Abstrak

Baja sudut adalah komponen struktural yang penting dalam konstruksi menara baja, Terutama untuk transmisi daya dan aplikasi komunikasi. Permintaan untuk berkekuatan tinggi, Baja sudut berkualitas tinggi telah melonjak karena kebutuhan akan lebih tinggi, Menara yang lebih berat digerakkan oleh persyaratan infrastruktur energi dan komunikasi modern. Artikel ini memberikan analisis komprehensif tentang penelitian produksi seputar baja sudut berkekuatan tinggi, fokus pada sifat material, proses manufaktur, dan parameter kinerja. Melalui tabel komparatif dan diskusi terperinci, Kami mengevaluasi sifat mekanik, tahan korosi, dan ketahanan tekuk dari berbagai nilai baja, termasuk baja berkekuatan tinggi canggih (Ahss) dan baja berkekuatan sangat tinggi (UHSS). Studi terbaru ditinjau untuk menyoroti inovasi dalam teknik produksi, seperti hot-rolling, Bergulung dingin, dan galvanisasi, dan dampaknya pada kualitas dan penerapan Baja sudut untuk menara baja. Analisis ini bertujuan untuk memandu para insinyur dan peneliti dalam memilih bahan dan proses optimal untuk peningkatan kinerja menara dan keberlanjutan.

1. pengantar

Menara Baja, seperti yang digunakan dalam transmisi daya dan telekomunikasi, sangat bergantung pada baja sudut karena penampang berbentuk L, yang memberikan rasio kekuatan-terhadap-berat yang sangat baik dan ketahanan terhadap pembengkokan. Meningkatnya permintaan menara yang lebih tinggi dan lebih berat, Didorong oleh integrasi energi terbarukan dan ekspansi grid, memerlukan baja sudut dengan sifat mekanik yang unggul, tahan korosi, dan daya tahan. Baja berkekuatan tinggi (HSS) dan baja berkekuatan sangat tinggi (UHSS) telah muncul sebagai bahan yang menjanjikan untuk memenuhi tuntutan ini, menawarkan kekuatan luluh yang melebihi 450 MPA dan peningkatan ketangguhan dibandingkan dengan baja konvensional.

Artikel ini mensintesis penelitian terbaru tentang produksi kekuatan tinggi, Baja sudut berkualitas tinggi, Berfokus pada pemilihan material, proses manufaktur, dan metrik kinerja. Kami membandingkan parameter kunci seperti kekuatan luluh, kekuatan tarik, keuletan, dan resistansi korosi di berbagai nilai baja dan metode produksi. Analisis ini menggabungkan studi eksperimental dan numerik, seperti yang ada di Anggota Sudut Bintang, untuk memberikan wawasan tentang ketahanan tekuk dan kapasitas penahan beban. Dengan menyajikan tabel dan perbandingan terperinci, Kami bertujuan untuk menawarkan kerangka kerja yang kuat untuk memahami produksi baja sudut yang canggih untuk menara baja.

2. Sifat material baja sudut berkekuatan tinggi

Kinerja Baja sudut di menara baja Tergantung pada sifat materialnya, yang ditentukan oleh komposisi paduan, struktur mikro, dan teknik pemrosesan. Baja berkekuatan tinggi biasanya mengandung kandungan karbon rendah (≤0,2%) dan elemen paduan seperti mangan, kromium, Molybdenum, dan nikel untuk meningkatkan kekuatan dan ketangguhan. Baja berkekuatan tinggi canggih (Ahss) dan baja berkekuatan sangat tinggi (UHSS) Lebih lanjut menggabungkan elemen mikroeloying seperti niobium dan vanadium untuk meningkatkan perbaikan biji -bijian dan pengerasan presipitasi.

2.1 Sifat mekanik utama

Sifat mekanik primer baja sudut untuk menara baja termasuk:

• yield Strength: Stres di mana deformasi plastik dimulai, penting untuk menahan deformasi permanen di bawah beban.
• Daya tarik: Tekanan maksimum yang dapat ditahan oleh material sebelum patah, menunjukkan kapasitas bantalan bebannya.
• Daktilitas: Kemampuan untuk merusak secara plastis tanpa patah, Penting untuk penyerapan energi selama beban dinamis.
• Kekerasan: Kemampuan untuk menyerap energi dan menahan patah tulang, Terutama di bawah dampak atau suhu rendah.
• Kemampuan las: Kemudahan membentuk lasan kuat tanpa cacat, penting untuk perakitan menara.

