ANALISIS TEMPERATUR PWHT DAN HOLDING TIME PADA …repository.ppns.ac.id/2468/1/0715040008 -...

TUGAS AKHIR (607408A)

ANALISIS TEMPERATUR PWHT DAN HOLDING TIME

PADA SAMBUNGAN LAS MATERIAL SA 387 GRADE 11 CLASS 1 TERHADAP NILAI KEKERASAN DAN STRUKTUR MIKRO

MUKHAMAD ILHAM RAKHMADANA PUTRA

0715040008

DOSEN PEMBIMBING:

MUHAMAD ARI, S.T., M.T.

IMAM KHOIRUL ROHAMT, S.ST., M.T.

PROGRAM STUDI TEKNIK PENGELASAN

JURUSAN TEKNIK BANGUNAN KAPAL

POLITEKNIK PERKAPALAN NEGERI SURABAYA

SURABAYA

2019

i

TUGAS AKHIR (607408A)


PADA SAMBUNGAN LAS MATERIAL SA 387 GRADE 11 CLASS 1 TERHADAP NILAI KEKERASAN DAN STRUKTUR MIKRO

MUKHAMAD ILHAM RAKHMADANA PUTRA

0715040008

SAMPUL

DOSEN PEMBIMBING:

MUHAMAD ARI, S.T., M.T.

IMAM KHOIRUL ROHMAT, S.ST., M.T.

PROGRAM STUDI TEKNIK PENGELASAN

JURUSAN TEKNIK BANGUNAN KAPAL

POLITEKNIK PERKAPALAN NEGERI SURABAYA

SURABAYA

2019

iii

(HALAMAN PENGESAHAN)

iv

Halaman ini sengaja dikosongkan

v

(LEMBAR BEBAS PLAGIAT)

vi


vii

KATA PENGANTAR

Segala puji syukur kehadirat Allah SWT yang memberikan rahmat bagi

seluruh alam semesta, yang memberikan segala petunjuk, arah serta hidayah yang

tiada tara bagi umatsehingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir yang

berjudul : ANALISIS TEMPERATUR PWHT DAN HOLDING TIME PADA

SAMBUNGAN LAS MATERIAL SA 387 GRADE 11 CLASS 1 TERHADAP

NILAI KEKERASAN DAN STRUKTUR MIKRO.

Pada kesempatan ini penulis dapat mengucapkan rasa terimakasih yang tak

terhingga kira kepada seluruh elemen pendukung, secara kusus penyusun

mengucapkan terima kasih kepada:

1. Allah SWT atas segala rahmat dan hidayah-Nya sehingga penulis

dapat menyelesaikan tugas akhir ini.

2. Ibu, Bapak, Adek Astri, dan Adek Alan saudara saya yang telah

mendukung penuh dari segala aspek pada penyelesaian tugas akhir.

3. Bapak Ir. Eko Julianto, M.Sc., FRINA selaku Direktur Politeknik

Perkapalan Negeri Surabaya.

4. Bapak Ruddianto, ST., MT,. MRINA selaku Ketua Jurusan Teknik

Bangunan Kapal

5. Bapak Muhamad Ari, ST., M.T. selaku Koordinator Progam Studi D4

Teknik Pengelasan sekaligus Dosen Pembimbing Tugas Akhir I.

6. Bapak Imam Khoirul Rohmat, S.ST., M.T. selaku Dosen Pembimbing

II.

7. Bapak Mukhlis, ST., MT selaku Koordinator Tugas Akhir.

8. Seluruh dosen Teknik Pengelasan yang telah membimbing saya selama

4 tahun.

9. Seluruh staf lab yang telah membantu pengerjaan tugas akhir ini.

10. Seluruh teman teman Teknik Pengelasan 2015, 2016, 2017, dan 2018

yang telah memberikan dukungan selama penulisan tugas akhir.

viii

11. Seluruh pekerja pada PT. Swadaya Graha yang telah memberikan ilmu

yang bermanfaat selama OJT dan fasilitas untuk mengerjakan tugas

akhir.

12. Seluruh Sobat Damis yang telah memberikan banyak masukan selama

penulisan tugas akhir ini.

13. Novany Tiara Sandy, S.Ked. yang telah memberikan dukungan dan

masukan dalam penulisan tugas akhir ini.

Penulis menyadari bahwa tugas akhir ini masih banyak kekurangan

dan jauh dari kata sempurna. Sehingga penulis membuka selebar lebarnya

kritikan yang membangun.

Surabaya, 5 Agusutus 2019

Mukhamad Ilham Rakhmadana Putra

ix


PADA SAMBUNGAN LAS MATERIAL SA 387 GRADE 11

CLASS 1 TERHADAP NILAI KEKERASAN DAN STRUKTUR

MIKRO


ABSTRAK Material SA 387 Grade 11 Class 1 tergolong material 1.25Cr-0,5Mo. Material ini memerlukan perlakuan panas sebelum dan setelah dilakukan proses pengelasan. Material ini sangat sensitif terhadap hydrogen cracking serta nilai kekerasan yang tinggi setelah dilakukan proses pengelasan, yang mana nilai kekerasan maksimum pada material SA 387 Grade 11 Class 1 adalah 235 HVN. Oleh karena itu untuk meminimalkan kemungkinan terjadinya hydrogen cracking pada

Heat Affected Zone (HAZ) dan nilai kekerasan yang tinggi maka direkomendasikan untuk dilakukan preheat dan post weld heat treatment (PWHT). Pada penelitian ini dilakukan PWHT dengan variabel temperatur dan holding time

pada masing-masing spesimen, yaitu 590°C, 620°C, dan 650°C dengan holding

time 30 dan 60 menit. Pemanasan dan pendinginan dilakukan di dalam automatic

muffle furnace. Hasil pengujian struktur mikro menunjukkan bahwa perbedaan temperatur dan holding time pada proses Post Weld Heat Treatment (PWHT) dapat mempengaruhi struktur mikro. Pada uji struktur mikro diketahui bahwa semakin tinggi temperatur dan semakin lama holding time mengakibatkan dominasi fasa bainit semakin berkurang. Hasil uji kekerasan tertinggi terletak pada temperatur dan holding time terendah, yaitu 590ºC dan holding time 30 menit dengan nilai kekerasan 153,08 HVN pada base metal, 215,23 HVN pada HAZ, serta 239,28 HVN pada weld metal. Nilai kekerasan terendah didapatkan pada temperatur dan holding time tertinggi, yaitu 650ºC dan holding time 60 menit dengan nilai kekerasan 138,71HVN pada base metal, 173,65 HVN pada HAZ, serta 215,52 HVN pada weld metal.

Kata kunci: Post Weld Heat Treatment, temperatur, holding time, hardness, mikrostruktur.

x


xi

ANALYSIS OF PWHT TEMPERATURE AND HOLDNG TIME IN

WELDING MATERIAL SA 387 GRADE 11 CLASS 1 TO

HARDNESS VALUE AND MICRO STRUCTURE


ABSTRACT

SA 387 Grade 11 Class 1 material is classified as 1.25Cr-0.5Mo material. This

material requires heat treatment before and after the welding process. This

material is very sensitive to hydrogen cracking and high hardness value after the

welding process, which is the maximum hardness value of SA 387 Grade 11 Class

1 material is 235 HVN. Therefore to minimize the possibility of hydrogen cracking

in the Heat Affected Zone (HAZ) and a high hardness value, it is recommended to

do preheat and post weld heat treatment (PWHT).In this study PWHT was carried

out with temperature and holding time variables in each specimen, namely 590 °

C, 620 ° C, and 650 ° C with holding time of 30 and 60 minutes. Heating and

cooling are carried out in an automatic muffle furnace.The results of

microstructure testing show that differences in temperature and holding time in

the Post Weld Heat Treatment (PWHT) process can affect the microstructure. In

the microstructure test it is known that the higher the temperature and the longer

holding time resulting in the dominance of the bainite phase decreases. The

highest hardness test results are located at the lowest temperature and holding

time, which is 590ºC and holding time 30 minutes with a hardness value of 153.08

HVN on the base metal, 215.23 HVN on the HAZ, and 239.28 HVN on the weld

metal. The lowest hardness value is obtained at the highest temperature and

holding time, which is 650ºC and holding time 60 minutes with a hardness value

of 138.71HVN on base metal, 173.65 HVN on HAZ, and 215.52 HVN on weld

metal.

Keywords: Post Weld Heat Treatment, temperature, holding time, microstructure,

hardnes.,

xii


xiii

DAFTAR ISI

HALAMAN PENGESAHAN .............................................................................. iii

PERNYATAAN BEBEAS PLAGIAT .................................................................. v

KATA PENGANTAR .......................................................................................... iii

ABSTRAK ............................................................................................................ ix

ABSTRACT ........................................................................................................... xi

DAFTAR ISI ....................................................................................................... xiii

DAFTAR TABEL ............................................................................................. xvii

DAFTAR GAMBAR .......................................................................................... ixx

BAB 1 PENDAHULUAN ...................................................................................... 1

1.1. Latar Belakang.........................................................................................1

1.2. Perumusan Masalah .................................................................................2

1.3. Tujuan ......................................................................................................3

1.4. Manfaat Tugas Akhir ...............................................................................3

1.5. Batasan Masalah ......................................................................................3

BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA ............................................................................. 5

2.1 Definisi Pengelasan .................................................................................5

2.2 Proaes Pengelasan FCAW .......................................................................5

2.2.1 Karakteristik Mesin Las FCAW ....................................................... 6

2.2.2 Komponen-komponen Mesin Las FCAW ........................................ 7

2.3 Filler Metal FCAW .................................................................................8

2.3.1 Gas argon .......................................................................................... 9

2.3.2 Gas karbondioksida .......................................................................... 9

2.4 Siklus Thermal Daerah Las ...................................................................10

2.4.1 Logam las (Weld metal) ................................................................. 11

2.4.2 HAZ (Heat Affected Zone) ............................................................. 11

2.4.3 Logam Induk (Base Metal) ............................................................. 11

2.5 Material Baja .........................................................................................11

2.6 Diagram Fasa .................................................................................. 12

2.7 Sifat Mampu Las Baja Karbon ..............................................................13

2.8 Material SA 387 Grade 11 Class 1 ................................................ 14

xiv

2.9 Metalurgi Pengelasan Material Chrome-Molybdenum ......................... 16

2.10 Fasa dan mikrostruktur.......................................................................... 18

2.11 Pemanasan Awal (preheat) ................................................................... 20

2.12 Post Weld Heat Treatment (PWHT) ..................................................... 22

2.13 Proses Post Weld Heat Treatment (PWHT) .......................................... 24

2.13.1 Persiapan sebelum dilaksanakan PWHT........................................ 24

2.13.2 Record PWHT ................................................................................ 24

2.14 Diagram Time Temperature Transformation (TTT) dan Continous

Cooling Transformation (CCT) ............................................................ 25

2.15 Pengujian Kekerasan ............................................................................. 27

2.16 Pengujian Metalografi ........................................................................... 29

2.17 Penelitian Sebelumnya .......................................................................... 31

BAB 3 METODOLOGI PENELITIAN ............................................................ 35

3.1 Diagram Alir ......................................................................................... 35

3.2 Studi literatur......................................................................................... 36

3.3 Studi lapangan ....................................................................................... 36

3.4 Perumusan Masalah .............................................................................. 37

3.5 Pengumpulan Data ................................................................................ 37

3.6 Persiapan Spesimen............................................................................... 37

3.6.1 Material .......................................................................................... 37

3.6.2 Filler metal ..................................................................................... 38

3.7 Proses Pengelasan ................................................................................. 39

3.8 Proses Post Weld Heat Treatment (PWHT) .......................................... 39

3.9 Pengujian Spesimen .............................................................................. 39

3.9.1 Uji Kekerasan ................................................................................. 40

3.9.2 Pengujian Metalografi (Mikro Struktur) ........................................ 41

3.10 Analisa Data dan Pembahasan .............................................................. 44

3.11 Kesimpulan ........................................................................................... 44

BAB 4 ANALISA DATA DAN PEMBAHASAN.............................................. 45

4.1 Data hasil pengelasan ............................................................................ 45

4.2 Data hasil Post Weld Heat Treatment (PWHT) .................................... 47

4.2.1 Record PWHT spesimen A1 .......................................................... 47

xv

4.2.2 Record PWHT spesimen A2 .......................................................... 48

4.2.3 Record PWHT spesimen B1........................................................... 49

4.2.4 Record PWHT spesimen B2........................................................... 50

4.2.5 Record PWHT spesimen C1........................................................... 51

4.2.6 Record PWHT spesimen C2........................................................... 52

4.3 Hasil dan Analisa Pengujian Metalografi ..............................................53

4.3.1 Pengujian Makro ............................................................................ 53

4.3.2 Pengujian Mikro ............................................................................. 56

4.4 Hasil dan Analisa Pengujian Kekerasan ................................................68

4.4.1 Hasil Pengujian Kekerasan Spesimen A1 ...................................... 68

4.4.2 Hasil Pengujian Kekerasan Spesimen A2 ...................................... 69

4.4.3 Hasil Pengujian Kekerasan Spesimen B1 ...................................... 70

4.4.4 Hasil Pengujian Kekerasan Spesimen B2 ...................................... 71

4.4.5 Hasil Pengujian Kekerasan Spesimen C1 ...................................... 72

4.4.6 Hasil Pengujian Kekerasan Spesimen C2 ...................................... 73

BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN ................................................................ 77

5.1 Kesimpulan ..................................................................................................77

5.2 Saran ............................................................................................................77

DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................... 79

LAMPIRAN .......................................................................................................... 81

xvi


xvii

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Karakteristik Pengelasan Berdasar Jenis Flux .........................................9

Tabel 2.2 Penentuan Preheat dan PWHT Berdasar CE .........................................14

Tabel 2.3 Chemichal Compositon ..........................................................................14

Tabel 2.4 Mechanical Properties ...........................................................................15

Tabel 2.5 Temperatur PWHT Cr-Mo Steel ............................................................23

Tabel 2.6 Penelitian Tentang Perlakuan Panas ......................................................31

Tabel 3.1 Sifat Mekanis SA-387 Grade 11 Class 1 ....................................................37

Tabel 3.2 Komposisi Kimia SA-387 Grade 11 Class 1 ..............................................37

Tabel 3.3 Mechanical properties E-81T1 ..................................................................38

Tabel 3.4 Komposisi Kimia E-81T1 .........................................................................39

Tabel 3.5 Marking Spesimen ...................................................................................39

Tabel 4.1 Record proses pengelasan spesimen A1 ................................................45

Tabel 4.2 Record proses pengelasan spesimen A2 ................................................46

Tabel 4.3 Record proses pengelasan spesimen B1 ................................................46

Tabel 4.4 Record proses pengelasan spesimen B2 ................................................46

Tabel 4.5 Record proses pengelasan spesimen C1 ................................................47

Tabel 4.6 Record proses pengelasan spesimen C2 ................................................47

Tabel 4.7 Proses PWHT A1 ...................................................................................48

Tabel 4.8 Proses PWHT A2 ...................................................................................48

Tabel 4.9 Proses PWHT B1 ...................................................................................49

Tabel 4.10 Proses PWHT B2 .................................................................................50

Tabel 4.11 Proses PWHT C1 ................................................................................51

Tabel 4.12 Proses PWHT C2 .................................................................................52

Tabel 4.13 Hasil foto makro ..................................................................................54

Tabel 4.14 Lokasi pengambilan struktur mikro .....................................................56

Tabel 4.15 Hasil foto mikro base metal perbesaran 200x ......................................57

Tabel 4.16 Hasil foto mikro base metal perbesaran 500x ......................................58

Tabel 4.17 Hasil foto mikro HAZ perbesaran 200x ..............................................60

Tabel 4.18 Hasil foto mikro HAZ perbesaran 500x ..............................................61

Tabel 4.19 Hasil foto mikro weld metal perbesaran 200x .....................................64

xviii

Tabel 4.20 Hasil foto mikro weld metal metal perbesaran 500x ........................... 65

Tabel 4.21 Hasil Pengujian Hardness Spesimen A1 ............................................. 69

Tabel 4.22 Hasil Pengujian Hardness Spesimen A2 ............................................. 70

Tabel 4.23 Hasil Pengujian Hardness Spesimen B1.............................................. 71

Tabel 4.24 Hasil Pengujian Hardness Spesimen B2.............................................. 72

Tabel 4.25 Hasil Pengujian Hardness Spesimen C1.............................................. 73

Tabel 4.26 Hasil Pengujian Hardness Spesimen C2.............................................. 74

xix

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Komponen mesin las FCAW (Jeffus, 2013) ........................................8

Gambar 2.2 Struktur mikro daerah las 1.25Cr-0.5Mo (S.Riyaz, 2012) .................10

