Achmad Arifin

Pemesinan CNC CAD/CAM Welding

Menu

Pengaruh Preheat Terhadap Struktur Mikro Sambungan Las GTAW Material Baja Paduan 12Cr1MoV

May 29, 2015 | Welding

Instalasi superheater boiler pada pembangkit listrik tenaga uap (PLTU) merupakan konstruksi yang memerlukan material yang memiliki sifat mekanis yang stabil pada kondisi temperatur dan tekanan tinggi, yaitu dioperasikan pada tekanan sekitar 17,90 MPa dengan temperatur 490oC. Baja paduan (alloy steel) Cr-Mo sesuai dengan standar American Society of Mechanical Engineering (ASME) dapat digunakan untuk keperluan tersebut. Baja paduan Cr-Mo memiliki sifat hardenability yang tinggi dan rentan terhadap hydrogen cracking, sehingga harus dihindari pendinginan yang terlalu cepat pada proses pengelasannya. Upaya yang dapat dilakukan adalah memberikan pemanasan mula (preheating) pada saat sebelum pengelasan. Pada artikel ini akan diuraikan terkait pengaruh preheat pada logam las sambungan GTAW.

 Siklus Thermal Pengelasan

Siklus thermal merupakan proses pemanasan dan pendinginan pada daerah pengelasan. Selama proses pengelasan berlangsung, logam las dan daerah pengaruh panas akan mengalami serangkaian siklus thermal yang berupa pemanasan sampai mencapai temperatur maksimum dan diikuti dengan pendinginan. Bagian terpenting pada siklus thermal adalah pendinginan karena sangat mempengaruhi transformasi fasa yang berarti berpengaruh pada struktur mikro di logam las dan daerah HAZ.

Faktor lain yang mempengaruhi siklus termal adalah waktu pendinginan (cooling time), yaitu waktu pendinginan adalah antara temperatur 800 ºC – 500 ºC. Struktur mikro dan sifat mekanik dari HAZ sebagian besar tergantung pada lamanya pendinginan tersebut.

Salah satu usaha yang dapat dilakukan untuk mengatur laju pendinginan adalah memberikan variasi harga T0 yang berupa perlakuan pengaruh preheat. Adanya perlakuan preheat dengan temperatur yang berbeda akan mempengaruhi laju pendinginan dari temperatur 800oC sampai 500oC.

pengaruh preheat pada struktur mikro las baja paduan

struktur mikro las baja paduan 12Cr1MoV

Gambar 1 memperlihatkan bahwa dengan parameter pengelasan (masukan panas dan kecepatan pengelasan) yang sama, besarnya temperatur preheat akan mempengaruhi lamanya waktu pendinginan. Garis putus-putus P, Q dan R menunjukkan fenomena tersebut.

 Perlakuan dan pengaruh Preheat

Preheat adalah panas yang diberikan kepada logam yang akan dilas. Pada multipass weld definisi preheat temperatur adalah temperatur sesaat sebelum pengelasan pada pass (celah) selanjutnya dimulai. Pada multipass weld disebut juga sebagai interpass temperature. (AWS, 1996)

Ada empat alasan utama untuk memanfaatkan perlakuan pengaruh preheat (Funderburk, 1997) :

  1. memperlambat laju pendinginan pada logam las dan logam dasar, sehingga menghasilkan struktur logam lebih ulet yang memiliki ketahanan terhadap retak yang lebih besar,
  2. memungkinkan hidrogen dapat terdifusi keluar sehingga mengurangi potensi retak,
  3. mengurangi tegangan sisa dalam logam las dan pada daerah HAZ,
  4. mengurangi resiko patah getas dan meningkatkan ketangguhan logam las

Laju pendinginan setelah pengelasan dipengaruhi oleh besarnya temperatur pengaruh preheat, dimana temperatur preheat yang lebih tinggi menyebabkan pendinginan menjadi lebih lama dan kekerasan mikrostruktur menjadi lebih rendah.