2.2 Perbandingan Nilai Baja

Meja 1 Membandingkan sifat mekanik dari nilai baja biasa yang digunakan dalam produksi baja sudut, termasuk baja struktural konvensional (misalnya, Q235, S275), Baja berkekuatan tinggi (misalnya, S460), dan baja berkekuatan tinggi canggih (misalnya, Baja fase ganda).

Sumber: Diadaptasi dari en 10025 Standar dan Studi Terbaru

[](https://en.wikipedia.org/wiki/angle-on)[](https://www.sciencyirect.com/topics/engineering/high-fength-steel)

Data dalam tabel 1 menggambarkan bahwa baja berkekuatan lebih tinggi seperti S460 dan DP780 menawarkan peningkatan yang signifikan dalam hasil dan kekuatan tarik tetapi dapat mengorbankan beberapa keuletan. Untuk menara baja, Keseimbangan antara kekuatan dan keuletan sangat penting untuk memastikan stabilitas di bawah beban statis dan dinamis, seperti angin atau kekuatan seismik.

3. Proses produksi untuk baja sudut berkualitas tinggi

Produksi baja sudut berkekuatan tinggi melibatkan beberapa proses pembuatan, masing -masing mempengaruhi sifat material akhir. Metode utama termasuk hot-rolling, Bergulung dingin, dan galvanisasi, dengan perawatan panas tambahan atau paduan untuk meningkatkan kinerja.

3.1 Hot-rolling

Hot-rolling adalah metode yang paling umum untuk menghasilkan baja sudut struktural, seperti nilai ASTM A36 atau S355. Prosesnya melibatkan pemanas billet baja hingga di atas 900 ° C dan melewatinya melalui rol untuk membentuk penampang berbentuk L. Baja sudut panas yang hot-rolled hemat biaya dan cocok untuk konstruksi menara skala besar tetapi mungkin memiliki dimensi yang kurang tepat dan lapisan akhir dibandingkan dengan baja yang berguling dingin. Sifat mekaniknya memadai untuk aplikasi umum, dengan kekuatan luluh biasanya mulai dari 235 untuk 355 MPa.

[](https://www.industrialmetalsupply.com/cold-rolled-galvanized-a36-and-hr-astm-a36-steel-sudut)[](https://www.steel-section.com/steelsections/a36-sheel-angle.html)

3.2 Bergulung dingin

Cold-rolling melibatkan pemrosesan baja pada suhu kamar untuk mencapai toleransi dimensi yang lebih ketat dan lapisan permukaan yang lebih halus. Baja sudut yang berguling dingin, sering terbuat dari baja ringan A1008, menunjukkan kekuatan dan keseragaman tarik yang lebih tinggi, menjadikannya ideal untuk aplikasi yang membutuhkan presisi. Namun, Prosesnya lebih mahal dan dapat memperkenalkan tekanan residual, yang dapat mempengaruhi kemampuan las.

[](https://www.industrialmetalsupply.com/cold-rolled-galvanized-a36-and-hr-astm-a36-steel-sudut)

3.3 Galvanisasi

Galvanisasi melibatkan baja sudut pelapis dengan lapisan seng untuk meningkatkan ketahanan korosi, Faktor penting untuk menara baja yang terpapar kondisi lingkungan yang keras. Baja A36 galvanis, Misalnya, menawarkan kekuatan yang sebanding dengan stainless steel dengan biaya lebih rendah, Dengan perlindungan karat yang berlangsung selama beberapa dekade. Namun, Perlakuan termal selama galvanisasi dapat mempengaruhi struktur mikro baja berkekuatan tinggi, berpotensi mengurangi daktilitas.

[](https://www.industrialmetalsupply.com/blog/angle-on-selection-guide)[](https://www.sciencyirect.com/topics/engineering/high-fength-steel)

3.4 Teknik canggih

Kemajuan terbaru termasuk pemrosesan terkontrol termomekanis (Komersial) dan pendinginan dan temper (Q&T) untuk menghasilkan AHS dan UHSS. TMCP memperbaiki struktur mikro melalui rolling dan pendinginan yang terkontrol, meningkatkan kekuatan dan ketangguhan. Q&T meningkatkan kekerasan dan ketahanan kelelahan, membuatnya cocok untuk aplikasi yang sangat tinggi. Teknik-teknik ini semakin banyak digunakan untuk S460 dan baja bermutu lebih tinggi di menara transmisi.

