TUGAS AKHIR Analisa Pengelasan Dissimilar Metal Antara Low Carbon Steel SA 516 Gr.70N dengan Stainless Steel SA240 TP316L Untuk Pembuatan Prosedur Pengelasan (WPS) Diajukan Guna Melengkapi Sebagian Syarat Dalam mencapai gelar Sarjana Strata Satu (S1)
Disusun Oleh : Nama NIM Jurusan
: Antoni : 41305120007 : Teknik Mesin
PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI UNIVERSITAS MERCU BUANA JAKARTA 2007
i
LEMBAR PERNYATAAN LEMBAR PENGESAHAN
Nama : NPM : NIRM : Yang bertanda tangan di bawah ini, Jurusan : Pembimbing : Judul : Nama N.I.M Jurusan PANITIA UJIAN Fakultas Judul Skripsi NO.
NAMA
: Antoni : 41305120007 : Teknik Mesin : Teknik Industri : Analisa Pengelasan Dissimilar Metal Antara Low Carbon Steel SA 516 Gr. 70N Dengan Stainless Steel SA240 TP316L KEDUDUKAN Untuk Pembuatan Prosedur Pengelasan (WPS).
Dengan ini menyatakan bahwa hasil penulisan Skripsi yang telah saya buat ini merupakan hasil karya sendiri dan benar keasliannya. Apabila ternyata di kemudian hari Tanggal Lulus: penulisan Skripsi ini merupakan hasil plagiat atau penjiplakan terhadap karya orang lain, maka saya bersedia mempertanggung jawabkan sekaligus bersedia menerima sanksi berdasarkan Mengetahui aturan tata tertib di Universitas Mercu Buana. Pembimbing
Koordinator Sidang Sarjana
Demikian, pernyataan ini saya buat dalam keadaan sadar dan tidak dipaksakan. (
)
(
) Penulis,
Materai Rp.6000
[
ii
Antoni
]
LEMBAR PENGESAHAN
Analisa Pengelasan Dissimilar Metal Antara Low Carbon Steel SA 516 Gr.70N dengan Stainless Steel SA240 TP316L Untuk Pembuatan Prosedur Pengelasan (WPS)
Disusun Oleh :
Nama NIM Jurusan
: Antoni : 41305120007 : Teknik Mesin
Mengetahui Koordinator TA / KaProdi
Pembimbing
( Dr. Ir. Abdul Hamid M.Eng )
( Ir. Rulli Natranta )
iii
ABSTRAK Pembahasan dalam Tugas Akhir ini adalah berjudul “ Analisa Pengelasan Dissimilar Metal Antara Low Carbon Steel SA 516 Gr. 70N dengan Stainless Steel SA 240 TP316L Untuk Pembuatan Prosedur Pengelasan (WPS). Penulis membahas tentang proses dan teknik pengelasan dua material yang berbeda karakteristik dan komposisi kimia untuk dijadikan acuan pengelasan kedua material tersebut dan dijadikan prosedur pengelasan (WPS), dengan pengujian Struktur Macro, Impact Test, Tensile Test, Hardness Test dan Bend Test. Pengujian dilakukan dilaboratorium Balai Besar Bahan dan Barang Teknik Bandung dan Balai Besar Teknologi Kekuatan Struktur BPPT Bandung. Hasil pengujian ini akan menjadi dokumen pendukung prosedur pengelasan atau Product Qualification Record (PQR). Dari studi diatas dapat ditarik hasil studi sebagai berikut ; 1. Struktur macro a. Fusion Baik. b. Penetration Baik. c. Gas Pocket Tidak ada. d. Undercut Tidak ada. e. Crack Tidak ada. f. Slag Tidak ada 2. Impact Test a. Center of Base Metal, Energi yang terserap 2249.4 N.m dan Nilai Impact 285.7 N. b. Center of HAZ, Energi yang terserap 571.9 N.m dan Nilai Impact 72.7 N. c. Center of Weld, Energi yang terserap 506.2 N.m dan Nilai Impact 64.4 N. 3. Hardness test a. Base metal SA 516 Gr.70 rata-rata 153 HV dan SS 316L rata-rata 184 HV. b. HAZ material SA 516 Gr.70 rata-rata 171 HV dan SS 316L rata-rata 177 HV. c. Weld material SA 516 Gr.70 maks.198 HV dan min. 153 HV. 4. Tensile Test diterima karena Tensile stress yang terkecil adalah 515 Mpa. 5. Bend Test diterima karena visual pada area bending tidak terdapat cacat seperti crak atau patahan.
iv
KATA PENGANTAR
Assalamu’alaikum Warahmatullahi Wabarakatu, Puji dan syukur saya sembahkan kehadirat Allah Subhanawataala yang telah memberikan saya kesempatan dan kesehatan dalam penyusunan skripsi ini sampai selesai sebagai syarat kelulusan program sarjana (S1) jurusan Teknik Mesin, fakultas Teknik Industri Universitas Mercubuana Jakarta. Penulis ingin mengucapkan terima kasih kepada semua pihak yang telah membantu, terutama kepada kedua orang tua saya yang selalu memberikan doa dan restunya, kepada istri yang tercinta yang tabah mendoakan dan anak perempuan pertama kami yang selalu membuat papa tersenyum dalam kesulitan. Ucapan terima kasih juga saya sampaikan kepada; 1. Bapak Ir. Abdul Hamid selaku dosen pembimbing yang telah mengarahkan dan membantu dalam penyelesai skripsi ini. 2. Bapak Ir. Rulli Natranta sebagai KAPRODI jurusan Teknik Mesin Program PKSM Universitas Mercu Buana Jakarta. 3. Bapak Iman Pariyaman selaku Head department QHSE PT. Surya Besindo Sakti 4. Rekan – rekan inspector Departemen QHSE PT. Surya Besindo Sakti yang tidak bosan memberikan bantuan. 5. Istri dan anak perempuan saya yang tercinta yang selalu memberikan kekuatan moril. 6. Semua rekan-rekan mahasiswa jurusan Teknik Mesin Program PKSM Angkatan 8 Universitas Mercu Buana Jakarta. Semoga Allah S.W.T melimpahkan rezekinya kepada semua pihak dia atas yang telah membantu saya untuk menyelesaikan skripsi ini dan semoga skripsi ini berguna bagi semua pihak.
v
DAFTAR ISI Halaman Judul …………………………………………………………………... Halaman Pernyataan ……………………………………………………………... Halaman Pengesahan …………………………………………………………….. Abstraksi …………………………………………………………………………. Kata Pengantar …………………………………………………………………… Daftar Isi …………………………………………………………………………. Daftar Gambar…………………………………………………………………... Daftar Notasi (SI)………………………………………………………………… BAB I
BAB II
i. ii. iii. iv. v. vi. viii. ix.
PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Masalah …………………………………….…... 1.2 Rumusan Masalah ………………………………………………. 1.3 Batasan Masalah …………………………………………….….. 1.4 Tujuan Penelitian ……………………………………………….. 1.5 Metodologi Penelitian …………………………………………… 1.6 Sistematika Penulisan ……………………………………………
1 2 2 2 3 4
LANDASAN TEORI 2.1 Material…………………………………………………………... 2.1.1 Low Carbon Steel SA 56 Gr.70N………………………….. 2.1.2 Stainless Steel SA 240 TP316L……………………………. 2.1.3 AWS A5.4 B316L…………………………………………. 2.1.4 AWS A5.9 ER309L………………………………………... 2.2 Pengelompokan Material.…………...…………………………... 2.3 Prosedur Pengelasan……………….…….………………………. 2.4. Welding Metallurgy……………………………………………… 2.5. Proses Pengelasan………………………………………………... 2.5.1 SMAW…………………………………………………….. 2.5.2 GMAW……………………………………………………. 2.5.3 GTAW……………………………………………………... 2.5.4 FCAW……………………………………………………… 2.5.5 SAW……………………………………………………….. 2.6 Teknik Pengelasan Dissimilar Metal……… ……. ……………... 2.6.1 Pelapisan…………………………………………………… 2.6.2 Penyambungan………….…………………………………. 2.6.3 Post Weld Heat Treatment ……………………………….. 2.7 Inspeksi dan Pengujian.....……………………………………….. 2.7.1 Non Destructive Testing ……………. …………………... 2.7.1.1 Penetran Test…………………………………….. 2.7.1.2 Magnetic Test……………………………………. 2.7.1.3 Ultrasonic Test…………………………………… 2.7.1.4 Radiographi Test…………………………………. 2.7.2 Pengujian Merusak (Destructive Test)..……………….….
5 5 6 6 7 7 10 11 12 12 13 13 13 13 13 14 14 14 15 15 15 15 16 16 16
vi
BAB III
BAB IV
METODE PENELITIAN 3.1 Metode Pengumpulan Data ……………………………………… 3.1.1 Desain Prosedur Pengelasan………………………………. 3.1.2 Persiapan Test Coupon……………………………………. 3.2 Proses Pengelasan ……………………………………………….. 3.3. Inspeksi…………………………………………………………... 3.3.1 Visual Inspeksi…………………………………………….. 3.3.2 Dye Penetrant test…………………………………………. 3.3.3 Radiography Test………………………………………….. 3.4. Post Weld Heat Treatment……………………………………….. 3.5. Pemotongan Test Coupon………………………………………... 3.5.1 Charpy Impact Test………………………………………... 3.5.2 Macro dan Hardness Test ………………………………… 3.5.3 Tensile Test………………………………………………... 3.5.4 Bend Test…………………………………………………..
17 19 19 20 26 26 26 26 27 27 28 29 30 31
HASIL PENGUJIAN MECHANICAL TEST 4.1 Macro Test …………………………………………….………… 4.2 Impact Test ……………………………………………………… 4.3 Hardness Test ……………………………………………………. 4.3.1 Brinell Hardness Test………………………………………. 4.3.2 Rockwell Hardness Test…………………………………… 4.3.3 Vickers Hardness Test……………………………………... 4.4 Tensile Test ……………………………………………………… 4.5 Bending Test……………………………………………………...
32 34 34 34 35 35 36 40
BAB V
KESIMPULAN 5.1 Kesimpulan………………………………………………………. 5.2 Saran……………………………………………………………... Daftar Pustaka ……………………………………………………………………. Lampiran
vii
42 44 45
DAFTAR GAMBAR Halaman Gambar 2.6.1
Sket Pelapisan atau Buttring……………………………..
14
Gambar 3.1
Proses Pembuatan WPS………………………………….
18
Gambar 3.1.2
Dimensi Test Coupon ……..…………………………….
20
Gambar 3.5
Lay Out Pemotongan Test Piece …..…………………….
28
Gambar 3.5.1
Sket Posisi dan Dimensi Test Piece Charpy Impact Test ..
29
Gambar 3.5.2
Sket Macro Test (A) dan Layout Hardness Dest (B)…….
30
Gambar 3.5.3
Sket Tensile Test…………….…………………………...
31
Gambar 3.5.4
Sket Bend Test………………..………………………….
31
Gambar 4.1
Macro Test……………………………………………….
33
Gambar 4.4
Alat Tensile test (1) dan Contoh grafik tensile test………
36
Gambar 4.4
Grafik Tensile Test WPS No. 100-GS0108-PW-IMP (2)..
37
Gambar 4.4
Elongation Area…………………………………………..
39
Gambar 4.5
Bend Test Jig……………………………………………..
41
DAFTAR TABEL Halaman Tabel 4.5
Pengujian Test Piece……………………………………..
viii
41
DAFTAR NOTASI (SI) SIMBOL
KETERANGAN
SATUAN
A
:
Amper
(Ampere)
Ao
:
Panjang Awal x tebal material
(mm²)
BHN
:
Kekerasan Brinnel
(N)
D
:
Diameter
(mm)
E
:
Energi
(N.m)
F
:
Gaya tarik
(N)
HRB
:
Kekerasan Rockwell
(HRB)
HRV
:
Kekerasan Vickers
(N)
I
:
Impak
(N)
lo
:
Panjang Awal
(mm)
lf
:
Panjang setelah ditarik
(mm)
m
:
Massa
(N)
P
:
Beban
(N)
S
:
Kecepatan
(mm/min)
t
:
Tebal material
(mm)
T
:
Temperatur
(ºC)
Ts
:
Tensile strength
(N/mm²)
Q
:
Heat Input
(J/mm)
V
:
Voltase
(Volt)
Ys
:
Yield strength
(N/mm²)
Єl
:
Elongasi/Pemuluran
(%)
σ
:
Tegangan tarik
(N/mm²)
ix
BAB I PENDAHULUAN
1.1.
LATAR BELAKANG PENULISAN Dunia industri rekayasa engineering seperti fabricator pressure vessel, Structure
dan Kontruksi, oil and gas plant, chemical plant, dan Power Plant, salah satu proses yang paling penting adalah pengelasan atau Welding. Oleh sebab itu setiap specification client mengacu kepada standard dan code seperti American Society of Mechanical Engineering (ASME), American Welding Society (AWS), API, DIN JIS, BS, dan lainnya. Sebelum melakukan pengelasan diperlukan prosedur pengelasan yang dinamakan Welding Procedure Specification (WPS) yang di didukung oleh Procedure Qualification Record (PQR). Pada proses pembuatan WPS dissimilar metal cukup pelik diperlukan pemikiran yang matang karena pengelasan dilakukan ke material yang berbeda karakter dan koposisi kimia maupun mechanical. Dissimilar metal mempunyai perbedaan karakteristik dan komposisi kimia Cr.Mo Steel (Low Carbon Steel) dengan Stailess Steel adalah sebagai berikut ; 1. Stainless steel menpunyai koefesiensi expansi lebih besar dari dibandingakan dengan Cr. Mo Steel. 2. Kandungan Cr dan Ni pada SUS/Stainless Steel lebih besar dibandingakan Cr.Mo. Steel. Pembuatan design WPS banyak hal yang diperhatikan dalam hal ini mengikuti panduan dari ASME section IX sebagai referensi pembuatan WPS .
