kelas (Q355B) dan kisaran ketebalan (misalnya, 40 < t Kurang dari atau sama dengan 63 mm) untuk memastikan baja yang disuplai pabrik memenuhi jaminan kekuatan yang benar. |
| Pengelasan Pelat Tebal | Pemanasan awal dan masukan panas yang terkontrol menjadi wajib untuk mencegah pengerasan dan keretakan yang berlebihan pada HAZ bagian Q355B yang tebal. Pertimbangkan untuk mengolesi mentega atau menggunakan sambungan transisi untuk lasan yang sangat tebal. |
| Aplikasi Kritis | Untuk pelat tebal pada kerangka momen seismik atau simpul lepas pantai, pertimbangkan untuk meningkatkan: • Ke Q355C/D/E untuk ketangguhan yang lebih baik. • Untuk Q355GJ (baja-performa tinggi) untuk kekuatan yang lebih stabil di seluruh ketebalan. • Menentukan properti Z-arah untuk mencegah robekan pipih. |
Ringkasan
Sifat mekanik baja Q355B tidak konstan; itu adalah fungsi dari ketebalan produk. Dengan meningkatnya ketebalan:
Kekuatan hasil dan tarik menurun (sesuai tabel standar).
Ketangguhan dampak, terutama pada bagian inti, menurun.
Risiko cacat internal (laminasi) meningkat.
Oleh karena itu, para insinyur tidak boleh menggunakan satu "nilai buku pegangan" untuk Q355B. Nilai minimum spesifik-ketebalan dari standar material (GB/T 1591-2018, Tabel 2) adalah nilai yang mengikat secara hukum untuk desain dan konstruksi. Untuk aplikasi bagian tebal yang kritis, persyaratan tambahan untuk sifat ketangguhan dan ketebalan tembus sering kali diperlukan.