[](https://www.sciencyirect.com/science/article/abs/pii/b9780080430157500105)

3.5 Perbandingan proses produksi

Meja 2 membandingkan karakteristik utama hot-rolling, Bergulung dingin, dan galvanisasi untuk produksi baja sudut.

Sumber: Disusun dari standar industri dan penelitian terbaru

[](https://www.industrialmetalsupply.com/blog/angle-on-selection-guide)[](https://www.industrialmetalsupply.com/cold-rolled-galvanized-a36-and-hr-astm-a36-steel-sudut)[](https://www.sciencyirect.com/science/article/abs/pii/b9780080430157500105)

4. Analisis Kinerja: Ketahanan tekuk dan korosi

Menara baja mengalami beban tekan, kekuatan angin, dan paparan lingkungan, Membuat tekuk dan resistansi korosi metrik kinerja kritis untuk baja sudut.

4.1 Resistensi tekuk

Tekuk adalah mode kegagalan utama untuk anggota baja sudut di bawah kompresi, khususnya di menara transmisi tinggi. Studi terbaru telah berfokus pada anggota sudut yang bertarung bintang, yang menggabungkan dua bagian sudut untuk meningkatkan resistensi tekuk. Sebuah studi tentang anggota S460 Star-Battened (L300X300X35, 4486 panjang mm) menunjukkan kapasitas tekuk kira -kira 15 M N, mencapai a 50% pengurangan berat badan dan 60% Penghematan waktu desain dibandingkan dengan desain konvensional. Simulasi numerik menggunakan ANSYS mengkonfirmasi hasil ini, menunjukkan perlawanan tekuk 16.62 MN untuk konfigurasi yang sama.

[](https://www.sciencyirect.com/science/article/abs/pii/s2352012423013620)

Resistensi tekuk tergantung pada rasio kelangsingan (L/r), luas penampang, dan kekuatan material. Meja 3 membandingkan kapasitas tekuk dari konfigurasi baja sudut yang berbeda.

Sumber: Diadaptasi dari studi eksperimental dan numerik

[](https://www.sciencyirect.com/science/article/abs/pii/s2352012423013620)

4.2 Ketahanan korosi

Korosi secara signifikan mengurangi kapasitas penahan beban baja sudut, khususnya di lingkungan pesisir atau industri. Studi tentang anggota sudut Q235 yang terkorosi (L50x4, L56x4, L70x5) menunjukkan bahwa a 40% Kehilangan massa akibat korosi mengurangi kapasitas tekan hingga hingga 50%. Baja galvanis dan pelapukan (misalnya, S355K2W) menawarkan resistensi korosi yang unggul, dengan yang terakhir membentuk patina pelindung yang meminimalkan degradasi lebih lanjut.

[](https://www.sciencyirect.com/science/article/abs/pii/s0950061820302154)[](https://en.wikipedia.org/wiki/angle-on)

Meja 4 membandingkan resistansi korosi jenis baja sudut yang berbeda di bawah pengujian korosi yang dipercepat.

Sumber: Disusun dari studi korosi

[](https://www.sciencyirect.com/science/article/abs/pii/s0950061820302154)[](https://en.wikipedia.org/wiki/angle-on)

5. Studi dan inovasi terbaru

Penelitian terbaru berfokus pada pengoptimalan baja sudut untuk menara baja melalui bahan dan konfigurasi canggih. Sebuah studi penting menyelidiki penggunaan anggota S460 Star-Battened untuk a 240 m Daya Tinggi menara transmisi, mencapai penghematan berat dan waktu yang signifikan. Studi ini menggabungkan pengujian eksperimental, simulasi numerik (ANSYS), dan perhitungan analitik untuk memvalidasi desain, sejajar dengan standar Eropa (EN 50341, EN 1993-3).

[](https://www.sciencyirect.com/science/article/abs/pii/s2352012423013620)

Studi lain mengeksplorasi penggunaan baja fase ganda (DP780) dalam aplikasi struktural, menyoroti kemampuan penyerapan kekuatan dan energi yang tinggi. Baja ini sangat menjanjikan untuk menara di zona seismik karena keuletan dan ketangguhannya. Selain itu, Penelitian tentang pelapis yang tahan korosi, seperti paduan seng-aluminium, telah menunjukkan janji dalam memperluas masa pakai baja sudut di lingkungan yang keras.