Pengaruh preheat dapat dilakukan pada keseluruhan benda kerja atau hanya pada daerah di sekitar sambungan saja. Panas harus diberikan pada bidang yang cukup lebar, sehingga temperatur daerah pengelasan tidak akan turun di bawah syarat preheat minimum selama pengelasan berlangsung. AWS D1.1 merekomendasikan jarak pemanas yang digunakan setidaknya sama dengan ketebalan material yang dilas, namun tidak boleh kurang dari 3 inci (75 mm) dari salah satu sisi sambungan las pada preheating lokal.

Baca juga: Perlakuan Preheat pada Pengelasan Baja Paduan

 Struktur Mikro Las

Pada proses pengelasan, transformasi γ (austenit) menjadi α (ferit) merupakan tahap yang paling krusial karena struktur mikro logam las yang berarti juga sifat-sifat mekanisnya sangat ditentukan pada tahap ini. Diantara faktor-faktor yang mempengaruhi transformasi γ (austenit) menjadi α (ferit) adalah masukan panas (heat input), komposisi kimia logam las, kecepatan pendinginan dari temperatur 800oC – 500oC,

Logam las merupakan daerah yang mengalami perubahan fasa menjadi cair, sedangkan daerah terpengaruh panas atau HAZ merupakan daerah logam induk yang mengalami perubahan struktur mikro karena panas tetapi tidak sampai mencair. Daerah HAZ terdiri dari butir kasar, butir halus dan daerah transformasi sebagian.

Menurut Abson dan Pargeter (1986), struktur mikro pada logam las biasanya terdiri dari dua atau lebih fasa berikut ini :

  1. Ferit batas butir (grain boundary ferrite), terbentuk pertama kali pada transformasi γ – α, biasanya terbentuk sepanjang batas austenit pada temperatur 1000°C – 650 °C.
  2. Ferrite Widmanstatten, jika temperaturnya lebih rendah maka akan terbentuk ferit Widmanstatten. Struktur mikro ini terbentuk pada temperatur 750°C – 650°C disepanjang batas butir austenit. Ferit widmanstatten mempunyai ukuran besar dengan orientasi arah yang hampir sama sehingga memudahkan terjadinya perambatan retak.
  3. Ferrite Acicular, berbentuk intragranular dengan ukuran yang kecil dan mempunyai orientasi arah yang acak. Biasannya acicular ferit terbentuk sekitar temperatur 650oC dan mempunyai ketangguhan paling tinggi.
  4. Bainit, merupakan ferit yang tumbuh dari batas butir austenit dan terbentuk pada temperatur 500o Bainit mempunyai kekerasan yang lebih tinggi dibanding ferit, tetapi lebih rendah dari pada martensit.
  5. Martensit, akan terbentuk bila proses pengelasan dengan pendinginan yang sangat cepat, struktur ini mempunyai sifat sangat keras dan getas sehingga ketangguhannya rendah.

Baca juga: 

Penambahan unsur paduan pada logam las menyebabkan struktur mikro cenderung berbentuk bainit dengan sedikit ferit batas butir, kedua macam struktur mikro tersebut juga dapat terbentuk jika ukuran butir austenitnya besar. Nilai yang semakin besar (waktu pendinginan semakin lama) akan meningkatkan ukuran ferit batas butir (grain boundary ferrite), selain itu waktu pendinginan yang lama akan menyebabkan struktur mikro yang paling banyak terbentuk adalah feritte Widmanstatten. Kandungan oksigen yang besar juga akan menyebabkan terbentuknya ferrite Widmanstatten dan ferit batas butir dengan ukuran yang besar.

Baca:

Kata kunci pencarian:

  • pengaruh pendinginan terhadap struktur mikro hasil pengelasan

Artikel yang relevan dengan Pengaruh Preheat Terhadap Struktur Mikro Sambungan Las GTAW Material Baja Paduan 12Cr1MoV

Page

    Page

      Page