Gambar 2.3 Metalurgi Las (Wiryosumarto, 1996) ................................................11

Gambar 2.4 Diagram Fasa (Amanto, 1999) .................................................13

Gambar 2.5 Struktur mikro Base Metal SA 387 (Hye-sung Na, 2017) .................15

Gambar 2.6 Struktukr mikro A387 (ASM Atlas of Microstructure, 1970) ...................15

Gambar 2.7 Diagram TTT 1.25Cr-0.5Mo (ASM Atlas of TTT Diagram, 1977) ..25

Gambar 2. 8 Diagram CCT 1.25Cr-0.5Mo (Seiichi Watanabe, 1967) ..................26

Gambar 2.9 Sifat Bahan dengan Kekerasan (Callister, 2004) ...............................27

Gambar 2.10 Hasil Tapak Tekan Pengujian Vickers (Munir, 2000) ......................28

Gambar 2.11 Spesimen dan Bentuk Obyek Pembesaran (Callister, 2004) ............29

Gambar 2.12 Efek Proses Etsa Permukaan Spesimen (Callister, 2004) ................30

Gambar 2.13 Pantulan Sinar Pada Pengamatan Metalografi (Callister, 2004) .....31

Gambar 3.1 Diagram Alir Penelitian…………………………………...……….35

Gambar 3.2 Dimensi spesimen (Dokumen Pribadi) ...................................................38

Gambar 3.3 Detail disain sambungan (Dokumen Pribadi) ..........................................38

Gambar 3.4 Pengambilan spesimen uji ..................................................................40

Gambar 3.5 Titik Pengambilan Uji Kekerasan (Dokumen Pribadi) ......................41

Gambar 3.6 Titik Pengambilan Gambar Striuktur Mikro (Dokumen Pribadi) ......44

Gambar 4.1 Grafik proses PWHT spesimen A1………………………………...48

Gambar 4.2 Grafik proses PWHT spesimen A2 (Dokumen Pribadi, 2019) ..........49

Gambar 4.3 Grafik proses PWHT spesimen B1 (Dokumen Pribadi, 2019) ..........50

Gambar 4.4 Grafik proses PWHT spesimen B2 (Dokumen Pribadi) ....................51

Gambar 4.5 Grafik proses PWHT spesimen C1 (Dokumen Pribadi, 2019) ..........52

Gambar 4.6 Grafik proses PWHT spesimen C2 (Dokumen Pribadi, 2019) ..........53

Gambar 4.7 Grafik Hardness spesimen A1 (Dokumen Pribadi, 2019) ..................69

Gambar 4.8 Grafik Hardness A2 (Dokumen Pribadi, 2019)..................................70

Gambar 4.9 Grafik Hardness spesimen B1 (Dokumen Pribadi, 2019) ..................71

Gambar 4.10 Grafik Hardness spesimen B2 (Dokumen Pribadi, 2019) ................72

Gambar 4.11 Grafik Hardness spesimen C1 (Dokumen Pribadi, 2019) ................73

xx

Gambar 4.12 Grafik Hardness spesimen C2 (Dokumen Pribadi, 2019) ............... 74

Gambar 4.13 Grafik Nilai Kekerasan Seluruh Spesimen (Dokumen Pribadi, 2019)

............................................................................................................................... 75

1

BAB 1

PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Pada perkembangan dunia industri, teknologi pengelasan menjadi

salah satu proses yang tidak terpisahkan dalam dunia manufaktur,

engineering, dan konstruksi maupun produksi. Perkembangan teknologi

pada masa modern ini semakin maju pesat, saat ini pengelasan telah

diaplikasikan secara luas dalam proses penyambungan berbagai konstruksi

meliputi kapal, tower, jembatan, ketel uap, bejana tekan, saluran pipa, dan

sebagainya.

Dalam pembuatan produk tentunya diharapkan menghasilkan kualitas

yang baik sehingga dapat berfungsi dengan baik dan tahan lama. Dalam hal

ini terdapat banyak faktor yang menentukan hasil dari pembutan produk,

diantaranya adalah pemilihan jenis material dan perlakuan terhadap material

tersebut baik sebelum proses pembutan, selama proses pembuatan, dan

sesudah pembuatan produk. Pengelasan pun juga demikian, terdapat

berbagai faktor yang dapat menentukan proses pengelasan dan parameter

pengelasan sehingga menghasilkan lasan yang baik. Salah satunya adalah

pemilihan spesifikasi material yang disesuaikan dengan produk.

Seperti pada pembuatan ketel uap dan bagian-bagian pendukungnya

harus menggunakan spesifikasi material yang sesuai agar ketel uap tersebut

dapat beroperasi dengan baik pada temperatur tinggi. Salah satu spesifikasi

material yang sering digunakan adalah SA 387. Material ini merupakan

paduan chrome-moybdenum yang dapat diaplikasikan pada temperatur

tinggi.

Pada proses pengelasan banyak hal yang harus diperhatikan, salah

satunya adalah heat treatment. Perlakuan panas sendiri ada dua macam,

yaitu preheat dan post weld heat treatment (PWHT). Untuk mendapatkan

hasil las yang baik, setelah proses pengelasan perlu dilakukan perlakuan

panas yaitu post weld heat treatment (PWHT) yang bertujuan untuk

menghilangkan tegangan sisa yang terbentuk setelah pengelasan selesai

2

akibat tegangan thermal karena perbedaan temperatur antara logam induk

dan daerah las. Material akan mengalami perubahan struktur setelah proses

pemanasan dan pendinginan pada proses pengelasan. Struktur ini

menyimpan banyak tegangan sisa yang membuat material getas yaitu

bersifat keras namun ketangguhan lebih rendah. Untuk itu perlu dilakukan

pemanasan dengan suhu dan jangka waktu tertentu pula sehingga sifat dapat

kembali seperti semula.

Seperti yang diisyaratkan pada AWS Welding Handbook Ninth Edition

Vol 4 disebutkan untuk material Chorme-Molybdenum temperatur PWHT

adalah 620-720ºC dan lama holding time adalah 2.36 min/mm

(1jam/25mm), dan tambahan 0.6min/mm(15menit/25mm) dengan minimum

30 menit. Begitupun juga dengan yang diisyaratkan oleh client specification

pada project pengerjaan buckstay dengan temperatur PWHT 620-650ºC

dengan holding time 30 menit. Hal ini dilakukan untuk mengurangi

tegangan sisadan menurunkan nilai kekerasan pada material sehingga masih

masuk dalam batas maksimum.

Ketika pelaksanaan PWHT pada pekerjaan fabrikasi tentunya sering

terdapat berbagai kendala, seperti temperatur furnace tidak memenuhi

temperatur minimum yang diisyaratkan oleh standard. Oleh karena itu, pada

penelitian kali ini temperatur dan holding time akan menjadi fokus

pembahasan tugas akhir ini yang akan dibuktikan terhadapdan nilai

kekerasan dan struktur mikro. Hasil tugas akhir ini adalah mendapatkan

temperatur dan holding time yang dapat dijadikan sebagai referensi pada

proses PWHT.

1.2. Perumusan Masalah

Berdasarkan latar belakang, maka masalah yang akan diangkat dalam

proposal tugas akhir ini adalah :

1. Bagaimana struktur mikro material pada variasi temperatur PWHT

590ºC, 620ºC dan 650ºC dengan holding time selama 30 menit dan 60

menit?

3

2. Bagaimana nilai kekerasan material pada variasi temperatur PWHT

590ºC, 620ºC dan 650ºC dengan holding time selama 30 menit dan 60

menit?

1.3. Tujuan

Tujuan dalam penulisan proposal tugas akhir adalah sebagai berikut :

1. Mengetahui struktur mikro material pada variasi temperatur PWHT

590ºC, 620ºC, 650ºC dan holding time 30 dan 60 menit.

2. Mengetahui nilai kekerasan material pada variasi temperatur PWHT

590ºC, 620ºC, 650ºC dan holding time 30 dan 60 menit.

1.4. Manfaat Tugas Akhir

Adapun manfaat daripenelitian yang akan dibuat adalah :

1. Sebagai sarana untuk menerapkan ilmu–ilmu yang didapatkan selama

perkuliahan di jurusan Teknik Pengelasan.

2. Kesimpulan yang didapat dari penelitian ini dapat dijadikan sebagai ilmu

pengetahuan.

3. Dari hasil yang didapatkan bisa menjadi referensi untuk pembuatan

prosedur pelaksanaan PWHT.

1.5. Batasan Masalah

Batasan masalah yang diberikan untuk menyelesaikan penelitian

adalah :

1. Material yang digunakan dalam penelitian ini adalah SA 387 Grade 11

Class 1

2. Tebal plat 19mm

3. Pengujian yang dilakukan adalah hardness test dan metalografi tes

4. Proses pengelasan adalah FCAW

5. Menggunakan filler AWS 5.29 E-81T1 dengan Ø1.2 mm

6. Posisi pengelasan 1G

7. Jenis sambungan las adalah butt joint

8. Jenis kampuh adalah V groove 60º

4

9. Minimum temperatur preheat 158°C

10. Proses PWHT menggunakan furnace

11. Pendinginan dilakukan di dalam furnace

12. PWHT dilakukan pada temperatur 590ºC, 620ºC, 650ºC dengan holding

time 30 menit dan 60 menit.

5

BAB 2

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Definisi Pengelasan

Definisi pengelasan menurut DIN (Deutsche Industrie Norman) adalah

ikatan metalurgi pada sambungan logam atau logam paduan yang

dilaksanakan dalam keadaan lumer atau cair. Dengan kata lain, las

merupakan sambungan setempat dari beberapa batang logam dengan

menggunakan energi panas. Mengelas adalah suatu aktifitas menyambung

dua bagian benda atau lebih dengan cara memanaskan atau menekan atau

gabungan dari keduanya sedemikian rupa sehingga menyatu seperti benda

utuh. Penyambungan bisa dengan atau tanpa bahan tambah (filler metal)

yang sama atau berbeda titik cair maupun strukturnya.

Pengelasan dapat diartikan dengan proses penyambungan dua buah

logam sampai titik rekristalisasi logam, dengan atau tanpa menggunakan

bahan tambah dan menggunakan energi panas sebagai pencair bahan yang

dilas. Pengelasan juga dapat diartikan sebagai ikatan tetap dari benda atau

logam yang dipanaskan. Mengelas bukan hanya memanaskan dua bagian

benda sampai mencair dan membiarkan membeku kembali, tetapi membuat

lasan yang utuh dengan cara memberikan bahan tambah atau elektroda pada

waktu dipanaskan sehingga mempunyai kekuatan seperti yang dikehendaki.

Kekuatan sambungan las dipengaruhi beberapa faktor antara lain prosedur

pengelasan, bahan, elektroda dan jenis kampuh yang digunakan

(Wiryosumatro,1996).

2.2 Proaes Pengelasan FCAW

Flux cored arc welding (FCAW) merupakan las busur listrik flux inti

tengah atau pelindung inti tengah. FCAW merupakan kombinasi antara

proses SMAW dan GMAW. Sumber energi pengelasan yaitu dengan

menggunakan arus listrik AC atau DC dari pembangkit listrik atau melalui

trafo dan atau rectifier. FCAW adalah salah satu jenis las listrik yang

memasok filler elektroda secara mekanis terus ke dalam busur listrik yang

6

terbentuk di antara ujung filler elektroda dan metal induk. Gas pelindungnya

juga sama-sama menggunakan karbon dioksida atau argon, terkadang juga

campuran dari karbondioksida dan argon. Biasanya, pada mesin las FCAW

ditambah robot yang bertugas untuk menjalankan pengelasan biasa disebut

dengan super anemo.

Flux cored arc welding atau las busur berinti flux mirip dengan proses

las GMAW, yaitu menggunakan elektroda solid dan tubular yang

diumpankan secara kontinyu dari sebuah gulungan. Elektroda diumpankan

melalui gun atau torch sambil menjaga busur yang terbentuk diantara ujung

elektroda dengan base metal. FCAW menggunakan elektroda dimana

terdapat serbuk flux di dalam batangnya. Butiran-butiran dalam inti kawat

ini menghasilkan sebagian atau semua shielding gas yang diperlukan. Jadi

berlawanan dengan GMAW, dimana seluruh gas pelindung berasal dari

sumber luar. FCAW bisa juga menggunakan gas pelindung tambahan,

tergantung dari jenis elektroda, logam yang dilas, dan sifat dari pengelasan

yang dikerjakan (Daryanto, 2013).

2.2.1 Karakteristik Mesin Las FCAW

Mesin las FCAW menurut arusnya dibedakan menjadi tiga

macam yaitu mesin las arus searah atau Direct Current (DC), mesin

las arus bolak- balik atau Alternating Current (AC) dan mesin las

arus ganda yang merupakan mesin las yang dapat digunakan untuk

pengelasan dengan arus searah (DC) dan pengelasan dengan arus

bolak-balik (AC). Mesin Las arus DC dapat digunakan dengan dua

cara yaitu polaritas lurus dan polaritas terbalik. Mesin las DC

polaritas lurus (DC-) digunakan bila titik cair bahan induk tinggi

dan kapasitas besar, untuk pemegang elektrodanya dihubungkan

dengan kutub negatif dan logam induk dihubungkan dengan kutub

positif, sedangkan untuk mesin las DC polaritas terbalik (DC+)

digunakan bila titik cair bahan induk rendah dan kapasitas kecil,

untuk pemegang fillernya dihubungkan dengan kutub positif dan

logam induk dihubungkan dengan kutub negatif. Pilihan ketika

menggunakan DC polaritas negatif atau positif adalah terutama

7

ditentukan elektroda yang digunakan. Beberapa filler FCAW

didesain untuk digunakan hanya DC- atau DC+. Filler lain dapat

menggunakan keduanya DC- dan DC+ (Daryanto, 2013).

2.2.2 Komponen-komponen Mesin Las FCAW

Pada mesin las flux cored arc welding (FCAW) terdapat

berbagai macam komponen yang saling berkaitan satu dengan yang

lainnya sehingga mesin las FCAW dapat bekerja dengan baik.

Komponen mesin las FCAW ditunjukkan pada Gambar 2.1. Berikut

adalah komponen-komponen mesin las FCAW:

1. Tabung Gas CO2

Tabung gas CO2 adalah tabung yang digunakan sebagai tempat

gas pelindung wire yang menggunakan gas karbon dioksida

(CO2).

2. Regulator

Regulator pada gas CO2 berbeda dengan tabung gas pada

umumnya karena pada bagian belakang regulator terdapat oven

untuk memanaskan gas CO2 karena gas CO2 bersifat dingin, jika

tidak dipanaskan maka akan terjadi penyumbatan pada saluran gas

buang.

3. Selang gas CO2

Selang gas CO2 adalah alat penyalur gas CO2 ke mesin.

4. Torch/ Gun

Gun berfungsi sebagai alat penyalur gas pelingung dan kawat

las pada benda kerja. Serta sebagai penghantar massa.

5. Control box

Digunakan untuk mengatur posis, kecepatan, besar kecil

ayunan, laju mesini Gun/Torch pada saat pengerjaan.

6. Welding wire

Wire pada mesin FCAW berbeda dengan wire pada umumnya

karena wire pada FCAW memiliki selaput pelindung yang

melindungi hasil pengelasan dari kontaminasi udara luar.

7. Control system

8

Control system adalah mesin yang digunakan untuk mengatur

arus pada mesin FCAW otomatis.

8. Kabel power

Kabel power adalah kabel yang menghubungkan antara mesin

dan supply tenaga.

9. Trafo

Digunakan untuk mengubah arus voltase pada supply tenaga

untuk menggerakkan motor pada control box.

10. Rail

Digunakan sebagai dudukan control box agar dapat

melakukan pengelasan dengan jarak yang panjang.

Gambar 2.1 Komponen mesin las FCAW (Jeffus, 2013)

2.3 Filler Metal FCAW

FCAW adalah proses las yang menggunakan kawat las kontinyu,

dimana inti fluks akan melindungi cairan las dan kemudian membentuk

terak (tipis) setelah cairan las beku, seperti proses las busur manual.

Beberapa tipe kawat las dapat melindungi secara keseluruhan proses tersebut

artinya fluksnya dapat melindungi cairan las dari kontaminasi udara luar

pada saat proses las berlangsung dan membentuk terak pelindung saat

pembekuan. Namun ada tipe kawat elektroda yang membutuhkan gas

pelindung tambahan (kedua), seperti gas karbon dioksida (CO2) atau

9

campuran gas argon dan CO2 (Jeffus, 2013). Karakteristik pengelasan pada

proses FCAW berdasarkan jenis flux dapat dilihat pada Tabel 2.1.

