AWE HANDBOOK - IND - Rev0 PDF [PDF]

Citation preview

BUKU PEGANGAN (HANDBOOK)



TEKNOLOGI PENGELASAN Untuk :



Enjiner Las Muda (Associate Welding Engineer) Sesuai Skema Sertifikasi Asosiasi Enjiner Las Jepang (JWES) berdasarkan ISO 1473 / JIS Z 3410 / WES 8103



Diterjemahkan oleh:



Winarto PhD Asosiasi Pengelasan Indonesia



Hasil Kerjasama Antara



INDONESIAN WELDING SOCIETY



THE JAPAN WELDING ENGINEERING SOCIETY



Didanai Oleh:



© 2011 Asosiasi Pengelasan Indonesia.



[Versi Bahasa Indonesia] Diterjemahkan dan Disiapkan oleh Asosiasi Pengelasan Indonesia Indonesian Welding Society (Komite Pendidikan, Standarisasi dan Sertifikasi) Ketua Komite: Dr. Ir. Winarto, M.Sc. Publikasi dalam versi Bahasa Indonesia ini telah seijin Asosiasi Enjiner Las Jepang (the Japan Welding Engineering Society) Sesuai naskah aslinya dalam bahasa Inggris Yang berjudul :



Welding and Joining Technologies Published under the English translation rights authorized by the Japan Welding Society Copyright © 2010 by the Japan Welding Society 1-11, Kanda Sakuma-cho, Chiyoda-ku, Tokyo 101-0025 Japan All rights reserved. No part of this publication may be reproduced, stored in a retrieval system, or transmitted, in any form or by any means including electronic, mechanical, photocopying, and recording methods, without permission in writing from the copyright holders.



ii



BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



DAFTAR ISI Hal. DAFTAR ISI......................................................................................................................... iii KATA PENGANTAR ........................................................................................................... vi



BAB I - Proses dan Peralatan Pengelasan .................................................................. 1 1.1. Proses Pengelasan dan Klasifikasinya ................................................................ 1 1.2. Dasar-Dasar Pengelasan Busur Listrik............................................................... 4



1.2.1. Bagian Penting Pada Pengelasan Busur Listrik .......................................... 4 1.2.2.



Karakteristik Busur Listrik ................................................................................... 6



1.2.3.



Fenomena Busur Las ............................................................................. 8



1.2.4.



Fenomena Perpindahan Logam ............................................................... 11



1.2.5.



Pembentukan Kampuh Las (Weld Bead) ................................................... 15



1.3. Peralatan Pengelasan Busur Listrik



....................................................... 16 1.3.1. Karakteristik Eksternal dari Catu Daya Las Busur Listrik.......................... 16 1.3.2.



Catu Daya AC dengan Jenis Inti Moveable-Shunt ...................................... 19



1.3.3.



Thyristor (SCR) – Pengontrol Catu Daya Pengelasan ......................................... 20



1.3.4.



Inverter – Pengontrol Catu Daya Pengelasan ............................................ 21



1.3.5.



Peralatan Catu Daya Mesin Las .............................................................. 23



1.4. Prinsip Kerja dari Proses Las ............................................................................... 26 1.4.1.



Manual Metal Arc Welding (MMAW) ................................................................... 26



1.4.2.



Las Busur Rendam (Submerged Arc Welding – SAW) ........................................ 27



1.4.3.



TIG Welding ............................................................................................................ 29



1.4.4.



Gas Shielded Metal Arc Welding (GMAW: Las MAG dan MIG) ........................ 34



1.4.5.



Proses Pengelasan Busur Lainnya ........................................................... 40



1.4.6.



Proses Pengelasan Selain Las Busur .................................................................... 44



1.5. Robot untuk Las Busur Listrik dan Las Otomatis ............................................ 54 1.5.1.



Las Busur dengan Robot ........................................................................................ 54



1.5.2.



Sensor untuk Las Busur......................................................................................... 55



1.5.3.



Integrasi Robot Las................................................................................................. 57



1.6. Prose Potong (Cutting) .................................................................................. 59 1.6.1.



Penjelasan Singkat dari Proses Potong (Outline) ................................................ 59



1.6.2.



Pemotongan Nyala Api – Flame Cutting .............................................................. 59



1.6.3.



Pemotongan dengan Busur Plasma – Plasma Arc Cutting ................................. 60



1.6.4.



Pemotongan dengan Berkas Laser – Laser Cutting ............................................. 61



1.6.5.



Water Jet Cutting .................................................................................................. 62



BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



iii



IWS - JWES



DAFTAR ISI Hal



64 BAB II - Perilaku Material dalam Pengelasan ..........................................................



2.1. Baja untuk Pengelasan dan Sifat-sifat HAZ dari lasannya ................................ 64 2.1.1.



Baja .......................................................................................................................... 64



2.1.2.



Baja untuk Struktur Lasan.................................................................................... 68



2.1.3.



Ketangguhan Takik Baja........................................................................................ 75



2.1.4.



Perubahan Properties dari Heat Affected Zone .................................................... 78



2.1.5.



Cacat Pengelasan dan Kemampu lasan ............................................................... 87



2.1.6.



Konsep Dasar dalam Pencegahan Retak Las........................................................ 93



2.2. Pemilihan dan Penggunaan Konsumabel Las ................................................... 95 2.2.1.



Shielded Metal Arc Welding ................................................................................... 95



2.2.2.



Tipe dan Sifat Kawat Las untuk GMAW .............................................................. 102



2.2.3.



Consumables for Submerged Arc Welding ........................................................... 109



2.3. Pengelasan pada Baja Stainless ................................................................................. 111 2.3.1.



Tipe dan Sifat Baja Stainless ................................................................................. 111



2.3.2.



Pengelasan pada Baja Stainless Austenit ............................................................. 114



2.3.3.



Pengelasan Martensitik dan Feritik Stainless Steel ............................................ 118



2.3.4.



Pengelasan Jenis Logam Berbeda dan Pengelasan Permukaan ......................... 121



2.4. Pengelasan Cast Steel.............................................................................................. 123 2.5. Pengelasan Alumunium dan Paduan Alumunium .................................................. 123 2.5.1.



Jenis Paduan Alumunium dan Kawat Lasnya ..................................................... 123



2.5.2.



Pengelasan Paduan Aluminium............................................................................. 125



2.6. Pengelasan Titanium dan Paduan Titanium ............................................................. 127 3.1.1.



Titanium Paduannya dan Pengelasan dengan Bahan Terkonsumsi ................. 127



3.1.2.



Pengelasan Titanium .............................................................................................. 128



130 BAB III - Desain dan Konstruksi .................................................................................. 3.1. Dasar dari Kekuatan Material ................................................................................... 130 3.1.1.



Beban, Gaya Internal, dan Pergerakan................................................................ 130



3.1.2.



Dasar Tegangan dan Regangan ............................................................................. 135



3.2. Kekuatan Statik ........................................................................................................... 141 3.2.1.



Kekuatan Statik dan Logam Dasar ....................................................................... 141



3.2.2.



Kekuatan Statik dari Sambungan Las................................................................ 144



3.3. Patahan Getas .............................................................................................................. 145 3.3.1.



Patahan Getas Logam Baja.................................................................................... 145



3.3.2.



Temperatur Transisi dan Ketangguhan Patah..................................................... 147



3.3.3.



Pengujian Patahan Getas dari Sambungan Las................................................... 148



3.3.4.



Pencegahan Patahan Getas.................................................................................... 149



iv



BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



DAFTAR ISI



IWS - JWES Hal.



3.4. Kekuatan Fatik ............................................................................................................ 149 3.4.1.



Fatik ........................................................................................................................ 149



3.4.2.



Pengujian Fatik....................................................................................................... 150



3.4.3.



Fatik pada Sambungan Las ................................................................................... 152



3.5. Creep dan Korosi................................................................................................ 153 3.6. Tegangan Sisa dan Distorsi pada Pengelasan ......................................................... 154 3.6.1.



Penyebab Tegangan Sisa pada Pengelasan .......................................................... 154



3.6.2.



Distribusi Tegangan Sisa Hasil Pengelasan ......................................................... 156



3.6.3.



Distorsi pada Pengelasan ....................................................................................... 158



3.6.4.



Pengaruh dari Tegangan Sisa Las......................................................................... 160



3.6.5.



Penghilangan Tegangan Sisa Pengelasan (PWHT) ............................................. 160



3.6.6.



Pengaruh Distorsi Pengelasan dan Pencegahannya ............................................ 161



3.7. Prinsip Desain Sambungan Las............................................................................... 162 3.7.1.



Klasifikasi Jenis Las dan Bentuk Alur dan Bagian Sambungan ........................ 162



3.7.2.



Jenis-Jenis Sambungan Las................................................................................... 167



3.7.3.



Simbol Las ............................................................................................................... 170



3.7.4.



Desain dan Sambungan Lasan .............................................................................. 177



3.8. Perhitungan dari Sambungan Lasan....................................................................... 180 3.8.1.



Perhitungan Kekuatan Selesai .............................................................................. 180



3.8.2.



Tegangan yang Diijinkan ....................................................................................... 184



3.8.3.



Contoh Perhitungan Kekuatan Sambungan Las.................................................. 186



3.9. Contoh Rancangan Sambungan Las pada Struktur................................................ 187 3.9.1.



Rancangan Sambungan Las Berdasarkan Beban Siklik / Impak ....................... 187



3.9.2.



Desain Bejana Tekan.............................................................................................. 190



3.9.3.



Sambungan Las pada Reinforcing Steel Bar ........................................................ 192



3.9.4.



Desain Struktur Paduan Aluminium ................................................................195



198 BAB IV - Teknik Fabrikasi dan Aplikasi ............................................................. 4.1. Jaminan Kualitas dari Konstruksi Pengelasan....................................................... 198 4.1.1.



Pentingnya Kontrol dari Fabrikasi Pengelasan ................................................... 199



4.1.2.



Pandangan dan Tren Internasional tentang QMS (QC dan QA) ....................... 201



4.1.3.



Desain dan Manufaktur yang Berkualitas ........................................................... 205



4.2. Perencanaan Fabrikasi Las (Welding Fabrication Planning) ................................ 206 4.2.1.



Draf dan Kualifikasi Prosedur Las (WPS) ........................................................... 208



4.2.2.



Estimasi Ruang Pengerjaan Las............................................................................ 211



4.2.3.



Perencanaan Jadwal............................................................................................... 212



4.2.4.



Perencanaan Peralatan Pengelasan ................................................................ 213



BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



v



IWS - JWES



DAFTAR ISI Hal.



4.2.5.



Perencanaan Personil Las ...................................................................................... 215



4.2.6.



Perencanaan Pengujian dan Inspeksi ................................................................ 220



4.2.7.



Perencanaan Biaya Pengelasan ............................................................................. 221



4.3. Perencanaan Fabrikasi Las ..................................................................................... 224 4.3.1.



Pengendalian (Kontrol) Material Induk yang akan Dilas ................................ 224



4.3.2.



Kontrol Terhadap Bahan Las Habis Pakai (Welding Consumables) ................. 226



4.3.3.



Kontrol Terhadap Perlengkapan Las ................................................................229



4.3.4.



Pengontrolan pada Juru Las .................................................................................. 230



4.3.5.



Pemotongan dan Pembentukan terhadap Material, dan Persiapan Las ............ 231



4.3.6.



Pengendalian Pekerjaan Pengelasan................................................................242



4.3.7.



Konfirmasi dan Pencatatan dari Hasil Pengelasan.............................................. 256



4.4. Pencegahan dan Perbaikan terhadap Weld Distortion ........................................... 261 4.4.1.



Pencegahan terhadap Weld Distortion ................................................................ 262



4.4.2.



Metode Perbaikan terhadap Weld Distortion ....................................................... 263



4.5. Pencegahan dari Cacat Lasan dan Perbaikan ........................................................ 266 4.5.1.



Efek dari Cacat Las................................................................................................ 266



4.5.2.



Tindakan Pencegahan untuk Cacat Pengelasan .................................................. 268



4.5.3.



Penghilangan Cacat Pengelasan dan Perbaikannya ............................................ 277



4.6. Keselamatan dan Kesehatan ................................................................................... 280 4.6.1.



Perlindungan terhadap Panas, Cahaya, Benda Beterbangan, Asap................... 281



4.6.2.



Pencegahan dari Kejutan Listrik........................................................................... 285



4.6.3.



Pencegahan Kebakaran dan Ledakan ................................................................ 287



4.6.4.



Keamanan dan Keselamatan Lingkungan Kerja ................................................. 289



4.6.5.



Keamanan pada Robot Welding ............................................................................. 291



4.6.6.



Keselamatan dalam Laser Welding dan Cutting .................................................. 292



4.7. Pemeriksaan Non-Destructive ................................................................................. 293 4.7.1.



Istilah ....................................................................................................................... 293



4.7.2.



Garis Besar NDI................................................................................................ 294



4.7.3.



Visual Inspection (VT) untuk Lasan................................................................ 294



4.7.4.



Pengujian Tak-Merusak untuk Permukaan dan Sub-permukaan Las ............... 297



4.7.5.



Karakteristik dan Aplikasi Metode NDT .............................................................. 310



INDEKS...........................................................................................................................



vi



BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



Kata Pengantar



IWS - JWES



Kata Pengantar Pengelasan dan penyambungan adalah teknologi manufaktur dasar yang diperlukan untuk setiap sektor industri. Karena teknologi produksi pesat berkembangkan dari tahun ke tahun, aplikasi teknologi dan pengembangan pengelasan dan penyambungan harus didasarkan pada pengetahuan dasar menyeluruh. Pembentukan manajemen produksi yang maju dan sistem jaminan kualitas juga diperlukan. Selain itu, diperlukan untuk mengakomodasi teknologi manufaktur untuk mengubah keadaan di era global. Hal ini berarti bahwa pengetahuan yang lebih luas dari proses dan bahan dalam pengelasan dan teknologi penyambungan menjadi perlu meskipun enjiner las sampai saat ini telah mengenal dan didik terutama teknologi las busur listrik untuk struktur baja. Selain itu, penerapan peningkatan teknologi pengelasan yang sepenuhnya otomatis juga menempatkan enjiner las ke dalam situasi dimana mereka harus tahu dengan baik teknologi pengelasan yang paling canggih. Sementara itu, The Japan Welding Engineering Society (JWES) membuat skema sertifikasi untuk personil koordinator las dengan pengetahuan yang cukup dan pengalaman, berdasarkan IS014731/JIS Z 3410/WES8103. Skema sertifikasi dari JWES dimulai dengan telah disetujuinya paket personil koordinator las dalam fabrikasi struktur baja, dan ini dibuat karena telah berkembang melalui sejarah yang panjang. Namun, pengetahuan lebih lanjut, luas dan mendalam diperlukan untuk personel las dalam mengatasi perubahan tuntutan baru. Buku ini disiapkan untuk pembaca yang ingin belajar pengetahuan dasar teknik pengelasan dan juga untuk kandidat yang ingin menjadi enjiner las bersertifikat dengan mengacu dalam skema sertifikasi personil koordinator las. Buku teks, yang telah telah digunakan dalam pelatihan bagi personil koordinator las, adalah "Teknologi Lanjut Pengelasan dan Penyambungan " yang dipakai untuk Enjiner las Madya dan Enjiner Las Senior, sedangkan buku "Pengantar Teknologi Pengelasan dan Penyambungan" digunakan untuk Enjiner Las Muda (Associate Welding Engineer). Buku yang pertama telah direvisi agar kompatibel dengan skema kualifikasi dari IIW (international Institute of Welding). Buku terencana melalui diskusi panjang oleh Komite Pendidikan Personalia Koordinator Las dari JWES yang menilai isi dari program pelatihan dalam skema sertifikasi personil koordinator pengelasan. Selanjutnya komite JWES menyimpulkan setelah proses Pengeditan dibawah Komite Pengeditan dan buku ini diselesaikan. Oleh karena itu, buku yang berjudul "Pengantar Teknologi Las dan Penyambungan" bertujuan untuk menggabungkan skema berikut: 1)



BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



vii



IWS - JWES



Kata Pengantar



kompatibilitas dengan skema kualifikasi IIW, 2) disesuaikan dengan teknologi terbaru, dan 3) pengenalan sistem manajemen baru. Para penulis dan periview dipilih dari dosen yang berpengalaman luas dan berpengetahuan yang dalam khusus tentang persyaratan bagi calon enjiner las muda untuk kursus pendidikan di skema sertifikasi yang diselenggarakan oleh JWES. Mereka mengorganisir menulis dan mereview serta melakukan revisi dari isi melalui diskusi yang mendalam di dalam komite, sehingga buku itu bisa diterbitkan dalam waktu yang sangat singkat. Ketua komite sepenuhnya menghargai upaya antusias dari semua penulis dan periview. Ketua komite juga mengucapkan terima kasih yang tulus kepada presiden Asosiasi Pengelasan Jepang (JWS) yaitu Mr. Yukiya Nakagawa dan stafnya, dan presiden Asosiasi Enjiner Las Jepang (JWES) yaitu Mr. Takashi Miyata dan stafnya yang telah memberikan izin publikasi. Semua anggota komite pengeditan sangat senang telah menerbitkan buku versi bahasa Inggris yang berjudul 'Pendahuluan Teknologi Las dan Penyambungan’. Semoga buku ini bermanfaat bagi mahasiswa asing di bidang teknik pengelasan dan bagi kandidat bersertifikasi personil Koordinator las.



Januari 2010 Ketua: Hirosada Irie Komite Pendidikan Asosiasi Enjiner Las Jepang (Japan Welding Engineering Society)



viii



BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



BAB I Proses dan Peralatan Pengelasan 1.1.



Proses Pengelasan dan Klasifikasinya



Klasifikasi dari proses penyambungan logam secara umum dapat dilihat pada Tabel 1.1. Proses penyambungan ini diklasifikasikan berdasarkan mekanisme dasar dari penyambungan dan sumber energinya. Penyambungan secara mekanik dilakukan dengan proses mekanik, seperti paku keling atau baut dan mur sedangkan penyambungan secara kimiawi dapat dilakukan berdasarkan reaksi kimiawi yang menggunakan bahan adesif, resin atau lainnya. Tabel 1.1. Klasifikasi dari Metoda Penyambungan Logam. Enerji Listrik



Enerji Kimia



Penyambungan Kimiawi Penyambungan Metalurgi (Pengelasan)



Enerji Optik



Paku Keling Press-Seal Baut Shringkage Fitting Penekukan & Gilling



Penyambungan Mekanis







Enerji Mekanis



Adhesive Bonding



Pengelasan Fusi



Las Busur Listrik Las Elektro Terak Las Berkas Elektron



Pengelasan Tekan



Las Resistensi Las Upset Las Flash



Las Eksplosif



Brazing & Soldering



Brazing Induksi



Brazing Nyala Api



Las Gas Las Thermit



Las Berkas Laser Las Tekan Dingin Las Friksi Las Friksi Teraduk Las Ultrasonik Las Difusi Brazing Berkas Cahaya



Klasifikasi tsb diatas adalah salah satu pendekatan. Klasifikasi metoda penyambungan tidak dibatasi dari table tsb diatas dan beberapa table klasifikasi lainnya ada.



Pengelasan adalah proses penyambungan secara metalurgi dengan mengaplikasikan beberapa jenis sumber panas. Pengelasan dapat juga diartikan sebagai “sebuah proses penyambungan yang menghasilkan penggabungan dari material-material dengan memanaskannya hingga temperatur pengelasan, dengan atau tanpa adanya tekanan atau hanya dengan menggunakan tekanan, dan dengan atau tanpa penggunaan logam pengisi.” Pengelasan juga dibagi menjadi pengelasan fusi (fusion welding) yang melibatkan proses penggabungan dan pembekuan dari benda kerjanya (logam dasar), pengelasan tekan (pressure welding) yang menggunakan proses penggabungan pada fasa padat, dan brazing dan soldering yang melibatkan reaksi padat-cair, dari sisi metalurgi.



BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



1



IWS - JWES



(a)



BAB I



Las Fusi



(c) Brazing



(b) Las tekan Gambar 1.1. Jenis Sambungan Las



Gambar 1.1 mengilustrasikan tiga jenis sambungan pengelasan yang telah dijelaskan sebelumnya. Las Fusi (Fusion welding) adalah proses pengelasan di mana logam benda kerja (logam induk) disambung melalui proses peleburan dan pembekuan. Logam cair dihasilkan melalui pemanasan, dan dapat berasal dari logam dasar, atau dari campuran antara logam dasar dan logam pengisi. Las Tekan (pressure welding) adalah suatu proses pengelasan dengan membentuk sebuah sambungan las menggunakan tekanan atau gaya mekanik setelah dilakukan pemanasan pada daerah sambungan, dengan friksi atau proses pemanasan lainnya. Proses brazing dan soldering adalah proses penyambungan dengan membentuk suatu sambungan dengan cara mengisi celah tersebut dengan logam pengisi cair setelah memanaskan sambungannya. Gaya kapiler akan mendorong proses pengisian. Logam pengisi pada brazing memiliki titik leleh yang lebih rendah daripada logam dasar, sehingga logam dasar tidak akan ikut meleleh. Las Fusi (fusion welding) memiliki sambungan las yang kontinu pada benda kerja yang dilas. Beberapa keuntungan dari las fusi adalah sbb:  Efisiensi sambungan (rasio las/slogam induk) tinggi.  Kekedapan terhadap udara dan air sangat baik.  Struktur sambungan dapat lebih sederhana.  Tebal sambungan dapat bervariasi.  Reduksi penggunaan material dan penghematan tenaga kerja yang digunakan membuat las fusi (fusion welding) menjadi ekonomis. Selain itu, pemanasan saat pengelasan akan memengaruhi sifat-sifat dari logam dasar. Terkadang penambahan logam pengisi juga akan memperburuk sifat logam lasan (weld metal). Oleh karena itu, ada beberapa keterbatasan dari las fusi sebagai berikut :  Logam hasil lasan (weld metal) bersifat heterogen (beda) dari logam dasar.  Kualitas dari logam dasar (HAZ) menurun karena pemanasan las.  Terjadi regangan las dan deformasi akibat pemanasan dan pendinginan lokal pada benda kerja.  Tegangan sisa terbentuk dan menurunkan kekuatan sambungan.  Sulit untuk menentukan secara tepat kualitas dari sambungan.



2



BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



BAB I



IWS - JWES Las Busur Listrik Manual (Manual Metal Arc Welding)



Las Busur Listrik Terendam (Submerged Arc Welding)



Busur Listrik (Arc Welding)



Las TIG (TIG Welding) Las Elektroda NonKonsumabel Las Busur Listrik Plasma (Plasma Arc Welding (PAW))



Las Busur Listrik Pelindung Gas (Gas Shielded Arc Welding)



Las Busur Listrik Pelindung Mandiri (Self Shielded Arc Welding)



Las MIG (MIG Welding)



Las Elektroda Konsumabel



LAS MAG - Las Busur gas CO2 - Las Busur Gas Campur



Las Busur Elektro-gas (Electrogas Arc Welding) Las Busur Stud (Stud Welding)



Gambar 1.2. Jenis Las Busur Listrik (arc welding)



Ada banyak jenis proses pengelasan. Proses pengelasan diklasifikasikan berdasarkan karakteristik dasar dan sistim-nya, yang telah ditampilkan pada Tabel 1.1. Di antara banyak proses pengelasan itu, pengelasan busur listrik merupakan proses pengelasan yang paling umum dilakukan dalam industri. Pengelasan busur listrik menggunakan panas dari busur listrik untuk melelehkan benda kerja yang akan dilas. Perkembangan jenis pengelasan busur listrik merupakan kombinasi antara metode perlindungan dan jenis elektroda. Pembagian pengelasan busur listrik dapat dilihat pada Gambar 1.2. Pada las busur listrik dengan pelindung gas, gas pelindung digunakan untuk melindungi logam cair dari atmosfir udara. Las busur listrik dengan pelindung gas memiliki aplikasi yang luas karena kemudahannya untuk dilakukan dalam pengelasan secara otomatis dan juga dalam suatu sistem produksi yang telah tersistimatis. Saat ini, las busur listrik dengan pelindung gas merupakan salah satu proses pengelasan yang paling umum dilakukan di Jepang. Las busur listrik dengan pelindung gas dibagi menjadi dua jenis berdasarkan jenis elektrodanya; yang pertama adalah las elektroda takterkonsumsi (non-consumable electrode) dan yang kedua adalah las elektroda yang terkonsumsi (consumable electrode). Dalam las dengan elektroda yang nonkonsumabel, hampir tidak ada elektroda yang meleleh. Salah satu contohnya adalah las TIG (Tungsten Inert Gas). Dalam las dengan elektroda yang konsumabel, elektroda secara kontinu akan habis terkonsumsi karena proses pelelehan logam. Salah satu contohnya adalah las MAG (Metal Active Gas). (Berdasarkan Tabel 1.2) Pembagian jenis las berdasarkan elektroda yang terkonsumsi (consumable electrode) hanya dapat diaplikasikan pada las busur listrik dengan pelindung gas karena pada proses las yang lain, elektroda yang digunakan juga akan habis terkonsumsi. Semua pengelasan busur dapat diaplikasikan pada seluruh posisi pengelasan, seperti yang diilustrasikan pada Gambar 1.3, kecuali las SAW (Submerged Arc Welding) dan las EGW (Electrogas Arc Welding). Las SAW hanya dapat diaplikasikan pada posisi datar dan horisontal. Sedangkan las EGW diaplikasikan pada posisi vertikal. BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



3



IWS - JWES



BAB I



Gambar 1.3. Posisi Pengelasan (welding position)



1.1. Dasar-Dasar Pengelasan Busur Listrik



1.1.1 Bagian Penting Pada Pengelasan Busur Listrik Pada pengelasan dengan elektroda yang tak-terkonsumsi (non-consumable), sebuah elektroda hanya digunakan untuk menyalakan dan mempertahankan busur dan elektroda tersebut yang tidak meleleh. Logam pengisi (berbentuk batang atau kawat) dapat ditambahkan ketika diperlukan suatu deposit logam. Gambar 1.4(a) mengilustrasikan pengelasan dengan elektroda tak-terkonsumsi. Besarnya penambahan logam pengisi dapat berubah-ubah tanpa dipengaruhi oleh perubahan arus saat pengelasan. Hal ini akan memberikan banyak pilihan dalam memilih kondisi pengelasan yang sesuai kebutuhan. Efisiensi kerja dari pengelasan dengan elektroda tak-terkonsumsi relatif rendah karena logam pengisi akan mencair oleh transfer panas dari busur dan kampuh las. Sebaliknya, pengelasan dengan elektroda terkonsumsi dapat memberikan efisiensi kerja yang tinggi karena elektroda tersebut akan mempertahankan busur yang terbentuk dan secara simultan akan meleleh dalam busur tersebut. Laju pelelehan dari elektroda sangat tergantung pada arus pengelasan sehingga laju pelelehan dan arus pengelasan tidak dapat dikontrol secara terpisah. Oleh karena itu, diperlukan keahlian yang sesuai berdasarkan pengalaman saat pengelasan sangatlah dibutuhkan untuk memilih variabel-variabel pengelasan yang cocok. Cacat Las akibat gas terperangkap seperti blowholes dan pit mungkin dapat terjadi ketika atmosfer atau udara masuk kedalam kawah las dan lasan membeku. Sehingga, sangat penting untuk melindungi logam las dari gas atmosfir udara seperti nitrogen dan oksigen ketika pengelasan busur listrik dilakukan.



4



BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



BAB I



IWS - JWES



(a) Pengelasan dengan elektroda non-konsumabel



(b) Pengelasan dengan elektroda konsumabel



Gambar 1.4 Klasifikasi Pengelasan Las Busur Listrik dengan Pelindung Gas



Tabel 1.2. Gambaran dari metoda pengelasan yang umum



Tabel 1.2 menggambarkan karakteristik dari proses pengelasan yang umum dilakukan. Dalam las MMAW (Manual Metal Arc Welding) atau SMAW, elektroda terbungkus dengan fluks selalu digunakan. Elektroda tersebut terbuat dari sebuah inti logam dan pembungkus fluks. Inti logam tersebut dilapisi oleh fluks. Busur akan dipertahankan diantara ujung elektroda dan benda kerja. Busur tersebut akan melelehkan inti logam dan fluks. Cairan logam yang dilepaskan dari inti logam dan selanjutnya ditransfer ke kampuh las. Gas pelindung yang dihasilkan dari pembakaran fluks dan dekomposisi pelapis elektroda akan melindungi kampuh las (logam cair) dari udara. Permukaan hasil lasan tertutup oleh terak (terutama dari fluks yang mencair dan membeku). Terak harus dihilangkan setelah pengelasan selesai. MMAW umumnya banyak diaplikasikan di industri karena relatif simpel dan sederhana peralatannya.



BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



5



IWS - JWES



BAB I



Pada las busur terendam (SAW), busur dipertahankan diantara ujung elektroda dan benda kerja dan berada di dalam sekumpulan serbuk fluks. Kawat yang terkonsumsi (sebagai logam pengisi) digunakan sebagai elektroda. Kawat elektroda diumpan kontinyu secara mekanis dan permukaan logam hasil las juga tertutup oleh terak seperti pada SMAW. Hasil lasannya rata dan halus serta hanya sedikit percikan (spatter) yang terjadi. Pada pengelasan ini, laju deposisi lasan sangat tinggi dan dapat dihasilkan dengan mengaplikasikan arus yang tinggi melalui elektroda berdiameter besar (3,2 – 6,4 mm). Pada pengelasan ini tidak diperlukan lagi pelindung mata (kaca mata las) karena busur dipertahankan di dalam sekumpulan fluks. SAW memiliki beberapa keterbatasan seperti:  Pengamatan terhadap busur dan kampuh las tidak dapat dilakukan secara langsung.  Posisi pengelasan terbatas, hanya dapat dilakukan dengan posisi datar (flat) dan horisontal. Las TIG adalah pengelasan elektroda terbungkus dengan jenis elektroda tak-terkonsumsi (non-consumable). Kepanjangan dari TIG adalah tungsten (elektroda) inert gas (gas pelindung). Elektroda yang dipakai adalah wolfram (tungsten) atau paduan wolfram (tungsten alloy). Busur terbentuk diantara ujung elektroda dan benda kerja. Logam las dilindungi dari udara dengan gas pelindung seperti argon, CO2, atau campuran kedua gas ini. Proses pengelasan disebut las MIG (Metal Inert Gas) bila gas mulia (inert), seperti argon, digunakan sebagai gas pelindung. Sedangkan proses pengelasan disebut MAG (Metal Active Glass) bila gas aktif, seperti CO2 atau campuran antara CO2 dan argon digunakan. Las busur listrik dengan pelindung gas memiliki efisiensi yang tinggi karena elektroda berbentuk kawat tipis dapat meleleh dalam laju deposit yang tinggi dengan rapat arus yang tinggi. Pembersihan terak cukup mudah untuk dilakukan, bahkan tidak perlu dilakukan. Las elektroda terbungkus dapat diaplikasikan pada sistem pengelasan semiotomatis, otomatis, dan sistim dengan robot. Las busur listrik dengan pelindung gas digunakan secara luas di Jepang.



1.1.2 Karakteristik Busur Listrik Busur listrik, terbentuk diantara ujung elektoda yang relatif kecil dan benda kerja, berbentuk seperti lonceng, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 1.5. Busur listrik bentuknya memanjang dari ujung elektroda ke benda kerja. Busur listrik terjadi akibat proses ionisasi plasma gas ketika rapat arus yang tinggi melaluinya. Sebagai contoh, temperatur busur listrik dari las TIG sekitar 20.000 K pada intinya dan sekitar 10.000 K pada tepinya. Busur plasma merupakan gas konduktif yang terdiri dari partikel-partikel atom dan molekul netral dan juga partikel-partikel bermuatan seperti elektron dan ion yang terbentuk akibat ionisasi termal. Elektron-elektron akan selalu ada pada setiap aliran arus saat pengelasan. Busur listrik terbentuk oleh suatu energi listrik, yang dihasilkan dari arus las dan voltase dari busur listrik.



6



BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



BAB I



IWS - JWES



Gambar 1.5. Contoh Profil Temperatur pada Busur Listrik Las TIG



Gambar 1.6. Struktur dari Busur Listrik



Gambar 1.6 menunjukkan sebuah struktur dari busur listrik. Voltase busur merupakan jumlah dari voltase katoda, voltase kolom busur, dan voltase anoda. Voltase katoda dan anoda tidak terlalu berubah dengan adanya perubahan panjang busur. Sebaliknya, voltase kolom busur akan meningkat sesuai dengan penambahan panjang busur. Voltase busur yang cukup tinggi diperlukan untuk mempertahankan busur bahkan ketika panjang busur sangat pendek.



Gambar 1.7. Hubungan antara arus las dan voltase busur BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



7



IWS - JWES



BAB I



Gambar 1.7. menunjukkan kurva karateristik volt-amper dari busur las. Voltase busur secara monoton meningkat seiring dengan kenaikan panjang busur (mengubah karakteristik kurva dari bawah menuju atas pada Gambar 1.7). Pada panjang busur yang sama (berada pada sebuah kurva karakteristik yang sama), voltase busur meningkat seiring dengan peningkatan arus pada rentang arus yang tinggi. Karakteristik ini disebut sebagai rising charateristics. Namun, voltase busur dengan cepat menurun seiring dengan peningkatan arus pada rentang arus yang rendah.



1.2.3. Fenomena Busur Las Gaya tarik elektromagnetik diinduksi diantara konduktor paralel dimana konduktor membawa arus di arah yang sama. Ketika busur dapat dipertimbangkan sebagai agglomerate halus dan konduktor paralel, gaya tarik menyebabkan luas penampang busur menyusut. Penyusutan ini disebut “efek pencubitan elektromagnetik” (electromagnetic pinch effect). Dan gaya yang terjadi disebut sebagai “gaya pencubitan elektromagnetik” (electromagnetic pinch force).



Gambar 1.8. Skematis “Gaya Pencubitan Elektromagnetik”



Gaya pencubitan elektromagnetik ada di kawat elektroda. Lelehan logam cair di ujung elektroda di jepit (squeezed) agar terlepas dari ujung elektroda dengan “gaya pencubitan elektromagnetik”, meskipun demikian pada bagian yang padat tidak mengalami deformasi, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 1.8. Busur listrik juga ikut menyusut untuk mereduksi luas permukaannya yang kemudian menekan kehilangan panas ketika busur mendingin ke temperatur ambient nya. Efek ini dinamakan “efek pencubitan termal” (thermal pinch effect).



8



BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



BAB I



IWS - JWES



Gambar 1.9. Aliran Plasma Gas



Pada las busur listrik, medan magnit terbentuk di sekitar busur oleh kuat arus las seperti yang ditunjukkan pada Gambar 1.9. Gaya elektromagnetik diinduksi oleh arus las: Arah dari gaya elektromagnetik melintas diantara arus dan medan magnit seperti yang telah dijelaskan pada “Hukum Tangan Kiri Fleming” (Fleming’s left hand law). Densitas arus busur menglir lebih rendah dari ujung elektroda terhadap benda kerja: Besarnya densitas arus dekat ujung elektroda lebih tinggi dibandingkan dengan yang dekat dengan benda kerja. Oleh karena itu, gaya pencubitan elektromagnetik (electromagnetic pinch force) menjadi lebih kuat dekat dengan ujung elektroda. Dalam kolom busur, tekanan busur dekat dengan ujung elektroda bernilai lebih tinggi daripada yang dekat dengan benda kerja. Perbedaan medan magnit dan tekanan di kolom busur membuat bagian dari gas pelindung ditarik ke dalam kolom busur. Induksi aliran gas mengarahkan dari elektroda terhadap benda kerja dan kecepatan alirannya tinggi.



(a) Busur Konvensional



(b) Busur Listrik yang kuncup (stiffened)



Gambar 1.10. Busur Listrik yang Kuncup (stiffened)



Aliran gas induksi disebut juga aliran gas plasma (aliran gas aerodinamik). Kecepatan aliran ini terkadang mencapai 100 m/s (360 km/hr). Aliran gas plasma sangat mempengaruhi perpindahan tetesan lelehan logam cair dan bentuk penetrasi las. Bahkan pada posisi las diatas kepala (overhead), aliran tsb adalah aliran gas plasma yang membuat transfer tetesan logam cair menjadi baik dan lancar menuju kawah lasan (weld pool) dalam melawan terhadap gaya gravitasi. Seperti yang ditunjukkan pada Gambar 1.10, ketika torch las miring, busur cenderung untuk mengarahkan sepanjang sumbu gagang las (torch). Busur listrik tidak selalu berada di jarak terpendek diantara ujung elektroda dan benda kerja. Hal ini dinamakan “stiffness of arc”.



BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



9



IWS - JWES



BAB I



(a) Pengaruh Koneksi Masa ke Benda kerja



(b) Pengaruh Bentuk Benda Kerja



Gambar 1.11. Effek busur teralihkan atau arc blow



Busur teralihkan (bergeser) dari arah sesungguhnya akibat adanya gaya asimetris medan magnet. Asimetris medan magnit diinduksi dengan asimetris arus las sirkuit atau medan magnet sisa atau keduanya. Fenomena pengalihan busur disebut dengan arc blow. Contoh khas diilustrasikan pada Gambar 1.11. Arc blow pada Gambar 1.11(a) disebabkan oleh penempatan koneksi masa benda kerja yang salah. Bentuk sirkuit arus las menyebabkan medan magnet asimetris sepanjang sirkuit. Sebagai medan magnet didalam rangkaian loop lebih kuat dibandingkan diluar, busur ditekan menuju daerah yang lebih lemah, dinamakan, menuju keluar dari rangkaian loop. Arc blow, ditunjukkan pada gambar 1.11(b), terjadi ketika blok besar material magnet ada dekat garis las. Karena permeabilitas blok bernilai lebih tinggi dibandingkan udara, blok tersebut menarik aliran magnet. Asimetris medan magnet terbentuk disekitar busur ketika busur datang mendekati blok logam tersebut, maka busur teralihkan (terdefleksi). Arc blow juga dapat terjadi di tepi benda kerja.



Arc blow cenderung terjadi pada arus searah (DC) las dengan material logam yang mudah termagnetisasi seperti baja feritik. Arc blow jarang terjadi pada pengelasan material non-magnet. Arc blow juga jarang pada las arus bolak balik (AC), ketika polaritas busur berubah bolak balik dengan cepat. Eliminasi dan reduksi arc blow dapat dicapai dengan mengatur rangkaian benda kerja, dengan penanganan benda kerja (kabel-kabel), dan dengan demagnitizing benda kerja. Bagaimanapun, dengan melalui “learn by lesson” di proses las sangatlah penting dalam menangani peristiwa arc blow.



Gambar 1.12. Jejak bentuk gelombang voltase dan arus las busur AC



10



BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



BAB I



IWS - JWES



Gambar 1.12 menunjukkan jejak bentuk gelombang voltase dan arus pengelasan busur AC. Dalam pengelasan busur AC, MMAW sebagai contoh, polaritas berganti setiap setengah siklus. Arus las menjadi nol (null) di garis persimpangan (crossover). Busur sesekali padam di crossover dan menyala kembali (reignites) dalam setengah siklus berikutnya. Voltase las saat menyala disebut “reignition voltage”. Reignition voltage, P, lebih tinggi daripada kedua voltase busur transisi, Q, dan voltase busur biasa, R. Karena itu, tegangan terbuka rangkaian sumber listrik las, Po, harus cukup tinggi daripada reignition voltage yang diperlukan (P) untuk busur AC yang dipertahankan. Mesin las jenis “movable shut core” dengan catu daya AC didesain untuk memenuhi kondisi busur AC yang dihidupkan kembali (reignited). Fasa arus las terhambat dari voltase rangkaian terbuka. Sumber daya jenis ini mempunyai “faktor daya rendah”. Jenis mesin movable shut core dengan catu daya AC dijelaskan di bagian selanjutnya. Lihat di Gambar 1.19.



1.2.4. Fenomena Perpindahan Logam Tabel 1.3. mengilustrasikan pengaruh jenis gas pelindung (shielding gas) terhadap perpindahan logam (metal transfer) dalam pengelasan busur listrik logam dengan pelindung gas (gas shielding metal arc welding). Sifat busur dan perpindahan logam sangat dipengaruhi oleh jenis gas pelindung yang digunakan. Bagian gas CO2 terdekomposisi menjadi karbon monoksida (CO) dan oksigen (O) pada temperatur tinggi. Jumlah besar panas digunakan pada proses dekomposisi. Konsumsi panas menyebabkan busur mendingin. Busur mengalami kompresi oleh efek thermal pinch. Akar busur berkonsentrasi ke tempat akhir pada permukaan bebas logam cair di ujung elektroda. Logam cair mendapat gaya reaksi yang kuat dari busur dan didorong ke arah elektroda. Reaksi gaya meningkat seiring dengan peningkatan arus las. Oleh karena itu, lelehan logam tumbuh membesar pada arus las tinggi. Pertumbuhan lelehan logam akhirnya terpisah dari elektroda. Pada perpindahan logam tsb terjadi sejumlah besar percikan (spatters). Mode perpindahan logam ini disebut transfer globular (globular transfer). Tabel 1.3. Pengaruh jenis pelindung gas terhadap perpindahan logam



BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



11



IWS - JWES



BAB I



Di sisi lain, gas mulia (inert) seperti argon tidak terdekomposisi; sedikit efek thermal pinch muncul dan pada prakteknya penyempitan busur tidak terjadi. Busur listrik akan terus menerus menyelubungi logam cair di ujung elektroda. Gaya busur teraplikasi menyebar pada permukaan logam cair. Lelehan logam cair kurang terdorong, dan akan memanjang terhadap kawah las. Dorongan dari aliran gas plasma secara efektif membantu lelehan logam cair terlepas dari kawat elektroda. Gaya electromagnetic pinch membuat logam cair halus secara efektif terlepas dari kawat elektroda dalam bentuk tetesan halus. Mode perpindahan logam ini disebut spray transfer. Spray transfer umumnya terjadi pada rentang arus yang tinggi pada pengelasan busur las dengan pelindung gas. Mode perpindahan logam secara spray dapat menggambarkan bahwa logam cair berpindah dengan tingkat percikan (spatter) yang sangat kecil. Tabel 1.4. Mode perpindahan logam pada elektroda las yang konsumabel



Tabel 1.4. mengklasifikasikan mode perpindahan logam dalam pengelasan busur listrik logam pelindung gas (GMAW) dengan menggunakan kawat elektroda pejal. Perpindahan logam tipe “short circuiting” terjadi dengan arus las rendah. Waktu “short circuiting” dan waktu “busur menyala” secara bergantian pada siklus pendek antara 80 sampai 120 kali per detik. Short circuiting mulai ketika lelehan logam cair tumbuh pada ujung elektroda yang kontak dengan kawah las (weld pool). Busur akan menyala kembali (reignition) setelah “short circuiting” hilang. Gambar 1.13(a) menunjukkan sifat dari perpindahan logam tipe “short circuiting”.



12



BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



BAB I



IWS - JWES



Gambar 1.13. Klasifikasi mode perpindahan tetesan (cairan) logam.



Pada kasus pengelasan MAG dengan gas pelindung yang mengandung lebih dari 30% CO2, gaya busur yang mengangkat logam cair di ujung elektroda menjadi penting pada rentang arus las menengah (diantara 180 hingga 280 A). Efek pengangkatan ini mempengaruhi lelehan logam cair untuk tumbuh dengan diameter yang lebih besar daripada elektrodanya. Sifat yang tidak stabil dari lelehan logam ini menyebabkan terjadinya percikan (spatter) dalam jumlah dan ukuran yang besar. Perpindahan logam ini disebut repelled transfer. Yang merupakan mode dari globular transfer. Di retang arus las menengah, pemilihan voltase busur yang rendah digunakan untuk mereduksi terjadinya spatter pada benda kerja. Ketika voltase busur rendah, sebagian busur akan terkubur dalam benda kerja. Busur bagian ini disebut busur terkubur (buried arc). Dalam rentang arus las yang tinggi, busur menjadi lebih stabil. Peristiwa spatter menjadi lebih sedikit karena short circuiting hanya terbuka dalam waktu yang relatif singkat meskipun mode perpindahan logam sama dengan perpindahan globular.



BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



13



IWS - JWES



BAB I



Ketika las MAG diaplikasikan dengan menggunakan gas pelindung yang mengandung kurang dari 25% CO2, mode perpindahan logam menjadi drop transfer bahkan pada rentang arus las menengah: ini berbeda dari yang proses las yang menggunakan gas pelindung yang mengandung lebih dari 30% CO2. Perpindahan drop juga merupakan mode perpindahan globular. Logam cair berpindah relatif mudah dengan sejumlah kecil spatter meskipun logam cair terbentuk di ujung elektroda yang lebih besar dibandingkan dengan diameter elektroda. Pada rentang arus las yang tinggi, mode perpindahan berubah menjadi spray transfer karena ujung elektroda menajam oleh gaya electromagnetic pinch yang kuat. Spray transfer diilustrasikan pada Gambar 1.13(d). Karena tetesan logam cair dari elektroda berpindah ke kawah las tanpa “short circuiting”. Peristiwa spatter drastis menurun. Namun demikian, spray transfer tidak bisa diaktualisasikan ketika menggunakan gas pelindung memiliki kandungan lebih dari 27% CO2. Gambar 1.14 merangkum efek kondisi pengelasan dalam mode perpindahan logam. Mode perpindahan logam berubah dari globular ke spray ketika arus las meningkat lebih dari nilai tertentu. Perubahan mode transfer tersebut disebut juga “arus kritis”. Arus kritis tergantung dari jumlah CO2 dalam gas pelindung dan juga dipengaruhi diameter dan bahan elektrodanya.



Gambar 1.14. kondisi pengelasan dan mode perpindahan tetesan logam (droplets)



14



BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



BAB I



IWS - JWES



1.2.5 Pembentukan Kampuh Lasan (Weld Bead) Gambar 1.15 mengilustrasikan gaya yang bekerja pada daerah pengelasan. Gaya busur listrik adalah gaya dorong dari aliran gas plasma, dan gaya lainnya mempengaruhi aliran logam pada daerah kawah las (weld pool). Empat jenis aliran konveksi dalam daerah kawah las, yaitu :  Konveksi plasma yang terinduksi akibat gaya dorong dari aliran gas plasma,  Konveksi magnetik yang terinduksi akibat arus las,  Konveksi termal yang terinduksi oleh perbedaan densitas metal cair di daerah kawah las, dan  Konveksi tegangan permukaan (konveksi Marangoni) yang terinduksi oleh perbedaan tegangan permukaan yang disebabkan perbedaan temperatur di permukaan daerah kawah las. Hasil penelitian menunjukan bahwa jumlah kecil elemen sulfur (S) dan oksigen (O) didaerah kawah las sangat mempengaruhi aliran konveksi tegangan permukaan.



Gambar 1.15. Faktor yang mempengaruhi penetrasi lasan



Bentuk kampuh lasan dapat melebar dan dangkal ketika aliran konveksi dari keempat jenis konveksi tsb mengalir langsung dari pusat lasan menuju ke lingkaran luar pada permukaan kawah lasan. Sebaliknya, bentuk lasan menjadi sempit dan dalam terjadi ketika aliran konveksi mengalir dari lingkaran luar kawah lasan menuju bagian pusat kawah las.



BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



15



IWS - JWES



BAB I



Gambar 1.16. Pengaruh kondisi las terhadap bentuk kampuh lasan



Gambar 1.16 menyimpulkan pengaruh arus dan kecepatan las terhadap bentuk kampuh lasan. Cacat las akibat penetrasi yang tidak sempurna (lack of penetration) terjadi pada daerah A, dimana arus las sangat rendah dan kecepatan las tinggi. Masukan panas yang terjadi tidak cukup untuk mengisi celah las menyebabkan penetrasi tidak sempurna. Cacat las akibat lelehan logam menembus akar las (melt through) terjadi pada daerah B, dimana arus yang diberikan cukup besar serta kecepatan las yang rendah. Masukan panas yang berlebihan menyebabkan sambungan yang mencair dan selanjutnya menembus akar lasan. Cacat parit di kaki las (undercut) terjadi pada daerah C, dimana pemberian arus serta kecepatan yang sangat tinggi. Gaya penetrasi dari busur listrik terlalu kuat sehingga mengkikis sisi sambungan. Cacat humping bead pada lasan dapat terjadi pada kasus yang ekstrim.



1.3 Peralatan Pengelasan Busur Listrik 1.3.1 Karakteristik Eksternal dari Catu Daya Las Busur Listrik Gambar 1.17 mengilustrasikan karakteristik eksternal dari catu daya las busur listrik. Karakteristik eksternal dibagi menjadi tiga jenis, adalah sbb:  Catu daya dengan karakteristik droping.  Catu daya dengan karakteristik arus konstan, dan  Catu daya dengan karakteristik voltase konstan. Karakteristik catu daya droping pada mesin las sangat cocok untuk pengelasan manual atau manual metal arc welding (MMAW) dan juga metoda las busur rendam atau submerged arc welding (SAW) dengan menggunakan diameter elektroda yang tebal (besar). Karakteristik catu daya arus konstan sangat cocok untuk mesin TIG dan untuk mesin las plasma arc welding (PAW). Sedangkan catu daya dengan karakteristik voltase konstan lebih cocok untuk metoda las MIG/MAG atau gas-shielded metal arc welding (GMAW). 16



BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



BAB I



IWS - JWES



Gambar 1.17 Karakteristik eksternal dari catu daya mesin las dan operasinya



Gambar 1.17(a) memperlihatkan karakteristik eksternal catu daya mesin las dengan karakteristik dropping. Voltase busur listrik dinaikkan secara bertahap (ΔV) sehingga panjang busur bertambah dari L0 menjadi L1, namun arus busur berkurang (ΔI) sedikit. Voltase busur secara bertahap berkurang namun arus busur bertambah sedikit sehingga panjang busur berkurang. Voltase busur secara bertahap berubah sehingga panjang busur berubah, tapi arus lasan berubah sedikit. Karena arus lasan umumnya mempengaruhi penetrasi, arus lasan yang stabil akan memberikan bentuk dan penetrasi yang seragam dari kampuh lasan. Hal ini memberikan proses pengelasan semakin stabil. Karakteristik dropping sering disebut sebagai catu daya mesin las dengan arus konstan karena karakteristik arus konstan yang terjadi secara spontan. Gambar 1.17 (b) menunjukkan karakteristik eksternal catu daya mesin las dengan arus konstan. Voltase busur secara bertahap berubah dengan berubahnya panjang busur las ketika catu daya mengalami dropping. Namun hal ini tidak tidak atau sedikit sekali merubahan arus las, sehingga karakteristik tsb mirip dengan karakteristik dropping. Gambar 1.17 (c) menunjukkan karakteristik eksternal dari catu daya mesin las dengan voltase konstan. Arus lasan akan berubah secara signifikan dengan adanya perubahan panjang busur meskipun voltase busur sedikit sekali berubah. Perubahan arus yang besar dengan berubahnya panjang busur adalah merupakan fungsi dasar untuk menjaga panjang busur yang konstan selama pengelasan dengan kawat elektroda berdiameter kecil seperti pada metoda GMAW (las MIG atau MAG).



BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



17



IWS - JWES



BAB I



Dalam GMAW, elektroda berdiameter kecil secara kontinyu diumpan pada kecepatan tinggi. Penggunaan kecepatan yang tinggi harus disesuaikan dan membuat kesulitan dalam perubahan panjang busur. Konsekuensinya, elektroda yang diumpan harus dalam kecepatan umpan yang konstan dan level arus pengelasan tertentu yang dipilih untuk di sesuaikan dengan kecepatan pengumpanan elektroda. Seiring dengan pertambahan arus pengelasan yang besar (berkurang) maka terjadi pula perubahan panjang busur menjadi lebih pendek (lebih panjang). Oleh karena itu panjang busur disesuaikan (adjusted) sedemikian rupa karena hal ini sangat berpengaruh terhadap arus lasan pada kecepatan pelelehan elektroda. Panjang busur dijaga stabil dengan menyeimbangkan kecepatan peleburan dengan kecepatan pengumpanan kawat elektroda.



Gambar 1.18 Mengilustrasikan pengaturan sendiri dari panjang busur oleh catu daya dengan karakteristik voltase konstan.



Gambar 1.18 mengilustrasikan pengaturan sendiri dari panjang busur oleh catu daya dengan karakteristik voltase konstan. Ketika diaplikasikan kecepatan pengumpan elektroda, WF, dan kecepatan peleburan elektroda, MRo, dalam keadaan kesetimbangan, panjang busur berada pada keadaaan steady-state, L0. Ketika panjang busur memanjang (elongation) menjadi L1 karena suatu sebab, arus lasan berkurang dari I0 menjadi I1 dan kecepatan peleburan elektroda berkurang menjadi MR1. MR1 lebih kecil dari WF sehingga perpanjangan elektroda terelongasi dan panjang busur berkurang. Seiring panjang busur yang berkurang, arus lasan bertambah dan juga kecepatan peleburan. Ketika panjang busur kembali ke bentuk steady-state, L0, arus lasan juga kembali menjadi I0. Panjang busur terjaga hingga mencapai panjang kesetimbangan. Ketika panjang busur berkurang menjadi L2, arus lasan bertambah menjadi I2, dan kecepatan peleburan menjadi MR2. Sehingga MR2 lebih besar dari WF, panjang busur menjadi bertambah panjang. Ketika panjang busur kembali menjadi L0, busur terjaga dalam bentuk steady-state. Karakteristik perubahan arus yang besar dengan perubahan voltase yang sedikit akan menjaga panjang busur pada L0 jika elektroda kawat las berdiameter kecil (tipis) digunakan pada catu daya mesin las dengan karakteristik voltase konstan. Artinya, pengontrolan panjang busur yang spesifik tidak harus menjaga panjang busur agar selalu konstan. Fenomena ini disebut self-regulating dari busur yang terjadi pada catu daya mesin las dengan karakteristik voltase konstan. 18



BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



BAB I



IWS - JWES



1.3.2 Catu Daya AC dengan Jenis Inti Moveble-Shunt



Gambar 1.19 Catu daya mesin las AC dengan inti movable-shunt



Gambar 1.19 mengilustrasikan Mesin las AC dengan inti movable-shunt. Catu daya mesin las AC dengan inti movable-shunt cocok untuk mesin las jenis SMAW dan SAW. Catu daya jenis inti movable-shunt terdiri dari inti magnetik, inti movable-shunt dalam ruang terbuka inti magnetik, gulungan primer untuk input, dan gulungan sekunder untuk keluaran. Catu daya jenis inti movable-shunt merupakan mesin las sederhana pada strukturnya sehingga kuat dan mudah untuk merawatnya.



Gambar 1.20. Prinsip kerja mesin las AC dengan inti movable-shunt



Gambar 1.20 skema prinsip kerja catu daya dari inti movable-shunt dengan sumber AC. Output arus disesuaikan dengan mengubah posisi dari inti movableshunt. Output arus akan bertambah jika fluks magnetik bergerak melalui inti movable-shunt yang berkurang. Jika inti movable-shunt pada posisis di tarik keluar seperti pada Gambar 1.20 (a), fluks magnetik berkurang, arus keluaran menjadi bertambah. Ketika inti movable-shunt dalam posisi terdorong dan diposisikan diantara inti seperti pada Gambar 1.20 (b), fluks magnetik bertambah, arus keluaran berkurang. Inti shunt biasanya dapat diubah secara manual dengan menarik handle didepan mesin catu daya tsb. Namun pada catu daya mesin dengan arus yang tinggi, cocok untuk SAW dimana mekanisme perpindahan shunt-core sudah menggunakan kontrol mesin. BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



19



IWS - JWES



BAB I



Mengingat catu daya inti movable-shunt didisain untuk memberikan hasil terbaik pada suatu frekuensi saat penggunaannya, frekuensi rata-rata dari suatu catu daya harus sesuai menurut frekuensi dari penyuplai listrik daerah tersebut. Ketika catu daya didisain untuk 60 Hz dan digunakan 50 Hz, arus magnetisasi utama dapat meningkat secara drastis. Hal ini menyebabkan gulungan trafo dapat terbakar jika catu daya digunakan pada kondisi tersebut. Disisi lain, ketika catu daya didisain untuk 50 Hz dan digunakan pada 60 Hz, arus maksimumnya menjadi berkurang dari rata-rata arus yang tersedia, hal ini akibat bertambahnya impedansi induktif. Sebuah thyristor (SCR, Silicon Controlled Rectifier) akan mengontrol catu daya dan sebuah inverter yang mengontrol catu daya dapat menyuplai di frekuensi keduanya baik 50 Hz maupun 60 Hz tanpa harus memikirkan frekuensi jala-jala listrik.



1.3.3 Thyristor (SCR) - Pengontrol Catu Daya Pengelasan Gambar 1.21 mengilustrasikan konsep kerja pada thyristor (SCR) sebagai pengontrol catu daya. Thyristor merupakan komponen elektronik yang terbuat dari elemen semikonduktor. Sebuah transformer berfungsi mengubah voltase AC, kemudian, voltase AC yang lebih rendah diubah menjadi arus DC. Output dari arus pengelasan disesuaikan dengan mengontrol pengaturan waktu thyristor. Rectifier DC dihaluskan dengan reactor untuk pengelasan. Pengontrolan arus dengan thyristor disebut ignition phase angle control. Arus keluaran berkurang dengan berkurangnya waktu induksi (TON), dan bertambah dengan bertambahnya TON. Waktu konduksi bertambah dengan berkurangnya sudut kontak (ignition angle) dari thyristor.



Gambar 1.21. Rectifier sebagai pengontrol catu daya mesin las



Sebuah thyristor yang mengontrol catu daya pengelasan relatif sederhana pada konstruksinya. Catu daya mudah dikontrol pada jarak jauh (remote). Arus keluaran las dapat dikontrol dengan tepat dan mudah. Oleh karena itu, thyristor yang mengontrol catu daya las sangat cocok untuk konstruksi mesin las dengan berat menengah hingga sangat berat. Thyristor sebagai pengontrol catu daya sangat ekonomis untuk pengelasan MAG.



20



BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



BAB I



IWS - JWES



1.3.4 Inverter -Pengontrol Catu Daya Pengelasan Gambar 1.22 mengilustrasikan konsep gambaran inverter yang mengontrol catu daya pengelasan. Rectifier AC diletakkan pada line (lajur) pertama didalam perangkat sirkuit inverter sebelum gulungan primer dari trafo. Sirkuit inverter mengubah arus DC menjadi pulsa AC frekuensi tinggi. Setelah voltase diturunkan untuk dirubah menjadi voltase yang rendah dengan trafo, arus kembali diratakan. Arus yang masih bergelombang diratakan dengan komponen reactor untuk menghasilkan arus yang merata saat pengelasan. Arus keluaran dikontrol dengan waktu induksi (TON) dari transistor di dalam sirkuit inverter.



Gambar 1.22. Inverter sebagai pengontrol catu daya mesin las



Sirkuit inverter dapat mengontrol catu daya pengelasan yang sangat kompleks. Selama arus keluaran dikontrol melalui sirkuit inverter dengan modulasi pulsa yang lebar, arus keluaran dapat dikontrol dalam kecepatan tinggi. Ketika gelombang frekuensi tinggi 40 kHz, sebagai contoh, dibangun melalui sirkuit inverter, jumlah pengontrolan yang mungkin menjadi 40.000 per-detik. Jumlah pengontrolan beberapa ratus kali lebih banyak daripada pengontrolan dengan metoda thyristor ketika dipakai untuk mengontrol frekuensi. Ukuran dan berat trafo hampir berbanding terbalik dengan kontrolnya terhadap frekuensi, jadi trafo yang digunakan dalam catu daya dengan frekuensi tinggi menjadi lebih kecil dan ringan. Inverter yang mengontrol catu daya las menjadi enerji alternatif yang efektif untuk memperbaiki faktor daya dan efisiensi, dan untuk mengeliminir kehilangan daya saat tak ada beban. Table 1.5 menyimpulkan keuntungan inverter yang mengontrol catu daya.



BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



21



IWS - JWES



BAB I Tabel 1.5 Keuntungan dari inventer controlled power source Aspek



Kontrol kecepatan dari keluaran



 Meningkatkan frekuensi kontrol dengan kontroler HF Sistem kontrol Frekuensi kontrol Rasio dari kecepatan respon (waktu/detik) Thyristor 100 sampai 300 1 Inverter 104 sampai 105 Urutan dari 102 hingga 103 



Mengurangi ukuran transformer dengan meningkatkan frekuensi kontrol (Volume pengubah berbanding terbalik dengan frekuensi kontrol)



Pengurangan pada ukuran dan berat



Sedikit kebutuhan akan energi



 Meningkatnya faktor tenaga melalui kontrol PWM  Pengurangan dari tidak adanya beban yg hilang selama menunggu pengelasan



Gambar 1.23 mengilustrasikan sebuah diagram blok dari sebuah catu daya las AC yang dikontrol dengan inverter. Catu daya las dengan inverter secara khusus cocok untuk pengelasan TIG material aluminium dan paduannya. Catu daya las AC dengan pengontrol inverter memiliki dua sirkuit inverter. Sirkuit inverter utama di depan sebuah kumparan utama untuk mengontrol tingkatan dari arus keluar. Sirkuit inverter kedua terletak pada sirkuit keluaran untuk mengontrol polaritas dari arus keluar. Tiap sirkuit inverter bekerja secara terpisah. Meskipun saat tingkatan energi dan durasi berbeda pada masing-masing polaritas, catu daya yang dikontrol dengan inverter tidak akan terbakar. Bentuk kampuh las dapat dihasilkan dengan mengontrol rasio waktu masing-masing polaritas dalam rentang yang lebar. Karena perubahan polaritas dapat diatur dalam waktu yang sangat singkat, maka hal itu memudahkan untuk memantik ulang busur dan tidak perlu lagi mengubah voltase berfrekuensi tinggi. Suara berisik mesin akan menjadi sangat berkurang dengan cara menghilangkan voltase berfrekuensi tinggi yang tumpang-tindih.



Gambar 1.23 Blok diagram dari catu daya las AC yang terkontrol inverter



22



BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



BAB I



IWS - JWES



Pada catu daya yang dikontrol dengan thyristor, arus magnetik parsial disebabkan oleh perbedaan yang besar dari arus keluaran dan durasi dari polaritas yang berbeda. Arus magnet parsial mungkin akan membuat catu daya terbakar. Superposisi dari voltase berfrekuensi tinggi juga penting untuk memantik ulang busur listrik saat alternasi.



1.3.5 Perawatan Catu Daya Mesin Las Catu daya mesin las tidak boleh digunakan secara terus-menerus dalam waktu yang lama tanpa perawatan. Tiap catu daya pengelasan telah tetap memiliki tingkat siklus kerjanya (rate of duty cycle). Duty cycle merupakan ukuran tetap untuk menjaga keamanan penggunaan dari sebuah catu daya las tanpa terbakarnya insulator: pada JIS C 9300, tingkat duty cycle didefinisikan dengan persen rasio, pada 10 menit, dari waktu maksimum sebuah catu daya bisa dioperasikan pada tingkat arus pengelasannya (waktu operasi maksimum [menit] / 10 menit). Secara aktual, besarnya arus las pada setiap mesin las tidak langsung dapat diaplikasikan. Meskipun demikian, duty cycle yang didiijinkan diatur untuk arus las aktual. Siklus kerja (duty cycle) yang diijinkan ditunjukkan pada persamaan 1.1. 2



 Arus Las Catu Daya (A)   x Duty Cycle Catu Daya (%) Duty Cycle yg diijinkan (%)    Maks Arus Las yg dipakai (A) 



…...(1.1)



sebagai contoh, ketika sebuah catu daya mesin las dengan tingkat arus keluaran sebesar 350A, dan tingkat duty cycle 60% digunakan pada arus 300A, duty cycle yang diperbolehkan adalah sebagai berikut: 2



 350 A   x 60 %  82 % Duty Cycle yg diijinkan (%)   300 A  



……………… (1.2)



Sehingga, ketika sebuah catu daya mesin dugunakan pada keluaran 300A, maka lamanya waktu yang dibolehkan untuk mengelas adalah 8 menit dan harus diikuti dengan 2 menit berhenti untuk istirahat. Gambar 1.24 mengilustrasikan hubungan dari arus keluaran pengelasan dan siklus kerja yang diijinkan untuk catu daya las pada tingkat duty cycle dan tingkat arus keluaran yang diberikan mesin las. Siklus kerja (duty cycle) yang diijinkan meningkat seiring dengan menurunnya arus pengelasan yang digunakan secara aktual (output).



BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



23



IWS - JWES



BAB I



Gambar 1.24 Duty Cycle yang diijinkan dari catu daya mesin las



Arus pengelasan maksimum untuk pengelasan yang kontinyu (Im) adalah arus pengelasan dimana pengelasan kontinyu dapat dilakukan tanpa terbakarnya catu daya las. Im bisa dihitung dari persamaan 1.1. Besaran dari Duty Cycle (siklus kerja) yang diijinkan diatur pada 100% di Persamaan 1.1 dan kemudian Im dapat dikalkulasi. Pada contoh arus keluaran mesin 350A dan tingkat siklus kerja 60%, kalkulasinya adalah sebagai berikut: 2  350 A  ………………………………… (1.3)  x 60 % 100 %    Im (A)  dari persamaan 1.3, didapat Im (A)  350 (A) x



60 %  271 A 100 %



.……………….……………..… (1.4)



Im yang diperoleh adalah 271 Amper. Sehingga, catu daya las tidak akan terbakar pada pengelasan yang kontinyu selama catu daya yang digunakan pada arus keluaran dibawah 270A. Penghitungan dari siklus kerja (duty cycle) yang ditentukan tersebut diatas diperhitungan dengan mempertimbangkan kenaikan temperatur dari trafo pada saat pengelasan. Perhitungan diatas bisa dipakai pada peralatan las lainnya seperti gagang las (welding torch). Meskipun demikian, arus las yang dipakai harus tetap dijaga lebih rendah dari tingkat keluaran di mesin lasnya ketika catu daya didalamnya terbuat dari elemen alat semikonduktor seperti thyristor dan transistor pada sirkuit utamanya: semiconduktor tersebut akan mudah terbakar pada penggunaan arus pengelasan yang lebih tinggi dari tingkat keluarannya bahkan pada waktu yang sangat singkat sekali. Kabel las menghubungkan terminal keluaran dari catu daya las ke gagang las, serta kabel las yang menghubungkan benda kerja ke terminal catu daya. Jika panjang dari kabel las pendek, maka masalah jarang terjadi. Akan tetapi, pada lantai pengelasan, kabel las yang lebih panjang yang disiapkan untuk menjangkau daerah kerja yang luas: pada kasus ini, kabel las (dari timbal) mungkin akan menjadi masalah. 24



BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



BAB I



IWS - JWES Tabel 1.6 Efek dari panjang kabel las terhadap kestabilan busur



Tabel 1.6 menunjukkan efek dari kondisi kabel las terhadap stabilitas busur las. Ketika kabel dengan panjang 30m digunakan dinadingkan kabel standar 5m tanpa mengatur catu daya, maka busur akan menjadi tidak stabil. Ketidakstabilan busur disebabkan oleh turunnya voltase busur akibat meningkatnya tahanan dari kabel las. Busur stabil akan didapat lagi ketika catu daya diatur untuk memberi voltase yang lebih tinggi untuk mengkompensasi voltase yang menurun. Semakin panjang kabel las, semakin besar luas permukaan dari kabel yang diperlukan: hambatan dari kabel las sebanding dengan panjangnya dan berbanding terbalik dengan luas permukaan. Kumparan kabel berguna untuk induktansi sehingga impedansi menjadi semakin besar daripada kabel las yang lurus walaupun ketika panjang dari kabel las adalah sama. Busur stabil tidak bisa diatur dengan kumparan kabel las walaupun ketika voltase yang jauh lebih tinggi diatur sebagai catu daya. Sangatlah penting diperhatikan pada catu daya las untuk secara berkala dicek & diatur sesuai aturan untuk menjaga agar tetap aman dan efisien. Inspeksi harian dan perbaikan berkala adalah aktifitas yang penting, yaitu sbb : (1) Inspeksi Harian (a) Kipas Pendingin berjalan mulus (b) sakelar yang baik (c) Tidak ada getaran abnormal, tidak ada dengung, dan tidak ada bau (d) tidak ada koneksi longgar, & tidak ada panas abnormal di koneksi dan (e) tidak ada kerusakan pada selang kabel las (2) Perbaikan berkala (a) penghilangan debu dalam catu daya dengan udara kering (b) tidak ada koneksi yang longgar, dan bagian yang terbuka, dan (c) Konfirmasi dari grounding dari catu daya Kerusakan dari catu daya disebabkan dari bagian yang rusak, sirkuit kontrol yang rusak, kabel las yang rusak, dan berbagai alasan lainnya. Namun demikian, kebanyakan dari penyebab yang terjadi adalah hal sederhana seperti putusnya sikring, kabel las tidak tersambung baik pada terminal, koneksi yang tidak stabil, rusaknya selang gas, selang air pendingin rusak, dan selang yang tersumbat. BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



25



IWS - JWES



BAB I



1.4. Prinsip Kerja dari Proses Las 1.4.1 Manual Metal Arc Welding (MMAW) MMAW adalah proses pengelasan dimana sebuah elektroda berpelapis digunakan. Elektroda berpelapis terdiri dari logam inti dan fluks pelapis. Busur terbentuk antara ujung elektroda dan benda kerja. Busur melelehkan elektroda dan benda kerja. Gas pelindung hasil pembakaran dan mendekomposisi fluks akan melindungi las dari kontaminasi gas oksigen dan nitrogen di udara. Terak yang dihasilkan dari melelehkan pelapis elektroda (fluks), juga akan melindungi logam las dari kontaminasi. MMAW digunakan pada berbagai macam fabrikasi pengelasan karena kesederhanaan dan pengaplikasian untuk berbagai posisi pengelasan. MMAW secara luas digunakan dalam pengelasan baja, paduan nikel, paduan tembaga, dan jenis logam lainnya. Walaupun MMAW digunakan secara umum pada proses pengelasan pada waktu yang cukup lama, tingkat pemakaiannya menurun sejak tahun 1980s dengan meningkatnya aplikasi pengelasan MAG, di Jepang.



Gambar 1.25. Pengaturan alat mesin las dari MMAW



Gambar 1.25 mengilustrasikan pengaturan dari alat MMAW. Peralatan MMAW terdiri dari catu daya pengelasan, pemegang elektroda, kabel ke benda kerja dan kabel ke elektroda. Karakteristik dari catu daya las adalah dapat berupa jenis dropping atau jenis arus konstan. Di Jepang, catu daya AC dengan jenis inti movable-shunt sudah terkenal. Namun, catu daya las DC umumnya banyak dipakai pada pengelasan baja tahan karat (stainless steel) karena dibutuhkan kestabilan busur yang baik.



26



BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



BAB I



IWS - JWES



Gambar 1.26 Peralatan las grafiti (gravity welding)



Pada MMAW umumnya, pemegang elektroda secara manual dikontrol oleh juru las (welder). Untuk mengeliminasi kerja dari juru las, sebuah alat sederhana dikembangkan. Gambar 1.26 menunjukkan alat gravity welding. Sebuah batang miring dikaitkan dengan pemegang elektroda. Pemegang elektroda menurunkan kawat elektroda dengan berat sendirinya bersamaan dengan elektroda yang meleleh. Gravity welding secara luas diaplikasikan pada las tepi (fillet) dari pembangunan kapal. Juru las dapat mengoperasikan sejumlah alat gravity welding. Walaupun gravity welding meningkatkan produktivitas dari pembangunan kapal, aplikasi las MAG yang meningkat membuat aplikasi gravity welding menurun pada tahun-tahun ini.



1.4.2 Las Busur Rendam (Submerged Arc Welding - SAW) Pada SAW, kawat elektroda secara mekanis diumpankan pada gundukan fluks. Busur terbentuk diantara ujung elektroda dan benda kerja dibawah fluks. Hal ini dapat dikatakan bahwa seolah-olah logam inti dan fluks pelapis dari ektroda berlapis telah dipisahkan, dan logam inti dan flux dapat secara mekanis diumpankan. Fluks menutupi busur dan kolam las. Fluks dan terak melindungi kampuh las dari kontaminasi udara. Terak yang terbentuk dari lelehan fluks mempengaruhi hal-hal berikut:  Perlidungan logam las dari udara  Reaksi metalurgis dari lelehan logam dan lelehan terak, dan  Membentuk kampuh lasan saat pembekuan (solidifikasi) SAW diperkenalkan di Jepang pada tahun 1950-an, dan diaplikasikan pada banyak sektor industri sejak 1960-an. Walaupun aplikasinya menurun, konsumsi kawat las SAW masih sekita 10 sampai 15% dari semua pemakaian kawat las proses pengelasan.



BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



27



IWS - JWES



BAB I



Gambar 1.27. Peralatan las busur rendam - Submerged Arc Welding (SAW)



Gambar 1.27 menunjukkan penampakan dari mesin SAW. Pengangkut (carriage) yang berjalan pada rel mengangkut gagang lasan (welding torch), pengumpan elektroda (electrode feeder), kabel elektroda (electrode wire), kotak pengontrol (control box), dan penyuplai fluks (flux hopper). Kotak pengontrol mengontrol kondisi pengelasan seperti kecepatan pengumpan elektroda, kecepatan las, dan voltase las. Mesin SAW secara relatif sangat berat. Diameter elektroda umumnya berkisar antara 3.2 mm hingga 6.4 mm. Arus pengelasan sekitar 100A hingga 2000A. Catu daya dengan tipe inti (core) movable shunt umumnya selalu digunakan. Inti (core) movable shunt biasanya digerakan oleh motor yang akan mengatur besarnya arus lasan. Kecepatan pengumpanan elektroda dikontrol melalu kontrol umpan balik (feed-back controlled) melalui voltase lasan agar panjang busur dijaga konstan. Ketika tegangan busur terlalu tinggi, kecepatan pengumpanan elektroda ditingkatkan untuk memendekan panjang busur. Sebaliknya, ketika volase busur turun, kecepatan pengumpanan elektroda diturunkan agar panjang busur menjadi meningkat. SAW dengan kawat las kecil (dengan diameter 1.2 mm hingga 1.6 mm) digunakan pada produksi yang berkala. Pada kasus ini, digunakan catu daya lasan dengan voltase yang konstan: kawat las diumpan dengan kecepatan yang tetap. Panjang busur secara otomatis oleh mesin diatur agar tetap konstan dengan catu daya yang bersifat mengatur sendiri (self-regulating) seperti pada las busur logam dengan pelindung gas (gas shielded metal arc welding) Keuntungan dari SAW adalah sebagai berikut. 1. Proses pengelasan sangat efisien dengan arus las yang tinggi. 2. Penetrasi lasannya dalam. 3. Tidak diperlukan masker pelidung mata karena busurnya terkubur 4. Jarang terjadi percikan las (spatter) dan asap 5. Sedikit sekali gangguan dari angin



28



BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



BAB I



IWS - JWES



Keterbatasannya adalah sebagai berikut 1. Posisi las terbatas hanya untuk posisi datar dan horizontal 2. Hasil lasan terbatas hanya untuk jalur las lurus (linier), semi linear, dan kurva dengan radius yang besar. 3. Tidak bisa diaplikasikan di pengelasan dengan jalur las yang rumit 4. Memerlukan preparasi lasan (groove) yang ketat 5. Heat affected zone mengalami pelunakan dan kegetasan akibat besarnya masukan panas 6. Harga mesin relatif mahal



1.4.3 TIG welding [1] Karakteristik dari Las TIG Pada las TIG, gas mulia seperti argon dan helium digunakan sebagai gas pelindung. Tungsten yang merupakan logam dengan titik lebur yang tinggi atau paduannya umumnya digunakan sebagai elektroda yang non-consumable. Busur listrik terbentuk diantara ujung elektroda dan benda kerja. Bahan pengisi (filler) (berupa batangan atau kawat) harus ditambahkan ketika deposit logam dibutuhkan. Penambahan logam pengisi yang terpisah mempunyai arti bahwa masukan panas pengelasan dan jumlah logam yang didepositkan dapat dikontrol secara terpisah. Ini secara tidak langsung menguntungkan untuk semua posisi las dan mudah terbentuknya kampuh lasan pada akar las (root). Keuntungan TIG bila dibandingkan dengan proses pengelasan yang lainnya  Logam hasil lasan bersih dengan ketangguhan, elongasi dan ketahanan korosi yang baik  Permukaan lasan bersih karena sedikit oksidasi  Tidak ada terak yang terbentuk Keterbatasannya adalah  Prosesnya lambat  Efisiensinya rendah  Harga gas argon & helium yang relatif mahal Las TIG dapat digunakan pada hampir seluruh logam seperti baja karbon, baja paduan rendah, baja tahan karat, paduan nikel, paduan tembaga, paduan aluminum, paduan titanium, dan paduan magnesium. Gambar 1.28 mengilustrasikan susunan dari peralatan TIG. Perlengkapan Las TIG terdiri dari catu daya, gagang las, kotak kontrol pengendali, Kabel ke benda kerja. Arus searah (DC) umumnya digunakan untuk mengelas baja karbon, baja paduan rendah dan baja tahan karat. Sedangkan arus bolak balik (AC) biasanya digunakan untuk mengelas aluminum, magnesium dan paduannya.



BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



29



IWS - JWES



BAB I



Gambar 1.28 Susunan dari peralatan las TIG



Elektroda yang digunakan berupa tungsten murni, thoriated tungsten yang mengandung 1 hingga 2% oksida thorium (ThO2), lanthatiated tungsten yang mengandung oksida lanthanum (La2O3), atau ceriated tungsten yang mengandung oksida cerium (Ce2O3). Batang logam untuk elektroda dijelaskan dalam Japan’s Industrial Standard JIS Z 3233 [Ref.1]. Elektroda tungsten yang mengandung oksida lebih superior dibandingkan dengan elektroda tungsten yang murni terutama pada sifat penyalaan busur (ignition) selama pengelasan dan masa pakainya. Perkembangan terakhir menyebutkan bahwa lanthaniated tungsten dan ceriated tungsten memiliki sifat yang jauh lebih baik daripada thoriated tungsten yang biasa. Tabel 1.7 Metoda penyalaan busur TIG dan sifatnya



30



BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



BAB I



IWS - JWES



Tabel 1.7 menunjukkan metoda penyalaan busur pada TIG. Tabel 1.7 mengandung 3 metoda yang umum dilakukan yaitu:  Metoda dengan muatan frekuensi tinggi (high frequency discharge)  Metoda disentuhkan atau goresan (touch or striking)  Metoda dengan voltase tinggi yang dipulsakan (high voltage pulse) Metoda dengan muatan frekuensi tinggi (high frequency discharge) biasanya paling sering digunakan karena tidak perlu adanya kontak antara elektroda dan benda kerja. Tetapi metode ini mudah menghasilkan gangguan elektromagnetik yaitu kebisingan elektromagnetik. Perlindungan dari instrument elektronik dan IT dari kebisingan dan sentakan listrik menjadi masalah yang penting dalam proses pengelasan modern dimana kontrol elektronik merupakan hal yang penting. Pada metoda penyentuhan (touch method), busur listrik dihasilkan oleh adanya kontak sementara antara elektroda dan benda kerja. Setelah arus mulai mengalir akibat kontak tersebut, elektroda diangkat sedikit agar menghasilkan busur listrik. Metoda ini tidak mengakibatkan gangguan elektromagnetik. Namun cacat inklusi tungsten diujung elektroda akibat kontak dan sedikit lelehan diujung elektroda dapat terjadi. Metoda dengan voltase tinggi yang dipulsakan (high voltage pulse) dikembangkan untuk mengatasi masalah baik dari gelombang elektromagnetik maupun inklusi tungsten. Tegangan DC yang tinggi dengan beberapa kV diaplikasikan antara elektroda dan benda kerja untuk menghacurkan insulasi dari gas pelindung, kemudian busur listrik menyala. Namun catudaya untuk alat pengelasan yang memiliki sirkuit dengan voltase tinggi dipulsakan cukup mahal. Kebutuhan akan insulasi dengan kualitas baik juga membatasi penggunaan metode ini, untuk kasus khusus yaitu pengelasan yg menggunakan robot. [2] Las TIG yang dipulsakan (Pulsed TIG) Gambar 1.29 menunjukkan sebuah konsep dari pengelasan dengan busur listrik yang dipulsakan. Banyak keuntungan yang diperoleh dengan mengontrol parameter pulsa seperti sebagai berikut:  Arus puncak atau peak current (Ip)  Arus dasar atau base current (Ib)  Waktu puncak atau peak time (Tp)  Waktu dasar atau base time (Tb)



BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



31



IWS - JWES



BAB I



Gambar 1.29 pengelasan TIG yang dipulsakan



Pengelasan TIG yang dipulsakan diklasifikasikan berdasarkan frekuensi pulsa sebagai berikut  Pengelasan dengan frekuensi pulsa rendah, yaitu 0.5-15 Hz  Pengelasan dengan frekuensi pulsa menengah, yaitu 100-150 Hz  Pengelasan dengan frekuensi pulsa tinggi, yaitu > 1kHz Pada pengelasan dengan frekuensi rendah sambungan yang dilas meleleh pada peak time dan membeku pada base time. Oleh karena itu, metode ini efektif ketika panas yang diberikan pada logam dasar dibatasi. Metoda ini digunakan pada pengelasan ‘out of position’, pengelasan untuk menyambung pelat dengan ketebalan yang berbeda, dan penetrasi untuk kampuh lasan yang berbeda. Dengan meningkatkan frekuensi pulsa, pengurangan panas yang diberikan menjadi sedikit tetapi kekuncupan dan pemusatan dari busur listrik menjadi lebih kuat. Kekuncupan (stiffness) dari busur listrik mengurangi gerakan yang tidak stabil pada busur listrik dengan arus rendah sepanjang garis lasan. Pengelasan dengan frekuensi pulsa yang sedang, menggunakan efek peningkatan frekuensi pulsa tersebut untuk me-las pelat tipis dengan kecepatan tinggi. Pengelasan dengan frekuensi pulsa tinggi hanya digunakan untuk penggunaan yang spesifik. Kekuncupan dan pemusatan busur listrik menjadi lebih kuat pada jarak frekuensi yang tinggi, tetapi perlengkapan las menjadi sangat mahal dan kabel las memerlukan penanganan yang lebih hati-hati.



32



BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



BAB I



IWS - JWES



[3] Las TIG dengan AC Pada pengelasan dengan busur listrik, polaritas dari elektroda mempengaruhi sifat dari busur listrik dan fenomena pelelehan pada material dasar. Gambar 1.30 mengilustrasikan dampak polaritas elektroda pada las TIG. Pada kasus dimana elektroda dengan polaritas negative (EN), busur listrik terkonsentrasi pada benda kerja tepat di bawah elektroda dan lebih kuncup dan ter konsentrasi pada satu titik yang kuat. Hasil lasan akan diperoleh lubang lelehan yang sempit dan dalam. Elektroda menjadi lebih sedikit terkonsumsi (awet). Busur listrik yang sesuai terbentuk pada polaritas DCEN.



Gambar 1.30 pengaruh polaritas pada las TIG



Pada kasus dimana polaritas elektroda positif (EP), titik ujung katoda (cathode spots) yang merupakan sumber dari emisi elektron bergerak pada permukaan benda kerja, sehingga busur listrik tidak terkonsentrasi pada garis/jalur lasan. Hasil lasan yang terbentuk memiliki bentuk yang lebar dan dangkal. Elektroda tungsten menjadi lebih panas dan mudah terkikis (erosi) karena energi panas yang besar diberikan pada elektroda pada EP. Oleh karena itu DCEP umumnya jarang digunakan untuk proses pengelasan. Cathode spot akan menghancurkan lapisan oksida. Fenomena ini disebut pembersihan katodik. Busur listrik DCEP sering digunakan untuk mengelas aluminum dan paduannnya untuk mendekomposisi (mengelupas) lapisan oksida aluminium (Al2O3) karena lapisan oksida tersebut memiliki titik leleh yang sangat tinggi dipermukaan logam aluminum. Oleh karena itu AC TIG welding digunakan pada pengelasan aluminium dan paduannya karena karakteristik kedua polaritasnya (EN & EP) sangat efektif difungsikan. Diameter dari elektroda DCEP harus lebih besar dari DCEN karena elektroda mudah menjadi over heating, bahkan dalam perioda EP yang singkat.



BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



33



IWS - JWES



BAB I Tabel 1.8 Pengaruh dari kontrol rasio waktu EP



Sebuah catu daya inverter arus AC dapat mengontrol rasio waktu DCEP selama rentang yang luas dalam setiap siklus. Tabel 1.8 menunjukkan hasil lasan dengan kondisi rasio polaritas terhadap waktu yang berbeda. Tabel 1.8 berisi hasil aksi pembersihan, bentuk kampuh lasan, dan konsumsi dari elektroda.



1.4.4 Gas Shielded Metal Arc Welding (GMAW: las MAG dan MIG) [1] Karakteristik Pengelasan Busur Logam dengan Gas Pelindung (GMAW) Dalam GMAW (MAG dan MIG), kawat elektroda berdiameter kecil (0,8 mm hingga 1,5 mm) secara mekanik diumpan dan busur yang terbentuk di jaga antara elektroda dan benda kerja. Gas pelindung akan melindungi busur listrik dan kawah las dari udara. GMAW dengan elektroda konsumabel diklasifikasikan menjadi pengelasan MAG dan pengelasan MIG menurut jenis gas pelindungnya. Dalam las MAG, gas aktif, seperti gas CO2 atau campuran argon dan CO2 (Ar + CO2), digunakan sebagai gas pelindung. Pada pengelasan MIG, gas mulia (inert), seperti argon, digunakan sebagai gas pelindung. Hal ini biasanya disebut “las gas CO2” jika gas pelindung CO2 murni digunakan. Las gas CO2 adalah jenis las MAG. Bila sedikit sekali gas oksigen atau gas CO2 ditambahkan ke gas argon, proses pengelasan umumnya masih disebut sebagai las MIG. Namun, secara umum hal tsb didefinisikan sebagai las MAG karena gas pelindungnya sudah tidak murni lagi dalam arti yang ketat.



34



BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



BAB I



IWS - JWES



Kawat las digunakan sebagai elektroda dan akan mencair pada saat yang bersamaan dengan busur menyala. Kawat elektroda yang mencair akan bercampur di dalam kawah las untuk membentuk deposit logam las. Ada dua jenis kawat elektroda yang digunakan: pertama adalah kawat pejal (padat) dan kedua adalah kawat berinti fluks (flux cored wire). (Lihat Bab II paragraf 2.2.2). Kawat elektroda pejal dibuat dalam berbagai komposisi kimia dan berbagai ukuran diameter. Permukaannya biasanya dilapis dengan tembaga untuk mencegah dari karat dan untuk memudahkan kontak terhadap arus listrik. Belakangan ini, elektroda tanpa plating Cu memiliki pertimbangan masalah lingkungan di pasaran. Kawat elektroda dengan inti fluks (flux cored wire) terbuat dari selubung tipis logam dan ditambahkan serbuk fluks dibagian inti dalam selubungnya. Serbuk fluks di bagian inti (tengah) berisi bahan kimia sebagai penstabil busur, pembentuk terak, pen-deoksidasi, atau ditambahkan serbuk logam atau kombinasi keduanya. Kawat las dengan inti fluks akan menghasilkan terak yang terbentuk dipermukaan kampuh lasannya seperti pad alas manual atau MMAW. Kawat las dengan inti serbuk logam (metal cored wire) akan menghasilkan terak yang sedikit, namun menghasilkan kampuh lasan yang mirip pada pengelasan yang dilakukan dengan menggunakan kawat las pejal (padat). Pengelasan MAG dan pengelasan MIG adalah proses pengelasan yang sangat efisien karena rapat arus yang tinggi menyebabkan tingginya tingkat deposisi logam dan penetrasi yang mendalam. Kepadatan (densitas) arus yang tinggi diperoleh oleh arus tinggi melalui kawat elektroda kecil. Keuntungan dari pengelasan MAG dan pengelasan MIG adalah sbb:  Pengelasannya kontinu (tanpa henti)  Posisi las nya bervariasi  Pengamatan visual dari busur dan kampuh lasan lebih mudah.  Cocok digunakan untuk las secara otomatis atau robotik, dan  Peralatannya menjadi sederhana untuk las yang semi-otomatis. Keterbatasannya adalah kebutuhan perlindungan dari angin saat mengelas di lapangan (field), dan sensitif terhadap masalah arc blow. [2] Peralatan Las Busur Logam dengan Gas Pelindung Gambar 1.31 mengilustrasikan rangkaian dari peralatan GMAW. Catu day alas berupa arus searah (DC) dengan karakteristik voltase yang konstan. Peralatan control khusus tidak diperlukan karena dapat mesin lasnya dapat mengatur sendiri busur (self regulating). Gagang las terhubung ke terminal keluaran yang positif melalui mesin pengumpan kawat (wire feeder). Kawat elektroda diumpan dengan kecepatan konstan oleh pengumpan kawat, dan berjalan melalui rangkaian linier kabel las menuju ujung dari gagang las. Arus las dipasok ke kawat elektroda melalui ujung kontak dalam gagang las. Akibatnya, busur listrik akan terbentuk di antara ujung elektroda dan benda kerja. BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



35



IWS - JWES



BAB I



Gambar 1.31 Rangkaian dari peralatan las gas-terlindung busur



Alat pengumpan kawat elektroda diklasifikasikan menjadi tiga jenis sebagai yaitu tipe dorong (push), tipe tarik (pull), dan jenis dorong-tarik (pushpull). Jenis dorong-tarik (push-pull) adalah kombinasi dari jenis dorong dan jenis tarik. Alat pengumpan tipe dorong akan mendorong kawat melalui selubung kabel las. Alat pengumpan tipe tarik disatukan dengan gagang las. Jenis pengumpan tarik akan menarik kawat elektroda dari saluran kabel las dan mengirimkan kawat tsb ke dalam gagang las. Jenis pengumpan kawat tipe tarik umumnya digunakan pada kawat tipis atau lunak atau keduanya. Gagang lasyang berat dan besar jarang sekali dipakai dalam praktek. Untuk itu dikembangkan jenis alat pengumpan kawat tipe kecil dan ringan. Alat pengumpan tsb cukup ringan untuk dimuat ke manipulator dari robot seperti pada pengelasan dengan kawat aluminium yang kecil dan ringan. Alat pengumpan tipe dorong-tarik dapat meningkatkan efisiensi kerja dalam pengelasan robot. [3] Kontrol dari laju peleburan elektroda (kawat) Gambar 1.32 mengilustrasikan busur dalam kondisi kesetimbangan (steady state) dalam pengelasan MAG dan pengelasan MIG. Kesetimbangan ini terjadi ketika kecepatan umpan kawat (WF) seimbang dengan kecepatan leleh kawat (MR). Busur menjadi stabil ketika panjang busur menjadi konstan, yaitu, WF = MR. Kecepatan umpan kawat elektroda diseting dan disesuaikan dengan mengatur tombol arus las. Sedangkan kecepatan leleh elektroda diseting dan disesuaikan dengan mengatur tombol voltase melalui pengendali tidak langsung dari pengatur arus las.



36



BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



BAB I



IWS - JWES



Gambar 1.32 Keseimbangan laju feed kawat dan laju peleburan kawat



MR adalah jumlah dari dua kecepatan pelelehan: satu adalah diberikan oleh panas busur dan yang lainnya diberikan oleh panas tahanan listrik dengan perpanjangan elektroda (Ext). Arus pengelasan secara dominan berpengaruh baik ke kedua kecepatan leleh. Hubungan tsb ditampilkan di Persamaan. 1.5 yaitu : Kec leleh kawat = kec leleh oleh busur listrik + kec leleh oleh panas tahanan



MR = aI + bI2…………………………………………………. (1.5) Dimana a dan b konstan dan I adalah arus pengelasan Dalam praktek las, kondisi busur yang cocok diperoleh dengan menyesuaikan tombol tombol kontrol arus dan voltase. MR diatur dan disesuaikan terutama dengan tombol kontrol arus las, dan juga secara tidak langsung dipengaruhi oleh tombol kontrol voltase untuk pengaturan panjang busur yang diperlukan, karena itu, perlu pengalaman keterampilan dalam menseting kondisi pengelasan yang diperlukan, yaitu, kesesuaian arus dan kesesuaian voltase. Dalam MAG welding dengan catu daya las konvensional, masalah percikan (spatter) tidak dapat dihindari. Dalam kondisi pengelasan biasa, transfer tetesan logam pada MAG terdiri dari jenis transfer short circuiting atau dari globular transfer. Pengurangan masalah percikan adalah salah satu faktor yang paling penting untuk mendapatkan efisiensi kerja yang tinggi. Percikan terjadi pada saat pelepasan hubungan arus pendek (short circuiting). Hubungan arus pendek terjadi ketika cairan logam di ujung kawat elektroda terhubung dengan kawah las. Arus las meningkat pada kondisi perioda hubungan singkat (short circuiting), dan arus las menurun pada waktu terbetuknya busur listrik. Secara dinamis (urutan transisinya pada orde mili-detik), karakteristik catu daya las sangat berkaitan erat dengan stabilitas busur dan terjadinya percikan. Oleh karena itu, dalam catu daya yang dikontrol dengan thyristor, reaktor di sirkuit catu daya dirancang untuk membuat karakteristik yang sesuai serta dinamis untuk menstabilkan busur dalam mengurangi masalah percikan. BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



37



IWS - JWES



BAB I



Di sisi lain, catu daya las yang dikontrol dengan inverter menggunakan sirkuit kecepatan elektronik dinamik tinggi sehingga arus pengelasan dapat dikendalikan dalam mikro-detik dimana variasi arus las (di/dt) dapat dikendalikan dengan baik. Terjadinya percikan secara drastis dikurangi dengan mengatur secara baik nilai (di/dt) tergantung pada mode transfer logam yakni yang dipengaruhi oleh arus las itu sendiri, bahan elektroda, diameter elektroda, dan prosedur pengelasan.



Gambar 1.33 Kontrol arus pengelasan waveform pada pengelasan MAG



Catu daya las dapat mengontrol dengan baik bentuk gelombang arus (current waveforms) yang telah dikembangkan dengan menerapkan teknologi elektronik-canggih. Catu daya pengelasan umumnya secara praktis digunakan dengan teknologi tsb. Gambar 1.33 menunjukkan contoh pengaturan arus bentuk gelombang pada alas MAG. Arus pengelasan dikendalikan oleh sinyal langsung yang diberikan dari fenomena perpindahan logam. Arus las ini dikendalikan secara tepat di waktu short circuiting dan waktu terbentuknya busur sehingga masalah percikan (spatter) menjadi berkurang. Oleh karena itu, saat ini, teknik mengurangi percikan sudah dapat dilakukan dengan baik bahkan untuk las MAG yang menggunakan gas CO2 murni.



38



BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



BAB I



IWS - JWES



[4] Las GMAW yang dipulsakan ( las MAG dan las MIG yang dipulsakan) Gambar 1.34 menunjukkan fenomena transfer logam dalam GMAW yang dipulsakan. Las busur listrik yang dipulsakan digunakan untuk menciptakan transfer spray di las MAG dengan pelindung gas yang mengandung lebih dari 75% argon, dan juga di pengelasan MIG.



Gambar 1.34 Proses GMAW yang dipulsakan ( las MAG & las MIG)



Dalam proses GMAW dengan arus yang dipulsakan, arus puncak dan arus dasar terbentuk pada pulsa frekuensi tertentu. Untuk pola spray transfer maka arus puncak harus diset lebih tinggi daripada arus transisi. Tetesan logam dapat ditransfer melalui gaya elektromagnetik pinch yang kuat pada peak time. Percikan jarang terjadi baik pada saat mode short circuiting transfer serta pada mode spray transfer. Tingkatan arus dasar (base current) dipilih cukup rendah agar busur yang terbentuk dapat bertahan (menyala). Arus dasar (base current) tidak berpangaruh dalam melelehkan kawat elektroda. Transfer tetesan logam yang tersingkronisasi tetesan pada waktu puncak disebut "satu-tetesan-per-transfer-pulsa”. "Satu-tetesan-per-transfer-pulsa” bisa stabil diwujudkan dalam rentang arus las yang lebar sejauh tingkat arus puncak dan tingkat waktu puncak sesuai dipilih. Pulsa frekuensi berubah dari 50 hingga 500 Hz tergantung pada arus las. Dalam aktualisasi “satu-tetesan-per transferpulsa”, bahan dan diameter elektroda mempengaruhi arus puncak dan waktu puncak. Transfer spray yang stabil dapat diciptakan dari arus las rendah hingga arus las tinggi. Arus las rata-rata dikendalikan dengan mengubah waktu dasar (base time) atau frekuensi pulsa. Proses GMAW yang dipulsakan dapat diaplikasikan dalam berbagai variasi sambungan las dari pelat tipis hingga tebal.



BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



39



IWS - JWES



BAB I



1.4.5 Proses Pengelasan Busur Lainnya [1] Pengelasan busur plasma (PAW) Dalam pengelasan busur plasma (PAW), plasma digunakan sebagai sumber panas. Gambar 1.35 mengilustrasikan sebagai prinsip busur plasma dengan membandingkan busur TIG. Busur dengan bentuk panjang kuncup dan mengerucut terbentuk busur plasma. Lihat paragraf 1.2.3. Busur plasma terbentuk diantara elektroda dan benda kerja melalui lubang sempit dengan diameter 1 sampai 3 mm pada nossel las yang mengerucut. Busur plasma merupakan sumber panas terkonsentrasi dan memberikan manik (kampuh) las yang dalam dan sempit, sedangkan bentuk busur TIG besar dan menyebar menuju benda kerja dalam bentuk lonceng, dan memberikan manik las dangkal dan lebar.



Gambar 1.35 Ilustrasikan prinsip busur plasma dan busur TIG



Catu daya untuk PAW menggunakan arus DC dengan karakteristik arus konstan atau karakteristik dropping seperti pada las TIG. Polaritas yang digunakan adalah DCEN. Gas Plasma yang digunakan untuk membentuk busur plasma adalah argon. Gas pelindung (shielding gas), yang berfungsi untuk melindungi daerah lasan dari udara adalah argon atau campuran antara argon dan hidrogen. Dalam pengelasan butt joint, busur plasma dengan arus tinggi sangat mungkin untuk digunakan. Kekuatan busur dari busur plasma cukup kuat untuk menembus celah atau gap yang ada pada kawah las. Pola lubang tembusan selama mengelas biasanya disebut dengan keyhole. Suatu penetrasi pada daerah lasan biasanya terbentuk melalui pengaturan keyhole selama pengelasan. Pengelasan dengan keyhole ini biasanya digunakan pada pengelasan pelat baja tahan karat yang agak tebal sampai sangat tebal.



40



BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



BAB I



IWS - JWES



2. Las Busur Elektro -gas atau Electrogas arc welding (EGW) Las busur elektro gas (electrogas arc welding - EGW) merupakan suatu jenis pengelasan automatic las busur logam berpelindung gas dengan efesiensi kerja yang tinggi. EGW digunakan untuk pengelasan pelat tebal dengan single pass dan arah pengelasan vertical-up. Gambar 1.36 mengilustrasikan electrogas arc welding. Daerah sambungan atau lasan ditutup dengan menggunakan cooper backing shoes yang didinginkan dengan air dari kedua sisi. Busur berada diantara kawat elektoda dan cairan logam pada weld pool. Gas pelindung disuplai melalui sebuah sistem yang berbeda dengan torch gas. Cairan logam ditahan dengan menggunakan backing shoes dan kemudian membeku. cooper backing shoes dipindahkan selama proses pengelasan berlangsung. CO2 biasanya digunakan sebagai gas pelindung. Kawat elektroda yang dipakai merupakan kawat pejal ataupun kawat dengan flux ditengahnya (flux cored wire). Karakteristik elektrik yang digunakan adalah arus DC dengan voltase konstan. Namun, pada kasuskasus tertentu arus DC dengan arus konstan pun bisa digunakan.



Gambar 1.36 Skematis las busur elektro -gas



EGW biasanya digunakan pada single pass welding. Ketebalan pelat yang dapat dilas dengan menggunakan EGW berkisar 10 sampai 35mm. Pelat yang memiliki ketebalan lebih dari itu biasanya dilas dengan menggunakan oscillating torch atau dengan menggunakan multi-pass welding. Sebuah sambungan tumpul (butt joint) dengan arah pengelasan vertical up diapplikasikan pada pembuatan lambung kapal, tangki penyimpanan, bejana bertekanan dan jembatan biasanya dilas dengan menggunakan EGW.



BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



41



IWS - JWES



BAB I



Keuntungan dari EGW adalah sebagai berikut : 1. Efisiensi kerja tinggi karena menggunakan amper yang besar. 2. Kemungkinan terjadinya distorsi angular sangat kecil karena menggunakan jumlah pass yang sedikit. 3. Toleransi yang besar dalam persiapan dan pengaturan groove las. Keterbatasan dalam menggunakan EGW adalah sebagai berikut : 1. Sifat mekanis yang kurang baik pada daerah sambungan akibat heat input yang terlalu besar. 2. Restarting time yang lama setelah berhentinya proses pengelasan. 3. Hanya dapat digunakan pada posisi vertical up.



3. Las Busur Inti Fluks -self-shielded flux cored arc welding (PCAW-S) Gambar 1.37 mengilustrasikan Las busur inti fluks atau Self-shielded flux cored arc welding (FCAW-S). Pada FCAW-S, sebuah flux cored wire atau kawat dengan flux ditengahnya digunakan sebagai elektroda. Elektoda diumpankan secara otomatis. Pengelasan dilakukan tanpa menggunakan gas pelindung. Gas yang dihasilkan melalui pembakaran dan pelelehan fluks yang terdapat ditengah elektroda, digunakan untuk melindungi cairan logam dari atmosfir udara yang sama seperti pada pengelasan MMAW.



Gambar 1.37 Skematis Las busur Listrik Inti Fluks dengan pelindung gas mandiri



Hal-hal yang perlu diperhatikan pada pengelasan FCAW-S : 1. Panjang busur diusahakan sependek mungkin untuk menjaga agar cairan logam terlindungi. 2. Longer stickout bertujuan untuk preheat pada fluks di elektroda. 3. Mengatur mulainya busur untuk mencegah terjadinya cacat pada daerah lasan.



42



BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



BAB I



IWS - JWES



Keterbatasan dari FCAW-S adalah sebagai berikut : 1. Asap yang dihasilkan terlalu banyak 2. Menurunnya sifat mekanis dan terbentuknya blowhole pengaturan atau pengontrolan panjang busur yang tidak tepat. 3. Penetrasinya dangkal



karena



Kelebihan dari FCAW-S adalah sebagai berikut : 1. Tidak dibutuhkan preparasi untuk gas pelindung 2. Mudah mengoperasikan tang las karena beratnya yang ringan. 3. Lebih tahan terhadap gangguan angin (wind). Kelebihan tsb membuat FCAW-S digunakan untuk pengelasan konstruksi baja dilapangan seperti tower, marine structure, dan pipa tiang pancang.



4. Las Stud - Stud arc welding (SW) Pada las stud atau stud arc welding, stud yang digunakan berfungsi sebagai sebuah elektroda: busur berada diantara stud dan benda kerja. Stud yang digunakan ditanamkan (implanted) ke dalam benda kerja. Terdapat berbagai jenis stud, fastener yang berulir, pin polos, konektor geser sebagai contohnya.



Gambar 1.38 Skematis las busur stud



Gambar 1.38 mendeskripsikan tentang las busur stud (stud arc welding). Busur dijaga agar berada antara stud dan benda kerja dengan menggunakan stud khusus. Setelah bagian bawah dari stud dan benda kerja cukup leleh, stud dibalikkan ke daerah kawah las menggunakan sebuah pegas atau koil magnetik ataupun keduanya. Sebuah catridge biasanya diatur sebelum pengelasan dimulai. Catridge tersebut biasanya terbuat dari bahan keramik. Catridge bekerja sebagai cetakan atau mould untuk cairan logam agar terbentuk pengelasan yang homogen. Penyambungan terjadi dibagian ujung dari stud. Flash biasanya terbentuk disekeliling daerah lasan seperti yang terlihat pada gambar 1.38 b.



BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



43



IWS - JWES



BAB I



Stud arc welding digunakan pada aplikasi yang cukup luas. Tipe shear connector atau konektor geser biasanya digunakan pada tiang bangunan, lantai bangunan, lantai jembatan dan marine structure : thin fastener berperan sebagai fix thermo-insulator dan material tahan air pada kapal. Fastener juga digunakan untuk memperkuat bumper, instrument dan interior pada sebuah automobile. Lebih jauh lagi, fastener digunakan untuk connector dan frame pada peralatan elektronik rumahan.



1.4.6 Proses Pengelasan Selain Las Busur [1]. Las Tahanan Listrik - Resistance Welding (RW) Pada resistance welding, komponen yang akan disambung dipanaskan melalui panas yang dihasilkan oleh perbedaan tahanan listrik ketika dialiri arus listrik lalu kemudian ditekan sehingga terbentuklah suatu sambungan. Resistance spot welding, projection welding dan resistance seam welding digunakan pada lap joint, sementara itu upset welding dan flash welding digunakan untuk butt joint.



1.1. Las Titik Tahanan Listrik - Resistance spot welding (RSW) Gambar 1.39 mengilustrasikan sebuah konsep dari resistance spot welding (RSW). Elektoda water cooled copper menekan lembaran yang akan disambung dan arus listrik dialirkan pada daerah tersebut. Panas akibat tahanan listrik tersebut membentuk sebuah nugget dan kemudian terbentuklah sambungan. Lekukan sebesar beberapa milimeter terbentuk pada permukaan lembaran yang sudah disambung akibat adanya penekanan dari elektroda tembaga. Arus listrik AC dengan single phase biasanya digunakan dalam pengelasan RSW ini, dan sumber listrik tiga fasa digunakan pada penyambungan paduan alumunium. Dalam beberapa tahun terakhir, aplikasi dari inverter listrik semakin meningkat karena lebih mudah untuk dikontrol.



Gambar 1.39 Skematis dari las titik tahanan listrik (RSW)



44



BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



BAB I



IWS - JWES



Faktor yang paling dominan adalah arus listrik, waktu dan penekanan. Setingan arus listrik dan penekanan yang tidak tepat dapat menyebabkan terbentuknya splash. Splash tersebut dapat menurunkan kekuatan dari sambungan karena terbentuknya cacat pada daerah lasan. Waktu pengelasan yang terlalu lama dapat menyebabkan turunnya kekuatan akibat heat affected zone yang terbentuk terlalu luas.



Resistance spot welding (RSW) biasanya digunakan pada penyambungan lembaran mild steel, high strength steel, low alloy steel dan paduan alumunium meskipun sebenarnya RSW dapat digunakan pada hampir semua jenis logam.



1.2. Las Projeksi - Projection Welding (PW)



Gambar 1.40 Skematis dari las projeksi (PW).



Sebuah proyeksi timbul dibentuk dari susunan lembaran logam. Arus listrik dikonsentrasikan pada projection selama proses pengelasan berlangsung. Tidak terdapat lekukan pada permukaan sambungan karena tekanan yang diberikan. Hal ini disebabkan oleh bentuk dari penekan nya yang datar atau flat. Penyetingan dari mesin las pada projection welding hampir sama dengan RSW. Namun, sistem penekanan membutuhkan respon dinamik yang lebih baik sebab projection terdeformasi selama proses pengelasan berlangsung. Ketika sebuah bolt (baut) atau sebuah nut disambung dengan projection welding (PW), plural projection diseting sedemikian rupa dan seluruh projection dilas pada waktu yang sama.



BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



45



IWS - JWES



BAB I



1.3. Las Tumpang Tahanan Listrik - Resistance Seam Welding (RSEW)



Gambar 1.41 Skematis dari las tumpang tahanan listrik Gambar 1.41 gambar dari resistance seam welding. Rotary disk digunakan sebagai elektroda. Disk yang ada menjepit permukaan lembaran diantara kepala disk dan lembaran (sebagai benda kerja). Putaran tetap digunakan untuk mendapatkan nugget yang tepat. RSEW ini ditujukan untuk memecahkan mengenai ketidak-rapatan nugget di RSW. RSEW diaplikasikan untuk penyambungan tangki bensin, sambungan kaleng secara longitudinal, sambungan tumpang pada atap baja tahan karat. Dalam hal high speed weldings dilakukan beberapa penambahan arus secara kontinyu.



1.4. Las Upset -Upset Welding (UW)



Gambar 1.42 Skematis dari las upset atau upset welding



Gambar 1.42 adalah gambar upset welding. UW adalah salah satu contoh penyambungan material dengan menggunakan tahanan listrik. Dalam UW, dua bagian benda kerja diatur berhadapan satu sama lain dan diset sebagai elektroda yang berhadapan. Setelah permukaan material dipersiapkan sedemikian rupa dan saling bersentuhan, maka arus las diberikan. Saat benda kerja mencapai upset temperature elektroda yang dapat dipindahkan akan menekan dan akan terjadi sambungan yang kuat. 46



BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



BAB I



IWS - JWES



Dalam kasus material yang disambung memiliki luas penampang yang besar, maka sangat sulit untuk memanaskan semua luas penampang dengan suhu yang sama (homogeny). Oleh karena itu, aplikasi pengelasan ini terbatas untuk penyambungan material yang memiliki luas penampang yang relatif kecil, misalnya batangan dengan diameter 10mm atau lebih kecil.



1.5. Las Flash -Flash Welding (FW)



Gambar 1.43 Skematis dari las flash atau flash welding



Gambar 1.43 menunjukan tentang flash welding. FW dapat diaplikasikan pada material dengan penampang yang besar dengan cara penambahan panas tahanan listrik dan panas dari busur listrik. Saat memulai penyambungan, kedua ujung permukaan material yang akan dismbung perlu di lakukan preheat hingga mencapai panas tertentu (red-hot). Kerja proses flash yaitu dengan menciptakan busur pendek (short circuiting) sehingga permukaan tipis material meleleh, selanjutnya benda kerja yang sebagian meleleh tsb ditekan untuk membentuk sambungan yang terekstrusi disisi sambungannya. Kebutuhan catu daya dengan kapasitas besar diperlukan untuk proses FW dengan adanya mekanisme pergerakan dari elektroda. Proses penyambungan dengan FW ini lebih dapat diandalkan dibandingkan dengan las upset joint. FW dapat menyabung batangan baja dengan diameter besar dalam waktu yang singkat. FW diaplikasikan pada rel kereta api, dan baja batangan terdeformasi.



BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



47



IWS - JWES



BAB I



[2]. Las Elektro-terak –Electro Slag Welding (ESW)



Gambar 1.44 Skematis dari las elektro terak (ESW).



Gambar 1.44 adalah gambar dari elctroslag welding (ESW). Dalam ESW, kawat elektroda diumpan ke kawah terak cair. Arus las di alirkan melalui kawah lelehan terak, sehingga kawat las dan benda kerja meleleh dan mencair. Sepatu tembaga dengan pendingin air sebagai penahan logam cair akan menahan lelehan logam dari kedua sisi alur sambungan. Lelehan logam kemudian membeku selama pendinginan. Sepatu tembaga tersebut akan membentuk cetakan kampuh lasan. Dalam memulai penyambungan dengan ESW, fluks dicairkan terlebih dahulu oleh busur listrik. Setelah kawah cairan terak terbentuk, busur akan padam. ESW hanya dapat diaplikasikan pada posisi pengelasan vertical seperti pada pengelasan dengan EGW. Pemanasan resistansi listrik merupakan sumber pemanasan dalam ESW walaupun busur listrik juga digunakan sama seperti pada EGW. Kampuh lasan hasil ESW memiliki permukaan yang bersih karena adanya lapisan tipis terak hanya terbentuk diantara kawah terak dan dan di penahan sepatu tembaga. Dalam keadaan tertentu, sepatu tembaga di set pada sisi kedua jalur las: nossel panjang di set di groove dan kawat las diumpan melalui nossel panjang tsb. Selanjutnya nossel meleleh dan bercampur kedalam kampuh lasan dan memadat. Proses ini disebut dengan consumeable nozzle electrolag welding. ESW dapat diaplikasikan pada mesin penggilingan, frame mesin tekan, dan diagram pembangunan struktur. Hal ini disebabkan karena ESW merupakan proses las yang memiliki efisien yang tinggi dengan satu alur las (single pass) dan dapat diaplikasikan pada rentang ketebalan pelat yang bervariasi.



48



BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



BAB I



IWS - JWES



[3] Las Berkas Elektron – Electron Beam Welding (EBW)



Gambar 1.45 Skematis dari las berkas electron (EBW)



Pada gambar 1.45 menunjukan mengenai EBW (electron beam welding). Elektron yang dihasilkan melalui emisi katoda yang panas, dipercepat dalam voltase yang tinggi melalui gulungan magnetic untuk di konversi menjadi berkas electron dengan enerji tinggi. Berkas elektron selanjutnya diarahkan ke permukaan benda yang akan disambung dalam kondisi vakum. Deflection coil digunakan untuk memancarkan berkas elektron ke posisi pengelasan di benda kerjanya. Kepadatan energy pada berkas sinar elektron ini mencapai lebih dari ribuan kali lipat dibanding kepadatan energy dari busur las TIG. Keutungan dari EBW  Penetrasi dalam dengan masukan panas yang kecil  Lebar HAZ sempit dan sedikit sekali kerusakan dari logam dasar  Regangan dan deformasi las sangat kecil. Keterbatasnya diantaranya:  Harus dalam kondisi vakum  Persiapan yang presisi di alur muka las  Peralatan sangat mahal EBW diaplikasikan pada perakitan kendaraan, penerbangan, dan pesawat luar angkasa. Hal ini dikarenakan kualitas las dan effisiensi yang tinggi. EBW juga diaplikasikan pada peralatan berat seperti bejana bertekanan.



BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



49



IWS - JWES



BAB I



4) Las Berkas Sinar Laser - Laser Beam Welding (LBW) Laser Beam Welding adalah metoda penyambungan yang menggunakan berkas cahaya laser sebagai sumber panas. Berkas sinar laser yang dimaksud adalah merupakan foton dengan gelombang yang sama dan fasa yang sinkron. Laser generator akan menghasilkan berkas sinar laser. Sinar laser difokuskan dengan kaca atau lensa ke benda kerja. Kepadatan enerji pada laser tersebut mencapai ribuan kali dibanding busur listrik (arc), seperti pada berkas elektron. Dalam LBW, penetrasi las yang dihasilkan sangat sempit dan dalam seperti ditunjukan gambar 1.46.



Gambar 1.46 Skematis kedalaman penetrasi las dari berbagai metoda las



Keuntungan penggunaan sinar laser dibandingkan EBW, adalah sbb:  Dapat menyambung di atmosfir udara  Tidak dipengaruhi oleh medan magnet  Dapat menyambung material yang non-logam Keterbatasanya diantaranya:  Ketergantungan terhadap absorsi cahaya di permukaan benda kerja  Perlu proteksi keselamatan terhadap sinar laser  Peralatan cukup mahal  Efisiensi enerjinya rendah, terutama pada laser generator. Gambar 1.47 adalah gambar sketsa peralatan dari LBW. Dalam prakteknya pengelasan Laser terdiri dari 2 jenis yaitu Pengelasan dengan sinar laser gas CO2 dan Laser dengan YAG. Sinar laser dengan gas CO2 umumnya digunakan dalam mode gelombang kontinyu dan pajang gelobangnya adalah 10.6 µm. Karena fiber optik tidak dapat menembus gelombang dengan panjang 10.6 µm, maka cermin digunakan sebagai pengarah dari sinar tersebut. Gas Laser adalah campuran antara gas helium, nitrogen, CO2. Gas tersebut di sirkulasi untuk digunakan kembali. Gas akan rusak selama penggunaan, maka gas perlu kembali di ganti secara periodik.



50



BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



BAB I



IWS - JWES



Gambar 1.47 Sketsa peralatan dari Las Berkas Sinar Laser (LBW)



YAG laser adalah laser padat. YAG laser dapat menghasilkan baik gelombang pulsa ataupun gelombang kontinyu. Cahaya yang terosilasi dalam batangan YAG akan pancarkan oleh lampu busur kr, busur Xe atau diode laser. Panjang gelombangnya adalah 1.03µm atau 1.06 µm, sehingga cahaya tsb akan dapat melewati fiber optik. Fiber Optik dapat pula dijadikan sebagai pentransmisi. Saat ini las YAG laser telah terjadi peningkatan dalam pemakaiannya karena adanya peningkatan energi yang dihasilkannya. Jenis laser baru yang dikembangkan saat ini yaitu diode laser dan fiber laser. Performa dan efisiensinya sangat tinggi dan aplikasinya sangat meningkat. LBW secara umum diaplikasikan pada perakitan komponen automobile dan komponen elektronik yang kecil. Aplikasi tersebut telah melebar ke arah bodi mobil, komponen pesawat terbang, dan komponen mesin-mesin berat. Metoda las hibrida atara laser dan busur listrik telah dikembangkan untuk toleransi sambungan dengan bukaan groove-nya lebar sehingga dapat mengurangi cacat las, dan memperbaiki performa sambungan, dan mengurangi distorsi las.



BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



51



IWS - JWES



BAB I



[5]. Las Friksi & Las Aduk Friksi (Friction & Friction Stir Welding) 5.1. Las Friksi atau Friction Welding (FRW)



Gambar 1.48 Skematis kerja dari Las friksi (FRW)



Gambar 1.48 sketsa friction welding (FRW). Dalam FRW, kedua permukaan benda kerja ditekan dengan tekanan P1, dimana salah satu benda kerja diputar agar menghasilkan panas friksi pada saat penyambungan. Setelah sambungan memanas dan melunak, pemutaran dihentikan secara tiba-tiba dan selanjutnya pekanan yang lebih kuat diberikan P2 pada benda kerja. Karena logam lunak (lelehan) terjadi diantar sambungan dan ditekan agar terbentuk flash, maka oksida dan kotoran pada antar-muka sambungannya ikut tertekan keluar (extruded). Hasil sambungannya mempunyai sifat unggul. Oleh karena itu, aplikasi FRW pada penyambungan logam yang berbeda dapat dilakukan dimana hal tsb tidak dapat dilas dengan pengelasan busur (arc welding), seperti baja dan paduan aluminium, dan baja dan titanium.



52



BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



BAB I



IWS - JWES



5.2. Las Aduk Friksi - Friction Stir Welding (FSW)



Gambar 1.49 Skematis gambar dari las aduk friksi (FSW)



Gambar 1.49 mangilustrasikan las aduk friksi atau Friction Stir Welding (FSW). FSW merupakan sebuah proses pengelasan yang relatif baru. Pengelasan dibuat dengan proses pencampuran logam yang melunak akibat panas dari friksi. Temperatur sambungan meningkat hanya sekitar 70-80% dari temperatur lelehan logam tersebut. Pemutar (tools) terdiri dari pin dan pemegang (shoulder). Diameter pemegang lebih besar dari diameter pin. Pin berdiameter kecil dan terprojeksi dan diset peralatan pemutar. Pin ditempatkan agar menyentuh logam dasar (benda kerja). Ketika logam dasar menjadi melunak akibat panas friksi, pin menyisip masuk dan saat yang sama pemegang (shoulder) menyentuh logam dasar. Alat tersebut tetap dijaga berputar dan bergerak sepanjang garis lasan. Logam dekat pin teraduk dan bercampur untuk membentuk kampuh lasan. Pemegang (shoulder) akan menekan logam yang teraduk sehingga tidak terekstrusi. FSW menarik perhatian sebagai proses pengelasan baru. FSW merupakan solusi masalah pada pengelasan paduan aluminium, seperti sebuah adanya porositas halus (pit), blowhole, deformasi las, tegangan sisa, dan asap las. Aplikasi FSW dilakukan pada badan kereta api yang terbuat dari aluminum paduan sebagai contoh yang khas yaitu Shinkansen. FSW juga diaplikasikan pada mobil, kapal laut, dan antena parabola.



BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



53



IWS - JWES



BAB I



1.5 Robot Untuk Las Busur Listrik dan Las Otomatis 1.5.1 Las Busur dengan Robot Aplikasi robot las untuk pengelasan busur dimulai 1980-an. Las Robot dimulai pada manufaktur mobil. Pengelasan robot diperluas penerapannya dalam konstruksi struktur rangka bangunan, perakitan jembatan, pembangun kapal laut. Tujuan dari kemajuan pengelasan otomatis adalah untuk menghemat biaya tenaga kerja dan untuk mendapatkan efisiensi yang lebih tinggi.



Gambar 1.50 Las Busur dengan Robot



Sebuah robot pengelasan dibagi menjadi koordinat Cortesian sebagai tipe robot dan diartikulasikan jenis robot berdasarkan gerakannya. Sebuah robot pada tahap awal perkembangannya adalah lima sumbu robot, seperti ditunjukkan pada Gambar. 1,50 (a). Sumbu itu adalah tiga sumbu koordinat kartesian X, Y, Z, dan rotasi dan twist. Enam sumbu multi gabungan (tipe diartikulasikan) robot, seperti ditunjukkan pada Gambar. 1,50 (b), yang populer dalam beberapa tahun terakhir karena besarnya cakupan area kerja. Sebuah sistem pengendalian robot adalah jenis kontrol numerik (NC), dan jenis teaching-and-playing back. Pada jenis kontrol NC, informasi posisi, dan urutan pekerjaan diinput secara numerik. Pada jenis kontol teaching-and-playing back, informasi posisi, urutan pekerjaan, alur lasan, dan kondisi las diinput secara manual melalui gerakan yang sebenarnya tanpa busur: selanjutnya robot mengikuti instruksi yang diberikan pada saat pengelasan. Jenis teaching-andplaying back umumnya banyak digunakan saat ini.



54



BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



BAB I



IWS - JWES



1.5.2 Sensor untuk Las Busur Posisi gagang (torch) las harus disesuaikan dengan baik selama pengelasan dengan robot. Dimensi sebenarnya pada persiapan alur mungkin dibuat berbeda dari yang diberikan dalam desain. Jalur las terdistorsi oleh regangan dan deformasi selama pengelasan. Gagang las harus ditetapkan pada titik awal yang sebenarnya dan titik akhir. Titik tengah dan lebat torch harus juga disesuaikan selama pengelasan. Kesalahan posisi dari instruksi yang direncanakan harus ditransfer ke alat pengontrol robot (controller robot) melalui sensor, seperti juru las dapat menyesuaikan manipulasi nya dengan visinya. Sensor secara kasar digolongkan ke dalam sensor tipe kontak dan non-kontak. Sonsor tipe kontak menghasilkan informasi posisinya dengan kontak atau diberikan sinyal yang melalui oleh penyelidik dalam kontak dengan benda kerja. Sensor tipe non-kontak menghasilkan informasi posisi tanpa kontak dengan benda kerja.



Gambar 1.51 Skematis prinsip kerja dari sensor sentuh kawat (wire touch sensor)



Sensor sentuh kawat adalah contoh khas dari sensor tipe kontak. Gambar 1.51 mengilustrasikan prinsip sensor sentuhan kawat. Kawat elektroda digunakan sebagai penyelidik untuk mendeteksi kontak dengan benda kerja. Tingkat terdeteksi voltase rangkaian terbuka yang ditambahkan antara kawat elektroda dan benda kerja. Kontak dideteksi melalui penurunan voltase ke voltase short circuiting jika kawat las kontak dengan benda kerja. Posisi A dan B pada benda kerja pelat posisi vertikal, dan posisi C dan D pada benda kerja pelat posisi horizontal diperoleh pergerakan dari 1 sampai 4. Kemudian, garis pengelasan sambungan fillet adalah pada titik silang garis AB dan CD. Bentuk alur, posisi alur, mulai titik las, dan selesai titik las dapat juga diukur dengan sensor sentuhan kawat.



Arc sensor adalah contoh khas dari jenis sensor non-kontak. Arc sensor menggunakan busur las sebagai sensor. Ketika jarak antara ujung elektroda dan perubahan muka alur, baik voltase pengelasan atau perubahan arus pengelasan tergantung pada karakteristik catu daya pengelasan. Perubahan voltase atau arus dapat menunjukkan perubahan ekstensi elektroda, yaitu ketinggian torch. Perubahan voltase atau arus dapat digunakan sebagai sinyal posisional. BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



55



IWS - JWES



BAB I



Gambar 1.52 Prinsip kerja dari sensor busur atau arc sensor



Gambar 1.52 mengilustrasikan prinsip sensor busur, dengan asumsi catu daya voltase pengelasan yang digunakan konstan. Gambar 1.52 (a) menunjukkan kasus bahwa titik tengah lebar ayunan ada pada akar las muka dari groove. Jarak dari torch dan muka groove adalah sama panjang pada setiap sisi dari titik tengah ayunan. Jarak torch dan perubahan simetris akar las muka groove berkisar titik tengah ayunan sehingga perubahan arus juga simetris dengan titik tengah ayunan. Gambar 1.52 (b) menunjukkan kasus bahwa titik tengah lasan bergeser ke kanan dari akar las muka. Lebar tercover dari kanan muka groove dengan ayunan menjadi lebih lebar daripada bagian kiri. Oleh karena itu, arus di tepi kanan ayunan semakin tinggi, dan arus di tepi kiri ayunan akan lebih rendah. Jika titik tengah ayunan bergeser ke kiri, arus di sebelah kanan lebih rendah daripada kiri. Jika posisi titik tengah lasan disesuaikan untuk mendapatkan arus yang sama di sebelah kanan dan kiri dengan panjang yang sama dari titik tengah ayunan, titik tengah lasan harus berada di akar las muka groove yaitu pengelasan mengikuti garis pengelasan. Sensor busur adalah alat yang efektif untuk diterapkan dalam pengelasan fillet dan dalam alur tebal pelat tebal sambungan. Namun, sulit bagi sensor busur untuk menerapkan di sambungan butt dan di sambungan lap dari lembaran pelat tipis karena memberikan sedikit perubahan pada jarak torch dengan ayunan torch, yaitu, sedikit perubahan dalam arus pengelasan.



Gambar 1.53 skematis susunan sensor visual



56



BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



BAB I



IWS - JWES



Sensor optik juga merupakan jenis sensor non-kontak. Sensor optik meningkatkan aplikasinya karena tingginya ketersediaan informasi pengelasan meskipun sensor ini mahal. Gambar 1.53 menunjukkan sebuah sketsa. Sebuah kamera mengamati sebuah gambar garis celah laser yang diproyeksikan pada alur las. Gambar tersebut dianalisa oleh komputer. Hasilnya disampaikan ke sistem pengelasan atau ditampilkan pada monitor. Kadang-kadang, kamera CCD langsung mengamati sebuah busur dan kawah las. Data bergambar diamati dianalisis dengan komputer dan digunakan untuk mengontrol posisi torch dan kondisi pengelasan. Meskipun jenis sensor disebut sebagai sensor jenis visual langsung, ini sebenarnya adalah jenis dari sensor optik.



1.5.3 Integrasi Robot Las



Gambar 1.54 Contoh sistem robot las



Robot las busur jarang digunakan sendiri. Robot las busur biasanya digunakan dalam kombinasi dengan aksesoris seperti jig penjepit, posisioner, dan sebuah carriage. Gambar 1.54 menunjukkan contoh dari sistem pengelasan robot. Gambar 1.54 (a) menunjukkan sebuah contoh sistem pengelasan robot untuk struktur baja bangunan. Robot las busur dikombinasikan dengan posisioner. Gambar 1.54 (b) menunjukkan suatu sistem, di mana dua robot las busur ditempatkan dari jenis lucur carriage. Sistem ini menjamin area kerja yang luas dan efisiensi kerja yang tinggi.



Gambar 1.55 Kontrol sinergis robot las



BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



57



IWS - JWES



BAB I



Sebuah pengendali robot pengelas busur dilengkapi dengan aksis kontrol lebih dari dua puluh sehingga kontroler dapat mengontrol jig penjepit dan positioner selain robot. Sekarang menjadi mungkin untuk menerapkan kontroller tunggal untuk mengontrol sejumlah robot las busur secara bersamaan. Gambar 1.55 menunjukkan contoh, salah satu robot membawa torch las dan robot lain membawa sebuah benda kerja. Dua robot bekerja sama seolah-olah dua tangan juru las dalam pengaturan posisi pengelasan. Dua robot dalam gambar. 1,55 bertujuan untuk mendapatkan mutu pengelasan yang baik melalui penjagaan posisi pengelasan sedatar mungkin. Pembelajaran pengelasan robot dilakukan pada keadaan las mati, terutama pada pembelajaran online. Robot tidak bisa melakukan proses pengelasan selama pembelajaran. Oleh karena itu, pembelajaran mengurangi efisiensi kerja



Gambar 1.56 menggambarkan tentang diagram alir dari off-line teaching.



Desain data diproduksi dari CAD 3D yang digunakan untuk off-line teaching. Petunjuk pengelasan disiapkan dalam komputer dari simulasi komputer. Petunjuk pengelasan kemudian ditransfer ke pengatur las robot. Meskipun pengaturan yang baik mengenai informasi posisi dalam bekerja menjadi penting dalam pengelasan, prosedur dasar dapat diprogram dari simulasi dalam off-line teaching. Efisiensi kerja dari las robot meningkat sejak program dari prosedur dasar yang menyita waktu menjadi kerja independen dalam pengelasan. Selama prosedur terbaik disiapkan dalam CAD, sistem robot yang disebut sistem las robot CAD/CAM. Pembuat jembatan dan kapal laut telah mengembangkan pengelasan CAD/CAM. CAD untuk desain sedangkan CAM untuk manufaktur. Produksi, inspeksi, dan kontrol dari manufaktur diatur oleh komputer.



58



BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



BAB I



IWS - JWES



1.6. Proses Potong (Cutting) 1.6.1. Penjelasan Singkat dari Proses Potong (outline) Berbagai jenis energi termal yang digunakan dalam memotong dapat dilihat pada Tabel 1.9 yang menunjukkan klasifikasi thermal cutting. Tabel 1.9 Klasifikasi thermal cutting berdasarkan enerji yang dipakai



Plasma arc cutting (PAC) adalah contoh dari enegi listrik yang digunakan untuk memotong, flame cutting menggunakan panas oksidasi, dan laser cutting menggunakan energi optik. Proses pemotongan yang mengabungkan sumber energi lain meningkatkan kemampuan aplikasinya karena peningkatan dari efisiensi kerja dan performa pemotongan. Air plasma arc cutting yang menggunakan udara sebagai gas kerja, dan laser flame cutting yang menggunakan gas pengoksidasi sebagai gas pembantu adalah contohnya. 1.6.2. Pemotongan Nyala Api - Flame Cutting



Flame cutting adalah proses pemotongan yang umum digunakan dan memberikan pemotongan kualitas tinggi dengan alat yang sederhana. Biaya pengoperasiannya tergolong murah. Flame cutting biasanya digunakan untuk carbon steel dan low alloy steel dalam banyak aplikasi struktural. Pada oxygen cutting panas yang dihasilkan dari reaksi eksotermik baja dan oksigen digunakan untuk memotong.



Gambar 1.56 Skematis prinsip dari flame cutting. BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



59



IWS - JWES



BAB I



Gambar 1.57 menggambarkan prinsip dari flame cutting. Api preheating memanaskan bagian pemantik hingga 9000C, kemudian oksigen jet akan ditiupkan kemudian akan memotong karena reaksi oksidasi yang kuat berlangsung. Baja meleleh karena panas dari oksidasi dan logam cair akan ditiup oleh oksigen jet untuk dipotong. Gas preheating yang digunakan untuk api preheating, biasanya menggunakan gas asetilen. Saat ini, gas propana, gas propilen, gas etilen, gas butana, dan gas alam dicampur dalam penggunaannya.



Flame cutting ialah proses yang baik digunakan untuk memotong baja. Baja karbon setebal 1000mm dapat dipotong. Hanya flame cutting yang bisa memotong baja yang lebih tebal dari 50mm, dibanding dengan proses termal lain. Baja tahan karat dan baja tuang sulit dipotong dengan flame cutting karena banyaknya kandungan karbon dan unsur pemadu yang ada dalam bahan tersebut. Unsur tersebut menghalangi reaksi oksigen dengan besi. Powder cutting, dikembangkan dari bentuk flame cutting juga dapat digunakan untuk memotong baja. Bubuk besi ditambahkan pada oksigen sehingga menghasilkan reaksi oksidasi dan membentuk dross. 1.6.3. Pemotongan dengan Busur Plasma -Plasma Arc Cutting (PAC) Gambar 1.58 menggambarkan prinsip plasma arc cutting. Plasma arc cutting ialah jenis dari thermal cutting. Busur plasma temperatur tinggi terbentuk dari nossel yang sempit (constricting). Perbedaan dari plasma welding ialah disini menggunakan gas jet sebagai gas pemotong untuk menghilangkan gros dross.



Gambar 1.58 Skematis prinsip dari plasma arc cutting



Busur plasma utama terpicu oleh busur pilot yang memantik dengan arus kecil diantara nossel dan elektroda. Atau, busur utama dipantik oleh sentuhan ujung torch dengan benda kerja.



60



BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



BAB I



IWS - JWES



Gambar 1.59 memperlihatkan mesin air plasma arc cutting



Gas plasma dan gas pemotongan biasanya digunakan argon, campuran dari argon dan hidrogen, nitrogen, dan campuran nitrogen dan uap air. Satt ini udara atau oksigen digunanakan untuk meningkatkan efisiensi pemotongan dari panas oksidasinya. Gambar 1.59 memperlihatkan mesin air plasma arc cutting. Udara bertekanan dari kompesor digunakan. Mesin ini murah karena memberikan kerf yang baik meskipun dalam rentang arus yang rendah. Elektroda tungsten biasa digunakan dalam gagang plasma arc cutting. Dalam kasus gas oksidasi seperti udara dan oksigen yang digunakan sebagai gas pemotong, elektroda Hafnium atau Zirconium dimasukkan dalam paduan tembaga yang berpendingin air. Hf dan Zr relatif tangguh mesikupan pada lingkungan oksidatif. Elektroda Tungsten mudah untuk meleleh pada lingkungan oksidatif.