1
1.2. RUMUSAN MASALAH Pengelasan dissimilar metel ada beberapa parameter yang harus di tentukan seperti berapa besar Ampere yang di gunakan, Voltase, Travel speed, bagaimana welding sequence, size atau besar diameter kawat las serta pemilihan kawat las yang cocok untuk pengelasan dissimilar metal dan pemilihan welding proses. Parameter tersebut akan mempengaruhi mechanical test dari pengelasan tersebut yang dituangkan dalam Welding Procedure Record, yang dimana hasilnya menjadi acuan apakah WPS yang dibuat sudah sesuai dengan Specifikasi Client dan ASME Section IX QW.Article 2.
1.3. BATASAN MASALAH Pengelasan dissimilar metal banyak variabel dan macamnya, maka itu dalam skripsi ini hanya menitik beratkan kepada ; 1. Pengelasan material dari carbon steel SA516-70N P.No. 1 dengan SA240 TP316L P. No. 8 , Tebal 45 mm. 2. Code yang digunakan adalah ASME IX, ASME II Ed.2004 - Add.2005. 3. Pengujian Test Piece adalah Pengujian Tampa Merusak (RT) dan Pengujian Merusak diantaranya Macroscopic test, Tesnsile Test, Bending Test, Hardness Test, dan Test Impact.
1.4. TUJUAN PENULISAN Tujuan dari skripsi ini adalah agar dapat menjadikan informasi kepada designer muda dan instansi terkait untuk dapat membuat WPS dissimilar metal dan hasil yang telah teruji dan sesuai dengan ASME Code dan dapat meningkatkan kualitas produk dan dapat memperkecil biaya produksi. 2
1.5.
METODE PENELITIAN Metode penelitian adalah Penelitian Lapangan dan data-data dapat diambil dari
berbagai sumber dan ASME IIA dan ASME IX dan welding consumable manufacture. Pengelasan dissimilar metal dimana penelitian ini diambil pada saat pembuatan atau kualifikasi WPS (Welding Procedure Specification). Alat yang digunakan dalam penelitian diantaranya Tank Ampere, Metal temperature, Welding gauge, Tapper, Steel Ruler, dan stop watch dan pengujian dari laboratorium.
1.6 SISTEMATIKA PENULISAN Sistematika penulisan tugas akhir atau skripsi adalah sebagai berikut ; BAB I . PENDAHULUAN Pada Bab Pendahuluan ini terdiri dari beberapa sub pokok bab yang meliputi Latar Belakang Masalah, Rumusan Masalah, Batasan Masalah, Tujuan Penelitian, Metode penelitian. BAB II. LANDASAN TEORI Pada bab ini berisi landasan teori dari pengelasan Dissimilar Metal (Pengelasan Berbeda Material) yang mengacu ke kepada ASME Code Boiler and Pressure Vessel Section IX Welding, ASME Boiler and Pressure Vessel Section II C Electrode Material. BAB III. METODOLOGI PENELITIAN Menjelaskan cara pengambilan dan pengolahan data dengan menggunakan alat-alat analisis yang ada.
3
BAB IV. ANALISIS DATA DAN PEMBAHASAN Membahas tentang keterkaitan antar faktor-faktor dari data yang diperoleh dari masalah yang diajukan kemudian menyelesaikan masalah tersebut dengan metode yang diajukan dan menganalisa proses dan hasil penyelesaian masalah. BAB V. KESIMPULAN Bab ini bisa terdiri dari Kesimpulan saja atau ditambahkan Saran. - Kesimpulan Berisi jawaban dari masalah yang diajukan penulis, yang diperoleh dari penelitian. - Saran Ditujukan kepada pihak-pihak terkait, sehubungan dengan hasil penelitian. BAB VI. DAFTAR PUSTAKA Berisi daftar referensi (buku, jurnal, majalah, dll), yang digunakan dalam penulisan. BAB VII. LAMPIRAN Penjelasan tambahan, dapat berupa uraian, gambar, perhitungan-perhi tungan, grafik atau tabel, yang merupakan penjelasan rinci dari apa yang disajikan di bagianbagian terkait sebelumnya.
4
BAB II LANDASAN TEORI 2.1 MATERIAL Pada skripsi ini mengunakan dua jenis material induk atau main Material yang berbeda karekterisrik dan komposisi kimianya antara Low carbon steel SA 516 Gr.70N dengan tebal 45 mm dengan Stainless Steel SA 240 TP 316L dengan tebal 45 mm, sedangkan material pengisi atau Electrode and Filler material yang digunakan dalam pengelasan material induk diatas adalah E/ER 309L dan E/ER 316L. Code yang digunakan adalah ASME II A Ferrous Material Specification dan ASME IIC Specification for Welding Rods, Electrodes, and Filler Metal. 2.1.1 Low Carbon Steel SA 516 Gr. 70N Data dari material sertfikat sebagai berikut ; Manufacture
: NKK Corporation
Specifikasi
: SA 516 Gr. 70N
Tebal
: 45 mm (1 ¾ inch)
Heat Number
: CF 168-2 9328
Certifikat No.
: LEX5-2011-013
Tahun produksi
: 2000
Tabel : 1 Komposisi Kimia SA 516 Gr. 70N
C
Si
Mn
P
0.21
0.28
0.114
0.014
Komposisi kimia S Cu Ni 0.004
0.01
0.02
2.1.2 Stainless Steel SA 240 TP316L
5
Cr
Mo
AL
Ceq
Tensile Test (Mpa) Y.S T.S EL
0.04
0
0.29
0.41
319,2
528,1
35%
Data dari material sertfikat sebagai berikut ; Manufacture
: Acerinox
Specifikasi
: SA 240 TP316L
Tebal
: 45 mm (1 ¾ inch)
Heat Number
: 02H2
Kekerasan
: 88.0 HRB
Certifikat No.
: 401330
Tahun produksi
: 2001
Tabel : 2 Komposisi Kimia SA 240 TP316L
C
Cr
Mn
Mo
Komposisi kimia N Ni P
0.016
16.75
1.200
2.160
0.040
10.382
0.025
Kekerasan : 81 HRB 2.1.3 AWS A5.4 B316L Data dari material sertfikat sebagai berikut ; Manufacture
: Nikko Steel
Specifikasi
: AWS A5.4 B316L
Dimensi
: 3.2 x 350 mm
Heat Number
: 6031704021
Kekerasan
:-
Certifikat No.
: C0410/2006
Tahun produksi
: 2006
Tabel : 3 Komposisi Kimia
6
S
Si
0.01
0.300
Tensile Test (Mpa) Y.S T.S EL 322,2
567,7
47,9%
Komposisi kimia C
Cr
Mn
Mo
N
Ni
P
S
Si
Cu
0.016
17.182
1.543
2.340
-
11.858
0.027
0.008
0.690
0.215
Tensile Test (N/mm2) Y.S T.S EL 462
549
45%
2.1.4 AWS A5.9 ER309L Data dari material sertfikat sebagai berikut ; Manufacture
: Nikko Steel
Specifikasi
: AWS A5.9 ER309L
Dimensi
: 2.6 mm
Heat Number
: 0605016011
Kekerasan
:-
Certifikat No.
