PENGARUH PWHT DAN NON PWHT DENGAN LAS GTAW TERHADAP SIFAT MEKANIK DAN STRUKTUR MIKRO PADA PIPA ASTM A106 GRADE B
Oleh I Komang Ardo Awamasu 270910009 Dosen Pembimbing : Ir. Rochman Rochiem, M.Sc. Jurusan Teknik Material dan Metalurgi Fakultas Teknologi Industri Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya
BAB 1 Pendahuluan
LATAR BELAKANG
Pipa Small bore
PENGELSAN
kompresor
VIBRASI
KEGAGALAN PADA LOGAM LAS
TUJUAN PWHT
SIFAT MEKANIK DAN STRUKTUR MIKRO
BATASAN MASALAH Material bersifat homogen dan tidak ada kecacatan Selama proses pengelasan ,faktor lingkungan diabaikan. Parameter-parameter las lain yang tidak diamati dianggap konstan. Kondisi mesin las, alat uji dan alat ukur terkalibrasi.
BAB 2 Tinjauan Pustaka
PENGELASAN
Menurut DIN (Deutsche Industrie Norman) pengelasan adalah ikatan metalurgi pada sambungan logam atau logam paduan yang dilaksanakan dalam keadaan cair atau leleh. Dengan kata lain, las merupakan sambungan setempat dari beberapa batang logam dengan menggunakan energi panas. Mengelas bukan hanya memanaskan dua bagian benda sampai mencair dan menunggu sampai memebeku kembali, tetapi membuat lasan yang utuh dengan cara memberikan bahan tambah atau elektroda pada saat dipanaskan sehingga mempunyai kekuatan sesuai yang dikehendaki. Dalam pengelasan, ada beberapa bagian bahan yang mempunyai sifat kekuatan bahan akibat proses pengelasan, diantaranya adalah : Logam induk ( Base Metal ), HAZ ( Heat Affected Zone ) Logam las ( Weld metal)
Metode Pengelasan GTAW
Macam – macam sambungan las
PWHT
Bertujuan untuk menghilangkan tegangan sisa setelah proses pengelasan
Parameter - parameter dalam PWHT yang perlu dijaga adalah: ◦ Heating rate ◦ Holding temperature ◦ Cooling Rate
BAB 3 METODOLOGI PENELITIAN
Alat dan bahan ALAT: Welding Gauge s/n WHS-06 (general linear measurements up to 60 mm or 2 inches) Wipro Profesional Tools model X95-0316 kapasitas 3m/10ft, width 16mm Lathe Machinemerk LEBLOND s/n 62-27-0003 Digital Clamp Meter Merk SANWA DCM400AD DC Welding Generator Miller Blue 600X s/n PKP WM O14 Peralatan Magnetic Particle Inspection Peralatan Radiography Radiography Film Viewer VIEW-LITE 0417 no.aset : 83.17.0000082 Peralatan PWHT (Electric Furnace) Ultimate Tensile Testing Machine GOTECH GT-7001-LC50 dengan kapasitas 50 Ton HBRV Testing Machine
Mikroskop Optik dengan kapasitas sampai 1000 kali perbesaran Mesin SEM-EDX Mesin XRD Mesin Cutting Mesin Bor Gergaji besi Kikir Jangka Sorong dengan ketelitihan 0,1 mm merk MITUTOYO buatan Jepang Penggaris besi Kamera Peralatan Uji Metallography Mesin Polishing Mesin Grinding Gelas Beker Gelas Ukur Pipet Amplas/Kertas Gosok Grade 80 mesh hingga 2000 mesh Kain woll/bludru Pengering (Dryer)
Bahan :
No.
Pipe Wall ASTM A-106 Grade B (nominal pipe size ¾” dan 1”)
COMPOSITION (%)
STANDART ASTM A106 GRADE B
HASIL SPEKTROANALYZER
PIPE WALL 3/4 "
PIPE WALL 1 "
KETERANG AN
1.
CARBON
max. 0.3
0,166
0,205
SESUAI
2.
MANGANESE
0.29-1.06
0,464
0,479
SESUAI
3.
PHOSPHORUS
max. 0.035
0,0118
0,013
SESUAI
4.
SULFUR
max. 0.035
0,0215
0,026
SESUAI
5.
SILICON
min. 0.10
0,228
0,282
SESUAI
6.
CHROME
max. 0.40
0,015
0,082
SESUAI
7.