Tabel 2.1 Karakteristik Pengelasan Berdasar Jenis Flux

Klasifikasi Karakteristik Gas Pelindung

T-1 Membutuhkan permukaan yang bersih dan menghasilkan sedikit spatter. Dapat digunakan untuk lasan single pass atau multiple pass di semua posisi

CO2 atau Argon dan CO2

T-2 Membutuhkan permukaan yang bersih dan menghasilkan sedikit spatter. Dapat digunakan untuk lasan single pass dalam posisi datar (1G dan 1F) dan horizontal (2F) saja.

CO2

T-3 Digunakan pada material tipis untuk lasan jalur tunggal pada posisi rata (1G dan 1F) dan horizontal (2F)

Tidak ada

T-4 Penetrasi rendah dan slag yang tipis dan mudah dilepas, digunakan untuk lasan pas tunggal dan multiplw pada posisi datar (1G dan 1F) dan posisi horizontal (2F) saja

Tidak ada

T-5 Penetrasi rendah dan slag yang tipis dan mudah dilepas, digunakan untuk lasan pas tunggal dan ganda di posisi datar (1G dan 1F) saja

CO2 atau tidak menggunakan gas pelindung

T-6 Mirip dengan T-5 tanpa gas pelindung diterapkan secara eksternal

Tidak ada

T-G Komposisi dan klasifikasi elektroda ini tidak diberikan dalam kelas sebelumnya. itu dapat digunakan untuk lasan lulus tunggal atau ganda

Menggunakan atau tidak gas pelindung

Sumber: Jeffus, 2013

2.3.1 Gas argon

Adalah jenis gas pelindung yang digunakan secara sendiri ataupun

dicapurdengan gas yang lain dapat mencapai karakteristik busur yang

di inginkan dalam proses pengelasan ferro maupun non-ferro. Hampir

semua pengelasan GMAW mengunakan gas argon maupun campuran

gas argon untuk mendapatkan weldability, sifat mekanik, karteristik

busur yang baik. Potensi ionisasi pada gas argon yang rendah akan

menghasilkan kesetabilan busur yang baik (Jeffus, 2013).

2.3.2 Gas karbondioksida

Gas karbondioksida biasa digunakan untuk pengelasan logam ferro

kelebihan dari gas ini adalah kecepatan las yang baik dan hasil penetrasi

yang lebih dalam. Gas karbondioksida dapat dicampur dengan gas lain

untuk mendapatkan karakteristik yang lebih baik (Jeffus, 2013).

10

E81T1-B2 adalah elektroda baja paduan rendah yang dirancang untuk

pengelasan single pass dan multiple pass, di semua posisi, dari pelat baja dan

pipa baja kromium-molibdenum tertentu di mana 1¼% Cr dan ½% Mo

diperlukan dalam deposit las. Paduan E81T1-B2 dirancang untuk mengelas

baja yang tunduk pada layanan suhu tinggi seperti pelat A387 Gr 11 dan pipa

A335 P11. Bahan-bahan ini digunakan dalam pembuatan boiler, penukar panas,

dan bejana tekan. Menurut S.Riyaz (2012) fasa yang terbentuk pada daerah las

yaitu ferit dan bainit, dapat dilihat pada Gambar 2.2.

Menutur Masakazu (2002) filler metal E81T1-B2 memiliki karakteristik

sebagai berikut:

a. Pengelasan lebih stabil sehingga sifat mekanik yang sangat baik.

b. Sedikit spatter

c. Terak mudah dihilangkan

d. Menahan terjadinya creep dan mempertahankan kekuatan pada suhu tinggi.

Gambar 2.2 Struktur mikro daerah las 1.25Cr-0.5Mo (S.Riyaz, 2012)

2.4 Siklus Thermal Daerah Las

Dalam Pengelasan terdiri dari tiga bagian yaitu logam Pengelasan, daerah

terpengaruh panas HAZ (Heat Affected Zone) dan logam induk yang tak

terpengaruhi (Wiryosumarto, 1996), seperti yang ditunjukkan pada Gambar

2.3..

11

Gambar 2.3 Metalurgi Las (Wiryosumarto, 1996)

2.4.1 Logam las (Weld metal)

Logam las (weld metal) merupakan bagian dari logam

yang pada waktu pengelasan mencair kemudian membeku.

Berasal dari filler metal dan logam induk bila menggunakan

consumable electrode.Berasal dari logam induk bila

menggunakan noncunsumable eletrode dan tanpa filler metal

2.4.2 HAZ (Heat Affected Zone)

Daerah yang dipengaruhi panas Heat Affected Zone dan

disingkat HAZ merupakan logam dasar yang bersebelahan

dengan logam las yang selama proses pengelasan mengalami

siklus termal pemanasan dan pendinginan cepat, sehingga

terjadi perubahan struktur akibat pemanasan tersebut

disebabkan daerah yang mengalami pemanasan yang cukup

tinggi.

2.4.3 Logam Induk (Base Metal)

Logam induk merupakan logam dasar dimana panas dan

suhu pengelasan tidak menyebabkan terjadinya perubahan-

perubahan struktur dan sifat.

2.5 Material Baja

Carbon steel atau baja karbon merupakan material logam yang

terbentuk dari unsur utama Fe dan unsur kedua yang berpengaruh pada sifat-

sifatnya adalah karbon, sedangkan unsur yang lain berpengaruh menurut

persentasenya unsur. Pemakaian campuran karbon pada baja yang

dibutuhkan pada pemakaian suatu alat (Amanto, 1999).

Semakin tinggi paduan karbon pada Fe titik didihnya lebih rendah dari

titik leburnya. Maka penambahan unsur karbon pada baja sangatlah

berpengaruh pada tingkat kekerasan suatu bahan yang akan diproses menjadi

12

barang yang berhubungan dengan permesinan maupun lainnya. Dan juga

menentukan keuletan dan kegetasan suatu bahan tersebut pada saat uji

kekerasannya. Menurut Amanto (1999) Carbon steel dibedakan ke dalam

bebagai golongan diantaranya yaitu :

1. Low Carbon Steel

Low carbon steel baja karbon rendah adalah baja yang mempunyai

kandungan karbon 0.025% - 0.30 %. Hasil dari baja jenis ini biasanya

berbentuk plat dari hasil pembentukan roll. Karena memiliki kandungan

karbon yang rendah serta strukut mikro yang berupa ferrite dan pearlite

sehingga baja karbon rendah ini memiliki sifat lunak dan kekuatanya rendah

namun dari segi keuletan dan ketanguhan sagat baik.

2. Medium Carbon Steel

Medium carbon steel adalah baja carbon yang mempunyai kandungan

karbon antara 0.30 % sampai 0.6%. Hasil dari baja jenis ini banyak

digunakan untuk alat-alat perkakas mesin. Baja jenis ini banyak di

aplikasikan pada sektor industri, fabrikasi, kontruksi dan lain-lain.

3. High Carbon Steel

Baja karbon tinggi adalah jenis baja yang mempunyai kandungan

karbon antara 0.6% sampai 1.4 %. Baja ini adalah baja yang mempunyai

kekuatan paling tinggi namun juga getas dan sulit dilakukan proses

pengelasan. Aplikasi untuk baja jenis ini adalah untuk alat-alat perkakas

seperti palu, kikir, pahat bubut, mesin pemotong plat.

2.6 Diagram Fasa

Diagram fasa adalah diagram yang menampilkan hubungan antara

temperature dimana terjadi perubahan fasa selama proses pendinginan dan

pemanasan yang lambat dengan kadar karbon. Diagram ini merupakan dasar

pemahaman untuk semua operasi perlakuan panas. Fungsi dari diagram fasa

ini sendiri yaitu untuk memudahkan memilih temperature pemanasan yang

sesuaiuntuk setiap proses perlakuan panas baik proses anealling,

normalizing, maupun hardening (Amanto, 1999).

13

Suatu diagram fasa idealnya akan menggambarkan hubungan antara

fasa, komposisi dan temperature pada kondisi keseimbangan (equilibrium

yaitu konidisi dimana tidak terjadi perubahan yang bergantung terhadap

waktu). Diagram fasa equilibrium ada beberapa macam, diagram fasa

berdasarkan jumlah komponen yang menyusun misalnya disebut biner

untuk sistem paduan dengan dua komponen, terner untuk sitem paduan

dengan 3 komponen. Fasa dikatakan dalam keadaan setimbang jika sebuah

sistem mempunyai energi bebas minimum pada temperatur, tekanan dan

komposisi tertentu maka tidak akan terjadi perubahan kondisi. Diagram fasa dapat dilihat pada Gambar 2.4.

Gambar 2.4 Diagram Fasa (Amanto, 1999)

2.7 Sifat Mampu Las Baja Karbon

Sifat mampu las didefinisikan sebagai kemampuan suatu material

untuk dilakukan pengelasan. Kemampuan las dapat dikatakan sebagai

tingkat kemudahan suatu material untuk dilakukan pengelasan tanpa

menyebabkan perubahan sifat-sifat yang signifikan, tanpa adanya keretakan

atau cacat-cacat lainnya (Wiryosumatro, 1996). Pada umumnya sifat

mampu las dari baja karbon diprediksi dari nilai karbon ekuivalen (CE)

dalam baja tersebut. Berdasarkan IIW, nilai karbon ekuivalen dapat dihitung

14

pada Persamaan 2.1. Klasifikasi kemampuan las baja karbon berasarkan

karbon ekuivalen (CE) dapat dilihat pada Tabel 2.2.

CE = %C + ( + + (

(2.1)

Tabel 2.2 Penentuan Preheat dan PWHT Berdasar CE

No Carbon Equivalen (CE) Perlakuan pengelasan

1 CE<0.35 No preheat and no PWHT

2 0.35≤CE≤0.55 Preheat and no PWHT

3 0.55≤CE Preheat and PWHT

Sumber : Welding Metallurgy Handbook, 2013

2.8 Material SA 387 Grade 11 Class 1

Baja paduan Chromium-Molybdenum mengandung 0,5% - 9%

chromium dan 0,5% - 1% molybdenum. Komposisi tersebut memberikan

kemampuan las yang baik dan hardenability yang tinggi. Material ini juga

mempunyai kekuatan yang baik pada suhu tinggi. Selain itu kombinasi dari

kromium dan molibdenum juga meningkatkan ketahanan terhadap serangan

hydrogen dan creep.

Paduan baja Chromium-Molybdenum (Cr-Mo) yang memiliki sifat

ketahanan korosi yang baik dan kekuatan yang baik pada temperatur tinggi

sehingga banyak digunakan dalam industri perminyakan dan suhu tinggi

aplikasi seperti peralatan pembangkit tenaga uap serta bagian-bagian dari

ketel uap yang bekerja pada temperatur tinggi (AWS Welding Handbook

Ninth Edition Vol.4, 2015).

Material SA 387 Grade 11 Class 1. Material ini mengandung 1.25%

Chromium dan 0,5% Molybdenum. Tabel 2.3 menunjukan komposisi kimia

SA 387 Grade 11 Class 1 dan Tabel 2.4 menunjukan mechanical properties

SA 387 Grade 11 Class 1.

Tabel 2.3 Chemichal Compositon

Elements Composition

Carbon:

Heat analysis

Product analysis

0.05 - 0.17 0.04 - 0.17

Manganese:

Heat analysis

Product analysis

0.40 - 0.65 0.35 - 0.73

15

Tabel 2.4 Chemichal Compositon (lanjutan)

Phosphorus, max:

Heat analysis

Product analysis

0.025 0.025

Sulfur, max:

Heat analysis

Product analysis

0.025 0.025

Silicon:

Heat analysis

Product analysis

0.50 - 0.80 0.44 - 0.86

Chromium:

Heat analysis

Product analysis

1.00 - 1.50 0.94 - 1.56

Molybdenum

Heat analysis

Product analysis

0.45 - 0.65 0.40 - 0.70

Sumber: ASME Section II Part A, 2017

Tabel 2.5 Mechanical Properties

Tensile Strength, ksi (Mpa) 60-85 (415-585)

Yield Strength, ksi (Mpa) 35 (240)

Elongation in 8 in. (200mm), min. % 19

Elongation in 2 in. (50mm), min. % 22

Sumber: ASME Section II Part A, 2017

Material SA 387 Grade 11 Class 1 merupakan material dengan

struktur mikro berupa ferrit dan bainit. Hal ini diakibatkan karena proses

produksi dari SA387 dilakukan pemanasan ulang pada temperatur tertentu

sehingga terbentuk struktur ferit dan bainit (Hye-sung Na, 2017).

Gambar 2.5 Struktur mikro Base Metal SA 387 (Hye-sung Na, 2017)

Gambar 2.6 Struktukr mikro A387 (ASM Atlas of Microstructure, 1970)

Bainit

Ferit

16

2.9 Metalurgi Pengelasan Material Chrome-Molybdenum

Metalurgi pengelasan dari baja Cr-Mo sama dengan baja paduan

rendah lainya yang mempunyai kemampuan hardenability. Baja-baja

tersebut akan mengeras apabila dilakukan quenching pada temperatur

austenit dan rentan terhadap hydrogen cracking. Retak yang bisa timbul

pada baja Cr-Mo meliputi quench cracking dan hydrogen cracking. Prosedur

pengelasan yang akan digunakan harus menyertakan usaha perlindungan

yang dibutuhkan untuk mencegah terjadinya retak pada weld metal dan

HAZ. Penetuan temperatur preheat yang sesuai dan pemilihan elektroda

yang tepat dapat mencegah terjadinya retak. Post Weld Heat Treatment

(PWHT) juga dapat digunakan untuk menurunkan nilai kekerasan material

dan meningkatkan ketangguhan pada weld metal dan HAZ.

Prosedur dan proses pengelasan low hydrogen harus digunakan pada

baja Cr-Mo. Komposisi kimia dari elektroda harus mendekati atau hampir

sama dengan komposisi kimia base metal kecuali pada bagian carbon

content, yang mana biasanya lebih rendah dari base metal. Jika kemampuan

tahan korosi dan batas maksimum nilai kekerasan menjadi perhatian utama,

maka penggunaan elektroda dengan low carbon grade menjadi pilihan yang

disarankan. Namun tingkat carbon yang lebih tinggi juga diperlukan apabila

hasil lasan akan dilakukan normalizing, tempering maupun quenching atau

ketika 100% joint efficiency diperlukan pada temperatur tinggi.

Seperti baja paduan rendah lainya, baja Cr-Mo akan mengalami

penggetasan selama long-time service pada jarak temperatur dari 370oC

hingga 590oC. Tingkat kegetasan dari baja Cr-Mo dipegaruhi oleh

komposisi kimia temperatur eksposur dan durasi. Kondisi tersebut juga

dikenal dengan istilah temper embrittlement (AWS Welding Handbook

Ninth Edition Vol.4, 2015).

Pada pengelasan material Cr-Mo sangat rentan terbentuknya

hardenability, karena unsur-unsur yang terkandung pada material cenderung

untuk meningkatkan karbon ekuivalen, sehingga weldability material akan

menurun. Dengan mengetahui komposisi kimia dari suatu material maka

dapat diketahu sifat atau karakteristik dari material tersebut. Berikut adalah

17

beberapa unsur-unsur yang terdapat pada material Cr-Mo beserta

karakteristik masing-masing unsur (Wiyosumarto, 2004).

1. Pengaruh Karbon (C)

Karbon merupakan unsur pengerasan yang utama pada baja,

penambahan karbon akan meningkatkan kekerasan dan kekuatan tarik

baja diiringi dengan penurunan harga kekuatan impact. Jika kadar

karbon meningkat sampai diatas 0,85% kekuatan cenderung akan turun

meskipun kekerasan relatif tetap.

2. Pengaruh Mangan (Mn)

Kandungan mangan lebih kurang 0,6% tidak mempengaruhi sifat

baja, dengan kata lain mangan tidak memberikan pengaruh yang besar

pada struktur baja dalam jumlah rendah. Penambahan mangan dalam

baja dapat menaikkan kekuatan tarik dan sedikit kekerasan, sehingga

baja dengan penambahan mangan memiliki sifat kuat dan kenyal.

3. Pengaruh Posfor (P)

Unsur ini membuat baja mengalami retak dingin (cold crack).

Namun unsur ini dapat menaikkan fluiditas yang membuat baja dapat

mudah dirol panas. Kadar posfor dalam baja biasanya kurang dari

0.05%.

4. Pengaruh Silikon (Si)

Silikon merupakan unsur paduan yang kandungan lebih dari 0,4%

yang berpengaruh menaikkan tegangan Tarik, ketika silicon dibawah

0,30% maka hal ini akan meningkatkan kekuatan tanpa menurunkan

elastisitas dan jika kandungan silicon melebihi 0,4% akan ditandai

penurunan elastisitas.