Plasma arc cutting dapat digunakan tidak hanya pada cast steel dan stainless steel tetapi juga logam seperti aluminum, tidak seperti flame cutting. Plasma arc cutting menguntungkan dibanding flame cutting pada lebar HAZ yang lebih kecil, kerf yang lebih tipis, dan kecepatan pemotongan yang lebih tinggi. 1.6.4. Pemotongan dengan Berkas Laser - Laser cutting



Laser cutting menggunakan berkas sinar laser. Laser yang difokuskan pada benda kerja dikonversi menjadi panas, dan memotong benda. Gas pembantu bertekanan tinggi ditiupkan untuk melepas logam cair dan membentuk kerf.



Gambar 1.60 Skematis gambar mesin laser cutting BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



61



IWS - JWES



BAB I



Gambar 1.60 menunjukkan gambar mesin laser cutting [Ref.2]. Sinar laser dari generator laser diarahkan menuju kepala laser. Benda kerja diletakkan di meja kerja. NC mengontrol kepala laser secara otomatis dan digerakkan pada meja kerja untuk memotong benda kerja Tabel 1.10 Rangkuman kualitas pemotongan dari beberapa jenis pemotongan



Tabel 1.10 merangkum kualitas pemotongan dari beberapa jenis pemotongan seperti laser cutting, flame cutting dan plasma arc cutting. [Ref.3]. Laser cutting lebih baik dalam menghasilkan permukaan potong yang halus, lebar kerf, akurasi pemotongan, lebar HAZ dan kecepatan potong. Aplikasi untuk ketebalan yang tinggi merupakan keterbatasan dari laser cutting. Dalam kasus baja karbon, aplikasi ketebalan dapat lebih kecil dari 20mm. Keuntungan dari laser cutting akan hilang bila ketebalan pelat melebihi batasnya. 1.6.5 Water jet cutting



Water jet cutting menggunakan jet air bertekanan tinggi untuk memotong. Straight Water jet cutting hanya menggunakan jet air sebagai pemotong. Abrasive Water jet cutting menggunakan jet air dicampur dengan bubuk abrasif. Gambar 1.61 menggambarkan penampang dari nossel pemotong dengan abrasive water jet. Water jet cutting dapat digunakan pada material nonmetallic dan material komposit. Straight Water jet cutting digunakan untuk karet, kulit, pakaian, kertas, kayu, makanan dingin, dan fiber reinforced plastic. Abrasive Water jet cutting digunakan untuk material yang tidak bisa dipotong dengan straight Water jet cutting. Contohnya logam, keramik, beton, beton yang diperkuat baja, kaca, dan material gelas. Kecepatan pemotongan untuk logam jauh lebih rendah dibanding metode pemotongan yang lain, tetapi logam tersebut sedikit sekali terpengaruh oleh panas. Keuntungan dari water jet cutting ialah mungkinkan untuk memotong garis garis kompleks dimana proses pemotongan lainnya tidak bisa dilakukan



62



BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



BAB I



IWS - JWES



Gambar 1.61 Skematis penampang nossel pemotong pada abrasive water jet



BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



63



IWS - JWES



BAB I



< Referensi > [1]



[2] [3]



Japan Industry Standard: JIS Z 3233:2001 Nissan-TANAKA, homepage: http//:nissantanaka.com/english/ http//:nissantanaka.com/chinese/ Koshiro: Journal of The Japan Welding Soc., 66(1997) 7, pp 33-37



< DAFTAR PUSTAKA >



[1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8]



64



Ando and Hasegawa: "Welding Arc Phenomena," Sanpo Publications Inc (1970) Lancaster, J F ed.: "The Physics of Welding," IIW (1983) Japan Welding Soc., The Welding Arc Physics Research Committee ed., "Physics of Welding Process," Kuroki Publications (1996) Japan Welding Soc. Ed, "Welding and Joining Handbook," Maruzen (2003) The Japan Welding Engineering Soc., Electric Welding Div. Ed., "the new publication --the base and use of TIG welding method," Sanpo Publications Inc (1992) ibid, "The World of Arc Welding, Part 1," Sanpo Publications Inc (1993) ibid, "The World of Arc Welding, Part 2," Sanpo Publications Inc (1996) The Japan Welding Engineering Soc., Welding Consumable Div. Ed., "Weld Defects in MIG and MAG welding and Their preventive measures," Sanpo Publications Inc (1991)



BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



BAB II Perilaku Material dalam Pengelasan 2.1. Baja untuk Pengelasan dan Sifat-sifat Heat Affected Zone (HAZ) dari Lasannya



2.1.1 Baja Baja adalah paduan besi dengan kadar karbon 2,0 wt% atau kurang. Baja terdiri dari baja karbon dimana karbon merupakan unsur paduan utama dan baja paduan yang mengandung unsur-unsur paduan seperti Mn, Si, Ni, Cr, Cu, Mo, Nb, V, Al, Ti dan B disamping karbon. Baja paduan adalah baja dengan sifat-sifat khusus tergantung kepada jenis dan kadar unsur tambahan. Baja paduan diklasifikasikan kepada baja paduan tinggi (high alloy steel) dan baja paduan rendah (low alloy steel) berdasarkan kadar unsur paduannya. Baja yang dinamakan dengan special steel terdiri dari baja paduan dan baja dengan sifat-sifat yang sangat khusus termasuk high grade carbon steel seperti tool steel dan case hardened steel, baja mangan struktural dengan kemampukerasan yang baik dan baja pemotong bebas sulfur. Baja yang banyak digunakan untuk struktural adalah baja karbon (plain carbon steel). Baja karbon yang mengandung sejumlah Mn, Si, Al, dll. dari kebutuhan pembuatan baja dan sejumlah kecil pengotor seperti S dan P diklasifikasikan ke dalam baja karbon rendah (C < 0,30 wt%), baja karbon menengah (0,30 ≤ C ≤ 0,50 wt%) dan baja karbon tinggi (C > 0,50 wt%) tergantung pada kadar karbon. Peningkatan kadar karbon umumnya menyebabkan kekuatan tarik meningkat, tetapi elongasi, ketangguhan dan kemampulasan lebih buruk. Oleh karena itu, baja yang biasa digunakan untuk struktur dengan pengelasan adalah baja karbon rendah. Baja diklasifikasikan ke dalam rimmed steel, semi-killed steel dan killed steel tergantung kepada derajat deoksidasi pada proses pembuatan ingot atau slab. Rimmed steel mengandung kadar oksigen yang tinggi karena deoksidasi yang kurang. Kemampulasan menjadi buruk karena pengotor seperti P dan S bersegregasi di bagian tengah ingot. Di sisi lain, killed steel merupakan baja dengan kualitas yang baik dengan sedikit segregasi karena deoksidasi yang baik oleh Si, Al, dsb. Semi-killed steel berada di antara dua jenis baja di atas dalam hal derajat deoksidasi dan sifat-sifatnya. Dengan perkembangan teknologi pembuatan baja, sekarang killed steel banyak digunakan untuk lasan struktural dengan memperhatikan kemampulasannya.



Slab diproduksi melalui proses pembuatan ingot atau continuous casting (CC). Aplikasi proses continuous casting akhir-akhir ini berkembang dengan pesat dan efektif untuk memproduksi baja secara massal dengan kualitas yang stabil.



BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



65



IWS - JWES



BAB II



[1] Diagram fasa besi – karbon (Fe-C) Diagram fasa dengan sistem biner mengindikasikan struktur kristal yang diperoleh ketika dua unsur dipadukan pada berbagai rasio dan kemudian ditahan dalam waktu yang lama pada kisaran temperatur spesifik dari rendah ke tinggi.



Gambar 2.1 Diagram fasa Fe-Fe3C



Gambar 2.1 menunjukkan diagram fasa biner Fe-C (Fe-Fe3C). Aksis vertikal menunjukkan temperatur dan horizontal menunjukkan kadar karbon dari baja. Besi (kadar C sekitar 0 wt% pada Gambar 2.1) adalah fasa antara temperatur rendah dan 911 °C dengan struktur BCC dan disebut dengan fasa ferritik, fasa di antara temperatur 911 °C dan 1.392 °C dengan struktur FCC disebut fasa austenitik dan fasa ferritik (fasa δ) kembali pada temperatur yang lebih tinggi. Ketika karbon ditambahkan terhadap besi, fasa austenitik bisa tetap sebagai fasa tunggal bahkan jika cukup banyak karbon yang ditambahkan (maksimal 2,14 wt% C pada 1.147 °C), sedangkan fasa ferritik hanya terdapat pada daerah yang kecil (maksimal 0,02 wt% C pada 727 °C). Pada daerah GPS, fasa yang terbentuk adalah gabungan dari fasa ferritik dan austenitik. 66



BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



BAB II



IWS - JWES



Gambar 2.2 Perubahan struktur mikro baja 0,4%C dengan pendinginan lambat



Sebagai contoh, perubahan fasa ketika dua baja didinginkan dari 1.000 °C dijelaskan di bawah ini. Ketika baja dengan 0,765 wt% C didinginkan lambat dari 1.000 °C terbentuk fasa austenitik pada temperatur 727 °C atau lebih tinggi. Fasa austenitik terdekomposisi menjadi fasa ferritik dan fasa Fe3C (sementit) pada temperatur di bawah 727 °C. Fase ini berbentuk lapisan laminat yang halus yang disebut dengan perlit. Jika baja 0,4 wt% C yang merupakan karbon menengah didinginkan lambat dari temperatur tinggi, perubahan struktur mikronya digambarkan secara skematis pada Gambar 2.2. Ketika baja didinginkan lambat dari 1.000 °C ke temperatur pada garis GS yang disebut temperatur A3, fasa ferritik bernukleasi dari batas butir fasa austenitik. Fenomena perubahan fasa austenitik menjadi ferritik disebut transformasi fasa atau transformasi saja. Jika temperatur lebih rendah dari temperatur pada garis PS yang disebut temperatur A1, jumlah fasa austenitik menurun dan fasa ferritik meningkat. Pada temperatur di bawah garis tersebut, fasa austenit sisa sepenuhnya bertransformasi menjadi perlit, sesuai dengan struktur ferrit dan perlit yang diamati pada Gambar 2.2. Temperatur A1 dan A3 tidak sama dalam proses pemanasan dan pendinginan. Temperatur transformasi pada proses pemanasan ditunjukkan oleh AC1 dan AC3, sedangkan pada proses pendinginan ditunjukkan oleh Ar1 dan Ar3. Berbeda dengan pendinginan sangat lambat yang dijelaskan di atas, jika baja didinginkan dengan cepat dari temperatur austenitik dengan mencelupkannya ke dalam air atau oli, transformasi fasa yang dijelaskan di atas tidak terjadi dan fasa austenitik bertransformasi menjadi fasa yang sangat keras yang disebut dengan fasa martensitik. Jenis pendinginan cepat ini disebut dengan kuens (quenching).



BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



67



IWS - JWES



BAB II



[2] Perlakuan Panas Baja Sifat-sifat baja berubah secara signifikan dengan perlakuan panas. Perlakuan panas terdiri dari normalizing, annealing dan quenching serta tempering. Gambar 2.3 menunjukkan hubungan antara temperatur perlakuan panas dan kurva pendinginan masing-masing perlakuan panas tersebut. Dalam perlakuan panas, pengaruh komposisi kimia, bentuk dan ketebalan material, temperatur dan waktu tahan selama pemanasan dan pendinginan harus dipertimbangkan.



Gambar 2.3 Jenis-jenis perlakuan panas baja (1) Normalizing dan annealing Pada normalizing, baja dipanaskan sampai dengan temperatur sekitar 50 °C atau lebih tinggi dari temperatur A3 (tepatnya AC3) (garis GS pada Gambar 2.1) dan dicelup untuk mendapatkan struktur austenitik homogen dan kemudian didinginkan di udara. Tujuan dari normalizing adalah untuk mengubah struktur mikro kasar yang disebabkan oleh pemanasan menjadi lebih halus dan juga untuk menghilangkan tegangan sisa internal. Pada annealing (full annealing), baja dipanaskan sampai dengan temperatur 30-50 °C lebih tinggi dari temperatur A3 (tepatnya AC3), dicelup dengan waktu yang tepat dan secara bertahap didinginkan di dalam dapur ( furnace). Tujuan dari annealing sepenuhnya adalah untuk melunakkan baja dan homogenisasi butir. (2) Quenching dan tempering



Quenching adalah perlakuan panas yang menghasilkan martensit dengan pendinginan cepat dari daerah austenitik. Temperatur quenching umumnya 30-50 °C lebih tinggi dari temperatur A3 (tepatnya AC3). Tempering adalah perlakuan panas untuk menghilangkan tegangan internal yang ada pada baja dalam kondisi tidak stabil yang disebabkan oleh quenching dan memberikan ketangguhan pada martensit yang keras dan rapuh. Karbon solid solution di dalam presipitat martensit akan menjadi fine carbide (sementit) pada proses tempering dan menjadi apa yang disebut martensit temper yang memiliki kekuatan dan ketangguhan yang baik. 68



BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



BAB II



IWS - JWES



2.1.2 Baja untuk Struktur Lasan Baja untuk struktur lasan digunakan di semua bidang seperti kapal, struktur lepas pantai, vessel, jembatan, kendaraan dan bangunan dalam bentuk pelat, batangan dan pipa. Baja yang digunakan adalah low carbon steel (mild steel) dan low alloy steel (high strength steel, baja untuk penggunaan pada temperatur tinggi dan baja untuk penggunaan pada temperatur rendah). Tabel 2.1 Disarikan dari JIS untuk baja hasil canai (mild steel)



Uji tarik



Komposisi kimia (wt%)



Ketebalan (mm)* Cmax Mn Si Pmax Smax Yield point (N/mm2) Tensile strength (N/mm2) Elongasi (Spesimen No. 1) (%) Energi absorbsi V-notched Charpy (J)



Untuk penggunaan umum G3101 16~40 0,050 0,050 ≥ 235



Untuk struktur lasan SM400A 0,23 ≥ 2,5C 0,035 0,035



SM400B 16~50 0,20 0,6~1,40 ≤ 0,35 0,035 0,035 ≥ 235 (16~40 mm)



400~510



400~510



≥ 21



≥ 22 (16~50 mm)



-



-



≥ 27 (0 °C)



SM400C 0,18 ≤ 1,40 ≤ 0,35 0,035 0,035



≥ 47 (0 °C)



Catatan: *Ketebalan berhubungan dengan yield point dan elongasi untuk SS400 dan elongasi dan Cmax untuk SM400.



[1] Baja karbon rendah (mild steel) Baja karbon rendah mengandung karbon 0,3 wt% atau kurang. Kebanyakan baja karbon rendah merujuk kepada mild steel dan digunakan untuk struktur umum. Umumnya dinamakan mild steel maksudnya adalah kandungan karbonnya sangat rendah sehingga pengerasan kuens diabaikan, baja karbon yang mengandung karbon 0,25 wt% atau kurang dan tensile strength sekitar 400 N/mm2 atau kurang. Tabel 2.1 menunjukkan spesifikasi komposisi kimia dan sifatsifat mekanik dari pelat hasil canai yang paling popular dengan tensile strength 400 N/mm2. Baja canai untuk struktur umum SS400 seperti yang ditetapkan dalam JIS G 3101 adalah yang paling banyak digunakan. Komposisi kimia yang ditentukan hanya kadar P dan S, tetapi tidak untuk C, Mn dan Si. Karena baja dapat mengalami retak las dan umumnya memiliki ketangguhan yang buruk, maka tidak memenuhi syarat untuk digunakan pada struktur lasan secara luas dan signifikan.



BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



69



IWS - JWES



BAB II Tabel 2.2 Disarikan dari JIS untuk baja struktur lasan (JIS G 3106) Batas bawah yield point atau proof stress (N/mm2)



Kadar maksimum (wt%) C Grade



SM400



SM490 SM490Y SM520



Tensile strength (N/mm2)



≤ 16 mm



16~40 mm



> 40 mm



245



235



215



≤ 50 mm



> 50 mm



Si



Mn



A



0,23



0,25



-



B



0,20



0,22



0,35



400~510



C A B C A B B C



0,18 0,20 0,18 0,18



0,22 0,20 -



0,35



2,5xC 0,60~1, 40 1,40



0,55



1,60



490~610



325



315



295



0,20



-



0,55



1,60



490~610



365



355



335



0,20



-



0,55



1,60



520~640



365



355



335



0,55



1,60



570~720



460



450



430



SM570 0,18 Catatan: (1) P dan S ≤ 0,035 wt% (2) Ceq ≤ 0,44 % untuk SM570



Energi absorbsi V-notched Charpy Batas bawah Temp. dari (°C) nilai ratarata (J) 0



27



0 0 0 0 0 0 -5



47 27 47 27 27 47 47



Baja dengan grade SM seperti yang tertera pada JIS G 3106 (baja hasil rol untuk struktur pengelasan) memiliki rentang dari mild steel sampai baja dengan grade 570 N/mm2 seperti yang tertera pada Tabel 2.2. karena baja SM memiliki kekuatan spesifik yang sama dengan baja SS 400, maka baja SM juga memiliki komposisi kimia yang mengandung C, Si, Mn, P dan S. nilai ketangguhan takiknya diuji menggunakan nilai impak Charpy untuk baja SM 400B dan SM 400C. bajabaja tersebut merupakan baja yang cocok untuk struktur pengelasan yang besar. Baja SM 490Y memiliki kekuatan tarik yang sama dengan baja SM 490. Sedangkan nilai kekuatan luluhnya 40N/mm2 lebih besar dibanding baja SM 490. Oleh karena itu, baja ini disebut baja dengan titik luluh yang tinggi.



70



BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



BAB II



IWS - JWES



Tabel 2.3 Diambil dari JIS untuk baja hasil rol sebagai struktur bangunan (JIS G 3136)



Tabel 2.3 menunjukkan spesifikasi dari baja SN. Baja SN memiliki dua level kekutan tarik, yaitu 400 dan 490 N/mm2 serta dibagi menjadi tiga kelas, yaitu A, B dan C. Standar tersebut menglasifikasikan komposisi kimia dan sifat mekanik seperti kekuatan tarik, titik luluh, elongasi dan energy yang tersimpan dalam proses uji impak Charpy. Selain itu, rasio luluh dengan nilai 0.8 atau kurang, dimasukkan ke dalam kelas B. sedangkan kelas C tidak termasuk dalam kategori baja SM. Dapat diketahui pula bahwa baja SN memiliki sedikit deformasi plastis sebelum patah. Baja SN juga diklasifikasikan dengan nilai spesifik dari reduksi luas penampang pada arah ketebalan sehingga lamellar tearing tidak terjadi ketika baja kelas C diberikan beban pada arah ketebalannya. Hal ini juga ditunjukkan pada komposisi kimia dimana batas atas karbon ekivalen dan atau Pcm (akan dijelaskan berikutnya) ditentukan dari sudut pandang kemampulasan dan batas atas dari kadar S harus lebih sedikit dari kadar S yang terkandung pada baja SM untuk mencegah terbentuknya lamellar tearing.



BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



71



IWS - JWES



BAB II



[2] Baja Kekuatan Tinggi Baja kekuatan tinggi adalah baja struktural yang kekuatannya lebih tinggi dari mild steel dengan penambahan sedikit elemen paduan. Pengembangan baja ini memiliki tujuan sebagai reduksi berat, meningkatkan performa dan efisiensi dari produk pengelasan dan juga mereduksi biaya produksi dari struktur las. Contoh baja kekuatan tinggi ini antara lain: HT 490, HT 590 dan HT 780 tergantung dari tingkatan kekuatan tariknya. Sebelumnya, baja kekuatan tinggi kabenyakan terdiri dari baja hasil canai (roll), baja hasil normalisasi dan baja hasil quench-temper. Pada beberapa tahun belakangan ini, TMCP atau Thermo-Mechanical-Control-Process telah dikembangkan. Ada dua jenis baja TMCP. Yang pertama adalah baja yang diproduksi dengan proses kontrol dimana pengerolan panas dilakuakan secara terkonsentrasi di atas A3 (atau Az3) untuk memperbaiki mikrostruktur dengan meningkatkan kekuatan dan ketangguhan. Baja yang lain adalah baja yang diproses dengan canai (rolling) yang terkontrol yang diikuti dengan pendinginan air untuk meningkatkan kekuatan dan ketangguhannya. Gambar 2.4 membandingkan baja TMCP dengan baja hasil rol dan baja hasil normalisasi dengan tetap memperhatikan proses canai, mikrostruktur dan kekuatan.



Gambar 2.4 Perbandingan proses rolling dan kekuatan antara baja TMCP dan baja biasa.



72



BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



BAB II



IWS - JWES



Baja hasil quench dan temper memiliki titik luluh yang lebih tinggi dibandingkan baja hasil pengerolan dan baja hasil normalisasi. Baja ini juga memiliki ketangguhan yang baik karena faktor mikrostruktur dengan kadar karbon yang rendah, martensit hasil temper dan sedikit degradasi sifat pada proses pengelasan yang disebabkan karena adanya elemen paduan. Namun kadang-kadang, proses pengerjaan panas terbatas. Kekuatan tarik dari sambungan dapat dikurangi melalui mekanisme pelunakan karena panas yang timbul oleh pengelasan dan garis weld fusion dapat menimbulkan penggetasan. Karbon ekivalen dari baja TMCP dapat dikecilkan karena adanya hubungan terhadap peningkatan kekerasan TMCP yang ditunjukkan pada gambar 2.4. Pengerasan dari daerah HAZ dan kekurangan kekuatan impak untuk baja TMCP lebih kecil jika dibandingkan dengan baja biasa. Baja kekuatan tinggi yang lain meliputi baja SPV 450 dan SPV 490 seperti yang dispesifikasikan pada JIS G 3115 dan baja HW seperti yang dijelaskan pada Japan Welding Engineering Society Standard WES 3001. Pada standar ini menyatakan bahwa titik luluh terletak pada 0.2% dari tegangan. WES 3001 menglasifikasikan kemampulasan dari baja quench-temper serta baja non-quench & temper menggunakan indeks kerentanan terhadap retak pada pengelasan (Pcm) sebagai pengganti karbon ekivalen atau kekerasan maksimal. Kerentanan (susceptibility) retak pada pengelasan akan dijelaskan pada bagian berikutnya.



Gambar 2.5 Rasio titik luluh terhadap kekuatan tarik (ratio luluh)



Pada baja kekuatan tinggi, rasio luluh yang merupakan perbandingan titik luluh terhadap kekuatan tarik memiliki kecenderungan untuk meningkat pada peningkatan kekuatan. Gambar 2.5 menunjukkan hubungan antara keduanya. BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



73



IWS - JWES



BAB II



Ketika rasio luluh sangat tinggi, elongasi maksimal yang merupakan elongasi sebelum susut lokal dapat menurun nilainya. Untuk bejana bertekanan, titik luluh atau proof stress biasanya digunakan sebagai dasar desain penggunaan baja kekuatan tinggi. Pada beberapa tahun terakhir ini, fraksi titik luluh atau proof stress yang rendah diambil sebagai tegangan yang diperbolehkan ketika baja dengan rasio luluh yang tinggi digunakan untuk meningkatkan keselamatan struktur berdasarkan penjelasan yang telah dijelaskan sebelumnya. Baja kekuatan tinggi digunakan secara luas pada spherical tank, boiler, reaktor nuklir, bejana bertekanan, kapal laut, jembatan, pipa, conduits dan peralatan industri lainnya. Pada beberapa tahun terakhir ini, banyak jenis baja kekuatan tinggi dengan sifat khusus yang cocok dengan tujuan produksinya. [3] Baja untuk Penggunaan Suhu Rendah Baja untuk penggunaan suhu rendah adalah baja struktural yang dikembangkan untuk bejana besar dan peralatan penyimpanan atau transportasi dari gas cair. Baja ini merupakan baja karbon rendah dengan aluminium killed, baja kekuatan tinggi dengan paduan rendah, baja nikel rendah, baja dengan 9% nikel dan baja tahan karat austenitic. Suhu penggunaan untuk bejana kriogenik tergantung suhu didih pada tekanan atmosfer dari gas cair yang disimpan.



Gambar 2.6 Titik cair dari berbagai gas dan aplikasi baja yang digunakan



74



BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



BAB II



IWS - JWES



Tabel 2.4 pelat baja karbon untuk bejanan bertekanan pada penggunaan suhu rendah (JIS G 3126)



Gambar 2.6 menunjukkan temperatur cair dari berbagai gas dan baja yang digunakan. Baja memiliki ketangguhan takik yang sesuai dengan persyaratan suhu operasi dan kemampulasan. JIS menglasifikasikan Si-Mn, baja karbon rendah aluminium killed seperti yang ditunjukkan pada tabel 2.4. Baja hasil quench dan temper dapat digunakan pada suhu -600C. Karena adanya perlakuan quench dan temper, baja kekuatan tinggi dengan paduan rendah memiliki ketangguhan takik dan kekuatan yang baik sehingga cocok untuk penyimpanan LPG (Liquefied Petroleum Gas) dengan kapasitas besar. Di antara berbagai elemen paduan, nikel merupakan paduan yang memberi peningkatan ketangguhan takik yang paling signifikan pada suhu rendah. Oleh karena itu, nikel banyak digunakan secara luas untuk penggunaan suhu rendah. Baja nikel rendah mengandung 2.5% Ni (SL2N) dan 3.5% Ni (SL3N) seperti yang diklasifikasikan pada JIS G 3127. Perlakuan panas utamanya adalah normalisasi. Suhu terendah yang dapat digunakan adalah -700C sampai -1010C. baja nikel hasil quench dan temper dengan 3.5% NI dapat digunakan pada suhu 1010C atau lebih tinggi lagi. Baja dengan kadar nikel 9% digunakan untuk menyimpan LNG yang memiliki suhu operasi sebesar -1500C atau lebih rendah. Perlakuan panas utamanya adalah quenching dan tempering. Meskipun baja tersebut memiliki kekuatan dan ketangguhan yang tinggi, kawat pengelasan harus dipilih dengan hati-hati. Material untuk penggunaan suhu yang sangat rendah (-1960C atau lebih rendah) mengandung paduan aluminium, baja tahan karat austenitik dan paduan invar (36% Ni-Fe). Baja ini memiliki ketangguhan suhu rendah yang baik karena struktur kristalnya namun memiliki keterbatasan pada kekuatannya. BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



75



IWS - JWES



BAB II



Tabel 2.5 Contoh Tipikal dari baja untuk penggunaan suhu tinggi dengan tekanan tinggi dan keterbatasannya pada suhu operasi



[4] Baja untuk Penggunaan Suhu Tinggi Sifat yang diperlukan untuk baja pada suhu tinggi meliputi kekuatan suhu tinggi, ketahanan creep dan ketahanan terhadap oksidasi suhu tinggi. Berbagai baja yang digunakan tergantung penggunaan dan tujuannya. Tabel 2.5 menunjukkan baja yang digunakan untuk suhu tinggi dan suhu operasinya. Baja untuk suhu tinggi umumnya mengandung unsur Mo dan Cr. Molybdenum merupakan paduan paling efektif untuk meningkatkan ketahanan terhadap creep. Kromium meningkatkan ketahanan creep, meningkatkan ketahanan terhadap oksidasi melalui pembentukan lapisan oksida yang stabil pada suhu operasi & juga mencegah serangan hidrogen. [5] Baja Tahan Cuaca Baja tahan cuaca (weathering steel) digunakan untuk kendaraan, struktur bangunan, menara baja, jembatan dan struktur yang dilas lainnya. Baja hasil roll (SMA) yang secara khusus memiliki ketahanan korosi yang baik terhadap atmosfer diklasifikasikan pada JIS G 3114 (1988). Baja ini mengandung Cu, Cr dan Ni sehingga ketahanan korosinya terhadap atmosfer dapat meningkat pesat.



2.1.3 Ketangguhan Takik Baja Ketahanan takik dari baja karbon dan baja paduan rendah secara umum lebih rendah pada penurunan suhu sehingga perpatahan getas sering terjadi pada struktur hasil las. Ketangguhan takik secara umum menunjukkan enerji yang dapat diserap atau penampakan perpatahan pada suhu transisi. Faktor metalurgi yang memengaruhi ketangguhan takik dari baja meliputi proses pembuatan baja seperti deoksidasi, komposisi kimia, perlakuan panas, mikrostruktur, ukuran butir, pengerjaan panas dan dingin, gas cutting dan panas pengelasan.



76



BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



BAB II



IWS - JWES



Gambar 2.7 Efek dari Mn/C pada suhu transisi mild steel untuk penggunaan suhu rendah (Tr15 adalah 15 ft.lb (sekitar 20 J) energy yang diserap pada suhu transisi)



[1] Komposisi Kimia Penurunan kadar karbon dan peningkatan Mn secara umum meningkatkan letangguhan takik dari baja seperti yang terlihat pada Gambar 2.7. Elemen paduan seperti Mn, Ni, Al dan Ti meningkatkan ketangguhan takik sedangkan elemen seperti C, P dan S memberi dampak yang sebaliknya. Nikel menekan peningkatan tegangan lokal pada mikrostruktur dengan mempermudah deformasi elastis pada baja. Biasanya hal ini akan meningkatkan ketangguhan melalui peningkatan kemampukerasan, penghalusan mikrostruktur dan pembentukan fasa austenit yang halus. [2] Perlakuan Panas dan Mikrostruktur Perlakuan panas memperbaiki mikrostruktur dan ketangguhan takik dari baja. Normalisasi baja secara umum memiliki ketangguhan takik yang lebih baik dibandingkan dengan baja hasil pengerolan. Baja karbon rendah dengan struktur martensitik hasil temper juga memiliki ketangguhan takik yang lebih baik. Ketika post weld heat treatment (PWHT) dilakukan terhadap baja hasil quench dan temper, maka ketangguhan takiknya akan menurun. Hal ini disebut penggetasan PWHT dan diklasifikasikan sebagai jenis penggetasan temper.



BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



77



IWS - JWES



BAB II



Gambar 2.8 Hubungan antara bentuk perpatahan temperatur transisi yang didapat dari charpy test dan ukuran butir ferritic



[3] Ukuran Butir dan Temperatur Canai Ketangguhan baja secara umum menjadi lebih baik jika ukuran butir feritik menjadi lebih halus seperti ditunjukkan pada Gambar 2.8. Saat temperatur akhir canai panas diturunkan, ukuran butir akan menjadi sangat halus dan ketangguhan akan segera meningkat. Pada baja TMCP juga berlaku hal seperti ini. Akibat penambahan jumlah sedikit Al atau Ti menghaluskan ukuran butir austenitik dan ferritik, maka besi dengan ketangguhan yang lebih tinggi akan dapat diproduksi.



[4] Canai Dingin dan Strain Aging Ketangguhan dari baja karbon rendah terkadang menurun jika dilakukan perlakuan canai dingin dilanjutkan dengan aging



[5] Efek dari Pengelasan Pengelasan dan pemotongan dengan gas mempengaruhi ketangguhan baja secara signifikan. Efek dari panas pengelasan akan dijelaskan di 2.1.4



78



BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



BAB II



IWS - JWES



2.1.4 Perubahan Properties dari Heat Affected Zone Proses pengelasan terdiri dari logam yang akan disambung, Heat Affected Zone (HAZ), dan logam dasar yang tidak menerima efek dari perubahan panas. Daerah pertemuan antara logam yang akan disambung dengan HAZ disebut dengan Fusion Line. Perubahan Properties yang terjadi pada HAZ tergantung pada panas pengelasan dan kecepatan pengelasan saat panas tersalurkan ke logam dasar yang disambung. Sangat penting untuk dapat mengerti hal-hal ini. [1] Masukkan Panas Energi panas dari busur las dapat dihitung dengan menggunakan perkiraan dari nilai listrik yang masuk. Kecepatan gerakan dari busur, yaitu kecepatan busur bisa disebut v (cm/menit), kuantitas panas yang dihasilkan oleh busur per unit panjang pengelasan disebut H (J/cm) dan akan menghasilkan rumus sebagai berikut:



I merupakan arus pengelasan (A), V merupakan tegangan busur (V). H merupakan panas yang masuk. Jika arus pengelasan 170A, tegangan busur 25 V, dan kecepatan 15 cm/menit, maka panas yang masuk adalah 17.000 J/cm. [2] Kecepatan pendinginan dan waktu pendinginan Kecepatan pendinginan sangat tergantung panas yang masuk, ketebalan pelat, bentuk dari sambungan, tempertur sebelum penyambungan, dll. Kecepatan pendinginan biasanya naik saat panas yang masuk turun, ketebalan dari pelat bertambah dan suhu awal sebelum penyambungan lebih rendah. Ukuran kuantitatif lain yang menunjukkan perubahan suhu adalah waktu pendinginan. Waktu pendinginan suhu dari 800oC menjadi 500oC (disimbolkan dengan ) atau kecepatan pendinginan pada 540oC biasa digunakan.



[3] Pembekuan Struktur pada Kampuh Lasan (weld metal) Kampuh lasan akibat proses membekukan logam yang cair. Pada Gambar 2.9 ditunjukkan proses pembekuan kampuh lasan pada pengelasan busur listrik. Kampuh lasan yang membeku disebut kristal kolumnar karena terdiri dari kolomkolom panjang. Di dalam kristal kolumnar, terdapat struktur sel lain yang mempunyai arah yang sama, cabang-cabang sel, dan cabang-cabang kristal.



BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



79



IWS - JWES



BAB II



Gambar 2.9 Perubahan Sub Struktur pada kampuh lasan



[4] Mikrostruktur pada HAZ Mikrostruktur dan kekerasan berubah berhubungan dengan kecepatan pendinginan dan pemanasan ulang yang disebut dengan maximum reheating temperature bergantung pada panas yang masuk dan jarak dari Fusion Line dengan HAZ. Gambar 2.10 menunjukkan hubungan antara siklus panas pada tiap posisi HAZ dan mikrostruktur berhubungan dengan diagram fasa Fe-C.



Gambar 2.10 Perubahan Struktur pada Baja Karbon Selama Proses Pengelasan



80



BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



BAB II



IWS - JWES



Tabel 2.6 Mikrostruktur HAZ pada baja karbon berhubungan dengan Gambar 2.10



BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



81



IWS - JWES



BAB II



Gambar 2.11 Mikrostruktur pada Logam Penyambung Baja Karbon Sedang



82



BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



BAB II



IWS - JWES



Tabel 2.6 menunjukkan klasifikasi umum dari mikrostruktur pada HAZ di baja. Foto Mikrostruktur diambil dengan mikroskop optis ada pada Gambar 2.11. Pada baja untuk struktur sambungan, zona dipanaskan kembali sampai pada suhu 900oC atau lebih tinggi lalu didinginkan didinginkan dengan cepat a akan memiliki struktur austenitik yang kasar berhubungan dengan pemanasan kembali yang menyebabkan logam masuk ke fasa austenitic dan selanjutnya mendingin dengan cepat.. Pada zona yang berbutir kasar di mana suhu pemanasan kembali merupakan 1250oC atau lebih tinggi, butir akan menjadi sang sangat kasar dan struktur martensit akan terbentuk dan bernukleasi bernukleasi pada baja paduan tinggi. oC di mana austenite akan Jika dipanaskan kembali pada suhu 1100-900 1100 berubah struktur menjadi ferit and pearlit disebut zona butir halus karena oC hanya pearlit yang akan memang butirnya halus. Pada suhu antara 900-750 900 berubah menjadi austenit sehingga sementit yang ada di dalam pearlit akan menjadi bulat dan kemudian baru akan didinginkan. Zona ini disebut zona pearlite spheroidal, zona dua fasa atau zona transformasi sebagian. Ketangguhan dari baja karbon sedang yang dicanai dingin akan menurun pada zona pemanasan oC karena presipitasi dari C dan N (strain aging). kembali pada suhu 750-200 750



Gambar 2.12 diagram CCT CT Baja Kekuatan Tinggi HT 490 (temperatur pemanasan kembali maksimum 1350oC)



BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



83



IWS - JWES



BAB II



[5] Diagram CCT Sangat penting untuk mengetahui perubahan mikrostruktur yang terjadi bergantung pada kecepatan pendinginan ketika mempelajari ketangguhan dan kekerasan dari material. Hal ini dapat diamati dari diagram CCT untuk pengelasan pada Gambar 2.12. contohnya, kurva R10 (abcd) berhubungan dengan kurva pendinginan dari pengelasan busur dengan masukan panas sebesar 16,3 kJ/cm. Mikrostruktur masih austenitik sampai dengan suhu 570oC, terjadi presipitat ferrit pada suhu antara a dan b (570-500oC), struktur intermediate (disebut dengan bainit) muncul pada daerah b dan c dengan suhu 500-410oC dan struktur martensit baru terbentuk di daerah antara c dan d pada suhu 410-205oC.



Gambar 2.13 Contoh Distribusi Kekerasan pada Proses Pengelasan Bead-on-Plate



84



BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



BAB II



IWS - JWES



[6] Kekerasan pada HAZ Karena perubahan mikrostruktur terjadi pada HAZ bergantung pada jaraknya dengan garis fusi (fusion line) maka kekerasannya juga akan berubah. Gambar 2.13 menunjukkan distribusi kekerasan dari luas penampang logam lasan pada baja Si-Mn yang kekerasannya tinggi. Zona butir kasar mempunyai kekuatan yang sangat tinggi karena martensitik. Puncak dari nilai kekerasan disebut kekerasan maksimum dari HAZ(Hmax) dan merupakan indikator penting dari kemampuan las dari sebuah baja. Kekerasan maksimum berhubungan erat dengan komposisi kimia dari baja, kecepatan pendinginan dan waktu pendinginan selama pengelasan, bisa dibilang juga, kondisi pengelasan. Karbon ekuivalen (Ceq) dipakai untuk mengetahui efek dari komposisi kimia pada kekerasan maksimum. Rumus karbon ekivalen yang biasa dipakai di Jepang adalah:



Rumus yang dipakai pada IIW dan Eropa untuk baja HT490-580 :



Pada rumus di atas, simbol dari unsur digantikan dengan komposisi (wt %).



Gambar. 2.14 Hubungan antara perbandingan karbon dan kekerasan maksimum dari heat affected zone



BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



85



IWS - JWES



BAB II



Gambar 2.14 menunjukan hubungan antara perbandingan karbon ekivalen dan kekerasan maksimum dari berbagai jenis baja berkekuatan tinggi. Kekerasan maksimum akan meningkat seiring peningkatan kecepatan pendinginan (waktu pendinginan lebih pendek) pada welding heat cycle. Sedangkan kekerasan maksimum akan lebih rendah pada pengelasan berlapis, dibandingkan dengan bead-on –plate welding yang diakibatkan reheating dan preheating yang berulang.



Gambar 2.15 Skema distribusi besarnya impak pada pengelasan



[7] Penggetasan pada heat affected zone Gambar 2.15 menunjukkan distribusi besarnya impak pada heat affected zone pada baja secara kualitatif. Zona penggetasan terjadi pada sisi yang memiliki temperatur reheating yang lebih rendah pada mild steel, dimana penggetasan dari zona butir yang kasar yang terdapat pada garis fusi (fusion line), yang biasanya disebut fusion line embrittlement, yang sangat penting untuk baja yang diperlakukan pendinginan secara tiba-tiba (quench) dan tempered steel.



86



BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



BAB II



IWS - JWES



Gambar 2.16 Hubungan antara masukan panas dan fracture A trs pada garis fusi lasan dari baja berkekuatan tinggi



Gambar 2.16 menunjukkan hubungan antara masukan panas dan juga fracture appearance transition yang didapatkan dari charpy test (dengan notch V) pada garis pengelasan. Dengan meningkatnya pemasukan panas, maka fracture appearance transition temperature akan meningkat, hal itulah yang menyebabkan penurunan ketangguhan notch. Pada nilai pemasukan panas yang lebih besar seperti pengelasan busur di dalam air, maka penggetasan pada garis pengelasan akan muncul seperti apa yang terlihat pada gambar 2.16. Oleh karena itu sangatlah penting untuk mengontrol masuknya panas agar dapat menekan jumlah masukan panas dipakai, sehingga tidak akan lebih besar temperaturnya dari nilai yang sudah ditentukan. Untuk mencegah penggetasan pada garis fusi, maka dapat digunakan baja yang memiliki komposisi kima yang dapat mencegah pengkasaran butir di garis fusi.



BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



87



IWS - JWES



BAB II



2.1.5 Cacat Pengelasan dan Kemampulasan [1] Tipe –tipe cacat pengelasan Cacat pengelasan terdiri dari blowhole, slag inclusion, incomplete fusion, dan cracking. Seperti yang ditunjukkan pada gambar 2.17



Gambar 2.17 Tipe-tipe dan klasifikasi dari cacat pengelasan



88



BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



BAB II



IWS - JWES



(1) Blow hole Dikarenakan kampuh las terekspos di temperatur tinggi dalam lingkungan busur listrik, maka kampuh las tersebut akan menyerap gas dalam jumlah yang besar, contohnya oksigen, nitrogen dan hidrogen. Blowholes sebenarnya adalah gas yang terperangkap, yang tidak dapat keluar ke permukaan las, dan akhirnya terperangkap di dalamnya. Penyebab dari munculnya blowholes ini pada lasan baja adalah biasanya disebabkan oleh gas karbon monoksida dan juga gas hidrogen. Tapi ada juga sumber yang menyatakan kalau nitrogen sesekali terdapat di blowholes ini. Selain dari banyaknya gas, adanya cat dan karat pada material yang di las adalah alasan terjadinya blowholes, juga bisa disebakan oleh pendinginan yang sangat cepat. (2) Weld Cracking



Weld cracking adalah cacat yang paling penting untuk diketahui pada pengelasan. Ini terjadi pada kampuh las (weld metal) dan atau di heat affected zone. Terbagi menjadi 2, hot cracking dan cold cracking.



Gambar 2.18 Contoh dari Hot Cracking



Pada Gambar 2.18 menunjukkan contoh dari hot cracking. Hal ini disebabkan oleh tegangan peyusutan ketika nilai keuletan di heat affected zone sangat rendah pada rentang temperatur solidifikasinya. Atau bisa disebut solidifikasi cracking. Penyebab utama terjadinya cacat ini adalah adanya kotoran (impurity) dengan titik lelehnya yang sangat rendah yang muncul pada batas butir. Elemen-elemen yang mengakselerasi retakan (cracking) solidifikasi adalah C, Si, dan Ni selain P dan S. Crater cracking merupakan salah satu tipe dari solidification cracking. Hot cracking terbagi atas liquefaction cracking dan ductility-dip cracking yang terjadi pada heat affected zone, selain dari solidification cracking. Liquefaction cracking muncul ketika eutektik dengan temperatur leleh yang rendah muncul di batas butir pada heat affected zone dari logam induk atau pada kampuh lasan yang dipanaskan lagi (reheating) pada pengelasan multi-pass dan menghasilkan retakan terbuka.



BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



89



IWS - JWES



BAB II



Gambar 2.19 Contoh root crack



Cold cracking muncul ketika temperatur dari pengelasan dibawah 300 C. Cold cracking terdiri dari root cracking yang terbentuk dari konsentrasi tegangan akar lasan butt atau pada lasan fillet, dan berikutnya adalah under bead cracking dan toe cracking pada heat affected zone. Gambar 2.19 contoh dari root cracking Faktor utama yang menyebabkan terjadinya cold cracking adalah karena adanya difusi hidrogen lasan, tegangan sisa (residual stress) tarik pada temperature mendekati temperature kamar, dan pengerasan di kampuh las atau pengerasan di heat affected zone yang biasanya terbentuk fasa martensit.



Gambar 2.20 Hubungan antara waktu pembebanan untuk crack dan tegangan yang diberikan pada baja HT780 yang disebabkan oleh hydrogen



90



BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



BAB II



IWS - JWES



Gambar 2.20 menunjukkan hubungan antara waktu pembebanan untuk terjadinya retak (crack) versus tegangan tarik rata-rata (tensile stress). Ini didapatkan dengan cara memeriksa waktu crack saat diberi beban yang konstan selama pengelasan butt pada spesimennya. Karena crack muncul setelah waktu yang terlewati saat pembebanan, waktu tersebut disebut waktu inkubasi. Atau bisa juga disebut waktu yang dibutuhkan untuk proses difusi hidrogen ke tempat terjadinya crack. Retakan tidak terjadi pada tegangan tertentu. Tapi dibutuhkan tegangan kritis ( critical stress ) untuk menginisiasinya.



Cold crakning biasanya muncul sebagai martensit yang terinisiasi pada zona yang memiliki butir yang kasar. Hubungan antara kerentanan terhadap retak (crack) las dan juga komposisi kimia pada baja dievaluasi dengan parameter yang disebut weld cracking paremeter, Pc , yang terbagi atas weld cracking suscepbility index, Pcm, selain itu carbon equivalent (CE), jumlah hidrogen, dan ketebalan pelat.



Dimana H merupakan jumlah hidrogen didalam kampuh las yang diukur dengan metode glycerin (ml/100g) dan t merupakan ketebalan pelat (mm). gambar 2.21 menunjukkan hubungan antara Pc dan rasio crack pada heat affected zone.



Gambar 2.21 Hubungan antara parameter weld cracking Pc dan temperatur preheating



BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



91



IWS - JWES



BAB II



Gambar 2.22 Contoh lamellar tearing



Weld cracking lainnya: lamellar tearing adalah merupakan retakan berbentuk anak tangga (stepwise crack) di HAZ yang terjadi dalam arah paralel permukaan pelat seperti yang di tunjukkan pada Gambar 2.22. Hal ini disebabkan karena adanya inklusi inklusi berbentuk lamellar pada pelat baja. Pemilihan baja dengan kandungan sulfur rendah dan nilai reduksi penampang (elongasi) searah ketebalan harus tinggi adalah cara yang efektif dalam pencegahan lamellar tearing. Dan juga disebutkan bahwa gas hidrogen juga berpengaruh terhadap retakan ini.



Gambar 2.23 Reheat cracking yang timbul pada butir kasar HAZ



Reheat Cracking adalah retakan yang terjadi pada batas butir kasar di HAZ ketika baja dipanaskan pada rentang temperature tertentu selama proses PWHT seperti yang ditunjukkan pada Gambar. 2.23. Hal ini disebkan terjadinya pengendapan karbida dan/ atau konsentrasi tegangan pada kaki lasan (weld toe).



[2] Kemampulasan (1) Definisi dan klasdifikasi pada kemampulasan Ada dua jenis kemampulasan: yang pertama berhubungan dengan kesulitan pengelasan pada baja (kemampulasan dalam arti sempit dan juga disebut jointabilty) dan yang kedua berhubungan pada performa dari produk dalam pemakaiannya dimana produk tersebut secara keseluruhan memenuhi persyaratan dalam pemakaiannya. 92



BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



BAB II



IWS - JWES



Hubungan kemampulasan dengan kesultan dalam pengelasan, yang harus diperhatikan yaitu; hot dan cold cracking pada pada kampuh lasan dan HAZ, blowhole, inklusi terak (slag) dan bentuk yang tidak sempurna dan penampakan hasil lasan. Hubungan kemampulasan dengan kemapuan hasil akhir produk, dengan kata lain apa yang perlu diperhatikan pada sifat mekanis pada logam induk (base metal) dan kampuh lasan (weld metal), seperti keuletan dan ketangguhan dan sifat – sifat lainya seperti kekuatan fatik, kekuatan temperatur tinggi dan ketahanan korosi yang tergantung jenis penggunaannya di lapangan.



Gambar 2.24 spesimen untuk menentukan kekerasan maksimum pada HAZ (JIS Z 3101-1990)



(2) Pengujian kemampulasan Metode termudah untuk menguji kemampulasan pada baja adalah mengukur kekerasan maksimum pada HAZ. Hal ini telah ditunjukkan JIS Z 31011990 pada Gambar. 2.24. metode lainnya telah dispesifikasikan pada JIS Z 31151973 sebagai Taper hardness test dimana kekerasan maksimum ditentukan dengan perubahan laju pendinginan.



Gambar 2.25 Tipe-slit test weld cracking



BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



93



IWS - JWES



BAB II



Untuk mengevaluasi jointability, uji retak las (weld cracking test) merupakan hal yang paling penting. Uji retak las dapat diklasifikasikan tergantung pada evaluasi hot atau cold cracking, kampuh las atau HAZ, sambungan butt atau fillet, self restraint atau external restraint, dan uji evaluasi atau uji praktis. Gambar 2.25 memperlihatkan pengujian slit-type weld cracking yang digunakan secara umum di Jepang. Sebagai metode untuk mengevaluasi performa produk, uji patahan brittle dan uji untuk evaluasi keuletan tekuk pada seluruh komponen lasan yang telah digunakan untuk jangka panjang. Uji bead bending yang berguna untuk evaluasi pada baja kekuatan tinggi. Uji strain aging berguna untuk mengevaluasi degradasi nilai impak yang disebabkan oleh pengerjaan dingin (cold working). Uji charpy pada sambungan las secara luas digunakan sebagai metode untuk mengevaluasi kegetasan (embrittelment) pada daerah garis fusi (fussion line) dan HAZ seperti yang tercantum pada sertifikasi untuk baja di standar produk lasan Jepang (WES).



2.1.6 Konsep Dasar dalam Pencegahan Retak Las [1] Pencegahan Retak Panas (Hot Crack) Retak panas terjadi saat logam lasan tidak dapat mempertahankan tegangan penyusutan dan membuat bukaan. Berikut ini adalah metoda untuk mencegah retak panas, yaitu: (1) Komposisi kimia pada lasan 1. Mengurangi jumlah pengotor seperti P dan S pada baja dan kawat las (weld consumables) sebanyak mungkin. 2. Mengontrol jumlah elemen paduan. Contohnya, C, Ni dan Si yang mempromosikan terjadinya hot cracking, dan Mn yang mengurangi efek buruk dari S. 3. Deoksidasi, desulfurisasi, dan defosforisasi pada logam lasan (weld metal) untuk mencegah degradasi pada nilai keuletan. (2) Hal – hal penting pada proses pengelasan 1. Membuat bentuk dan penetrasi kampuh lasan yang baik. Contohnya, retak kampuh las berbentuk pear (pear shaped bead crack) mudah terinisiasi jika lebar bead lebih kecil dari ketinggian bead-nya. 2. Mengontrol ketebalan pelat, bentuk groove, akar bukaan las, dll sehingga tegangan-regangan yang berlebih tidak terjadi. 3. Membuat arus las, voltase las, kecepataan las, temperatur preheat, dan manipulasi elektroda yang memadai. 4. Mengontrol strukur pembekuan. Khususnya harus berhati – hati pada perlakuan pada crater dan bead lasan 94



BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



BAB II



IWS - JWES



[2] Pencegahan retak dingin (cold craking) Faktor - faktor yang menyebabkan terjadinya retak dingin yaitu; 1) pengerasan di HAZ, 2) difusi gas hidrogen kedalam lasan dan 3) tegangan sisa yang dihasilkan oleh lasan. Untuk mengurangi efek – efek buruk tersebut sangat penting untuk mencegah retak dingin. Beberapa Metode pencegahannya yaitu; (1) Pemilihan komposisi kimia pada baja Ketika nilai dari PCM menjadi besar, pengerasan struktur seperti martensit tercipta pada HAZ dan kerentanan terjadinya retak dingin menjadi lebih besar. Hubungan antara kerentanan (supceptibility) retak pada lasan dengan komposisi kimia dapat diketahui lebih jelas dengan nilai PCM, yang dihitung melalui persamaan 2.5. Pengurangan nilai PCM sangatlah penting untuk mencegah retak dingin. (2) Pengurangan Jumlah Hidrogen Penyebab utama terjadinya retak dingin adalah terdifusinya gas hydrogen berdifusi dalam lasan. Karena sejumlah kecil kelarutan gas hydrogen dalam lasan baja kekuatan tinggi dapat mempromosi retak dingin, maka diperlukan pengurangan gas hydrogen sedapat mungkin. Penjelasan secara detail tentang metoda untuk pengurangan jumlah hidrogen akan dijelaskan pada bab 4 paragraf 4.3.2 termasuk penggunaan elektroda dengan kandungan hidrogen rendah. (3) Reduksi laju pendinginan lasan Reduksi laju pendinginan pada lasan dapat mengurangi pembentukan martensit di HAZ dan secara signifikan membantu difusi hidrogen keluar dari lasan. Penurunan laju pendinginan atau meningkatkan lamanya pedinginan dapat dilakukan dengan cara meningkatkan masukan panas dan meningkatkan temperatur preheat, sehingga retak dingindapat dicegah. Mengenai penjelasan metoda yang lebih detil akan dibahas pada Bab 4 paragraf. 4.3.6. PWHT produk lasan segera setelah proses pengelasan adalah cara efektif untuk memperbaiki struktur mikro HAZ, difusi dan effusi hidrogen, sangat berguna untuk mencegah retak dingin. (4) Mengurangi tegangan (stress) dalam lasan



Restrain stress yang dihasilkan dalam lasan sangat berpengaruh pada retak dingin. Saat ketebalan pelat meningkat atau bentuk penyambungan rumit, maka restraint stress menjadi besar sehinga retak dingin akan mudah terjadi.



BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



95



IWS - JWES



BAB II



2.2 Pemilihan dan Penggunaan Konsumabel Las 2.2.1 Shielded Metal Arc Welding (SMAW) [1] Komponen dan fungsi elektroda terbungkus Metoda SMAW dapat mengelas berbagai jenis logam tanpa memperhatikan struktur dan posisi las jika elektroda yang simpel dan tidak mahal dan peralatan yang digunakan simpel maka ketrampilan dari juru las sangat dibutuhkan. Meskipun pada pengelasan ini sangat sulit untuk memuaskan kebutuhan dengan menggunakan satu jenis elektroda, elektoda dengan berbagai macam sifat dapat diperoleh di pasaran. Pada pengelasan ini dapat membuat struktur lasan yang diinginkan dengan memilih elektroda yang tepat pada tempat yang tepat. Pada SMAW, pemilihan elektroda merupakan factor yang penting untuk menentukan hasil lasan. Agar tidak terjadi kesalahan saat memilih elektroda, maka juru las dan koordinator harus memiliki informasi yang tepat dalam memilih sifat – sifat elektroda terbungkus. (covered electrode) Elektroda terbungkus (covered electrode) terdiri atas kawat berinti fluks (core wire) dan elektroda terbungkus fluks (coating flux). Masing–masing jenis memiliki sifat yang menentukan performa pada elektroda. (1) Kawat berinti (Core Wire) Elektoda untuk baja karbon dan baja berkekuatan tinggi umumnya terbuat dari inti kawat baja dari baja karbon rendah. Elemen – elemen paduan umumnya ditambahkan ke dalam fluks. (2) Fluks Pembungkus (Coating Flux) Fluks pembungkus (coating flux) umumnya diaplikasikan untuk permukaan pada inti kawat (core wire) sehingga meningkatkan kemampuan kerja (workability) pada elektoda dan sifat mekanis pada lasan logam. Fungsi utama pada fluks pembungkus adalah sbb:



96



1.



Mempermudah penyalaan dan menjaga kestabilan busur



2.



Menghasilkan gas untuk melindungi daerah busur dan membuat terak untuk menyelimuti permukaan logam lasan, sehingga mencegah gas oksigen dan nitrogen masuk ke lasan yang dapat mengurangi sifat mekanis hasil lasan dan dapat menyebabkan blowholes. Dalam SMAW, fluks pembungkus akan terdekomposisi dengan panas busur yang akan menghasilkan gas CO, CO2, dan H2. Gas – gas dan terak memainkan peranan penting pada proteksi logam lasan. Serta terak memiliki efek



BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



BAB II



IWS - JWES



untuk mencegah pendinginan cepat dengan menyelimuti permukaan lasan logam. 3.



Mengontrol titik lebur, viskositas dan densitas dari terak akan membuat berbagai posisi las menjadi lebih mudah.



4.



Deoksidasi dan memurnikan kampuh lasan. Oksigen pada kampuh lasan biasanya disuplai dari oksigen yang berasal dari udara, oksida seperti SiO2, Fe2O3, MnO2 dalam coating flux dan oksida dari permukaan logam. Fluks pembungkus memiliki sejumlah unsur deoksidator seperti Mn dan Si, hal ini sangat mudah bereaksi dengan oksigen sehingga jumlah oksida yang terbentuk tidak munucul sebagai inklusi non-metallic pada logam lasan. Unsur deoksidator akan mengikat oksigen melaui proses deoksidasi dan akan membersihkan logam lasan dari produk oksida seperti MnO dan SiO2 kedalam terak.



5.



Menambah elemen paduan pada logam lasan dan kadang – kadang sejumlah serbuk besi ditambahkan untuk meningkatkan laju deposisi dan meningkatkan efisiensi kerja.



Pada penjelasan diatas, performa pada elektroda sperti workability, sifat mekanis pada logam lasan, kerentanan terhadap retak, dan tingkat pembentukan blowholes ditentukan oleh fluks pembungkus (coating flux).



[2] Tipe dan sifat eletroda pembungkus pada baja karbon Sangat banyak jenis elektroda terbungkus yang cocok untuk jenis dan ketebalan baja, posisi pengelasan dan jenis struktur yang terdapat di pasaran. Elektroda ini diklasifikasikan berdasarkan pada jenis coating in JIS Z 3211 (Tabel 2.7). Nama dan tipe coating kebanyakan berasal dari bahan bakunya. Sifat – sifat tiap pembungkus (coating) adalah sbb:



BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



97



IWS - JWES



98



BAB II



BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



BAB II



1.



IWS - JWES



Tipe Ilmenit (D4301)



Elektroda tipe Ilmenit adalah elektroda untuk semua posisi yang dikembangkan di Jepang yang mengandung sekitar 30 % dari ilmenit (pasir besi mengandung sekitar 40% berat dari titanium oksida (rutil)) dan memiliki kemampuan yang unik. Teraknya memiliki liquiditas yang baik, menutupi logam las dengan baik, dan bisa dihilangkan secara mudah, sehingga dihasilakan kampuh lasan dengan bentuk bead yang mulus. Busur akan kuat dan penetrasinya lebih dalam. Logam lasan akan menghasilkan sifat mekanis dan pembentukan blowhole yang minimal. Singkat kata, jenis elektroda Ilmenit ini merupakan yang paling luas digunakan dalam berbagai struktur. 2.



Tipe Lime Titania (D4303)



Elektroda tipe ini merupakan elektroda yang bisa digunakan pada semua posisi las dan mengandung 30% berat titania dan 20% berat dari batu kapur dan dolomite sebagai elemen pembungkus (coating agent). Busurnya lebih halus dan penetrasi lebih dangkal dibanding ilmenit. Karena slag memiliki liquiditas baik, maka porositas banyak, kemampuan kerjanya baik untuk posisi vertikal dan menghilangkan terak jadi lebih mudah. Kerentanan terhadap retak lasan sama dengan yang dihasilkan dengan tipe ilmenit. Meskipun demikian, elektrodda ini banyak digunakan di berbagai struktur, pada struktur yang punya inspeksi yang ketat harus diaplikasikan secara hati-hati dengan menggunakan inspeksi radiografi karena mudahnya terbentuk blowhole. 3.



Tipe High Cellulose (D4311)



Tipe ini merupakan tipe pelindung gas (gas shielded) yang mengandung 20% material organik (selulosa) di coating flux. Besarnya jumlah gas reduksi dibentuk dari material organik yang terdekomposisi oleh panas dari busur yang memproteksi logam lasan dari udara. Pembungkusnya secara umum sangat tipis yang menghasilkan terak yang sangat sedikit dan bisa dengan mudah diaplikasikan untuk posisi las overhead atau vertikal. Busur kuat dan penetrasi dalam, namun penampakan bead-nya sedikit kurang baik karena banyaknya percikan (spatter) dan teraknya sedikit. Meski hanya jumlah sedikit digunakan di Jepang, tipe ini secara luas digunakan pada pengelasan dari jaringan pipa. 4.



Tipe High Titanium Oxide (rutile) (D4313)



Elektroda ini mengandung sekitar 40-50% berat TiO sebagai fluks pembungkus (coating flux). Hal itu membuat busur stabil, sedikit percikan dan penampakan bead baik dan terak dapat dilepas dengan mudah. Elektroda ini bias dipakai untuk semua posisi las dan sulit terjadi cacat undercut dan kemampuan kerja yang baik. Walau banyak rutil, membuat penetrasi dangkal dan cocok untuk mengelas lembaran tipis baja. Tidak bisa digunakan untuk struktur berat kecuali untuk finishing lapisan las (layer). Adapun keuletannya, ketangguhan notch dan kerentanan terhadap retak las lebih kecil dari tipe ilmenit dan tipe lime titania.



BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



99



IWS - JWES



5.



BAB II



Tipe Low Hydrogen ( D4316)



Nama dari elektroda ini tak mengindikasikan komposisi dari elektroda tersebut, tetapi merupakaan jumlah dari hidrogen yang berdifusi di kampuh lasan yang diukur dengan hydrogen test (JIS Z 3118) yang terspesifikasi di standar elektroda terbungkus untuk baja karbon rendah (JIS Z 3211) yaitu tidak lebih dari 15 ml/100g. Unsur utama dari coating adalah dari karbonat seperti carbonated lime. Carbonated lime akan menghasilkan gas CO2 dan CO ketika pengelasan untuk mengurangi jumlah hidrogen dari kemampuan berdifusi kedalam dalam logam lasan. Karena elektroda ini tak mengandung material organik yang mana sumber kandungan uap airnya sedikit dan umumnya dipanggang di temperatur tinggi sekitar 350 - 400oC. Hal ini akan membuat kandungan hidrogen sangat rendah bila dibandingkan dengan elektroda lainnya. Karenanya kerentanan terhadap retak di lasan sangat rendah diakibatkan sifatnya. Karena jumlah dari oksigen di desain rendah dibandingkan terak yang basa tinggi, sifat mekanisnya, ketangguhan notch, menjadi sangat baik. Aplikasinya adalah untuk mengelas pelat dan struktur yang punya restraint yang tinggi. Namun dari sifat workabilitynya, elektroda ini memiliki busur yang kurang stabil dan blowholes mudah bernukleasi pada saat mulai pembentukan bead dan penampakan bead agak konveks, sehingga diperlukan juru las yang trampil dalam menggunakannya. 6.



Tipe Iron Powder titanium oxide (D4324)



Tipe elektroda ini merupakan elektroda yang punya lapisan tebal. Komposisi utamanya adalah oksida besi (iron oxide) dan serbuk besi yang jumlahnya banyak ditambahkan didalamnya. Busurnya tak kuat sehingga akan menghasilkan sedikit percikan (spattering). Kegunaannya untuk pengelasan fillet pada posisi horisontal dan datar. 7.



Tipe Iron Powder Low Hidrogen (D4326)



Elektroda ini merupakan tipe low hydrogen yang dilapis dengan serbuk besi (iron powder) dalam jumlah banyak yang ditambahkan untuk meningkatkan laju deposisi (deposition rate). Digunakan pada pengelasan pelat dengan posisi las datar dan horizontal. 8.



Tipe Iron powder iron oxide (D4327)



Tipe ini komponen utamanya adalah besi oksida dengan penambahan serbuk besi dalam jumlah besar. Meski digunakan pada pengelasan fillet di posisi las datar dan horisontal, ini untuk satu kali pass, pengelasan fillet horizontal dan paling baik untuk fillet dengan panjang kaki antar 5 - 9 mm. Untuk pengelasan fillet dengan sama kali (mitter) menghasilkan lasan tanpa undercut dan bentuk bead yang baik. Penetrasinya yang dalam dan terak yang terbentuk akan melindungi logam lasan dan mudah dibersihkan. Kecepatan las tinggi. Elektroda yang panjang bisa digunakan secara efisien dengan kombinasi alat pengelasan gravity. Umum digunakan pada pengelasan fillet untuk kapal laut dan jembatan.



100



BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



BAB II



9.



IWS - JWES



Tipe Khusus (Special Type) (D4340)



Elektroda ini dilapis dengan flux yang mana berbeda dengan tipe 1 sampai tipe 8. Dan memiliki sifat yang khusus (special). Dari penjelasan diatan banyak jenis kawat las terbungkus fluks untuk pengelasan baja karbon dengan sifat beragam yang telah dijelaskan diatas. Pada konstruksi aktual, maka elektroda harus diplih berdasarkan ketebalan pelat, derajat restraint, lingkungan kerja sekelilingnya, efisiensi kerja dan sebagainya.



[3] Tipe dan sifat dari elektroda terbungkus untuk baja berkekuatan tinggi Elektroda terbungkus untuk baja berkekuatan tinggi dan logam lasannya memerlukan sifat-sifat sbb: 1. Logam lasannya mempunyai kekuatan tarik yang baik dan kekuatan luluh yang lebih besar dari logam induknya. Elongasinya besar. 2. Punya ketangguhan takik yang baik dimana tidak menurun pada saat di PWHT 3. Punya kerentanan retak yang rendah. Hidrogen terlarut pada logam lasan harus sekecil mungkin karena retak dingin mudah terjadi di baja berkekuatan tinggi. 4. Kemampuan kerja baik dan cacat las tidak mudah terbentuk. Syarat nomor 3 merupakan hal paling penting. Makin tinggi kekuatan dari logam induknya (base metal), maka makin rendah jumlah kemampuan difusi hidrogen yang dibolehkan agar tercegah dari cracking pada daerah sambungan. Standar dari elektroda terbungkus untuk baja berkekuatan tinggi yang memiliki kekuatan kisaran 490 N/mm2 sampai 780 N/mm2 ada dispesifikasi pada JIS Z3212. Jumlah hidrogen terlarut pada logam lasan bisa dilihat pada Table 2.8 Tabel 2.8 Jumlah hydrogen pada weld metal



BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



101



IWS - JWES



BAB II



[4] Tipe dan sifat elektroda terbungkus pada baja untuk suhu rendah Baja paduan rendah (low alloy steel) untuk dipakai ditemperatur rendah utamanya digunakan material yang mengandung Al-Killed steel dan 2.5% Ni Steel. Untuk memilih elektroda yang sesuai untuk digunakan dalam pengelasannya, ketangguhan takik dari logam lasan (weld metal) sangat diperlukan. Karena elemen seperti Ni yang sangat efektif untuk meningkatkan nilai impak pada temperatur rendah, maka unsure nikel perlu ditambahkan pada logam pengisi dengan menggunakan elektroda jenis hidroden rendah. Standard dari elektroda jenis ini diatur pada JIS Z 3241. Coating yang digunakan sama dengan low hydrogen type dan iron powder low hydrogen type.



[5] Cara penggunaan elektroda terbungkus dengan hidrogen rendah Dengan peningkatan kelarutan hidrogen pada logam lasan, maka retak las akan lebih mudah terbentuk. Dengan sumber hidrogen yang kuat, kelembaban yang terserap oleh fluks pembungkus yang mengandung material organik didalamnya. Kelembaban akan memberi efek buruk bagi kemampuan kerja dan membuat terjadinya blowhole dan lubang (pit). Untuk mengurangi kelembaban dari coating flux caranya dengan memanaskan elekroda pada temperatur tinggi dengan kualitas elemen dari fluks pembungkus tidak berubah. Elektroda hydrogen rendah bisa dipanaskan karena tidak mengandung material organik, jumlah hidrogen pada logam lasan menjadi berkurang. Karena kristal air dalam fluks pembungkus dalam bentuk gel sewaktu di panaskan (baking), maka elektroda tersebut akan bersifat higroskopis. Sewaktu elektroda akan digunakan di lapangan setelah didiliveri, maka fluks pembungkus akan menyerap uap air kembali tergantung dari temperatur, kelembaban dan waktu.