COPPER
max. 0.40
0,0166
0,03
SESUAI
8.
MOLYBDENUM
max. 0.15
0,0018
0,037
SESUAI
9.
NICKEL
max. 0.40
< 0,0010
0,02
SESUAI
10.
VANADIUM
max. 0.08
< 0,0010
0,002
SESUAI
Carbon Equivalent Perhitungan pada pipe wall ASTM A-106 (1 inch) American Welding Society (AWS)
CE = 0,205 + 0,1268 + 0,0242+ 0,003 CE = 0,359
Carbon equivalent (CE)
Weldability
Up to 0.35
Excellent
0.36–0.40
Very good
0.41–0.45
Good
0.46–0.50
Fair
Over 0.50
Poor
Bentuk Spesimen
Pengelasan GTAW Butt Weld Weld Layer (s)
Filler Metal
Process Class
1
GTAW
Current Type Polarity
Dia.
ER70SG
2,4
Amp. Range
DCEN
110-113
Volt Range
Travel Speed Range (mm/min.)
Heat Input (kJ/mm)
10-11 V
0,9
73,33
Fillet Weld (1:1) Weld Layer (s)
Filler Metal
Process Class
1
GTAW
Type Polarity
Dia.
ER70SG
2,4
Current Amp. Range
DCEN
110-113
Volt Range
Travel Speed Range (mm/min.)
Heat Input (kJ/mm)
10-11 V
0,9-1
73,33
Fillet Weld (1:2) Weld Layer (s)
Filler Metal
Process Class
Current Type Polarity
Dia.
Volt Range
Travel Speed Range (mm/min.)
Heat Input (kJ/mm) 73,33
Amp. Range
1
GTAW
ER70SG
2,4
DCEN
109-112
9-10 V
0,8
2
GTAW
ER70SG
2,4
DCEN
109-112
9-10 V
0,8
73,33
Filler metal yang di gunakan adalah ER 70S-G (AWS A5.18)
PWHT
ASME Code for Pressure Piping, B31.32010(Process Piping)
Bab 4 Analisa Data dan Pembahsan
Non Destructive Test
Magnetic partikel ◦ Dilakukan pada fillet weld ◦ Tidak terdapat cacat pada Las
Radiography ◦ Dilakukan pada butt weld ◦ Tidak terdapat cacat pada las
Pengujian Tarik
Butt weld NON PWHT Hasil Uji Tarik
TP-1A
TP-1B
PWHT TP-1C
TP-2A
TP-2B
TP-2C
8,40
8,40
8,20
7,70
7,40
7,30
Width (mm)
19,00
19,00
18,60
16,60
18,90
17,60
Area (mm2)
159,60
159,60
152,50
127,82
139,86
128,48
15,07
16,98
13,87
Thickness (mm)
Yield 0,2% offset (kgf)
-
-
-
Yield Point (kgf)
20,72
20,74
21,90
Yield Strength (kgf/mm2)
15,07
16,98
13,87
Max. Load (kgf)
3846,2
4321,5
4190,3
-
20,72
4154,8
24,36
4664,6
24,62 4523,5
UTS (kgf/mm2)
24,10
27,08
27,47
32,51
33,35
35,21
Keuletan (%)
28,33
29,17
29,17
35,00
35,83
34,17
Base
Base
Base
Base
Base
Base
Character of Failure & Location
Fillet Weld 1:1 NON PWHT Hasil Uji Tarik Area (mm2)
TP-G-1
TP-G-2
447,75
PWHT TP-G-3
447,75 3600,00
447,75 3600,00
TP-G-4 447,75 6000,00
TP-G-5
TP-G-6
447,75
447,75
Yield 0,2% offset (kgf) Yield Strength (kgf/mm2)
4500,00 10,05
8,04
8,04
Max. Load (kgf)
10520,04
10106,64
10687,55
UTS (kgf/mm2)
23,50
22,57
23,87
21,60
21,48
21,17
Keuletan (%) Character of Failure & Location
58,97
58,64
53,33
60,63
59,96
61,62
Base
Base
Base
Base
Base
Base
13,40 9672,00
4000,00
3040,00
8,93
6,79
9615,90
9477,32
1:2 NON PWHT Hasil Uji Tarik Area (mm2) Yield 0,2% offset (kgf) Yield Strength (kgf/mm2) Max. Load (kgf)
TP-G-9
447,75 4200 9,38 10304,82
TP-G-10
447,75 3300 7,37 10298,13
PWHT TP-G-11
447,75 3800 8,49 9867