5. Pengaruh Chromium (Cr)

Penambahan chromium pada baja menghasilkan struktur yang

lebih halus dan membuat sifat baja lebih keras. Kromium dapat

menambah kekuatan tarik dan keplastisan serta berguna dalam

membentuk lapisan pasif untuk melindungi baja dari korosi.

18

6. Pengaruh Molibdenum (Mo)

Molibdenum adalah elemen yang berperan dalam pembentukan

ferit. Penambahan Mo menghasilkan butiran halus, meningkatkan

kekerasan, meningkatkan ketahanan panas dan meningkatkan ketahanan

fatique. Molibedenum meningkatkan ketahanan terhadap korosi dan

digunakan untuk sebagian besar dalam baja paduan.

2.10 Fasa dan mikrostruktur

Dalam logam dan sistem material lainnya, fase dipertimbangkan untuk

menjadi secara fisik homogen dan berbeda bagian dari sistem. Itu terikat

oleh komposisi batas, yang bervariasi dengan suhu. Istilah mikrostruktur

digunakan karena hampir semua geometris fitur fase dan struktur lain yang

menentukan sifat baja hanya dapat diamati dengan bantuan mikroskop.

Struktur mikro dari jenis baja tergantung pada jumlah berbagai paduan

elemen yang dikandungnya, dan juga pada saat ini suhu dan riwayat termal.

Bagian berikut menguraikan fase dari sistem besi-besi karbida, dari mana

baja tersusun, dan struktur mikro umumnya diamati dalam baja (AWS

Welding Handbook Ninth Edition Vol.4, 2015).

Menurut Imam (2016), ada beberapa jenis struktur mikro, yaitu:

1. Ferit

Larutan padat karbon dan unsur paduan lainnya pada struktur Kristal

BCC disebut ferit. Ferit terbentuk pada proses pendinginan yang lambat

dari austenit baja hipoeutektoid pada saat mencapai A3. Ferit bersifat

sangat lunak, ulet dan memiliki kekerasan sekitar 70 - 100 BHN dan

memiliki konduktifitas yang tinggi. Jika austenit didinginkan di bawah

A3, austenit yang memiliki kadar C yang sangat rendah akan

bertransformasi ke Ferit (yang memiliki kelarutan C maksimum sekitar

0,025 % pada temperatur 7230C).

2. Austenit

Pada suhu antara 912 ° C dan 1394 ° C (1674 ° F dan 2541 ° F), struktur

kristal stabil dari besi murni adalah face-centered cubic (FCC). Struktur

ini dinamakan demikian karena sel unitnya adalah sebuah kubus dengan

19

atom besi di masing-masing sudut dan di tengah setiap permukaan

kubus. Fase besi yang menunjukkan struktur ini disebut gamma (γ) -iron

atau austenite. Faktor pengepakan yang berubah antara ferit dan austenit

bertanggung jawab atas kontraksi volumetric ketika ferit berubah

menjadi austenit pada pemanasan di atas 912 ° C (1674 ° F). Austenit

bersifat paramagnetik. Perubahan karbon yang tiba-tiba kelarutan saat

zat besi berubah dari FCC ke BCC aktif pendinginan di bawah 912 ° C

(1674 ° F) adalah alasan utama sifat mekanik baja dapat sangat

bervariasi, dan dengan demikian dapat disesuaikan untuk aplikasi

tertentu.

3. Sementit

Sementit adalah senyawa besi dengan karbon yang umum dikenal

sebagai karbida besi dengan rumus kimianya Fe3C (prosentase karbon

padasementit adalah sekitar 6,67 %). Sel satuannya adalah ortorombik

dan bersifat keras dengan harga kekerasannya sekitar 65-68 HRC. Pada

struktur hasil anil karbida tersebut akan berbentuk bulat dan tertanam

dalam matrik ferit yang lunak sehingga dapat meningkatkan mampu

mesin dari baja yang bersangkutan. Keberadaan karbida-karbida pada

baja-baja yang dikeraskan, terutama pada HSS dan baja cold-worked

dapat meningkatkan ketahanan aus.

4. Perlit

Perlit adalah campuran sementit dan ferit yang memiliki kekerasan

sekitar 10-30 HRC. Jika baja eutektoid (0,8%C) diaustenisasi dan

didinginkan dengan cepat ke suatu temperatur dibawah A1, misalnya ke

temperatur 700ºC dan dibiarkan pada temperatur tersebut sehingga

terjadi transformasi isotermal, maka austenit akan mengurai dan

membentuk perlit melalui proses pengintian (nukleasi) dan

pertumbuhan. Perlit yang terbentuk berupa campur ferit dengan sementit

yang tampak seperti pelat-pelat yang tersusun bergantian. Perlit yang

terbentuk sedikit dibawah temperatur eutektoid memiliki kekerasan vang

lebih rendah dan memerlukan waktu inkubasi yang lebih banyak.

Penurunan temperatur lebih lanjut waktu inkubasi yang diperlukan

20

untuk transformasi ke perlit makin pendek dan kekerasan yang dimiliki

oleh perlit lebih tinggi.

5. Bainit

Ada dua morfologi klasik bainit dalam ferro struktur mikro upper bainite

dan lower bainite. Kedua jenis ini terbentuk pada suhu yang berbeda.

rentang. Upper bainite sering ditandai dengan struktur kasar dan

terbentuk pada suhu antara 350 ° C dan 550 ° C (660 ° F dan 1020 ° F) .

Lower bainite umumnya terbentu di bawah 350 ° C (660 ° F), meskipun

kandungan karbonnya mungkin mempengaruhi suhu di mana lower

bainite dimulai untuk membentuk bainit yang lebih rendah ditandai

dengan seperti piring morfologi.

6. Martensit

Martensit memiliki struktur kristal BCC. Martensit dibentuk oleh

transformasi dengan pendinginan cepat dari keadaan austenitik. Dalam

paduan besi karbon dan baja, austenit merupakan fasa induk dan

bertransformasi menjadi martensit pada saat pendinginan. Transformasi

ke martensit berlangsung tanpa difusi sehingga komposisi yang dimiliki

oleh martensit sama dengan komposisi austenit.

2.11 Pemanasan Awal (preheat)

Definisi preheat menurut AWS (American Welding Society) adalah

proses pemasanan di base metal sebelum dilakukannya proses pengelasan.

Sedangkan preheat temperature adalah suhu dari logam induk (base metal)

pada daerah yang akan dilakukan proses pengelasan. Preheating bisa saja

menggunakan gas burner, oxy-gas flame, electric blanket, pemanas induksi,

atau pemanasan di furnace. Pemanasan di sekitar area yang akan dilakukan

pengelasan diusahakan merata untuk mendapatkan hasil yang bagus.

Pemanasan yang berlebihan atau tidak merata dapat menyebabkan tegangan

sisa yang tinggi, distorsi, atau perubahan metalurgi yang tidak diinginkan

pada logam induk.

Ketika preheat diperlukan maka semua sambungan pengelasan harus

dipanaskan sampai temperatur yang diinginkan (temperatur preheat bagian

21

luar dan dalam logam induk harus tercapai), jika memungkinkan panaskan

logam intuk pada salah satu sisi dan ukur temperatur logam sisi yang

berlawanan. Panas yang terjadi akan dihantarkan dengan cara konduksi dan

inspektur las harus meyakinkan suhu sisi yang berlawanan tersebut.

Beberapa tujuan dilakukannya preheating adalah (Vlack, 1981):

1. Untuk mengurangi kelembaban dari area pengelasan. Biasanya

dilakukan dengan cara memanaskan permukaan material dengan

suhu yang relatif tidak terlalu tinggi, hanya sedikit diatas ttik didih

air. Hal tersebut untuk mengeringkan permukaan dan

menghilangkan kontaminan yang tidak diinginkan sehingga

menyebabkan porosity, hydrogen embrittlement, atau cracking

karena adanya hydrogen selama proses pengelasan

2. Untuk menurunkan gradient temperature. Preheating akan

mengurangi perbedaan temperatur dari material induk sehingga

akan meminimalkan masalah yang terjadi seperti distorsi dan

tegangan sisi yang berlebihan. Apabila tidak dilakukan preheating

maka bisa terjadi perbedaan temperatur yang besar antara area

hasil las dengan logam induk. Hal ini dapat mengakibatkan

pendinginan yang terlalu cepat sehingga menyebabkan

terbentuknya martensite dan pada beberapa material dengan

hardenability yang tinggi mungkin terjadi cracking.

Pada pengelasan baja Cr-Mo akan memerlukan temperatur preheat

minimum. Material paduan Cr-Mo berpeluang besar mempunyai

hardenability yang tinggi dan rentan terhadap hydrogen cracking. Apabila

material tersebut didinginkan terlalu cepat atau terjadi overheating maka

dapat mengakibatkan efek yang serius terhadap peforma yang diinginkan.

Berdasarkan AWS Welding Handbook Vol.4, untuk material Cr-Mo SA 387

Grade 11 Class 1, temperatur preheat minimum yang disarankan adalah

150oC.

22

2.12 Post Weld Heat Treatment (PWHT)

Dalam setiap pengelasan akan didapatkan pemanasan yang tidak

merata antara weld metal, base metal, dan daerah HAZ. Dengan perbedaan

pemasan yang menyebabkan struktur yang menyusun suatu material akan

berubah. Untuk itu perlu dilakukan panas kembali untuk mengatur kembali

struktur dari material. Perlakuan panas yang akan dilakukan pada material

baja bertujuan utama untuk membentuk struktur mikro baja tersebut.

Dengan terbentuknya struktur yang baru maka akan didapat sifat kekuatan

dari kekerasan bahan.

PWHT adalah bagian dari proses heat tratment yang bertujuan untuk

menghilangkan tegangan sisa yang terbentuk akibat proses pengelasan.

Material akan mengalami perubahan strukutr dan grain size akibat dari

pemanaan dan pendinginan. Struktur yang tidak homogen ini menyimpan

tegangan sisa yang membuat material tersebut memiliki sifat yang lebih

keras sehingga ketangguhannya rendah. Untuk mengembalikan kembali sifat

yang diinginkan teruatama dalam ketangguhan, maka struktur yang berubah

tadi dikembalikan lagi ke struktur semula melalui pemanasan pada waktu

tertentu dan dalam jangka waktu tertentu pula tergantung dari jenis material

dan ketebalan material (Vlack, 1981).

Adapun tujuan dari PWHT adalah sebagi berikut (Vlack, 1981):

1. Mengurangi tegangan sisa (residual stress)

2. Menutunkan kekerasan pada daerah pengelasan dan HAZ

3. Meningkatkan ketangguhan (toughness)

4. Menghindari retak dingin (cold crack)

5. Meningkatkan keuletan (ductility)

6. Meningkatkan daya tahan terhadap retak karena faktor lingkungan

(environtment cracking)

7. Meningkatkan stabilitas dimensional selama machining

Baja paduan chrome-molybdenum yang mengandung hingga 1.25% Cr

dan 0,5% Mo miliki weldability yang memadai untuk memenuhi persyaratan

dari beberapa code, terutama ketika dilas dengan logam pengisi karbon

rendah (mis., 0,05% C atau lebih rendah). Namun, spesifikasi prosedur

23

pengelasan harus memenuhi syarat tanpa perlakuan panas setelah

pengelasan. Misalnya, lasan material baja Cr-Mo dengan ketebalan dinding

di bawah 13 mm (0,5 in.) dan kandungan kromium 2,25% atau lebih rendah

dapat dikatergorikan sebagai weldability yang baik jika pemanasan awal

yang tepat digunakan selama pengelasan.

Lasan pada baja chrome-molybdenum yang memiliki kekuatan lebih

tinggi dan terjadi hardenability (> 3% Cr atau > 0,15% C) perlu dilakukan

post weld heat treatment terlepas dari ketebalan. Selain itu, perlakuan ini

diperlukan untuk pengelasan yang akan dilakukan terkena lingkungan

korosif tertentu. Post weld heat treatment dari pengelasan baja chrome-

molybdenum menyebabkan efek tempering yang dapat mengurangi

kekerasan dan meningkatkan daktilitas dan ketangguhan. Ini juga

mengurangi tekanan sisa, mengurangi hidrogen, dan meningkatkan

ketahanan terhadap korosi dan retak akibat korosi. Ini tercapai dengan

memanaskan sambungan yang dilas atau seluruh lasan ke suhu tepat di

bawah temperatur kritis (Ac1). Temperatur kritis pada material Cr-Mo yaitu

745°C. Rekomendasi temperatur post weld heat treatment pada material Cr-

Mo dapat dilihat pada Tabel 2.5. Waktu penahanan minimum pada

temperature post weld heat treatment yaitu 2,36 menit /mm (1 h / in.)

dengan ketebalan hingga 50 mm (2 in.), kemudian tambahan 0,60 mnt / mm

(15 mnt / in.) lebih dari 50 mm (2 in.), dengan setengah jam sebagai

minimum (AWS Welding Handbook Ninth Edition Vol.4, 2015).

Tabel 2.6 Temperatur PWHT Cr-Mo Steel

Baja paduan Temperatur

°C °F

1/2Cr-1/2Mo 620–700 1150–1300

1Cr-1/2Mo 1-1/4Cr-1/2Mo

620–720 1150–1325

2Cr-1/2Mo 2-1/4Cr-1Mo 3Cr-1Mo

680–760 1250–1400

5Cr-1/2Mo 7Cr-1/2Mo 9Cr-1Mo

700–760 1300–1400

9Cr-1Mo plus V+N6+N 730–760 1350–1400

Sumber: AWS Handbook Ninth Edition Vol.4, 2015

24

2.13 Proses Post Weld Heat Treatment (PWHT)

Proses PWHT dapat dilakukan dengan dua cara, yaitu dengan

memasukkan benda uji ke dalam tungku (furnace) PWHT atau melakukan

pemanasan local (localized) di dekat daerah lasan saja. Parameter-parameter

PWHT yang perlu dijaga adalah:

1. Laju pemansan

2. Holding temperature

3. Laju pendinginan

2.13.1 Persiapan sebelum dilaksanakan PWHT

Dalam melakukan PWHT banyak hal yang harus diperhatikan

agar tujuan dari PWHT ini tercapai. Beberapa faktor yang harus

diperhatikan adalah:

1. Expansion area

Pada proses pemanasan akan mengakibatkan terjadinya

pemuaian dan expansi material maka harus diperhatikan bahwa

saat stress relief material tersebut tidak mengalami restraint.

2. Insulation

Saat elemen sudah terpasang dengan benar maka area

disekitar elemen harus ditutup dengan wool atau ceramic fiber

untuk menjaga kestabilan suhu.

3. Cleaning material

Material harus bersih dari segala sisa-sisa fabrikasi, seperti

gram, bahan NDT dan oli.

4. Support material

Proses pemanasan akan mengakibatkan terjadinya pelunakan

material. Dengan adanya gaya gravitasi maka material yang akan

dilakukan PWHT material harus diber support untuk mencegah

distorsion.

2.13.2 Record PWHT

Semua kegiatan harus dilakukan pencatatan terhadap parameter

dan elemen lainnya. Secara garis besar faktor-faktor yang harus

dicatat dalam report PWHT adalah:

25

1. Spesifikasi material

2. Waktu pelaksanaan PWHT

3. Holding temperature PWHT

2.14 Diagram Time Temperature Transformation (TTT) dan Continous

Cooling Transformation (CCT)

Maksud utama dari proses perlakuan panas terhadap baja adalah agar

diperoleh struktur yang diinginkan supaya cocok dengan penggunaan yang

direncanakan. Struktur tersebut dapat dengan cara menerapkan proses

perlakuan panas yang spesifik. Struktur yang diperoleh merupakan hasil dari

proses transformasi dari kondisi sebelumnya (awal). Beberapa proses

transformasi dapat dibaca melalui diagram fasa. Diagram fasa Fe-C dapat

digunakan untuk memperkirakan beberapa kondisi transformasi tetapi untuk

kondisi tidak seimbang tidak dapat menggunakan diagram fasa. Dengan

demikian untuk setiap kondisi transformasi lebih baik menggunakan diagram

TTT (Time – Temperature – Transformation). Diagram ini menghubungkan

transformasi austenite terhadap waktu dan temperatur. Nama lain dari diagram

ini adalah diagram S atau diagram C. Melalui diagram ini dapat dipelajari

kelakuan baja pada setiap tahap perlakuan panas. Diagram ini dapat juga

digunakan untuk memperkirakan struktur dan sifat mekanik dari baja yang

sepuh dari temperature austenitisasinya ke suatu temperatur dibawah A1

(Imam ,2016).

Gambar 2.7 Diagram TTT 1.25Cr-0.5Mo (ASM Atlas of TTT Diagram, 1977)

26

Ferit yang terbentuk pada temperatur tinggi memiliki kekerasan

yang lebih rendah dari pada perlit yang halus. Hal ini erat kaitannya dengan

kelakuan prespitasi sementit dari austenit, Bainit yang terbentuk pada

temperatur yang lebih tinggi memiliki kekerasan yang lebih rendah

dibanding dengan bainit yang terbentuk pada temperatur yang lebih rendah.