[](https://www.sciencyirect.com/topics/engineering/high-fength-steel)[](https://www.sciencyirect.com/science/article/abs/pii/s0950061820302154)

Inovasi dalam produksi termasuk adopsi TMCP dan Q&T untuk AHSS, yang memungkinkan produksi baja sudut dengan kekuatan luluh melebihi 780 MPa. Kemajuan ini sangat penting untuk mengurangi penggunaan material dan jejak karbon dalam konstruksi menara, menyelaraskan dengan tujuan keberlanjutan.

[](https://www.sciencyirect.com/science/article/abs/pii/b9780080430157500105)

6. Diskusi dan Arah Masa Depan

Produksi berkekuatan tinggi, baja sudut berkualitas tinggi untuk menara baja telah maju secara signifikan, didorong oleh kebutuhan akan efisien, tahan lama, dan infrastruktur berkelanjutan. Baja berkekuatan tinggi seperti S460 dan baja fase ganda menawarkan sifat mekanik yang unggul, memungkinkan pembangunan menara yang lebih tinggi dan lebih ringan. Namun, Tantangan tetap ada, termasuk trade-off antara kekuatan dan keuletan, Biaya proses produksi lanjutan, dan keterbatasan pelapis tahan korosi untuk UHS.

Penelitian di masa depan harus fokus:

• Mengembangkan UHS yang hemat biaya dengan peningkatan kemampuan las dan korosi yang lebih baik.
• Mengoptimalkan konfigurasi yang dipatahkan bintang untuk meningkatkan ketahanan tekuk di menara yang sangat tinggi.
• Menjelajahi Bahan Hibrida, seperti kombinasi baja-komposit, Untuk lebih mengurangi berat badan.
• Kemajuan pelapis tahan korosi yang kompatibel dengan baja berkekuatan tinggi.

Selain itu, Mengintegrasikan kembar digital dan pembelajaran mesin dalam desain dan pengujian anggota baja sudut dapat meningkatkan pemodelan prediktif perilaku tekuk dan korosi, Meningkatkan keamanan dan umur panjang menara.

Referensi

1. Tekanan tekuk anggota sudut bertatah bintang yang terbuat dari baja berkekuatan tinggi. Sciencedirect.

[](https://www.sciencyirect.com/science/article/abs/pii/s2352012423013620)

2. Panduan untuk Memilih Sudut Besi Kanan untuk Proyek Anda. Pasokan logam industri.

[](https://www.industrialmetalsupply.com/blog/angle-on-selection-guide)

3. Baja Kekuatan Tinggi – gambaran umum. Topik ScienceDirect.

[](https://www.sciencyirect.com/topics/engineering/high-fength-steel)

4. Menilai kapasitas anggota sudut terkorosi dalam struktur baja berdasarkan percobaan dan simulasi. Sciencedirect.

[](https://www.sciencyirect.com/science/article/abs/pii/s0950061820302154)

5. baja struktural. Wikipedia.

[](https://en.wikipedia.org/wiki/angle-on)

6. Struktur baja berkinerja tinggi: Penelitian terbaru. Sciencedirect.

[](https://www.sciencyirect.com/science/article/abs/pii/b9780080430157500105)

7. Sudut baja | Hot Rolled & Fabrikasi baja gulung dingin. Pasokan logam industri.

[](https://www.industrialmetalsupply.com/cold-rolled-galvanized-a36-and-hr-astm-a36-steel-sudut)

8. ASTM A36 Baja Sudut Struktural untuk Konstruksi, Menara, Bingkai. Bagian Baja.

[](https://www.abtersteel.com/)

7. Kesimpulan

Kekuatan tinggi, Baja sudut berkualitas tinggi sangat diperlukan untuk menara baja modern, Mendukung permintaan global untuk infrastruktur energi dan komunikasi yang kuat. Analisis ini telah menyoroti peran penting seleksi material, proses produksi, dan metrik kinerja dalam mencapai kinerja menara yang optimal. Melalui tabel dan diskusi komparatif, Kami telah menunjukkan keunggulan baja berkekuatan tinggi seperti S460 dan baja fase ganda, serta pentingnya galvanisasi dan teknik manufaktur canggih seperti TMCP. Studi terbaru menggarisbawahi potensi penghematan berat dan biaya yang signifikan melalui desain inovatif, seperti anggota yang dipertahankan bintang. Saat industri bergerak menuju keberlanjutan dan ketahanan, Penelitian berkelanjutan tentang bahan canggih, pelapis, dan teknologi digital akan sangat penting untuk memenuhi tuntutan konstruksi menara baja yang berkembang.