102



BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



BAB II



IWS - JWES



Gambar 2.26 Penyerapan uap air pada elektroda terbungkus tipe low hidrogen dan perubahan pada kemampuan difusi hidrogen pada logam lasan



Pada gambar 2.26 menunjukkan contoh bahwa penyerapan kelembaban (uap air) pada tipe elektroda ini dan hasil dari kemampuan difusi hidrogen ke logam lasan. Untuk mengurangi kelembaban, elektroda harus dipanaskan (baking) lagi pada temperatur tertentu tergantung tipe.



2.2.2 Tipe dan sifat kawat las untuk GMAW Karena GMAW memiliki efisiensi lebih tinggi dibandingkan dengan SMAW dan jumlah hidrogen sangat kecil, maka metoda ini merupakan metode yang paling banyak digunakan di Jepang. Kawat untuk elektroda GMAW dapat berupa kawat pejal atau kawat dengan inti fluks. Gas pelindung utama adalah CO2 dan Ar-CO2. Dengan menggunakan gas tersebut, maka atmosfer las akan bersifat oksidatif. Sehingga metode pengelasan ini disebut MAG. Ini membedakan dari MIG yang menggunakan gas argon murni.



BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



103



IWS - JWES



BAB II



[1] Tipe dari kawat Kawat untuk GMAW terdiri dari kawat pejal dan kawat yang berintikan fluks, dimana penampang melintang kawat las dapat dilihat pada Gambar 2.27



Gambar 2.27 Struktur penampang melintang dari kawat



Kawat las pejal (solid wire) punya beberapa keunggulan yaitu: 1. Mungkinkan untuk meningkatkan efisiensi pengelasan 2-3 kali lebih besar dari SMAW 2. Aplikasi luas untuk berbagai jenis baja dan posisi las karena luasnya aplikasi pada berbagai kondisi pengelasan 3. Mudah untuk diotomatisasi dan dimekanisasi Penggunaan Ar-CO2 dibandingkan CO2 saja sebagai gas pelindung mengurangi terjadinya percikan (spattering) dan asap dan dengan tambahan dari keunggulan diatas meningkatkan penampilan dari kampuh Kawat dengan inti fluks bisa dikarakterisasi dengan keunggulan berikut 1. Kemungkinan untuk meningkatkan efisiensi dari pengelasan lebih besar dari pada kawat pejal (solid wire) 2. Busur halus dan sedikit percikan (spattering) dibanding pengelasan dengan kawat pejal (solid wire) 3. Kampuh penampilannya pengelasan SMAW



lebih



mengkilat



dan



rata.



Sama



dengan



Kawat padat dan kawat inti fluks diklasifikasikan berdasarkan aplikasi dari komposisi gas pelindung, komposisi kimia dari kawat dan sifat mekanis dari logam pengisi seperti pada JIS standard Tabel 2.9 dan 2.10 diambil dari JIS standard untuk kawat untuk baja karbon dan baja berkekuatan tinggi secara berurutan. (1) Kawat Pejal (Solid Wire) Kawat pejal digunakan secara baik tergantung dari tipe bajanya, komposisi dari gas pelindung dan arus pengelasan. Seperti pada tabel 2.9 (JIS Z 3312)



104



BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



BAB II



BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



IWS - JWES



105



IWS - JWES



106



BAB II



BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



BAB II



IWS - JWES



Kawat YGW11 dan YGW12 untuk CO2 arc welding paling umum digunakan. Kawat YGW11 dengan penambahan Al dan Ti biasa digunakan dalam rentang arus yang besar karena penambahan elemen tersebut sangat efektif untuk menstabilkan busur dan meperbaiki penampakan bead. Sedangkan kawat YGW12 digunakan pada rentang arus yang kecil karena tidak ada penambahan elemen ini. Untuk kawat YGW13 dengan kandungan Al yang besar mempunyai keuntungan yaitu blowholes sulit terbentuk dan permukaan bead yang halus. Kawat YGW15 & YGW16 digunakan untuk shielding gas campuran Ar-CO2 dengan arus sesuai penggunaan kawat untuk YGW11 dan YGW12 berturut-turut. Kawat YGW 21 sampai YGW 24 digunakan untuk baja kekuatan tinggi dengan kekuatan 590 N/mm2 dan pemilihan shielding gas tergantung pada kekuatan yang diinginkan.



(2) Kawat Berinti Fluks (Flux-Cored Wire) Penampang melintang dari kawat las flux-cored wire adalah tipe lipatan atau tipe seamless seperti pada Gambar 2.27. Tipe kawat ditentukan oleh jenis gas pelindung, sifat mekanik dari logam deposit dan tipe fluks. Berdasarkan jenis gas pelindung atau shielding gas, jenis kawatnya adalah: 1) Untuk las busur gas CO2:, ditandai huruf C 2) Untuk las busur campuran gas Ar-CO2: ditandai huruf A 3) Untuk las busur self-shielded: ditandai huruf S Menurut jenis baja yang digunakan, tensile strength minimum terbagi dalam empat level, seperti 420 N/mm2 ,490 N/mm2, 520 N/mm2, dan 590 N/mm2 . Sedangkan untuk nilai impak terbagi dalam lima level tergantung pada temperatur dan energi yang terhitung pada Charpy. YFW-C50DR dan YFW-C50DM paling banyak digunakan di Jepang untuk las busur gas CO2. Huruf R dan M menunjukkan jenis flux seperti yang ditunjukkan pada catatan kaki Tabel 2.10. Kawat inti fluks jenis terak mengandung titanium oxide (rutile), unsur deoksidator dan unsur penstabil busur pada fluks. Pengelasan pada segala posisi dimungkinkan.



BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



107



IWS - JWES



BAB II



Gambar 2.28 Laju deposisi dari las MAG (Gas Pelindung: Karbon dioksida)



Flux-cored wire tipe logam mengandung serbuk besi, dimana hal ini meningkatkan efisiensi pengelasan pada posisi mendatar. Gambar 2.28 menunjukkan kecepatan deposisi untuk berbagai metode pengelasan dan arus berbeda. Tipe logam lebih efisien dibandingkan tipe terak. Aluminium ditambahkan sebagai agen deoksidasi pada flux-cored wire untuk membuat gas pelindung sendiri sehingga tidak diperlukan penambahan gas pelindung lagi. [2] Pelindung Gas (Shielding Gas) CO2 dan 80%Ar+20%CO2 digunakan secara luas sebagai gas pelindung. Reaksi yang berlangsung adalah sebagai berikut: CO dan O terlarut secara terpisah dalam logam las cair. Sebagai akibat rasio CO 2 pada gas pelindung meningkat, jumlah O meningkat dan reaksi berlangsung:



Gas CO terbentuk pada logam lelehan seperti pada persamaan 2.10 membentuk blowholes.



108



BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



BAB II



IWS - JWES



Seperti pada Tabel 2.9, elemen deoksidasi seperti Si dan Mn mempunyai kecenderungan terhadap oksigen. Oleh karena itu, oksigen pada persamaan 2.9 bersama dengan SI dan Mn meminimalisasi pembentukan blowholes. Jika kawat untuk paduan 80%Ar+20%CO2 digunakan pada gas pelindung CO2, Si dan Mn yang terbentuk sangat sedikit sehingga kekuatan yang diharapkan tidak tercapai. Hal ini berlaku juga untuk kasus sebaliknya, jumlah Si dan Mn pada logam lasan menjadi besar dan mengakibatkan kekuatan yang terlampau tinggi. JIS Z 3253 (2003) menjelaskan secara rinci jenis gas pelindung untuk arc welding. Gas pelindung ini diklasifikasikan berdasarkan reaksi dan komposisi, pengklasifikasiannya sebagai berikut: R: Reducing mixture, mengandung H2 dalam gas inert I: Gas mulia atau campuran gas mulia M1, M2, M3: campuran gas pengoksidasi spt CO2 dan atau O2 dlm gas inert C: Carbon dioxide, campuran gas pengoksidasi seperti CO2 + O2 F: Nitrogen atau N2 dicampur dengan H2.



[3]. Perhatian dalam penggunaannya Berikut ini adalah hal-hal yang harus diperhatikan dari penggunaan gas metal arc welding: (GMAW) 1) Hindari penyimpanan dalam tempat lembab dengan meletakkan pada kotak karton setelah ditutup rapat dengan kertas anti karat. 2) Penggunaan panjang kawat yang sesuai. Kawat dengan panjang 15 sampai 30 mm untuk arus yang besar dan kawat dengan panjang 10 sampai 15 mm untuk short circuit transfer welding. 3) Membuat lubang penetrasi agar bead mudah terbentuk. 4) Karena penetrasi yang dangkal pada short circuit transfer welding, bead dibuat di batas antara base metal dan kawat lelehan dengan ketebalan sekitasr 16 mm atau lebih untuk menghindari terbentuknya fusion yang tidak sempurna. 5) Kecepatan angin sekitar 2 m/s (7 km/hr). kecepatan angin yang melebihi angka ini akan mengakibatkan turbulensi dan mengurangi efek perlindungan gas. 6) Menjaga kestabilan pengumpanan kawat.



BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



109



IWS - JWES



BAB II



2.2.3 Consumables for submerged arc welding [1] Kawat Kawat yang digunakan untuk submerged arc welding adalah JIS Z 3351. Kawat ini umumnya dilapisi dengan tembaga untuk meningkatkan sifat kelistrikan dan mencegah karat. Jenis kawat yang juga bisa digunakan adalah elemen paduan seperti Cr, Mo, Ni, Ti, dan Nb untuk baja kekuatan tinggi, low alloy steels, dan stainless steel. [2]. Fluks Terdapat dua jenis flux yang digunakan, yaitu: (1) Fluks jenis fused (Fused type flux) Terbuat dari paduan mineral atau logam tertentu, yang dilakukan proses pemanasan pada temperatur 1300 0C atau lebih dan kemudian didinginkan. Flux ini bersifat sedikit hygroscopic. Karena secara total berbentuk oksida dan fluoride, sedikt sekali unsur paduan yang dapat ditambahkan ke dalam fluks selama pengelasan. Karena itu fluks digunakan dalam kombinasi dengan kawat yang sesuai untuk setiap logam induk. Penambahan elemen tertentu dimungkinkan. Terdapat ukuran partikel tertentu untuk arus pengelasan tertentu.



Gambar 2.29 Contoh penyerapan kelembaban dari flux pada SAW



110



BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



BAB II



IWS - JWES



(2) Fluks jenis bonded (Bonded type flux) Dibuat dengan proses pemadatan menjadi bentuk butiran dan kemudian sintering temperatur rendah sekitar 200 sampai 300 0C paduan mineral atau logam serbuk, agen deoksidasi, dan elemen paduan lainnya. Keuntungan dari sintering temperatur rendah adalah penambahn karbonat, pembuatan partikel bisa dengan mudah, dan basasitas bisa dikontrol. Kandungan oksigen dalam weld metal rendah dan ketangguhan notch sangat bagus. Bonded type flux ini umumnya digunakan untuk pengelasan dengan input panas yang besar seperti pengelasan dua sisi single-layer dan pelat satu sisi. Penggunaannya mudah dipadukan dengan kawat biasa untuk mild steel dan baja HT490. Tabel 2.11 dibawah membandingkan karakteristik antara fused type flux dan bonded type flux. Pemilihan jenis kawat dan flux harus sangat diperhatikan dan disesuaikan dengan sifat base metal karena akan mempengaruhi sifat weld metal, bentuk bead, dan workability. Hal lain yang berkaitan dengan pemilihan jenis kawat dan flux yang digunakan antara lain sifat hasil lasan yang diinginkan, bentuk dan ukuran sambungan, kondisi permukaan base metal, dan kondisi lingkungan saat pengelasan. Tabel 2.11 Perbandingan karakteristik antara fluks jenis fused dan fluks jenis bonded



Gambar 2.30 Kandungan hydrogen yang terdifusi untuk berbagai jenis welding consumable dan proses pengelasan



BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



111



IWS - JWES



BAB II



2.3 Pengelasan pada Baja Stainless 2.3.1 Tipe dan sifat baja stainless [1] Tipe baja stainless Baja stainless merupakan baja paduan tinggi yang mengandung 12% Cr atau lebih. Baja ini diklasifikasikan kedalam dua tipe, yaitu baja stainless tipe Cr yang mengandung paduan hanya Cr saja, dan baja stainless tipe Cr-Ni yang mengandung unsur Cr dan Ni. Tabel 2.12 Komposisi kimia dari beberapa tipe baja stainless



Tabel 2.12 menunjukkan komposisi kimia pada beberapa tipe baja stainless. Berdasarkan struktur metalurginya, baja stainless tipe Cr terdapat tipe martensit seperti SUS410 dan tipe feritik seperti SUS430. Tipe Cr-Ni diklasifikasikan menjadi baja stainless austenit, seperti SUS304 yang memiliki struktur austenit pada suhu ruangan. Tipe yang lain seperti baja stainless yang memiliki komposisi kimia campuran, yaitu tipe austenitic and ferrite dual-phase (duplex) dan tipe pengerasan presipitat. Selain diatas, masih banyak terdapat tipe-tipe baja stainless yang digunakan. SUS316 yang dibuat dengan penambahan Mo ke tipe paduan Cr-Ni untuk meningkatkan ketahanan korosi, baja stainless stabilized yang mengandung Nb dan Ti seperti SUS347 dan SUS321, baja stainless karbon rendah yang mengandung karbon kurang dari 0,03% untuk meningkatkan ketahanan sensitasi (huruf ditambahkan setelah penulisan simbol baja, seperti 304L) yang banyak digunakan pada struktur pengelasan. Baja stainless banyak digunakan untuk berbagai penggunaan aplikasi tahan karat. Material ini juga banyak diigunakan untuk aplikasi yang memanfaatkan sifat mekaniknya. Gambar 2.31 menunjukkan hubungan antara kekuatan regangan dengan temperature untuk beberapa macam baja stainless dan gambar 2.32 menunjukkan hubungan antara penyerapan energi dan temperatur. Meskipun baja stainless dengan struktur menunjukkan kekuatan yang paling tinggi pada temperatur ruangan, baja stainless austenit memiliki kekuatan yang paling tinggi pada temperatur tinggi. Pada penyerapan energi, tipe austenit tidak 112



BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



BAB II



IWS - JWES



memiliki fenomena transisi ductile-brittle pada temperatur cyrogenic (temperatur yang sangat rendah) tetapi memiliki ketahanan impak yang baik pada suhu ruangan. Karena sifatnya, baja stainless austenit banyak digunakan pada aplikasi pada lingkungan dengan temperatur rendah, seperti vessel pada LNG (liquid natural gas), pancairan nitrogen dan lain-lain dan juga pada temperatur yang tinggi, seperti pengayaan nuklir, pengolahan minyak bumi dan lain-lain.



Gambar 2.31 Kekuatan tarik pada baja tahan karat pada berbagai temperatur



Gambar 2.32 Nilai Impak baja tahan karat pada berbagai temperatur



BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



113



IWS - JWES



BAB II



Meskipun kawat las untuk pengelasan baja stainless memiliki komposisi kimia yang sama dengan logam dasarnya, maka komposisi kimia kandungan Ni dan Cr hanya sedikit berbeda dengan logam dasar. Kawat las untuk pengelasan baja tahan karat telah dispesifikasikan dan distandarkan secara detail dalam standar dari JIS dan AWS (the america welding society) untuk masing-masing proses pengelasan. Standar tsb sebagai referensi jika dibutuhkan data yang detail. Tabel 2.13 Sifat fisik dari beberapa tipe baja stainless



[2] Sifat fisik dan Weldability dari stainless steel Sifat fisik dari baja stainless ditampilkan pada tabel 2.13. Karena sifatnya yang berbeda dari baja karbon, maka masalah-masalah yang harus diperhatikan dalam proses pengelasan adalah sebagai berikut: 1. Distorsi yang besar dan regangan (pemuaian logam dasar) biasanya mudah terinisiasi dalam pengelasan karena koefisien ekspansi termal dari baja stainless austenit adalah sekitar 1.5 kali lebih besar dari baja karbon dan konduktivitas termalnya sekitar tiga kali lebih besar daripada baja karbon. 2. Elektroda dengan penampakan terbakar biasanya terjadi pada kondisi arus yang diberikan dalam proses pengelasan dengan menggunakan SMAW (shielded metal arc welding) dalam keadaan arus berlebih karena resistensi listrik baja stainless sekitar empat kali lebih besar pada baja stainless tipe Cr dan lima kali lebih besar pada baja karbon tipe Cr-Ni dari baja karbon. 3. Pada pengelasan dalam posisi vertikal dengan metode SMAW, biasanya logam lasan akan menggantung (lelehan yang mengeras ketika akan menetes dari daerah lasan) karena perbedaan temperatur leleh dari baja stainless austenit yaitu sekitar 1000 C lebih rendah dari baja karbon. 4. Ketika proses penyambungan dua material yang berbeda dilakukan dengan menggunakan material magnetik seperti baja karbon, baja karbon bisa jadi meleleh secera berlebihan hasil dari aliran busur magnetik karena baja stainless austenit tidak memiliki sifat magnetis.



114



BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



BAB II



IWS - JWES



2.3.2 Pengelasan pada baja stainless austenit Baja stainless austenit memilki struktur austenit pada temperatur ruang oleh sebab itu baja ini tidak dapat dikeraskan dengan metode pendinginan cepat (quench). Meskipun baja ini relatif lebih mudah untuk dilas dibandingkan baja karbon, retak panas (hot cracking) dapat terjadi selama proses pengelasan dan masalah korosi intergranular dan stress corrosion cracking juga dapat terjadi. [1] Retak panas (Hot cracking) Retakan yang sering terbentuk ketika baja stainless austenit dilas adalah retak panas (hot cracking). Retakan ini diinisiasi karena adanya unsure yang memiliki titik temperatur leleh yang rendah dari paduan P,S,Si dan Nb yang tersegregasi (mengumpul) pada batas butir struktur austenit atau pada bidang kristal selama proses solidifikasi. Gambar 2.33 menunjukkan efek dari paduan (P+S) dan ferrite di logam lasan terhadap hot cracking pada logam lasan D309. Meskipun kerentanan terhadap hot cracking meningkat sebanding dengan kandungan (P+S), hot cracking tidak terjadi pada ketika kandungan ferrite meningkat. Oleh karena itu, penambahan ferrite (d ferrite karena terbentuk selama proses solidifikasi) pada logam lasan memberikan dampak yang efektif untuk mencegah hot cracking. Karena unsur Mn efektif digunakan untuk mencegah hot cracking yang diakibatkan oleh unsur S, beberapa % dari unsur Mn terkandung pada tipe 310 welding consumble pada full austenit yang biasa digunakan pada konstruksi pabrik urea.



Gambar 2.33. Efek dari kandungan unsur P dan S dan jumlah kandungan ferrite pada hot cracking sensitivity pada logam lasan SUS309 baja stainless austenit.



BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



115



IWS - JWES



BAB II



[2] Korosi intergranular Gambar 2.34 menunjukkan skema dan foto struktur yang di etsa pada lasan baja stainless austenit. Pada lasan terdapat logam lasan dan daerah yang terkena efek panas atau HAZ. HAZ terdiri dari zona solid solution yang dipanaskan sampai temperatur 10000 C atau lebih dan daerah endapan karbida (zona sensitasi) yang dipanaskan pada temperatur diantara 5000 C dan 8500 C.



Gambar 2.34 Foto mikroskopic optik struktur lasan TIG pada SUS304 di etsa secara elektrolitik dengan oxalic acid.



Di daerah tersensitasi, korosi intergranular sepertinya terjadi karena Cr karbida berpresipitat di batas butir austenitik, sehingga konsentrasi Cr di dekat batas butir rendah dan daerah dimana kekurangan Cr secara umum terkorosi. Jenis korosi intergranular sering disebut weld decay. Untuk mencegah hal tsb, maka sangat efektif menggunakan baja tahan karat mengandung karbon ekstra rendah seperti SUS304L dan SUS316L atau baja tahan karat yang terstabilisasi seperti pada SUS347 dan SUS321 yang mengandung Nb dan Ti yang mudah berikatan dengan karbon. Lebih disukai dalam pengelasannya untuk meningkatkan kecepatan pendinginan pada rentang temperatur sensitasi (5000 s/d 8500 C) dimana karbida mudah untuk mengendap dengan memberikan masukan panas yang sedikit atau dengan mengelas diikuti oleh pendinginan dengan air. Korosi intergranular yang terjadi pada daerah solid solution pada stabilized stainless steel seperti SUS321 dan SUS347 disebut dengan knife line attack. Karena karbida penstabil seperti NbC dan TiC dilarutkan kembali didalam daerah solid solution pada stabilized stainless steel ketika dilas, jika daerah tersebut dipanaskan sampai temperatur antara 600 sampai 6500 C pada pengoperasiannya, pengendapan karbida Cr dan korosi intergranular lebih mudah terjadi. Untuk mencegah knife line attack , cukup efektif dengan menggunakan perlakuan panas yang stabil pada temperatur 8700 C sampai 9000 C setelah pengelasan untuk membentuk karbida NbC dan TiC kembali. 116



BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



BAB II



IWS - JWES



Gambar 2.35 Efek dari d ferite pada daerah sensitasi untuk baja stainless SUS304 dan D308 logam lasan (uji korosi sulphuric acid – copper sulphate)



Gambar 2.35 membandingkan ketahanan korosi intergranular ketika dipanaskan dalam waktu yang lama pada rentang temperatur sensitasi antara logam dasar SUS304 dan logam lasan D308. Karena logam lasan mengandung ferrite, maka logam las adalah yang dekat dengan temperatur sensitasi dan ketahanan yg lebih baik terhadap korosi intergranular daripada logam dasarnya. [3] Retak Korosi Tegang (Stress corrosion cracking) Meskipun korosi yang terbentuk pada baja stainless austenit terdiri dari beberapa tipe, seperti korosi yang umum, korosi intergranular dan korosi pitting, stress corrosion cracking adalah yang paling sering terjadi pada suatu struktur. Stress corrosion cracking terbentuk akibat interaksi antara tensile stress dan atmosfir korosif, dan tidak dapat terjadi jika salah satu dari keduanya tidak terjadi. Karena stress corrosion cracking diinisiasi dari korosi intergranular atau pitting, maka efektif untuk memakai material yang memiliki ketahanan korosi yang cukup baik atau mengurangi tensile stress untuk mencegah terjadinya retakan. Di antara kasus stress corrosion cracking (SCC), kasus yang terkait dengan korosi lingkungan klorida yang paling banyak diselidiki. Pada beberapa kasus, stress corrosion cracking terjadi pada temperatur tinggi, tekanan air tinggi, dan pada asam polytion. Gambar 2.36 menunjukkan hasil uji coba stress corrosion cracking pada macam-macam baja stainless austenitic. Stress corrosion cracking BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



117



IWS - JWES



BAB II



sangat sulit untuk terjadi pada stainless steel yang kaya Ni seperti SU316 dan SU310. Stress corrosion cracking lebih sulit terjadi pada logam lasan austenitic stainless steel daripada pada logam induk karena adanya ferit di lasan akan mencegah adanya perambatan retak.



Gambar 2.36 Hasil tes stress corrosion cracking pada austenitic stainless steel (dalam larutan mendidih 42% MgCl2)



Pada banyak kasus, tegangan sisa yang ditimbulkan karena proses pengelasan menimbulkan stress corrosion cracking. Untuk menurunkan tegangan sisa, perlakuan panas untuk menghilangkan tegangan sisa dilakukan setelah proses pengelasan. Pada pipa di peralatan nuklir, beberapa teknolgi untuk mencegah stress corrosion cracking yang ditimbulkan dari tegangan sisa yang terdapat pada permukaan dalam pipa yang berhubungan dengan lingkungan korosif dari tegangan tarik sampai kompresi telah digunakan dalam praktek. Caranya dengan memasukkan metode dimana permukaan dalam dari pipa didinginkan dengan air selama pengelasan dan daerah dimana lasan dipanaskan dari luar pipa dengan induksi, didinginkan dari dalam. [4] Penggetasan Fasa Sigma Walaupun endapan fasa sigma terdapat pada ferritc stainless steel, terkadang terdapat juga pada lasan austenitic stainless steel. Fasa sigma cenderung mengendap di dalam ferit saat logam lasan dipanaskan sampai rentang temperature antara 600oC hingga 800oC dalam waktu yang lama, dan keuletan dan ketangguhan dari logam lasan menurun secara signifikan. Karena fasa ferit banyak terdapat pada logam lasan, fasa sigma cenderung untuk mengendap. Pada SU309, SU316, dan SU 347 yang mengandung banyak Cr, Mo, dan Nb, dan fasa sigma cenderung untuk mengendap. Pada proses pengelasan dengan logam-logam tersebut, masukan panas yang besar harus dihindari dan pendinginan cepat dibutuhkan dari temperatur antara 600oC dan 800oC.



118



BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



BAB II



IWS - JWES



[5] Kandungan ferit dan pengukurannya Ferit pada logam lasan efektif untuk mencegah retak panas dan stress corrosion cracking. Sementara jika berlebih terkadang berpengaruh buruk pada keuletan, ketangguhan, dan mendorong terjadinya penggetasan fasa sigma. Kandungan ferit yang optimal harus didapatkan pada logam lasan dengan cara memilih logam pengisi yang tepat dan kondisi lingkungan yang mendukung.



Gambar 2.37 Digaram Schaeffler



Pada diagram Schaeffler yang ditunjukkan pada gambar 2.37 sering digunakan untuk menghitung kandungan ferit dari komposisi kimianya. Diagram tersebut menunjukkan hubungan antara kompisisi kimia dengan struktur metalurginya dengan menggunakan Ni ekuivalen dimana fungsi dari unsur pembentuk austenit seperti Cr, Si, Mo, dan Nb. Metode untuk menghitung kandungan ferit menggunakan diagram ini, sedangkan diagram DeLong mengambil nitrogen sebagai pembentuk austenit juga sering digunakan. Pengukuran kandungan ferit dilakukan dengan menggunakan diagram, alat magnetik seperti indikator ferit dan ferrite scope, dan pengamatan mikrostruktur yang disebut metode menghitung titik (point counting method).



2.3.3 Pengelasan martensitic dan ferritic stainless steel



Martensitic stainless steel yang memiliki 13% Cr memiliki kemampukerasan dengan di-quench sehingga getas dengan kondisi welding. Dengan SU410 dilas dengan logam pengisi yang cocok seperti D410, logam lasan dan heat effected zone yang dikeraskan menjadi struktur martensit sehingga mempunyai keuletan dan ketangguhan yang rendah. Sehingga, ada bahaya cold cracking terjadi.



BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



119



IWS - JWES



BAB II



Jika ferritic stainless steel mempunyai 17% Cr dipanaskan sampai temperatur di atas 900oC lalu didinginkan, mikrostrukturnya akan terdiri dari struktur ferit kasar dan sebagian martensit, dan keuletan dan ketangguhan menurun walaupun baja tidak memiliki kemampuan keras quench. Jadi ada bahaya cold cracking terjadi pada martensitic stainless steel. Seperti dijelaskan diatas, penurunan sifat mekanik & pemicu cold cracking disebabkan oleh struktur martensit dan ferit kasar sehingga harus diperhatikan.



Gambar 2.38 Perubahan pada sifat mekanik logam lasan D410 (13Cr) akibat post heating



Gambar 2.39 Perubahan pada sifat mekanik logam lasan D430 (17Cr) akibat post heating



120



BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



BAB II



IWS - JWES



[1] Sifat mekanik lasan Gambar 2.38 dan 2.39 menunjukkan perubahan sifat mekanik yang timbul akibat post weld heat treatment (PWHT) untuk deposit logam D410 dan D430. Untuk D410, PWHT pada tempeartur 600oC atau lebih tinggi menurunkan kekerasan secara drastis, namun mengembalikan peregangan dan ketangguhan takik. Pada D430, PWHT mengembalikan keuletan seperti peregangan dan pengurangan luas, namun tidak dapat mengembalikan ketangguhan takik karena setelah ferit kasar terbentuk tidak dapat dihaluskan. Sifat mekanik dari heat affected zone (area terpengaruh panas) pada SU410 dan SU430 sama seperti kecenderungan D410 dan D430. [2] Retak Tertunda (delayed crack) Retak dingin (cold cracking) pada tipe stainless steel Cr disebabkan terutama oleh oksigen terlarut pada lasan seperti pada baja kekuatan tinggi (high strength steels). Tipe stainless steel Cr mempunyai kecepatan larut hidrogen lebih rendah daripada baja karbon karena mempunyai banyak kandungan Cr. Karena retak terus terbentuk atau merambat setelah beberapa waktu setelah pengelasan, jadi disebut retak tertunda. Untuk mencegah retak tertunda, kontrol panas yang tepat seperti PWHT sangat efektif. Tabel 2.14 Kondisi dari preheating dan post heating untuk stainless steel tipe Cr



Tabel 2.14 menunjukkan kondisi yang ingin dicapai pada preheating dan PWHT untuk stainless steel tipe Cr. Karena martensitic stainless steel lebih rentan terbentuk retak tertunda daripada ferritic stainless steel, suhu preheatingnya lebih tinggi. Saat lasan tidak dapat ditahan pada temperatur 100oC atau lebih tinggi setelah pengelasan sampai PWHT, terkadang dipanaskan samapai temeperatur di antara 300 dan 400oC untuk menghilangkan hidrogen terlarut dari lasan. PWHT sangat penting untuk mengembalikan keuletan dan ketangguhan dari logam lasan dan juga untuk mencegah retak tertunda. [3] Logam Pengisi Untuk pengelasan stainless steel tipe Cr, logam pengisi yang cocok seperti D410 dan D430 atau pengisi yang mengandung Nb, seperti D410Nb dan D430Nb digunakan. Saat pengisi mengandung Nb yang akan habis digunakan, logam lasan akan mempunyai struktur ferit halus, peregangan yang baik, dan ketangguhan yang baik. Karena ada bahaya untuk terjadi retak tertunda seperti yang terjadi pada logam pengisi yang tepat, kontrol panas harus dilaksanakan secara hati-hati. BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



121



IWS - JWES



BAB II



Logam pengisi tipe 309 dan tipe Inconel terkadang digunakan. Saat tipe 309 digunakan, koefisien ekspansi panas berbeda pada lasan dan logam induknya. Saat lasan digunakan berulang pada temperatur tinggi maka perhatian harus tinggi karena kegagalan fatik panas dapat terjadi. Pada kondisi demikian, lebih baik menggunakan logam pengisi Inconel atau logam pengisi lain yang cocok. Logam pengisi tipe 309 terkadang digunakan agar tidak usah melakukan preheating. Pada kondisi demikian, lebih baik untuk melakukan PWHT yang cukup untuk mendapatkan hasil lasan yang baik karena keuletan dan ketangguhan dari HAZ tetap rendah saat keadaan normal sehabis pengelasan.



2.3.4 Pengelasan jenis logam berbeda dan pengelasan permukaan



Stainless steel sering dilas dengan jenis logam yang berbeda. Logam pengisi untuk stainless steel yang sering digunakan juga sering digunakan untuk clad steel welding dan las permukaan. Pada pengelasan beda logam dan las permukaan stainless steel, rasio dilusi dan perlakuan panas harus dipertimbangkan. [1] Rasio Dilusi Pada pengelasan beda logam, komposisi kimia dari logam lasan akan berubah secara signifikan tergantung pada rasio dilusi dari logam induk berupa baja karbon. Jika rasio dilusi terlalu besar pada pengelasan mild steel dan SU304 menggunakan D309, kandungan Cr dan Ni pada logam lasan akan menurun dan kandungan karbon akan meningkat. Akibatnya, kandungan ferit hampir mencapai 0 dan retak panas dapat terjadi. Jika rasio dilusi sangat kecil, logam lasan akan mempunyai komposisi mirip dengan D309 dan penggetasan fasa sigma akan terjadi setelah PWHT. Jadi, pertimbangan harus diambil pada prosedur pengelasan agar rasio dilusi yang optimal ditahan selama pengelasan. Untuk menghitung rasio dilusi yang optimal, diagram Schaeffler dapat digunakan. Diinginkan untuk menggunakan logam pengisi yang memliki batas rasio dilusi yang lebar. [2] Mikrostruktur pada batas, karburisasi, dan dekarburisasi Area transisi di mana komposisi kimia dari logam lasan terus berubah, terdapat pada daerah dekat garis fusi diantara logam induk dan logam lasan pada pengelasan beda logam dan las permukaan.



122



BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



BAB II



IWS - JWES



Gambar 2.40 Distribusi konsentrasi pada unsur pemadu pada daerah fusi dari mild steel dan logam lasan dari stainless steel



Gambar 2.40 menunjukkan hasil analisis mikrostruktur pada variasi unsur dekat garis fusi yang terbentuk dari pengelasan mild steel (SM400) menggunakan D309. Pada sisi logam lasan, Cr, Ni, Fe, dan Mn terus berubah pada daerah berukuran 100 µm yang telah dinyatakan sebagai struktur lath martensitic. Saat baja karbon dilas menggunakan pengisi untuk stainless steel, PWHT mentransfer karbon antara logam lasan dan baja karbon. Karena daerah terkarburisasi terbentuk pada logam lasan dan lapisan ter-dekarburisasi ada pada logam induk, garis fusi menjadi getas. Sehingga, PWHT yang berlebihan harus dihindari.



[3] Preheating and post weld heat treatment (PWHT) Temperatur pemanasan awal pada sambungan logam yang berbeda dipilih berdasarkan sudutpandang demi mencegah terjadinya cold cracking selama proses pengelasan dari satu logam yang lebih tinggi temperaturnya, bagaimanpun perlakuan panas awal dibutuhkan untuk kedua logam dasar yang akan di las. PWHT dilakukan pada nilai batas maksimum dari nilai kisaran temperatur PWHT terendah yang dibutuhkan oleh satu dari dua logam dasar lasan baja ferritic-to-ferritic. Untuk penyambungan logam yang berbeda yang mengandung baja karbon dan autenitic stainless steel, batasan terendah kisaran temperatur PWHT dibutuhkan untuk baja karbon yang digunakan.



BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



123



IWS - JWES



BAB II



2.4 Pengelasan Cast Steel



Cast steel yang tangguh terdiri dari carbon cast steel, stainless cast steel, dll, pengelasan carbon cast steel diterangkan sebagai berikut. Dikarenakan produk cast steel pada umumnya besar dan potongannya besar, laju pendinginan dan gaya hambatan selama proses pengelasan semakin besar dibandingkan dengan rolled steel. Ukuran butir cast steel berukuran besar dan mencirikan struktur logam hasil penuangan. Ketika keberadaan karbon ekivalen berjumlah banyak, HAZ mengalami pengerasan selama pengelasan sehingga cold cracking seringkali muncul. Dalam pengelasan cast steel, proses kontrol panas seperti pemanasan awal dan PWHT harus dilakukan dengan cermat dan sesuai prosedur yang standard. Tenperatur pemanasan awal bergantung pada komposisi kimia dari logam dasar. Temperatur pemanasan awal semakin tinggi seiring dengan kenaikan kandungan karbon. Proses pemanasan awal juga haru dikontrol berdasarkan ukuran dan bentuk produk. Setelah pengelasan, annealing pelepasan tegangan sisa dilakukan untuk mereduksi distorsi akibat pengelasan dan residual stress. Kondisi perlakuan panas yang dipilih harus melalui pertimbangan mengenai ukuran dan sifat akhir yang diinginkan dari produk pengelasan. Metode pengelasan yang populer digunakan untuk mengelas cast steel adalah shielded metal arc welding. Elektroda yang dilindungi sangat ideal untuk mencegah terjadinya cold cracking dan untuk menjaga agar kandungan hidrogen tetap rendah.



2.5 Pengelasan Alumunium dan paduan Alumunium 2.5.1 Jenis paduan Alumunium dan Kawat Lasnya Alumunium banyak digunakan dalam keperluan rumah, bahan bangunan, mesin transportasi darat, pesawat, peralatan elektrikal dan komunikasi, dll. Dengan membuat alumunium berdaya guna berdasarkan karakteristiknya dan Alumunium merupakan logam terbanyak didunia yang digunakan setelah baja. Alumunium murni bersifat lunak dan ulet. Alumunium dipadu dengan berbagai macam unsur untuk membuat paduan alumunium untuk meningkatkan kekuatan. Paduan alumunium diklasifikasikan menjadi paduan yang dapat perlakuan panas dan paduan yang tidak dapat perlakuan panas seperti ditunjukan pada tabel 2.15.



124



BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



BAB II



IWS - JWES



Tabel 2.15 Klasifikasi paduan aluminum berdasar unsur pemadu (wrought product)



Tipe alumunium murni, tipe Al-Mn, tipe Al-Si dan tipe Al-Mg adalah paduan yang tidak dapat perlakuan panas. Kualitasnya bergantung pada perbandingan cold working dan suhu pemanasan setelah cold working. Tipe Al-Cu, tipe Al-Mg-Si dan tipe paduan Al-Zn-Mg adalah contoh paduan Al yang mampu diperlakukan panas. Kualitas dari paduan ini bergantung pada sifat mampu keras pada saat age hardening pada suhu ruang setelah diquenching yang dikenal dengan metode perlakuan panas larutan atau seperti artificial age hardening pada suhu rendah namun relatif lebih rendah dibandingkan dengan suhu ruang untuk waktu yang lama, setelah proses quenching. Simbol untuk cold working dan perlakuan panas yang diterima oleh paduan Al ditunjukan sebagai berikut: F : Seperti apa yang dihasikan dari pabrik O : Perlakuan Annealing H : Work Hardened T : Dikenai perlakuan panas untuk menghasilkan kualitas yang stabil dan berbeda dari perlakuan yang disimbolkan oleh F, O, dan H. Perlakuan panas dimana paduan mengalami perlakuan panas solution heat treated, diquenching dan kemudian mengalami aging pada temperatur ruang disebut dengan perlakuan panas T4, dan satu lagi dimana paduan mengalami perlakuan panas solution heat treated, diquenching, lalu mengalami cold worked dan mengalami aging pada temperatur ruang dikenal dengan perlakuan T3, dan dimana paduan Al mengalami perlakuan panas solution heat treated, diquenching, dan mengalami pengerasan aging untuk mencapai precipitation hardening yang maksimum dikenal dengan perlakuan T6. Ketika paduan Al dilas, tidak hanya tipe paduan yang mengindikasikan jenis material yang perlu diperhatikan, namun simbol perlakuan temper yang mengindikasikan perlakuan panas yang diberikan pada paduan Al ketika proses fabrikasi perlu juga untuk dipahami.



BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



125



IWS - JWES



BAB II



Kemampuan las dengan las busur dari masing-masing paduan dapat diringkas seperti berikut: Paduan yang tidak dapat perlakuan panas seperti alumunium murni, paduan Al-Mn dan paduan Al-Mg dapat dilas secara teknis tanpa ada masalah jika logam pengisi/filler yang dipakai cocok. Kemapuan las dari paduan yang dapat perlakuan panas pada umumnya memiliki kemampuan yang buruk dibanding dengan paduan alumunium yang tidak dapat perlakuan panas. Hot cracking seringkali muncul jika paduan jenis Al-Mg-Si dilas dengan menggunakan logam pengisi yang cocok, meskipun hal itu bergantung juga pada jumlah fasa Mg2Si dan keberadaan Si yang berlebih. Selain itu, pemilihan logam pengisi seperti untuk tipe Al-Si adalah yang penting. Dikarenakan cracking sering muncul pada jenis paduan Al-Cu kecuali 2219, biasanya jarang dilas. Jenis paduan Al-Zn-Mg jarang digunakan sebagai material yang mampu dilas dalam kepentingan struktural sama seperti jenis paduan Al-Cu. Jika keberadaan unsur Zn dan Mg pada kisaran yang bersesuaian, kemampuan lasannya akan cukup baik. Sebagai contoh, jenis paduan Al-1.5Mg-4.5Zn digunakan untuk struktur jalur kereta api dan berkontribusi terhadap pengurangan berat. Logam dasar dan logam pengisi paduan alumunium sesuai spesifikasi pada JIS H 4000 dan JIS Z 3232. Bahan ini mampu dilas dengan menggunakan kombinasi yang baik antara logam dasar dan logam pengisi agar dapat dilas dengan mempertimbangkan kebutuhan aplikasi sebagai faktor pertimbangan. Tabel 2.16 Sifat Fisik Alumunium dan Baja



2.5.2 Pengelasan paduan Alumunium Pengelasan TIG dan MIG dimana menggunakan gas inert dan resistance spot welding adalah metode yang paling banyak digunakan dalam pengelasan paduan alumunium. Dikarenakan sifat fisik alumunium yang berbeda dengan sifat fisik baja seperti yang ditunjukkan oleh tabel 2.16, berikut hal-hal yang perlu diperhatikan dalam proses pengelasan paduan alumunium :



126



BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



BAB II



IWS - JWES



a. Konsentrasi panas dibuthkan dikarenakan nilai panas spesifik dan panas laten fusi cukup besar dan konduksi panas yang baik, meskipun nilai temperatur leleh lebih rendah dibandingkan dengan baja. b. Dikarenakan nilai tahanan listrik alumunium sekitar empat kali dari nilai tahanan listrik baja, catu daya dengan kapasitas yeng besar dibutuhkan dalam proses resistance welding dan nilai tahanan yang ada menyulitkan proses pengelasan. c. Dikarenakan nilai ekspansi termal dan penyusutan ketika pembekuan cukup besar di alumunium, sehingga distorsion las seringkali muncul. d. Dikarenakan lapisan tipis oksida yang kuat pada permukaan alumunium cukup berbahaya ketika dilakukan proses pengelasan, perlakuan awal yang menghilangkan lapisan tipis oksida yang kuat atau metode arc welding yang digunakan mampu juga membersihkan lapisan tipis oksida dari permukaan (pengelasan menggunakan elektroda positif dengan arus DC atau AC) harus dilakukan. e. Dikarenakan HAZ dari kebanyakan alumunium cukup lunak, kekuatan sambungan pada kondisi seperti pada saat dilas sesuai dengan logam dasar yang diannealing. f.



Hot cracking seringkali muncul pada awal dan akhir dari bagian alumunium yang dilas. Hot cracking pada alumunium dikarenakan proses segregasi elemen pemadu diantara dendrit ataupun di batas butir, atau akibat kehadiran material dengan temperatur leleh yang rendah. Nilai koefisien termal yang besar dan susut akibat pembekuan dari alumunium sangat mempengaruhi terjadinya hot cracking.



g. Blowhole terjadi diakibatkan oleh gas hidrogen yang seringkali menginisiasi pada logam alumunium yang dilas dikarenakan kelarutan hidrogen pada alumunium menurun secara drastis sekitar 1/20 ketika fasa cair berubah menjadi fasa padat. Hidrogen yang terlarut selama proses pengelasan berasala dari : 



Kelembaban lingkungan udara yang mengelilingi lingkungan busur las







Hidrogen yang terbentuk berasal dari dekomposisi uap air yang tertinggal pada permukaan logam dasar dan kabel, bahan organik dan produk korosi







Hidrogen yang terlarut pada logam dasar dan kabel







Kelembaban pada gas pelindung



Jika sifat paduan alumunium yang telah diuraikan diatas telah dimengerti, pengelasan pada paduan alumunium menjadi tidak begitu sulit.



BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



127



IWS - JWES



BAB II



2.6 Pengelasan Titanium dan paduan Titanium 2.6.1 Titanium, jenis paduan Titanium dan pengelasan dengan bahan terkonsumsi Titanium dan paduannya secara luas digunakan pada pabrik kimia, perlengkapan kapal luar angkasa dan perlatan yang digunkan pada lingkungan air laut dikarenakan ketahanan korosi dan nilai kekutan spesifik yang tinggi (kekuatan tensile dibagi dengan rapat jenis). Titanium beragam jenisnya seperti yang ditunjukan oleh tabel 2.17. Titanium murni diklasifikasikan menjadi empat jenis pada JIS H 4600 bergantung jumlah pengotor seperti H, O, N dan Fe. Kenaikan jumlah pengotor, kekuatan paduan meningkat namun elongasi menurun. Titanium murni memiliki struktur kristal hexagonal close-packed yang disebut dengan fasa α pada suhu ruang. Titanium murni memiliki struktur body centered cubic yang disebut dengan fasa β pada temperatur diatas temperatur transformasi allotropic pada suhu 882˚C. Titanium murni untuk keperluan komersial jenis apapun memiliki kemampuan las yang baik. Logam pengisi yang digunakan memiliki kandungan pengotor yang sama seperti logam dasar. Tabel 2.17 Jenis dan kegunaan Titanium dan paduannya



128



BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



BAB II



IWS - JWES



Paduan titanium, dilain pihak, diklasifikasikan menjadi tiga jenis seperti paduan α, paduan α + β dan paduan β bergantung pada struktur kristalnya pada temperatur ruang. Paduan α terdiri dari satu bagian unsur additive utama yaitu Al dan satu lagi dengan penambahan Pd dan Ta. Material ini adalah paduan yang kekuatannya ditingkatkan melalui pengerjaan cold working yang mirip dengan titanium murni. Dikarenakan HAZ pada titanium menjadi lunak, material yang telah diannealing dibutuhkan untuk proses pengelasan. Pada kasus ini, efisiensi penyambungan sekitar 100%. Contoh khas adalah paduan α+β yang tidak lain paduan titanium dengan jenis Ti-6Al-4V. Kekuatan dari jenis paduan ini bergantung pada perlakuan panas karena rasio fasa α terhadap fasa β bervariasi terhadap perlakuan panas yang dilakukan. Logam pengisi yang digunakan secara umum adalah titanium murni atau paduan α dikarenakan penurunan nilai keuletan dapat diantisipasi dengan menurunkan kandungan paduan β pada logam yang akan dilas. Paduan β adalah paduan yang mengandung Cr, Mo dan V seperti paduan Ti-3Al-13V-11Cr dan paduan Ti-8Mo-8V-2Fe-3Al. Kekuatan yang tinggi dari paduan ini dicapai melalui perlakuan panas. Meskipun pengelasan dilakukan seperti kondisi pengelasan biasanya mempunyai nilai kekuatan yang lebih rendah dibandingkan dengan logam dasar, namun memiliki nilai elongasi yang lebih besar. Oleh karena itu, hal ini dilakukan pada kondisi pengelasan pada umumnya. Meskipun JIS Z 3331 membagi 11 jenis kabel sebagai logam pengisi untuk titanium dan paduannya, logam pengisi yang sesuai digunakan juga seperti yang ditunjukan pada appendix 1 (referensi). AWS A516-70 membagi logam pengisi menjadi 14 jenis, 5 jenis diantaranya adalah titanium murni. 2.6.2 Pengelasan Titanium Titanium memiliki affinitas yang kuat terhadap oksigen dan nitrogen yang ada pada udara. Jika unsur ini terabsorsi selama pengelasan, unsur mampu menyebabkan terjadinya blowhole dan menurunkan elongasi. Pada pengelasan titanium, sebelum itu, proses pengelasan harus sepenuhnya terlindungi hingga logam yang dilas dan lasannya mendingin hingga suhu 500˚C atau lebih rendah. Oleh karena itu, titanium harus dilas pada ruang vakum atau pada atmosfir lingkungan gas inert. Jika pengelasan dilakukan pada lingkunagn udara terbuka, pelindung gas kedua dan pelindung gas belakang harus digunakan. WES7102 harus dirujuk sebagai pelindung dalam pengelasan jig. Untuk gas pelindung, Ar, He atau Ar+He biasa digunakan. Pada pengelasan pelat, penggunaan gas pelindung He sebagai torch cukup efektif. Untuk menghasilkan produk pengelasan yang baik, sambungan harus dibersihkan dengan lebar area yang harus dibersihkan sekitar 20 sampai 30 mm pada permukaan atas dan bawah. Ketika lapisan tipis oksida terperangkap pada permukaan logam dasar, lapisan tipis oksida itu harus dihilangkan secara kimia maupun mekanik. Toluena atau acetone yang tidak mengandung klorin digunakan untuk menghilangkan lemak. BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



129



IWS - JWES



BAB II



Seperti yang telah disebutkan diatas, perhatian khusus harus diberikan untuk menghindari kontaminasi permukaan oleh udara. (dikarenakan perubahan warna permukaan yang dilas terjadi ketika terkontaminasi, derajat kontaminasi dapat diukur dan dinilai dari perubahan warna itu.) Kecuali itu, titanium dapat dilas dengan cara yang sama pada pengelasan stainless steel. Meskipun berbagai macam proses pengelasan seperti pengelasan TIG, pengelasan MIG, pengelasan plasma arc, electron beam welding dan resistance welding digunakan, pengelasan dengan metode TIG secara luas digunakan.



130



BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



BAB III Desain dan Konstruksi Mengingat struktur yang dilas adalah salah satu produk yang mempunyai kualitas yang sulit untuk dijamin meskipun desain sebelum pengelasan dan pengujian serta inspeksi setelah pengelasan dilakukan secara keseluruhan, sehingga suatu pengelasan dipertimbangkan sebagai proses yang khusus dan dengan demikian kualifikasi dari personil pengelasan adalah menjadi sangat penting. Bahkan jika desainnya telah sempurna, kualitas dari produk secara signifikan tetap bervariasi tergantung dari personil las yang mengkoordinasi dan melaksanakan proses produksi pengelasan. Oleh karena itu, personil pengkoordinasi pengelasan sangat dibutuhkan untuk mengatur dan mengawasi produksi dan mengatur proses dan hasil inspeksi, dengan dasar pemahaman pada desain mengingat welding merupakan proses yang spesial. Bab ini menjabarkan informasi tentang kekuatan, kegagalan, dan desain pengelasan yang dibutuhkan untuk personil pengkoordinasi pengelasan.



3.1 Dasar dari Kekuatan Material 3.1.1 Beban, gaya internal, dan pergerakan [1] Beban, gaya aksial, gaya geser, momen, dan defleksi Gambar 3.1 menunjukkan sebuah batu berbentuk bulat bermassa W ditempatkan pada telapak tangan dengan lengan yang menekuk (gambar 3.1(a)) dan beban W diaplikasikan untuk struktur sederhana yang terdiri dari kolom dan balok yang disimulasikan Gambar 3.1 (a) (Gambar 3.1(b)). Sambungan las berbentuk balok “L” (sayatan melintang 1) berhubungan dengan siku. Jika balok tersebut dipotong pada siku seperti ditunjukkan Gambar 3.2 (a), diamati bahwa balok (lengan bawah) mengaplikasikan gaya Q1 pada sambungan las (siku) yang menurun (arah sumbu-y) dan sambungan las (siku) mengaplikasikan gaya Q1 (reaksi) yang menyokong balok (lengan bawah) yang ke atas (arah sumbu-y). (Itu dimengerti bahwa siku menyokong lengan bawah yang dibebankan oleh batu W untuk mencegah dari jatuh). Karena gaya-gaya yang terjadi dan reaksi Q2 adalah sama dengan yang bekerja pada dua pisau ketika selembar kertas dipotong dengan gunting, hal itu disebut sebagai gaya geser. Gaya geser Q1 diamati ketika balok dipotong pada potongan melintang 1 dan disebut gaya internal. Gaya internal mempunyai ciri yaitu jumlah gaya aksi dan reaksi adalah nol, seperti ditunjukkan gambar 3.1, sementara beratnya selalu diamati seperti pada gambar 3.1. Karena itu balok (lengan bawah) selalu tetap (kondisi kesetimbangan), Q1 = W.



BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



131



IWS - JWES



BAB III



Gambar 3.1 Lengan diberi beban dan simulasinya sebagai struktur dari kolom dan balok



Gambar 3.2 Gaya internal pada sayatan melintang



Sayatan melintang 1 dikenakan aksi momen MB1 (momen tekuk) dengan baloknya (lengan bawah) yang dibebankan dengan beban W membengkokkan sambungan lasan (siku) dan momen reaksi MB1 dengan sambungan lasannya (siku) mencegah balok dari pembengkokan. (Bahkan jika lengan bawah yang dibebankan dengan massa W dicegah dari kejatuhan, lengan bawah tidak dapat berposisi tetap jika lengan bawah tidak dicegah dari kemungkinan berputar disekitar siku. Kemampuan untuk berotasi disebut momen tekuk). Menurut kondisi bahwa balok (lengan bawah) dalam kondisi kesetimbangan, MB1 = W. I.



132



BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



BAB III



IWS - JWES



Dalam kasus bahwa beban P seperti ditunjukkan pada garis putus-putus bereaksi dengan balok (lengan bawah), gaya aksial T diaplikasikan dengan balok (lengan bawah) ke sambungan lasan (siku) dan balok (lengan bawah) yang disokong oleh sambungan lasan (siku) dengan gaya aksial T1 (reaksi). (Tegangan aksial bereaksi sehingga beban P tidak menarik lengan bawah dari sikunya). Dari kondisi bahwa balok (lengan bawah) tidak berubah posisinya, T1 = P. Sambungan lasan menghubungkan kolom dengan balok yang berhubungan dengan bahu. Pada potongan melintang 2, beban W membuat tegangan geser Q2 (=W), aksi dari torsi MT2 (=W.I) (dengan kata lain, momen torsi) dan reaksi MT2 yang mencegah sambungan lasan dari terjadinya rotasi selain itu juga terjadinya momen tekuk MB2 (=W.I). (Torsi adalah perputaran dari bagian atas dan lengan bawah disekitar bahu yang disebabkankan oleh massa W).



Gambar 3.3 Berat dan defleksi pada as roda mobil.



Gambar 3.3 menunjukkan sebuah contoh dimana defleksi w diakibatkan oleh pengaplikasian beban W pada as roda mobil. Jika defleksi maksimum lebih dari jari-jari ban, as roda menyentuh tanah. Pembatasan defleksi adalah pengkondisian dari desain.



[2] Gaya internal dan tegangan Penggunaan istilah tegangan yang merupakan adalah gaya internal per satuan luas atau gaya internal dibagi dengan luas penampang 1 pada gambar 3.2(a), dapat dihitung apakah material balok terjadi kegagalan oleh beban W atau tidak. Jika luas penampang 1 pada gambar 3.4 adalah A dan momen kedua dari penampang adalah J. Momen kedua dari penampang berarti ketahanan dari luas penampang terhadap momen tekuk. Secara mendetail sebaiknya dilihat dari buku tentang kekuatan dari material.



BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



133



IWS - JWES



BAB III



Gambar 3.4 Luas penampang, jenis gaya internal dan tegangan



Tegangan σ yang disebabkan oleh gaya aksial T1 disebut tegangan normal karena diaplikasikan pada arah normal terhadap luas penampang. Persamaan untuk gambar 3.4(b) adalah:



Tegangan tekuk σb yang disebabkan oleh momen tekuk MB1 diberikan oleh persamaan berikut dari gambar 3.4(c):



Dimana y adalah jarak dari posisi dan tegangan tekuk adalah 0 yang disebut bidang netral.



134



BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



BAB III



IWS - JWES



Tegangan tekuk digambarkan oleh fitur-fitur berupa simbol (positif atau negatif) dari tegangan normalnya apakah berbeda ke atas atau ke bawah dari bidang netral dan apabila gaya internal yang merupakan penjumlahan dari tegangan normal adalah 0. Tegangan τ disebabkan oleh gaya geser Q1 (tegangan disebut tegangan geser karena reaksinya pada arah paralel terhadap luas penampsng) diberikan oleh persamaan berikut dari gambar 3.4 (d):



Meskipun N/mm2 (MPa), kgf/mm2, tonf/cm2, digunakan sebagai satuan tegangan, satuan internasional (SI) adalah N/mm2 (MPa), yang juga diadopsi oleh JIS. Beban P atau W, satuannya adalah N (Newton), kgf atau tonf, dimana 1 kgf = 9.8 N. Satuan mm2 dan cm2 digunakan untuk luas penampang (A). [3] Elastisitas dan plastisitas Hubungan antara beban (gaya) dan deformasi (elongasi atau defleksi) untuk struktur pada sebuah material umumnya digambarkan seperti gambar 3.5. Dengan keterbatasan tertentu dari beban (antara O dan A), beban (gaya) adalah proporsi terhadap deformasi (elongasi) dan material akan kembali ke bentuk awalnya setelah beban dilepas. Hal tersebut dinamakan elastisitas. Konstanta proporsional untuk hubungan beban dan deformasi disebut kekakuan (k), dimana tergantung pada konstanta elastis dari material (contoh, modulus Young seperti dijelaskan pada 3.1.2) dan bentuknya serta dimensi-dimensinya.



Gambar 3.5 Kurva pembebanan terhadap defleksi



Dengan semakin bertambahnya pembebanan, deformasi meningkat secara signifikan bahkan dengan hanya peningkatan kecil dari pembebanan dan deformasi tidak menghilang bahkan jika beban dilepaskan. Hal tersebut disebut plastisitas. Ketika beban dilepas setelah material terdeformasi pada poin B, deformasi kembali sepanjang BC, yaitu paralel terhadap OA dan deformasi permanen pada OC tercipta. Titik A dimana deformasi plastis dimulai disebut titik luluh, yang merupakan indikator bahwa struktur telah mengalami deformasi besar. Selanjutnya jika beban diteruskan akan terjadi patah pada struktur.



BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



135



IWS - JWES



BAB III



3.1.2 Dasar tegangan dan regangan [1] Tegangan dan regangan



Gambar 3.6 Definisi dari regangan



Gambar 3.6 menunjukkan definisi dari regangan. Pada kasus ini batang dengan panjang awal sebesar l0 ditarik dengan tegangan normal σ pada arah membujur dan terdeformasi seperti ditunjukkan oleh garis putus-putus pada gambar 3.6(a), dengan elongasi Δl, elongasi per satuan panjang dari batang disebut regangan normal ε dan diberikan persamaan berikut:



Ketika sebuah persegi panjang dengan panjang l0 diberikan tegangan geser τ sepanjang sisi atasnya, akan menggeser kesejajaran seperti ditunjukkan oleh garis putus-putus. Perubahan pada sudut γ disebut regangan geser. Perpindahan dari sisi atas δ berhubungan dengan perubahan sudut γ seperti persamaan berikut ini ketika γ diasumsikan sangat kecil:



Persamaan mengindikasikan bahwa γ ekivalen dengan perpindahan per satuan tinggi pada garis melintang. Regangan tidak memiliki satuan seperti dijelaskan oleh persamaan (3.4) dan (3.5). Dengan syarat bahwa deformasinya adalah elastis, hubungan proporsional berikut (disebut hukum Hooke) menggambarkan hubungan antara tegangan τ dan regangan ε :



Dimana konstanta E disebut modulus Young atau modulus elastisitas dan adalah nilai intrinsic dari setiap material. Satuannya sama dengan tegangan karena regangan tidak mempunyai satuan. Modulus Young dari baja adalah sekitar 206,000 N/mm2 (21,000 kgf/mm2) pada suhu ruang. 136



BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



BAB III



IWS - JWES



Hukum Hooke berikut menjelaskan hubungan antara tegangan geser τ dan regangan geser γ :



Dimana konstanta G disebut modulus kekakuan dan juga adaah nilai intrinsik dari tiap jenis material. Satuannya sama dengan satuan pada tegangan.



[2] Konsentrasi Tegangan Gambar 3.7(a) menunjukkan aliran tegangan yang di sekitar cacat. (Cacat tidak bisa mengalirkan tegangan karena tidak ada material pada bagian tersebut). Gambar 3.7(b) menunjukkan aliran air ketika sebuah halangan seperti pelat ditempatkan pada sungai dimana air mengalir. Ketika air mengalir lebih cepat di sekitar kedua ujung dari pelat, aliran dari tegangan disebut garis aliran tegangan dekat dengan kedua ujung dari cacat yang padat, tegangan di situ menjadi besar ketika terdapat cacat pada material. Hal tersebut disebut konsentrasi tegangan.



Gambar 3.7 Penjelasan konsentrasi tegangan yang disebakan oleh cacat



Gambar 3.8 menunjukkan distribusi tegangan pada sayatan melintang normal terhadap arah dari tegangan σg seperti contoh dari konsentrasi tegangan yang disebabkan oleh cacat. Gambar 3.8(a) menunjukkan kasus dimana lubang bulat terdapat pada lembaran. Ketika tegangan tarik aksial yang seragam σg diberikan pada tempat yang jauh dari lubang, tegangan maksimum pada ujung lubang yang bulat σmax adalah tiga kali lebih besar dari tegangan yang terjadi pada tempat yang sama dengan jika tanpa adanya cacat σg. Karena bentuk dari lubang tersebut yang bulat merubah dari arah vertical (arah y) ke keretakan, yang akan membuat konsentrasi tegangan akan meningkat lebih.



BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



137



IWS - JWES



BAB III



Gambar 3.8 Contoh dari konsentrasi tegangan



Rasio dari tegangan maksimum σmax terhadap tegangan (σg) dari daerah di atas,



Disebut faktor konsentrasi tegangan. Gambar 3.8 (b) menunjukkan konsentrasi tegangan pada kaki sambungan las. Kehadiran dari ketidaksambungan geometris atau takik tajam akan membentuk konsentrasi tegangan yang besar. Meskipun konsentrasi tegangan jarang berpengaruh pada kekuatan tarik statik, hal itu berpengaruh secara besar terhadap kekuatan fatik atau kekuatan patahan getas dan retakan sering terbentuk pada tempat konsentrasi tegangan. [3] Tegangan tekuk (bending) Tegangan tekuk σB dihasilkan oleh momen bending MB yang merupakan σmax maksimum pada jarak terjauh dari bidang netral beam (bidang yang terdiri atas sumbu x dan sumbu x dimana tegangan bending = 0) seperti yang ditunjukkan pada rumus (3.2) dan gambar 3.4(c) dimana d adalah jarak dari bidang netral. Pada gambar 3.4 (c), bending tegangan maksimum diberikan dengan formulasi berikut dimana y disubtitusikan dengan h/2 (=d):



Dimana Z(=I/d) disebut modulus bagian dan Z=bh2/6 untuk gambar 3.4(a)



138



BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



BAB III



IWS - JWES



Semenjak modulus bagian Z ditentukan oleh informasi pada potongan melintang dari kolom saja, hal tersebut dapat digunakan untuk mempelajari geometri dari potongan melintang yang meminimalisir tegangan maksimum. Sebagai contoh, untuk kolom dengan luas penampang sama sebuah kolom bentuk I (H) atau pipa, yang luas penampangnya besar pada jarak terjauh dari sumbu netral (sumbu z seperti pada gambar 3.4(a) dan garis berpotongan antara bidang netral dan potongan melintang memiliki nilai Z yang lebih besar, dimana bentuk kotak atau bentuk bulatan padat memiliki nilai yang lebih kecil. [4] Tegangan pada cangkang silindris dan bulat Untuk cangkang silindris atau bulat yang digunakan sebagai pressure vessel, tegangan yang disebabkan oleh tekanan p (N/mm2 atau MPa) dapat dihitung secara mudah dengan fakta dimana bentuknya, sebuah balon diam atau pada kondisi setimbang.



Gambar 3.9. Balon



Meskipun sebuah balon seperti yang ditunjukkan pada gambar 3.9 dibelah menjadi dua buah dengan pembatas bidang arsir membran imajiner, kedua bagian balon 1 dan 2 berada pada kondisi diam. Anggap balon 1 memiliki ketebalan membran h(mm) dan luas serta jari-jari balon masing-masing A(mm2) dan l(mm). Gaya yang dihasilkan oleh tegangan pada membran balon 1 adalah setimbang terhadap gaya pada membran imajiner pA(N). Karena membran imajiner tidak ada, gaya yang disokong oleh penampang melintang dari membran imajiner pA disokong oleh area lh (mm2) dari penampang membran imajiner yang berpotongan dengan balon dengan keliling l (mm). Tegangan yang bekerja pada penampang membran imajiner dan membran balon σ (N/mm2) diberikan formula berikut :



BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



139



IWS - JWES



BAB III



Gambar 3.10. Metode kalkuasi tegangan yang dihasilkan pada cangkang bulat dan silindris yang diberikan tegangan. (a) cangkang bulat, (b) cangkang silindris, (c) tegangan aksial pada cangkang silindris, (d) tegangan keliling yang dihasilkan di cangkang silindris.



Ketika cangkang bulat dengan jari-jari R dan ketebalan dinding h seperti yang ditunjukkan pada gambar 3.10(a) yang diberikan tegangan p, tegangan yang dihasilkan diberikan ditunjukkan oleh beberapa rumusan berikut ketika keliling membran pada ekuator cangkang adalah l =2πR :



Ketika cangkang silindris dengan radius R dan ketebalan h seperti yang ditunjukkan pada gambar 3.10(b) diberikan tekanan p, tegangan pada arah aksial σx ditunjukkan pada rumus dengan keliling membran imajiner 1 yang ditunjukkan pada gambar 3.10 (c) l =2πR dan rumus (3.10) :



Tegangan keliling pada cangkang silindris σy diberikan pada rumus berikut dengan keliling dari membran imajiner l = l x2 (dua kali jarak aksial sebuah l mm) seperti yang ditunjukkan pada gambar 3.10(d) mengindikasikan setengah silinder dengan jarka aksial l dan rumus (3.10):



Rumus (3.11b) dan (3.11c) mengindikasikan bahwa tegangan keliling adalah dua kali tegangan aksial pada cangkang silindris. 140



BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



BAB III



IWS - JWES



[5] Tegangan termal dan tegangan residual Jika dua buah ujung tongkat dengan cross section seragam dan jarak l adalah sama diantara dua buah dinding pada temperatur ruang θo (oC) dan tongkat dipanaskan hingga tempeartur θmax (oC) seperti yang ditunjukkan pada gambar 3.11(1)(a). Jika tongkat dapat memuai secara bebas seperti pada gambar 3.11(1)(b), batangan akan memanjang dengan besaran yang telah diberikan di bawah ini dengan Δθ=(θmax-θo):



Dimana α adalah koefisien muai linear dengan satuan 1/oC. Hal tersebut berarti dengan ekpansi 1 mm dihasilkan oleh kenaikan temperatur 1oC adalah α (mm).