Struktur Bainit yang terbentuk pada temperature yang lebih tinggi relative

berbeda dengan struktur Bainit yang terbentuk pada temperatur yang lebih

redah (Imam ,2016).

Saat kondisi perlakuan panas sebenarnya, transformasi umumnya

terjadi saat kondisi isothermal tetapi terjadi saat kondisi pendinginan yang

terus menerus ( Continuous Cooling ). Proses ini dapat dilihat pada diagram

CCT ( Continuous Cooling Transformasion ) pada Gambar 2.8.

Gambar 2.8 Diagram CCT 1.25Cr-0.5Mo (Seiichi Watanabe, 1967)

Kegunaan dari diagram CCT adalah untuk mengukur sejauh mana

transformasi sebagai fungsi waktu untuk suhu yang terus menurun. Dengan

kata lain sampel adalah austenitised dan kemudian didinginkan pada tingkat

yang telah ditetapkan dan derajat transformasi diukur (Imam, 2016).

27

2.15 Pengujian Kekerasan

Kekerasan suatu bahan adalah kemampuan sebuah material untuk

menerima beban tanpa mengalami deformasi plastis yaitu tahan terhadap

identasi, tahan terhadap penggoresan, tahan terhadap aus, tahan terhadap

pengikisan (abrasi). Kekerasan suatu bahan merupakan sifat mekanik yang

paling penting, karena kekerasan dapat digunakan untuk mengetahui sifat-

sifat mekanik yang lain, yaitu strenght (kekuatan) seperti pada Gambar 2.9.

Bahkan nilai kekuatan tarik yang dimiliki suatu material dapat dikonversi

dari kekerasannya (Callister, 2004).

Gambar 2. 9 Sifat Bahan dengan Kekerasan (Callister, 2004)

Ada beberapa metode pengujian kekerasan yang digunakan untuk

menguji kekerasan logam, yaitu :

1. Metode Pengujian Kekerasan Brinell

2. Metode Pengujian Kekerasan Vickers

3. Metode Pengujian Kekerasan Rockwell

Dari ketiga metode yang tersebut di atas, metode pengujian

kekerasan Vickers yang digunakan. Berikut hal-hal yang harus

diperhatikan dalam pengujian kekerasan Vickers. Pada dasarnya metode

pengujian kekerasan Vickers hampir sama dengan Brinells hanya

identornya saja yang berbeda. Beberapa hal yang perlu diperhatikan pada

metode pengujian kekerasan Vickers adalah sebagai berikut:

1. Spesimen harus memenuhi persyaratan:

a. Permukaan harus rata dan halus

b. Dapat ditumpu dengan baik dan permukaan horizontal

28

2. Identor yang digunakan adalah pyramid intan yang beralas bujur

sangkar dengan sudut puncak antara dua sisi yang berhadapan

adalah 136o.

3. Pada dasarnya semua beban bisa digunakan, kecuali untuk pelat

yang tipis harus digunakan beban yang ringan.

4. Pada pelaksanaannya, pengujian kekerasan ini dilakukan dengapn

menekan identor pada permukaan spesimen selama 10 – 30 detik.

5. Nilai kekerasan pengujian ini dinyatakan dalam satuan DPH

(Vickers Diamond Pyramid Hardness) yang dihitung berdasarkan

diagonal identasi dengan Persamaan 2.2 sebagai berikut :

DPH = { 2P sin (α/2) } / d2

= 1,854 P/d2 (2.2)

Untuk : α = 136o

Dimana : P = Gaya tekan (kgf)

d = diagonal identasi (mm)

Persamaan ini didapatkan dari hasil tapak tekan pengujian

Vickers pada Gambar 2.10.

Gambar 2. 10 Hasil Tapak Tekan Pengujian Vickers (Munir, 2000)

6. Penulisan nilai kekerasan seperti contoh berikut :

150 DPH 150/10

Dimana : 150 = Nilai Kekerasan

DPH = Metode Pengujian Vickers

150 = Gaya Pembebanan(kgf)

10 = Waktu Pembebanan(detik)

29

2.16 Pengujian Metalografi

Metalografi merupakan suatu metode untuk menyelidiki struktur

logam dengan menggunakan miroskop optik dan mikroskop elektron.

Sedangkan struktur yang terlihat pada mikroskop tersebut tersebut disebut

mikrostruktur. Pengamatan tersebut dilakukan terhadap spesimen yang

telah diproses sehingga bisa diamati dengan pembesaran tertentu

(Callister, 2004). Gambar 2.11 berikut menjelaskan spesimen dengan

pembesaran dan lingkup pengamatannya.

Gambar 2. 11 Spesimen dan Bentuk Obyek Pembesaran (Callister, 2004)

Dari gambar diatas dapat diketahui bahwa penyelidikan

mikrostruktur berkisar 10 6 cm (batas kemampuan elektron mikroskop

hingga 10 2 cm batas kemampuan mata manusia). Biasanya obyek

pengamatan yang digunakan 10 5 cm atau pembesaran 5000-30000 kali

untuk mikroskop elektron dan 10 3 cm atau order pembesaran 100-1000

kali mikroskop optik.

Agar permukaan logam dapat diamati secara metalografi, maka

terlebih dahulu dilakukan persiapan sebagai berikut :

1. Pemotongan spesimen

Pada tahap ini, diharapkan spesimen dalam keadaan datar,sehingga

memudahkan dalam pengamatan.

2. Mounting spesimen (bila diperlukan)

Tahap mounting ini, spesimen hanya dilakukan untuk material

yang kecil atau tipis saja. Sedangkan untuk material yang tebal, tidak

memerlukan proses mounting.

30

3. Grinding dan polishing

Tahap grinding dan polishing ini bertujuan untuk membentuk

permukaan spesimen agar benar-benar rata. Grinding dilakukan dengan

cara menggosok spesimen pada mesin hand grinding yang diberi kertas

gosok dengan ukuran grid yang paling kasar (grid 240) sampai yang

paling halus. Sedangkan polishing sendiri dilakukan dengan

menggosokkan spesimen diatas mesin polishing machine yang

dilengkapi dengan kain wool yang diberi serbuk alumina dengan

kehalusan 1-0,05 mikron. Panambahan serbuk alumina ini bertujuan

untuk lebih mengahluskan permukaan spesimen sehinggan akan lebih

mudah melakukan metalografi.

4. Etsa (etching)

Proses etsa ini pada dasarnya adalah proses korosi atau

mengorosikan permukaan spesimen yang telah rata karena proses

grinding dan polishing menjadi tidak rata lagi. Ketidakrataan

permukaan spesimen ini dikarenakan mikrostruktur yang berbeda akan

dilarutkan dengan kecepatan yang berbeda, sehingga meninggalkan

bekas permukaan dengan orientasi sudut yang berbeda pula. Pada

pelaksanaannya, proses etsa ini dilakukan dengan cara mencelupkan

spesimen pada cairan etsa dimana tiap jenis logam mempunyai cairan

etsa (etching reagent) sendiri-sendiri. Perhatikan Gambar 2.12 yang

menunjukkan pengaruh efek proses etsa permukaan spesimen yang

telah mengalami proses grinding dan polishing.

Gambar 2. 12 Efek Proses Etsa Permukaan Spesimen (Callister, 2004)

Setelah permukaan spesimen dietsa, maka spesimen tersebut siap

untuk diamati di bawah mikroskop dan pengambilan foto metalografi.

Pengamatan metalografi pada dasarnya adalah melihat perbedaan

intensitas sinar pantul permukaan logam yang dimasukkan ke dalam

mikroskop sehingga terjadi gambar yang berbeda (gelap, agak terang,

terang). Dengan demikian apabila seberkas sinar di kenakan pada

31

permukaan spesimen maka sinar tersebut akan dipantulkan sesuai

dengan orientasi sudut permukaan bidang yang terkena sinar. Semakin

tidak rata permukaan, maka semakin sedikit intensitas sinar yang

terpantul ke dalam mikroskop. Akibatnya, warna yang tampak pada

mikroskop adalah warna hitam. Sedangkan permukaan yang sedikit

terkorosi akan tampak berwarna terang (putih) sebagaiman ditunjukkan

pada Gambar 2.13 berikut.

Gambar 2. 13 Pantulan Sinar Pada Pengamatan Metalografi (Callister, 2004)

2.17 Penelitian Sebelumnya

Penulisan Tugas Akhir sebelumnya pada prodi Teknik Pengelasan

telah dilaksanakan penelitian yang berhubungan erat dengan perlakuan

panas. Judul Tugas Akhir tentang perlakuan panas dapat dilihat pada Tabel

2.7.

Tabel 2. 7 Penelitian Tentang Perlakuan Panas

No. Nama Judul Material Kesimpulan

1 Moh.Rahmar Akbar Arrizqi (6711040005)

PENGARUH VARIASI POST

HEATING DAN HOLDING TIME PADA PENGELASAN KOMBINASI SMAW DAN SAW DENGAN MATERIAL SA 516 GR70 TERHADAP NILAI HARDNESS DAN STRUKTUR MIKRO PADA PEMBUATAN HEAD

SA 516 GR 70 (T=16mm)

Variasi temperature yang digunakan 400°C, 500°C, dan 600°C dengan holding time 30 menit dan 60 menit. Hasilnya nilai kekerasan terendah terdapat pada spesimen 6 dengan variasi suhu 600°C dengan holding time 60 menit.

32

Tabel 2.7 Penelitian Tentang Perlakuan Panas (lanjutan)

2 Taufik Aliza (6711040035)

ANALISIS PENGARUH PWHT PADA MATERIAL SA 516 GRADE 70 NACE TERHADAP SIFAT MEKANIK DALAM PEMBUATAN KNOCK OUT DRUM

SA 516 GR 70 (T=10mm)

Variasi yang digunakan adalah temperature PWHT 500°C dan 600°C dengan holding time

15, 30, dan 60 menit. Untuk nilai kuat tarik semua material masih masuk dalam acceptance criteria, untuk variasi

3 Hendy Kurniawan Pratama (6713040047)

ANALISA VARIASI TEMPERATUR PWHT DAN HOLDING TIME PADA MATERIAL SA 283 GR C TERHADAP SIFAT MEKANIK DAN STRUKTUR MIKRO, PROJECT DRYER 03 M 362 DI PT.PETROKIMIA GRESIK

SA 283 Grade C (T=40mm)

Temperatur PWHT dan holding time

yang akan digunakan adalah 595°C, 625°C, 700°C dengan holding time 60 dan 96 menit. Dari data uji kekerasan disimpulkan bahwa semakin tinggi temperatur PWHT dan semakin lama holding time maka nilai kekerasan juga semakin menurun, hal ini dikarenakan dengan pemanasan tinggi dan pendinginan yang lambat dapat membuat struktur material menjadi lebih lunak.

4. Erdyansyah Adinata (07140046)

PERBANDINGAN PWHT VARIASI HOLDING TIME DENGAN TEMPER

BEAD WELDING PADA MATERIAL SM490A HASIL PENGELASA GMAW TERHADAP TERHADAP SIFAT MEKANIK DAN STRUKTUR MIKRO

SM490A (T=12mm)

Variasi yang digunakan adalah material yang tidak dilakukan PWHT, PWHT dengan temperature 650°C dengan holding time

60 dan 96 menit, dan dengan metode TBW. Dari hasil pengujian, nilai kekerasan paling tinggi terdapat pada variasi yang tidak dilakukan PWHT, material dengan TBW, PWHT 60 menit, dan PWHT 96 menit.

33

Tabel 2.7 Penelitian Tentang Perlakuan Panas (lanjutan)

5 Satria Azma Nur Alam (0714040016)

PENGARUH PREHEAT DAN PWHT PENGELASAN MATERIAL API 5CT GRADE K-55 TERHADAP KEKERASAN, KETANGGUHAN DAN MIKROSTRUKTUR

API 5CT GRADE K-55 (T=16.13mm)

Variasi yang digunakan dalah temperature

preheat dan temperature PWHT. Yaitu No

Preheat, preheat

125°C, dan prehat

200°C. Dan No

PWHT, PWHT 580°C, dan PWHT 650°C. Dari hasil uji nilai kekerasan terendah terdapat pada variasi temperature

preheat 200°C dan PWHT 650°C.

(Sumber: Dokumen Pribadi, 2019)

34


35

BAB 3

METODOLOGI PENELITIAN

3.1 Diagram Alir

Di bawah ini merupakan susunan diagram alir untuk penelitian yang

akan dilakukan sesuai pada Gambar 3.1

Gambar 3. 1 Diagram Alir Penelitian

Studi Lapangan Studi Literatur

Pengumpulan Data dan

Persiapan Spesimen

Proses Pengelasan

Pembuatan Spesimen Uji

PWHT 590ºC dengan holding time

30 dan 60 menit


30 dan 60 menit


30 dan 60 menit

Metallografy Test Hardness Test

A

Mulai

36

Gambar 3.1 Diagram Alir Penelitian (lanjutan)

3.2 Studi literatur

Studi literatur meliputi pengumpulan sumber-sumber referensi dan

data yang nantinya akan dijadikan acuan dalam pelaksanaan penelitian

serta memperlajari teori-teori yang berhubungan dengan penelitian ini

antara lain tentang mechanical properties dan chemical composition

material SA 387 Grade 11 Class 1 pada ASME II part A, mechanical

properties dan chemical composition kawat las E81T-1 pada ASME II part

C, karakteristik pengelasan dan perlakuan panas baik perlakuan panas

sebelum dan setelah pengelasan pada material Cr-Mo pada AWS

Handbook Ninth Edition Vol.4, hardness test pada ASTM E92 dan

metallography test pada ASTM E3.

3.3 Studi lapangan

Studi lapangan meliputi identifikasi masalah yang sering dihahapi di

industri, pada hal ini adalah permasalahan yang terjadi pada fabrikasi

material Cr-Mo. Salah satunya adalah temperatur pelaksanaan perlakuan

panas. Pada studi lapangan ini adalah untuk mendapat temperatur dan

holding time PWHT yang dilakukan pada pengerjaan fabrikasi material Cr-

Mo.

Pembahasan dan Kesimpulan

A

Analisa Data

Selesai

37

3.4 Perumusan Masalah

Berdasarkan studi literatur dan studi lapangan ditemukan perbedaan

temperatur yang diisyaratkan pada AWS Handbook Ninth Edition Vol 4 dan

pelaksanaan pengerjaan fabrikasi material Cr-Mo. Maka perbedaan ini

dirumuskan dalam suatu permasalahan yang akan diangkat sebagai judul

penelitian. Rumusan masalah ini menjadi fokus yang akan menjadi bahan

kajian yang akan terjawab pada akhir penelitian.

3.5 Pengumpulan Data

Pengumpulan data untuk digunakan sebagai dasar penelitian berupa

sertifikat material (mill certificate), sertifikat kawat las E81T-1, WPS FCA-

A387-488, ASME Sect II Part A, ASME Sect II Part C, AWS Handbook

Ninth Edition Vol 4, client specification technical specification of buckstay

and support , dan dasar-dasar teori yang mendukung pelaksanaan penelitian,

serta gambar-gambar pendukung.

3.6 Persiapan Spesimen

Pada penelitian ini menggunakan material low alloy steel dengan spesifikasi

SA 387 Grade 11 Class 1 dengan bentuk kampuh V groove 60º. Proses

pengelasan yang digunakan adalah Flux Cored Arc Welding (FCAW) dengan

backweld dengan logam pengisi E-81T1.

3.6.1 Material

Spesifikasi material dan komposisi kimia dapat dilihat pada Tabel 3.1

dan Tabel 3.2.

Tabel 3. 1 Sifat Mekanis SA-387 Grade 11 Class 1

Yield strength Tensile strength Elongation Hardness, max

240 MPa 415-585 MPa 22 % 235 HVN

Sumber : API Materials and Fabrication of 1.25Cr-0,5Mo, 2008

Tabel 3. 2 Komposisi Kimia SA-387 Grade 11 Class 1

C Mn Si P S Cr Mo

0.16 0,61 0.64 0.016 0.002 1.22 0.47

Sumber : Mill Certificate

http://www.steelplate.co.in/alloy-steel-plate-sa387.html

38

Pada penelitian kali ini membutuhkan material dengan dimensi 200 x

200 x 19 sebanyak 6 joint. Untuk detail sambungan, dimensi aktual

spesimen dan detail disain sambungan dapat dilihat pada Gambar 3.2 dan

Gambar 3.3.