TP-G-12
447,75 3230 7,21 9144
TP-G-13
447,75 3200 7,15 9599,77
UTS (kgf/mm2)
23,01
23,00
22,04
20,42
21,44
Keuletan (%)
58,30
56,31
57,97
59,30
61,95
Base
Base
Base
Base
Base
Character of Failure & Location
Hardness
Butt Weld
Spesimen
VHN Base Rata-rata
VHN HAZ Rata-rata
VHN Weld Rata-rata
1A
125,8
223,4
193,2
1B
120
220
192,6
1C
123,8
227,2
194
2A (PWHT)
126,4
221,8
182,2
2B (PWHT)
126,4
221,2
190,8
2C (PWHT)
125,4
223,8
194,4
Fillet Weld
Metallography
Makro butt weld Non PWHT
PWHT
LEBAR HAZ (mm)
TEST PIECE
PERLAKUAN
1A 1B 1C 2A 2B 2C
NON PWHT NON PWHT NON PWHT PWHT PWHT PWHT
KIRI
KANAN
6 -
6 6 6 6 6
RATARATA 6 6 6 6 6 6
Makro Fillet Weld
1:1
PWHT Non PWHT
1:2
PWHT Non PWHT
VARIASI SPESIMEN
LEBAR HAZ (mm)
KAKI LAS
PERLAKUAN
KANAN
KIRI ATAS
KIRI BAWAH
RATA-RATA
1:1
NON PWHT
3
1
5
3,00
1:1
PWHT
3
3
5
3,67
1:2
NON PWHT
4
4
6
4,67
1:2
PWHT
4
4
7
5,00
Mikro Butt Weld
Base metal
Non PWHT
PWHT
HAZ
Non PWHT
PWHT
Weld metal
PWHT
Non PWHT
Fusion line
Mikro Fillet Weld
Base metal
Non PWHT
PWHT
HAZ
Non PWHT
PWHT
Weld metal
Non PWHT
PWHT
Fusion line
Analisa XRD
Non PWHT JCPDF #87-0722/ICSD #064999, JCPDF #87-0721/ICSD #064998,
PWHT JCPDF #85-1410/ICSD #064794.
Analisa Rietvield Non PWHT
PWHT
SPESIEMN
PERLAKUAN
PARAMETER U
e
s(GPa)
1
PWHT
0.017257
0,027
7,65
2
NON PWHT
0.027176
0,034
9.639
SEM-EDX
menunjuk bentuk morfologi dan unsur apa saja yang terdapat dari hasil pengelasan dengan perlakuan PWHT maupun tanpa PWHT setiap daerah base metal, HAZ, weld metal. Tidak menunjukan juga tidak tadanya cacat pada pengelasan. unsur yang masih mendominasi adalah unsur Fe pada setiap spesimen. Pada spesimen 1 tanpa PWHT unsur Fe terdapat 82,35%(base metal), 82,61%(HAZ), 80%(weld metal) sedangkan spesimen 2 dengan PWHT unsur Fe terdapat 80,39%(base metal), 78,68%(HAZ), 75,74%(weld metal). hasil in hampir sama dengan hasil pengujian XRD sebelumnya dimana unsur Fe lebih dominan. Adapun unsur laen pengotor seperti oksigen kadarnya tertinggi terdapat pada daerah weld metal sebesar 4,47%(tanpa PWHT) dan 4,93%(PWHT) yang dapat menurunkan sifat material.
Spesimen 1 (non PWHT)
Spesimen 2 (PWHT)
BAB 5 Kesimpulan dan Saran
Kesimpulan Dari penelitian yang telah di lakukandapat di tarikbeberapakesimpulansebagaiberikut : Perlakuan Post Weald Heat Treatment pada penelitian ini menaikan nilai keuletan setiap jenis sambungan las karena turunnya tegangan sisa pada hasil pengelasan. Jenis sambungan las dan Perlakuan PWHT tidak memberikan pengaruh yang signifikan pada struktur mikro
Saran Melakukan kontrol siklus thermal pada saaat proses pengelasan Perlu dilakukan pemeriksaan lebih lanjut pengukuran adanya tegangan sisa pada material lasan menggunakan alat strain gauge Pengujian XRd dan SEM-EDX di lakukan pada semua spesimen uji
TERIMA KASIH