: C0732/2006
Tahun produksi
: 2006
Tabel : 4 Komposisi Kimia Komposisi kimia C
Cr
Mn
Mo
N
Ni
P
S
Si
Cu
0.010
23.33
1.550
0.080
-
13.610
0/024
0.004
0.480
0.320
Tensile Test (N/mm2) Y.S T.S EL -
600
42%
2.2 PENGELOMPOKAN MATERIAL Berdasarkan ASME IX QW.420 Material dikelompokan berdasarkan karakteristik material seperti komposisi kimia, kemampuan pengelasan (weld), Brazing dan hasil mekanikal yang di simbolkan P Number atau P-Number Plus Group Number. (Tabel QW.425) Tabel. 1. P Number material.
7
P No. 1
Base Metal Carbon Manganese Steel, 4 Sub Groups • Group 1 keatas Tengan tarik mendekati 65 Ksi. • Group 2 keatas Tengan tarik mendekati 70 Ksi. • Group 3 keatas Tengan tarik mendekati 80 Ksi.
2
Tidak Ada
3
3 Sub Groups : Sama dengan ½ Molibdenum, ½ chrome dan ½ moly
4
2 Sub Groups : Sama dengan 1 ¼ Chrome dan ½ molybdenum
5A
Sama dengan 2 ¼ Chrome dan 1 Molybdenum
5B
2 Sub Groups : Sama dengan 5 Chrome, ½ Molybdenum dan 9 Chrome, 1 Molybdenum
6
6 Sub Groups : Martensitic Stainless sama dengan kelompok 410
7
Ferritic Stainless Steel kelompok 409
8
Austenitic Stainless Steel, 4 Sub Groups; • Group 1 sama dengan kelompok 304, 316, 347 • Group 2 sama dengan kelompok 309, 310 • Group 3 kelompok tinggi Manganese • Group 4 sama dengan 254
9A, B, C 10A, B, C, F, G
Sama dengan 2% sampai 4% Nickel Baja Paduan Rendah
10 H
Duplex dan super duplex Kelompok 31803, 32750
10 J
Sama dengan 26 Chrome , 1 molybdenum
11A Group 1 11A Group 2~5 11B 12~20
9 nikel High Strength Baja paduan rendah 10 Sub group Baja paduan rendah tegangan tarik tinggi Tidak digunakan
21
Aluminium rendah
22
Aluminium Magnesium kelompok 5000
23
Aluminium Magnesium silicon kelompok 6000
8
24
Tiadak digunakan
25
Aluminium Magnesium Manganese kelompok 5083, 5086
26~30
Tidak digunakan
31
Copper rendah
32
Brass
33
Copper Silicon
34
Copper Nickel
35
Copper Aluminium
36~40
Tidak digunakan
41
Nickel rendah
42
Nickel Copper; Monel 500
43
Nickel Chrome Ferrite; Inconel
44
Nickel Moly; Hastelloy C22, C276
45
Nickel Chrome; Incoloy 800, 825
46
Nickel Chrome Silicon
47
Nickel Chrome Tungsten
48~50
Tidak digunakan
51, 52, 53
Titanium Alloys
61, 62
Zirconium Alloys
2.3 PROSEDUR PENGELASAN Adalah document tertulis dibuat untuk mengarahkan Juru las atau operator las untuk memproduksi pengelasan sesuai dengan Code atau standard yang di inginkan. WPS (Welding Procedure Specification) juga dapat dijadikan alat kontrol untuk Juru las 9
atau Opertaor las apakah pekerjaannya sudah sesuai dengan prosedur pengelasan yang telah di uji. WPS yang disiapkan oleh manufactur atau kontraktor dan mencakup minimum dari variable yang jelas , essential dan non essential variable. WPS pada intinya menyebutkan 3 hal yang penting, diantaranya ; 1. Detail dari pengelasan 2. Gambar dan sket dari detail sambungan dan kondisi atau bentuk dari per lapisan. 3. Record (Product Quality Record) dari hasil pengujian sesuai dengan WPS. Adapun variable yang penting (essential variable) adalah; 1. Proses pengelasan (GTAW, SMAW, FCAW, dll.) 2. Cara pengelasan (1G,2G,3G, dll.) 3. Material Spec, Type 4. Dimensi material (Tebal atau Diameter) 5. Material tersebut perlu di Pemanasan awal atau Post Weld Heat Treatment 6. Posisi pengelasan 7. Kawat las type, spec 8. Sambungan las 9. Electrical 10. Teknik pengelasan
Adapun non essentian varaibel adalah; 1. Arah pengelasan (keatas atau kebawah) 2. Dimensi kawat las 3. Digukan atau tidak backing weld 4. Polariti dari mesin las yang digunakan 10
2.4 WELDING METALLURGI Prinsip pengelasan berbeda material antara Baja Carbon dengan Baja tahan Karat (Stainless steel) berdasarka komposisi kimianya, baja karbon hanya mengandung Carbon dan Manganese sebagai elemen pencampur dan Baja tahan karat mengandung bermacam-macam seperti Chromium, Vanadium, Nickel, dan Phosphorus, elemenelemen ini menguatkan ferrit, menambah kekerasan dan menjaga grain size. Konsentrasi pada pengelasan ini adalah menjaga terjadinya Under Bead atau Cold craking. Biasanya keretakan ini terjadi pada daerah HAZ atau Heat Affected Zone adalah daerah yang tidak terjadi pencairan atau molted pada saat pengelasan terjadi yang mengakibatkan microstruktur di daerah HAZ berubah. Cold cracking terjadi karena Hidrogen yang datang terperangkap di dalam lasan yang tidak mencair material atau pada saat pengelasan. Cacat lasan ini biasanya terjadi pada temperature di bawah 93°C (200°F). HAZ dipengaruhi oleh panas masuk atau Heat input, Formula untuk mencari heat input adalah :
Q=
V x I x 60
x Effeciency
S x 1000
Dimana ; Q = Heat Input (kJ/mm) V = Voltase (V) I = Ampere (A) S = Kecepatan Pengelasan (mm/min) 11
2.5 PROSES PENGELASAN Pengelasan dissimilar metal dapat dilakukan dengan proses fusion weld seperti Sheilded Metal Arc Weld (SMAW), Gas Metal Arc Weld (GMAW), Gas Tungsten Arc Weld (GTAW), Flux Core Arc Weld (FCAW) dan Submerged Arc Weld (SAW).
2.5.1 Sheilded Metal Arc Weld (SMAW). Pengelasan SMAW yang juga dikenal dengan sebutan pengelasan Stick sering sekali digunakan karena dapat melakukan pegelasan pada posisi sulit dan tidak mungkin dilakukan dengan proses lain. Beberapa hal yang harus diperhatikan dalam pengelasan ini adalah sebagai berikut; a. Bead harus overlap ½ (setengah) dari lapisan pertama. b. Busur harus langsung ke lasan, tidak boleh ke Base metal yang menyebabkan terjadinya arc strike. c. Weaving dari elektroda digunakan hanya untuk memperoleh bead yang seragam dan tidak boleh melebihi 3 kali dari diameter Elektroda.