Gambar 3.2 Detail disain sambungan (Dokumen Pribadi

Gambar 3.3 Dimensi spesimen (Dokumen Pribadi)

3.6.2 Filler metal

Pemilihan elektroda atau filler metal sebagai logam pengisi proses

pengelasan dipilih berdasarkan base metal yang akan disambung. Pada

base metallow alloy steel SA-387 Grade 11 Class 1 dengan proses

pengelasan FCAW, maka filler metal yang digunakan adalah E81T-1-B2.

Mechanical properties E81T-1-B2 dapat dilihat pada Tabel 3.3. Sedangkan

Komposisi kimia dari filler metal E81T-1-B2 sesuai ASME Sec II part C

dapat dilihat pada Tabel 3.4.

Tabel 3.3 Mechanical properties E-81T1

Yield strength(min) Tensile strength Elongation

68 ksi 80-100 psi 19 %

Sumber : ASME Sec II Part C 2017

39

Tabel 3. 4 Komposisi Kimia E-81T1

AWS Class

Weld Metal Designation

UNS Number

Chemical Composition (%)

C Mn Si S O Cr Mo

A5.29 B2 W5203X

0.05 – 0.12

1.25 0.80 0.03 0.03 1.00 – 1.50

0.40 – 0.65

Sumber : ASME Sec II Part C 2017

3.7 Proses Pengelasan

Dalam penelitian ini dilakukan dengan proses pengelasan Flux Cored

Arc Welding (FCAW) dengan desain sambungan butt joint. Proses

pengelasan menggunakan shielding gas CO2 100%. Terdapapat 6 joint yang

dilakukan pada proses pengelasan dengan parameter-parameter pengelasan

yang sama sesuai dengan WPS FCA-A387-488 pada Lampiran 1. Sebagai

penandaan spesimen dapat dilihat pada Tabel 3.5:

Tabel 3.5 Marking Spesimen

No. Metode Marking Spesimen

1 PWHT 590ºC Holding Time 30 Menit A1

2 PWHT 590ºC Holding Time 60 Menit A2

3 PWHT 620ºC Holding Time 30 Menit B1

4 PWHT 620ºC Holding Time 60 Menit B2

5 PWHT 650ºC Holding Time 30 Menit C1

6 PWHT 650ºC Holding Time 60 Menit C2

(Sumber : Dokumen Pribadi, 2019)

3.8 Proses Post Weld Heat Treatment (PWHT)

Setelah proses pengelasan selesai, lalu dilakukan proses PWHT. Dalam

penelitian ini dilakukan variasi temperatur dan holding time yang berbeda, yaitu

temperatur 590ºC, 620ºC, 650ºC dengan holding time 30 dan 60 menit. Proses

PWHT dan pendiginan dilakukan di dalam automatic muffle furnace.

3.9 Pengujian Spesimen

Setalah proses pengelasan dan perlakuan panas selesai dilakukan,

maka dilakukan pengujian terhadap material tersebut. Pada penelitian ini

dilakukan uji kekerasan dan metalografi.

40

3.9.1 Uji Kekerasan

Pada penelitian ini uji kekerasan digunakan untuk mengetahui

kekerasan yang terjadi akibat pengaruh temperatur dan holding time

PWHT. Pengujian yang digunakan adalah Vickers test. Metode

pengujian Vickers menggunkan identor berbentuk piramida intan.

Piramida pada ujung penekan mempunyai bentuk dasar persegi dan

pada ujungnya mempunyai sudut yang saling berhadapan. Identor

ditekan beberapa saat dengan beban tertentu. Langkah-langkah

pengerjaan sebagai berikut:

1. Pemotongan sepesimen menggunakan gergaji. Spesimen untuk uji

kekerasan dengan dimensi panjang 80mm dan lebar 30mm dengan

asumsi dapat mengcover daerah base metal, HAZ, dan weld

metal.Titik pengambilan spesimen dapat dilihat pada Gambar 3.4.

Gambar 3.4 Pengambilan spesimen uji

2. Proses milling dilakukan pada permukaan sepesimen untuk

memastikan permukaan rata.

3. Pengamplasan spesimen bertujuan untuk mendapatkan permukaan

yang halus sehingga saat dilakukan microetsa tidak terdapat

goresan. Pengamplasan dilakukan secara bertahap dengan amplas

yang kasar sampai amplas yang halus dengan grit berurutan grid

240,420, 1000, 2000, dan 5000.

41

4. Etching dilakukan agar dapat terlihat batas pada base metal, HAZ,

dan weld metal. Proses ini menggunakan larutan nital 2% (98ml

Alkohol + 2ml ). Dioleskan pada permukaan yang sudah

bersih dan mengkilat. Setelah itu dibasuh dengan air bersih dan

disemprot dengan alkohol lalu dikeringkan dengan dryer.

5. Sebelum pengambilan titik untuk pengujian, terlebih dahulu

menentukan pemetaan pengambilan titiknya, setelah itu melakukan

setting pengaturan dwell time selama 10 detik dan beban identasi

yaitu 10kgf.

6. Setelah itu mengukur hasil identasi berupa diagonal bekas dari

pembebanan yang selanjutnya menghitung diagonal rata-rata untuk

dimasukkan pada rumus perhitungan HVN.

Berikut detail daerah yang akan dilakukan pengujian kekerasan:

Gambar 3.5 Titik Pengambilan Uji Kekerasan (Dokumen Pribadi)

3.9.2 Pengujian Metalografi (Mikro Struktur)

Pengujian metalografi yang di gunakan pada penelitan ini adalah

uji mikro. Uji metalografi dilakukan untuk melihat terjadinya

perubahan struktur mikro pada obyek penelitian sebagai akibat dari

proses-proses eksperimen yang telah diterima pada material tersebut.

Pengamatan uji metalografi mikro spesimen, alat, dan bahan yang

digunakan :

a. Spesimen

b. Kertas gosok (grid 240,420, 1000, 2000, dan 5000)

c. Kain wool

d. Serbuk Alumina

e. Larutan Nital 2% (Alkohol 98 ml + HNO3 2 ml )

f. Kain bersih

42

Langkah langkah dalam melakukan pengujian mikro meliputi :

1. Pemotongan Spesimen

Pemotongan sepesimen menggunakan gergaji dan gerinda potong.

Spesimen untuk uji kekerasan dengan dimensi panjang 80mm dan

lebar 30mm dengan asumsi dapat mengcover daerah base metal,

HAZ, dan weld metal.

2. Grinding

a. Mengambil kertas gosok yang paling kasar (grid 240) yang telah

digunting sesuai dengan bentuk piringan hand grinding dan

pasang pada hand polishing machine.

b. Menyalakan polishing machine, buka katup sehingga air

mengalir di kertas gosok tersebut dan sampai halus permukaan.

c. Mengangkat spesimen dan amati permukaan yang digosok. Bila

masih ada goresan yang tidak searah dengan orientasi gosokkan,

gosok lagi sampai tidak ada lagi goresan yang tidak searah.

d. Bila goresan sudah searah, matikan polishing machine dan aliran

air, kemudian ganti kertas gosok dengan grid yang lebih halus

(grid 240,420, 1000, 2000, dan 5000) dan gosok lagi seperti

langkah sebelumnya.

e. Bila proses grinding telah selesai, mematikan polisher dan aliran

polisher serta cuci spesimen dengan air.

f. Hal yang perlu di perhatikan dalam proses grinding yaitu setiap

pergantian kertas gosok maka arah orintasi penggosokan harus

tegak lurus dengan arah orientasi penggosokan sebelumnya.

3. Polishing

a. Kertas kain wool diambil dan dipasang pada polishing machine.

b. Polishing machine dinyalakan, membuka sedikit katup air

sehingga air mengalir tidak terlalu deras diatas kain wool yang

berputar.

c. Benda yang akan di polishing di celupkan terlebih dahulu ke

dalam serbuk alumina.

43

d. Spesimen diambil, ditelungkupkan pada polisher dengan sedikit

tekanan diatas kain wool tersebut dan tahan sampai benda uji

halus.

e. Spesimen diangkat dan diamati permukaan benda uji, apabila

benda uji belum halus maka benda uji harus di polisher lagi

sampai tidak ada lagi goresan.

f. Proses polisher selesai jika bekas goresan dari proses grinding

(grid 600) telah hilang dan halus seperti cermin.

g. Untuk membersihkan sisa-sisa polishing powder, spesimen

dicuci dengan air dan alkohol, lalu dikeringkan dengan dryer

atau digosok dengan soft tissue.

4. Etsa

a. Menyiapkan alat-alat yang diperlukan seperti pipet, cawan kimia

dan hand dryer yang telah dibersihkan terlebih dahulu.

b. Mengambil larutan cairan nital 2% (Alkohol 98ml + HNO 3 2ml)

dengan pipet dan tuangkan ke cawan kimia.

c. Masukkan spesimen ke dalam cawan kimia tersebut selama

beberapa detik dan ambil kembali kemudian menyiramnya

dengan air. Setelah itu semprot dengan Alkohol.

d. Mengeringkan spesimen tersebut dengan hand dryer.

e. Pengamatan dengan mikroskop

f. Meletakkan spesimen di bawah lensa mikroskop

g. Mengatur pembesaran (grid 240,420, 1000, 2000, dan 5000)

h. Menyalakan lampu dan mengatur fokusnya

i. Mengambil gambar struktur mikro.

j. Apabila telah selesai, matikan lampu

k. Menganalisa gambar struktur mikro spesimen.

Berikut detail daerah yang akan dilakukan pengujian struktur

mikro :

44

Gambar 3.6 Titik Pengambilan Gambar Striuktur Mikro (Dokumen Pribadi)

l. Setelah diperoleh gambar struktur miko, maka selanjutnya

struktur mikro diamati untuk menentukan fase yang terbentuk,

yang didapat dari analisa menggunakan software ImageJ.

3.10 Analisa Data dan Pembahasan

Setelah dilakukan pengujian terhadap setiap material dengan variasi

yang berbeda, dilakukan analisa data yang diambil dari hasil pengujian,

yaitu data nilai kekerasan pada masing-masing daerah base metal, HAZ, dan

weld metal serta gambar yang diperoleh dari metallography test. Dari data

tersebut dilakukan pembahasan yang dipadukan dengan landasan teori yang

ada.

3.11 Kesimpulan

Setelah dilakukan analisa dari hasil dan data pengujian serta pembahasan,

maka dilakukan penarikan kesimpulan dari variasi temperatur PWHT dan holding

time terhadap nilai kekerasan dan truktur mikro pada material SA 387 Grade 11

Class 1. Saran diberikan oleh peneliti atau penulis agar kedepannya penelitian

tentang PWHT mendapatkan hasil yang lebih baik.

45

BAB 4

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Data hasil pengelasan

Proses pengelasan ini menggunakan prosedur yang mengacu pada

Welding Procedure Specification (WPS) pada Lampiran 1. Data-data proses

pengelasan yang diperoleh adalah sebagai berikut:

Material : SA 387 Grade 11 Class 1

Tebal : 19mm

Desain sambungan : Butt joint

Proses Las : FCAW

Logam Pengisi : E81T-1

Posisi : 1G

Temperatur Preheat : 158°C

Temperatur Interpass : 192°C

Pada proses pengelasan menggunakan parameter-parameter yang sama.

Record aktual data hasil pengelasan dapat dilhat pada Tabel 4.1 sampai Tabel

4.6.

Tabel 4.1 Record proses pengelasan spesimen A1

Layer Bead Arus Voltase Time (s) Travel Speed

(mm/s) Heat Input

(J/mm)

1 1 153 26 54 3.70 1074.06

2 2 157 26 53 3.77 1081.73

3 156 26 52 3.85 1054.56

3 4 169 29 53 3.77 1298.765

5 166 29 51 3.92 1227.57

4 6 176 29 49 4.08 1250.48

7 172 29 52 3.85 1296.88

5 8 176 28 53 3.77 1305.92

9 174 28 52 3.85 1266.72

Back Weld

10 153 27 49 4.08 1012.095

46

Tabel 4.2 Record proses pengelasan spesimen A2


(mm/s) Heat Input

(J/mm)

1 1 153 27 53 3.77 1094.715

2 2 155 27 51 3.92 1067.175

3 169 28 52 3.85 1230.32

3 4 161 28 54 3.70 1217.16

5 157 27 53 3.77 1123.335

4 6 173 27 50 4.00 1167.75

7 166 27 49 4.08 1098.09

5 8 174 27 50 4.00 1174.5

9 176 27 52 3.85 1235.52

Back Weld

10 157 27 48 4.17 1017.36

Tabel 4.3 Record proses pengelasan spesimen B1


(mm/s) Heat Input

(J/mm)

1 1 151 25 52 3.85 981.5

2 2 157 26 51 3.92 1040.91

3 161 25 52 3.85 1046.5

3 4 168 27 53 3.77 1202.04

5 165 26 54 3.70 1158.3

4 6 159 26 51 3.92 1054.17

7 166 27 53 3.77 1187.73

5 8 176 25 54 3.70 1188

9 174 27 53 3.77 1244.97

Back Weld

10 166 26 50 4.00 1079

Tabel 4.4 Record proses pengelasan spesimen B2


(mm/s) Heat Input

(J/mm)

1 1 151 26 52 3.85 1020.76

2 2 177 27 50 4.00 1194.75

3 168 27 50 4.00 1134

3 4 177 27 52 3.85 1242.54

5 161 28 51 3.92 1149.54

4 6 182 27 49 4.08 1203.93

7 168 28 48 4.17 1128.96

5 8 177 28 50 4.00 1239

9 186 28 52 3.85 1354.08

Back Weld

10 168 26 49 4.08 1070.16

47

Tabel 4.5 Record proses pengelasan spesimen C1


(mm/s) Heat Input

(J/mm)

1 1 160 27 51 3.92 1101.6

2 2 166 28 50 4.00 1162

3 176 28 52 3.85 1281.28

3 4 168 28 51 3.92 1199.52

5 166 27 53 3.77 1187.73

4 6 170 27 49 4.08 1124.55

7 177 28 52 3.85 1288.56

5 8 175 27 50 4.00 1181.25

9 186 28 49 4.08 1275.96

Back Weld

10 178 27 48 4.17 1153.44

Tabel 4.6 Record proses pengelasan spesimen C2


(mm/s) Heat Input

(J/mm)

1 1 149 28 50 4.00 1043

2 2 160 28 52 3.85 1164.8

3 177 28 51 3.92 1263.78

3 4 170 29 53 3.77 1306.45

5 179 27 52 3.85 1256.58

4 6 168 28 50 4.00 1176

7 163 27 52 3.85 1144.26

5 8 179 29 49 4.08 1271.795

9 177 29 50 4.00 1283.25

Back Weld

10 151 28 50 4.00 1057

4.2 Data hasil Post Weld Heat Treatment (PWHT)

Setelah dilakukan proses pengelasan, maka selanjutnya dilakukan proses

Post Weld Heat Treatment (PWHT) dengan temperatur 595ºC, 620°C, dan

650ºC dengan holding time 30 dan 60 menit. Material dimasukkan ke dalam

furnace dengan temperatur furnace di bawah 100ºC serta dilakukan

pendinginan di dalam furnace sampai temperatur dibawah 100°C.