Gambar 3.11 Tegangan termal yang dihasilkan pada tongkat



Panjang dari batangan, meskipun tidak berubah ketika kedua ujungnya ditempel seperti pada gambar 3.11(1)(a). Hal tersebut akan disubtitusi oleh tekanan kompresi seperti yang ditunjukkan pada gambar 3.11(1)(b) dan 3.11(1)(c) dengan ε = -Δl/l dan rumus tegangan kompresi σc ditunjukan di bawah ini menurut dengan hukum Hooke pada rumusan (3.6):



Karena nilai E pada temperatur ruang adalah 206 kN/mm2 dan α adalah 1,2 x 105/oC untuk mild steel, perbedaan temp 100oC diperoleh nilai σc = 247 N/mm2. Selanjutnya, anggaplah bahwa perubahan temperatur dibalik sehingga batangan dengan kedua ujung ditempel pada temperatur θmax (oC) didinginkan hingga temperatur ruang θo seperti yang ditunjukkan pada gambar 3.11(2)(a’). Jika batangan dengan ujung bebas seperti yang ditunjukkan oleh gambar 3.11(2)(b’) didinginkan, maka batangan akan menyusut dengan besaran Δl. Namun ketika ujungnya ditempel, maka akan terjadi tegangan tarikan σt = E.α.Δθ yang ditunjukkan pada rumusan (3.12). Tegangan termal disebut tegangan sisa (residual) karena tegangan tetap ada meskipun berada pada temperatur ruang. BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



141



IWS - JWES



BAB III



3.2 Kekuatan Statik Sifat mekanik dari material menunjuk pada kekuatan tarik dan elongasi pada batasan sempit. Hal ini meliputi kekuatan impak, tekuk, kekerasan dan ketahanan fatik pada batasan luas. Meskpun beberapa sifat diperoleh dengan beban dinamik, kekuatan material (titik luluh) diperoleh dengan percobaan tarik pada laju kecil (2 hingga 3 menit hingga patah) disebut kekuatan statik. 3.2.1 Kekuatan statik dari logam dasar [1] Uji tarik Hubungan antara tegangan σ dan regangang E (kurva tegangan-regangan) diperoleh dengan uji tarik baja karbon rendah atau mild steel di bawah ini. Sebuah spesimen di machining hingga bentuk spesimen yang ditunjukkan pada gambar 3.12(a) ditarik secara perlahan pada mesin uji tarik. Spesimen akan berelongasi sesuai dengan beban disepanjang garis OA pada gambar 3.12(b) hingga titik luluh yaitu titik A, yang juga disebut kekuatan luluh dan merupakan titik luluh atas jika disebutkan secara detil. Ketika beban tarik yang lebih kecil daripada titik luluh dihilangkan, tegangan dan regangan kembali menjadi 0 dan spesimen kembali ke bentuk asalnya. Hal ini dseibut deformasi elastis.



Gambar 3.12. Kurva tegangan-regangan yang diperoleh pada uji tarik



Ketika spesimen ditarik melewati daerah elastis (diatas titik A), beban akan turun sejenak dan hanya akan terjadi elongasi dan titik luluh bawah ditunjukkan pada titik B, yang disebut fenomena luluh. Ketika deformasi dihasilkan oleh beban yang melebihi titik luluh (titik A), hal ini disebut deformasi plastis. Ketika beban dihilangkan dan beban hilang hingga titik F, regangan permanen akan terjadi meskipun beban sudah dihilangkan atau menjadi 0. 142



BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



BAB III



IWS - JWES



Beban mencapai maksimum pada titik C. Tegangan pada titik maksimum disebut kekuatan tarik yang disimbolkan dengan σu. Jika spesimen ditarik melebihi titik beban maksimum, luas area penampang dari bagian spesimen akan mulai berkurang dan akan patah pada titik D. Regangan pada titik E setelah patah ditunjukkan dengan persen yang disebut elongasi total δ. Seperti yang ditunjukkan pada gambar 3.12(a), total elongasi diberikan pada rumusan berikut:



Dimana lo adalah jarak GG’ sebelum uji dan lf setelah patah. Berkurangnya luas Ф ditunjukkan pada gambar berikut



Dimana Ao adalah luas penampang spesimen sebelum uji dan Af adalah luas penampang terkecil pada titik setelah uji. Beberapa baja paduan rendah meliputi baja quench, baja tempered high strength, baja spesial, dan logam non-ferrous tidak memiliki fenomena luluh yang jelas seperti yang ditunjukkan pada gambar 3.12(c). Untuk hal ini seperti yang ditunjukkan pada gambar, terdapat tegangan proof 0,2% yang digunakan sebagai kekuatan luluh pada desain. Tegangan proof 0.2% adalah tegangan yang ditentukan oleh perpotongan titik kurva tegangan-regangan pada daerah elastis. Symbolnya adalah σ0,2 dan digunakan sebagai titik luluh. Ketika regangang plastis 0,5% digunakan, maka tengangan tersebut disebut tegangan proof 0,5%. Rasio luluh adalah nilai yang diperoleh dengan membagi titik luluh atau tegangan proof dengan kekuatan tarik. Nilainya untuk baja kekuatan tinggi lebih besar daripada mild steel yang ditunjukkan pada gambar 3.12(c). Dikarenakan elongasi dan penyerapan energi sebelum patah adalah kecil ketika rasio luluh besar, kemampuan untuk menahan gempa sangatlah kecil. Sehingga rasio luluh maksimum sebesar 0,8 ditentukan untuk kelas B dan C dari baja SN yang dicanai untuk keperluan struktur gedung. Titik luluh, kekuatan tarik dan total elongasi adalah sifat mekanis penting untuk baja. Sebagai contoh, titik luluh dan kekuatan tarik adalah parameter yang mengindikasikan kekuatan dari logam dan digunakan sebagai nilai standar untuk menentukan tegangan yang diperolehkan untuk keperluan struktur. Material dengan total elongasi besar disebut material ulet. Material ulet memiliki ketahanan energi yang besar sebelum patah dan memiliki waktu panjang untuk patah. Patahan ulet jarang membuat kecelakaan parah. Hal ini ditunjukkan pada gambar 3.13 dimana bentuk visual patahan ulet diobservasi.



BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



143



IWS - JWES



BAB III



Gambar 3.13 Fitur dari patahan ulet



[2] Uji tekuk atau Bending Uji tekuk untuk memeriksa kemampu-berubahan (deformability) bahan atau keuletan tekuk sebuah material planar yang telah dibentuk atau sambungan las dengan sudut yang ditentukan oleh mandrel. Hal ini dapat mengidentifikasi retak atau cacat lainnya yang terjadi pada sisi konveks lekukan.



Gambar 3.14 Metoda uji tekuk atau bending



Ketika pelat dengan ketebalan h ditekuk hingga bentuk semi bulat dengan mandrel dengan radius R seperti yang ditunjukkan pada gambar 3.14, elongasi pada permukaan konveks ε diberikan dengan rumusan berikut ketika keliling dari setengah lingkaran pada bidang netral dengan ketebalan π(R+h/2) tidak berubah pada uji tekuk dan keliling setengah lingkaran pada permukaan konveksi setelah tekuk adalah π(R+h):



Dimana radius R adalah dua kali ketebalan pelat h.



144



BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



BAB III



IWS - JWES



[3] Uji kekerasan Uji kekerasan material meliputi uji Vickers dan uji Brinell. Pada uji Vickers, sebuah identor intan dengan bentuk limas segi-empat ditekan pada pelat dengan beban tertentu dan luas permukaan identasi digunakan untuk menentukan kekerasan HV. Pada uji Brinell, identor adalah bola baja yang ditekan pada pelat dengan beban tertentu dan luas permukaan indentasi digunakan untuk menentukan kekerasan HB. Karena identasi meninggalkan jejak deformasi plastis setelah beban dihilangkan, kekerasan dihubungkan dengan kekuatan luluh dan tarik dan berikut adalah nilai empiris yang digunakan.



Dengan menggunakan rumus diatas akan dapat mengevaluasi kekuatan material yang digunakan untuk struktur secara non-destruktif 3.2.2 Kekuatan statis dari sambungan las Rasio dari kekuatan tarik sambungan las dari logam dasar disebut efisiensi sambungan. Sambungan butt pada baja karbon rendah atau mild steel maupun baja paduan rendah yang diberikan beban secara umum tidak patah pada hasil lasan namun pada logam dasar. Hal ini disebabkan karena konsep material lasan yang digunakan memiliki kekuatan luluh yang lebih tinggi dari logam dasarnya. Sehingga efisensi sambungan mencapai 100%. Ketika ukuran atau jumlah cacat lasan seperti fusi tidak sempurna, retak, undercut, blowhole dan inklusi terak besar, maka kegagalan sering terjadi pada lasan karena efisiensi sambungan dibawah 100%. Rasio luas permukaan dari berbagai cacat kepada luas permukaan patahan atau fraktur adalah rasio cacat. Hubungan empiris didapatkan antara rasio cacat dan kekuatan tarik untuk sambungan las butt tanpa reinforcement pada mild steel ditunjukkan pada garis sambung pada gambar 3.15, mengindikasikan bahwa kekuatan tarik dari sambungan las butt hampir sama dengan logam dasar jika rasio cacat tidak lebih dari beberapa persen [Ref.1]



BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



145



IWS - JWES



BAB III



Gambar 3.15 Hubungan rasio cacat pada dua jenis kekuatan untuk lasan butt pada baja



3.3 PATAHAN GETAS 3.3.1 Patahan Getas Logam Baja Sebuah fenomena dimana mild steel atau baja paduan rendah yang biasanya ulet, mengalami perpatahan brittle seperti glass atau keramik dalam kondisi khusus yang dinamakan sebagai patahan getas (brittle fracture). Patahan getas ini terutama terjadi dalam struktur las berskala besar. Sebuah kapal berstruktur las “Liberty” (kapal perang standar) tiba-tiba patah sendiri menjadi dua bagian dengan suara yang sangat keras di sebuah pelabuhan di U.S.A. Tegangan yang diaplikasikan lebih rendah dari titik luluh (yield point) dan temperaturnya cukup rendah. Kejadian tersebut merupakan salah satu kecelakaan di tahun 1940. Sejak itu, langkah-langkah untuk mencegah patahan getas pada struktur las telah disusun melalui pengembangan teknologi desain dan pengelasan. Pada gempa besar Hanshin-Awaji di Januari 1995, patahan getas pada berbagai struktur baja untuk rangka bangunan diamati. Langkah-langkah penting untuk menanggulangi patahan getas yang disebabkan oleh beban impak seperti gempa bumi diperkenalkan kembali. Sebuah retakan getas pada baja menyebar dengan cepat dan tidak stabil. Kecepatannya kadangkala mencapai 2.00 m/s. Inisiasi patahan getas ini sering menimbulkan kerusakan serius pada struktur skala besar.



146



BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



BAB III



IWS - JWES



Gambar 3.16 Permukaan patahan getas



Permukaan patahan getas ini tegak lurus terhadap permukaan pelat dan arah tegangan tarik, dan hampir tidak ada reduksi ketebalan dan permukaan berwarna putih keperakan dan menyilaukan seperti terlihat pada gambar 3.16. Pola berbentuk gunung menyebar seperti kipas angin, disebut pola chevron juga diamati. Arah dan titik permulaan ratakan dapat diidentifikasi dari pola tersebut. Ketangguhan (toughness) material terhadap patahan getas dinamakan “fracture toughness”. Fracture toughness terlalu sensitif terhadap mikrostruktur material bahwa fracture toughness di lasan tergantung pada logam induknya, kawat las, dan kondisi pengelasan. Selain baja tahan karat (austenitic stainless steel), ketangguhan pada kebanyakan baja menurun secara signifikan ketika temperatur lingkungan menurun. Adanya takik (notch) menyebabkan konsentrasi tegangan dan patahan getas terjadi. Notch yang kemungkinan menjadi titik permulaan patahan getas pada pengelasan (cacat las) seperti retakan (crack), fusi yang tidak sempurna (lack of fusion), cacat parit yang tajam (sharp undercut), dan cacat tumpang (overlap) dan retak karena fatik (sharp fatigue crack) yang bermula dan tumbuh dari cacat las. Berikut ini adalah tiga kondisi yang harus dipenuhi dalam inisiasi patahan getas: 



Adanya bagian dengan konsentrasi tegangan seperti retak dan takik







Adanya tegangan tarik







Rendahnya ketangguhan (toughness)



BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



147



IWS - JWES



BAB III



3.3.2 Temperatur Transisi dan Ketangguhan Patah (Fracture Toughness) Cara paling sederhana untuk mengevaluasi fracture toughness baja adalah dengan melakukan pengujian impak Charpy (V-notch) yang secara luas digunakan di industri. Spesimen dengan takik V seperti ditunjukkan pada gambar 3.17 (b) dipatahkan oleh impak dari pendulum tipe palu seperti pada gambar 3.17(a). Energi yang dibutuhkan untuk mematahkan spesimen (energi yang diserap vE) dapat diukur. Perbandingan antara permukaan patahan getas dan luas total disebut dengan persentase patahan getas. Pengurangan persentase patahan getas dari 100% menghasilkan persentase patahan geser. Gambar 3.18 menunjukkan hubungan antara energi yg diserap vE dan % patahan getas vs temperatur uji.



Gambar 3.17 Uji impak metoda Charpy



Gambar 3.18 Temperatur transisi didapat dari uji impact Charpy sampel V



Pada temperatur rendah, permukaan patahan menunjukkan patahan getas dengan sedikit deformasi dan berwarna putih keperakan. Energi yang diserap cukup kecil. Pada temperatur tinggi, persentase penampakan patahan getas mendekati 0%. Permukaan patahan menunjukkan patahan ulet dengan deformasi yang besar dan energi yang diserap hampir konstan, vEshelf (upper shelf energy). Energi yang diserap dan persentase penampakan patahan getas berpindah dari patahan ulet menjadi patahan getas pada rentang temperatur yang sempit, yang dinamakan temperatur transisi. Temperatur transisi ini digunakan untuk mengukur ketangguhan terhadap patahan (fracture toughness). Temperatur dimana persentase patahan getas mendekati 50% disebut temperatur transisi patahan (vTs), sementara ketika energi yang diserap setengah dari upper shelf energy disebut energi temperatur transisi (vTE). 148



BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



BAB III



IWS - JWES



Material yang temperatur transisinya rendah dan energi yang diserap tinggi disebut material tangguh. Banyak standar yang menetapkan energi diperoleh melalui uji impak Charpy pada temperatur yang spesifik, misalnya 0 0C.



Toughness (ketangguhan) adalah ketahanan spesimen bertakik terhadap perpatahan dalam artian yang luas, sementara energi yang diserap yang diperoleh melalui pengujian impak Charpy dalam pengertian yang sempit. Itu digunakan untuk evaluasi dan kontrol kualitas material.



3.3.3 Pengujian Patahan Getas dari Sambungan Las Jika diproduksi dengan seragam dan dalam kuantitas yang sama, pengujian fracture toughness dari struktur lasan menunjukkan fenomena transisi bahwa energi absosbsi dibutuhkan untuk berbagai patahan dari kecil di temperatur rendah ke patahan besar di temperatur tinggi.



Gambar 3.19 Pengujian tarik pada sambungan yang dilas



Salah satu tes simulasi patahan getas dari sambungan lasan adalah pengujian tarik sambungan lasan dengan takik, seperti pada gambar 3.19. spesimen yang besar, dimana takik terletak di bagian getas dari sambungan lasan dan tegangan sisa lasan, dilakukan kepada kondisi yang kritis yang mungkin ada di stuktur lasan untuk menghasilkan patahan getas untuk memperkuat keamanan sambuangan lasan. Dalam skala besar, pengujian patahan getas menghasilkan indikasi bahwa jika materialnya sama, temperatur transisi umumnya meningkat atau patahan getas besar kemungkinan terjadi ketika 1) ujung takikan tajam, 2) Takikan panjang, 3) ketebalan tinggi, 4) tegangan tarik sisa tinggi, dan 5) kecepatan pembebanan tinggi.



BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



149



IWS - JWES



BAB III



3.3.4 Pencegahan Patahan Getas Karena tiga kondisi yang dijelaskan pada bagian akhir 3.3.1 harus dipenuhi agar patahan getas terjadi, eliminasi setidaknya satu dari mereka cukup untuk mencegah patahan getas. Itu penting dalam desain pengelasan dan produksi, untuk mengurangi diskontinyuitas geometri dalam struktur, untuk mencegah tebentuknya cacat pengelasan (weld cracking, lack of fusion, dan sharp undercut) dan untuk mencegah distorsi angular. Pengujian patahan getas seperti pada gambar 3.19 telah mengindikasikan bahwa pengurangan tegangan sisa pada lasan cukup efektif dalam mencegah perpatahan getas karena adanya tegangan tarik sisa meningkatkan temperatur transisi untuk inisiasi patahan getas. Saat ini, material dengan ketangguhan tinggi biasanya dipilih untuk mencegah patahan getas pada struktur jika tegangan sisa pengelasan.



3.4 Kekuatan Fatik 3.4.1 Fatik Material logam mengalami kegagalan pada beban yang lebih kecil dalam pembebanan dinamis daripada pembebanan statis. Fenomena ini dinamakan fatik. Ada kemungkinan kegagalan fatik pada banyak struktur yang dikenakan beban fluktuasi yang teratur ataupun yang tidak teratur seperti bagian permesinan yang berotasi atau bergetar, kendaraan yang berjalan, jembatan dan tanki bertekanan. Kenyataannya, masih banyak contoh kegagalan struktur yang disebabkan oleh inisiasi retak fatik karena adaya pembebanan dinamis. Hal itu sangat penting, setidaknya untuk mencegah terjadinya kegagalan fatik. Pada struktur yang terbuat dari material logam umumnya, siklus tegangan menciptakan microscopis slip (slip dalam skala atom). Sejumlah tegangan dibutuhkan untuk membentuk kekasaran permukaan dan kemudian retak. Retakan ini berkembang seiring siklus tegangan yang dikenakan hingga mengalami kegagalan. Siklus tegangan dibutuhkan untuk meng-inisiasi retakan. Fatik sangat peka terhadap konsentrasi tegangan. Kekuatan fatik sebanding dengan kekuatan statik material seperti tegangan luluh dan kekuatan tarik dengan sedikit konsentrasi tegangan.



150



BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



BAB III



IWS - JWES



Gambar 3.20 Permukaan Patahan Fatik



Karakteristik fatik adalah deformasi plastis secara makroskopis tidak terjadi bahkan jika material ulet dan permukaan patahan flat dan tegak lurus terhadap arah tegangan tarik. Karena pola garis pantai yang disebut pola kerang atau beach mark yang karakteristik terhadap permukaan patahan fatik mungkin muncul seperti pada gambar 3.20, yang bisa diidentifikasi dengan mata telanjang. 3.4.2 Pengujian Fatik Pengujian fatik merupakan pengujian untuk mempelajari sifat fatik yang menunjukkan hubungan antara tegangan dan jumlah siklus hingga gagal (fatigue life) untuk material atau struktur yang dikenai tegangan dinamis (beban). Siklus pembebanan reguler yang terdiri dari tegangan rata-rata σm dan amplitudo tegangan σa yang biasanya diaplikasikan seperti pada gambar 3.21 (a). Perbandingan tegangan minimum σmin terhadap tegangan maksimum σmaks disebut rasio tegangan R (= σmin/ σmaks). Pengujian standar adalah pengujian siklus tarik-kompresi dimana tegangan diulang antara nilai positif dan negatif yang nilai absolutnya sama (R=-1) seperti pada gambar 3.21(b) dan pengujian siklus tensionzero dimana tegangan diulang antara 0 dan nilai (tension) positif (R=0) seperti pada gambar 3.21(c). Daerah fluktuasi tegangan S diambil di sumbu vertikal dan fatigue life N (jumlah siklus hingga gagal) diambil di sumbu horisontal pada skala logaritma untuk plotting data eksperimen. Kurva menghubungkan titik data yang disebut kurva atau S-N. Amplitudo tegangan umumnya diambil sebagai S dalam kondisi R=1 dan tegangan maksimum diambil dalam kondisi R=0. Daerah fluktuasi tegangan iS mempengaruhi umur fatik dengan signifikan.



BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



151



IWS - JWES



BAB III



Gambar 3.21 Siklus stress dan diagram S-N untuk baja karbon



Untuk baja karbon, ada tegangan dimana tidak terjadi kegagalan fatik setalah sejumlah siklus. Batas tertinggi tegangan (level horisontal kurva S-N pada gambar 3.21) disebut batas fatik atau batas endurasi. Tegangan pada sejumlah siklus (umur fatik) didefinisikan sebagai kekuatan waktu yang merupakan ukuran kekuatan fatik. Untuk sambungan lasan, baja berkekuatan tinggi dan material bukan besi (non ferous), batas fatik yang jelas tidak mungkin diamati. Kekuatan waktu untuk 2 juta (2 x 106) siklus seringkali digunakan untuk membandingkan kekuatan fatik sebuah material. Diketahui bahwa kekuatan fatik umumnya menurun ketika kekerasan meningkat. Umur fatik dari 10000-100000 siklus digunakan sebagai standar untuk mengklasifikasikan tipe fatik; fatik dengan siklus rendah dimana kegagalan terjadi setelah sejumlah siklus tegangan lebih kecil daripada standar dan fatik bersiklus tinggi dimana kegagalan terjadi setelah sejumlah siklus lebih besar daripada standar. Pada kapal, pesawat terbang, dan bejana bertekanan, fatik bersiklus rendah seringkali menjadi masalah karena fluktuasi yang besar dalam peng-aplikasian beban dapat di harapkan, meskipun sejumlah siklus dari beban yang diaplikasikan tidak terlalu besar seperti dalam vibrasi dan rotasi.



152



BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



BAB III



IWS - JWES



3.4.3 Fatik pada Sambungan Las Ketahanan fatik secara signifikan dipengaruhi oleh bentuk dan kondisi permukaan dari sambungan lasan. Retak fatik secara umum terinisiasi pada konsentrasi tegangan di ujung lasan. Gambar 3.22 menunjukkan kekuatan fatik dari sebuah ‘butt joint’. Penghalusan sambungan permukaan lasan dengan cara memindahkan reinforcement, secara signifikan akan meningkatkan kekuatan fatik jika dibandingkan dengan hasil pengelasan langsung karena penghalusan tersebut akan mengeliminasi konsentrasi tegangan. Penghalusan ujung lasan dengan grinding atau melelehkan ulang dengan TIG akan menurunkan konsentrasi tegangan dan secara efektif akan meningkatkan kekuatan fatik.



Gambar 3.22 Grafik Pengaruh Flank Angle terhadap Ketahanan Fatik pada Ujung Lasan



Disamping adanya konsentrasi tegangan akibat reinforcement, dapat juga diakibatkan oleh distorsi misangular dan lain-lain. Lebih jauh, dengan adanya cacat lasan seperti blowhole, inklusi terak, dan kegagalan penyambungan dapat menurunkan kekuatan fatik. Rasio cacat mempengaruhi kekuatan fatik secara sigifikan (dengan rasio cacat 0,7 akan mengurangi kekuatan fatik sebesar 10%). Karena cacat ini terjadi secara tegak lurus terhadap arah beban, maka perlu pencegahan pada cacat ini dan sesegera mungkin harus diperbaiki saat masalah diketahui saat inspeksi;



BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



153



IWS - JWES



BAB III



3.5 Creep dan Korosi Pada hasil lasan akan terdapat retak akibat creep (mulur) dan korosi sebagai fenomena dimana struktur lasan berada dibawah beban statis dibawah elongasi kondisi elastis (tegangan lebih kecil dibanding yield stress) terhadap waktu, seperti ditunjukkan seperti gambar dibawah ini :



Gambar 3.23 Fenomena Retak Akibat Creep (Mulur) dan Korosi



Creep adalah suatu keadaan dimana temperatur struktur (lasan) tinggi dengan pembebanan statis yang menimbulkan deformasi dan akhirnya mengakibatkan perpatahan. Makin tinggi temperatur atau makin tinggi pembebanan, maka creep rate-nya juga akan semakin tinggi. Analisa terhadap creep ini adalah hal yang penting pada struktur yang berada pada suhu tinggi. Creep dipengaruhi oleh komposisi kimia, ukuran butir, perlakuan panas, dll. Saat ini sudah mulai banyak dilakukan pengembangan dan penelitian mengenai baja tahan korosi dan oksidasi, yang mengalami deteriorasi sangat kecil jika diaplikasikan pada suhu tinggi. Baja ini memiliki sifat mekanik yang baik dengan ketahan creep yang tinggi. Retak akibat tegangan korosi / Stress Corrosion Cracking (SCC) adalah suatu keadaan dimana retak terinisiasi dan terpropagasi pada lingkungan tertentu dimana amat mudah terjadi reaksi kimia antara material dengan lingkungan. Reaksi ini dapat menyebabkan sebuah lubang retakan dan akan mengalami propagasi akibat reaksi elektrokimia (konsep yang berbeda dengan HIC – Hydrogen Induced Cracking).



154



BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



BAB III



IWS - JWES



Sifat pada SCC : 1. Hanya terjadi pada paduan (tidak pada logam murni) 2. Terjadi pada lingkungan yang rentan (lingkungan korosif) Contohnya adalah aplikasi baja austetit pada lingkungan klorida. Sementara HIC terjadi pada : 1. Mudah terjadi pada material yang tingkat kekerasannya tinggi 2. Mudah terjadi pada material dengan tensile stress yang tinggi 3. Meningkat seiring kandungan gas hidrogen 3.6 Tegangan Sisa dan Distorsi pada Pengelasan 3.6.1



Penyebab Tegangan Sisa pada Pengelasan



Penyebab dari munculnya tegangan sisa dan distorsi pada pengelasan adalah panas yang berubah-ubah akibat masukan panas dari proses las. Lihatlah gambar (a) dibawah ini. Jika koin homogen pada suhu 200C dipanaskan sampai 1000C, maka terjadi pemuaian seragam. Begitu juga jika koin tsb didinginkan kembali sampai 200C, maka koin akan menyusut secara seragam juga.



Gambar 3.24 Perubahan Ukuran Logam akibat Panas



Pada gambar (b) dapat dilihat dua jenis pelat berbeda akan digabung menjadi satu menggunakan teknik pengelasan. Contohnnya, deposit metal yang di lelehkan ( sampai suhu 15000C) akan digabung dengan logam induk yang berada pada suhu 200C. Deposit metal ini nantinya akan mendingin dan pastinya akan mengalami penyusutan. Namun, karena telah menyatu dengan logam induk, tentunya deposit metal ini tidak akan bisa menyusut dengan bebas, karena ada hambatan dari logam induk yang tidak mengalami penyusutan (karena tidak ada penurunan suhu). Hal ini akan menimbulkan BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



155



IWS - JWES



BAB III



sebuah tegangan sisa pada hasil lasan. Penyusutan yang tidak bebas ini secara umum akan menimbulkan distorsi pada daerah sambungan. Hal ini dipengaruhi oleh panas tadi. Semakin tinggi panas yang dihasilkan mesin las, maka akan makin jauh jarak pendinginannya, sehingga tegangan sisa yang ditimbulkan juga makin besar dan distorsi juga meningkat.



Gambar 3.25 Mekanisme Timbulnya Tegangan Sisa pada Pengelasan



Mekanisme pada gambar 3.24 (b) diilustrasikan pada gambar 3.25 diatas. Pelat W dan B digambarkan menempel pada suatu pelat yang tidak ikut terdeformasi (rigid plate). Pelat W menggambarkan ‘weld’ (logam terdeposit) sementara pelat B adalah logam induk atau ‘base metal’. Pada awal proses pendinginan (a), pelat W akan mulai menyusut dan menimbulkan tegangan tarik.



Gambar 3.26 Grafik Hubungan Yield Stress terhadap Temperatur



156



BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



BAB III



IWS - JWES



Karena yield stress lebih rendah pada saat suhu logam meningkat, tegangan tarik pada pelat W akan langsung mencapai tensile yield stress-nya saat proses pendinginan. Karena pelat B cenderung menahan bentuknya dari penyusutan W, maka munculah gaya kompresi. Timbulnya tegangan sisa seperti pada gambar 3.25 (b) dapat dijelaskan melalui gambar (c). Pada gambar (c) ada satu bagian pelat W yang lepas dari rigid plate, sehingga diperlukan gaya tarik untuk menahan terjadinya penyusutan homogen pada pelat W agar kembali menempel pada rigid plate. Hal ini akan menimbulkan gaya tekan pada pelat B sehingga tegangan sisa akan muncul namun kondisi lasan akan baik (b). Karakteristik dari distribusi tegangan sisa adalah jumlah dari tegangan sisa yang dihasilkan pelat W pada keadaan setimbang dengan tegangan kompresi yang dihasilkan pelat B. Karena tidak ada gaya luar yang diaplikasikan, maka tegangan ini akan selalu setara dengan sendirinya. Karena sumber panas pada pengelasan meningkatkan suhu logam secara lokal dan cepat serta suhu logam induk di sekitar lasan yang sama dengan logam deposit, maka lebar tegangan sisa pada arah lasan (yang kini menjadi yield stressnya) lebih lebar dari weld metal (mengacu pada gambar 3.27). Sebuah logam, jika dipanaskan dengan suhu yang meningkat cenderung mengalami pemuaian. Karena logam tersebut tersambung dengan rigid plate, maka dengan pemuaian tersebut akan muncul gaya kompresi. Karena yield stress material menurun sebagaimana temperatur meningkat (gambar 3.26), tegangan kompresi ini akan mencapai yield stress-nya pada suhu tertentu sehingga material mulai mengalami pengmuluran. Regangan kompresi plastis dihasilkan dari logam terdeformasi tersebut secara kompresif. Seiring dengan penyusutan akibat pendinginan sampai suhu kamar, tegangan tarik akan timbul. Dengan kata lain, timbulnya regangan kompresi plastis pada temperatur yang meningkat adalah penyebab timbulnya tegangan tarik sisa pada base metal. Jika deformasi plastis tidak terjadi saat pemanasan, maka pastinya panjang logam akan sama seperti sebelum dipanaskan sehingga tidak ada tegangan sisa yang timbul, sebaliknya, jika logam tidak menyusut saat didinginkan, maka tidak ada tegangan tarik sisa yang muncul 3.6.2



Distribusi Tegangan Sisa Hasil Pengelasan



Gambar 3.27 menunjukkan distribusi tegangan sisa dengan panjang sisi butt joint lebih dari 500mm. Seperti dijelaskan sebelumnya, karena logam cenderung menyusut saat didinginkan, penyusutan pada arah y (arah lasan) berhenti akibat kondisi logam induk yang dingin, sehingga tegangan muncul. Pada arah garis pengelasan, tegangan tarik sisa sebesar yield stress saat temperatur ruang dihasilkan di sekitar daerah lasan. Pada sumbu x, tegangan kompresi sisa dihasilkan pada kedua sisi dari tegangan tarik sisa untuk menyeimbangkan tegangan tarik sisa hingga total tegangan = nol (setimbang).



BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



157



IWS - JWES



BAB III



Karena tegangan tarik sisa sama dengan yield stress pada temperatur ruang di sumbu y, yang merupakan garis tengah logam lasan, tegangan sisa pada sumbu y memiliki distribusi untuk mencapai tegangan normal pada permukaan bernilai nol di dekat kedua ujung sambungan lasan.



Gambar 3.27 Distribusi Tegangan Sisa pada Arah Garis Pengelasan



Pada baja dengan kandungan Nikel 9%, yang volumenya berubah dibawah suhu 5000C selama proses pendinginan karena mengalami transformasi fasa, tegangan tarik sisa pada arah garis pengelasan tidak perlu mencapai yield stress.



Gambar 3.28 Tegangan Sisa pada Arah Tegak Lurus terhadap Garis Las



Tegangan sisa terhadap arah normal pada garis pengelasan dipengaruhi oleh pengontrolan pada sumbu x (normal terhadap sumbu y atau garis lasan). Pada kondisi bebas dimana kontraksi di arah x tidak besar, maka nilai kecil. Gambar 3.28 (a) menunjukkan distribusi dari pada sunbu x dan y. Hal ini memiliki sifat bahwa tegangan sisa pada kompresi dengan nilai mutlak yang besar dikedua ujung pada garis lasan dan nilai tarik yang kecil di tempat lain. 158



BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



BAB III



IWS - JWES



Dibawah ini adalah penjelasan penyebab munculnya disebabkan tegangan sisa pada arah y seperti yang dijelaskan pada gambar 3.28 (b) : Jika sebuah sambungan ‘butt joint’ seperti pada gambar 3.27 terbagi pada dua pelat pada sunbu y yang merupakan pertengahan dari garis las, tiap pelat yang tersambung pada satu sisi terdeformasi menjadi sesuai gambar 3.28 (b). Untuk membuat dua pelat terdeformasi ini menjadi pelat tunggal seperti pada gambar 3.28 (a), maka kita perlu memberi gaya tekan pada arah x pada ujung dan gaya tarik di tengah, seperti pada gambar 3.28 (b). Tegangan ini membuat tegangan sisa yang merupakan jumlah yang ada di sumbu y haruslah nol.



3.6.3 Distorsi pada Pengelasan Pemuaian yang tidak biasa disebabkan panas dari pengelasan dan penyusutan yang tidak biasa diakibatkan pendinginan, menimbulkan berbagai jenis distorsi pengelasan pada struktur seperti yang ditunjukkan oleh gambar 3.29. Umumnya distorsi ini berkembang dengan beberapa kombinasi.



Gambar 3.29 Berbagai Jenis Distorsi pada Pengelasan



BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



159



IWS - JWES



BAB III



[1] Penyusutan Transversal Penyusutan pada arah tegak lurus terhadap garis lasan seperti yang ditunjukkan gambar 3.29 (a). Banyaknya penyusutan transversal S (mm) pada butt joint yang bersudut yang terbentu dari SMAW (Shielded Metal Arc Welding) dapat di-estimasi dengan pers 3.17 dimana lebar rata-rata sudut adalah Bw (mm) : ………………………………...............(3.17) [2] Penyusutan Longitudinal Penyusutan pada arah garis lasan seperti yang ditunjukkan oleh gambar 3.29 (b). Jenis ini adalah jenis yang yang terluas pada pusat garis lasan dan secara signifikan menurun beberapa kali posisinya seluas jarak ketebalan pelat terhadap garis lasan. Penyusutan longitudinal lebih kecil dibanding penyusutan transversal. [3] Distorsi Tekuk Longitudinal Distorsi tekuk longitudinal adalah distorsi penekukan pada arah garis lasan seperti yang ditunjukkan oleh gambar 3.29 (c). Hal ini adalah disebabkan oleh momen tekuk yang dihasilkan dari penyusutan longitudinal. Hal ini menjadi masalah pada Balok T dengan pengelasan fillet serta pada pipa yang dilas seam. [4] Distorsi Angular Distorsi angular adalah distorsi yang terjadi pada segala arah pada bidang normal dari garis lasan seperti yang ditunjukkan oleh gambar 3.29 (d). Distorsi ini sering terjadi pada lasan groove V dan bead on plate. Umumnya pengelasan dengan SAW akan dihasilkan distorsi angular yang lebih kecil dibandingkan penyambungan dengan GMAW. Distorsi angular akan meningkat pada sambungan fillet dengan meningkatnya lapisan las yang dibuat. [4] Distorsi Rotasi Bidang Distorsi rotasi bidang adalah distorsi yang terjadi selama pengelasan dimana groove sambungan terbuka atau tertutup garis lasan seperti yang ditunjukkan oleh gambar 3.29 (e). Distorsi ini dapat dikurangi dengan melakukan las cantum (tack weld) pada alur lasannya sebelum dilas. Umumnya pengelasan dengan SAW akan menghasilkan distorsi rotasi yang lebih besar dibandingkan penyambungan dengan GMAW. Semakin besar heat input maka akan semakin besar distorsi rotasi yang terjadi. [5] Distorsi buckling Distorsi buckling adalah distorsi yang terjadi selama pengelasan sedemikian rupa sehingga meyerupai tempat dudukan (saddle-shape) seperti yang ditunjukkan oleh gambar 3.29 (f). Distorsi buckling adalah contoh dari residual tekan (kompressif) dan sering terjadi pada penyambungan pelat yang tipis. 160



BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



BAB III



IWS - JWES



3.6.4 Pengaruh dari Tegangan Sisa Las [1] Pengaruh terhadap Kekuatan Statis Karena patahan statis untuk material yang dilas dan ulet akan terjadi setelah deformasi plastis, maka tegangan sisa tidak akan berpengaruh terhadap kekuatan statis. Mengingat tegangan sisa memiliki kesetimbangan mandiri (selfequilibrium), maka tergangan sisa tidak berpengaruh terhadap kekuatan luluh. [2] Pengaruh terhadap Kekuatan Fatik Karena patahan fatik akan terinisiasi pada daerah di bawah tegangan yang relatif kecil di daerah elastis maka kekuatan fatik dipengaruhi oleh tegangan sisa. Jika sebuah celah (takik) terinisiasi akibat dari cacat lasan seperti retak dan fusi yang tidak sempurna atau konsentrasi tegangan pada struktur tersebut berada. Dengan adanya tegangan sisa tarik, akan menurunkan tegangan rata-rata secara keseluruhan dan menurunkan kekuatan fatik. Dalam kondisi fatik siklus rendah, adanya tegangan sisa tidak signifikan mempengaruhi kekuatan fatik. Fenomena ini dianggap terjadi sedemikian rupa sehingga tegangan sisa menurun oleh tegangan tinggi berulang-ulang sebelum retak fatik terinisiasi dan akhirnya pengaruh dari tegangan sisa akan menghilang. [3] Pengaruh terhadap patah getas Karena adanya tegangan sisa tarik pada takikan yang memiliki efek yang sama akibat siklus tegangan, maka patah getas dapat terjadi pada tegangan yang jauh lebih kecil daripada ketika tegangan sisa tarik tidak ada. [4] Pengaruh terhadap tekuk dan stress corrosion cracking (korosi retak tegang) Tegangan sisa, terutama tekan, menurunkan kekuatan tekuk buckling suatu struktur. Stress corrosion cracking (SCC) adalah fenomena yang diamati bila baja ini mengalami tegangan tarik pada lingkungan tertentu. Akibatnya, adanya tegangan sisa tarik yang disebabkan oleh pengelasan umumnya mempercepat korosi retak tegang.



3.6.5. Penghilangan tegangan sisa pengelasan (PWHT) Ada dua metode untuk menghilangkan tegangan sisa: metode termal di mana lasan dipanaskan dan metode mekanik di mana lasan dihasilkan secara lokal. Metode yang sangat penting adalah metode termal yang disebut perlakuan panas pasca-pengelasan (post-weld heat treatment/PWHT). Tegangan luluh material logam secara signifikan menurun terhadap kenaikan suhu (lihat Gambar 3.26.). Jika material yang dikenai tegangan meskipun lebih rendah dari yield point, deformasi plastik akan dihasilkan. Akibatnya, tegangan sisa menjadi kecil BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



161



IWS - JWES



BAB III



jika lasan dengan tegangan sisa diadakan pada temperatur tinggi. Semakin tinggi suhu pemanasan atau lama waktu pemanasan, semakin berkurang tegangan sisa. Secara umum, suhu pemanasan lebih tinggi sekitar dari ~600oC untuk baja ringan dan lebih tinggi dari ~680oC untuk baja paduan rendah, dan pendinginan lambat (kuens) diikuti setelah pemanasan dengan waktu satu jam per 25m ketebalan. Suhu pemanasan untuk baja kuens dan temper harus lebih rendah dari suhu temper untuk baja (lihat tabel 4.15 pada bab 4). Pemanasan seragam biasanya dilakukan dalam tungku besar. Bila struktur besar, hanya daerah lokal sekitar las yang dipanaskan [Ref.5]. PWHT efektif tidak hanya untuk mengurangi tegangan sisa tetapi juga untuk melunakkan daerah HAZ dan memulihkan keuletan, untuk mengeluarkan hidrogen dari las, untuk memulihkan ketangguhan takik dan mencegah perubahan ukuran presisi mesin. PWHT harus diterapkan sebagai aturan umum ketika ketangguhan lasan dari sebuah bejana bertekanan dengan ketebalan 38mm atau lebih besar tidak cukup. PWHT sering digunakan ketika korosi retak tegang merupakan masalah yang utama yang harus diatasi.



3.6.6 Pengaruh Distorsi Pengelasan dan Pencegahannya Jika ada distorsi seperti distorsi sudut dan distorsi longitudinal terjadi, bagian centerline (tengah) berbeda dari garis lurus seperti yang ditunjukkan pada Gambar.3.30. karena tegangan lentur sekunder diproduksi, kekuatan statis, kekuatan lelah, kekuatan patah getas, kekuatan tekuk, dll. menjadi lebih rendah. Out-of-plane distorsi harus diminimalkan sebisa mungkin.



Gambar. 3.30 Perubahan centerline disebabkan oleh distorsi sudut dan tegangan tekuk



Faktor-faktor yang mempengaruhi distorsi pengelasan umumnya adalah masukan panas, temperatur preheat, tebal pelat dan konfigurasi sambungan, kondisi tegangan (restrain), urutan pengelasan dan urutan deposit (lihat Bab IV), dan metode pengelasan. Mengendalikan faktor-faktor tesebut dapat meminimalkan distorsi las. Cara termudah yaitu memberikan total masukan panas yang kecil umumnya dapat mengurangi distorsi pengelasan. Merancang prosedur pengelasan, terutama urutan las, urutan deposit dan kondisi penahan (jig), secara efektif dapat mengurangi distorsi pengelasan. 162



BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



BAB III



IWS - JWES



Presetting pelat untuk memberikan sejumlah distorsi pada arah yang berlawanan untuk mengkompensasi distorsi, akan dapat meminimalkan distorsi angular pada pengelasan butt dan pengelasan fillet. Metoda ini disebut presetting. Dalam rangka untuk memperbaiki distorsi, metode mekanis seperti pressing rolling, dan metode termal dari pemanasan lokal (pemanasan spot atau pemanasan linier) diikuti oleh pendinginan cepat. Namun secara prinsip, prosedur pengelasan yang baik harus dirancang untuk meminimalkan distorsi pengelasan.



3.7 Prinsip Desain Sambungan Las Sebuah struktur baja harus dapat menunjukan performa yang diharapkan, dengan memenuhi kekuatan struktur yang dibutuhkan dan kekakuan. Kinerja struktur las sering tergantung pada kualitas las, yang ditentukan oleh desain pengelasan dan produksi pengelasan. Dalam desain pengelasan, berbagai macam hal seperti pemilihan material, pemilihan proses pengelasan dan kondisi pengelasan, desain struktur las, pemilihan tipe sambungan dan desain sambungan harus dipelajari dan instruksi dibuat untuk fabrikasi. Bagian ini menjelaskan item-item dasar untuk desain sambungan las yang diperlukan untuk membuat pengertian yang baik antara desainer las dan personil yang terlibat dalam produksi pengelasan. 3.7.1 Klasifikasi jenis las dan bentuk alur dan bagian sambungan Lasan diklasifikasikan ke dalam alur las sesuai dengan bentuk dari alur ke dalam deposit logam yang akan diisi, fillet lasan akan hubungan antara logam las dan bagian logam lainnya, selain itu ada beberapa jenis las seperti las plug, las seam dan las permukaan. [1] Alur (groove) Las



Groove weld adalah las yang dilakukan setelah suatu alur yang sesuai disusun di tepi dua bagian yang akan dilas. Hal ini diterapkan untuk butt joints (sambungan butt), T-joints (sambungan T), corner joints (sambungan sudut) dan edge joints (sambungan tepi) seperti dijelaskan dalam 3.7.2.



Gambar 3.31 Jenis-jenis lasan Groove



BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



163



IWS - JWES



BAB III



Gambar 3.31 menunjukkan jenis las alur (groove) yang digunakan untuk sambungan butt. Simbol yang dijelaskan dalam kurung adalah simbol pengelasan yang digunakan dalam desain pengelasan untuk menunjukkan bentuk alur. Alur ini tepat dipilih sesuai dengan tebal pelat dan metode pengelasan. Jenis-jenis alur dapat dicirikan sebagai berikut: 1. Square groove (alur persegi) Alur persegi dapat dicirikan: persiapan alur mudah, deposit logam dalam jumlah sedikit dan distorsi sedikit, tetapi tidak dapat diterapkan pada pelat tebal. Ketebalan maksimum dari pelat dimana penetrasi sambungan lengkap dapat diperoleh dengan las MAG adalah sekitar 6mm. 2. Single V groove (alur v tunggal) Alur V tunggal dapat dicirikan: persiapan alur relatif mudah dan dapat digunakan untuk pengelasan pada semua posisi kecuali pengelasan horisontal. Jumlah deposit logam besar untuk sebuah pelat tebal. Distorsi sudut dan susut melintang yang besar. 3. Double V groove (alur V ganda) Alur v ganda dapat dicirikan dengan persiapan alur agak sulit, namun dengan mengisi sejumlah kecil deposit logam pada alur tsb akan diperoleh distorsi las yang kecil. 4. Single bevel groove (Alur bevel tunggal) Alur bevel tunggal dapat dicirikan dengan persiapan alur relatif mudah. Sangat cocok untuk pengelasan horizontal. 5. Double U groove (alur U ganda) Alur U ganda dapat dicirikan dengan persiapan alur agak sulit dan menggunakan alat permesinan. Jumlah deposit logam lebih kecil untuk pelat yang sangat tebal. alur U ganda membuat distorsi las lebih kecil dari pada alur V ganda.



Flare groove weld (las alur Flare) ditunjukkan pada Gambar. 3.32 adalah pengelasan yang dilakukan disisi luar yang terbentuk antara dua pelat bengkok atau antara pelat dan baja bulat. Gambar 3.33 menunjukkan nama bagian-bagian dari sebuah single J groove (alur J tunggal) dengan backing. Bentuk alur ditunjukkan oleh sudut bevel (dalam hal ini, setara dengan alur sudut), kedalaman bevel, radius bevel, root opening, root face, dll.



164



BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



BAB III



IWS - JWES



Gambar. 3.32 alur las Flare



Gambar. 3.33 Nama bagian alur U tunggal



Las alur (groove) terdiri dari complete joint penetration weld (penetrasi las penuh) dan incomplete joint penetration weld (penetrasi tidak penuh) seperti ditunjukkan pada Gambar. 3.34. Sebuah kekuatan sambungan las dengan penetrasi penuh harus memiliki kekuatan yang cukup sebanding dengan logam dasar dan karenanya diterapkan untuk kekuatan. Ini adalah aturan umum bahwa bentuk dan dimensi alur harus dirancang sehingga luas penampang diminimalkan selama lasan tanpa adanya cacat.



Gambar. 3.34 Jenis - jenis penetrasi lasan



Gambar 3.31 menunjukkan alur yang digunakan dalam penetrasi las penuh. Untuk menjamin penetrasi sambungan penuh, maka perlu menggunakan backing (alas) atau menerapkan penetrasi bead selain akurasi persiapan sambungan las dalam pengelasan dari satu sisi (one side). Dalam las dua sisi (double-sided), perlu menerapkan back gouging (pengaluran kembali) sebelum pengelasan dari sisi belakang. Penetrasi las tidak penuh (incomplete joint penetration weld ) ditunjukkan pada gambar. 3.34 (b) memiliki bagian yang tidak menyatu di dalamnya. Dalam hal ini sudut alur dan kedalaman bevel harus cukup sehingga kedalaman leher yang diperlukan terpenuhi (lihat gambar 3.71.). Penetrasi sambungan lasan tidak penuh (incomplete joint penetration weld) semestinya tidak diterapkan pada komponen lasan yang dibebani oleh beban siklik (dinamis).



BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



165



IWS - JWES



BAB III



[2] Las Fillet Las Fillet adalah las di mana bead diletakkan di dua sudut permukaan bagian part yang ortogonal sehingga penampang dari bead adalah segitiga. Hal ini diterapkan pada T-joint, cross joint, lap joint, dll. Dapat diklasifikasikan menurut bentuk penampang dari bead menjadi convex filled weld (las filet cembung), concave fillet weld (las filet cekung) dan concave-convex mixed fillet weld (las filet campuran cembung-cekung) seperti yang ditunjukkan dalam gambar. 3.35.



Gambar 3.35 lasan Fillet



Las filet dapat diklasifikasikan menurut arah pembebanan yang diterapkan ke sambungan berikut: front fillet weld (las filet depan), side fillet weld (las filet samping) dan oblique fillet weld (las fillet miring) seperti ditunjukkan pada gambar. 3.36.



Gambar. 3.36 Jalur lasan dan arah beban lasan filet



Seperti ditunjukkan dalam Gambar. 3.37, las filet dapat diklasifikasikan ke dalam las filet kontinyu dan las filet rweputus (intermiten) yang dapat diklasifikasikan lebih lanjut ke dalam las rantai filet intermiten ( chain intermittent fillet weld) dan staggered intermittent fillet weld.



Gambar. 3.37 Las fillet kontinyu dan fillet terputus (intermitten)



166



BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



BAB III



IWS - JWES



Las filet agak mudah untuk menjaga bentuk bagian part dan memiliki distorsi pengelasan lebih kecil dari las alur (groove). Namun kekuatan las filet umumnya lebih rendah dari sambungan alur (groove joint) karena intensitas konsentrasi tegangan ada pada akar dan ujung lasan fillet. Oleh karena itu, las filet tidak digunakan untuk part dengan kekuatan utama atau part yang dibebani dengan beban siklik atau beban impak. [3] Plug weld (las Plug) dan slot weld (las slot) Sambungan tumpang (lap joint) dimana salah satu part atau bagian memiliki ketebalan melalui lubang yang diisi dengan deposit logam untuk menyambung dengan bagian part lainnya seperti yang ditunjukkan pada gambar. 3.38 disebut las plug (plug weld). Bila lubang yang memanjang menjadi slot, hal itu disebut las slot. Dalam las slot dimana lubang yang memanjang membuat panjang lasan yang lebih besar, bagian dalam lubang filet dilas ketika seluruh bagian dalam lubang tidak perlu diisi dengan logam las. Hal ini digunakan untuk baja lembaran atau sebagai lasan bantu ketika kekuatan las filet saja tidak cukup.



Gambar. 3.38 las Plug dan las slot



[4].



Las Seam



Pengelasan di mana dua bagian pelat dilas sepanjang permukaan luar dari kedua logam tersebut seperti yang ditunjukkan pada gambar 3,39 disebut las seam. Pengelasan dipakai untuk menyambungkan dua pelat dengan menggunakan pancaran elektron atau laser. Pengelasan berlapis sepanjang pelat secara kontinyu dengan mesin las titik tahan listrik disebut pengelasan tahanan listrik seam.



Gambar. 3.39 Skematis Las seam



BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



167



IWS - JWES



[5].



BAB III



Las pelapisan Permukaan (surfacing)



Las permukaan adalah las yang dibentuk dari bead (bead adalah logam las yang dibuat dengan single pass) pada permukaan logam induk tetapi tidak untuk menyambung bagian-bagian logam seperti yang ditunjukkan pada gambar 3.40.



Gambar. 3.40 Skematis Las pelapisan surfacing



Pengelasan umumnya digunakan untuk proses perbaikan (ripair) dan pengerasan pada permukaan logam induk, bead yang terbentuk akan meningkatkan ketahanan korosi dan keausan permukaan logam induk. Pengelasan Permukaan dilakukan pada groove surface sehingga komposisi kimia dari logam induk bercampur dan mempengaruhi deposit logam dari lasan ketika groove weld terbentuk. Pengelasn seperti ini disebut juga buttering karena prosesnya seperti mengoleskan mentega pada sepotong roti.



3.7.2 Jenis-jenis sambungan las Sambungan las diklasifikasikan menurut konstruksi lasnya seperti butt joint, T-joint, corner joint, split joint, lap joint, edge joint dan flange joint. [1] Sambungan Buntu (Butt joint) (gambar. 3,41)



Butt joint terdiri dari dua bagian logam yang disusun sejajar. Pada pengelasan baja, sambungan dengan penetrasi penuh di celah sambungan disebut juga butt joint walaupun posisi dua logam tidak sejajar pada bidang yang sama.



Gambar. 3.41 Skematis sambungan buntu (butt)



168



BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



BAB III



IWS - JWES



[2] Sambungan T atau T-joint (gbr. 3.42) dan cruciform joint (gbr. 3.43) Sambungan T atau T-joint terdiri dari dua bagian yang disambung membentuk huruf T. Penambahan sambungan lain pada T-joint sehingga membentuk palang disebut cruciform joint. Sambungan ini dapat menggunakan pengelasan fillet weld, grove weld, plug weld, seam weld.



Gambar. 3.42 Skematis sambungan T



Gambar. 3.43 Skematis sambungan cruciform



[3] Sambungan Sudut (Corner joint ) (gbr. 3,44) Sambungan sudut atau Corner joint terdiri dari dua bagian yang sambungannya membentuk huruf L dan pengelasan dilakukan pada pinggir sudutnya. Sambungan ini digunakan untuk membuat konstruksi kotak. Sambungan ini dapat menggunakan tipe pengelasan fillet weld, groove weld, plug weld, seam weld.



Gambar. 3.44 Skematis sambungan sudut (corner)



BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



169



IWS - JWES



BAB III



[4] Lap joint dan joggled lap joint (gbr. 3,45, gbr. 3,46). Sambungan tumpang atau lap joint terdiri dari dua bagian ditumpuk pada bidang sejajar, kemudian dilas pada kedua ujung masing-masing. Lap joint dimana tiap sisi bagian yang disambung terletak pada bidang yang sama disebut joggled lap joint (gbr. 3.46). Sambungan tumpang ini dapat menggunakan tipe pengelasan fillet weld, groove weld, plug weld, seam weld.



Gambar. 3.45 Sambungan tumpang (lap)



Gambar. 3.46 Sambungan Joggled



[5] Sambungan Sisi (Edge joint) (gbr. 3.47) Sambungan sisi terdiri dari lebih dari dua bagian yang dilas, bagian pinggir sambungan dilas dengan ketebalan yang tipis. Sambungan ini dapat menggunakan tipe las groove weld, flare groove weld, seam weld, edge weld .



Gambar. 3.47 Sambungan sisi (edge)



[6] Sambungan Splice (Spliced joint) (gbr. 3.48)



Spliced joint adalah sambungan, di mana dua bagian disusun sejajar dan bagian lain ditambahkan diatasnya kemudian dilakukan pengelasan. Jenis sambungan Ini terdiri dari double-spliced joint dan single-spliced joint. Singlespliced joint memiliki eksentrisitas pada sambungan sehingga bersifat lentur. Sambungan ini dapat menggunakan tipe pengelasan butt weld, groove weld, plug weld, seam weld



Gambar. 3.48 Sambungan Spliced



170



BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



BAB III



IWS - JWES



[7] Sambungan Flange (Flange joint) (gbr. 3.50)



Flange joint terdiri dari dua bagian, setidaknya salah satunya memiliki bentuk tepi bengkok ditunjukkan pada gambar. 3,49. Flange joint ditunjukkan pada gambar. 3.50. Hal ini diaplikasikan pada pembuatan roof yang terbuat dari stainless steel atau paduan titanium dan tangki penyimpanan LNG. Sambungan ini dapat menggunakan tipe pengelasan filled weld, flare weld, edge weld.



Gambar. 3.49 Flange member



Gambar. 3.50 Sambungan Flange



3.7.3 Simbol Las Simbol las, metode untuk menentukan desain gambar jenis pengelasan, bentuk groove dan dimensi, kontur dan finishing las, teori dan aplikasi yang digunakan dalam desain serta prosedur pengelasan merujuk kepada JIS Z 3021. Tabel 3.1 menunjukkan simbol las dasar antara dua bagian, sedangkan Tabel 3.2 menunjukkan simbol tambahan yang menunjukkan kontur las, finishing pengelasan, daerah las dan sektar lasan serta pengujian tak merusak Table 3.1 Dasar Simbol Lasan (JIS Z 3021:2000) Bentuk Las



Simbol



Penjelasan



Edge flange Corner flange Square groove Single-V groove, Double-V groove Single-bevel groove, Double bevel groove (K groove) Single-J groove, Double-J groove Single-U groove, Double-U groove (H groove) Single-flare-V groove, Double-flare-V groove Single-flare-bevel groove, Double-flare-bevel groove



Fillet



BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



Upset welding, flash welding, friction welding,dll Simbol V digambar simetris terhadap reference line. Upset welding, flash welding, friction welding, dll. Simbol double bevel groove digambar simetris terhadap reference line. Garis vertikal harus digambar pada bagian kiri. Upset welding, flash welding, friction welding, dll. Simbol double-J groove digambar simetris terhadap reference line. Garis vertikal harus digambar pada bagian kiri. Simbol double-U groove digambar simetris terhadap reference line. Simbol double-flare-bevel groove digambar simetris terhadap reference line. Simbol double-flare-bevel groove digambar simetris terhadap reference line. Garis vertikal harus digambar pada bagian kiri. Garis vertikal dari simbol harus digambar pada bagian kiri. Simbol untuk chain intermittent fiiled weld digambar simetris terhadap reference line. Simbol pada bagian bawah ini dapat digunakan untuk straggered intermittent fillet weld.



171



IWS - JWES



BAB III Plug, Slot



Bead, Surfacing



Untuk surface weld, simbol ini bisa digabung tersusun



Spot, Projection, Seam



Simbol dari resistance weld, arc weld atau electron beam weld dari the lap joint kecuali untuk fillet weld. Untuk seam weld, a simbol bisa digabung tersusun.



Simbol di atas terkecuali basic welding symbol ( ) pada kolom paling bawah adalah simbol yang digambar pada reference line dengan pengelasan dilakukan pada sisi yang berlawanan dari panah. Table 3.2 Simbol Tambahan (JIS Z 3021:2000) Simbol Tambahan



Klasifikasi



Penjelasan



Flush Membentuk cembung ke arah luar reference line Membentuk cekung ke arah luar reference line



Convex



Kontur las



Concave Chipping Grinding Machining Not Specified



Metode finishing las



C G M F



Finishing dengan gerinda Finishing dengan machining Surface finishing tidak terspesifikasi



Daerah las Ketika daerah sekellling las jelas, simbol dapat dhillangkan.



Daerah sekeliling las Weld-all-around and field weld Uji Radiografi



Uji Tak Merusak



Uji Ultrasonik



Uji Partikel Magnetik



Uji Penetran



General Double wall radiograph General Normal beam technique Angle beam technique General Flourescent magnetic particle testing General Flourescent penetrant testing Nonflourescent penetrant testing



RT RT-W UT UT-N UT-A MT MT-F PT



Pada kasus “ General”, metode uji radiografi untuk pengelasan disajikan tanpa detail rinci. Pemgujian lain dapat dilakukan jika dibutuhkan seperti : Leak Testing(LT), Strain measurement testing (ST), Visual testing (VT), Acoustic emotion testing(AET), Eddy current testing(ET)



PT-F PT-D



Uji keseluruhan Uji Parsial (Uji sample)



172



Gambar diletakkan setelah simbol uji



BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



BAB III



IWS - JWES



Simbol dasar dan tambahan harus digambar dengan mengikuti aturan : 1) Membuat garis keterangan seperti gambar 3.51. Gambar sebuah anak panah dengan kemiringan kira-kira 60o terhadap reference line, menandakan posisi daerah lasan. Selain itu dibuat juga si simbol las dan dimensinya sepanjang garis referensi.



Gambar. 3.51 Penjelasan symbol sambungan las



2) Membuat simbol las dan dimensi di bawah garis referensi ketika pengelasan dilakuakan pada daerah yang ditunjukkan oleh tanda panah dan diatas garis refensi ketika pengelasan dilakukan pada bagian lainnya seperti gambar. 3.5.2.



Gambar. 3.52 Profil las versus simbol las



3) Pada groove, seperti single-bevel groove, double-bevel groove, single-J groove dan double-J groove, garis referensi diarahkan ke bagian pelat yang dipreparasi bevel seperti yang ditunjukkan gambar 3.53.



Gambar. 3.53 Simbol las yang mengindikasikan pelat yang dipreparasi



4) Dimensi bentuk groove seperti lebar bevel, sudut groove dan bukaan root harus dengan simbol baku yang berlaku. Gambar 3.54 menunjukkan contoh double-V groove untuk butt joint. Simbol pada gambar 3.54(a) menunjukkan lebar bevel 16 mm dan sudut groove 60o terhadap sisi panah dari double-V groove butt joint, jika lebar bevel 9 mm, sudut groove menjadi 90o dan bukaan root mnjadi 3 mm sperti pada gambar 3.54(b)



BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



173



IWS - JWES



BAB III



Gambar. 3.54 Simbol las dan profil lasan aktual dari groove v ganda butt joint



Gabar 3.55 menunjukkan contoh double-bevel groove for T-Joint. Simbol pada gambar 3.55(a) menunjukkan double-bevel groove memiliki lebar bevel 10 mm dan sudut groove 45o pada kedua sisi dengan bukaan root 2 mm. Gambar aktual terlihat pada gambar 3.55(b). Dimensi dibuat pada kedua sisi garis referensi.



Gambar. 3.55 Simbol las dan profil lasan aktual dari groove v ganda T joint



5) Parenthesize lebar bevel untuk mengindikasikan penetrasi sambungan tidak penuh. Jika tidak diparenthesized, berarti penetrasi sambungan groove weld penuh. Jika dimensi groove tidak ditulis berarti juga penetrasi sambungan groove weld penuh. Gambar 3.56 menunjukkan contoh corner joint dengan ketebalan 25 mm, pelat horisontal disiapkan dengan single-bevel groove. Gambar 3.6 (a) menunjukkan sambungan penetrasi tidak penuh dengan singlebevel groove dengan lebar bevel 10 mm, sudut groove dan bukaan root 0 mm terhadap sisi panah. Gambar aktual seperti pada gambar 3.56 (b)



Gambar. 3.56 Simbol las dan profil lasan aktual dari penetrasi tidak penuh untuk sambungan sudut (corner)



6. Ukuran dari fillet lasan dihasilkan oleh panjang kaki. Gambar 3.57 menunjukkan sebuah contoh dari fillet lasan T-Joint. Simbol menunjukkan pada Gambar. 3.57(a) mengindikasikan kalau sambungn fillet memiliki panjang kaki sebesar 9 mm pada sisi panah dan memiliki 6 mm pada sisi lainnya. Profil lasan sesuai dengan simbol yang ditunjukkan Gambar 3.57 (b).



174



BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



BAB III



IWS - JWES



Gambar. 3.57 Contoh dari simbol pengelasan dan profil lasan aktual dari fillet hasil lasan T joint dengan panjang kaki yang berbeda



Gambar 3.58 menunjukkan sebuah contoh dari panjang T-joint yang tidak sama. Ketika lasan memiliki panjang kaki yang tidak sesuai, sebagai contoh S1 x S2 dimana S1 dan S2 berturut – turut dari kaki yang lebih pendek dan kaki yang lebih panjang. Pada kasus ini, informasi dari panjang kaki seharusnya di adakan pada bagian bawah atau diindikasikan pada gambar yang menunjukkan profil lasan aktual. Simbol menunjukkan pada gambar 3.58 (a) menunjukkan kalau fillet lasan memiliki panjang kaki vertikal 6 mm dan bagian hotizontalnya 12 mm pada bagian panah. Profil lasan aktual cocok dengan simbol yang pada gambar 3.58 (b)



Gambar. 3.58 Contoh dari simbol pengelasan dan profil lasan aktual dari fillet hasil lasan T joint dengan panjang kaki yang berbeda



7. Ukuran dari fillet lasan diberikan oleh panjang lasan dan pitch. Gambar 3.59 menunjukkan sebuah contoh dari rangkaian fillet lasan T-joint. Simbol ditunjukkan pada Gambar 3.59 (a) menunjukkan kalau filet lasan mempunyai panjang lasan 50 mm. jumlah lasan dari lasan 3 dan pitch sebesar 150 mm pad kedua sisi dari panah. Profil aktual lasan cocok dengan simbol yang ditunjukkan pada Gambar. 3.59 (b)



Gambar. 3.59 Contoh dari simbol lasan dan profil lasan dari rangkaian filet lasan T-joint BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



175



IWS - JWES



BAB III



Simbol yang ditunjukkan pada Gambar 3.60 menunjukkan kalau fillet lasan mempunyai panjang kaki 5 mm, panjang lasan 50 mm, jumlah dari lasan 3 dan pitch 200 mm pada sisi panah dan panjang kaki 7 mm, panjang lasan 50 mm, jumlah dari lasan 2 dan pitch 200 mm pada sisi lain. Aktual profil lasan cocok pada simbol yang ditunjukkan pada Gambar 3.60 (b)



Gambar.3.60 Contoh dari simbol lasan dan profil lasan aktual pada mengejutkan antara sebentar fillet lasan T-joint



8. Simbol tambahan pada tabel 3.2 yang menunjukkan daerah pengelasan, kontur lasan, penyelesaian dari lasan, pengujian tak merusak, dan tergantung permintaan. Gambar 3.61 (a) menunjukkan simbol untuk lasan datar, konveks dan konkaf. Profil lasan sebenarnya cocok dengan simbol gambar 3.61 (b)



Gambar 3.61 Contoh dari simbol untuk kontur lasan



Gambar 3.62 menunjukkan sebuah contoh dari sambungan ujung dengan ketebalan 8 mm. Simbol ditunjukkan oada Gambar 3.62 (a) menunjukkan kalau single V groove dengan ketebalan bevel 8 mm, sudut daru groove 60o dan pembukaan akar 1 mm dan lasan digerinda hinggs lasan baik pada semua bagian. Profil lasan sebenarnya cocok dengan simbol yang ditunjukkan pada 3.62 (b).



Gambar 3.62 contoh dari simbol untuk lasan semua bagian dan daerah lasan dari pipa



176



BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



BAB III



IWS - JWES



Gambar 3.63 menunjukkan sebuah coontoh dari pernyataan mengenai metode pengujian tak merusak dimana tingkatan dari kualitas yang disyaratkan berada pada bagian ujung. Simbol pada gambar menunjukkan kalat sebuah pelat disiapkan dengan single V-groove dengan kedalaman dari bevel 10 mm, sudut 60o, dan pembukaannya 2 mm pada sisi panah, Simbol berhubungan dengan pengujian tak merusak yang digambar pada bagian atas dari garis referensi yang meninjukkan kalau pengujian radiografi dilakukan dari sisi lainnya berdasarkan JIS Z 3104 dan kriteria penerimaan dengan kelas 2 atau lebih tinggi.



Gambar 3.63 Contoh dari gambar metode pengujian tak merusak



9. Lainnya : Gambar 3.64(a) menunjukkan simbol dari single J-groove T-joint. Hal tsb menunjukkan kalau sebuah single J-groove disiapkan pada anggota vertikal yang ditandai oleh panah dan groove mempunyai kedalaman dari bevel sebesar 35o, jari – jari bevel = 12 mm dan pembukaan root = 2 mm pada bagian lain panah. Profil lasan aktual cocok dengan simbol gambar 3.64 (b)



Gambar 3.64 Contoh dari simbol lasan dan Profil lasan sebenarnya dari single J T-joint Gambar 3.65(a) menunjukkan simbol untuk flare bevel joint single. Itu menunjukkan kalau lasan flare groove dibuat pada sisi lainnya pada panah. Profil lasan sebenarnya sesuai dengan simbol yang ditunjukkan pada gambar 3.65 (b)



Gambar 3.65 Contoh dari simbol pengelasan dan profil lasan sebenarnya dari flare bevel flanged joint BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



177



IWS - JWES



BAB III



3.7.4 Design dan sambungan lasan Hal – hal dibawah ini harus dilakukan dengan tepat pada design struktur lasan : 1. Observasi dari hukum, standar atau spesifikasi yang sesuan dengan kondisi pelayanan dari struktur. 2. Penentuan dari lokasi sambungan dengan pertimbangan dari kondisi pemasukan, fabrikasi, kondisi, dan ekonomi. 3. Pemilihan jenis sambungan dan tipe lasan seperti filet lasan, penyelesaian sambungan penetrasi lasan. 4. Penentuan kedalaman batang (lihat gbr 3.70 ), ukuran (lihat gbr 3.72 ), dan panjang lasan pada dasar dari kekuatan yang disyaratkan oleh sambungan. Disain pengelasan harus dipenuhi untuk menghasilkan kualitas yang sesuai untuk struktur lasan dengan pemilihan material dan prosedur lasan dalam pertimbangan kalau pengelasan mempengaruhi material dan struktur sepanjang : 1. Perubahan dalam mikrostruktur 2. Keberadaan residual stress 3. Terjadi Distorsi I.



