Untuk struktur penahan beban yang terkena lingkungan lembab, bahan kimia, atau garam, tabung persegi baja tahan karat dengan kualitas austenitik 304 atau 316 memberikan nilai jangka panjang terbaik . Tabung persegi 50×50×2,5 mm 304 menawarkan kapasitas momen lentur lebih dari 1.470 N·m (berdasarkan kekuatan luluh 205 MPa) dan menunjukkan laju korosi yang seragam di bawah 0,05 mm/tahun di atmosfer industri, sedangkan baja karbon tanpa lapisan memerlukan penggantian dalam waktu 8–12 tahun dalam kondisi serupa. Bagian berdasarkan data berikut membantu insinyur dan perakit memilih, mengukur, dan bekerja dengan tabung persegi baja tahan karat secara efektif.
Sifat Mekanik dan Nilai Umum
Tabung persegi baja tahan karat tersedia dalam beberapa keluarga metalurgi. Nilai austenitik (304, 316) memberikan kombinasi kekuatan, keuletan, dan kemampuan las tertinggi , sedangkan kadar feritik (430) menawarkan biaya lebih rendah namun ketahanan terhadap korosi berkurang. Tabel di bawah ini merangkum batasan mekanis utama per spesifikasi ASTM A554 (tabung las).
| Kelas | Kekuatan Hasil (offset 0,2%) MPa | Kekuatan Tarik MPa | Perpanjangan (% dalam 50mm) | Kekerasan (HRB maks) |
|---|---|---|---|---|
| 304 / 304L | 205 | 515 | 40 | 90 |
| 316 / 316L | 205 | 515 | 40 | 90 |
| 430 (Feritik) | 205 | 450 | 22 | 85 |
Untuk aplikasi struktural yang memerlukan sifat mampu bentuk yang baik, Tabung persegi baja tahan karat 304 adalah kelas yang paling banyak ditentukan , dengan kekuatan leleh minimum 205 MPa dan ketangguhan impak yang konsisten hingga -20°C. Dalam lingkungan yang sangat korosif (kelautan, pemrosesan kimia), 316 dengan penambahan molibdenum memberikan ketahanan pitting yang unggul dengan nilai PREN (Pitting Resistance Equivalent) 24–26 vs. 18–20 untuk 304.
Standar Dimensi & Perhitungan Berat
Tabung persegi baja tahan karat biasanya diproduksi dengan dimensi ISO 6362, EN 10219, atau ASTM A554. Ketebalan dinding biasanya berkisar antara 1,0 mm hingga 6,0 mm, dengan panjang sisi luar dari 10 mm hingga 200 mm . Massa teoritis per meter (kg/m) dapat dihitung secara tepat menggunakan massa jenis baja tahan karat (7,930 kg/m³) dan luas penampang persegi berongga:
Berat (kg/m) = 0,00793 × [S² - (S - 2×t)²] dimana S = sisi luar (mm), t = tebal dinding (mm)
Menyederhanakan: Berat = 0,03172 × t × (S - t) . Misalnya, sebuah tabung berukuran 40×40×2,0 mm memiliki berat: 0,03172 × 2,0 × (40 - 2,0) = 2,41 kg/m. Tabel di bawah memberikan referensi bobot untuk ukuran umum.
| Sisi luar (mm) | Ketebalan dinding (mm) | Berat per meter (kg/m) | Luas penampang (mm²) |
|---|---|---|---|
| 20×20 | 1.5 | 0.88 | 111 |
| 25×25 | 1.5 | 1.12 | 141 |
| 30×30 | 2.0 | 1.78 | 224 |
| 40×40 | 2.0 | 2.41 | 304 |
| 50×50 | 2.5 | 3.77 | 475 |
| 60×60 | 3.0 | 5.42 | 684 |
| 80×80 | 4.0 | 9.64 | 1216 |
Saat memesan, verifikasi apakah tabung diproduksi sesuai Toleransi “kuadrat” ±1° pada sudut sudut dan putaran ≤ 1 mm per meter panjang . Parameter ini secara langsung mempengaruhi pemasangan pada rangka modular dan rakitan yang dilas.
Ketahanan Korosi di Berbagai Lingkungan
Lapisan kromium oksida pasif pada tabung persegi baja tahan karat memberikan daya tahan yang sangat baik, namun lingkungan tertentu memerlukan pemilihan tingkatan yang cermat. Tabel berikut membandingkan laju korosi untuk 304 dan 316 terhadap media agresif yang umum.