4.2.1 Record PWHT spesimen A1

Waktu pelaksanaan : 5 April 2019

Temperatur PWHT : 590 ºC

Holding time : 30 menit

48

Tabel 4.7 Proses PWHT A1

Description Value

Loading temperature 27°C

Heating rate 100°C/hr

Holding temperature 590°C

Holding Time 30 minutes

Cooling rate 67,17°C/hr

Unloading temperature 47°C

Sumber: Dokumen pribadi, 2019

Gambar 4.1 Grafik proses PWHT spesimen A1

4.2.2 Record PWHT spesimen A2


Temperatur PWHT : 590ºC


Tabel 4.8 Proses PWHT A2

Description Value





Cooling rate 52,06ºC/hr


Sumber: Dokumen Pribadi, 2019

0

100

200

300

400

500

600

700

0 50 100 150 200 250 285 300 310 315 350 400 450 500 550 600 650 700 750 800

Te

mp

era

tur

(°C)

Waktu (menit)

49

Gambar 4.2 Grafik proses PWHT spesimen A2 (Dokumen Pribadi, 2019)

4.2.3 Record PWHT spesimen B1




Tabel 4.9 Proses PWHT B1

Description Value








0

100

200

300

400

500

600

700

0

50

10

0

15

0

20

0

25

0

28

5

30

0

31

0

32

0

33

0

34

0

34

5

40

0

45

0

50

0

55

0

60

0

65

0

70

0

75

0

80

0

85

0

90

0

95

0

Te

mp

era

tur

(°C)

Waktu (menit))

50

Gambar 4.3 Grafik proses PWHT spesimen B1 (Dokumen Pribadi, 2019)

4.2.4 Record PWHT spesimen B2




Tabel 4.10 Proses PWHT B2

Description Value








0

100

200

300

400

500

600

700

0

50

10

0

15

0

20

0

25

0

30

0

31

0

32

0

33

0

40

0

45

0

50

0

55

0

60

0

65

0

70

0

75

0

80

0

85

0

90

0

95

0

Te

mp

era

tur

(°C)

Waktu (menit)

51

Gambar 4.4 Grafik proses PWHT spesimen B2 (Dokumen Pribadi)

4.2.5 Record PWHT spesimen C1




Tabel 4.11 Proses PWHT C1

Description Value





Cooling rate 60ºC/hr


Sumber: Dokumen Prribadi, 2019

0

100

200

300

400

500

600

700

0

50

10

0

15

0

20

0

25

0

30

0

31

0

32

0

33

0

34

0

35

0

36

0

40

0

45

0

50

0

55

0

60

0

65

0

70

0

75

0

80

0

85

0

90

0

95

0

Te

mp

era

tur

(°C)

Waktu (menit)

52

Gambar 4.5 Grafik proses PWHT spesimen C1 (Dokumen Pribadi, 2019)

4.2.6 Record PWHT spesimen C2




Tabel 4.12 Proses PWHT C2

Description Value







Sumber: Dokumen Prribadi, 2019

0

100

200

300

400

500

600

700

0

50

10

0

15

0

20

0

25

0

31

5

32

0

33

0

34

0

34

5

40

0

45

0

50

0

55

0

60

0

65

0

70

0

75

0

80

0

85

0

90

0

95

0

Te

mp

era

tur

(°C)

Waktu (menit)

53

Gambar 4.6 Grafik proses PWHT spesimen C2 (Dokumen Pribadi, 2019)

4.3 Hasil dan Analisa Pengujian Metalografi

4.3.1 Pengujian Makro

Pengujian makro bertujuan untuk melihat secara visual hasil

pengelasan apakah terdapat cacat las atau tidak dan mengetahui daerah

yang terkena pengaruh panas (HAZ), karena daerah tersebut

merupakan daerah yang paling kritis dalam pengelasan. Pengujian

makro ini dilakukan dengan reagent cairan etsa nital 2%, yaitu

campuran antara 98% alcohol dan 2% . Hasil pengujian dapat

dilihat pada Tabel 4.13 dibawah ini.

0

100

200

300

400

500

600

700

0

50

10

0

15

0

20

0

25

0

31

5

32

0

33

0

34

0

35

0

36

0

37

5

40

0

45

0

50

0

55

0

60

0

65

0

70

0

75

0

80

0

85

0

90

0

95

0

Te

mp

era

tur

(°C)

Waktu (menit)

54

Tabel 4.13 Hasil foto makro

Spesimen Foro makro Luas HAZ

A1

48,74 mm²

A2

45,98 mm²

B1

46,89 mm²

55

Tabel 4.13 Hasil foto makro (lanjutan)

B2

50,92 mm²

C1

47,56 mm²

C2

49,08 mm²


56

Dari hasil uji foto makro di atas, hasil pengelasan full penetration

dan tidak ditemukan weld defect. Dapat dilihat pada masing-masing

spesimen dengan perbedaan perlakuan panas pada temperatur dan

holding time pada proses PWHT tidak mengalami perbedaan secara

visual dari foto makro. Heat Affected Zone yang terlihat adalah akibat

dari base metal yang mengalami siklus thermal yaitu pemanasan dan

pendinginan karena proses pengelasan yang tidak turut mencair luasan

HAZ pun juga dipengaruhi oleh heat input yang terjadi selama

pengelasan (Wiryosumatro, 1996). Pada penelitian kali ini

menggunakan parameter-parameter pengelasan yang sama, karena

penelitian akan difokuskan pada variabel temperatur dan holding time

PWHT, sehingga hasil pengelasan setiap spesimen adalah sama

sebelum dilakukan proses PWHT.

4.3.2 Pengujian Mikro

Pengujian mikro dilakukan untuk mengetahui perubahan struktur

mikro yang terjadi setelah dilakukan Post Weld Heat Treatment pada

masing-masing spesimen dengan temperatur dan holding time yang

berbeda.. Pengujian struktur mikro menggunakan mikroskop optik

dengan pembesaran 200X dan 500X. Titik pengambilan gambar

struktur mikro dilakukan pada tengah ketebalan material dan 1.5mm

dari permukaan spesimen. Sebelum dilakukan pengujian struktur mikro,

spesimen di etsa menggunakan larutan nital 2% dengan komposisi 2ml + 98ml alkohol. Pada penelitian ini pengujian struktur mikro

dilakukan pada base metal, HAZ dan weld metal dengan lokasi

pengambilan gambar struktur mikro dan perbesaran yang dapat dilihat

pada Tabel 4.14.

Tabel 4.14 Lokasi pengambilan struktur mikro

Lokasi pengambilan struktur mikro

Daerah Perbesaran

Base metal 200 dan 500x

HAZ 200 dan 500x

Weld metal 200 dan 500x


57

a. Pengujian struktur mikro pada Base Metal

Pada penelitian ini dilakukan pengujian pada struktur mikro pada

daerah base metal sebagaimana dapat dilihat pada Tabel 4.15 dan Tabel

4.16.

Tabel 4.15 Hasil foto mikro base metal perbesaran 200x

Perbesaran 200x near surface Perbesaran 200x middle

595ºC 30 Menit

595ºC 60 Menit

620ºC 30 Menit

620ºC 60 Menit

Bainit Ferit Ferit

Bainit

Bainit

Bainit

Bainit

Bainit

Ferit

Ferit

Ferit

Ferit

Ferit Ferit

Bainit

Bainit

58

Tabel 4.15 Hasil foto mikro base metal perbesaran 200x (lanjutan)

650ºC 30 Menit

650ºC 60 Menit

(Sumber: Dokumen Pribadi, 2019) Tabel 4.16 Hasil foto mikro base metal perbesaran 500x


595ºC 30 Menit

595ºC 60 Menit

620ºC 30 Menit

Ferit

Bainit

Bainit

Ferit

Ferit

Bainit

Ferit

Bainit

Ferit

Bainit Ferit

Bainit

Bainit

Bainit

Ferit Ferit

Ferit

Bainit

Bainit

Ferit

59

Tabel 4.16 Hasil foto mikro base metal perbesaran 500x (lanjutan)

620ºC 60 Menit

650ºC 30 Menit

650ºC 60 Menit


Pada penelitian ini menggunakan material SA 387 Grade 11 Class

1 dimana struktur mikro pada material ini yaitu ferit dengan warna terang

dan bainite dengan warna yang cenderung gelap (Robert F.Mehl, 1972).

Dari hasil pengamatan struktur mikro pada base metal didapatkan

fasa ferit dan bainit, hal ini didapatkan pada kedua titik pengambilan

struktur mikro, baik di dekat permukaan dan di tengah dari ketebalan

material. Pada masing-masing variasi temperatur dan holding time terlihat

tidak terlalu banyak perbedaan, hal ini karena pada saat proses pengelasan

daerah base metal tidak terpengaruh oleh panas (Wiryosumarto, 1996).

Pengujian struktur mikro bertujuan untuk mengidentifikasi fasa

senyawa yang terdapat pada kedua variasi spesimen material setelah

dilakukan pengelasan. Fasa yang terbentuk pada material SA 387 Grade

11 Class 1 yaitu ferrite dan bainite, dimana ferrite membuat material

Ferit Bainit

Ferit

Bainit

Ferit

Ferit

Ferit

Ferit

Bainit

Bainit

Bainit

Bainit

60

menjadi lunak sedangkan bainite membuat material menjadi keras,

pernyataan tersebut sesuai dengan penelitian M.Gojic (2006). Fasa bainite

dapat terbentuk dikarenakan dalam proses pembuatan material SA 387

Grade 11 Class 1 diperlukan tempering sesuai dengan ASTM A 387 pada

temperatur 620ºC, lalu ketika pendinginan mengacu pada diagram TTT

dan CCT material 1.25Cr-0.5Mo maka terbentuk fasa bainite dan ferrite

(ASM Atlas of TTT Diagram, 1977).

b. Pengujian struktur mikro pada HAZ

Pada penelitian ini juga dilakukan pengujian pada struktur mikro

pada daerah HAZ (Heat Affected Zone) sebagaimana dapat dilihat pada

Tabel 4.17 sampai Tabel 4.18.

Tabel 4.17 Hasil foto mikro HAZ perbesaran 200x


595ºC 30 Menit

595ºC 60 Menit

620ºC 30 Menit

Ferit

Bainit

Ferit Bainit

Ferit Ferit Bainit Bainit

Ferit

Ferit Bainit

Bainit

61

Tabel 4.17 Hasil foto mikro HAZ perbesaran 200x (lanjutan)

620ºC 60 Menit

650ºC 30 Menit

650ºC 60 Menit

Tabel 4.18 Hasil foto mikro HAZ perbesaran 500x


595ºC 30 Menit

595ºC 60 Menit

Bainit

Ferit

Ferit

Bainit

Bainit Ferit Ferit

Bainit

Bainit Bainit

Ferit

Ferit

Bainit

Bainit Ferit

Ferit

Bainit Bainit

Ferit Ferit

62

Tabel 4.18 Hasil foto mikro HAZ perbesaran 500x (lanjutan)

620ºC 30 Menit

620ºC 60 Menit

650ºC 30 Menit

650ºC 60 Menit


Dari hasil foto mikro struktur pada daerah HAZ (Heat Affected

Zone) terlihat adanya ferit dan bainit yang terbentuk akibat proses

pemanasan dan pendinginan saat proses pengelasan. Ferit ditunjukkan

dengan warna terang dan bainite dengan warna yang cenderung gelap

(Robert F.Mehl, 1972).

Dari hasil pengamatan pada daerah HAZ (Heat Affected Zone)

didapatkan daerah HAZ ini telah mengalami siklus thermal dan

pendinginan cepat sehingga terjadi perubahan struktur mikro

Bainit Ferit

Ferit

Bainit

Bainit

Bainit

Ferit Ferit

Bainit

Bainit Ferit

Ferit

Ferit

Ferit Bainit

Bainit

63

(Wiryosumarto, 1996). Pada daerah HAZ ini terlihat struktur mikro pada

masing-masing spesimen terdapat perubahan, pada setiap spesimen dengan

penambahan temperatur dan holding time, kerapatan bainit terlihat

semakin berkurang. Pada masing-masing variasi dilakukan pengambilan

gambar struktur mikro pada area yang mendekati permukaan dan area di

tengah dari ketebalan material. Area yang mendekati permukaan dan

berada di tengah ketebalan material pun terlihat perbedaan kerapatan

struktur mikro, dapat dilihat bahwa variasi dengan temperatur dan holding

time terendah (A1) terlihat struktur mikro yang paling rapat sehingga

terlihat lebih halus dibandingkan dengan struktur mikro A1 pada area di

tengah ketebalan. Hal ini dapat terjadi karena kecepatan pendinginan pada

area yang mendekati permukaan lebih cepat dibandingkan dengan area di

tengah ketebalan, sesuai dengan CCT material 1.25Cr-0.5Mo dimana

ketika pendinginan lebih cepat dapat memperbesar peluang terbentuknya

fasa bainit dibandingkan dengan fasa ferit, yang mana dapat digambarkan

fasa bainit dengan warna gelap dan fasa ferit dengan warna terang.

Pada spesimen variasi lain dengan temperatur dan holding time

yang lebih lama terlihat struktur semakin berkurang kerapatannya

sehingga terlihat semakin kasar. Jika diamati dengan diagram TTT

material 1.25Cr-0.5Mo, ketika material diberi perlakuan panas pada

temperatur yang semakin tinggi dan semakin lama ditahan pada

temperatur tersebut, akan memperbesar peluang terbentuknya fasa ferit

dibandingkan fasa bainit. Begitu juga jika membandingkan bentuk struktur

mikro pada area yang mendekati permukaan dengan di tengah ketebalan

memiliki struktur mikro yang berbeda kerapatannya, dikarenakan area

pada permukaan mengalami pendinginan lebih cepat dibandingkan area

pada tengah ketebalan. Sehingga ketika bainit digambarkan dengan warna

gelap dan ferit dengan warna terang, maka dapat mengurangi kerapatan

pada struktur mikro seiring bertambahnya temperatur dan holding time.

64

c. Pengujian struktur mikro pada Weld Metal

Pada penelitian ini juga dilakukan pengujian pada struktur mikro

pada daerah weld metal sebagaimana dapat dilihat pada Tabel 4.19 sampai

Tabel 4.20.

Tabel 4.19 Hasil foto mikro weld metal perbesaran 200x


595ºC 30 Menit

595ºC 60 Menit

620ºC 30 Menit

620ºC 60 Menit

Ferit

Bainit

Ferit Bainit

Ferit

Ferit

Bainit Bainit

Bainit Bainit

Ferit

Ferit

Bainit Bainit

Ferit Ferit

65

Tabel 4.19 Hasil foto mikro weld metal perbesaran 200x (lanjutan)

650ºC 30 Menit

650ºC 60 Menit

(Sumber: Dokumen Pribadi, 2019) Tabel 4.20 Hasil foto mikro weld metal metal perbesaran 500x


595ºC 30 Menit

595ºC

60 Menit

620ºC

30 Menit

Bainit Ferit Ferit

Bainit

Ferit

Ferit

Bainit

Bainit

Ferit

Bainit

Ferit

Bainit

Bainit

Ferit Ferit Bainit

Bainit

Bainit

Ferit

Ferit

66

Tabel 4.20 Hasil foto mikro weld metal metal perbesaran 500x (lanjutan)

620ºC 60 Menit

650ºC

30 Menit

650ºC 60 Menit


Dari hasil foto mikro struktur pada daerah weld metal terlihat

adanya ferit dan bainit yang terbentuk akibat proses pemanasan dan

pendinginan saat proses pengelasan.

Dari hasil pengamatan pada daerah weld metal ini telah mengalami

siklus thermal yaitu telah mengalamai proses mencair kemudian membeku

(Wiryosumarto, 1996). Pada daerah weld metal ini terlihat struktur mikro

pada masing-masing spesimen terdapat perubahan, pada setiap spesimen

dengan penambahan temperatur dan holding time, kerapatan bainit terlihat

semakin berkuran. Menurut S.Riyaz Ahmed (2012) fase ini dapat

terbentuk karena pada area weld metal mengalami pemanasan sampai pada

temperatur leleh logam dan pendinginan secara cepat.

Pada daerah weld metal ini terlihat kerapatan struktur mikro pada

masing-masing spesimen terdapat perubahan, pada setiap spesimen dengan

Bainit

Bainit Ferit Ferit

Bainit

Bainit

Bainit

Ferit

Ferit

Ferit

Ferit Bainit

67

penambahan temperatur dan holding time, kerapatan bainit terlihat

semakin berkurang. Pada masing-masing variasi dilakukan pengambilan

gambar struktur mikro pada area yang mendekati permukaan dan area di

tengah dari ketebalan material. Area yang mendekati permukaan dan

berada di tengah ketebalan material pun terlihat perbedaan kerapatan

struktur mikro, dapat dilihat bahwa variasi dengan temperatur dan holding

time terendah (A1) terlihat struktur mikro yang paling rapat sehingga

terlihat lebih halus dibandingkan dengan struktur mikro A1 pada area di

tengah ketebalan. Hal ini dapat terjadi karena kecepatan pendinginan pada

area yang mendekati permukaan lebih cepat dibandingkan dengan area di

tengah ketebalan, sesuai dengan CCT material 1.25Cr-0.5Mo dimana

ketika pendinginan lebih cepat dapat memperbesar peluang terbentuknya

fasa bainit dibandingkan dengan fasa ferit, yang mana dapat digambarkan

fasa bainit dengan warna gelap dan fasa ferit dengan warna terang.

Pada spesimen variasi lain dengan temperatur dan holding time

yang lebih lama terlihat struktur semakin berkurang kerapatannya

sehingga terlihat semakin kasar. Jika diamati dengan diagram TTT

material 1.25Cr-0.5Mo, ketika material diberi perlakuan panas pada

temperatur yang semakin tinggi dan semakin lama ditahan pada

temperatur tersebut, akan memperbesar peluang terbentuknya fasa ferit

dibandingkan fasa bainit. Begitu juga jika membandingkan bentuk struktur

mikro pada area yang mendekati permukaan dengan di tengah ketebalan

memiliki struktur mikro yang berbeda kerapatannya, dikarenakan area

pada permukaan mengalami pendinginan lebih cepat dibandingkan area

pada tengah ketebalan. Sehingga ketika bainit digambarkan dengan warna

gelap dan ferit dengan warna terang, maka dapat mengurangi kerapatan

pada struktur mikro seiring bertambahnya temperatur dan holding time.