2.5.2 Gas Metal Arc Weld (GMAW) Pengelasan GMAW dilakukan dengan otomatis atau semi otomatis dengan metode transfer spray dan pulse arc. Pada roses ini heat input lebih tinggi dari pada proses SMAW dan teknik pengelasan dengan stringer bead menghasilkan dilusi yang luar biasa, meskipun demikian GMAW digunakan dengan kombinasi teknik oscilasi. 2.5.3 Gas Tungsten Arc Weld (GTAW) Umumnya GTAW digunakan pada awal pengelasan dari suatu joint. Proses GTAW tidak menggunakan oscilasi akan tetapi ketepatan dilusi baik sekali dan pengotrolan mudah, selain itu permukaan hasil lasan cukup baik. 12
2.5.4 Flux Core Arc Weld (FCAW) Prinsip kerjanya sama dengan GMAW 2.5.5 Submerged Arc Weld (SAW) Pengelasan SAW adalah automatis welding karena operator hanya menentukan dan menseting welding parameter di mesin dan pengelasan berjalan dengan otomatis. Hasil pengelasan ini cukup baik karena diatas permukaan lasan dilindungi oleh flux yang berfungsi agar oxygen tidak dapat masuk kedalam cairan lasan, kalau oxygen dapat masuk maka akan muncul porosity. Flux yang digunakan harus dipilih yang dapat menghasilkan bead yang baik dan permukaan yang halus dan seragam.
2.6 TEKNIK PENGELASAN DISSIMILAR METAL Prose penyambungan dua material yang berbeda mechanical dan komposisi kimia erat sekali hubungannya dengan proses Buttering. Buttering adalah pelapisan logam dengan proses pengelasan pada daerah bevel sebelum di joint dengan material lainnya. Tujuannya agar kesenjangan perbedaan chromium dan nickel pada kedua base metal dan weld metal dapat di perkecil oleh buttring tersebut dengan kata lain sebagai jembantan peralihan. Adapun urutan pengelasannya sebagai berikut: 2.6.1 Pelapisan. Pertimbangan pengelasan buttering dan metodenya kepada kedua material tersebut adalah sebagai berikut; a. Pelapisan weld metal crom molybdenum ke base metal stainless steel tidak boleh karena Cr. Mo deposit kandungan cromnya jauh lebih kecil dibandingkan dengan stainless steel dengan kata lain Pelapisan nilai cromnya harus lebih besar dari base metal. 13
b. Pelapisan stainless steel ke base metal Cr.Mo steel (carbon steel) dapat dilakukan hal ini mengingat bahwa yang kaya Crom ke miskin Crom akan jauh lebih baik hasilnya.
Pelapisan dengan 309L
HAZ
SA 516 Gr. 70
Gambar. 2.6.1. Sket Pelapisan atau buttring 2.6.2 Penyambungan Setelah base material Carbon steel di sudah dilapisi 6mm dengan filler 309L maka pengelasan material Carbon steel dengan material Stainless steel sudah dapat dilakukan karena kawat las yang akan dileburkan kedalam kedua base metal tersebut komposisi kimanyan sudah memenuhi untuk kedua material tersebut.
2.6.3 Post Weld Heat Treatment PWHT atau Pemanasan lasan setalah pengelasan pada material Carbon steel sesuai dengan WPS (welding Procedure Specification) kalau WPS mengharuskan PWHT dilakukan maka pelapisan pada Carbon steel lebih baik di PWHT tampa material Stainless steel karena sifat mekanik seperti Tensile Strength, Yield Strength dan Elongation bila di PWHT akan turun lebih banyak dari Carbon steel. Tujuan di PWHT pada daerah yang di Buttering atau pelapisan adalah untuk menetralisir kekerasan material di sekitar daerah HAZ.
14
2.7 INSPEKSI DAN PENGUJIAN Inspeksi dan Pengujian hasil pengelasan ada beberapa cara untuk mengetaui kualitas pengelasan diantaranya dengan Inspeksi tampa merusak atau Non Destructive Test (NDT) dan Test merusak atau Destructive Test (DT). 2.7.1 Pengujian Tampa Merusak (NDT) Pengujian ini dilakukan langsung di benda kerja, dan ada beberapa methode yang sering dilakukan dalam pemeriksaan hasil lasan diantaranya ; 2.7.1.1 Dye Penetran Test Methode ini untuk inspeksi hasil lasan pada daerah bagian luar dan cacat yang ditemukan akan tampak oleh visual. 2.7.1.2 Magnetic ParticleTest Methode ini dapat mengetahui cacat sampai kedalaman 3 ~5 mm dari permukaan, kelemahan dari methode ini hanya dapat dilakukan kepada magnetic material jadi tidak bisa digunakan untuk pengelasan yang berbeda material (Dissimilar Metal). 2.7.1.3 Ultrasonic Test Methode ini dapat mengidentifikasi cacat atau defect di dalam lasan dan material, kekurangannya karena methode ini menggunakan gelombang ultrasonic maka akan ada perbedaan velositi antara material Carbon steel dengan stailess steel yang mengakibatkan hasilnya kurang tepat. 2.7.1.4 Radiographi Test Methode ini dapat mengetahui cacat yang berada di dalam lasan, methode ini sangat baik dilakukan untuk inspeksi hasil lasan karena sedikit pengaruhnya terhadap jenis material, tapi kekurangannya metode ini tidak efesien pada lasan yang sulit. 15
2.7.2 Pengujian Merusak (Destructive Test) Pengujian merusak ini dapat disebut juga mechanical test yang di uji lewat laboratorium, dimana pengujian yang diperlukan diantaranya Uji tarik, Uji Tekuk, Uji Impak jika perlu, Uji kekerasan dan Uji Macro Etsa.