Poin penting dalam pendesainan sambungan lasan. Poin penting dasar yang perlu dipertimbangkan dalam mendesain sambungan lasan, antara lain : 1. Desain anggota dan lokasi dari sambungan sehingga konstruksi, lasan, inspeksi, dan perbaikan dapat dilakukan dapat lebih mudah. 2. Meminimalisir jumlah sambungan lasan dan jumlah deposit logam 3. Menjauhi konsentrasi dari lasan pada daerah/lokasi sempit 4. Mengatur bagian silang dari anggota simetris dengan mengacu kepada beban untuk mencegah beban eksentrik dan tegangan sekunder. 5. Mengatur lokasi dari lasan sehingga tidak melewati lokasi dari konsentrasi tegangan struktur seperti tempat dimana bagian ada persilangan. 6. Meminimalisir tegangan sisa dan distorsi pengelasan jika hal tsb mempengaruhi kekuatan dari lasan. 7. Pemilihan tipe dan groove dari sambungan lasan yang sesuai dengan karakteristik dari proses las yang diaplikasikan dan tipe dari pembebanan. Karena point yang dideskripsikan diatas mungkin tidak kompatibel dimana material yang diacu harus ditentukan dengan pertimbangan dengan kondisi manufacturing dari struktur. II.



178



Pemilihan sambungan Pada pemilihan sambungan, persyaratan minimum adalah sambungan dapat menahan tipe dan jumlah dari beban yang diberikan. Karena penetrasi sambungan lasan tidak mengijinkan pada anggota dan diberikan pada beban tarik, sebagai contoh penetrasi sambungan lengkap seharusnya digunakan. Sambungan seharusnya tidak mempunyai distorsi besar. Kemudian, sambungan seharusnya dipilih dengan mengambil pertimbangan – pertimbangan selain biaya produksi, antara lain : BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



BAB III



IWS - JWES



1. Memilih sambungan untuk meminimalisir jumlah deposit logam 2. Gunakan sambungan buntu sedapat mungkin dan juga penetrasi sambungan tidak penuh jika strukur tsb tidak dibebankan gaya fatik 3. Menggunakan fillet lasan jika kekuatan fatik tidak menjadi masalah 4. Menggunakan double V groove atau double U groove daripada single V groove atau sebuah single U groove untuk mengurangi jumlah dari deposit logam dan distorsi sambungan. III.



Persyaratan dari standard dan spesifikasi untuk desain sambungan



Karena ukuran dari S dari fillet lasan yang membawa tegangan seharusnya tidak kelebihan sedikit atau kelebihan banyak dengan ketebalan dari bagian yang disambung, kondisi yang diberikan : Untuk jembatan :



Jika ukuran 10 mm atau lebih besar, kondisi dari



tidak diterapkan..



Ketika Ukuran dari filet lasan S dapat ditingkatkan sampai 1.5 t1 dan 6 mm ketika ketebalan pelat 6 mm atau lebih kecil untuk sambungan T. Panjang efektif lasan dari fillet lasan membawa tegangan dan dispesifikasikan sebagai jumlah dari 10 kali ukuran atau lebih besar dan juga 40 mm atau lebih besar dalam Pendesainan Standar untuk Baja Struktur dan jumlah 10 kali dalam ukuran atau lebih besar dan juga 80 mm atau lebih besar dalam Spesifikasi untuk Jembatan jalan tol. Ukuran minimum fillet lasan dan panjang lasan terpendek sangat spesifik karena HAZ dikuens dan dikeraskan dan cracking dingin dapat terjadi jika pengelasan dilakukan dengan ukuran yang lebih kecil daripada ukuran spesifik. Ukuran maksimum secara spesifik untuk mencegah deteoriasasi dari sifat meterial dan kelebihan distorsi yang disebabkan oleh masukan panas yang besar. Desain standar untuk Baja Struktur, Spesifikasi untuk Jembatan jalan raya dan kode AWS menetapkan kalau filet lasan dari sambungan seharusnya dibuat sedikitnya 2 baris dan panjangnya seberusnya 5 kali dari ketebalan dari pelat tertipis atau lebih. Gambar 3.66(a) menunjukkan kriteria dalam Spesifikasi jembatan jalan raya. Desain standard untuk baja struktur dan AWS kode lebih jauh lagi menambahkan panjang 30 mm atau lebih dan 1 inchi atau lebih.



BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



179



IWS - JWES



BAB III



Gambar 3.66 Kriteria pada panjang sambungan pada lap joint dan fillet lasan yang dibuat dengan mengambil pertimbangan shear stress yang tidak seragam pada sisi filet lasan



Karena pada sisi fillet lasan mempunyai sebuah shear stress yang tidak sama yang ditunjukkan pada gambar 3.60 (B) dan lasan pada dekat dengan yang terletak di bagian tengah pada garis lasan akan menanggung beban, panjang berkelebihan yang tidak diijinkan. Spesifikasi untuk Jembatan jalan tol sebagai contohnya, menetapkan panjang yang overlap dapat dilihat di Gambar 3.66(b)



Gambar 3.67 Runcing pada transisi butt joint dari 2 dengan penampang yang berbeda



Konsentrasi tegangan disebabkan oleh perbedaan dari ketebalan diantara dua anggota bidang pelat yang dimodifikasi dengan membuat sebuah peruncing butt joint dari anggota bidang lain dengan perubahan dalam ketebalan yang ditunjukkan pada 3.67. Spesifikasi untuk Jembatan Tol merekomendasikan agar gradien dari bagian runcing ini tidak lebih dari 1/5 IV.



Sambungan yang dilarang dan diijinkan



Gambar 3.68 menunjukkan contoh dari sambungan yang dilarang dan diijinkan. Seperti yang ditunjukkan pada gambar, sebuah penetrasi lasan yang tidak penuh (incomplete) tidak dapat digunakan karena adanya gaya tarik diaplikasikan pada arah tegak lurus dengan garis lasan atau adanya gaya tekuk yang diterapkan sehingga garis lasan mengalami rotasi (berputar) pada sumbunya. 180



BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



BAB III



IWS - JWES



Gambar 3.68 Sambungan yang dilarang dan diijinkan Pada satu sisi fillet lasan dilarang untuk T-joint yang ditunjukkan pada Gambar 3.68(c). Ketika deformasi pada arah yang trsnversal dikenai pada fillet lasan pada penampang melintang sambungan maka perpatahan tidak dapat dihindari, namun struktur sambungan pada Gambar 3.68 (d) masih diijinkan untuk dibuat.



3.8



Perhitungan dari sambungan lasan



3.8.1



Perhitungan Kekuatan



Ketika gaya P di berikan pada sambungan lasan, tegangan digunakan pada desain tergantung dengan jenisnya seperti yang ditunjukkan pada Gambar 3.69. Sebagai contoh, tegangan normal (normal stress) digunakan dalam desain untuk sambungan buntu (butt) seperti yang ditunjukkan pada Gambar 3.69(a), sementara tegangan geser  digunakan untuk sambungan lap joint (lasan fillet) seperti yang ditunjukkan pada gambar 3.69(b)



Gambar 3.69 Tegangan digunakan pada desain dari sambungan



BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



181



IWS - JWES



BAB III



Mengingat ketelitian dalam perhitungan tegangan dalam sebuah sambungan tergantung dari tipe sambungan lasan dan bentuk penetrasinya, maka tegangan dihitung dalam desain yang aman. Adapun cara lebih yang mudah adalah dengan menggunakan asumsi – asumsi di bawah ini : a. Tegangan merata (uniform) pada daerah penampang lasan. Sedangkan konsentrasi tegangan di kaki las dan akar las tidak dipertimbangan. b. Meskipun perpatahan didaerah penampang lasan tidak diharapkan, namun perhitungan dari kekuatan lasan dilakukan dengan menghitung luas penampang leher lasan (throat area) karena asumsi perhitungan kekuatan lasan dalam keadaan sisi amannya. Oleh karena itu tebal deposit las (throat) dipakai sebagai acuan ketebalan teoritis. c. Keberadaan dari tegangan sisa tidak dipertimbangkan Luas penampang yang diberikan dengan perhitungan (a x L), dimana a adalah kedalaman leher teoritik dan L adalah panjang efektif lasan. Definisi dari kedalaman leher (throat) digunakan dalam perhitungan dijelaskan pada persamaan [1] dan [2] dibawah ini. Hal ini didefinisikan berdasarkan konsep dasar bahwa keamanan pada sambungan las dibuktikan dengan menguji beban yang dapat ditahan oleh sambungan las tersebut. Tegangan normal bekerja pada lasan dari sambungan butt groove seperti yang ditunjukkan pada Gambar 3.69 (a) dan diberikan dengan persamaan sbb:



Dimana σ adalah tegangan tarik pada penampang lasan. P adalah beban yang diaplikasikan pada sambungan, a adalah kedalaman dari leher (throat), L merupakan panjang efektif lasan dan ∑al merupakan penjumlahan dari luas penampang sambungan las. Tegangan geser bekerja di lasan fillet dari sambungan tumpang (lap) yang ditunjukkan pada gambar 4.69 (b) dan diberikan persamaan :



Dimana τ adalah tegangan geser di penampang melintang. luas penampang sambungan las (throat cross sectional area) dinyatakan dalam persamaan a x L dimana a adalah kedalaman throat teoritis atau disebut juga simply throat depth sedangkan L adalah panjang las efektif. Berdasarkan definisi dari throath depth yang digunakan pada kalkulasi yang dijelaskan pada [1] dan [2] diatas.



182



BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



BAB III



IWS - JWES



[1] Kedalaman Leher Lasan Sambungan Groove (Troath depth a for groove weld) Untuk penetrasi daerah sambungan las penuh, ketebalan dari bagian yang akan disambungkan adalah bagian kedalaman throat, sebagaimana ditunjukkan pada Gambar. 3.70 . Jika terdapat bagian yang ketebalannya berbeda, maka bagian yang lebih tipis merupakan kedalaman throat.



Gambar 3.70. Kedalaman Leher lasan untuk sambungan dengan penetrasi penuh



Gambar 3.71. Kedalaman Leher lasan untuk sambungan dengan penetrasi sebagian



Untuk penetrasi daerah sambungan yang tidak penuh, definisi kedalaman throat tidak hanya satu. Dalam Design Standard For Steel Structures, kedalaman throat sama dengan kedalaman bevel dengan simbol a seperti ditunjukkan pada Gambar. 3.71. sehingga sama dengan nilai yang diperoleh dengan mengurangi 3mm dari kedalaman bevel untuk jenis lasan single bevel groove dan double bevel groove yang dibuat dengan manual welding (shielded metal arc welding). [2] Kedalaman Leher Lasan Sambungan Fillet (Throat depth a of filled weld) Yang dinamakan filled weld ditunjukkan pada Gambar. 3.72. jarak antara weld root dan weld toe disebut panjang kaki. Ukuran S dan kedalaman throat efektif ditunjukkan pada Gambar. 3.73. untuk ukuran filled lasan yang sama pada Gambar. 3.73(a). dan untuk ukuran fillet yang tidak sama pada Gambar. 3.73(b). ukuran S diberikan melalui panjang sisi kanan terbesar dari segitiga sama kaki dan puncaknya berada di weld root. Untuk bagian sudut fillet yang tajam atau tumpul pada lasan ukuran S diberikan oleh panjang sisi terbesar segitiga sama kaki yang dapat diisi dengan fillet lasan cross section.



Gambar 3.72. Nama bagian-bagian dari Lasan Fillet



BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



183



IWS - JWES



BAB III



Gambar 3.73. Ukuran dan Kedalaman Leher Lasan Fillet



Kedalaman Throat diberikan oleh tinggi segitiga yang ditentukan oleh S dari fillet lasan yang diukur dari akar lasan. Untuk lasannya dapat dilihat pada Gambar. 3.73(a) dan 3.73(b),



Untuk bagian fillet lancip maupun tumpul,



Dimana θ adalah sudut perpotongan, rentang sudut θ antara 60ᴼ -120ᴼ apabila sudut melebih rentang maka besarnya stress tidak dapat diperkirakan.



[3] Panjang lasan efektif (effectif weld length L) Panjang lasan yang memiliki kedalaman throat seperti desain, disebut panjang lasan efektif L. Seperti ditunjukkan apada Gambar. 3.74. panjang lasan diperoleh melalui pengurangan panjang lasan yang cenderung tidak lengkap pada titik awal lasan dan sepanjang bagian lasan sampai titik akhir panjang lasan (panjang lasan – kedalaman throat X2) ini dianggap sebagai ukuran panjang lasan efektif. Pada kedua bagian ujung groove weld dan bagian penting bagian ujung fillet lasan T-beam dan I-beam yang dibuat oleh beberapa lasan, sehingga bagian ujung harus dilas menggunakan run-off tab sehingga bagian penampang di bagian ujung sesuai dengan design yang diinginkan.



184



BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



BAB III



IWS - JWES



Gambar 3.74. Panjang Efektif lasan



Gambar 3.75. Panjang efektif Lasan kotak



Untuk mencegah hal yang tidak diinginkan pada pangkal dan ujung fillet, maka diperbolehkan menggunakan boxing seperti pada Gambar. 3.75 diatas. Namun panjang boxing tidak termasuk dalam panjang efektif lasan.



Gambar 3.76. Panjang Efektif lasan melintang butt joint



Gambar 3.77. Panjang efektif Lasan melintang untuk fillet joint



Ketika posisi garis lasan miring terhadap stress dalam groove butt joint, maka panjang efektif lasannya bukan panjang efektif lasan yang sesungguhnya melainkan panjang lasan yang di proyeksikan terhadap bidang tegangan yang tegak lurus seperti ditunjukkan pada Gambar. 3.76. Untuk lasan fillet, panjang efektif lasan diperoleh dari panjang lasan aktual sepanjang jalur lasan tanpa disertai boxing, seperti pada Gambar. 3.77. Apabila tidak terdapat boxing maka panjang efektif lasan diperoleh dengan mengurangi dua kali kedalaman throat pada total panjang bead lasan.



3.8.3 Tegangan yang diijinkan



Tegangan yang diperbolehkan dalam suatu desain dari sudut pandang keselamatan disebut tegangan yang diijinkan atau allowable stress. Allowable stress berhubungan dengan safety faktor seperti dijelaskan dibawah ini dan nilainya lebih dari 1. Ini ditentukan berdasarkan pada pengalaman terdahulu dimana suatu produk dapat digunakan dengan aman.



BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



185



IWS - JWES



BAB III



Kekuatan yang digunakan sebagai referensi adalah tensile strength dan juga yield strenght untuk suatu produk yang di kenai beban statis dan fatique strength jika dikenakan beban cyclic. Suatu shearing stress yang diperbolehkan biasanya diperoleh dengan membagi tensile stress yang diperbolehkan dengan √ . Tegangan yang diperbolehkan pada sambungan lasan biasanya beragam pada berbagai jenis struktur standar. Contoh tegangan yang diperbolehkan pada berbagai struktur bangunan, dan jembatan di berikan dibawah ini. Tabel 3.3. Tegangan yang diijinkan untuk struktur bangunan (design standard for steel structures)



Pada Design Standar For Steel Structures, tegangan yang diperbolehkan pada sambungan lasan harus sama dengan logam induknya. Tegangan yang diperbolehkan pada Tension atau Compression diberikan oleh nilai F dibagi dengan safety faktor 1.5. Nilai F adalah nilai spesifik yield strength pada baja atau 70% dari nilai spesifik minimum tensile strength yang mana nilainya lebih kecil. Nilai shear stress yang diperbolehkan adalah nilai yang dibagi dengan √ . Tabel 3.4. Tegangan yang diijinkan untuk Struktur Jembatan (design standard for Highway Bridges)



Untuk spesifikasi highway bridges tegangan yang diperbolehkan adalah spesifik yield stress dibagi dengan safety faktor 1.7. Untuk SM570 dan SMA570W steels dengan yield ratio yang lebih besar, namun safety faktor harus sedikit lebih besar. Tegangan yang diperboleh juga harus sama dengan logam induk pada highway bridges dan juga struktur bagunan tersebut. Tegangan yang diperbolehkan pada sambungan lasan di lapangan ditunjukkan pada tabel 3.4 186



BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



BAB III



IWS - JWES



dibawah kondisi management konstruksi lasan yang sesuai. Dahulu tegangan yang diijinkan pada struktur yang dilas di lapangan (field) adalah 90% dari tegangan yang diijinkan bila dilakukan di workshop karena ketidak yakinan pada manajemen produksi pengelasan di lapangan.



3.8.3 Contoh Perhitungan Kekuatan Sambungan Las [Contoh 1] Tentukan beban maksimum yang diperbolehkan (kN) ketika butt joint pada Gambar. 3.78 dikenakan beban tensile P . Anggap material yang digunakan adalah SM490 steel dan Design Standar for Steel structures diaplikasikan pada desain.



Gambar 3.78. Lasan butt yang dikenai pembebanan



[Jawaban] Diketahui : a. b. c. d.



Kedalaman leher lasan sama dengan ketebalan pelatnya : a = 25 mm Panjang efektif lasan : L = 100mm Luas penampang lasan : A = a x L = 25 x 100 = 2500mm2 Tegangan yang diijinkan untuk baja SM 490 untuk ketebalan 40mm atau kurang adalah :  = 216 N/mm2 e. Sehingga beban yang diijinkan : P =  x A = 216 x 2500 = 540 kN f. Jadi Beban yang diijinkan adalah 540 kN [Contoh 2] Tentukan panjang efektif lasan L(mm) dari suatu sambungan fillet, sehingga suatu beban 100kN dapat di aplikasikan pada sisi sambungan fillet seperti pada Gambar. 3.79. anggap panjang fillet 10 mm dan tegangan geser atau shear stress yang diperbolehkan adalah 80 N/mm2.



BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



187



IWS - JWES



BAB III



Gambar 3.79. Lasan fillet yang dikenai pembebanan



[Jawaban] Diketahui : a. Kaki lasan sama fillet: S = 10mm  kedalaman leher = a = 0.7 x 10 = 7 mm b. Luas Penampang : A = a x L x 2 = 7 x L x 2 = 14 L (m)m c. Beban tarik P : 100kN dan gaya geser = 80 MPa d. Sehingga  = P/A  A = P /   14L = 100x103 / 80 e. Sehingga L = 100 x103 / (80 x 14) = 100000 /1120 = 89,2 ≈ 90 mm f. Jadi Beban panjang efektif-nya adalah 90 mm



3.9 Contoh Rancangan Sambungan Las pada Struktur Jenis struktur dengan pengelasan yang ada jauh melebihi perkiraan seperti permesinan, bahan bangunan, jembatan, kapal, kendaraan, pressure vessel, pipa, crane sampai tanki penyimpanan. Bahkan bila struktur hampir sama dimensi perbagian sangat tergantung pada objek. Hal ini membuktikan bahawa beban yang di aplikasikan pada struktur, kriteria desain, sarat penggunaan objek setelah jadi, antisipasi masa bertahan, efek atau resiko yang akan terjadi ketika gagal , semua itu tergantung dari struktur yang ada. Teori dan konsep desain dari suatu lasan masih terus dikembangkan berdasarkan setiap pengalaman yang ada (bermacam informasi didapat dari struktur yang telah ada) dan juga pada hasil penelitian. Seorang enjiner harus paham dan mengerti tentang ini dengan baik. 3.9.1 Rancangan Sambungan Las Berdasarkan Beban Siklik atau Beban Impak Suatu fatique desain di buat untuk suatu struktur yang mengalami suatu beban fluktuatif.Untuk suatu struktur yang memerlukan suatu ketahanan terhadap fatique, telah ada suatu acuan yaitu Fatigue Guidelines for Steel Structures/Exposition by Japaness Society of Steel Structures (JSSC) dan Recommendation for Fatigue Design and Welded Joint and Component by Interbational Institute Welding (IIW),sebagai contoh. Karena sambungan lasan terdapat suatu diskontnuitas geometri dimana terjadi stress konsentrasi, fatigue strength dari sambungan lasan dikontrol oleh derajat konsentrasi tegangan dan juga efek dari kekuatan baja yang sulit keluar. Meskipun begitu High Tensile strength steel dapat mereduksi suatu ketebalan plate dibandingkan dengan mild steel dengan menggunakan High Tensile atau Yield strenght yang dimilikinya. 188



BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



BAB III



IWS - JWES



Table 3.5 menunjukkan suatu contoh klasifikasi Fatigue strength grade dari suatu sambungan lasan spesifik dalam Fatigue Guidelines for Steel Structures/Exposition [Ref.10]. Fatigue strength grade yang diberikan pada tabel adalah tegangan yang diperbolehkan pada 2juta kali pembebanan dan ditampilkan dengan stress range yang diaplikasikan ∆σf . data tabel tidak termasuk dalam grade A, tetapi digunakan untuik plain base metal yang dikerjakan dengan mesin dan fatigue stress yang diperbolehkan yaitu ∆σf 190 N/mm2 . Tabel 3.4. Contoh tabel kekuatan fatik untuk konstruksi lasan (Tingkat kekuatan fatik = 2 juta siklus untuk dapatkan kek fatik – N/mm2)



BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



189



IWS - JWES



BAB III



Diketahui dari tabel bahwa fatigue strength sangat sensitif pada diskontinuitas geometri “6. Terdapat sambungan lasan scallop” dari suatu longitudinal butt joint,7” . Fillet dan juga penetrasi tidak sempurna dari fillet” dari sambungan cruciform dan sambungan gusset memburuk pada fatigue strength nya (Grades E F G). disamping konfigurasi dari sambungan diklasifikasikan kedalam grades C,D,E,F dan G. Tergantung dari kesempurnaan penetrasi sambungan lasan, ada tidaknya backing maupun arah lasan yang baik untuk arah paralel maupun perpendicular terhadap arah pembebanan tensile. Pada Gambar. 3.80 ditunjukkan suatu langkah untuk memperbaiki gusset joint. Untuk mengurangi konsentrasi tegangan yang disebabkan oleh diskontinuitas geometri.



Gambar 3.80. Hard Toe & Soft Toe



Penghilangan suatu reinforcement pada butt joint akan memperbaiki fatigue strength seperti ditunjukan pada tabel 3.5. pada penyelesaian bagian kaki, goresan yang dibuat pada saat grinding merupakan hal penting. Grinding harus dilakukan pada arah paralel dan bukan tegak lurus terhadap arah pembebanan. Pengukuran dilakukan untuk mencegah patah brittle akibat gempa bumi yang mengakibatkan beban impak dan juga merupakan beban dinamis yang penting. Di bumi bagian utara tepatnya di California pada januari 1994 dan gempa bumi Hyogoken-Nonbu yang terjadi di Jepang pada tahun 1995, kerusakan terjadi pada bagian sambungan dan rangkae pada struktur. Inisiasi retakan terjadi pada boxing dan scallop atau pada bagian root groove sambungan lasan yang terdapat backing strip dan membuatnya menjadi patah britle seperti ditunjukkan pada Gambar 3.81. Semenjak gempa bumi tersebut di USA telah merekomendasikan untuk membuang backing setelah proses pengelasan yang dilanjutkan dengan penghalusan bagian tersebut jika bagian backing- strip groove lasan digunakan atau untuk membuat groove pada arah yang berlawanan. Di Jepang pengembangan sambungan dengan atau tanpa scallop juga telah direkomendasikan.



190



BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



BAB III



IWS - JWES



Gambar 3.81. Komponen struktur rangka yang mengalami keretakan akibat gempa yang sangat kuat dan contoh retakan yang terjadi.



3.9.2 Desain Bejana Tekan Bejana yang berfungsi untuk menahan kelebihan tekanan pada satu atmosfir disebut dengan bejana tekan. Bejana tekan dapat menahan cairan maupun udara. Bejana tekan memiliki banyak tipe. Suatu ketel uap, heat exchanger, dan bejana tekan nuklir biasanya mengandung cairan atau gas yang memiliki temperatur tinggi sehingga menyebabkan suatu tekanan. Tangki penyimpanan LNG, oksigen cair, nitrogen cair, dan hidrogen cair digunakan pada temperatur yang rendah. Umumnya, bejana tekan digolongkan berdasarkan kondisi pemakaian. Dalam mendesain dan mempabrikasi suatu bejana tekan dibutuhkan ketelitian tinggi karena bejana tekan biasanya dipakai untuk tekanan tinggi, zat-zat beracun atau inflammability, sehingga dapat diterapkan proses pengelasan untuk memperbaiki ketika terjadi keretakan sehingga dapat menampung cairan dan udara dengan baik. Telah banyak standar serta aturan yang telah diterapkan. Standar yang sudah diakui secara internasional mengenai boiler dan bejana tekan dikenal dengan ASTM (American Society of Mechanical Engineer), standar yang berhubungan dengan tangki penimbun diatur oleh API (American Petroleum Institute), dan standar EC (European Communities). Jepang memiliki standar yang disebut dengan JIS. Sambungan las pada bejana tekan pada beberapa tempat diklasifikasikan berdasarkan lokasi sambungan A, B, C, dan D seperti yang ditunjukan oleh Gambar 3.82 dalam JIS karena tingkat tegangan dan kepentingan berdasarkan lokasi sambungan [Referensi 5 dan 11]. Singkatnya, sambungan longitudinal masuk kedalam tingkat A. Sambungan ini harus dilakukan dengan kualitas sama atau lebih baik dari kualitas sambungan double butt dan harus dilakukan pengujian radiografi setelahnya.



BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



191



IWS - JWES



BAB III



Gambar 3.82 Bagian dalam bejana tekan dan klasifikanya berdasarkan lokasi sambungan.



Dasar desain pengelasan digambarkan dalam sub bab 3.7.4, selain dasar desain pengelasan yang digambarkan dalam sub bab 3.7.4, ada beberapa poin penting yang harus diperhatikan dalam mendesain bejana tekan, yaitu: a. Pemilihan Material Tipe material yang digunakan, toleransi ukuran yang diperbolehkan, dan rentang temperatur operasi pada proses sangat terbatas. JIS melarang penggunaan baja dengan kadar karbon lebih besar dari 0.35% wt. b. Observasi Peraturan Karena peraturan mendetil tentang tegangan yang diperbolehkan terhadap material, desain dari bejana tekan mengikuti standar seperti ASME bagian III dan VIII, JIS B 8265, dan JIS B 8266. c. Pengurangan Konsentrasi Tegangan Karena struktur yang dilas merupakan struktur yang pejal, kurangi serta hindari konsentrasi tegangan sebanyak mungkin dan atur sambungan las agar tidak berada pada lokasi lekukan atau secara struktur berubah. d. Pengaturan Sambungan Optimal Minimalisasi jumlah sambungan las serta sebisa mungkin hindarkan sambungan las pada lokasi yang berdekatan, karena akan terjadi penguatan dari tegangan sisa, deterioration sifat material, distorsi, dan cacat pengelasan yang diakibatkan oleh panas dan regangan. Pada JIS B 8265 diatur tentang keharusan menghindari pengelasan pada daerah yang berdekatan. Contohnya, jarak antara pertengahan sambungan longitudinal pada pelat tidak boleh kurang dari 5 kali ketebalan pelat. e. Pertimbangan Tempat Kerja Hindari lokasi kerja yang kurang baik pada saat melaksanakan penyambungan yaitu lokasi dimana kemampuan kerjanya tidak baik karena kesempurnaan kerja tidak dapat diprediksi dan inspeksi seringkali sulit dilakukan. 192



BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



BAB III



IWS - JWES



f.



Minimalisasi Jumlah Deposit Logam Minimalisasi jumlah deposit logam karena kenaikan jumlah deposit logam akan meningkatkan distorsi pengelasan, cacat pengelasan, dan biaya. Kenaikan jumlah deposit logam merupakan salah satu subjek yang penting pada pada pengelasan. Usahakan melakukan pengelasan dengan groove dengan gap yang sempit agar tidak terlalu banyak deposit lasan terbentuk. Sehingga diperlukan suatu teknologi pengelasan dan mesin pengelasan kusus dengan menggunakan teknologi pengelasan Electron Beam Welding / laser welding. Namun proses las tersebut kurang popular.



3.9.3 Sambungan Las pada Reinforcing Steel Bar Struktur Reinforced Concrete (RC), yang terkenal dikalangan teknik sipil dan bangunan merupakan suatu struktur komposit dimana konkret yang kuat terhadap beban kompresi tetapi lemah terhadap beban tarik, diperkuat dengan steel bar yang kuat terhadap beban tarik. Karena steel bar diproduksi sebagai penguat dengan panjang tertentu karena masalah transportasi, diperlukan proses penyambungan steel bar yang pendek. Hal ini lebih disukai dibandingkan membawa steel bar yang panjang. Penyambungannya dapat dilakukan dengan sambungan lap, pressure gas welded joint, mechanical joint, dan sambungan las. Pada baja beton, sambungan lap berarti penyambungan menggunakan sifat adesi antara steel bar dengan konkret dan steel bar hanya diikat menggunakan kawat. Penyambungan menggunakan pengelasan disebut welded joint. Gambar 3.83 menunjukan contoh pressure gas welded joint.



Gambar 3.83 Pressure gas welded joint.



Las tekan dipakai untuk menyambung baja beton dimana sambungan dilas dengan menggunakan tekanan kontak tinggi pada ujung batangan beton baja yang dipanaskan dengan nyala api gas yang berwarna merah tanpa terjadinya pelelehan pada arah aksial. Proses ini memiliki keuntungan yaitu alat yang dipakai sederhana dan murah, sambungan las memiliki kekuatan yang tinggi, dapat diaplikasikan untuk baja karbon medium karena menggunakan proses kontak-tekan. Kekurangan dari proses ini ialah pengelasan lapangan umumnya sulit dilakukan saat hujan dan banyak angin kencang, kebersihan dari permukaan dua logam yang ingin dilas sangat diperlukan, kemampuan juru las berdampak sangat signifikan terhadap performa dari sambungan las, kualitas sambungan rawan terhadap scattering, panjang bagian menurun karena adanya penyusutan yang terjadi karena penekanan, waktu yang dibutuhkan untuk



BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



193



IWS - JWES



BAB III



proses tekan-kontak terlalu lama untuk batangan tebal dan nyala api yang terlalu panas mungkin menyebabkan kerusakan.



Gambar 3.84 Proses penyambungan baja beton dengan busur listrik



Sambungan las lainnya ialah flare-groove lap joint, seperti yang ditunjukan oleh Gambar 3.84 yang merupakan teknik pengelasan dengan menggunakan batangan yang memiliki diameter lebih besar dari 22mm dan dilas menggunakan butt joint. Flare-groove lap joint merupakan sambungan pada ujung batangan yang disusun secara overlap dan dilas. Teknik ini telah digunakan secara luas untuk menyambung batangan dengan diameter kecil.



Arc welded butt joint merupakan teknik penyambungan dimana ujung groove batangan di potong dan dilakukan pelelehan elektroda atau kawat las diantara bagian tersebut. Teknik ini merupakan teknik yang banyak digunakan pada baja beton bertulang. Pengelasan ini menghasilkan multi-pass buildup pada hasil lasannya. Busur las memiliki keuntungan yaitu, sambungan umumnya kuat, batangan baja beton hampir tidak mengalami penyusutan, diameter batangan tidak mengalami kenaikan. Sementara itu, kemampuan dan keahlian juru las tetap memegang peranan penting terhadap kualitas sambungan. Pengelasan lapangan umumnya sulit dilakukan saat hujan dan angin kencang. Karena baja yang digunakan sebagai baja beton bertulang memiliki kandungan karbon yang tinggi, perhitungan untuk mencegah cold cracking seperti penggunaan proses hidrogen yang rendah pada pengelasan MAG, penggunaan elektroda hidrogen yang rendah, kontol temperatur preheating untuk menghindari pendinginan cepat pada pengelasan sangatlah penting.



Gambar 3.85 Sambungan baja beton dengan single-flare-V-groove welded lap joint



194



BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



BAB III



IWS - JWES



Gambar 3.86 Sambungan baja beton dengan double-flare-V-groove welded lap joint



Flare-groove joint meliputi flare-V-groove dimana pengelasan batang baja beton bertulang dilakukan dengan melekatkan satu sama lain seperti yang ditunjukan oleh Gambar 3.85 Double-flare-bevel-groove dimanan baja beton tulangan dilas ke material pelat atau pipa seperti ditunjukan Gambar 3.86. Teknik ini tidak direkomendasikan untuk digunakan pada material yang mungkin terkena beban fatik. Ukuran las spesifik mengikuti standar Jepang dimana diameter batang baja beton dinyatakan dalam D(mm) dan tebal pelat t (mm) seperti pada literature [Ref.12]: Untuk pengelasan single-flare-V-groove antara batang baja beton, ukuran las seperti pada Gambar 3.85, ialah sebagai berikut: -



Lebar bead lasan Bw = 0.5D dimana Bw ≥ 6 mm Ukuran S = Bw = 0.5D Kedalaman Leher (throat): a = 0.39 D- 2 untuk D ≤ 10 mm a = 0.39 D- 3 untuk 10≤ D ≤ 22 mm Panjang lasan l = 10D



Seperti ditunjukan oleh Gambar 3.85, jarak minimal antara bead dan ujung batang harus 20mm dan boxing tidak boleh buat karena rawan terjadi undercut pada boxing. Panjang las yang efektif ialah mengikuti pers berikut ini: L= l-2S. Untuk pengelasan double-flare-V-groove antara batang penguat, ukuran las seperti pada Gambar 3.86, ialah sebagai berikut: -



Lebar bead lasan Bw = 0.5D dimana Bw ≥ 6 mm Ukuran S = Bw/√2 = 0.35D dimana ketebalan pelat t ≤ S Kedalaman Leher (throat): a = 0.7 x S = 0.245 D Panjang lasan l = 5D



Seperti ditunjukan oleh Gambar 3.86, boxing dilakukan pada ujung batang. Jarak minimal antara pelat dan sambungan las overlap harus 20mm dan boxing tidak dilakukan di tempat tsb. Panjang las yang efektif ialah mengikuti persamaan berikut ini : L= l-2S digunakan dalam perhitungan disain. BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



195



IWS - JWES



BAB III



3.9.4 Desain Stuktur Paduan Aluminum [Ref.13] Paduan aluminum secara luas digunakan pada struktur seperti kendaraan kereta gantung, kapal, jembatan, dan tanki kriogenik dengan memanfaatkan densitas aluminum yang rendah, sifat ringan, serta ketahanan korosi dan sifat uletnya pada temperatur rendah. Meskipun konsep mendesain menggunakan paduan aluminum pada dasarnya sama dengan baja, sangat penting untuk mengurangi jumlah las-lasan dan jumlah deposit material dengan mendesain bentuk aluminum yang ringan, memiliki kemampuan dibentuk yang baik dengan ekstrusi panas, pengubahan bentuk (drawing) dan tempa (forging).



Gambar 3.87 Pengurangan jumlah alur lasan (weld line) menggunakan rekayasa bentuk



Gambar 3.87 memperlihatkan pengurangan jumlah weld line menggunakan rekayasa bentuk paduan aluminum. Kotak dibuat dengan lima bagian dan delapan sambungan garis pada Gambar 3.87 (a), ketika kotak ini dibuat menjadi tiga bagian dan jumlah lasan menjadi enam garis las (b).



Gambar 3.88 Bentuk spesifik Butt Joint antar dua pelat dengan ketebalan berbeda



Gambar 3.88 menunjukan bentuk spesifik Butt Joint dua pelat dengan ketebalan berbeda yang dispesifikasikan oleh AWS untuk memproduksi butt joint. Selain membuat taper untuk menghindari konsentrasi tegangan, sambungan mensyaratkan permesinan untuk mengurangi ketidak-seragaman thermal yang menyebabkan konduktivitas termal yang tinggi. Cacat las seperti lack of fusion dan penetrasi yang tidak penuh harus dihindari dengan cara membuat groove lebih lebar dari baja dan membuang lapisan oksida dengan pembersihan selama pengelasan busur.



196



BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



BAB III



IWS - JWES



Gambar 3.89 Bentuk spesifik Lap Joint.



Gambar 3.89 memnunjukan contoh lap joint yang telah dispesifikasikan oleh AWS. Hsl ini mensyaratkan bahwa pengelasan dapat dihasilkan dari kedua sisi. Lap joint menguntungkan secara ekonomi, karena efisiensi sambungan ialah 70-100% jika pelat memiliki ketebalan kurang dari sama dengan 13mm. Dikarenakan logam las umumnya menjadi lebih halus dari pada logam induknya selama proses pengelasan yang menghasilkan panas saat aluminum atau paduan aluminum dilas. Kekuatan luluh dan kekuatan tarik dari logam las lebih kecil dibandingkan logam induk seperti ditunjukan oleh Gambar 3.90.



Gambar 3.90 Contoh distribusi kekuatan tarik dan luluh didekat logam lasan.



Pengelasan fusi tidak dapat digunakan untuk beberapa paduan aluminum. Namun metoda FSW (Friction Stir Welding) merupakan metode yang paling baik untuk mengelas paduan aluminum dan sering digunakan untuk mengelas pada kendaraan, pesawat, maupun kapal laut. Hal ini karena heat input pada FSW lebih kecil dibandingkan busur las, distorsi las dan distribusi tegangan sisa kecil.



BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



197



IWS - JWES



BAB III



Diperlukan perhatian khusus terhadap deformasi karena beban yang besar dan adanya kekuatan buckling yang kecil karena Young modulus aluminum sekitar 1.3 kali lebih besar daripada baja. Seperti ditunjukan Gambar 3.91



Gambar 3.91 Extruded shape with lips



Karena koefisien ekspansi liniear aluminum duakali lebih besar dari baja, sambungan ekspansi digunakan saat adanya termal deformasi. Thermal expansion aluminum yang lebih besar dari baja menyebabkan tegangan termalnya lebih besar dibandingkan baja.



198



BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



BAB IV Teknik Fabrikasi dan Aplikasi 4.1



Jaminan kualitas dari konstruksi pengelasan



Jaminan kualitas bukan berarti ketidaksempurnaan seperti cacat pengelasan yang ditemukan pada produk pengelasan atau penggantian uang yang dikarenakan ketidaksempurnaan atau cacat pengelasan tersebut. Menurut ISO 9000, jaminan kualitas adalah bagian dari kegiatan sebuah sistem manajemen kualitas (QMS). Tujuan dari penjaminan ini adalah untuk menjaga kepuasan konsumen yang dilakukan oleh industri manufaktur secara baik. Walaupun terkadang kegiatan QMS ini sulit untuk dipahami oleh konsumen awam. Oleh karena itu, Standar ISO 9001 mengharuskan manufacturer untuk menerbitkan QMS yang tepat berdasarkan system yang benar. Sistem ini diharuskan dapat diakses oleh TPO (Third Party Organization) dan jika sistimnya mencukupi dan dikelola dengan baik maka bisa diberitahukan ke publik. Banyak perusahaan yang mengambil sertifikasi dari ISO 9001 berdasarkan Assessment and Registration System. ISO 9000 dari standar internasional membutuhkan transparansi dan tujuan dari aktivitas para pelaku industri dengan mengambil pendekatan berdasarkan keinginan konsumen. Dalam hal pengerjaan konstruksi pengelasan yang besar, maka organisasi (seperti perusahaan inspeksi) biasanya harus memiliki kontrak kerja yang harus memiliki persyaratan khusus. Berdasarkan ISO 9001, QMS ditentukan sesuai dengan persyaratan khusus tersebut. Meskipun demikian setiap proses dan hasil produksi tidak dapat secara penuh sesuai dengan system penilaian yang telah dibuat. Oleh karena itu penilaian tambahan dan inspeksi oleh pihak ke tiga (TPO) biasanya diperlukan. Setiap produk hasil pengelasan umumnya memiliki resiko timbulnya kerusakan, sehingga dibutuhkan inspeksi sesering mungkin. Hal inilah yang menambah production cost. Oleh sebab itu, ISO 9000 hanya memenuhi minimum persyaratan dari QMS untuk industry yang menghasilkan produk lasan. Biasanya, kualitas produk hasil las tergantung dengan kualitas dari proses pengelasan itu sendiri. Di samping untuk meyakinkan kualitas terhadap konsumen, hal ini sangat penting untuk manufacturer dalam meningkatkan process capability dan kualitas las, Seorang enjiner las atau welding engineer (personil koordinator las) memiliki tanggung jawab terhadap kualitas dari produk pengelasan. Pada umumnya seorang enjiner las juga diangkat menjadi manajer dari QMS. Oleh Karena itu enjiner las harus memahami esensi dari quality control pada tingkat tertinggi (top level) dan juga harus menyadari akan posisinya untuk terus menjaga dan meningkatkan QMS di tempat kerjanya. Ada dua pengertian Quality Control yang digunakan di Jepang. Secara luas QC merupakan TQC (Toltal Quality Control) yang memiliki kontribusi dari bawah ke atas pada sebuah perusahaan. Secara sempit, QC adalah teknik untuk melaksanakan aktifitas QC terus menerus atau Statistical Quality Control.



BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



199



IWS - JWES



BAB IV



4.1.1 Pentingnya kontrol dari fabrikasi pengelasan Setelah perang dunia ke-2, Jepang dapat mengembangkan ekonominya secara signifikan, terutama di industri manufakturnya. Industri manufaktur yang ada di Jepang telah banyak berkontribusi untuk kebutuhan konsumen dengan kualitas yang baik dengan cara mengembangkan proses produksi yang efisien. Prinsip dari manufaktur adalah pemotongan atau cutting dan pengelasan (welding). Jika teknologi ini diabaikan maka pengembangan proses manufaktur tidak akan maju. Sampai sekarang, teknologi pengelasan dan pemotongan terus perkembangan dengan pesat, seperti peningkatan teknologi peralatan las, robot, kawat las dan materal terus meningkat. Khususnya pada periode ini, permintaan untuk membuat konstruksi besar dan peningkatan fungsi dari struktur bangunan dengan lasan makin banyak. Contohnya pada konstruksi kapal, gedung pencakar langit, dan jembatan dengan bentangan yang sangat panjang seperti jembatan Akashi Ohashi, pembangkit listrik tenga nuklir sekala besar, tanki dan industri petrokimia yang besar seperti tanki LNG dan lain lain. Tuntutan akan permintaan pelanggan tentunya tidak hanya membutuhkan efisiensi tinggi tetapi juga kualitas dari teknologi las yang tinggi. Permintaan tersebut meliputi kehandalan (performa) yang lebih tinggi dari lasan yang harus sesuai dengan kinerja yang lebih tinggi, sifat multi-fungsional dan material yang lebih tahan terhadap lingkungan operasi. Untungnya produk pengelasan dari Jepang telah menjaga tingkat kualitas yang lebih tinggi, tidak hanya dalam kuantitas. Namun, di masa depan, diperkirakan bahwa tuntutan untuk kualitas produk pengelasan akan lebih tinggi lasi, Seperti yang telah kita ketahui bahwa lasan terbentuk dari proses solidifikasi logam dimana proses pemanasan dan pendinginan berlangsung sangat cepat dengan menggunakan temperatur yang tinggi. Hal ini menyebabkan terjadinya daerah terpengaruh panas (HAZ), tegangan sisa, dan distorsi pada produk lasan. Ketika kontol pengelasan atau WPS tidak sesuai, maka cacat las bisa terjadi. Sehinga sifat mekanis dari produk lasan kemungkinan lebih rendah dari logam induknya yang disambung. Harus diakui bahwa hanya dengan kontrol pengelasan yang baik, WPS nya dipersiapkan dengan baik, maka hasil lasan yang baik tanpa cacat akan dapat direalisasikan. Tabel 4.1 menunjukkan kasus kegagalan pada struktur baja. Pada kebanyakan kasus, kegagaln terjadi karena desain yang salah walaupun terdapat faktor lain seperti perubahan lingkungan. Oleh karena itu perencanaan dari seorang enjiner las sangat penting untuk mencegah terjadinya kegagalan. Seorang enjiner las harus mengetahui tugas dan tanggung jawanya seperti yang tertera pada ISO 14731 (JIS Z 3410) dan juga memiliki jiwa professional dan moral yang baik di mata masyarakat.



200



BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



BAB IV



IWS - JWES Tabel 4.1 Kasus-kasus Kerusakan / Kegagalan pada struktur baja



Bulan/Thn



Jenis Struktur



Lokasi



Kesimpulan Kerusakan



Peyebab Utama Kerusakan



1936-38



Crack dimulai pada las bagian kabel Jembatan seperti Tegangan restrain dan tegangan Albert Canal, bentang bawah dan gusset, dan 6 as Hasselt Bridge sisa yang tinggi serta cacat las kecil Belgia, menit kemudian bagian kabel bentang (semua sruktur terjadi di bagian konsentrasi Jerman, dll. atas juga ikut retak sehingga sambungan dilas tegangan yang tinggi. mengakibatkan runtuhnya jembatan.



1940-46



Lambung Kapal Perang Standar: T-2, Kapal Liberty



Nov 1954



Juli, 1962



Apr. 1968



1974



Tanki Concord



Jembatan King's Bridge



Tanki Sperikal (propylene)



UK



Keretakan disebabkan oleh disain yang tidak memadai, fabrikasi yang buruk dan ketangguhan logam induk dan lasan yang tidak baik.



Patahan menjadi dua bagian di Penerapan disain terbaru material Atlantik Utara. Retak dimulai di dibuat berdasarkan pengalaman sambungan penampang longitudinal kegagalan dari kapal perang dan sekat bagian bawah tengah standar. Kecelakaan ini menjadi titik kapal, selanjutnya meyebar di balik untuk meninjau kembali sepanjang sekat dan melewati pelat standar untuk sifat ketangguhan. dek.



Jembatan runtuh setelah 46 ton truk Retak dingin terjadi karena melewatinya. Retakan diinisiasi di fillet penggunaan baja karbon dengan CE Melbourne, lasan di pelat penutup pada flens. yang tinggi dan WPS yang jelek. Australia Selanjutnya retak berkembang Pertumbuhan retak melalui fatik dengan proses fatik dan kemudian terjadi dan diakhiri dengan terjadilah perpatahan getas perpatahan getas.



Ibkuyama Jepang



Retakan getas menginisiasi di sambungan las sendi longitudinal kubah ring lingkaran bawah terbuat dari baja berkekuatn tinggi tebal 29 mm dan kekuatan 780 N/mm2 selama tes hidrolik. Tangki runtuh dengan patahan geser.



Penggetasan (embrittleness) di sambungan lasan disebabkan oleh masukan panas tinggi sekitar 80 kJ/ cm dan distorsi sudut berlebih di lasan.



Patahan baja kekuatan tinggi 600 MPa Tanki Selinder Hal ini menunjukkan bahwa interaksi Mizushima, dengan panjang sekitar13 m terjadi di Besar Penyimpan antara tangki dan dasar tanah Jepang sepanjang sudut bawah lingkaran pelat minyak sangatlah penting artinya. dan kebocoran minyak terjadi.



Struktur Offshore (Rig SemiMar. 1980 submersible) AL. Kielland



Jan. 1994



USA



Retak rapuh dimulai pada sekitar sejumlah 1000 kapal dari 5000 kapal. Bagian dek dan dasar kapal patah keseluruhan lebih dari 20 kapal,.



Struktur Jembatan Baja



Struktur berbagai jenis baja seperti Jan. 1995 struktur bangunan dan jembatan



Tegangan tinggi yang disebabkan Rig terbalik dalam badai dengan oleh desain pelat pendukung yang kecepatan angin 16-20 meter per detik. tidak sesuai. Kualitas bahannya jelek 123 orang meninggal. Rig memiliki 5 Laut Utara, dan penetrasi di lasan yg tidak baik bentangan kaki. Retakan dimulai pada Norwegia sehingga retak terinisiasi. Tegangan lasan pelat pendukung hidrofon yang fatik menyebabkan retak yang ada menghubungkan antara kelima kaki sebelumnya menjadi berkembang dan tersebut. mengakibatkan perpatahan. Northridge Amerika



Kobe, Jepang



BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



Sendi sendi struktural patah Fraktur disebabkan oleh akumulasi disebabkan oleh gempa bumi yang dari deformasi besar, pembebanan besar. Struktur yang rusak dinamis siklik, cacat las dan WPS mengakibatkan bencana skala besar yang kurang memadai. Hal Ini dan lebih dari 6000 orang tewas di memberi banyak pelajaran pada Kobe. Standar dan spesifikasi struktur bidang material dan rancang baja tahan gempa perlu untuk direvisi. konstruksi.



201



IWS - JWES



BAB IV



4.1.2 Pandangan dan tren internasional tentang QMS (QC dan QA) [1] ISO 9001 (JIS Q 9001) dan ISO 3834 (JIS Z 3400) Sistem sertifikasi dari perusahaan atau fabricator mengacu pada ISO 9001 yang diadopsi secara cepat oleh seluruh dunia. Seperti yang telah disebutkan sebelumnya, standard dan sisten diambil dari sudut/kebutuhan konsumen. Asesmen untuk fabricator dilakukan oleh pihak ketiga atau Third Party Organization (TPO). Ketika Quality Management System (QMS) dibentuk dan dilaksanakan, fabricator dapat disertifikasi dan diregistrasi, terdaftar, dan diketahui oleh umum. Di Jepang, TPO diakreditasi oleh JAB (Japan Accreditation Board of Conformity Assesment). JAB didirikan pada tahun 1993. Flowchart 4.1 menunjukkan alur akreditasi dan sertifikasi. Sertifikasi QMS dan EMS dilakukan oleh JAB. Japan Accreditation Board for Conformity Assessment (JAB) Accreditation: ISO Guide 62, (ISO 17024, JIS Q 17024)



Certification body for QMS (Welding personnel) Certification: ISO 9000s, ISO 14000s, (ISO 14731)



Companies & Fabricators (Welding personnel) Gambar 4.1 Akreditasi dan sertifikasi untuk QMS (untuk Personil Las)



ISO 9001 merupakan implementasi dari system penilaian. Perpanajangan assessment dan lingkup akreditasinya dibatasi. Pada versi pertama dari ISO 9001, pengelasan (welding) diperlakukan sebagai proses special bersama dengan heat treatment. Konsep "Proses Khusus" masih berhasil dalam versi terbaru dari ISO 9000 (ISO 9001; 08). Misalnya, dalam ISO 9001; 08 dalam Klausul 7.5.2, persyaratan untuk "Proses Khusus" yang dituliskan dalam teks berikut ini. 7.5.2 Validasi proses untuk produksi dan penyediaan jasa Organisasi harus memvalidasi setiap proses produksi dan penyediaan layanan di mana output yang dihasilkan tidak dapat diverifikasi oleh pemantauan atau pengukuran berikutnya. Hal ini mencakup proses-proses (seperti proses khusus, dicatat oleh penulis) di mana kekurangan menjadi jelas hanya setelah produk digunakan atau jasa telah diserahkan. Validasi harus memperagakan kemampuan proses untuk mencapai hasil yang direncanakan. Organisasi harus menetapkan pengaturan proses ini termasuk hal-hal berikut ini a) didefinisikan kriteria untuk tinjauan dan persetujuan proses b) persetujuan peralatan dan kualifikasi personel c) penerapan metode dan prosedur tertentu d) persyaratan untuk dokumentasi, dan e) revalidasi



202



BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



BAB IV



IWS - JWES



Berhubungan dengan persyaratan tersebut diatas,, ISO 3834 Persyaratan mutu untuk pengelasan – Las Fusi untuk bahan logam (“Quality requirements for welding – Fusion welding of metallic materials”) diterbitkan berdasarkan EN 729. Standar ini disebut Versi Pengelasan dari ISO 9001 (“welding (“welding version of ISO 9001”). Standar ini menjelaskan prosedur-prosedur prosedur prosedur secara rici untuk meyakinkan kualitas produk las dan kegiatan proses yang dijalankan oleh fabrica fabricator. Khusus untuk "Proses Khusus" (special process), klarifikasi (dokumentasi, yaitu WPS) dari proses yang akan diterapkan serta penentuan kualifikasi prosedur, juga perlunya menentukan persyaratan sertifikasi personil yang terlibat. ISO 3834 ISO mengacu 15607-15614 1 15614 "spesifikasi prosedur pengelasan (WPS)" (WPS)". Sehubungan ehubungan dengan prosedur pembuatan dan kualifikasi WPS, maka beberapa standar mengatur seperti ISO 9606 untuk "Tes Kualifikasi Juru Las (welder)," ISO 14731 untuk "Personil Koordinator Las - tugas dan tanggung anggung jawab" dan ISO 9712 untuk "Uji Tak Rusak - Kualifikasi dan Sertifikasi Personil". Standar tersebutmerupakan satu set (paket) standar untuk manajemen mutu pengelasan (lihat Gambar. 4.2). Di Eropa, ISO 3834 diterapkan untuk sertifikasi perusahaan (sertifikasi ertifikasi fabrikasi pengelasan). Garis besar (aliran) dari manajemen sesuai dengan ISO 3834 ditunjukkan pada Gambar. 4.3. ISO 3834 (JIS Z 3400) "Quality requirements in welding"



ISO 15607-15614 15614 (JIS Z 3420-3422) 3422) Welding Procedure Specification



ISO 14731 (JIS Z 3410) Welding CoordinationTasks and Responsibilities



ISO 9606 Qualification Test for welders



Gambar 4.1 Satu set ISO 3834



Kontrol Dokumen



Produksi



Keamanan Sumber daya Manajemen



Uji & Inspeksi



Review Kontrak (Persyaratan Review) Review Disain (Review Teknis) Sub Sub-Kontrak



Rencana Produksi



Kontrol dari yang tidak memenuhi (NC)



Aksi Perbaikan



Identifikasi & Ketelusuran



Rekaman dari Kondisi Las



Gambar 4.3 Prosedur Kualitas Manajemen (aliran) menurut ISO 3834



BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



203



IWS - JWES



BAB IV



[2] Perbedaan pendekatan antara Eropa-Amerika dan Jepang tentang QA/QC Jepang memiliki teknik kontrol kualitas yang unik dan baik sehingga dapat merekonstruksi industri manufaktur setelah paska perang. Konsep QA dan QC Euro-American mengambil pendekatan kepada konsumen. Sedangkan konsep QA dan QC Jepang mengambil pendekatan kepada pembuat (manufaktur).(Ref 2 & 3). ISO 8402:1994 (Quality management and quality assurance-Vocabulary) mendefinisikan bahwa quality management adalah aktivitas manajemen secara umum yang mana berisikan kebijakan kualitas, target kualitas, dan pertanggungjawaban yang disertai dengan perencanaan kualitas, pengawasan kualitas, dan pengembangan kualitas. Definisi tersebut sama dengan JIS Z 8101. Menurut standar JIS, kontrol kualitas atau quality control adalah kegiatan sistematik pada manufaktur untuk menghasilkan produk yang berkualitas, ekonomis, dan memuaskan konsumen. Secara jelas definisi dari ISO adalah menyediakan jaminan produk kepada konsumen. Pengecekan, inspeksi, audit, dokumentasi, mencatat, dan merekam adalah inti dari kegiatan manajemen kualitas. Jaminan kualitas dari manufaktur Jepang mengambil pendekatan berdasarkan kehandalan dan kredibilitas (reliability and creditability), dengan kata lain “semua produk kami sesuai dengan permintaan konsumen” atau “percayalah pada perusahaan kami.” Kehandalan (rability) ini tidak hanya untuk pelanggan tetapi juga untuk perusahaan. Perbedaan kultur, adat, dan karakteristik nasional antara Euro-American dan Japan. Bagaimanapun juga, keduanya memiliki kelebihan masing-masing. Yang satu untuk produksi massal dan yang satu lagi untuk konsumen khusus. Untuk produk dengan harga biasa maka biasanya standar ditentukan oleh perusahaan dan konsumen tidak harus mengetahui aktivitas quality control yang diaplikasikan pada suatu perusahaan. Berbeda dengan produk khusus, sepeti konstruksi las yang biasanya disediakan untuk pelanggan besar. Pada kasus ini, standar kualitas diaplikasikan berdasarkan spesifikasi produk dan ditentukan oleh konsumen. Standar yang dibuat oleh perusahaan biasanya membutuhkan persetujuan dari konsumen. Permasalahan yang ada pada kasus ini proses penentuan harga produk. Dalam pemilihannya apakah QC/QA system harus dibuat menurut sudut pandang konsumen ataukah produsen, maka untuk itu pemilihan dan pertimbangannya mungkin dapat berbeda tergantung jenis produk yang dibuat. Juga diyakini bahwa bila kedua pendekatan tsb tidak disetujui, maka keputusannya dikembalikan kepada masing-masing. Tabel 4.2 memberikan perbandingan antara pendekatan Eropa-Amerika dan Jepang.



204



BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



BAB IV



IWS - JWES



Tabel 4.2. Fitur Euro-Amerika pendekatan dan pendekatan Jepang untuk QC / QA Euro-American approach



Japanese approach Manual tidak diperlukan.



Sudut pandang konsumen Custom



Instruksikan persyaratan untuk pemasok (fabricator)



sudut pandang



Konsep penjaminan mutu



Manual



Sudut pandang konsumen



Sudut pandang konsumen



Instruksikan persyaratan untuk pemasok (fabricator)



Instruksikan persyaratan untuk pemasok (fabricator)







Pentingnya didokumentasi di kontrak. On-site audit untuk pemasok; Jaminan mutu oleh sistem atau spec.; Keputusan Top-down



 



ISO 9000f TQM



  



Pra-pengaturan masyarakat (asosiasi) (Konsensus dari asosiasi untuk bangunan)



 Persyaratan pelanggan yang diambil sebelumnya oleh fabricator



 Pengembangan dan penyediaan produk yang memuaskan pelanggan



 Keputusan Bottom-up  TQM  TPM



■ Lingkaran QC & PDCA, ■ QA, Aktifitas group kecil



Dalam pendekatan Euro-Amerika, sebuah manual mutu tertentu disusun. Dalam manual, prosedur kerja, tugas pribadi dan tanggung jawab, dan wewenang individu jelas ditentukan. Dan ini diperlukan untuk mengikuti petunjuk dengan benar. Dalam semua aspek, tidak hanya dalam kontrak, dokumentasi dan rekaman serta memastikan ketertelusuran diyakini sebagai kegiatan yang paling penting. Instruksi dan perintah dikeluarkan selalu dengan cara top-down. Oleh karena itu, dikatakan bahwa usulan untuk perbaikan jarang ditawarkan oleh para pekerja bengkel tidak seperti kasus pendekatan Jepang. Di sisi lain, dalam pendekatan Jepang, dokumentasi tidak dianggap sebagai hal penting. Bahkan jika suatu prosedur tertentu didokumentasikan, penyimpangan kecil atau modifikasi dari itu, diperbolehkan jika penyimpangan tersebut dinilai membawa hasil yang lebih baik. Instruksi dan perintah yang disampaikan secara tidak jelas dalam komunikasi heart-to-heart dan seringkali menggunakan metode bottom-up. Poin yang baik dari pendekatan Jepang adalah bahwa hal itu sangat efisien dan prosedur dapat berkembang dengan cepat selama dapat berfungsi dengan baik. Disisi lain, karena itu tergantung pada pandangan sifat manusia yang pada dasarnya baik, hal itu mungkin memberikan hasil yang sangat buruk jika semangat atau motivasi dari karyawan yang terlibat dalam pekerjaan hilang. Dalam era pertumbuhan ekonomi yang rendah saat biaya penghematan tinggi dan pengurangan tenaga kerja tinggi dilakukan digunakan, maka suatu pendekatan baru untuk QC/QA yang menggabungkan poin-poin baik dari pendekatan Eropa-Amerika dan Jepang dan menghilangkan poin yang buruk dari kedua pendekatan tampaknya harus dilakukan.



BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



205



IWS - JWES



BAB IV



4.1.3. Disain dan Manufaktur yang Berkualitas Di masa lalu ketika kontrol kualitas tidak begitu mapan dan dilakukan di bidang manufaktur, jaminan kualitas sangat tergantung pada proses inspeksi. Tingkat kualitas dapat dipelihara oleh proses inspeksi di mana cacat dihilangkan sebanyak mungkin. Hal ini disebut era dengan prinsip pemeriksaan (inspeksi) lebih diprioritaskan di mana tingkat ketelitian pemeriksaan dapat menentukan tingkat kualitas. Namun, dalam kasus ketika tingkat kualitas produk diperlukan lebih tinggi, biaya inspeksi dan biaya perbaikan cacat meningkat sehingga keuntungan dalam pengelolaan menjadi berkurang pada waktu yang sama. Konsep bahwa prioritas kegiatan harus bergeser dari bagian inspeksi ke produksi, yang dipertimbangkan untuk mengurangi kerusakan dan biaya inspeksi sebanyak mungkin, dengan meningkatkan proses dan prosedur manufaktur terus menerus. Dengan demikian, kontrol kualitas seluruh perusahaan yang dilakukan oleh sekelompok kecil, seperti lingkaran QC dengan menggunakan siklus PDCA, yang sering digunakan pada perusahaan manufaktur. Begitu juga dengan konsep "making up the quality in manufacturing site" diakui cukup bermanfaat dan pasti di bagian manufaktur melalui proses reformasi. Ini adalah era prinsip dengan prioritas pada proses manufaktur. Kegiatan ini harus dilanjutkan agar menjadi lebih maju, untuk bersaing dengan pesaing atau kompetitor maupun untuk meningkatkan daya saing biaya produksi. Kegiatan QC di Jepang yang telah dicapai oleh perbaikan berkesinambungan berdasarkan siklus PDCA. Perusahaan harus menetapkan target kualitas yang sesuai dengan perubahan kebutuhan pasar. Kualitas yang paling mendasar diperlukan untuk produk pengelasan, tidak mengalami kegagalan dalam kondisi disain. Namun, biasanya hanya persyaratan ini tidak cukup, produsen harus menetapkan "Design quality (Quality target)" pertama, mengingat kebutuhan spesifik pelanggan, kebutuhan pasar, diterapkan spesifikasi dan peraturan, biaya, tingkat pesaing, kebutuhan sosial, proses kemampuan dan kapasitas produksi. Dalam menetapkan kualitas disain, maka tidak harus ditentukan sepenuhnya oleh bagian disain, tetapi juga bernegosiasi dengan orang-orang manufaktur, inspeksi dan bagian pemasaran. Setelah mempertimbangkan pertimbangan dari instansi terkait (dalam banyak kasus, topik besar agenda mungkin berkaitan dengan hal-hal ini), keputusan akhir harus dibuat oleh bagian disain. Disain yang kualitas atau "design quality" ditentukan harus bertepatan dengan "quality policy (quality target)" produsen. Ketika tidak ditemukan kesesuaian pada manufaktur, baik "design quality" / "quality policy (quality target)" maka kebijakan harus direvisi. Setelah keputusan "design quality", departemen manufaktur harus menentukan "production quality (performance quality)" dan pembuatan produk sesuai untuk itu. Dalam rangka mewujudkan manufaktur seperti itu, departemen manufaktur harus memiliki "process capability" yang cukup. Jika "process capability" tidak cukup, modifikasi proses, perubahan WPS dan peningkatan ketergantungan pada sub-kontraktor harus diambil. Jika diperlukan, "production capacity" harus ditingkatkan untuk cadangan daya dalam meningkatkan kualitas.



206



BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



BAB IV



IWS - JWES



"Process capability" didefinisikan dalam JIS Z 8101, sebagai "ukuran statistik yang mewakili variasi proses di mana dapat cukup dicapai dengan hasil tertentu dalam proses yang stabil". Hal ini dapat dinyatakan hanya sebagai "tingkatan yang mungkinkan untuk menghasilkan kualitas produk dengan variasi yang minim" atau "kemampuan untuk mampu mencapai fraksi cacat yang minim". Misalnya, panjang kaki fillet lasan, dimensi alur las, persentase kegagalan las dan sifat mekanik las yang diberikan sebagai nilai-nilai karakteristik pengelasan. Variasi nilai-nilai ini merupakan bagian dari "process capability". "Process capability" mewakili kemampuan pencapaian kualitas di bidang manufaktur, sementara "production capacity" mewakili kemampuan kuantitatif dari produk di pabrik, "production capacity" mengungkapkan sedemikian rupa sehingga keluaran dari pabrik diperoleh dengan tingkat produksi maksimum (jumlah jam operasi, total berat bahan produksi, jumlah produksi, total panjang lasan, dll), atau kapasitas maksimum peralatan di pabrik (kapasitas maksimum crane, jumlah maksimum mesin, dll). "Process capability" dan "production capacity" keduanya adalah kekuatan untuk mengembangkan pabrik dan mendapatkan keuntungan.



4.2.



Perencanaan Fabrikasi Las (Welding Fabrication Planning)



Perencanaan fabrikasi las adalah dasar dari kontrol kualitas pengelasan untuk memberikan kualitas yang baik pada hasil lasan. Baik atau buruk perencanaan sangat berpengaruh pada kualitas las. Oleh karena itu, semua hal yang berhubungan dengan fabrikasi las harus dibahas dalam perencanaan. Jika suatu masalah ditemukan, pengukuran harus dituangkan dalam perencanaan. Dalam perencanaan, tidak hanya diperlukan untuk mempertimbangkan prosedur pengelasan, tetapi juga untuk menyelidiki prosedur las terkait. Prosedur las yang berkaitan harus mencakup pengendalian material, welding consumable control, kontrol catu daya dan peralatan las, pemotongan dan beveling, hot and cold forming, fitting and preparasi lasan, preheating, back gouging, PWHT (Post Weld Heat Treatment), koreksi distorsi, finishing lasa, perbaikan, dan berbagai macam pengujian serta inspeksi. Jika kualitas dari setiap proses atau tahap dalam fabrikasi tidak memuaskan, kualitas akhir las tidak dapat dipastikan. Dalam rangka untuk menjamin kualitas las, penting untuk memahami berbagai faktor termasuk proses pengelasan yang terkait. Gambar 4.4 merupakan diagram sebab akibat (fish bone diagram) menunjukkan faktor fabrikasi yang harus dikendalikan agar menjamin kualitas pengelasan pada struktur baja. Perencanaan fabrikasi las pada dasarnya sama dengan memeriksa setiap faktor yang ditunjukkan pada diagram dan untuk menentukan rincian perencanaan dan pengendalian. Hal ini diperlukan untuk menyelidiki dan menentukan quality (Q), termasuk health and safety (S), scheduling and delivery (D), dan cost (C).



BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



207



IWS - JWES



BAB IV



Gambar 4.4 Diagram Sebab dan Akibat (fish bone) untuk kualitas lasan (pada baja)



Hal ini juga penting untuk mempertimbangkan hal-hal sebagai berikut : 1. Perlu untuk memahami isi kerja memasukkannya ke dalam perencanaan.



dan



tingkat



persyaratan,



dan



2. Dalam pemilihan proses pengelasan yang akan diterapkan, maka perlu untuk memahami kelebihan dan kekurangan setiap proses las. 3. Pengelasan harus dilakukan di pabrik (plant) sebanyak mungkin untuk meminimalkan pengelasan di lapangan (site welding or outdoor welding). 4. Posisi pengelasan sebaiknya dipilih dan didominasi pada posisi datar. 5. Prosedur pengelasan harus direncanakan sehingga cacat las dan distorsi pengelasan dapat diminimalisasi. 6. Investigasi harus dilakukan dalam perencanaan counter measure untuk mencegah cacat pengelasan dan distorsi las, dan prosedur perbaikan jika diperlukan. 7. Harus memperhatikan K3LL. 8. Perencanaan alokasi pekerja harus ditentukan mengingat jumlah pekerja yang diperlukan, keterampilan kerja, tingkat sertifikasi dan pengalaman yang diperlukan. 9. Kondisi kerja dan peralatan yang sesuai (catu daya listrik, pengaturan peralatan las, scaffoldings, peralatan transportasi, peralatan perlindungan angin dan hujan) harus dipertimbangkan dalam perencanaan. 208



BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



BAB IV



IWS - JWES



4.2.1. Draf dan Kualifikasi Prosedur Las (WPS) Salah satu karya yang paling penting dari seorang enjiner las (welding coordination personnel) adalah untuk mempersiapkan dan mendapatkan kualifikasi WPS yang akan diterapkan. JIS Z 3420; 2003 (ISO 15607; 2003) "Spesifikasi Prosedur Pengelasan - Ketentuan umum" mengatur garis besar persiapan dan kualifikasi WPS. Gambar 4.5 menunjukkan diagram alir untuk menentukan WPS yang memenuhi persyaratan, dan memiliki keterkaitan antara WPS dan berbagai faktor. WPS adalah dokumentasi di mana prosedur pengelasan yang akan diterapkan harus diuraikan dengan jelas. Secara umum metoda untuk menyiapkan WPS diberikan seperti contoh yang ditunjukkan pada Gambar 4.6. Prosedur ini juga memberikan gambaran "fase berbeda dalam kualifikasi prosedur pengelasan" dalam Lampiran B ISO 15607; 2003 (JISZ 3420, 2003) seperti ditunjukkan pada Tabel 4.3. WPS adalah salah satu dokumen yang paling penting dalam kontrol kualitas las. Prosedur uji las (WPT) ditunjukkan pada Gambar 4.6 adalah uji WPS yang dapat diverifikasi harus sesuai. Gambar 4.7 memberikan contoh lokasi spesimen uji mekanik yang diambil dari potongan hasil lasan (assembly) menurut ISO 15614-1 (JIS Z 3422-1). Pengujian mekanik dengan menggunakan spesimen uji dalam WPT ini umumnya digunakan untuk membuktikan apakah WPS sesuai atau tidak. Dalam beberapa kasus, diperlukan untuk memperoleh persetujuan dokumen WPS oleh pelanggan atau organisasi pihak ketiga (examining body).



Gambar 4.5 Hubungan dari berbagai faktor memutuskan WPS



BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



209



IWS - JWES



BAB IV



Gambar 4.6 Contoh penyetingan dari WPS Tabel 4.3 Perbedaan tahapan dalam mengkualifikasi WPS (ISO 15607:2003 Lampiran B, Tabel B.1) (JIS Z 3420 Lampiran B) Aktifitas



Hasil



Pihak yang Berkepentingan



Pengembangan Prosedur



pWPS



Metoda Kualifikasi



WPQR termasuk berbagai validitas dari standar yang relevan dari kualifikasi



Finalisasi Prosedur



WPS mengacu dari WPQR



Manufaktur and, jika memungkinkan dari pihak examining body Manufacturer Manufaktur



Pengaplikasian Prosedur



Kopi WPS atau Instruksi Kerja



Manufaktur



Manufaktur



Catatan: "Metoda Kualifikasi" artinya selain metoda uji prosedur las. Hal Ini berarti metode dilaksanakan setelah proses las selesai diuji, pengalaman las sebelumnya, prosedur las standar dan uji pra-produksi las.



Untuk pengelasan yang aktual pada proses fabrikasi, prosedur las yang sama dari WPS uji harus pakai. Oleh karena itu, semua variabel penting yang memerlukan kualifikasi akan dideskripsikan dalam WPS. Dalam ISO 15609-1 (JISZ 3421-1) "Prosedur spesifikasi pengelasan untuk las busur", hal yang akan dijelaskan ditampilkan seperti pada contoh.       210



Parent material designation, group number, standar terkait, ketebalan. Proses pengelasan Welding consumable : Covered elektroda, kawat las, fluks, dan nomor standar, designation, ukuran, nama dagang. Shielding gas : Jenis gas, rasio pencampuran jika gas campuran yang digunakan, laju alir. Joint type dan weld type (Joint design, welding sequence). Welding groove : Bentuk dan ukuran BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



BAB IV



       



  



IWS - JWES



Posisi pengelasan Parameter pengelasan : arus las, tegangan busur, kecepatan las, built up layers, input panas, dll Teknik pengelasan : Weaving jika dapat digunakan, torch/elektroda/wire angle. Back gouging : Metode yang digunakan, kedalaman dan bentuk. Backing : Metode / jenis backing, material backing dan dimensi, backing gas jika ada. Heat input : Jika ditetapkan. Preheating dan suhu inter-pass: dipakai atau tidak, jika ya kisaran suhu yang diperlukan, minimum dan maksimum. Post Weld Heat Treatment: dipakai atau tidak, PWHT, heat treatment untuk melepaskan hidrogen, kondisi pemanasan seperti temperatur dan waktu penahanan, laju pemanasan dan pendinginan. Jumlah elektroda: AC / DC, polaritas, phase of connection untuk masingmasing elektroda (dalam kasus pemakaian berbagai elektroda) Weaving, osilasi (amplitudo, frekuensi, dwell time) Nomor dokumen : nomor WPS, nomor WPQR



Gambar 4.7 Lokasi spesimen uji pada lasan sambungan buntu (butt joint) (a) pelat (b) pipa



Pada Tabel 4.4, contoh WPS ditampilkan. Hal ini menunjukkan WPS untuk corner joint dengan sudut bevel oleh dua elektroda las busur terendam dengan satupass. Enjiner las tidak hanya membuat WPS, tetapi juga menjelaskan isi dan bila perlu menyiapkan instruksi kerja dari WPS untuk juru las dalam rangka untuk memastikan pelaksanaan kontrol lasan.



BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



211



IWS - JWES



BAB IV



Tabel 4.4 Contoh WPS



4.2.2 Estimasi Ruang Pengerjaan Las Dalam membuat rencana pembuatan lasan, estimasi ruang kerja las diperlukan untuk mengestimasi ruang pengerjaan las. Berapa lama yang diperlukan dalam mengelas, berapa banyak juru las yang harus dialokasikan, berapa banyak jumlah kosumsi kawat las yang harus disiapkan, dan sebagainya yang harus diperlukan untuk dipertimbangkan dalam mengestimasi volum pengerjaan las.



212



BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



BAB IV



IWS - JWES



Beberapa contoh estimasi volum pengelasan ditunjukan sebagai berikut : [1] Estimasi berdasarkan panjang lasan Estimasi ini berdasarkan asumsi panjang lasan yang dihitung dari gambar struktur las. Dalam hal ini, karena umumnys las filet selalu ditempatkan di kedua sisi sambungan sehingga panjang dari las filet dihitung dua kali panjang sambungan. Selain itu, ada dua kasus untuk posisi pengelasan. Pertama adalah perhitungan dengan mengabaikan posisi dalam pengelasan, dan yang lain perhitungan panjang las dalam berbagai posisi. Jika posisi pengelasan berbeda, waktu pengelasan yang diperlukan harus sangat diperhatikan perbedaan diantaranya. Hal yang harus diingatkan bahwa jika hanya panjang las yang diadopsi, perhitungan tidak menggunakan efek tebal pelat dan tipe fillet. [2] Estimasi berdasarkan jumlah deposit logam las Metoda ini adalah diasumsikan bahwa daerah groove las buntu dan ukuran fillet weld dianggap sama dengan panjang lasan untuk menentukan jumlah total kebutuhan deposit metal. Ruang pengerjaan las dan jumlah kebutuhan consumable weld sangat erat bergantung pada kebutuhan deposit metal. Ketika jumlah kebutuhan las yang terpakai diestimasikan, koefisien deposit las dari masing-masing proses pengelasan harus dimasukan dalam perhitungan. [3] Estimasi berdasarkan konversi panjang lasan Metode-metode yang disebutkan diatas seperti faktor tebal pelat, panjang lengan, posisi pengelasan atau tipe sambungan tidak dianggap atau diabaikan dalam perhitungan. Panjang konversi adalah panjang pengelasan berbagai sambungan dikonversikan ke sebuah standard sambungan panjang pengelasan. Sambungan filet dengan panjang lengan 6 mm dengan posisi pengelasan flat atau horizontal, misalnya, adalah yang selalu digunakan sebagai acuan standar sambungan pada industri (arsitetur) rangka baja gedung di Jepang. Volume pengerjaan dari berbagai sambungan las pada masing-masing posisi las adalah ditentukan terlebih dahulu agar perhitungan konversi dengan panjang lasan dimana volum pekerjaan dapat diestimasi. [4] Estimasi berdasarkan rasio kosumsi baja dan berat lasan yang dibutuhkan. Metode ini memanfaatkan data awal fabrikasi dari struktur yang mirip. Contohnya, jumlah kebutuhan las untuk sebuah fabrikasi baru diperkirakan dari sebuah perhitungan berat baja dari gambaran baru dengan asumsi bahwa rasio yang sama dari data sebelumnya adalah berlaku untuk rasio yang baru.



4.2.3. Perencanaan Jadwal Dalam merancang rencana penjadwalan harus mempertimbangkan ruang pengerjaan, kapasitas produksi, proses fabrikasi, dan prosedur fabrikasi secara total dan tidak lupa memasukan lamanya waktu pengiriman produk ke pelanggan. Ini sangat penting dalam membuat sebuah rencana sehingga pembagian setiap ruang kerja dapat seimbang dalam penjadwalan dan dalam tahapan fabrikasi.



BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



213



IWS - JWES



BAB IV



Di dalam penjadwalan, ketika ada beberapa pembatasan dalam fabrikasi dan/atau inspeksi, penyediakan kelonggaran waktu harus dipertimbangkan. Contohnya, dalam sebuah kasus pengelasan baja HT 780 MPa yaitu baja berkekuatan tinggi (class high strength stell) atau baja Cr-Mo, diwajibkan bahwa sebelum melakukan NDT (non destructive test), waktu tunggu (idle time) setelah proses las harus dibuat tahapannya untuk mencegah retak dingin (delayed crack) dikarenakan kebutuhan waktu difusi gas hidrogen dalam lasan. Dalam hal ini, diperlukan tambahan waktu sekitar 24 sampai 48 jam setelah pengelasan. Waktu ini harus dimasukan kedalam penjadwalan. Selain itu, waktu yang dibutuhkan untuk pre-heating, mengatur temperatur inter-pass, tempat untuk perlakuan panas harus dimasukan kedalam penjadwalan. 4.2.4 Perencanaan Peralatan Pengelasan [1] Prinsip Dasar Perencanaan Peralatan Las Umumnya, perencanaan peralatan fabrikasi dipakai ke dalam perhitungan tipe struktur, ruang produksi, level kualitas yang duperlukan, metode perakitan, prosedur pabrikasi, efesiensi kerja di bengkel, dan sebagainya. Dalam cara yang sama, perencanaan peralatan harus di selesaikan dengan mempertimbangkan spesifikasi dari catu daya untuk las dan peralatan yang otomatis/tidak otomatis, jumlahnya, dan pengaturannya. Perencanaan harus mempertimbangkan juga fasilitas yang berhubungan dengan pengelasan seperti kapasitas penyediaan listrik, alat perngiriman, meja kerja, alat potong, tungku pemanas, jig, perlengkapan keselamatan untuk kesehatan dan keselamatan, fasilitas untuk menjaga lingkungan, dan lain-lain. [2] Catu daya dan peralatan las Perencanaan mengenai kapasitas catu daya listrik adalah hal yang paling penting bagi enjinir las (welding engineer). Perhitungan dari kapasitas catu daya listrik sebagai contoh adalah peralatan yang menggunakan arus bolak balik (AC) sebagai catu daya las busur (arc welding). Karena catu daya listrik di pabrik normalnya ada tiga fase AC, terminal input utama dari AC catu daya las harus disambungkan dengan muatan yang seimbang antara tiga fase dari catu daya yang ditunjukan dalam gambar 4.8. Kapasitas yang diperlukan catu daya listrik dinyatakan oleh rumus berikut.



Dimana,



Q: Kapasitas catu daya listrik (kVA) n: nilai catu daya las busur α: duty cycle (rasio waktu busur) = jumlah waktu busur/jumlah waktu kerja selama 10 menit β: faktor beban = rata-rata arus las/kecepatan arus sekunder dari sumber arus las busur. P: kecepatan input primer dari catu daya busur las = kecepatan arus sekunder x jumlah voltase. (kVA)



214



BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



BAB IV



IWS - JWES



Di sebuah pabrik yang banyak menggunakan catu daya las busur, kapasitas catu daya listrik yang diperlukan dapat dinyatakan dengan rumus sederhana dibawah ini, dengan nα yang cukup besar.



Misalnya,, ketika 60 unit dari catu daya las busur (Arc Welding) dengan kecepatan arus sekunder adalah 500A dan nilai voltasenya 80V digunakan pada duty cycle rata-rata sebesar 40% dan rata-rata rata rata arus pengelasan 350A, kebutuhan minimum dari kapasitas catu daya listrik yang dapat dihitung sebagai berikut : 



Kecepatan input primer catu daya las busur listrik,, P (kVa) = Kecepatan arus sekunder (A) x jumlah muatan voltase = 500 x 80 = 40.000 (Va)= 40 kVa







Beban unsur, β = rata-rata arus pengelasan(A)/kecepatan kecepatan arus sekunder (A) = 350/500= 0.70







Kapasitas catu daya listrik, Q (kVA) = 40 (kVA) x 60 (Unit) x 0.4 x 0.7= 627 (kVA).



Oleh karena itu, tranformer penerima penerima harus memiliki sebuah kapasitas sekitar 700 kVA atau lebih. Untuk menghubungkan 60 unit catu daya pengelasan. Setiap 20 unit group harus dihubungkan ke masing-masing masing masing kombinasi dari tiga garis fase untuk menyeimbangkan muatan. Kapasitas yang diperlukan dari tranformer penerima untuk semiotomatis MAG catu daya pengelasan dapat juga dihitung dengan rumus yang ditampilkan (4.2). Dalam menghubungkan catu daya pengelasan, voltase drop dalam kabel las, kabel grounding, dan meja kerja las (welding welding work bed bed) harus di pertimbangkan. Dalam busur listrik AC, voltase drop akan terjadi dan arus las sungguh berkurang kurang jika kable las panjangnya berlebihan atau rusak ketika digulung. Selain itu, dalam sebuah kasus dimana luas penampang kabel las dan grounding kabel tidak cukup dan penjepit sambungan kabel sangat jelek, maka voltase drop yang tinggi dan voltase listrik yang fluktuatif menyebabkan terjadinya cacat las dikarenakan tidak stabilnya busur. Selain itu, kurangnya kapasitas dari kabel untuk grounding dengan engan 2 atau lebih catu daya las menyebabkan fluktuasi dalam arus las. Untuk itu, hal ini seharusnya menjadi perhatian dalam mengatur catu daya las, proses pengkabelan dan penyambungan kabel sehingga mencegah adanya voltase drop.



Gambar 4.8 Sambungan AC catu daya busur las ke terminal catu daya tiga fase.



BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



215



IWS - JWES



BAB IV



[3] Macam-macam jig, perlengkapan, dan peralatan terkait. Rencana konkret untuk peralatan las terkait harus disiapkan sbb:. 



Peralatan harus kering dan penjaga suhu tetap konstan: jumlah kebutuhan dari perlatan harus ditentukan bedasarkan jumlah dan tipe las mencakup elektroda yang digunakan. Alat pengering elektroda bertemperatur tinggi (300o sampai 400oC) untuk tipe elektroda hidrogen rendah dan peralatan pengering elektroda temperatur rendah (70o sampai 100oC) harus disusun secara terpisah.







Kotak kontainer dari jenis yang mudah dibawa (portable): kotak kontainer tipe portable untuk elektroda tipe dasar dengan perangkat penjaga temperatur, digunakan untuk menghindari penyerapan embun/uap harus dipersiapkan untuk kebutuhan jumlah pengelas/welder.







Peralatan bantu posisi las (turn over device and positioner): ini yang diinginkan untuk melaksakan pengelasan di posisi flat/datar sejauh mungkin. Agar tercapai, turn over device dan positioner harus juga dipersiapkan.







Alat pemanas untuk preheating dan pemanasan daerah las, peralatan pengukur suhu.







Proteksi angin untuk pengelasan MAG dan TIG di kondisi luar ruangan: shelters atau tenda







Alat pengumpul asap las: alat ventilasi lokal atau umum.



4.2.5 Perencanaan personil las Untuk mendapatkan personil las yang mempunyai cukup pengetahuan, pengalaman cukup, dan berkompeten dalam bekerja sangat diperlukan dan hal ini untuk mempertahankan dan meningkatkan kualitas las. Karena itu perencanaan personil pengelasan adalah salah satu hal yang paling penting dalam membangun rencana pengelasan. Mendapatkan personil yang unggul tidak dapat disiapkan dalam jangka waktu yang pendek. Rencana jangka mengah dan panjang untuk pendidikan dan pelatihan harus diprioritaskan dan didorong secara berkelanjutan. [1] Personil Pengelasan ( personil yang terkait dengan pengelasan) Enjiner las (welding engineer), juru las (welders/welding operators), dan personil NDT adalah personil las yang umumnya dikenal terkait dengan pengelasan. Selain itu, praktisi las (welding practitioners) dan inspektur las (welding inspectors) juga cukup penting. Berikut ini skema kualifikasi dari personil las yang dijalankan oleh IIW (International Institute of Welding) secara internasional meliputi:.  IWE: International Welding Engineer (Enjinir Las Internasional)  IWT: Internatinal Welding Technologist (Teknisi Las International)  IWS: International Welding Spesialist (Spesialis Las Internationa)  IWP: Internationa Welding Practitioner (Praktisi Las Internasional)  IWIP: International Welding Inpection Personnel (Personil Inspektur Las Internasional)  IW: International Welder 216



BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



BAB IV



IWS - JWES



(1) Enjiner Las (personil koordinator las) ISO 14731 (JIS Z 3410) menspesifikasi “koordinator las - tugas dan tanggung jawab” dan ISO 3834 (JIS Z 3400) “Persyaratan kualitas las - pengelasan fusi) juga menentukan aktivitas yang harus dilakukan oleh enjinir las. Aktivitas yang termasuk disini bukan hanya mengontrol fabrikasi las, tetapi juga mereview kontrak (persyaratan review), meriview desain (mereview secara teknis), rencana produksi, material kontrol (identifikasi), peralatan las, personil las, pengujian dan inspeksi, mencatat kulitas, dan dokumentasi dalam arti yang luas. Enjiner las tidak hanya melaksanakan kontrol manufaktur las tapi juga harus ikut dalam awal, selama dan setelah proses fabrikasi las dan keterkaitannya dengan proses las, dan harus memiliki sudut pandang yang komprehensif dalam fabrikasi untuk memastikan produk las yang kulitas tinggi dapat dihasilkan. Keterlibatan enjiner las untuk fabrikasi las sangat penting untuk memastikan kualitas hasil lasan. JWES (the Japan Welding Engineering Society) memiliki skema sertifikat sendiri dari enjiner las (personil kordinator las) dan diimplementasikan sejak tahun 1970. Skema ini telah di akreditasi oleh JAB (Japan Accreditation Board for Conformity Assessment) sesuai dengan ISO 14731, WES 8103, dan ISO 17024. Sejak 1998. (2) Praktisi las (Welding Practitioner) (sebutan lama: Welding Leader (WL)) Potensi dan kemampuan yang dibutuhkan untuk praktisi las yaitu harus memiliki keterampilan kinerja, pengalaman yang banyak dalam produksi, pengetahuan teknologi, dan kompetensi praktis. Keterlibatan dari praktisi las mutlak diperlukan dalam melatih juru las (welders) dan mengawasi produksi. Hal terpenting yaitu tugas praktisi las dalam melatih dan menginstruksi pegawai baru dalam mewarisi teknologi dan keterampilan pengelasan. Eksistensi praktisi las sangat diakui khususnya dalam fabrikasi las. WES 8107 tentang Standar Setifikat untuk Praktisi Las meliputi “tugas dan tanggung jawab, pengetahuan teknik, dan kompetensi kerja praktisi las (welding practitioner)” ditunjukan di Tabel 4.5.



Table 4.5 Tugas, tanggung jawab, pengetahuan teknis, dan kompetensi kerja dari Praktisi Las (di ekstrak dari WES 8107: 2004) Tugas & Tanggung jawab intruksi dan supervisi pekerjaan las dan memberikan saran praktis untuk personil kordinator las



(3)



Pengetahuan Teknis & Kompetensi Kerja pengalaman yang cukup dalam pekerjaan las dan pengetahuan umum dalam produksi las dan kontrol proses



Juru las dan Operator las



Keberadaan juru las yang trampil masih penting diperlukan dalam dalam proses fabrikasi las meskipun robotisasi dan otomatisasi telah berkembang pesat. Saat ini sambungan las umumnya di las oleh juru las trampil dalam konstruksi lasan. Trend dimasa depanpun tidak akan berubah jauh. Perkerjaan las tidak sederhana sehingga tidak dapat digantikan dengan sistim pengelasan dengan robot atau otomatisasi secara keseluruhan. Hasil lasan yang baik dapat diperoleh BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



217



IWS - JWES



BAB IV



dengan melibatkan juru las terampil yang memiliki cukup pengetahuan, pengalaman dan kemampuan, dan oleh pencapaian kerja yang sesuai dengan pengaturan parameter yang sesuai untuk akurasi dalam sambungan las atau untuk variabel lingkungan kerja. Pentingnya kualifikasi juru las dispesifikasi dalam ISO 3834, dan detail dispesifikasi dalam ISO 9690 “Uji Kualifikasi Juru Las untuk Las Fusi.” Untuk operator las yang melibatkan operasi las, termasuk mengajar, dan menyeting parameter sistem las otomatis atau robotik, kemampuan dan pengetahuan las juga diperlukan sama seperti juru las. Dalam ISO 14732 dan ASME Sec.IX, sertifikasi atau kualifikasi dari operator las telah dispesifikasi. (4) Personil Inspektur Las (Welding inspectors) Personil Inspektur Las terlibat dalam inpeksi pada dimensi alur las sebelum pengelasan dan penampilan bead setelah proses las dengan metoda VT dan mengukur struktur las, dan menyaksikan (witness) untuk uji merusak (DT) lasan. Inspektur las harus megevaluasi kualitas lasan secara keseluruhan dengan mempertimbangkan hasil uji tak rusak (NDT), kalau hasilnnya memenuhi persyaratan maka dibuatkan laporan hasil inspeksi. Mereka harus melakukan inspeksi las secara objektif, tidak dalam posisi juru las. Karena persyaratan kualitas untuk hasil lasan telah meningkat dengan lebih baik saat ini, peran inspektur las diharapkan menjadi lebih penting. (5) Personil NDT Personil uji tak rusak (NDT) yang terlibatkan dalam inpeksi las harus mempunyai pengetahuan yang spesifik dan pengalaman tidak hanya VT dan metode NDT yang lain, tapi juga tentang teknologi las. Sertifikat personil NDT di atur dalam ISO 9712 (JIS Z 2305) dan sekarang telah diterapkan di seluruh dunia. (merefer table 4.6) [2] Sertifikasi dan kualifikasi personil las di Jepang Enjinir las (welding cordination personnel) harus bersertifikat atau berkualifikasi dalam level yang sama sesuai tugas dan tanggung jawab dalam melibatkan pekerjaan. Demikian juga untuk juru las disyaratkan harus bersertifikat dalam tingkat aplikasi perkerjaan pengelasan. Pada tabel 4.6, skema serfikat utama dari personil welding di Jepang ditunjukan. Diantaranya, skema dilakukan di JWES (the Japan Welding Engineering Society) kebanyakan telah menyelaraskan dengan skema internasional (misalnya, skema IIW). Skema sertifikasi JWES untuk enjinir las diselaraskan dengan ISO 14731 (JIS Z3410) dan WES 8103 dan sertifikasi ini yang paling khas di Jepang. Tingkatan dari sertifikat ada tiga, enjiner las senior atau Senior Welding Engineering (SWE), enjiner las madya atau Welding Engineer (WE) dan enjiner las muda atau Associate Welding Engineer (AWE). Tiga level tersebut merefer pada standar ISO 14731. Baru-baru ini, skema JWES telah diimplementasikan di luar Jepang dalam wilayah asia yaitu di Thailand, Philipina, dan Indonesia.



218



BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



BAB IV



IWS - JWES Tabel 4.6 Skema sertifikasi personil las di Jepang



Tabel 4.5 skema sertifikat utama dari personil las di Jepang



BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



219



IWS - JWES



BAB IV



Standar tipikal dari skema sertifikasi untuk juru las di Jepang adalah JIS Z 3801 "Prosedur standar kualifikasi untuk teknik pengelasan manual", JIS Z 3841 "Prosedur standar kualifikasi untuk teknik pengelasan semi-otomatis," JIS Z 3821 "Prosedur standar kualifikasi untuk teknik pengelasan stainless steel dan seterusnya."Skema ini dilakukan oleh JWES. Tabel 4.7 menunjukkan esensi dari standar ini. Sertifikasi juru las hanya berlaku untuk variabel-variabel penting dari jenis dan ketebalan material yang akan dilas, proses pengelasan, dan posisi pengelasan. Jadi, jika variabel esensialnya berubah, maka diperlukan sertifikasi yang baru. Standar untuk sertifikasi dari praktisi las adalah WES 8107 "Standar untuk sertifikasi praktisi las" yang diterbitkan dan dilaksanakan oleh JWES. Sertifikasi untuk personil NDT (uji tak rusak) yang dilaksanakan oleh Japanese Society for Non-Destructive Inspection (JSNDI) sesuai dengan JIS Z 2305 (ISO 9712 MOD). Sertifikasi perusahaan inspeksi las telah dimulai pada tahun 1970 oleh JWES. Skema ini dilaksanakan oleh CIW (commission of inspection for welds atau Komisi inspeksi lasan) dari JWES. Table 4.7 Esensi skema sertifikasi juru las Jepang



220



BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



BAB IV



IWS - JWES



[3] Pendidikan dan pelatihan untuk juru las Salah satu pekerjaan penting antara perencanaan dan pengendalian personil las adalah pendidikan dan pelatihan juru las. Esensi pendidikan dan pelatihan bagi para juru las diringkas sebagai berikut. (6) Perencanaan pendidikan dan pelatihan harus disiapkan dan diimplementasikan Karena pendidikan dan pelatihan keterampilan juru las tidak dapat dicapai dalam jangka pendek, Hal ini diperlukan untuk rencana pelatihan sehingga keterampilan para trainee dapat meningkat secara bertahap terus-menerus sesuai dengan jadwal jangka panjang. (7) Sertifikasi oleh organisasi pihak ketiga untuk juru las diperlukan. Hal ini juga diperlukan untuk juru las untuk sertifikasi ulang dan untuk upaya peningkatan sertifikasi. (8) Catatan personal hasil las, pengalaman kerja, sertifikasi harus dikontrol dan tercermin pada pendidikan dan pelatihan atau alokasi dari juru las. (9) Partisipasi juru las dalam kompetisi keterampilan juru las dan promosi motivasi juru las yang harus direncanakan dan dilakukan. (10) Catatan hasil NDT harus diumpan balik dan memanfaatkan sebagai data sebagai program pelatihan kembali. (11) Instruktur pengelasan atau praktisi harus dilatih. (12) Keterampilan dan pengetahuan yang dimiliki oleh juru las yang terampil berguna untuk pengajaran. Jadi keterampilan praktis harus dicatat dalam alat bantu visual dan dimanfaatkan untuk pelatihan juru las. 4.2.6 Perencanaan pengujian dan inspeksi Prosedur uji las (WPT atau WPQT), identifikasi material merujuk kepada mill sertifikat dan pemeriksaan alur las adalah pengujian khusus dan pemeriksaan harus dilakukan sebelum pengelasan. Back Gouging adalah pengujian yang khas dan inspeksi selama pengelasan. Berbagai pengujian dan inspeksi seperti NDT untuk memastikan kualitas pengelasan konstruksi sebagian besar dilakukan setelah pengelasan. Perencanaan pengujian dan inspeksi dalam konstruksi pengelasan merupakan konfirmasi dan penentuan metode dan waktu pengujian dan inspeksi yang harus direncanakan pada tahap perencanaan fabrikasi pengelasan. Poin-poin berikut harus dipertimbangkan dalam perencanaan NDT setelah pengelasan sebagai contoh. (1) Untuk aplikasi dari beberapa metode pengujian, perlu dilakukan revisi desain untuk pengujiannya. Oleh karena itu, pembatasan dalam pengujian harus diselidiki dalam perencanaan. Misalnya, dalam beberapa kasus, RT sulit untuk dilaksanakan karena tidak ada ruang untuk mengatur peralatan dan material RT, bahkan jika pengelasan dapat diterapkan di sana. Dalam hal ini, UT harus diterapkan sebagai metode alternatif RT atau desain harus diubah setelah bernegosiasi dengan bagian desain.



BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



221



IWS - JWES



BAB IV



(2) Ketika ada pembatasan dalam waktu NDT, itu harus dipertimbangkan dalam penjadwalan pengujian dan inspeksi. Misalnya, baja berkekuatan tinggi yang memiliki kemungkinan terjadinya retak, NDT harus dilakukan biasanya 24 sampai 48 jam setelah pengelasan. Penambahan waktu harus dimasukkan dalam rencana jadwal. (3) Pertimbangan untuk menjamin keselamatan di tempat kerja harus diperhitungkan. Dalam hal RT, perlu dilakukan pengaturan daerah batasan dari sekitar tempat pengujian (biasanya sekitar area seluas 10 meter dari sumber RT). Pengerjaan tidak diperkenankan di dalam daerah batas selama RT. Penghentian pekerjaan harus dipertimbangkan dalam rencana jadwal.



4.2.7 Perencanaan biaya pengelasan Enjiner las (personil coordinator las) tidak hanya memastikan kualitas las, tetapi juga harus berpartisipasi dalam hal produktifitas dan biaya produksi pengelasan. Ini harus dipertimbangkan bahwa kualitas dan produktivitas tidak saling bertentangan satu sama lain, tetapi masing-masing kompatibel. Sebagai contoh, biaya menjadi lebih tinggi, jika alur las dibuat lebih akurat. Namun penghematan biaya pengelasan dapat dicapai lebih dari biaya untuk hal tersebut. Tujuan dari perencanaan biaya adalah bahwa faktor-faktor yang mempengaruhi biaya pengelasan dianalisis, produktivitas pengelasan dievaluasi, dan kemudian masalah dijelaskan dan dipecahkan untuk mengurangi biaya pengelasan. Dalam kebanyakan kasus pembuatan produk pengelasan, produktivitas pengelasan berpengaruh terhadap produktivitas kotor. [1] Evaluasi produktivitas pengelasan Definisi produktivitas pengelasan adalah rasio antara output dan input, seperti tenaga kerja, upah, biaya fasilitas, bahan baku dan unsur-unsur biaya produksi, dan dinyatakan sebagai persamaan berikut. Produktivitas = output / input ...................................................( 4.3) Jenis dan indeks (parameter) produktivitas pengelasan diberikan dalam Tabel 4.8 dan digunakan sesuai dengan tujuan. Dalam hal fabrikasi pengelasan, unsur input yang terlibat seperti juru las, peralatan las, dll, dan output adalah jumlah produk las. Produktivitas dinyatakan sebagai rasio output terhadap input, setiap elemen dihitung dengan beberapa parameter atau unit. Sebagai contoh adalah "panjang lasan yang dibuat oleh seorang juru las dalam satu jam (panjang lasan oleh satu orang per jam)" salah satu parameter produktivitas yang outputnya panjang lasan dibagi dengan input dari juru las per jam. Parameter lain atau indeks lasan seperti panjang, panjang lasan terkonversi, berat baja konsumsi, las yang habis digunakan (berat deposit logam lasan), dan seterusnya, sebagaimana disebutkan sebelumnya.



222



BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



BAB IV



IWS - JWES Tabel 4.8 Jenis dan Index (Parameter) dari Produktivitas Pengelasan



Seperti yang ditunjukkan pada Tabel 4.8, jenis dan parameter (indeks) produktivitas pengelasan bervariasi. Parameter ini digunakan untuk menganalisis dan mengevaluasi produktivitas atau efisiensi, dan juga untuk perencanaan alokasi pekerja atau perkiraan manusia per jam, dalam setiap tahap manufaktur. [2] Metode meningkatkan produktivitas Pendekatan untuk meningkatkan produktivitas adalah kira-kira dapat mengklasifikasikan menjadi tiga pendekatan dalam perancangan, teknologi pengelasan dan manajemen produksi. Secara praktis, pendekatan ini diterapkan dalam kombinasi atau terintegrasi sepenuhnya untuk meningkatkan produktivitas. Setiap pendekatan dapat dijelaskan sebagai berikut. (4) Pendekatan dalam mendesain: penurunan volume pengelasan untuk meningkatkan produktivitas. (5) Pendekatan di bidang teknologi pengelasan: aplikasi proses pengelasan efisiensi tinggi, peralatan las otomatis atau tanpa awak. (6) Pendekatan dalam meningkatkan rasio las. Berikut ini adalah menjelaskan poin penting (1) Penurunan volume pengelasan. Jika volume pengelasan dapat dikurangi, kerja pengelasan dapat selesai dalam waktu yang singkat, bahkan selama proses pengelasan, prosedur pengelasan atau jumlah juru las harus tidak berubah. Jika dilakukan, sama halnya untuk meningkatkan produktivitas. Secara khusus untuk mengurangi volume pengelasan, langkah-langkah berikut harus diambil dengan bernegosiasi ke bagian desain.



BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



223



IWS - JWES



BAB IV







Dengan mengurangi panjang lasan: digunakan pelat ukuran yang lebih lebar, dengan mengurangi jumlah part atau komponen, dengan menghilangkan fillet lasan sambungan las "I" atau sambungan fillet las L dengan aplikasi proses pembentukan (tekuk) dari komponen.







Dengan mengurangi luas penampang alur las, dengan mengurangi ketebalan pelat yang akan digunakan, dengan mengurangi (atau kontrol) sudut alur las dan bukaan akar, dengan mengurangi ukuran lasan fillet. Semuanya tersebut diatas adalah cara untuk mengurangi berat deposit logam las. Namun perlu adanya perhatian dalam merubahan tebal pelat harus masih dalam batas toleransi yang diijinkan dan perubahan dimensi alur las berada dalam toleransi spesifikasi dan bukan dalam kisaran yang berbahaya dimana nantinya akan menghasilkan cacat las.







Dengan mengadopsi unit perakitan yang lebih besar dan pengaturan garis atau jalur lasan sehingga dapat mengurangi volume pengelasan.



(2) Proses adopsi penghematan tenaga kerja las Jika kecepatan deposisi las dapat ditingkatkan, maka jumlah juru las yang terlibat dapat dikurangi. Dengan demikian, produktivitas dapat meningkat pula. 



Mempercepat proses pengelasan: dengan menerapkan proses las yang multi-elektroda atau dengan proses las yang berkecepatan dan berkapasitas arus tinggi.







Adopsi laju kecepatan deposisi proses las yang lebih tinggi: dengan menerapkan prosedur deposisi las yang tinggi.







Adopsi peralatan las yang tak berawak, seperti robot, atau adopsi peralatan las yang multi spesial (disederhanakan) dimana mengelas dengan menggunakan satu operator.



(3) Perbaikan prosedur pengelasan Dengan menganalisi operasi kerja, unsur-unsur yang tidak diperlukan dalam pekerjaan dapat dihilangkan untuk meningkatkan produktivitas, bahkan jika mungkin tanpa merubah prosedur pengelasan atau mengurangi jumlah juru las selama proses pengelasan.



224







Untuk meningkatkan rasio waktu las: dengan meningkatkan rasio waktu las terhadap waktu kerja secara keseluruhan harus ditingkatkan dengan menghilangkan elemen pekerjaan yang tidak perlu, seperti waktu persiapan, waktu bergerak personil, membuang-buang waktu untuk menunggu pekerjaan dan pembersihan setelah bekerja, seperti waktu pelepasan terak, waktu pembersihan manik las, waktu mengganti kawat las. Dalam kasus menggunakan peralatan las busur otomatis, meningkatkan rasio waktu operasi akan mengakibatkan peningkatan rasio waktu las.







Untuk meningkatkan waktu kerja total (net): hal ini hampir sama artinya dengan peningkatan rasio waktu las yang disebutkan di atas. Penurunan waktu persiapan, waktu transportasi, waktu tunggu, waktu pembersihan setelah kerja yang diperlukan untuk meningkatkan rasio waktu kerja total (net), waktu las total (net), dalam hal ini, termasuk waktu pengangkatan BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



BAB IV



IWS - JWES



terak, waktu pertukaran material kawat las. Secara khusus, hal ini merupakan adopsi dari aliran produksi atau aplikasi pengelasan datar dengan menggunakan pemegang atau jigging. 



Untuk meningkatkan akurasi alur las (weld groove): dengan mengurangi jumlah deposit logam las melalui peningkatan akurasi alur las via pengontrolan dimensi yang baik. Efek yang sama dapat diharapkan dengan mengontrol ukuran filet las secara tepat.







Untuk mengurangi proses perbaikan lasan dan memodifikasi pekerjaan las: dengan perbaikan proses kerja untuk menghilangkan cacat las secara keseluruhan. Proses pengelasan, pemilihan kawat las, dan kombinasi parameter las, harus dipertimbangkan kembali dan selain itu keterampilan dari juru las harus terus dikembangkan dengan lebih baik.



Ketiga pendekatan tersebut di atas (1), (2) dan (3) bertujuan untuk meningkatkan produktivitas. Hal ini harus dilakukan tidak hanya oleh satu item saja tetapi harus dilakukan oleh beberapa-item secara komprehensif. Enjiner las (koordinator las) harus membuat tindakan cerdas dengan mengkombinasikan item item tersebut diatas melalui multi-pendekatan dan hal ini tergantung pada kondisi dan jenis produk yang dihasilkan. Selain itu, enjiner las juga harus memperhatikan hal-hal yang mengakibatkan kualitas las menjadi buruk. Jadi secara umum enjiner las harus melakukan tindakan tidak hanya untuk meningkatkan nilai produktivitas, tetapi juga harus meningkatkan nilai kualitas. 4.3 Perencanaan fabrikasi las Menurut standar ISO 3834, "Proses yang Khusus (special)" didefinisikan dan proses pengelasan diperlakukan sebagai "Proses yang Khusus" dengan penjelasan sebagai berikut. "Proses pengelasan (welding) diperlakukan sebagai Proses yang Khusus karena hasil lasan tidak dapat diverifikasi secara keseluruhan dengan proses tahapan inspeksi dan pengujian produk lasan dilakukan untuk memastikan bahwa standar mutu yang diperlukan telah dipenuhi" (ISO 3834). Oleh karena itu, untuk proses pengelasan, salah satu "Proses yang Khusus" diperlukan kontrol tidak hanya setelah pengelasan, tetapi juga sebelum dan selama pengelasan, kontrol (koordinasi) harus dilakukan melalui semua tahapan proses manufaktur. Enjiner las harus melakukan kontrol yang komprehensif pada kondisi pengelasan dan hasil pengelasan, termasuk identifikasi material, peralatan las, nominasi dan alokasi personil dan sebagainya. 4.3.1 Pengendalian (control) material induk yang akan dilas Material induk yang akan dilas harus disimpan agar mencegah distorsi, korosi, kerusakan atau kontaminasi, dan harus diidentifikasi untuk mencegah penyalahgunaannya. [1] Penanganan dan penyimpanan material, Penanganan dan penyimpanan material harus diperhatikan untuk mencegah kerusakan, deformasi, korosi atau kerusakan. Baja karbon, baja tahan karat dan aluminium/paduannya wajib disimpan secara terpisah terutama sesuai BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



225



IWS - JWES



dengan jenisnya. Contoh tindakan yang utama penyimpanan material diberikan sebagai berikut.



BAB IV



pada



penanganan



dan







Ketika material baja disimpan di luar ruangan untuk waktu yang lama, baja harus dicat dengan cat pencegahan karat yang memadai dan/atau ditutupi dengan selembar pelindung.







Baja tahan karat atau stainless steel harus disimpan secara terpisah dari baja karbon/baja paduan rendah agar tak berhubungan satu sama lain. Perhatian secara khusus harus dilakukan untuk tidak menyimpannya di tempat di mana karat atau serbuk besi terbang dan bersentuhan. Kontak serbuk karat atau besi baja tahan karat harus dicegah karena menghasilkan kontak korosi (disebut rouging atau korosi karat pickup) atau kontaminasi.







Aluminium dan paduannya pada prinsipnya harus disimpan dalam ruangan yang terkondisi (terkontrol) karena material ini sangat sensitif terhadap korosi dan kontaminasi.



[2] Identifikasi material Penggunaan material yang benar dengan jenis, klasifikasi, dan ketebalan yang sama yang diindikasikan melalui indikator warna atau gambar adalah sangat penting dalam fabrikasi las yang terkontrol. Sebagian besar material termasuk baja tidak dapat diidentifikasi dengan hanya penampakan luarnya saja. Hal ini penting untuk menjamin penelusuran material yang diterima dan komponen cut-out untuk proses las agar dapat ditelusuri rekaman proses fabrikasinya jika suatu saat struktur hasil lasan mengalami kerusakan. Pentingnya identifikasi material adalah pertama, bagaimana materi dapat diverifikasi melalui mill-sertifikat inspeksi dan dapat dikonfirmasikan bahwa material tersebut sesuai dengan aslinya (original). Konfirmasi harus dilakukan sebelum tahap pekerjaan fabrikasi seperti pemotongan dan pembentukan. Kedua, juga penting untuk menghindari penyalahgunaan komponen potongan. Untuk menghindari penyalahgunaan, poin-poin berikut harus diketahui antara lain;



226







Setiap komponen potongan yang akan digunakan harus ditandai jenis materialnya.







Pengkodean warna sesuai dengan jenis materialnya (kode warna)







Kemungkin ketika tandanya (marking) hilang atau tidak dapat dibedakan, maka penandaan punching atau tagging perlu digunakan. Namun, harus diingatkan bahwa dalam kasus baja berkekuatan tinggi, proses punching biasanya dilarang.







Setiap bagian yang dipotong dari material induk harus ditandai dengan tanda-tanda yang diperlukan, seperti jenis materialnya, arah giling, ketebalan, dan sebagainya untuk digunakan untuk tujuan lain, seperti digunakan untuk jig.



BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



BAB IV



IWS - JWES



4.3.2 Kontrol terhadap Bahan Las Habis Pakai (Welding Consumables) Jika welding consumables, seperti elektroda terbungkus (covered electrode) atau serbuk fluks pada proses SAW dalam kondisi basah ataupun terekspos udara, maka hal ini menyebabkan elektroda akan menyerap udara yang lembab. Pada las busur listrik, uap air dapat dihilangkan (keluar) dengan mudah akibat panas busur listrik namun gas hidrogen dapat larut kedalam logam lasan. Selanjutnya gas tersebut akan menghasilkan cacat lasan. Pada kasus baja berkekuatan tinggi (high strength steels), larutnya gas hidrogen akan meyebabkan retak dingin (cold cracking). Oleh karena itu, diperlukan pengontrolan yang ketat terhadap penanganan, penyimpanan, dan pengeringan terhadap welding consumables untuk mencegah terhadap uap air (moisture). Dalam rangka menghilangkan uap air, kawat las terbungkus (covered electrode) perlu dikeringkan (baked) pada temperatur yang tinggi pada proses manufakturnya. Bagaimanapun, kawat las terbungkus akan menyerap uap air (moisture) dikarenakan temperatur atmosfer, kelembaban, dan lama elektroda terekspose udara. Oleh sebab itu, sebelum kawat las terbungkus digunakan, sebaiknya dilakukan proses pemanasan ulang (re-dried or re-baked) untuk menghilangkan uap air yang terserap. Proses pengeringan (baking) pada setiap jenis dan tingkat elektroda memiliki kondisi perlakuan yang berbeda. Kondisi pengeringan direkomendasikan pada JWES yang terangkum dalam table 4.9. Temperatur pengeringan untuk elektroda terbungkus (selain low hydrogen electrode) umumnya berkisar antara 70-100oC sebelum digunakan. Elektroda asam (acidic electrode) ini mengandung beberapa substansi organik untuk membentukan gas pelingdung (shielding gas). Sehingga, jika pemanasan pada temperatur yang lebih tinggi dengan waktu yang lebih lama, mengakibatkan efek perlindungan (shielding effect) menjadi memburuk pada fluks. Kondisi pengeringan dapat dikontrol dan dijaga dengan merujuk pada table 4.9. Elektroda dengan kadar hydrogen yang sedikit (low hydrogen electrode) adalah jenis elektroda basa (basic) dan perlu dikeringkan (baked) pada temperatur berkisar antara 300 – 400oC selama 30 – 60 menit sebelum digunakan. Alasan mengapa panas yang dibutuhkan menggunakan temperatur yang tinggi untuk pengeringan pada basic electrode dikarenakan moisture yang terserap di beberapa unsurnya (gelled water glass) pada low hydrogen electrodes dapat dihilangkan hanya dengan temperatur yang tinggi. Pengeringan seperti ini di Eropa dan di Amerika disebut dengan proses “baking”,dan ini yang membedakan dengan pengeringan untuk elektroda asam. Kondisi pengeringan seperti temperatur dan waktu pengeringan harus diaplikasikan dan dikontrol sesuai dengan rekomendasi pembuat electroda (manufacturer’s recommendation). Ketika elektroda yang low hydrogen tidak digunakan segera setelah proses pengeringan, diharuskan untuk disimpan pada termos elektroda (holding container) yang mampu menjaga temperatur pada rentang antara 100 – 150oC sampai elektroda tersebut digunakan untuk mencegah penyerapan uap air. Waktu pada saat elektroda terekspose udara pada saat pengambilan dari kontener atau pun dari oven pengering, haruslah dibatasi dan dikontrol. Waktu ekspose dibatasi berkisar 2-4 jam, tergantung dari jenis/grade dari elektroda dan juga kelembaban lingkungan. Jika melebihi waktu yang telah ditetapkan, sebaiknya elektroda dilakukan proses re-baked sesuai dengan kondisi yang spesifik. BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



227



IWS - JWES



BAB IV



Identifikasi terhadap welding consumables juga dapat digunakan untuk mencegah terjadinya penyalahgunaan. Dalam kasus elektroda terbungkus, identifikasi umumnya dapat dikenali dengan kode warna yang sengaja ditandai pada ujung dari elektroda. Dalam beberapa kasus, metoda pengontrolan yang lain diaplikasikan dengan cara penempatan kontainer atau pun pengering secara terpisah sesuai dengan grade masing-masing. Dalam kasus kawat las proses MAG, identifikasi dikontrol sesuai dengan label yang terpasang pada guluangan kabel (wire spool) atau pada boks pembungkusnya.



228



BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



BAB IV



BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



IWS - JWES



229



IWS - JWES



BAB IV



Catatan Tabel 4.9 adalah sbb: *1) Temperatur tinggi dan waktu pemanasan yang lebih lama, harus diaplikasikan pada elektroda berdiameter besar. *2) Pada saat pabrikan elektroda merekomendasikan kondisi lain, kondisi yang direkomendasikan tersebut harus diikuti atau diaplikasikan. *3) Waktu minimum pengeringan adalah 60menit. Untuk beberapa jenis baja seperti baja berkekuatan tinggi 590N/mm2, baja dipakai untuk temperatur rendah, dan baja untuk tahan panas, pengeringan yang lama sebaiknya dihindari. *4) Dalam kasus elektroda yang bukan hydrogen rendah (non-low hydrogen electrodes), pengeringan selama beberapa hari biasanya tidak mempengaruhi kualitas dari elektroda tersebut. Jika terjadi kerusakan, secara sendirinya akan terlihat dalam operasi yang semakin menurun. *5) Kemampuan akan pengulangan pengeringan (redrying). Extremely wet electrodes seharusnya tidak dilakukan re-dried dan dipakai, bahkan jika angka pengeringan lebih rendah dari yang ditunjukan pada table ini. *6) Low hydrogen electrode disimpan dalam kontainer dengan temperatur (100150oC) dan tidak termasuk jenis elektroda umum dimana disimpan dalam kontainer tertutup. *7) Untuk kondisi cuaca dimana temperatur tinggi dan cuaca yang basah, waktu yang digunakan harus dipersingkat. Sebaliknya, pada kondisi kering (dry condition), membutuhkan waktu yang lebih lama untuk jenis elektroda nonhidrogen. *8) Temperatur yang tinggi dan kondisi yang terlalu kering tidaklah cocok untuk elektroda jenis high cellulose. Dalam kondisi seperti ini kebutuhan akan air diperlukan.



4.3.3 Kontrol terhadap Perlengkapan Las Pengontrolan terhadap pengelasan dan perlengkapan/peralatan las merupakan salah satu tugas penting dari enjiner las. Perlengkapan las dan fasilitas yang telah digunakan haruslah dipelihara secara rutin. Pengukuran dan pemeriksaan (inspeksi) peralatan harus diimplementasikan dengan penuh tanggung jawab oleh enjiner las untuk memperoleh ketepatan dalam kalibrasi dan validasi. Perawatan dan kalibrasi terhadap perlengkapan sangatlah penting untuk menjamin keselamatan dan kesehatan, kualitas serta efisiensi dalam pengelasan. Poin-poin yang diperhatikan dalam pengontrolan secara spesifik dijelaskan dibawah ini: 1. Perlengkapan las dan fasilitas penunjang lainnya harus dipelihara secara intens dan sistematis. Pendekatan yang dilakukan untuk preventive maintenance dari peralatan las harus dilakukan secara periodik sebelum terjadi kerusakan atau sebelum permasalah timbul.



230



BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



BAB IV



IWS - JWES



2. Kalibrasi dan koreksi terhadap pengukuran dan inspeksi instrumen sangat esensial untuk mendapatkan ketepatan dalam quality control. Walaupun pengaturan dibuat oleh operator las, jika keakuratan kurang tepat kualitas yang baik dari lasan tidak dapat diperoleh. 3. Dalam metode pengelasan MAG, standard dari stock (inventory) control dan informasi dari pengantian peralatan yang dapat habis (consumable), contohnya seperti tip, nosel dan orifice, yang memiliki efek yang signifikan dan juga efek terhadap hasil dari lasan haruslah ditetapkan oleh enjiner las dan dilaksanakan oleh juru las/operator. 4. Pengaturan yang tepat dan perawatan terhadap meja kerja atau working bed (table), jig untuk mencegah terjadinya distorsi, turn table, perlengkapan predan post- heat treatment, sistim penyuplai pelindung, perlatan proteksi angin (wind protection) dan perlatan ventilasi. 5. Self checking (voluntary inspection) yang dilakukan oleh juru las dilakukan secara harian dan sebelum pengerjaan dilakukan. Untuk pekerjaan ini, pertama-tama check list haruslah dipersiapkan terlebih dahulu dan diperiksa oleh enjiner las. Pengetahuan dan pelatihan juru las juga sangat penting. Hal-hal penting untuk pengontrolan terhadap perlatan las dan perlengkapannya, seorang enjiner las haruslah secara inisiatif mengontrol kegiatan, dan berkoordinasi dengan bidang perawatan perlengkapan atau orang yang bergelut didalamnya.



4.3.4 Pengontrolan Pada Juru las Walaupun automatisasi dan robotisasi sedang dikembangkan dalam fabrikasi lasan, namun juru las masih banyak digunakan. Khususnya pada pengelasan yang rumit yang sulit dilakukan secara otomatis ataupun robotik. Oleh sebab itu pelatihan dan pembekalan ilmu pengetahuan termasuk juga sertifikasi masih sangat penting agar kegiatan pengelasan lebih terkontrol. Konten yang harus diperhatikan: 1. Pelatihan dan pengontrolan terhadap skill dari juru las 



Perencanaan yang sistematis terhadap pelatihan secara personal, yang menyangkut karakter perorangan.







Pengontrolan terhadap juru las secara individual, dan juga re-sertifikasi untuk validifikasi serifikat yang ada.







Perencanaan dan record terhadap pengalaman kerja, skill level dan sertifikasi dilaksanan untuk juru las secara individual.







Pelatihan yang berkaitan dengan NDT



BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



231



IWS - JWES



BAB IV



2. Alokasi terhadap Juru las 



Alokasi dipertimbangkan berdasarkan personal skill level, pengalaman dan level dari sertifikasi.







Alokasi dipertimbangkan atas dasar kesehatan dari juru pembatasan pengerjaan yang berhubungan dengan kesehatan.







Pengecekan dan konfirmasi terhadap keselamatan, fasilitas, dan lingkungan sebelum pengalokasian.



las,



3. Succession Skill dan Pengetahuan 



Bagaimana kemampuan dari juru las dapat disalurkan pada generasi berikutnya.







Dokumentasi dan visualisasi dari kemampuan pengelasan yang semakin baik memungkinkan menghasilkan kemampuan las yang baik.



4.3.5 Pemotongan dan pembentukan terhadap material, dan persiapan las [1] Pemotongan & Pembentukan (Tekuk) 1. Pemotongan (Cutting) Pemotongan umumnya dilakukan dengan metoda thermal cutting process ataupun mechanical cutting. Untuk baja struktural, proses pemotongan dengan gas seperti, oxy-acetylene gas cutting atau oxy-propane gas cutting dapat diaplikasikan. Aplikasi dari plasma cutting process dan laser cutting process telah dikembangkan untuk meningkatkan kecepatan dalam pemotongan, untuk mendapatkan kualitas yang baik dan untuk meningkatkan keakuratan pemotongan akibat dari cacat distorsi termal. Karena takikan atau distorsi akibat pemotongan berpengaruh pada kualitas dan efisiensi dari pengelasan, maka perhatian harus dilakukan terutama bahwa setiap proses memiliki kelebihan dan kekurangan yang telah dijelaskan pada Bab I, sehingga proses pemotongan sesuai dengan ketebalan dari material yang dipilih. 2. Pembentukan melalui penekukan (Bending) Pembentukan (bending) biasanya dilakukan dengan menggunakan proses mekanik seperti pressing atau rolling, ataupun proses termal seperti line heating (jenis dari local heating) dengan menggunakan gagang pemanas oxy-fuel gas, atau juga dapat menggunakan metode secara mekanik dan termal. Ketika proses mekanik digunakan, apakah itu pembentukan dingin atau panas (cold or hot forming) terlebih dulu dilakukan pemilihan dan penyesuaian yang disesuaikan dengan kapasitas dari mesin forming dan derajat temperatur forming (pada derajat plastic strain), mempertimbangkan kemampuan dari kekuatan tariknya dan ketangguhan dari material. Pada umumnya, baja akan mengalami degradasi pada sifat mekaniknya, umumnya pada kekuatan takik di temperatur rendah akibat dari strain aging setelah proses cold straining. Oleh karena itu, perhatian khusus perlu dilakukan pada saat material dalam derajat cold straining. Menurunnya sifat yang diakibatkan oleh strain aging atau cold work hardening dapat dihilangkan dengan aplikasi pemanasan paska las (PWHT). 232



BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



BAB IV



IWS - JWES



Dalam proses tekuk dingin (cold bending), terkadang terjading retakan di bagian sudut dari material. Dalam rangka untuk mencegah retak, bagian sudut harus dibuat membulat (round) sebelum di bentuk (forming). Dalam kasus pelaksanaan proses pembentukan, temperatur pemanasan maksimal haruslah dikontrol. Contohnya, pada kasus kuens dan temper (QT) pada baja jenis high strength steel, temperatur maksimum yang sesuai seharusnya tidak boleh melebihi temperatur temper baja tersebut. Dalam kasus baja karbon biasa, Pengaplikasisan temperature forming pada suhu berkisat 150-300oC dilarang karena akan mengakibatkan kegetasan pada baja (blue shortness temperature range).



[2] Preparasi Sisi dan Keakuratan Alur Las (weld groove accuracy) (1) Preparasi Sisi (Beveling) Preparasi sisi pada bentuk V atau X dalam weld groove dilakukan dengan menggunakan metoda thermal cutting process. Disamping itu, U shape groove umumnya dibentuk dengan menggunakan proses permesinan (machining). Berbagai bentuk takik harus dihilangkan, dikarenakan hal ini dapat menyebabkan cacat lasan seperti, initiation crack, lack of fusion. Ketika terak hasil pemotongan (cutting slag) tersisa pada permukaan weld groove, maka akan dapat menyebabkan terbentuknya blowholes. Pada persiapan sisi dalam weld groove, keakuratan pengontrolan sangatlah penting khususnya pada saat mengontrol bevel dan root face agar tetap baik. Table 4.10 menunjukan contoh dari level pada kualitas proses pemotongan permukaan yang didapat dari WES 2801. WES merupakan standard of Japan Weld Engineer Society yang sekarang dapat diakses pada website JWES.



BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



233



IWS - JWES



BAB IV



Tabel 4.10. contoh level kualitas proses pemotongan permukaan sesuai WES 2801



(2) Pembersihan Weld Groove Benda asing (seperti air, uap air, minyak, karat, cat, debu, dll ) yang berada dekat dengan weld groove harus dihilangkan, dikarenakan dapat menyebabkan cacat pada lasan. Khususnya keberadaan uap air dan cat dalam celah (gap) yang dekat dengan weld groove mampu menyebabkan terbentuknya blowholes dan pada beberapa kasus juga dapat menyebabkan retak dingin (cold cracking). Gambar 4.9 memberikan lokasi (gap) yang dibersikan pada berbagai jenis sambungan lasan. Dalam rangka untuk pencegahan karat pada proses fabrikasi, pada shop primer (karat yang melindungi primary paint) terkadang dilakukan proses pelapisan, contohnya pada pembuatan kapal (shipbuilding). Pada saat karat tidak dihilangkan sebelum proses las, maka hal ini terkadang menyebabkan pembentukan blowholes. Terdapat beberapa cat khusus (special primer) yang dibuat untuk proteksi terhadap karat, namun cat ini tidak perlu dihilangkan sebelum proses pengelasan. Walaupun menggunakan cat anti karat (primer), ketebalan dari cat tersebut ada batasannya. Bila melebihi ketebalan yang ditetapkan (contohnya, 20 micro-meter), maka primer harus dihilangkan terlebih dahulu sebelum proses pengelasan.



234



BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



BAB IV



IWS - JWES



Gambar 4.9 lokasi (gap) yang dibersikan pada berbagai jenis sambungan lasan.



(3) Kontrol Akurasi dari Alur Las (Groove) Ketika akurasi dari alur las yang buruk, maka akan mempengaruhi peningkatan volume pengelasan, sehingga antara lain menimbukan cacat lasan, peningkatan distorsi las, dimensi produk yang buruk yang berakibat kualitas produk pengelasan jadi jelek, akibatnya hal tersebut diperlukan proses perbaikan dan untuk menghilangkan distorsi. Akhirnya total biaya produksinya menjadi meningkat. Pengendalian alur las, misalnya dalam kasus alur berbentuk V, harus dilakukan pada bagian sudut alur / sudut bevel, root face, root gap, misalignment dan kekasaran permukaan alur, seperti ditunjukkan pada gambar, 4.10. Bagian ini harus diperiksa apakah nilai yang terukur masih dalam tolaransi sesuai dengan WPS, spesifikasi atau standar yang diterapkan. Jika nilai-nilai di luar toleransi, alur las harus dimodifikasi atau diperbaiki. Tabel 4.11 dan Tabel 4.12 menunjukkan contoh standar yang kaitannya dengan toleransi yang diijinkan pada sambungan las groove.



Gambar 4.10 Bagian yang harus dikontrol pada sambungan V groove



BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



235



IWS - JWES



BAB IV



Tabel 4.11. Contoh standar toleransi alur las (di perkapalan)



236



BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



BAB IV



IWS - JWES



Tabel 4.12. Contoh standar toleransi alur las (di konstruksi kapal)



(4) Pengecekan Alur Las Ketika ketepatani dari alur las berada di luar toleransi, alur harus dimodifikasi atau diperbaiki ulang sesuai dengan kebutuhan. Ketika perbedaan root terlalu besar, maka beberapa perlakuan atau repairing perlu dilakukan. Gambar 4.11. (Dalam hal pengelasan fillet) dan Gambar 4,12. (Dalam hal pengelasan butt) memberikan contoh standar perbaikan. Ketika root gap terlalu besar, yaitu, melebihi batas yang diijinkan, bahan harus diganti secara parsial untuk menjaga root gap yang normal seperti yang ditunjukkan dalam (c) pada Gambar masing-masing. Namun, ketika root gap tidak begitu besar dalam keadaan tertentu, maka memungkinkan untuk menerapkan



BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



237



IWS - JWES



BAB IV



metode alternatif selain mengganti sebagian material. Dalam hal ini metode yang diggunakan adalah backing plate sementara (logam). Dalam hal pengelasan fillet, ketika ada gap, pertama, panjang lengan meningkat sesuai dengan jumlah gap pada umumnya. Namun, Gambar. 4.11. memberikan contoh di mana gap yang berlebih dapat menggunakan aplikasi yang meningkatkan panjang lengan. Kasus (a) dapat digunakan secara umum, tetapi (b) hanya memungkinkan untuk diterapkan pada sambungan non-impotant. Gambar 4.12 memberikan contoh dalam kasus sambungan las butt. Kasus (a) dapat diterapkan dalam kasus gap antara 5 mm sampai 16 mm dan (b) gap antara 16 mm sampai 25 mm. Ketika backing plate digunakan seperti yang ditunjukkan pada gambar 4.13. sebagian dari backing plate dilebur ke dalam logam las, bahan dari backing plate harus sama dengan bahan dasar. Backing plate harus dipasang pada bagian belakang dari sambungan secara erat, tidak seperti pada (b) Gambar. 4.13. dimana ada gap antara pelat yang akan dilas dan exixts backing plate. Ketika ada mill scale, karat, air minyak pada permukaan alur las atau di celah antara pelat dasar dan backing plate, blow holes cenderung terjadi. Ketika sebuah pelat tembaga digunakan sebagai temporary backing, maka diusahakan pelat tembaga tidak ikut meleleh (fusi) dengan cara memilih parameter pengelasan yang sesuai selama pengelasan, karena jika bagian dari tembaga mencair (fusi) menjadi logam las, retak cenderung terjadi dengan mudah.



Gambar 4.11. Contoh perbaikan bila root gap terlalu besar di sambungan filet



238



BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



BAB IV



IWS - JWES



Gambar 4.12. Metoda perbaikan pada kelebihan root gap di sambungan butt



Gambar 4.13. Penggunaan Backing Plate



[3] Fitting dan Welding Tack Untuk pekerjaan perakitan, semua bagian atau komponen (termasuk panel dan bingkai) harus dipasang ke dalam posisi yang benar di sudut yang tepat. Dalam rangka agar sesuai dengan bagian-bagian pada posisi yang benar selama pengelasan, selain welding tack (termasuk apa yang disebut temporer las atau pengelasan perakitan), berbagai jig dapat digunakan. Ketika sebuah distorsi sudut dan sudut yang benar dari bagian-bagian tidak dapat dijaga hanya dengan welding tack untuk welding butt dan sambungan fillet las, maka akan terjadi "strong back" ditunjukkan pada Gambar. 4.14. atau "tripping bracket or tripping piece" untuk menjaga bagian di sudut agar tepat digunakan. Pada fitting dengan menggunakan tack welding, "dog piece" (lug piece or L piece) ditunjukkan pada gambar. 4.15 biasanya digunakan untuk memperbaiki ketidak lurusan atau misalignment. "Spacer" ditunjukkan pada Gambar 4.16. digunakan untuk menyesuaikan dan menjaga gap ( root opening) selama tack welding.



BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



239



IWS - JWES



BAB IV



Hal-hal yang penting pada tack welding diringkas sebagai berikut. 1. Untuk menempatkan dan mengatur tack weld, dengan satuan panjang yang cukup dan pada jarak yang tepat untuk mencegah retak pada pengelasan utama. Dalam kasus baja kekuatan tinggi, panjang minimum dari setiap tack weld harus berukuran 40 sampai 50 mm untuk mencegah excess hardening dan cracking. Dalam kasus menggunakan baja TMCP, ada beberapa standar untuk menetapkan panjang minimum weld tack yang lebih pendek. 2. Karena kualitas lasan harus sama dengan pengelasan utama, disarankan untuk menggunakan las yang digunakan untuk pengelasan utama. Namun, dalam kasus yang menggunakan tack welding oleh las MMA (SMAW), dasar (hidrogen rendah) tipe elektroda yang harus digunakan untuk sambungan important welding, sambungan heavy thickness, las MAG dan sambungan pengelasan SAW. 3. Welding tack harus dilakukan oleh juru las yang memiliki sertifikasi yang sama dengan juru las utama. 4. Ketika preheating diperlukan dalam pengelasan utama, preheating untuk welding tack pada sambungan harus dilakukan pada temperature diatas 30 sampai 50 OC untuk mencegah pengerasan berlebihan dan retak di tack lasan. 5. Bila ditemukan retak pada weld tack, cracked weld harus dihilangkan sepenuhnya, lalu welding tack harus kembali dibuat. Jika cracked tack weld terjadi seperti di pengelasan utama, retak di weld tack dapat memanjang menuju lasan utama ditunjukkan pada gambar. 4.17.