| Lingkungan / Kondisi pengujian | Kelas 304 (mm/year) | Kelas 316 (mm/year) | Baja karbon (mm/tahun) |
|---|---|---|---|
| Perendaman NaCl 3,5%, suhu 25°C, 30 hari | 0.045 | 0.008 | 0.62 |
| Suasana industri (SO₂ 0,5 mg/m³) | 0.015 | 0.007 | 0.35 |
| uji lubang FeCl₃ 6% (ASTM G48) | Pitting dimulai> 72 jam | Tidak ada lubang setelah 120 jam | Lubang parah dalam waktu 8 jam |
Aplikasi Kelautan dan Pesisir
Untuk tabung persegi stainless steel yang terkena semprotan garam, Nilai 316 sangat disarankan . Data dari paparan pantai jangka panjang (ISO 12944-6) menunjukkan bahwa 304 dapat mengalami korosi celah di bawah gasket atau area penjepit setelah 5–7 tahun, sedangkan 316L tetap tidak diserang setelah 15 tahun. Gunakan ketebalan dinding minimal 2 mm untuk mengurangi risiko perforasi lokal.
Pengolahan Kimia dan Makanan
Dalam lingkungan asam (pH 3–5, asam organik), tabung persegi kelas 304 tahan korosi hingga 60°C; lebih dari itu atau jika terdapat klorida, tingkatkan ke 316. Permukaan akhir juga penting: penyelesaian akhir pabrik 2B (Ra ≤ 0,5 µm) meningkatkan kemampuan bersih dan ketahanan terhadap lubang hingga 30% dibandingkan dengan hasil akhir canai panas #1.
Praktik Terbaik Fabrikasi: Pengelasan dan Pemotongan
Bekerja dengan tabung persegi baja tahan karat memerlukan teknik khusus untuk menjaga ketahanan korosi dan kekuatan mekanik. Di bawah ini adalah pedoman utama yang didukung oleh data industri.
Rekomendasi Pengelasan
- Pengelasan TIG (GTAW) dengan pengisi 308L (untuk 304) atau pengisi 316L (untuk 316) memastikan ketahanan terhadap korosi yang sesuai . Gunakan gas pendukung argon untuk mencegah gula pada permukaan bagian dalam.
- Suhu persimpangan maksimum: 150°C untuk nilai austenitik . Melebihi batas ini dapat mengakibatkan pengendapan karbida dan berkurangnya ketahanan lubang.
- Masukan panas: batasi hingga ≤ 1,5 kJ/mm untuk ketebalan dinding ≤ 3 mm. Hal ini mengurangi distorsi dan mempertahankan profil persegi.
Pemotongan dan Permesinan
Penggergajian dingin atau gergaji pita presisi dengan bilah bi-metal (TPI 10–14 untuk dinding 2–4 mm) menghasilkan tepian yang bersih. Hindari roda pemotong yang bersifat abrasif yang menghasilkan panas gesekan berlebihan, yang dapat mengeraskan permukaan. Setelah dipotong, selalu bersihkan dan hilangkan warna panas secara mekanis menggunakan sikat baja tahan karat atau pasta pengawet untuk mengembalikan lapisan pasif. Dalam pengujian, zona yang terkena dampak panas dengan oksidasi yang tidak diolah mengalami penurunan potensi lubang sebesar 40–60%.
- Potong tabung memanjang, sisakan 1 mm ekstra untuk finishing.
- Deburr tepi bagian dalam dan luar dengan duri atau kikir karbida.
- Pasifkan dengan larutan asam nitrat 15–20% (atau alternatif berbahan dasar sitrat) selama 30 menit pada suhu 50°C, lalu bilas.
- Lakukan tes water-break untuk memastikan kebersihan.
Tolok Ukur Kinerja Struktural
Tabung persegi baja tahan karat sering digunakan pada rangka penahan beban, pegangan tangan, dan penyangga arsitektur. Contoh berikut menunjukkan kapasitas lenturnya untuk balok yang ditumpu sederhana sepanjang 2,5 m.
Contoh: tabung persegi 50×50×2,5 mm, Grade 304 (kekuatan luluh 205 MPa) . Modulus bagian (S) = 7,160 mm³. Momen lentur maksimum M = σ_y × S = 205 × 7,160 = 1,467,800 N·mm ≈ 1,468 N·m. Untuk beban titik pusat pada bentang 2,5 m, beban maksimum yang diijinkan F = 4M / L = (4 × 1,468) / 2,5 = 2,349 N ≈ 239kg . Hal ini memberikan faktor keamanan sekitar 2,5 terhadap kegagalan akhir ketika menggunakan batas beban servis tipikal sebesar 95 kg (per standar pegangan tangan).
Dalam kompresi, kolom tabung 304 berukuran 50×50×2,5 mm sepanjang 1 meter memiliki beban tekuk Euler (penjepit tetap) melebihi 85 kN, yang berarti kolom tersebut dapat menopang beban lebih dari 5.000 kg dengan aman sebelum ketidakstabilan elastis menjadi kritis. Untuk desain praktis, selalu gunakan faktor desain 2,0–3,0 saat bekerja dengan tabung persegi baja tahan karat dalam kondisi servis dinamis atau korosif .