16
BAB III METODE PENELITIAN
3.1 METODE PENGUMPULAN DATA Proses pengambilan data pada penelitian pengelasan dissimilar metal untuk pembuatan prosedur pengelasan dijelaskan dalam diagram prosess dibawah ini ;
17
PWHT
Proses pembuatan PQR
Cutting Test Coupon
Pengujian Lab. 1. Uji tarik 2. Uji Bengkok 3. Macro test 4. Hardness test 5. Impact test
NO Hasil pengujian
Sertifikasi Migas
Dokumentasi WPS & PQR
Gambar 3.1 . Proses pembuatan WPS
18
3.1.1 Desain Prosedur Pengelasan Prosedure Pengelasan (WPS) adalah Prosedur yang digunakan sebagai acuan untuk melaksanakan Proses pengelasan yang meliputi rancangan rinci dari teknik pengelasan yang sesuai dengan spesifikasi yang ditentukan. Dalam hal ini prosedure pengelasan merupakan langkah-langkah pelaksanaan pengelasan untuk mendapatkan mutu pengelasan yang memenuhi syarat. Welding Procedure Specification no. 100-GS0108-PW-IMP di rancang oleh engineer beradasarkan Code dan Standard dari pemesan yang disebut juga Client Spec, dimana dalam rancangan pada pengujian ini berdasarkan ASME Boiler and Pressure Vessel Code dan Client Specification. Hasil rancangan WPS tersebut seperti pada Lampiran 3.1.1. 3.1.2 Persiapan Test Coupon Test Coupon adalah material yang disiapkan untuk contoh pengelasan menggunakan prosedur pengelasan yang sudah di rancang oleh engineer yang tujuannya untuk pengujian apakah prosedur pengelasan tersebut dapat digunakan kepada material atau pengelasan pressure vessel sesuai dengan gambar dari pemesan yang disebut juga PQT atau Product Quality Test. HAsil dari pengujian nanti akan di dokumenkan dalm support WPS yang disebut juga PQR atau Product Quality Report. Test Coupon yang dipotong dengan ukuran joint designnya sebagai berikut; 300 mm
400 mm
19
A
D C NOTE : A C D T
= 30o ±5o = 2 ~ 4 mm T mm = 0 ~ 2 mm = thickness plate (mm) as per each existing PQR
Gambar 3.1.2 Dimensi Pembuatan Test Coupon
3.2. PROSES PENGELASAN Proses pengelasan material yang berbeda atau dissimilar metal adalah sebagai berikut; 1. Buttering atau pelapisan material carbon steel SA 516 Gr. 70N dengan proses pengelasan Gas Tungsten Arc Weld (GTAW), kawat filler ER309L sampai 12 layer atau lapis dengan ketebalan lebih kurang 10mm, dimana record pengelasan ada lampiran 3.1.3. Sebelum memulai pengelasan pelapisan dianjurkan material carbon di berikan pemanasan atau pre heat 95ºC yang fungsinya agar peleburan antara material dasar dengan filler menyatu dan menghidari terjadinya Hot crack yang terjadi akibat pemanasan secara tiba-tiba yang mengakibatkan struktur material berubah dan kekerasan disekitar HAZ akan tinggi yang membuat material tersebut menjadi getas. Setelah pelapisan selesai Inspeksi NDT harus dilakukan yaitu Dye Penetran Test
20
setelah proses pelapisan agar tidak adanya cacat pada material yang melapisi material carbon, cacat yang biasanya terdapat adalah Porosity, retak (crack). 2. Proses penyambungan material carbon steel dengan stainless steel pertama menggunakan proses pengelasan Gas Tungsten Arc Welding untuk proses root pas dan diteruskan dengan pengisian kawat las E 316L sampai 51 lapis. Data proses pengelasan berikut dibawah ini ;
21
22
23
24
25
3.3 INSPEKSI Setelah proses pengelasan selesai inspeksi harus dilakukan untuk mengetahui ada cacat di permukaan maupun di dalam lasan, adapun inspeksi yang dapat atau sesuai dengan material induk yaitu Carbon steel P.no.1 dengan Stainless steel P.No. 8 adalah sebagai berikut ; 3.3.1 Visual Inspeksi Inspeksi ini untuk mengetahui bentuk lasan dan ukuran lasan sudah sesuai dengan desain seperti tinggi bead maksimum 3mm, cacat dipermukaan seperti porosity, surface crack, under cut, dan incomplete weld atau pengelasan yang belum kumplit dan incomplete penetration.. 3.3.2
Dye Penetran Test Pengujian ini untuk mengetahui cacat dipermukaan yang menjalar ke dalam lasan seperti porosity, crack. Hasil pengujian ini diterima / accept sesuai Acceptance criteria ASME VIII Appendix 8.
3.3.3
Radiographi Test Metode pengujian radiographi untuk juru las diatur dalam ASME IX QW.142 dan operator las diatur dalam ASME IX QW. 143. Teknis pelaksanaan pengujian radiographi diatur dalam ASME Section V Article 2. Cacat dalam radiographi ada 2 macam yaitu ; 1. Linear Indications seperti crack/retak, tembusan yang tidak penuh, penetrasi yang kurang dan slag yang terlihat di film radiographi, dimana panjangnya tidak boleh lebih dari 3x dari lebarnya.
26
2. Rounded Indication seperti porosity, inclusion, dan slag atu tugsten yang terlihat di dalam film radiographi, dimana panjangnya tidak boleh lebih dari 3x dari lebar cacat biasanya bentuknya bulat, ellip/lonjong, tidak beraturan. Hasil Radiographi test pengelasan test plate yang diizinkan sesuai Acceptance criteria ASME VIII Appendix 4.
3.4 POST WELD HEAT TREATMENT PWHT tujuannya untuk menghilangkan tegangan sisa pengelasan disekitar daerah HAZ karena pada daerah HAZ terjadi friksi tegangan yang diakibatkan panas pengelasan dan mengilangkan terjadinya crack disekitar HAZ. Temperatur pemanasan 593 ºC (1100 ºF) ditahan selama 1 jam 15 menit. Sesuai dengan ASME VIII UCS 56.
3.5 PEMOTONGAN TEST COUPON Test coupon digunakan untuk pengujian merusak dilaboratorium sebagai bukti bahwa WPS pengelasan yang di desain oleh engineer sesuai dengan code dan klien specifikasi yang disebut juga PQR atau Product Quality Report. Pengujian yang harus dilakukan dalam pengelasan ini adalah impak test, Macro test, Hardness test, Tensile Test, dan Bend test. Berikut sket pemotongan test coupon tersebut.
27
Gambar 3.5 . Lay Out Pemotongan Test Piece.
3.5.1 Charpy Impact Test Pemotongan dan posisi test piece untuk test impact berdasarkan 3 lokasi yaitu Center of Weld, Center of fusion, dan Heat Affected Zone. Setiap lokasi di ambil dua posisi yaitu daerah Capping dan Root. Permukaan di machining dan dimensi seperti gambar dibawah ini ;
28
Gambar 3.5.1 . Sket Posisi dan Dimensi Test Piece Charpy Impact Test
3.5.2 Macro dan Hardness Test Test piece untuk macro test dan hardness test di buat hanya satu dengan ukuran Panjang 100 mm x Lebar 12 mm x Tebal 45 mm.
29
(A)
(B) Gambar. 3.5.2. Sket Macro Test (A) dan Lay Out Hardness Test (B)
3.5.3
Tensile Test Test piece untuk test tarik dibuat 2 buah dengan dimensi seperti dibawah ini,
pemotongan harus benar sesuai dengan arah dan lokasi lasan dan center lasan harus benar-
30
benar di tengah atau sama panjang dalam pembagiannya. Pada daerah pemutusan dan daerah lasan harus di machining halus.
Gambar.3.5.3 Sket Tensile Test 3.5.4 Bend Test Bend test dipotong melintang dengan lebar 10mm dengan panjang 300mm dengan posisi lasan berada di center.