Siklus yang terjadi pada weld metal ini mirip seperti yang terjadi

pada HAZ (Heat Affected Zone), namun pada weld metal mengalami

temperatur yang lebih tinggi disbanding HAZ pada saat proses pengelasan,

sehingga struktur pada weld metal lebih rapat dibandingkan dengan HAZ

68

sehingga terlihat lebih halus, tentunya ini akan berdampak pada sifat

mekanik material (M.Gojic, 2006).

Hal ini sesuai dengan penelitian oleh Tjokorda Gde Tirta (2018)

yaitu dimana ketika material dilakukan penahanan pada temperatur

tertentu akan sangat memungkinkan terjadinya transformasi fasa yang

dapat diprediksi pada diagram Time Temperature Transformation (TTT)

sering juga dengan laju pendinginan yang dapat diprediksi melalui

Continous Cooling Diaram (CCT), yaitu semakin cepat laju pendinginan

semakin memungkinkan terjadinya fasa martensit, bainit, perlit maupun

ferit.

4.4 Hasil dan Analisa Pengujian Kekerasan

Pengujian kekerasan ini digunakan untuk membandingkan bagaimana

hasil kekerasan yang terjadi setelah dilakukan variasi temperatur dan holding

time pada proses PWHT. Titik pengujian kekerasan dapat dilihat pada Gambar

4.7.

Beban 10 kgf

Identor Diamond

pyramid

Machine Hardness

automatic

Satuan HVN

(kgf/mm²)

Gambar 4.7 Titik pengambilan uji kekerasan

4.4.1 Hasil Pengujian Kekerasan Spesimen A1

Pada pengujian kekerasan yang dilakukan pada spesimen A1

terdapat hasil kekerasan yang berbeda-beda pada setiap titik

pengambilan, hasil pengujian dapat dilihat pada Tabel 4.21 dan setelah

itu pada Grafik yang ditunjukan pada Gambar 4.8.

69

Tabel 4.21 Hasil Pengujian Hardness Spesimen A1

Hardness near

face (HVN)

Hardness at

middle

(HVN)

Hardness at

root (HVN)

Rata-rata

(HVN)

Base Metal

151.15 155.58 151.76 153.08 150.97 151.45 150.18

157.77 154.75 154.12

Heat

Affected

Zone

208.1 195.04 203.29 215.23 241.29 204.65 210.63

247.25 214.34 212.47

Weld Metal

234.34 231.73 237.41 239.28 242.79 233.27 244.92

246.22 235.05 247.79

(Sumber : Dokumen pribadi, 2019)

Gambar 4.8 Grafik Hardness spesimen A1 (Dokumen Pribadi, 2019)

4.4.2 Hasil Pengujian Kekerasan Spesimen A2

Pada pengujian kekerasan yang dilakukan pada spesimen A2




100

120

140

160

180

200

220

240

260

BM BM BM HAZ HAZ HAZ WM WM WM

HV

N

Area

GRAFIK NILAI KEKERASAN A1 (590°C, 30 menit)

Face

Middle

Root

70

Tabel 4.22 Hasil Pengujian Hardness Spesimen A2

Hardness near

face (HVN)

Hardness at

middle

(HVN)

Hardness at

root (HVN)

Rata-rata

(HVN)

Base Metal

153.12 148.86 144.08 150.09 154.25 149.63 149.03

153.31 150.9 147.61

Heat

Affected

Zone

194.68 187.14 183.24 198.02 207.4 189.84 193.41

212.92 196.61 216.94

Weld Metal

229.3 212.7 247.17 228.06 225.43 220.56 242.22

219.69 215.3 240.16


Gambar 4.9 Grafik Hardness A2 (Dokumen Pribadi, 2019)

4.4.3 Hasil Pengujian Kekerasan Spesimen B1

Pada pengujian kekerasan yang dilakukan pada spesimen B1




0

50

100

150

200

250

300


HV

N

Area

GRAFIK NILAI KEKERASAN A2 (590°C, 60 menit)

Face

Middle

Root

71

Tabel 4.23 Hasil Pengujian Hardness Spesimen B1

Hardness near

face (HVN)

Hardness at

middle

(HVN)

Hardness at

root (HVN)

Rata-rata

(HVN)

Base Metal

153.79 149.93 154.81 152.59 151.27 149.63 153.56

154.54 150.6 155.19

Heat

Affected

Zone

191.86 185.92 196.29 204.50 206.71 191.59 219.07

214.3 194.24 240.55

Weld Metal

224.11 209.89 239.54 231.78 226.75 224.68 248.05

233.29 228.62 251.11


Gambar 4.10 Grafik Hardness spesimen B1 (Dokumen Pribadi, 2019)

4.4.4 Hasil Pengujian Kekerasan Spesimen B2

Pada pengujian kekerasan yang dilakukan pada spesimen B2




0

50

100

150

200

250

300


HV

N

Area

GRAFIK NILAI KEKERASAN B1 (620°C, 30 menit)

Face

Middle

Root

72

Tabel 4.24 Hasil Pengujian Hardness Spesimen B2

Hardness near

face (HVN)

Hardness at

middle

(HVN)

Hardness at

root (HVN)

Rata-rata

(HVN)

Base Metal

149.17 149.02 148.14 149.33 153.79 147.5 146.5

152.85 147.87 149.1

Heat

Affected

Zone

192.86 169.02 165.9 192.79 213.98 181.83 192.13

224.91 188.64 205.81

Weld Metal

219.4 201.35 227.1 220.87 228.03 206.11 232.05

232.05 208.24 233.5


Gambar 4.11 Grafik Hardness spesimen B2 (Dokumen Pribadi, 2019)

4.4.5 Hasil Pengujian Kekerasan Spesimen C1

Pada pengujian kekerasan yang dilakukan pada spesimen C1




100

120

140

160

180

200

220

240

260


HV

N

Area

GRAFIK NILAI KEKERASAN B2 (620°C, 60 menit)

Face

Middle

Root

73

Tabel 4.25 Hasil Pengujian Hardness Spesimen C1

Hardness near

face (HVN)

Hardness at

middle

(HVN)

Hardness at

root (HVN)

Rata-rata

(HVN)

Base Metal

153.49 144.26 142.4 147.69 154.69 146.13 143.68

155.96 142.78 145.86

Heat

Affected

Zone

186.18 185.06 185.75 195.98 194.52 195.08 198.46

206.81 200.97 211.03

Weld Metal

209.68 200.19 226.69

221.29 221.62 214.58 230.2

235.94 216.06 236.67


Gambar 4.12 Grafik Hardness spesimen C1 (Dokumen Pribadi, 2019)

4.4.6 Hasil Pengujian Kekerasan Spesimen C2

Pada pengujian kekerasan yang dilakukan pada spesimen C2




100

120

140

160

180

200

220

240

260


HV

N

Area

GRAFIK NILAI KEKERASAN C1 (650°C, 30 menit)

Face

Middle

Root

74

Tabel 4.26 Hasil Pengujian Hardness Spesimen C2

Hardness near

face (HVN)

Hardness at

middle

(HVN)

Hardness at

root (HVN)

Rata-rata

(HVN)

Base Metal

147.89 146.05 148.56 147.60 148.67 145.68 149.35

147.39 147.94 146.9

Heat

Affected

Zone

157.21 164.34 178.08 173.65 164.71 171.25 182.54

177.26 183.92 183.57

Weld Metal

209.24 208.51 218.12

215.52 215.1 209.34 226.97

215.64 208.4 228.38


Gambar 4.13 Grafik Hardness spesimen C2 (Dokumen Pribadi, 2019)

Dari data diatas didapat grafik nilai rata-rata kekerasan pada masing-

masing daerah yang ditunjukan pada Gambar 4.13 berikut.

100

120

140

160

180

200

220

240

260


HV

N

Area

GRAFIK NILAI KEKERASAN C2 (650°C, 60 menit)

Face

Middle

Root

75

` Gambar 4.14 Grafik Nilai Kekerasan Seluruh Spesimen (Dokumen Pribadi, 2019)

Dari grafik nilai kekerasan diatas dapat dilihat bahwa nilai

kekerasan pada daerah base metal cenderung sama karena pada daerah ini

tidak mengalami perubahan fasa akibat pengelasan. Pada daerah Heat

Affected Zone (HAZ) nilai kekerasan cenderung menurun seiring

bertambahnya temperatur dan holding time pada proses Post Weld Heat

Treatment (PWHT). Begitupun dengan nilai kekerasan dari weld metal,

dimana nilai kekerasan semakin menurun seiring bertambahnya

temperatur dan holding time pada proses Post Weld Heat Treatment

(PWHT). Hal ini sesuai dengan penelitian yang dilakukan oleh Triatna

Shrestha (2015), yaitu semakin bertambahnya temperatur dan holding time

pada proses PWHT akan menurunkan nilai kekerasan.

Nilai kekerasan dari setiap titik yang diambil pada area yang

mendekati permukaan dan di tengah ketebalan material mengalami

perbedaan, dimana nilai kekerasan di tengah ketebalan cenderung lebih

kecil dari pada nilai kekerasan di daerah yang mendekati permukaan. Hal

ini dapat terjadi karena kecepatan pendinginan di daerah yang mendekati

A1

(590°C,30

min)

B1

(620°C,30

min)

C1

(650°C,30

min)

A2

(590°C,60

min)

B2

(620°C,60

min)

C2

(620°C,60

min)

Base Metal 153.08 152.59 147.69 150.09 149.33 147.60

HAZ 215.23 204.50 195.98 198.02 192.79 173.65

Weld Metal 239.28 231.78 221.29 228.06 220.87 215.52

0.00

50.00

100.00

150.00

200.00

250.00H

VN

GRAFIK NILAI KEKERASAN

76

permukaan lebih cepat dibandingkan dengan yang berada di tengah dari

ketebalan material.

Jika dihubungkan dengan fasa yang ditemukan di struktur mikro,

dapat dihubungkan bahwa nilai kekerasan naik seiring dengan naiknya

dominasi fasa bainit. Dari analisa tersebut dapat dikatakan bahwa nilai

kekerasan dapat naik karena fasa bainit yang semakin mendominasi

dibandingkan dengan fasa ferit. Hal ini sesuai dengan yang dikatakan oleh

M.Gojic (2006), dimana fasa bainit menyebabkan naiknya nilai kekerasan.

Dominasi fasa bainit berkurang seiring dengan naiknya temperatur dan

holding time, sehingga pada proses transformasi material akan lebih

banyak kesempatan untuk berubah menjadi fasa ferit dari pada fasa bainit

(Tjokorda Gde, 2018). Serta menurut Ir.Soewify (2013) dimana urutan

fase yang semakin bersifat brittle adalah ferrite, perlite, bainite,

martensite.

77

BAB 5

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

Dari analisa dan pembahasan mengenai Post Weld Heat Treatment

(PWHT) dengan temperatur 590°C, 620°C, dan 650°C dengan holding time 30

dan 60 menit, dapat disimpulkan bahwa:

1. Hasil pengujian struktur mikro menunjukkan bahwa perbedaan temperatur

dan holding time pada proses Post Weld Heat Treatment (PWHT) dapat

mempengaruhi struktur mikro. Semakin tinggi temperatur dan semakin

lama holding time mengakibatkan dominasi fasa bainit berkurang.

2. Hasil pengujian kekerasan menunjukkan bahwa perbedaan temperatur dan

holding time dapat mengakibatkan perubahan nilai kekerasan material,

baik pada Heat Affected Zone maupun weld metal, namun tidak terlalu

banyak perbedaan pada base metal. Nilai kekerasan tertinggi terdapat pada

spesimen dengan temperatur dan holding time terendah, yaitu 153,08 HVN

pada base metal, 215,23 HVN pada HAZ, dan 147,60 HVN pada weld

metal. Nilai kekerasan terendah terdapat pada spesimen dengan temperatur

dan holding time tertinggi, yaitu 138,71 HVN pada base metal, 173,65

HVN pada HAZ, dan 215,52 HVN pada weld metal.

5.2 Saran

Dalam pengerjaan tugas akhir ini masih terdapat beberapa kekurangan

sehingga nantinya dapat menjadi bahan evaluasi dan dapat dikembangkan

lebih baik lagi. Beberapa saran yang diperlukan untuk mencapai hasil yang

lebih maksimal antara lain sebagai berikut:

1. Perlu dilakukan proses Post Weld Heat Treatment dengan menggunakan

jenis furnace ataupun pemanas yang lain, karena ketika aplikasi di

lapangan terkadang tidak menggunakan dapur pemanas (furnace) untuk

proses PWHT.

2. Dilakukan penelitian tentang heat treatment dengan menekankan pada laju

pemanasan dan laju pendinginan untuk mengetahui struktur dan sifat yang

78

terbentuk ketika ada perbedaan laju pemanasan dan pendinginan yang

berbeda.

79

DAFTAR PUSTAKA

Ahmed, S.Riyaz. 2012. Correlation of Mechanical and Microstructure properties

in SMAW welded Cr-Mo Boiler steels subjected to different Post Weld Heat

Treatment soaking time. Lucknow-India

Amanto, H., & Daryanto. (1999). Ilmu Bahan. Jakarta: Bumi Aksara.

American Welding Society,(2015), Structural Weldinng Code – Steel, Miami.

American Welding Society Handbook Ninth Edition Volume 4,(2015), Miami.

API (2008) Materials and Fabrication of 1.25Cr-0.5Mo Steel Heavy Wall Pressure

Vessels for High-pressure Hydrogen Service Operating at or Below 825ºF

(441ºC).Washington

ASM Microstructural Atlas : ASM Volume 7, 1972

ASME Section II Part A,(2017) ,Ferrous Material Specification (SA 240 to

end),New York THE AMERICA WELDING SOCEITY OF

MECHANICAL ENGINEERS.

ASME Section II part C.(2017).Specificatoin for Welding rods,Elekrodes,and

Filler Metal,New York THE AMERICA SOCIETY OF MECHANICAL

ENGINEERS.

Callister, William. (2004). Material Science and Engineering an Introduction.

New York

Champak Industries Mumbai (2017). URL http://www.steelplate.co.in/alloy-steel-

plate-sa387.html

Daryanto. (2013). Teknik Las. Jakarta: Alfabeta

Gde, Tjokro Tirta Nindha. 2018. Pengetahuan Material Teknik Equlibrium,

Logam dan Paduan. Denpasar : Udayana

Gojic, M. (2006). The Effect of post weld heat treatment on properties of low

alloyed CrMoNb steel after submerged welding. Sisak-Croatia

Hye-sung Na. (2017). Thermodynamic Alloy Design ofHigh Strength and

Toughness in 300 mm Thick Pressure Vessel Wall of 1.25Cr-0.5Mo Stee.,

Korea

Jeffus,Lurry dan Lowrence, Bower. (2013). Welding Skills, Processes and

Practices for Entry-Level Welder, New York



80

Munir,M.M., (2000). Modul Praktek Uji Bahan. Surabaya: Politeknik Perkapalan

Negeri Surabaya

Muchtarom, Imam. 2016. Transformasi Fasa. Sinar: Balikpapan

Shrestha, Triratna. (2015). Effect of Heat Treatment on Microstructure and

Hardness of Grade 91 Steel. Moscow

Soewify, (2013). Welding Metallurgy. Surabaya: Politeknik Perkapalan Negeri

Surabaya.

Vlack, V., (1981). Ilmu dan Teknologi. ERLANGGA: Jakarta

Wiryosumatro, H. d. (1996). Teknologi Pengelasan Logam”. Jakarta:. Pradnya

Paramita.

81

LAMPIRAN

Lampiran 1. Welding Procedure Specification

82


83

Lampiran 2. Client specification technical specification of buckstay and

support

84


85

Lampiran 3. Mill Certification

86


87

BIODATA PENULIS

Nama : Mukhamad Ilham Rakhmadana Putra

Tempat/Tanggal Lahir : Sidoarjo, 11 September 1996

Jenis Kelamin : Laki-laki

Kewarganegaraan : Indonesia

Agama : Islam

Status : Belum menikah

Alamat : Ds.Bakalan Katerungan RT.12 RW.02 Krian

Sidoarjo

No.Telp : 085649921477 / 031-8983513

Email : [email protected]

LATAR BELAKANG PENDIDIKAN

2003-2009 SDN KATERUNGAN

2009-2012 SMP NEGERI 1 KRIAN

2012-2015 SMA NEGERI 1 KRIAN

2015-2019 Program Studi D4 Teknik Pengelasan

POLITEKNIK PERKAPALAN NEGERI

SURABAYA

ANALISIS TEMPERATUR PWHT DAN HOLDING TIME PADA …repository.ppns.ac.id/2468/1/0715040008 -...

Documents

Transcript of ANALISIS TEMPERATUR PWHT DAN HOLDING TIME PADA …repository.ppns.ac.id/2468/1/0715040008 -...