Gambar 3.5.4 Sket Bend Test
31
BAB IV PENGUJIAN MECHANICAL TEST Pengujian mechanical test hasil pengelasan sesuai dengan WPS. No. 100-GS0108PW-IMP dilakukan di laboratorium milik Balai Besar Bahan Dan Barang Teknik di Bandung dan Badan Pengkajian dan Penerapan Teknologi di Bandung . Hasil pengujian ini akan menjadi record atau Product Qualification Record dan menjadi pembanding apakah range dan parameter yang ada di WPS dibuktikan dalam mechanical test (PQR). Diantara pengujian tersebut adalah ; 1. Macro Test 2. Impact Test 3. Hardness Test 4. Tensile Test 5. Bend Test
4.1 MACRO TEST Pengujian ini bertujuan untuk melihat bentuk macro material pada daerah pengelasan sesuai dengan ASME Section IX yaitu pada daerah Base metal, Heat Affected Zone, dan pada daerah lasan, agar bentuk dari lasan dapat terlihat maka permukaan harus halus dengan dilakukan proses machining kemudian pada daerah lasan di Ectha dengan cairan kimia diantaranya Acid nitrid NaCL, Asam HCL dan Air, agar bentuk dari lasan antara weld metal, HAZ, dan base material terlihat jelas. Dari hasil test macro ini dapat di ketahui dengan visual kualitas dan bentuk dalam lasan. Hasil pengujian dari pengelasan sesuai dengan WPS No. 100-GS0108-PW-IMP dapat diketahui bahwa ; 1. Pengisian lasan sempurna, tidak terlihat adanya slag, dan incomplete fusion.
32
2. Penetrasi pengelasan sempurna. 3. Gas terperangkap dalam lasan tidak ada. 4. Undercut tidak ada. 5. Retak lasan tidak ada. Berikut hasil laporan pengujian dari laboratorium
Gambar 4.1 Macro Test.
33
4.2 IMPACT TEST Impact test adalah pengujian merusak dengan tujuan mengukur besarnya energy yang diserap oleh material sampai pecah. Karena design pressure vessel yang akan dibuat mempunyai nilai MDMT atau Minimum Design Material Temperature yaitu -30ºC, maka test impack sangat penting untuk mengatahui material yang sudah dibeli sesuai dengan specifikasi pressure vessel yang dipesan. Kenapa impact test ini sangat penting karena ; 1. Energi impact dapat melihat tahan lamanya material tersebut dalam operasi vessel tersebut. 2. Tipe dari impact energi akan dialirkan dan kemudian pemilihan material tesebut akan tahan sampai waktu yang ditentukan oleh enginer.
4.3 HARDNESS TEST Hardness test untuk mengetahui ketahanan metal dari deformasi plastik kekerasan material setelah mengalami pemanasan di daerah Base metal, HAZ, dan Weld. Ada 3 macam hardness test yang digunakan dengan keakurat terjamin yaitu ; 1. Brinell Hardness Test 2. Rockwell Hardness Test 3. Vickers Hardness Test 4.3.1 Brinell Hardness Brinnel hardness artinya menghantam atau menumbukan baja keras atau carbide sphere dari diameter spesifik dengan beban spesifik yang diterima material kemudian diukur diameter tumbukan. Diameter bola baja yang di keraskan biasanya 10 mm. Aplikasi mesin dengan beban 4903,3 N (500 Kg) untuk Cooper, Brass dan material tipis, aplikasi mesin dengan beban 14710 N (1500 Kg) biasanya digunakan ke material seperti Aluminum casting, dan aplikasi mesin dengan beban 29420 N (3000 Kg) untuk material Baja Carbon. Beban di 34
tahan 10 sampai 15 detik, setelah itu diameter yang terbentuk di material diukur kelilingnya dengan toleransi ±0.05 mm menggunakan alat magnification portable microscope. Formula : BHN =
_________2P_______ oπ D(D- D² - d²)
Dimana ; P : Beban (N) D : Diamter bola (mm) d : Diameter tumbukan (mm)
4.3.2 Rockwell Hardness Test Rockwell hardness adalah pengetesan kekerasan material berdasarkan rata-rata penambahan di kedalam beban aplikasi. Kekerasan ini tidak ada satuan atau unit seperti contohnya 60 HRB, dimana beban yang terukur sebesar 60 dengan skala B. Skala di Rockwell test ada skala B dan Skala C.
4.3.3 Vickers Hardness Test Ini adalah standard untuk mengukur kekerasan metal, vicker menggunakan pyramid shape diamond. Hasil tumbukan diukur diagonal dengan menggunakan microscope, bentuk tumbukan Pyramid kotak dengan sudut diagonal 136º. Beban intan yang ditumbukan ke material di range beban sampai 1176,8 N (120 Kg.f) Formula Vickers : VHN = 1.72 P / d1² Dimana : P : Beban (N) d1 : Diagonal (mm) 35
Vickers cocok untuk mengukur kekerasan metal dan methodenya sama dengan Brinell test. Hasil dari pengukuran Vickers pada hasil pengelasan WPS No. 100-GS0108PW-IMP dapat dilihat pada lampiran 4.3.3.
4.4 TENSILE TEST Tensile test atau test tarik adalah kemampuan metal untuk menerima beban tarik, cara pengujian sangat simple dan mudah hanya dengan memberikan beban tarik sampai material atau metal putus, lalu dilihat pada grafik beban tertinggi atau yield strength. Pengujian ini di plot dalam grafik yang disebut juga Strain Curve, seperti contoh dibawah ini;
Gambar 4.4. Contoh grafik tensile test (1) Besar beban dan perpanjangan tergantung dari dimensi test piece. Beban dan pemuluran material mempunyai masing-masing parameter yaitu engineering stree dan engineering strain. Formula engineering stess : σ=
F Ao 36
Dimana : σ : Tegangan Tarik (N/mm²) F : Beban (N) Ao : Ukuran awal sebelum diberi beban (mm²)
Gambar 4.4. Grafik Tensile Test WPS No. 100-GS0108-PW-IMP (2)
Pada test piece no.1 dengan ukuran (a x b) a = 44.07 mm , b = 19.54 mm di dapat beban maksimum pada saat di tarik sebesar 450 kN maka tegangan tarik (tensile stress) material tersebut adalah ; Dimana :
P = 450.000 N A = (44.07 x 19.54) = 861.1 mm² 37
Maka
:
σ = 450000 N/861.1 mm² = 522.58 N/mm² = (522.58 mPa)
Pada test piece no.2 dengan ukuran (a x b) a = 43.79 mm , b = 19.40 mm di deapat beban maksimum pada saat ditarik sebesar 437.5 kN, maka tegangan tarik (Tensile Stress) material tersebut adalah ; Dimana :
P = 437,500 N A = (43.79 x 19.40) = 849.5 mm²
Maka
:
σ = 437,5000 N / 849.5 mm² = 515.0 N/mm² = (515.0 mPa)
Ductility atau kelenturan material saat ada beban tarik. Sifat lentur material dapat diukur sampai material tersebut putus. Dimana formulanya :
%Єl = (lf – lo)/lo) x 100% Dimana ; %Єl : Persentase Elongation lf
: Panjang test piece setelah putus.
lo
: Panjang test piece sebelum diberi beban.
Elongation pada test piece no. 1 adalah ; %ЄL = (129 mm – 100mm) x 100% = 29 % Elongation pada test piece no.2 adalah ; %ЄL = (126 mm – 100mm) x 100% = 26 % 38
F (N) YIELD STRENGHT PUTUS BATAS ELASTIK
PANJANG PEMULURAN (Elongation)
Gambar. 4.4. Elongation Area (3) Dilihat dari gambar grafik diatas maximum kekuatan metal terlihat pada puncak garis lengkung diatas (necking accur at this point) setelah itu baru metal tersebut putus, pada step serrated yield point adalah batasan elastis metal tersebut yang disebut juga Yield Strength. Keriteria yang di izinkan atau Acceptance Criteria pada uji tarik sesuai code ASME IX Part QW. 153 dan minimum specification tensile di QW.422, dan boleh juga asal tidak kurang dari ; 1. Minimum kekuatan tarik dari material induk. 2. Minimum kekuatan tarik dari dua material yang berbeda, pada pengelasan antara SA 516 Gr. 70N dengan SA 240 TP316L, yang paling rendah adalah material SA 516 Gr. 70N yaitu sebesar 528,1 Mpa.
39
3. Jika speciment putus diarea besar metal dengan HAZ maka hasil tersebut diterima, dan apabila kurang dari minimum strength base metal, maka kekurangan tersebut yang diizinkan adalah 5% dari minimum strength base metal. Hasil pengujian test tarik pada pengelasan material dengan WPS No. 100-GS0108PW-IMP material putus didaerah base metal dengan HAZ. Dari 2 hasil pengujian diatas terhadap hasil pengelasan WPS no. 100-GS0108-PW-IMP dapat disimpulkan Tensile Strength minimum 515.0 Mpa.
4.5 BENDING TEST Bending test atau test bengkok melihat tahanan lentur suatu material yang di bengkokan sampai 180°. Pada bagian luar daerah bengkok yang mulur dapat di temukan cacat atau kerapuhan material. Ada beberapa tipe Jig atau alat Bantu untuk bend test seperti dibawah ini ;
40
Gambar 4.5 Bend Test Jig Berdasarkan Pressure vessel code, keriteria yang diterima atau Acceptance Criteria diatur di ASME IX QW.163 dimana lasan dan daerah HAZ pada tranfersal weld bend harus masih utuh atau tidak adanya cacat setelah dilakukan uji bengkok. Tidak boleh ada cacat retak atau crack pada daerah lasan dan HAZ. Hasil pegelasan pada WPS no. 100-GS0108PW-IMP dengan hasil diterima sesuai dengan code karena tidak adanya cacat yang timbul setelah material di bengkokan.
Table 4.5 . Hasil Pengujian Test Piece.
kode
1.
2.
3.
4.
Dimensi Penampang (mm) 44.13 x 10.49 43.94 x 9.82 43.98 x 9.80 44.14 x 10.03
Jarak Tumpuan (mm)
Diameter Tumpuan. (mm)
Gaya maks. (kN)
Sudut tekuk (º)
Keterangan
70
40
36.2
180
Oke
70
40
31.4
180
Oke
70
40
32.3
180
Oke
70
40
31.8
180
Oke
41
BAB V KESIMPULAN
5.1
KESIMPULAN Prosedur Pengelasan (WPS) adalah prosedur yang digunakan sebagai acuan untuk
melakukan proses pengelasan, dalam hal ini mengacu kepada ASME section IX Article 4 QW420 dan QW430. Pengelasan dua material yang berbeda secara karakteristik dan komposisi kimia, seperti material Carbon Steel SA 516 Gr. 70 dengan Stainless Steel SA 240 TP 316L, yang harus dijadikan acuan dalam membuat prosedur pengelasan tersebut sebagai berikut ; 1. Kelompok atau pengolongan material induk (Base Metal) atau dalam istilahnya P number mengacu kepada ASME Section IX Article 4 QW.420. Carbon steel SA 516 Gr.70 digolongkan dalam P.No. 1 dan Group No. 2 sedangkan Stainless steel SA 240 TP316L digolongkan dalam P. No. 8 dan Group No. 1. 2. Welding sequence dari pengelasan dissimilar metal antara Carbon steel SA 516 Gr.70 dengan Stainless steel SA 240 TP316L sebagai berikut; a. Butt ring atau pelapisan material carbon SA 516 Gr.70 dengan kawat ER309L/E309L dengan teknik GTAW atau SMAW sampai ketebalan 6 mm setelah di grinda. b. Sebelum di sambung, kualitas pelapisan dianjurkan dilakukan pengujian tak merusak Penetrant Test pada permikaan lapisan ER/R 309L yang permukaan telah diratakan dengan grinda.
42
c. Fit up sesuai dengan dimensi di gambar dan bentuk dan dimensi sambungan harus sesuai dengan gambar kerja maupun WPS. d. Pengelasan dilakukan sesuai dengan WPS. 3. Melakukan pengujian dan pengetesan dari hasil pengelasan sesuai dengan WPS tersebut, dimana hasilnya sebagai berikut ; a. Uji Tarik (Tensile Test) adalah 515 N/mm², batas minimum SA 516 Gr70 adalah 485 N/mm². b. Uji Kekerasan (Hardness Test) adalah; - Base metal SA 516 Gr.70 rata-rata 153 HV dan SS 316L rata-rata 184 HV. - HAZ material SA 516 Gr.70 rata-rata 171 HV dan SS 316L rata-rata 177 HV. - Weld material SA 516 Gr.70 maks.198 HV dan min. 153 HV. c. Uji Impak (Impact Test) pada Center of Weld, Energi yang terserap 51.6 Kgf.m dan Nilai Impact 64.4 J/cm². d. Tensile Test diterima karena Tensile stress yang terkecil adalah 515 Mpa.
e. Bend Test diterima karena visual pada area bending tidak terdapat cacat seperti crak atau patahan. f. Struktur macro 1. 2. 3. 4. 5. 6.
Fusion Penetration Gas Pocket Undercut Crack Slag
Baik. Baik. Tidak ada. Tidak ada. Tidak ada. Tidak ada
43
5.2
SARAN Pengelasan yang dilakukan haruslah sesuai dengan WPS yang telah diuji ketahanan
dan hasil mechanical test. Pengelasan pada material yang berbeda karakteristik dan komposisi kimia yang menjadi acuan untuk pemilihan kawat las dan teknik pengelasan berdasarkan kepada fungsi dari equipment tersebut seperti pengelasan material carbon steel dengan stainless steel agar nantinya pada area stainless steel akan terjadi korosi yang kuat, maka kita harus mengedapankan segi ketahanan korosinya atau fluida sangat corrosive. Maka yang kita pertahankan dalam proses pengelasan jangan sampai sifat tahan korosi stainless steel hilang pada saat pengelasan.
44
DAFTAR PUSTAKA 1.
American Society Mechanical Engineering Section II Part A,
Ferrous
Material Specification, Edition 2004 2.
American Society Mechanical Engineering Section II Part C, Specification for welding Rod electrodes, and Filler Metals, Edition 2004
3.
American Society Mechanical Engineering VIII Division 1, Rules for Construction of Pressure Vessels, Edition 2004
4.
American Society Mechanical Engineering Section IX, Qualifications Standard for welding and Brazing Procedure, Edition 2004
5.
William D. Callister. JL, Material Science and Engineering, 1984
6.
The Hartford Steam Boiler Inspection, Technical Data Handbook, Third Edition 1986
45