Gambar 4.14. Contoh dari strong back



Gambar 4.15. Contoh dari wedge and dog piece



240



BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



BAB IV



IWS - JWES



Gambar 4.16. Contoh dari spacer



Gambar 4.17. Penjalaran retak las dari tack weld ke logam induk



[4] Ujung Tab (End Tab) Tab Ujung (end tab) harus terpasang pada kedua ujung awal dan akhir. Tujuan dari penggunaan end tab sebagai berikut. 1. Pada setiap ujung lasan, logam cair mudah untuk di tempatkan pada kedua tempat tsb. Bentuk manik las yang baik akan dengan mudah diperoleh dengan menempelkan tab end di kedua ujungnya. 2. Pada awal lasan, busur umumnya tidak stabil. Ketidakstabilan busur menyebabkan cacat, seperti blowholes dan fusi tidak sempurna. Dalam mencegah cacat las, busur harus terus dinyalakan hingga mencapai ujung tab. 3. Pada ujung dari lasan, retak kawah (end cracking) cenderung terjadi. Retakan ini harus ditempatkan diakhir tab (run off tab) sehingga retak dapat dihindari dalam lasan utama. Dalam kasus SAW dengan bentuk kawah las yang lebih besar, ujung tab harus digunakan. 4. Ketika ujung tab ukurannya lebih besar digunakan, maka hal ini efektif untuk mencegah distorsi las selama pengelasan dan juga menghilangkan arc blow. Material end tab pada prinsipnya sama dengan material dasar. Namun, saat ini end tab menggunakan material keramik. Dalam Gambar. 4,18, contoh end tab yang paling populer. Dalam beberapa kasus, marjin dari bahan dapat diatur sehingga end tab kemungkinan dapat dihilangkan. Biasanya, end tab diperlukan untuk dilepaskan dari las utama. Namun, dalam kasus-kasus tertentu end tab tetap dibiarkan di tempat, sesuai dengan kondisi desain atau tergantung pada produk. Ketika melepas end tab, maka harus diperhatikan untuk tidak membentuk takikan pada logam dasar dan bagian dilepaskan harus digerinda halus. BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



241



IWS - JWES



BAB IV



Gambar. 4.18 Contoh tab akhir populer [5] Pengelasan dan Pelepasan Lasan Temporer (temporary attachment) Lasan Temporer seperti jig dan sambungan yang bersifat sementara (tack) dilas untuk digunakan pada komponen perakitan, transportasi, fitting scaffolding dan sebagainya. Lasan temporer ini memerlukan kekuatan tertentu untuk mendukung lasan. Pada saat yang sama, juga diperlukan untuk pengelasan (tack) sementara sehingga proses las, bahan habis pakai las dan kondisi pengelasan harus sesuai dipilih agar tidak memberikan efek yang merugikan pada logam dasar. Prosedur pengelasan yang diperlukan untuk lasan sementara harus sama untuk pengelasan tack dalam alur las, termasuk level sertifikat juru lasnya. Dalam kasus pembuatan lasan sementara di baja berkekuatan tinggi atau baja paduan rendah dengan masukan panas lebih rendah, pengerasan berlebih atau retak lasan cenderung terjadi. Untuk menghindari hal tsb, aplikasi suhu pemanasan yang lebih tinggi dan penggunaan kawat las dengan hidrogen rendah diperlukan. Selanjutnya, harus diperhatikan dalam pengelasan untuk tidak menciptakan cacat undercut dan arc strick, hal ini akan menginisiasi retakan pada logam dasar. Bahkan dalam membuat lasan sementara, kehati-hatian dalam pengelasan harus dilakukan. Setelah fabrikasi, las sementara ini umumnya harus dilepaskan. Dalam pekerjaan pelepasan, harus diperhatikan untuk tidak membuat goresan yang berbahaya atau takik pada permukaan pelat dasar. Jika cacat ini terjadi, pekerjaan perbaikan harus dilakukan perbaikan dengan cara gerinda halus, peletakan weld bead dan atau melakukan finising dengan gerinda. Ketika cacat tersebut sangat dalam, maka harus di diperbaiki dengan cara dilas dan setelah selesai dilakukan gerinda halus. Dalam kasus penggunaan baja berkekuatan tinggi, maka uji MT atau uji PT harus dilakukan setelah finishing untuk mengkonfirmasikan cacat yang tersisa dari lasannya.



242



BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



BAB IV



IWS - JWES



Gambar 4.19 Contoh untuk menghilangkan lasan sementara (temporay attachment)



[6] Welding posisi dan Penggunaan jig Posisi pengelasan banyak diterapkan sebenarnya dalam fabrikasi las dan konstruksi. Namun, posisi pengelasan terbaik adalah dengan posisi datar dalam hal kualitas pengelasan dan efisiensi pengelasan. Jadi, posisi datar harus diadopsi sebanyak mungkin melalui seleksi yang sesuai dari urutan perakitan dan dengan menerapkan perputaran peralatan dan positioner tersebut. Dalam aplikasi robot dengan las busur posisi pengelasan yang baik dilakukan pada posisi datar bekerjasama dengan posisi jig. Tujuan penggunaan jig pengelasan dapat diringkas sebagai berikut:  Untuk melakukan pengelasan dalam posisi datar sebanyak mungkin.  Untuk menahan distorsi las, dan untuk menerapkan teknik pre-bending untuk meningkatkan akurasi produk las.  Untuk menyederhanakan kerja las dan untuk mengotomatisasi pengelasan dalam rangka untuk meningkatkan produktivitas. [7] Konfirmasi dan penataan lingkungan kerja / tempat Pemeriksaan dan pengaturan lingkungan kerja dan ruang adalah salah satu hal penting dari persiapan-kerja pengelasan. Harus diakui bahwa lingkungan kerja yang baik dan nyaman dapat menghasilkan kualitas pengelasan yang baik tentunya. Adalah penting bahwa tindakan yang diambil untuk menjamin keselamatan dan kesehatan untuk pekerjaan pengelasan dan pememeriksaan harus dilakukan pada apakah juru las dapat bekerja dalam posisi mudah. Terutama, harus diperhatikan dalam bekerja di tempat-tempat berikut. (Lihat klausul 4.6.4 dijelaskan kemudian) • Dalam kasus bekerja di tempat yang tinggi, memeriksa harus dilakukan pada kondisi dengan menggunakan fitting schaffolding, langkah-langkah pencegahan terhadap jatuh dan pengaturan dari lift harus diperhatikan. • Dalam kasus bekerja di tempat (sempit) dan terbatas, pemeriksaan harus dilakukan pada ruang peralatan ventilasi dan perangkat untuk mengurangi voltase listrik. • Dalam bekerja di luar ruangan, perlu perlindungan terhadap hujan dan angin.



BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



243



IWS - JWES



BAB IV



4.3.6 Pengendalian Pekerjaan pengelasan [1] Preheating Lasan terkena siklus termal dengan pemanasan dan pendinginan yang cepat, disertai dengan proses pencairan dan solidifikasi yang cepat dan adanya penyusutan. Oleh karena itu, dalam logam dasar, khususnya di HAZ (daera terpengaruh panas) akan terjadi perubahan sifat yang dipengaruhi oleh siklus termal, hal ini akan meyebabkan timbulnya tegangan sisa dan distorsi, pembentukan cacat las di las, seperti retak terjadi. Untuk pencegahan retak dingin (cold crack), salah satu langkah yang paling efektif adalah dengan metoda pemanasan awal (preheating). (1) Tujuan dari pemanasan awal (preheating) dan suhu pemanasan Salah satu tujuan paling penting dari pemanasan awal adalah untuk mencegah retak dingin. Dengan melakukan pemanasan awal, pendinginan pada las menjadi lambat selama pengelasan dan akibatnya, pengerasan pada HAZ dicegah. Selanjutnya, waktu pendinginan lebih lama sehingga pelepasan hidrogen dalam kampuh lasan diberikan kesempatan untuk keluar. Jadi, dengan pemanasan awal, dua faktor "pengerasan mikro-struktur" dan "hidrogen diffusible" di antara faktor utama retak dingin dapat dikurangi pada waktu yang sama. Hubungan antara tingkat pendinginan dan lasan tanpa cacat secara skematis ditunjukkan pada Gambar. 4.20. Aplikasi pemanasan awal memberikan bahwa kurva "pendinginan cepat" digeser ke dalam "zona pengelasan yang tepat." Dalam hal menerapkan masukan panas las yang lebih tinggi, laju pendinginan juga menurun (pendinginan menjadi lambat). Aplikasi masukan panas yang lebih tinggi memiliki efek yang sama degan penerapan pemanasan awal pada pencegahan retak dingin. Sebaliknya, ketika masukan panas yang berlebihan yang lebih tinggi, kurva pendinginan bergerak ke sisi kanan luar zona pengelasan yang tepat ("terlalu lambat pendinginan" kurva ditunjukkan pada Gambar. 4.20)



Gambar. 4.20 Hubungan antara laju pendinginan dan lasan yang bebas cacat



Tujuan pemanasan selain pencegahan retak dingin juga untuk mencegah penetrasi fusi yang tak penuh (uncomplete) dalam pengelasan pada suhu dingin, pengelasan di pelat tebal atau dalam pengelasan bahan dengan konduktivitas



244



BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



BAB IV



IWS - JWES



panas yang tinggi, seperti tembaga/tembaga paduan. Preheating juga memberikan penetrasi dan fusi lasan yang baik dalam pengelasan. Pemanasan biasanya tidak diperlukan, tetapi ketika daerah las alur basah atau mengandung uap air (atau air terkondensasi), pemanasan diperlukan untuk menghilangkan uap air dari alur las dan dilakukan dengan temperature sekitar 40 °C. Pemanasan ini (istilah warming up) berbeda dari pemanasan awal umum. Namun, ketika pemanasan atau pemanasan dilakukan dengan menggunakan api gas oxy-fuel, kondensasi uap air terjadi beberapa kali pada permukaan daerah las karena reaksi kimia dari pembakaran bahan bakar gas. Oleh karena itu, harus diperhatikan bahwa pemanasan yang dilakukan tidak untuk menghasilkan uap air atau kondensasi dengan menerapkan pemanasan lambat atau pemanasan dengan waktu yang cukup atau dengan menerapkan metode lain pemanas, seperti pemanas listrik. Suhu pemanasan tidak dapat hanya ditentukan oleh hanya jenis dan nilai dari baja. Tapi itu sangat tergantung pada ukuran struktur, ketebalan pelat, proses pengelasan, jenis kawat las, parameter las, lingkungan kerja, dan sebagainya. Dan juga itu tergantung pada kekerasan pada HAZ dan jumlah hidrogen diffusible, keduanya memiliki efek yang besar pada retak dingin. Keduanya dipengaruhi oleh komposisi kimia dari baja, isi hidrogen dalam habis pakai las, kelembaban di atmosfer, tingkat pendinginan yang dipengaruhi oleh masukan panas dan jenis sambungan. Sensitivitas retak dingin juga dipengaruhi oleh tingkat restrain sambungan. Oleh karena itu, suhu pemanasan awal harus ditentukan dengan memperhatikan semua faktor di atas. Tabel 4.13 menunjukkan pedoman pemanasan awal untuk baja ringan dan baja kekuatan tinggi. Tabel 4.14 menunjukkan sama untuk ketahanan baja paduan khas panas rendah. Yang paling standar yang berlaku untuk konstruksi las biasanya ditentukan suhu pemanasan awal. Dalam fabrikasi las aktual atau konstruksi, hal-hal berikut harus dipertimbangkan antara lain: Dalam kasus dimana pengelasan tack pendek sering menyebabkan pengerasan lasan di HAZ, untuk itu diperlukan temperature pemanasan awal sekitar 30 sampai 50 ° C lebih tinggi daripada yang diterapkan dalam pengelasan utama harus diterapkan, seperti yang dijelaskan dalam bagian 4.3.5. [3] "tack las." Dalam pengelasan luar dan dalam kasus dimana suhu lingkungan terlalu dingin (misalnya pada sekitar minus 10 ° C) atau angin kencang bertiup terhadap bagian las, suhu pemanasan awal harus ditingkatkan lebih dari suhu ditentukan dalam tingkat tertentu dalam rangka mencegah pendinginan cepat. Kandungan hidrogen yang berdifusi kedalam lasan yang dibuat oleh las MAG dengan kawat padat mungkin akan mengandung hydrogen yang lebih rendah daripada las MMA dengan elektroda tipe biasa. Jadi suhu pemanasan awal mungkin akan menurun. Beberap standar yang menentukan temperatur pemanasan awal dengan mempertimbangkan proses pengelasan dan jenis bahan habis pakai las.



BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



245



IWS - JWES



BAB IV



Tabel 4.13. Petunjuk pemanasan awal untuk baja karbon dan baja kekuatan tinggi



Tabel 4.14. Petunjuk pemanasan awal untuk baja aplikasi di temperature tinggi



(2) Metode pemanasan awal Metode pemanasan termasuk oxy-bahan bakar pemanas gas, pemanas resistensi listrik, pemanas listrik induksi, pemanas tungku dan pemanas radiasi inframerah. Ketika pemanasan awal hanya diperlukan pada awal las, oxy-jenis bahan bakar portabel obor gas pemanas yang digunakan secara manual. Ketika pemanasan terus menerus diperlukan untuk seluruh panjang las, peralatan khusus yang dirakit dengan multi-gas obor atau panel pemanas jenis resistensi listrik digunakan biasanya. Pemanas resistensi listrik biasanya dilengkapi dengan termostat yang dapat membuat kontrol suhu yang tepat. Adapun perangkat resistensi listrik, ada jenis pita kumparan pemanas yang cocok untuk gagang pipa las keliling dan jenis satu strip yang cocok untuk las lurus. (3) Daerah yang akan dipanaskan Daerah pemanasan harus ditutupi tidak hanya di dalam alur las tetapi juga cukup di sekitar alur las seperti ditunjukkan pada Gambar. 4.21. Hal ini biasanya diperlukan selebar 50 sampai 100 mm atau 3 kali ketebalan pelat (dalam kasus ketebalan plat lebih dari 30 mm) dari tepi alur las. Dengan kata lain, seperti yang ditunjukkan pada Gambar. 4.22, ketika piring lebih tebal, daerah yang lebih luas harus dipanaskan.



246



BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



BAB IV



IWS - JWES



(4) Pengecekan Suhu Pemanasan Awal Suhu pemanasan harus diperiksa (diukur) dengan tipe kontak atau termometer non-kontak jenis, atau termo krayon (termo kapur) 50 sampai 100 mm dari tepi alur las. Rincian dari area yang akan dipanaskan dan pengukuran suhu pemanasan yang ditentukan dalam JIS Z 3703 baru (diselaraskan dengan ISO 13916) "Pedoman pengukuran suhu pemanasan awal, suhu antar-pass dan suhu penjagaan pemanasan awal". Menurut standar ini, suhu harus diukur pada titik sebesar 4 kali dari ketebalan (t) dari bahan (4t) atau 50 mm, mana yang kurang, dari tepi alur las dalam kasus itu "t" adalah sama dan kurang dari 50 mm. Dalam hal bahwa "t" adalah lebih dari 50 mm, harus diukur pada titik tidak kurang dari 75 mm atau titik yang disepakati dengan pihak terkait. Pengukuran suhu spesifikasi yang digunakan selama bertahun-tahun di Jepang, ditunjukkan pada Gambar. 4. 21, hampir setuju dengan standar ISO (baru standar JIS).



Gambar. 4,21 Daerah yang dipanaskan dan lokasi pengukuran temperatur



Gambar. 4.22 Lempeng ketebalan dan area yang akan dipanaskan



(5) Poin Penting dalam Pemanasan Awal  Dalam kasus bahan tebal, pemanasan tidak boleh berhenti hanya setelah permukaan bahan mencapai suhu tertentu. Karena butuh waktu ketika panas secara merata ditransfer ke bagian tengah materi. Preheating harus dijaga sampai bagian dalam bahan yang merata dipanaskan.  Bila pengelasan dimulai setelah pemanasan, seharusnya tidak terganggu. Jika pengelasan terganggu dan suhu bahan menjadi di bawah nilai tertentu, pemanasan awal harus dilakukan lagi di awal pengelasan.  Ketika bahan yang terlalu tebal dan suhu antar-pass tidak dapat dipertahankan pada nilai minimum yang diperlukan, pemanasan harus dilanjutkan bahkan selama pengelasan.



BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



247



IWS - JWES



BAB IV



[2] Temperatur (suhu) Inter-pass Dalam las yang multi-pass, ketika pass berikutnya diletakkan pada pass sebelumnya, bahan dekat lasan akan panas karena panas menglir sebelumnya. Suhu pada awal setiap tahap las disebut sebagai "antar-pass suhu." Oleh karena itu, beberapa atau batasan tertentu untuk suhu ini hanya diterapkan untuk multipass las. Suhu minimum yang diijinkan dan suhu maksimum yang diijinkan biasanya ditetapkan untuk suhu antar-pass, misalnya, seperti "suhu antar-pass harus dijaga tetap dalam rentang temperature dalam 100 - 350 °C." Dalam beberapa kasus, baik suhu minimum yang diijinkan atau suhu maksimum yang diijinkan ditentukan. Perlu dicatat bahwa tujuan dari pengaturan suhu masingmasing sangat berbeda. Tujuan dari pengaturan suhu minimum yang diijinkan adalah sama untuk pemanasan awal. Jadi, ketika suhu pemanasan ditentukan, suhu antar-pass harus dijaga di atas suhu pemanasan awal. Sebaliknya, ketika pass berikutnya diletakkan melewati sebelumnya pada suhu lebih panas dari suhu maksimum yang diijinkan, las terkena kondisi panas. Hal ini menyebabkan laju pendinginan sangat lambat dalam las. Akibatnya, ukuran butir dari lasan menjadi kasar, dan kekuatan dan ketangguhan las menurun. Dalam rangka untuk mencegah overheating seperti las, suhu maksimum antar-pass harus dikontrol. Suhu antar-pass ditentukan berbeda tergantung jenis baja dan proses pengelasan. Efek terlalu tinggi dan terlalu rendah antar-pass temperatur adalah skematis diberikan pada Gambar. 2,20 juga. [3] Kondisi Pengelasan Kondisi pengelasan termasuk beberapa faktor seperti arus las, voltase busur, kecepatan las, suhu pemanasan awal, suhu antar-pass, kondisi PWHT, backing, gas pelindung / kecepatan aliran gas, jumlah dan susunan elektroda las, jenis polaritas (AC atau DC, elektroda positif atau negatif), jumlah pass atau layer, dll Semua faktor harus dipertimbangkan berdasarkan jenis logam dasar, proses pengelasan, posisi las, peralatan las, konsumsi pengelasan, dll Setiap variabel harus jelas dijelaskan dalam WPS dan dalam instruksi kerja jika diperlukan. Pekerjaan pengelasan yang sebenarnya harus dilakukan berdasarkan WPS & instruksi kerja las. Setiap kondisi pengelasan biasanya diberikan sebuah rentang parameter yang diijinkan. Nilai tengah dari rentang tersebut tidak selalu tepat. Dalam rentang ini, kondisi yang sesuai (parameter) harus dipilih berdasarkan kondisi pemasangan alur las dan bentuk lapisan las. Sebagai contoh dalam beberapa kasus, baik pengelasan yang lebih tinggi atau yang lebih rendah tepat sesuai dengan kondisi alur pengelasan. Dalam operasi pengelasan, kapan saja juru las harus memilih parameter yang paling cocok sesuai dengan kondisi alur pengelasan. Instruksi dan pelatihan untuk juru las harus dilakukan dengan prinsip ini.



248



BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



BAB IV



IWS - JWES



[4] Pemilihan urutan dalam pengelasan dan urutan deposisi Dalam pengelasan, dua jenis urutan dalam pengelasan harus dipertimbangkan. Salah satunya adalah urutan dalam menentukan pembuatan sambungan las. Selain itu urutan deposisi yang membuat urutan dalam perakitan pengelasan. (1) Urutan pengelasan Kesalahan dalam pemilihan urutan pengelasan sering menyebabkan distorsi besar, tegangan sisa dan retakan karena terjadi restraint yang berlebihan di dalam komponen atau stuktur pengelasan. Pilihan yang tepat pada urutan pengelasan harus dipertimbangkan secara menyeluruh sehingga dapat mempertahankan struktur las dalam bentuk yang tepat, restraint yang berlebihan pun tidak dapat dihasilkan dan cacat las dapat dicegah. Urutan pengelasan ditentukan berdasarkan prinsip-prinsip berikut. a) Dari tengah ke arah luar, dan dari bawah ke atas. Penyusutan hasil pengelasan akan mengarah ke segala arah. b) Deposisi yang besar mengakibatkan penyusutan yang lebih cepat, sedangkan deposisi yang kecil mengakibatkan penyusutan yang lebih lambat. c) Tidak ada pengelasan yang melewati bagian yang tidak mengalami pengelasan. d) Tidak ada restrain yang tinggi e) Penyusutan yang seimbang (penyusutan secara simetris terhadap sumbu netral) Misalnya, sesuai dengan prinsip di atas, urutan pengelasan pada pelat datar ditunjukkan pada Gambar. 4,23 ditentukan sebagai urutan ①, ②, ③, dan ④. Dua contoh diberikan pada Gambar. 4,24 sesuai dengan prinsip " Tidak ada pengelasan yang melewati bagian yang tidak mengalami pengelasan" untuk sambungan T.



Gambar. 4.23 Urutan pengelasan dalam pengelasan datar



Gambar. 4.24 Urutan pengelasan dalam pengelasan sambungan T



BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



249



IWS - JWES



BAB IV



Dalam hal penempatan pengelasan butt membentuk girder yang ditunjukkan pada Gambar. 4.25 (a), sambungan pengelasan butt dari pelat flens dari ①dan ② yang membutuhkan jumlah yang lebih besar pada logam deposit harus dibuat terlebih dahulu. Kedua, sambungan pegelasan butt pada ③ dan akhirnya sambungan pengelasan fillet ④ dan ⑤ harus dibuat. Jika urutan pengelasan ini tidak diterapkan dan dilakukan dengan urutan terbalik, misalnya, pengelasan butt dari flens yang telah dibuat, bagian tengah dari pelat dapat melengkung karena terjadi penyusutan besar dalam sambungan pengelasan butt dari piringan flens. Gambar. 4.25 (b) menunjukkan sebuah contoh dari "jalur sambungan butt", sedangkan Gambar. 4.25 (a) menunjukkan "perpindahan sambungan butt." " Jalur sambungan butt " lebih sederhana dari "perpindahan sambungan butt" sehingga volume tempat pengelasan kurang pada " jalur sambungan butt." Namun, kerugian dari " jalur sambungan butt" adalah dalam pemasangan dan pencegahan distorsi. Dalam kasus sambungan las ditunjukkan pada Gambar. 4,25 (a), sambungan pengelasan fillet ③ adalah tetap untuk pengelasan dari 150 sampai 300 mm terpisah dari sambungan butt sehingga sesuai dengan sambungan butt ③ mudah untuk mencegah misalignment yang terjadi. Ini bagian yang tersisa dari las filet yang disebut "pengelasan yang tetap" atau "menunggu untuk mengelas." Bagian (panjang) dari "pengelasan yang tetap" efektif untuk mengurangi restraint dari sambungan pengelasan butt ③.



Gambar. 4.25 Urutan pengelasan sambungan butt bentuk I pada girder



Gambar. 4.26 Contoh Scallop



250



BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



BAB IV



IWS - JWES



Gambar. 4.27 Urutan deposit las untuk pelat yang disisipkan (inserted)



Dalam sambungan fillet yang merupakan persimpangan sambungan butt, pemotongan bentuk shell, yang disebut "scallop" (diakses per AWS D1.1) dibuat di persimpangan. Pada persimpangan sambungan las filet seperti ditunjukkan pada Gambar. 4.26 (b) pemotongan disediakan yang juga disebut "scallop". Tujuan dari scallop tidak menghasilkan cacat las seperti kurangnya peleburan pada persimpangan. Miskin kotak las (tinju) di sekitar kerang bisa menyebabkan lekukan karena itu, kotak las harus dilakukan dengan hati-hati. Scallop adalah kehilangan penampang dan menyebabkan tegangan pada konsentrasi dalam struktur pengelasan. Oleh karena itu, kadang-kadang hal ini dapat menyebabkan inisiasi dari retak fatigue pada proses cycling. Untuk menghindari hal ini, disain dengan tidak menggunakan scallop sangat dianjurkan, atau jika digunakan, setelah selesai difabrikasi, ditutupi dan dilas oleh patch akhirnya. Bagaimanapun, diperlukan scallop untuk tidak membuat cacat pada pengelasan lagi. Dalam kasus restraint yang tinggi pada sambungan las seperti pengelasan pada pelat tertutup, cracking akan dengan mudah terjadi karena restraint yang tinggi. Dalam hal demikian, pengelasan terus menerus dari satu arah harus dihindari. Seperti ditunjukkan pada Gambar. 4.27, pertama, sisi groove di bagian ① dilas sepenuhnya. Kedua, sebagai cara yang sama, bagian ② harus dilas ke permukaan groove. Seperti cara ini, garis lasan harus dibagi menjadi beberapa bagian dan setiap bagian harus diselesaikan satu per satu. Urutan pengelasan dapat dipilih sesuai dengan Gambar. 4.27 (a) yang maju atau (b) yang simetris. Untuk sambungan pada pengelasan pelat tertutup (patch) seperti yang ditunjukkan pada Gambar. 4.28, tegangan karena restraint dalam pengelasan menjadi maksimal dalam piringan bundar yang berdiameter sekitar 80 sampai 150 mm. Dalam hal ini, seperti yang ditunjukkan pada gambar, setengah lingkaran dari garis las harus dilas sepenuhnya pada kedua bagian, dan kemudian setengah lingkaran yang tersisa harus diselesaikan secara simetris. Dengan demikian, cracking pada pengelasan dapat dicegah. Dalam kasus pada Gambar. 4.27 dan Gambar. 4.28, urutan blok atau urutan cascade yang diberikan dalam ketentuan berikutnya harus hati-hati diterapkan pada gabungan dari beads las. BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



251



IWS - JWES



BAB IV



Gambar. 4.28 Urutan las untuk pelat yang tertutup (patched)



Gambar. 4.29 Urutan deposisi las



(3) Urutan Deposisi Urutan deposisi adalah, seperti ditunjukkan pada Gambar. 4,29, urutan yang berkelanjutan (urutan progresif), mundur pada urutan sebelumnya, urutan simetris dan urutan acak (pengelasan skip) tentang urutan arah pengelasan ("urutan memanjang" per AWS A 3.0), dan pengelasan multi-layer pada biasanya, urutan blok dan urutan cascade mengenai urutan pengelasan multi-layer ("urutan cross-sectional" per AWS A 3.0). Kembali langkah urutan dan urutan simetris menyamakan susut melintang sepanjang sambungan las dan mengurangi susut rotasi bersama-sama dengan urutan acak (skip pengelasan). Skip pengelasan menyamakan susut melintang oleh panas pengelasan hamburan dan mengurangi distorsi buckling yang mungkin terjadi pada pelapisan tipis. Panjang unit, semakin kecil distorsi, namun semakin besar kemungkinan cacat pengelasan pada sambungan las, karena jumlah bersama kenaikan kepala. Blok urutan dan urutan kaskade digunakan untuk sambungan las tebal di las multi-pass. Mereka dapat mencegah kemungkinan kerusakan terkonsentrasi lasan dengan menggeser bersama kepala las pada setiap pass.



252



BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



BAB IV



IWS - JWES



Ketika tebal pelat dengan restrain tinggi dilas, retak tertunda (delayed cracking) terjadi setelah 1 sampai 3 lapisan las dari multi-pass, jika pengelasan dihentikan (terganggu). akumulasi terus menerus melewati las sampai lebih dari setengah dari tebal pelat selesai, menggunakan urutan blok atau urutan kaskade, sangat efektif untuk mencegah cacat seperti retak dingin.



[5] Back Gouging dan Las Back Side Lapisan akar las (root pass) dengan las MMA atau las MAG sering mengakibatkan cacat las seperti penetrasi tidak penuh, fusi yang tidak sempurna, inklusi terak dan blowholes, serta retak. Oleh karena itu, cacat pada akar las dan juga las tack harus dihilangkan dengan metoda back gouging. Kemudian pengelasan sisi belakang (back side) dilakukan, kecuali dalam kasus satu sisi las dengan penggunaan bahan backing (contoh ditunjukkan pada Gambar 4.30.), Atau tanpa digunakan, tetapi menggunakan teknik khusus untuk membuat sisi belakang dengan bead las yang sempurna (Uranami).



Gambar. 4.30 Contoh penyambungan dengan backing strip yang menempel di lasan



Gambar. 4.31 Bentuk dari back gouging untuk groove



Poin penting dari gouging kembali diberikan dalam sebagai berikut. a) b) c) d)



Cacat las ditemukan dalam akar las dan tack las harus dihapus dengan sempurna. Bentuk alur gouging harus berbentuk U di bagian bawah dan secara luas membuka ke luar, dan cocok untuk pengelasan back-side. Gambar 4.31 menunjukkan bentuk dari alur back gouging. Jika partikel karbon atau tembaga yang melekat pada permukaan alur diukur dalam hal penerapan arc gouging, maka lapisan tsb harus dihilangkan. Setelah back gouging dan sebelum pengelasan kembali, pemeriksaan harus dilakukan apakah ada cacat di permukaan dan bentuk alur cocok untuk pengelasan kembali. Pemeriksaan ini disebut "inspeksi back gouging" dan dilaksanakan dengan metoda VT, dan/atau MT atau PT jika perlu.



BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



253



IWS - JWES



BAB IV



Metode back gouging adalah sebagai berikut. (1) Air arc gouging Busur gouging udara di obor las, di mana karbon elektroda dengan lapisan tembaga digunakan. Obor ditunjukkan pada Gambar. 4,32. Busur dinyalakan antara elektroda karbon dan logam dasar meleleh. Pada saat yang sama seperti busur dinyalakan, jet kompresi udara diberikan melalui outlet nosel obor untuk meniupkan cairan logam. Elektroda karbon dengan diameter yang sesuai dan bentuk yang digunakan menurut bentuk yang digunakan sesuai dengan bentuk dan kedalaman alur. Catu daya dari penggunaan mesin air arc gouging biasanya digunakan, namun salah satu jenis arus tertentu untuk pemakaian umum mungkin berlaku.



Gambar. 4.32 Gagang dari back gouging



Kelebihan metode ini adalah distorsi termal kecil dan efisiensi tinggi. Kerugiannya adalah emisi jumlah besar asap (termasuk partikel karbon) yang memerlukan ventilasi dan penggunaan respirator untuk pekerja, selain itu dihasilkan kebisingan tinggi dan sisa partikel karbon dan tembaga di alur gougingnya. Setelah gouging, proses penggerindaan (grinding) harus dilakukan untuk menghilangkan partikel karbon atau tembaga yang menepel dan terak di alurnya. Perlu dicatat bahwa jika partikel tsb tetap dalam alur, maka kemungkinan akan menyebabkan keretakan. Seperti ditunjukkan dalam Gambar.4.31, ketika bentuk alur yang buruk, cacat pengelasan seperti inklusi terak dan kurangnya fusi cenderung terjadi pada sisi belakang pengelasan. Oleh karena itu, pemeriksaan alur gouging adalah penting. (2) Gouging berbahan bakar Gas Oxy-acetilen Dalam oxy-fuel gas gouging, bahan dipanaskan oleh nyala api gas asetilena oksigen atau oksigen propana dan kemudian jet oksigen diberikan ke bahan untuk menghasilkan panas dengan bantuan reaksi oksidasi dan meniup keluar cair oksida besi lelehan material. Salah satu keuntungan dari metode ini adalah bahwa gagang gas Oxy-acetylen hanya dapat digunakan nosel khusus untuk proses gouging. Keuntungan lain adalah kebisingan sedikit. Di sisi lain, kelemahannya adalah distorsi panas lebih besar selama gouging. Masukan panas gouging lebih besar. Oleh karena itu, proses ini dilarang untuk diterapkan pada baja jenis QT berkekuatan tinggi.



254



BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



BAB IV



IWS - JWES



(3) Gouging Busur Plasma Gouging Busur Plasma adalah proses yang merupakan variasi dari plasma cutting. Gouging dihasikan oleh panas plasma terutama dari obor plasma dengan menggunakan elektroda non-consumabel dengan gas campuran antara argon dan 35% hidrogen. Kelebihan dari proses ini adalah sedikit sekali bahan yang menempel di hasil potongan seperti terak pada alurnya, kebisingan kecil dan sedikit asap (fume). Kelemahan adalah membutuhkan peralatan khusus dan penggunaan hidrogen yang mungkin berbahaya dan diperlukan kontrol khusus untuk menanganinya. (4) Pneumatic pahat dan gerinda Pahat digunakan secara pneumatik sedangkan palu pneumatic terpasang pahat di ujungnya dan bergetar dengan kekuatan pneumatik untuk mengkikis permukaan logam. Kelebihan dari proses ini adalah distorsi kecil dan perubahan secara metalurgi kecil sekali karena tidak menggunakan panas. Kerugiannya adalah efisiensi kecil, dan kebisingan besar dan kemungkinan cacat ter deformasi dilasan. Getaran mekanik dapat menyebabkan kesulitan bagi pekerja. Oleh karena itu, proses ini sangat jarang digunakan pada saat ini. Keuntungan menggunakan proses grinding adalah bahwa distorsi kecil dan perubahan metalurgi juga kecil karena panas yang lebih sedikit, namun efisiensi kerja lebih kecil. Proses ini digunakan untuk pelat tipis yang dilas grooving dangkal atau back gouging untuk dilas pendek. Hal ini juga cocok untuk menghilangkan cacat permukaan dan untuk membuat halus atau memodifikasi bentuk manik-manik las menjadi cembung.



[6] Perlakuan panas setelah pengelasan Terdapat 2 macam pengerjaan panas setelah proses pengelasan. Salah satunya adalah post heating immedietly yang dilakukan setelah pengelasan pada temperatur yang rendah. Sedangkan pengerjaan panas yang lainnya adalah PWHT (Post Welding Heat Treatment) yang juga disebut annealing tegangan sisa (stress relief). Kedua jenis pengerjaan panas ini memiliki perbedaan dalam prosesnya dan tujuannya. Perbedaan tersebut harus diketahui dengan baik. (1) Pemanasan segera setelah pengelasan (post heating) Pemanasan segera (heating immediately) setelah las adalah untuk memanaskan dan menjaga temperatur sekitar pengelasan dan daerah di dekatnya. Tujuannya adalah untuk mereduksi pengerasan pada lasan yang terjadi dan memicu pelepasan hidrogen keluar dengan cara pemanasan. Efek khusus adalah pelepasan gas hidrogen dari lasan. Jadi, di eropa pengerjaan panas ini sering disebut “Post Heating for Hydrogen Release” (Post Heating untuk Pelepasan Hydrogen).



BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



255



IWS - JWES



BAB IV



Bagian lasan dipanaskan hanya setelah pengelasn pada temperatur 250 – 350oC selama 30 sampai 60 menit, lalu pendinginan secara perlahan. Pada material yang lebih tebal, waktu penahanan (holding time) nya mungkin lebih diperpanjang lebih dari yang disebutkan diatas. Hal ini sangat efektif untuk mencegah retak dingin (cold cracking). Hal ini tidak memiliki arti bilamana pemanasan ini dilakukan setelah tampak adanya retak dingin lasan. Terdapat dua metode pemanasan; Salah satunya adalah pemanasan lokal dengan menggunakan peralatan pemanasan, dan yang lainnya adalah pemanasan dengan memasukkan bagian dari pengerjaan kedalam furnace (tungku). (2) PWHT (Post Weld Heat Treatment) Post Weld Heat Heat Treatment, juga disebut “annealing tegangan sisa”, ini dilakukan terutama untuk melepaskan tegangan sisa pada lasan. PWHT memiliki efek yang menurunkan kekerasan pada HAZ, meningkatkan keuletan dan ketangguhan pada lasan, dan menghilangkan hidrogen dari lasan. Oleh karena itu, hal ini juga efektif untuk pencegahan dari SCC (Stress Corrosion Cracking) dan memperlambat proses retak. Kondisi spesifik PWHT ditunjukkan dalam tabel 4.15. Penahanan temperatur dan waktu, kecepatan pemanasan dan kecepatan pendinginan, temperatur dimana pengerjaan ini dilakukan dapat dilihat dalam penjelasan JIS Z 3700. Secara normal, PWHT tidak dilakukan pada baja tahan karat austenitic (autenitic stainless steel). Dilain pihak, pengerjaan panas solid solution, pengerjaan panas stabilizing atau pengerjaan panas stress relief mungkin dilakukan dalam kasus dimana pengelasan sambungan yang digunakan untuk penggunaan pada lingkungan yang korosif, presipitasi karbida dan phase getas atau pengeresan dengan cold forming. Tabel 4.15 Kondisi dari PWHT (referensi JIS Z 3700)



256



BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



BAB IV



IWS - JWES



[7] Finishing hasil lasan Ketika proses pengelasan telah dirampungkan, masih ada pekerjaan yang belum terselesaikan. Pembersihan lasan, pengecekan tampilan bentuk lasan dan modifikasi dari bentuk lasan dengan grinding, jika dibutuhkan, seharusnya dikerjakan sebagai penyelesaian akhirnya. Setelah pengelasan, pertama kali hasil lasan dan daerah penampang lasan harus dibersihkan. Terak dan percikan (spatter) yang ada di permukaan lasan dan material harus dibersihkan. Pembersihan ini menggunakan metode VT (Visual Test) untuk hasil lasan yang sempurna. Pengecekan dari bentuk lasan seharusnya berdasarkan pengukuran dari ketinggian reinforce lasan dan panjang kaki lasan (leg length), dan cacat permukaan pada lasan seperti undercut atau pit dengan Visual Test (VT) secara keseluruhan. Dalam pengukuran dari reinforce lasan dan leg length beberapa alat pengukuran digunakan (mengacu pada “Visual Testing of Welds” 4.7.3). Mengacu pada persyaratan dari spesifikasi atau tingkat kualitas spesifik dalam standar lasan harus di inspeksi dan di evaluasi apakah nilai dari ukuran tersebut masih dalam batas toleransi. Jika nilai pengukuran tersebut tidak masuk dalam batas toleransi, maka harus direpair dengan menggerinda bentuk dari lasan. Dalam kasus dimana sambungan lasan dikenakan pembebanan siklik (cyclic), efek dari stress concentration pada lasan akan menjadi sangat signifikan. Bentuk dari kaki lasan (weld toe) menjadi sangat sensitif terhadap kekuatan fatik pada sambungan. Selanjutnya, jika terdapat undercut, sudut dari stress concentration terhimpit dengan nilai yang kecil pada weld toe. Hal ini akan mengakibatkan, kekuatan fatik dari sambungan terjadi penurunan. Oleh karena itu, sambungan las harus dibuat dengan ketingiian yang rendah, bentuk tonjolan yang landai, dan sudut frank yang besar (sudut reinforcement) dalam reinforcement lasan, dan tanpa adanya undercut pada weld toe. Dalam lasan fillet, bentuk dari weld toe harus dibuat sama dan rata, dengan kontour yang halus dan tanpa adanya undercut. Dalam Gambar 4.33. sudut frank pada weld toe dapat diperlihatkan.



Gambar 4.33. Sudut Frank (sudut reinforcement) pada weld toe



BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



257



IWS - JWES



BAB IV



Dimana besarnya kekuatan fatik memenuhi persyaratan, seperti dalam kasus rel jembatan, reinforce dalam sambungan lasan butt biasanya dihilangkan dan dibuat rata serta halus agar memenuhi syarat. Sama dengan sambungan TKY dalam struktur offshore, bentuk sambungan harus digridning dan lulus dalam pengujian coin test yang mana pengujian pada radius sudut pada weld toe dengan menggunakan sebuah coin. [8] Pencatatan dari pengerjaan pengelasan Pencatatan dari pengelasan merupakan bagian urutan dari pentingnya kualitas pencatatn yang mana merupakan persyaratan dalam ISO 9001 untuk meyakinkan “ Pelacakan”. Tanggal pengerjaan, tempat pengerjaan, bentuk dari groove lasan, kodisi pengelasan, kondisi dari pengerjaan panas, sertifikasi dari juru las yang bekerja, harus disusun dan selalu dicatat untuk spesifikasi, atau jika dibutuhkan. Pencatatan juga satu dari perintah persyaratan untuk “Proses Khusus”(Mengacu pada klausa 4.1.2). Dalam kasus fabrikasi, catatan pengelasan untuk tiap-tiap sambungan lasan merupakan sebuah persyaratan. Dalam kasus ini, tiap-tiap sambungan lasan harus di identifikasi dan diberikan penomoran. Juga, nomer WPS, berkas harus dicek untuk lasan groove, nomer manufaktur dari pengelasan yang digunakan, identifikasi nomer juru las, tanggal dari pengelasan dan lain-lain yang meski dicatat dan dijaga. 4.3.7 Konfirmasi dan Pencatatan Dari Hasil Pengelasan [1] Konfimasi Kualitas Mengikuti langkah merupakan yang biasanya dilakukan dalam konfirmasi dan pengecekan dari kualitas pengelasan. 1. Pengecekan sendiri (Inspeksi sukarela) dilakukan oleh tiap juru las/operator pengelasan. Biasanya pengecekan untuk peralatan pengelasan dan alat-alat sebelum pekerjaan dimulai, pengecekan groove lasan sebelum mengelas, VT untuk tiap lasan hanya untuk setelah pengelasan. 2. Konfirmasi dan pengecekan dari kualitas oleh seorang manager quality (QC Manager) atau welding inspector. Konfirmasi pada setifikat juru las, verifikasi dari operasi kondisi aktual untuk WPS, pengecekan untuk kualitas lasan selama pengelasan, konfirmasi dari hasil VT dan pengukuran dimensi lasan. 3. Konfirmasi dari permukaan dan kualitas internal dengan NDT. Persetujuan konfirmasi untuk dilakukan prosedur RT, UT, MT, dan PT dilakukan dan disupervisi oleh teknisi inspeksi bersertifikat atau inspector bersertifikat. Sebagai tambahan diatas, konfirmasi inspeksi atau pengujian boleh dilakukan oleh klien inspector atau inspector dari pihak ketiga. Seorang enjiner las (pengkoordinir proses pengelasan) harus turut serta kedalam semua aktifitas diatas, dan mengerti dan menyetujui kualitas keseluruhan.



258



BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



BAB IV



IWS - JWES



[2] Standard Kualitas (Persyaratan) Standard kualitas dan persyaratan biasanya bergantung pada produk dan spesfikasi yang diberikan customer. Oleh karena itu, setiap pekerjaan harus di lakukan dengan berdasarkan standard, kode, spesifikasi dari customer yang mensupply dan instruksi dari departement yang mendesign. Tabel 4.16. menunjukkan sebuah contoh dari standard yang disetujui untuk sebuah penampilan inspeksi. Tabel 4.17 menunjukkan sebuah bayangan dari ISO 5817-2003 “Pengelasan – Sambungan Pengelasan Fusi Pada Baja, Nickel, Titanium, dan paduannya (termasuk bentuk lasan) – Tingkat Kuaitas untuk kekurang sempurnaan. Tabel 4.16 Sebuah Contoh dari Standard yang Disetujui Untuk Penampilan Inspeksi.



BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



259



IWS - JWES



260



BAB IV



BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



BAB IV



BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



IWS - JWES



261



IWS - JWES



262



BAB IV



BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



BAB IV



IWS - JWES



[3] Quality Records Bagaimana rencana fabrikasi disiapkan, bagaimana pekerjaan dilakukan dan bagaimana hasil harus dijaga dalam pemeliharaan. Catatan-catatan ini dikenal sebagai “Quality Records” dan tidak dapat dihindari untuk memastikan jaminan kualitas. Beberapa hal dari “Quality Records” sesuai pada ISO 3834:2005 ditampilkan di bawah ini. 



Catatan syarat yang mesti dipenuhi







Dokumen inspeksi material (termasuk sertifikat mill inspeksi)







Dokumen inspeksi “welding consumable”







Welding Procedure Specifications







Catatan perawatan equipment







Welding procedure qualification records (WPQR)







Sertifikat kualifikasi juru las atau welding operator







Rencana produksi







Sertifikat personel uji tak rusak







Prosedur spesifikasi perlakuan panas dan catatan







Prosedur dan Laporan hasil uji tak rusak dan uji rusak







Dimensional Reports







Catatan dan laporan repair dan ketidaksesuaian







Dokumen lainnya, jika dibutuhkan



“Quality records” dapat dipakai/disimpan dalam periode minimum lima tahun ketika tidak adanya syarat spesifik lainnya. Jika terjadi kecelakaan atau kegagalan di masa depan, catatan ini harus tersedia untuk disurvei berdasarkan jejak sejarah proses manufaktur, pengiriman dan penggunaan. Definisi dari “traceability” berdasarkan ISO 9000:2000 adalah “kemampuan untuk diusut sejarah, aplikasi atau lokasi penggunaan” dan “ketika memperhatikan produk, traceability dapat berhubungan dengan asal dari material dan bagian, sejarah pemrosesan, dan distribusi dan lokasi dari produk setelah dikirim”. Keterangan dari traceability merupakan hal yang esensial untuk jaminan kualitas.



BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



263



IWS - JWES



BAB IV



4.4 Pencegahan dan perbaikan terhadap weld distortion



Weld distortion merupakan bagian yang berbahaya pada kontrol akurasi saat fabrikasi struktur, dan terkadang, weld distortion dapat menyebabkan kehilangan performa dan kegunaan dari struktur. Pencegahan weld distortion bertentangan dengan reduksi tegangan sisa pada lasan. Yang artinya kedua hal tersebut tidak cocok satu dengan lainnya. Akan tetapi, tegangan sisa secara umum dapat dihilangkan dengan PWHT. Oleh karena itu, prosedur untuk mengurangi weld distortion sering diaopsi. Tetapi untuk mengamankan kualitas lasan, Pencegahan penting untuk fabrikator untuk memiliki metode yang sesuai untuk mengecek weld distortion. 4.4.1 Pencegahan terhadap weld distortion Metode yang sesuai untuk mendeteksi weld distortion sulit dilakukan, dibutuhkan banyak pengalaman, tenaga kerja dan jam kerja. Investigasi pada desain struktur, desain sambungan pada tahap desain, dan pada WPS dalam tahapan rencana fabrikasi harus dilakukan untuk menghasilkan distorsi yang masih dalam toleransi. Dalam tahapan desain, beberapa hal yang perlu diperhatikan 1. Mengurangi jumlah sambungan las, panjang dan ketebalan dari sambungan 2. Mengurangi ukuran fillet lasan, dan modifikasi dari weld groove (reduksi dari luas groove dan keseimbangan antara luas back dan face side) 3. Mengubah dari kontinyu fillet menjadi intermitten fillet, jika mungkin 4. Meningkatkan restraint (dengan menambahkan reinforcing member atau stiffening member) 5. Susunan dari sambungan las untuk mereduksi weld distortion Pada tahapan fabrikasi, 1. Untuk mencegah deformasi pada material atau bagian selama penyimpanan dan transpotasi 2. Untuk mencegah deformasi selama pemotongan (seleksi proses dan prosedur pemotongan) 3. Meningkatkan akurasi dari setiap bagian atau komponen 4. Meningkatkan akurasi dari weld groove (bevel angle, root face) 5. Meningkatkan akurasi dari fitting (root gaps) 6. Adoption of pre-bending (pre-setting) (Gambar 4.34) 7. Seleksi proses pengelasan (proses pengelasan dengan spesifik masukan panas lebih rendah, misalnya, pengelasan MAG lebih baik daripada pengelasan MMA) 8. Penggunaan jigs untuk mencegah distorsi (Gambar 4.35) 9. Adopsi rangkaian fitting yang sesuai, rangkaian pengelasan dan deposisi 10. Mencegah ukuran fillet weld yang berlebih dan kelebihan reinforcement



264



BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



BAB IV



IWS - JWES



Gambar 4.34. Presetting (Pre-bending)



Gambar 4.35. Pencegahan distorsi las dengan menggunakan jig



4.4.2 Metode perbaikan terhadap weld distortion Pada kasus dimana weld distortion melebihi toleransi, komponen harus diperbaiki sesuai dengan toleransi. Terdapat dua metode untuk memperbaiki distorsi : mechanical method dan thermal method.



Weld distortion disebabkan oleh penyusutan local pada lasan. Oleh karena itu, prinsip dari perbaikan dari weld distortion adalah elongasi bagian yang menyusut atau kontraksi bagian yang longgar. Metode mekanis dilakukan pada tahap awal dan metode thermal dilakukan pada tahap akhir. [1] Perbaikan Metode Mekanis Lasan dan bagian yang berdekatan di-ekstensi dengan pengerjaan dingin, dengan menggunakan roller atau press. Karena keterbatasan dari kapasitas mesin, ukuran dari komponen yang akan diaplikasikan umumnya terbatas. Aplikasi pada komponen besar, seperti struktur 3-D dan bentuk kompleks, secara umum sulit. Kelebihannya proses ini, efisiensi dan akurasi perbaikan lebih baik, sedangkan kerugiannya, resiko terjadinya rusak pada lasan.



BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



265



IWS - JWES



BAB IV



Pada gambar 4.36, diberikan contoh perbaikan dengan metode mekanis.



Gambar 4.36. Contoh metoda koreksi mekanis



[2] Perbaikan Metode Thermal Bagian base metal (yang longgar) yang berdekatan terhadap lasan dimana terdapat penyusutan, diaplikasikan pemanasan dan pendinginan untuk memperbaiki penyusutan. Pada gambar 4.37, prinsip dari metode ini dijelaskan oleh ilustrasi dan pada gambar 4.38, contoh metode perbaikan termal untuk diaplikasikan pada struktur berbentuk T. Oxy-fuel gas flame sering digunakan sebagai sumber pemanas. Untuk pendinginan digunakan pendinginan air yang efektif untuk perbaikan. Metode ini, disebut sebagai “distortion removal work” adalah sangat tergantung pada skill dan pengalaman dari pekerja. Karena pada pengerjaan melibatkan panas pemanasan dan pendinginan cepat dimana dapat mempengaruhi perubahan dari sifat material, seleksi dari pekerja dan beberapa kontrol pekerjaan harus diperhatikan secara hati-hati. Selain itu, mesti diperhatikan kontrol dimensi, karena perbaikan termal secara umum bersamaan penyusutan total dari komponen. Temperatur maksimum yang diperbolehkan untuk pemanasan mencapai untuk baja karbon dan tipe non-QT high strength steel. Untuk QT high strength steel, dibatasi sampai 550oC atau temperatur temper dari baja. Ketika pencelupan air diaplikasikan pada high strength steel, temperatur awal pencelupan dibatasi untuk tidak melebihi 650oC, karena jika lebih dari temperatur ini, komponen dapat terkeraskan oleh efek pencelupan cepat dan mengurangi ketangguhan takik. Oleh karena itu, untuk high strength steel dengan kemampukerasan tinggi, direkomendasikan untuk diaplikasikan pendinginan udara daripada pendinginan air. Temperatur maksimum yang diizinkan untuk pemanasan terdapat dalam beberapa standar. Misalnya, pada standar AWS D1.1, ditentukan tidak melebihi 600oC untuk QT steels dan untuk baja lainnya tidak boleh melebihi 650oC. Oleh karena itu, sebelum dimulai fabrikasi, harus ditentukan standar yang digunakan. 900oC



266



BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



BAB IV



IWS - JWES



Gambar 4.37. Prinsip metoda koreksi termal



Gambar 4.38. Contoh metoda koreksi termal untuk T beam



BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



267



IWS - JWES



BAB IV



4.5 Pencegahan dari cacat lasan dan Perbaikan Lasan dibutuhkan untuk menghasilkan sifat dan kualitas yang cukup baik, sesuai dengan penggunaan, kondisi desain, beban dan pentingnyan dari struktur. Cacat lasan merusak performa dan kualitas dari lasan. Pada saat perencanaan, pelaksanaan dan pengontrolan proses pengelasan mesti diperlukan perhatian, untuk mencegah terjadinya cacat lasan. Jika beberapa cacat lasan ditemukan, cacat tersebut harus dihilangkan dan diperbaiki oleh prosedur perbaikan yang sesuai. Tidak hanya cacat pada lasan tetapi juga cacat pada material harus dilakukan prosedur yang sama. 4.5.1 Efek dari cacat las Beberapa efek dari cacat lasan pada bend alas ditampilkan pada tabel 4.18. Pada tabel ini, istilah cacat lasan lebih luas, termasuk weld distortion, residual stress, hardening dll, dideskripsikan. Cacat permukaan (eksternal) dan cacat internal diberikan pada tabel 4.18, secara umum diklasifikasikan sebagai cacat lasan. Cacat lasan dievaluasi berdasarkan ukuran, bentuk atau lokasi yang mempengaruhi performa dari lasan. Akan tetapi, besarnya pengaruh bervariasi terhadap beban, seperti tarik, tekan atau beban siklik, bahkan jika cacat memiliki ukuran, bentuk dan lokasi yang sama. Lebih lagi, besarnya pengaruh dapat berubah, jika lingkungan (korosi) dari produk lasan berubah. Jadi, penyesuaian akhir pada besarnya pengaruh harus diperhatikan tidak hanya pada ukuran, bentuk dan lokasi dari cacat, tetapi juga kondisi dan lingkungan dari lasan. Pengaruh dari cacat las dengan sisi yang tajam umumnya lebih berbahaya daripada sisi yang tumpul, jika ukuran dan lokasi sama. Oleh karena itu, cacatcacat seperti crack, penetrasi tidak komplit, dan lack of fusion diperhatikan paling signifikan. Lebih lagi, distorsi, ketidakkomplitan dari bentuk dan dimensi, pengerasan, pelunakan, dan embrittlement dari lasan sungguh mempengaruhi performa lasan. Pengaruh dari cacat las lebih signifikan untuk kekuatan fatik, brittle fracture, keuletan dalam hal kondisi servis, dan SCC (stress corrosion cracking) dan korosi fatik dalam hal perilaku korosi ditampilkan pada tabel 4.18. Tabel ini menunjukkan kecenderungan. Pengaruh dari cacat diberi tanda dengan Δ pada tabel mungkin dekat dengan O pada tabel, jika cacat sangat besar. Di lain hal, pengaruh dari cacat yang diberi tanda dengan O pada tabel, mungkin kurang dalam hal kinerja, jika cacat lebih kecil dan tidak signifikan. Kriteria dari cacat las pada tabel ditentukan dengan memperhatikan faktor berikut. Jenis dari cacat las diberikan pada gambar 4.39. Cacat las dapat diklasifikasikan menjadi 3 kategori berdasarkan penyebabnya. Pertama, disebabkan oleh perencanaan proses fabrikasi yang buruk, kedua disebabkan oleh prosedur pengelasan dan ketiga disebabkan oleh kontrol yang buruk. Jika sebuah cacat lasan terjadi karena prosedur pengelasan, prosedur pengelasan ini harus dihentikan penggunaannya. Kemudian, penyebab dari cacat harus ditentukan dan semua sambungan yang dikerjakan dengan prosedur pengelasan yang sama diinspeksi secara hati-hati. Lebih lagi ketika modifikasi proses pengelasan digunakan, mesti ditentukan apakah cacat las yang sama terjadi kembali.



268



BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



BAB IV



IWS - JWES



Tabel 4.18 Efek dari Cacat Pengelasan terhadap Performa Pengelasan



BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



269



IWS - JWES



BAB IV



Gambar 4.39 Tipe-tipe cacat pengelasan



4.5.2 Tindakan pencegahan untuk cacat pengelasan Pada bab ini, akan dijelaskan mengenai gambaran umum dan hal mendasar dalam kontrol fabrikasi untuk mencegah timbulnya cacat pada pengelasan. Untuk kemudian, penyebab dari cacat tersebut dan pencegahan terhadapnya dapat dijelaskan. [1] Poin-poin dasar Untuk pencegahan terhadap cacat pada pengelasan, penting untuk penentuan spesifikasi prosedur pengelasan (WPS) yang sesuai dan instruksi pengelasan berdasarkan prinsip dasar tersebut, dan untuk menampilkan dan control dalam pengelasan yang sesuai denga spesifikasi dan instruksi.



270



BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



BAB IV



IWS - JWES



Berikut beberapa catatan yang perlu diperhatikan dalam control pengelasan. 



Kontrol pengelasan juga terkait dengan pre-welding processes seperti pemotongan, edge preparation, fitting, dan tack welding.







Control terhadap drying/backing.







Perawatan, pengecekan, penyesuaian, kalibrasi peralatan pengelasan ( termasuk kalibrasi ammeter, voltmeter dan speed meter, dan lain-lain)







Pengamanan lingkungan kerja, terkait safety dan kesehatan pekerja







Pendidikan dan pelatihan untuk juru las maupun welding operator. Pengalokasian personil berdasarkan keahlian yang dibutuhkan, pengalaman, dan level sertifikasi.







Meningkatkan moral dari karyawan untuk control qualitas pada perusahaan dan penegasan pentingnya kecermatan dalam implementasi individu.



welding



consumable



storages,



handling



dan



Kemudian, cacat pengelasan cenderung terjadi pada beberapa kasus dimana control yang ketat dan dan inspeksi disyaratkan. 



Saat adanya sebuah material baru maka dapat diaplikasikan proses welding baru maupun bahan las yang baru pula,







Saat pengadopsian pengelasan robot, maka otomatisasi dan mekanisasi dalam pengelasan diperkenalkan, tetapi dengan proses yang belum stabil



[2] Penyebab dan pencegahan “cold cracking”



Cold cracking terjadi pada kisaran temperature 300 C ataupuun dibawah. Diantara cacat yang lainnya cold defect merupakan salah satu yang terburuk, karena ujung dari patahan menjadi tajam. Oleh karena itu sangat penting adanya pencegahan terhadap cold cracking dalam pengelasan baja. Berikut beberapa factor yang mempengaruhi cold cracking dalam pengelasan baja. 1. Kekerasan hasil lasan( biasanya pada daerah HAZ); struktur mikro yang lebih keras; patahan yang berlebihan 2. Diffuse hydrogen, kandungan yang berlebih akan menyebabkan cracking 3. Tegangan pada daerah sambungan yang berlebih akan menyebabkan crack yang berlebih pula Jika salah satu dari factor diatas menurun pada level retak yang aman tidak terjadi maka cold cracking dapat dicegah. 1) Keterbatasan (penurunan) komposisi kimia pada material baja Salah satu tindakan pencegahan pada cold cracking adalah dengan penurunan carbon equivalent (Ceq) atau dengan menggunakan cracking parameter material (PCM) untuk baja. Jadi perhatian dapat difokuskan pada komposisi kimia dari baja yang digunakan.



BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



271



IWS - JWES



BAB IV



2) Pengurangan kandungan hydrogen pada proses pengelasan Pada kasus berikut ini, kandungan hydrogen yang berdifusi meningkat. 



Saat air, kelembaban, noda dari minyak/gemuk melekat pada bagian sambungan lasan, dan penegelasan dilakukna pada kondisi tersebut







Saat adanya penyerapan air ataupun kelembaban pada bahan lasan







Pengelasan dilakukan pada area dengan kondisi kelembaban tinggi dan temperature tinggi



Oleh karena itu, sangat diperlukan pembersihan dan pengeringan pada daerah yang akan dilas, dan tidak adanya aor yang meresapa maupn tidak menggunakan bahan lasan dengan kondisi yang basah. Penggunaan tipe elekroda standard (low hydrogen) dan penggunaan pengelasan MAG dengan kawat padat yang diberikan sedikit hydrogen sangat efektif untuk pencegahan cold cracking. Saat pengelasan diharuskan pada kondisi lembab dan temperature tinggi, maka daerah lasan dan sekitarnya harus dipanaskan dan dikeringkan untuk menghilangkan kandungan air maupun kelembaban. Selanjutnya pada kondisi demikian, temperature preheat yang lebih tinggi dapat diterapkan, waktu ekspos elektroda terhadapa atmosfer harus dikurangi untuk mencegah terjadinya cold cracking. 3) Preheating Saat proses preheating selesai, maka waktu pendinginan diperpanjang. Hal ini akibat penurunan nilai kekerasan pada daerah HAZ, dan peningkatan kandungan hydrogen yang keluar pada pengelasan. Sebagai konsekuensi, porses preheating sangat penting untuk pencegahan cold cracking. Dalam multi-pass welding yang mengharuskan preheating, temperature inter-pass harus diperhatikan agar tidak lebih rendah dibandingkan temperature preheating. Dalam kasus pelat yang tebal dan berat, tack welding atau perbaikan pengelasan dengan lengan pendek, maka waktu pendinginan cenderung lebih pendek, jadi temperatur preheating yang lebih tinggi dapat diterapkan. Saat masukan panas yang lebih tinggi diterapkan, dan pendinginan yang melambat, pencegahan cold cracking dapat berhasil. 4) Post heating dengan segera setelah pengelasan (post heating berfungsi untuk terjadinya rilis hidrogen) Saat daerah lasan dipanaskan dengan segera setelah pengelasan, semenjak waktu pendinginan yang lebih panjang maka rilis hydrogen yang berdifusi akan meningkata yang merupakan penyebab terjadinya cold racking. Kondisi post heating disesuaikan dengan ketebalan lasan, tetapi biasanya pada temperature 250-350 C selama 30-60 menit. Oxy-fuel atau air-fuel gas burner heating biasa digunakan. Setelah heating,bagian yang dipanaskan ditutup oleh material yang merupakan isolator panas agar pendinginan yang terjadi berjalan lambat, hal ini juga efektif untuk mencegah terjadinya cold cracking.



272



BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



BAB IV



IWS - JWES



5) Pengurangan regangan pada daerah sambungan Regangan yang membesar pada daerah sambungan, maka akan meningkatkan kerentanan terhadap cold cracking. Hal ini diperlukan seingga dapat diperhatikan pada proses desain dan perencanaan fabrikasi untuk mengurangi terjadinya regangan pada daerah sambungan. Secara umum, semakin meningkatnya ketebalan pelat maka regangan pada daerah sambungan juga meningkat. Dibandingkan dengan daerah sambungan pada pelat tipis, pada sambungan tiga dimensi akan memiliki regangan yang lebih besar. Saat daerah sambungan dengan regangan yang tinggi diharuskan dilakukan pengelasan maka diperlukan proses preheating pada temperature yang lebih tinggi, post heating dengan segera setelah pengelasan, dan tipe elekrode dengan kandungan hydrogen yang rendah atau proses pengelasan dengan pemberian hydrogen yang sedikit.



[3] Penyebab terjadinya hot cracking dan cara pencgahannya Dalam proses pengelasan baja karbon, hot cracking terjadi pada temperature dibawah titik leleh dan 800 C. hot cracking biasa terjadi pada daerah lasan dan jarang terjadi pada daerah HAZ. Tindakan pencegahan terhadap hot cracking dijelakan pada beberapa poin berikut ini. 1) Retak solidifikasi pada pengelasan baja karbon Retak solidifikasi terjadi pada proses solidifikasi selama pengelasan. Sebagai contoh pada gambar 4.40 yang disebut pear shaped crack. Sayatan melintang pada pengelasan dimana terjadinya crack adalah berbentuk sepert buah pir. Retak terjadi pada bagain tengah nugget dimana pertumbuhan dendrit dimulai dari sisi tepi dan terjadi retak pada pertemuan pertumbuhan dendrit tersebut serta pada bagian itulha impurities terkonsentrasi. Retak ini sering terjadi atau bersumber dari bagian yang terkena penetrasi MAG atau SAW. Retak ini juga terjadi saat bentuk dari nugget H/W ( H= penetrasi kedalam dan W= ketebalan nugget) yang ditunjukkan pada gambar 4.41 adalah sama atau lebih besar dari 1.0. oleh karena itu untuk mencegah retak berbentuk pir tersebut, kondisi pengelasan harus disesuaikan jadi bentuk dari H/W kecil kemungkinan unutk terjadi. Jadi, parameter yang digunakan harus dipersiapkan sebelumnya seperti berikut ini. 



Weld groove harus lebih lebar







Arus pengelasan harus lebih rendah







Voltase busur harus lebih tinggi







Kecepatan pengelasan harus lebih rendah ( lebih lambat)



BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



273



IWS - JWES



BAB IV



Gambar 4.40 Pear Shape Crack



Gambar 4.41 Nugget Shape Factor H/W ( H = kedalaman penetrasi, W = ketebalan nugget)



2) Retak solidifikasi pada pengelasan austenitic stainless steel



Austenitic stainless steel pada saat pengelasan memiliki kecenderungan terjadinya retak solidifikasi. Crater crack, transverse crack, longitudinal crack, micro crack dan jarang terjadi pada daerah HAZ. Dalam pencegahan hot cracking, sangat dianjurkan untuk menggunakan bahan las jadi logam lasan memilki kandungan ferrite sebesar 5 – 10 %. Selain itu dianjurkan pula tidsk menggunakan input panas yang lebih tinggi dan arus yang lebih tinggi. Retak yang terjadi pada pada daerah HAZ adalah biasanya terjadi akibat keberadaan substan yang memiliki titik leleh yang lebih rendah dan keuletan yang rendah, maka penggunaan panas yang rendah dan tegangan yang rendah pula pada daerah sambungan akan efektif untuk pencegahan.



[4] Penyebab retak pada pemanasan ulang dan cara pencegahannya Saat daerah lasan untuk paduan baja tahan panas atau paduan baja high strength mengalami PWHT, reheat cracking terkadang terjadi pada bagian jari kaki lasan. Bentuk dari retakan ini muncul sepanjang batas butir yang kasar pada daerah HAZ, dan tidak pernah muncul pada daerah butir halus atau base metal.



274



BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



BAB IV



IWS - JWES



Berikut cara untuk pencegahannya : 1) Pemilihan base metal dengan kandungan kmia yang rendah yang sensitive terhadap retak pemanasan ulang (reheat cracking) 2) Menghindari penggunaan panas yang pertumbuhan butir pada daerah HAZ)



tinggi



(



untuk



mencegah



3) Meningkatkan struktur mikro pada daerah HAZ( dengan melakukan temper atau teknik buttering ) 4) Melakukan grinding agar tebentuk permukaan halus didaerah ujung lasan. 5) Pengurangan tegangan panas pada PWHT [5] Penyebab terjadinya lamellar tearing dan cara pencegahannya Lamellar tearing disebabkan oleh tegangan tarik pada arah ketebalan pelat, yang mana hal tersebut diakibatkan oleh shrinkage selama/setelah pengelasan untuk sayatan yang rumit seperti pada sambungan silang butt weld joint, T butt weld joint atau multi pass fillet joint. Seperti yang ditunjukkan pada gambar 4.42, retak diinisiasi dan dipropagasi sepanjang HAZ atau bagian terdekatnya sehingga menjalar dan merambat sepanjang permukaan pelat. Retak ini disebut lamellar tearing. Untuk sambungan lasan yang memungkinkan terjadinya lamellar tearing (sambungan lasan yang mengalami terpaan tegangan tarik pada arah ketabalan pelat, dekat lasan) berikut pencegahan yang dapat dilakukan. 1) Penggunaan material dengan kandungan silfur rendah, karena S meningkatkan kerentanan terhadap lamellar tearing. 2) Mendesain dan pemilihan tipe sambungan yang tepat, sehingga palat tidak mengalami terpaan terhadap tegangan tarik pada arah ketebalan pelat yang mungkin dapat terjadi selam pengelasan. 3) Untuk mengadopsi teknik buttering (sebelum pengelasan, buttering dibuat sebagai material buffer/penyangga di atas pelat yg diduga akan mengalami lamellar tearing) atau menggunakan under-matching pengelasan yang bisa di konsumsi. 4) Karena retak dingin kadang-kadang menjadi pemicu terjadinya lamellar tearing, perhitungan yang tepat terhadap retakan dingin harus dilakukan.



Gambar 4.42 Contoh Lamelar Tearing



BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



275



IWS - JWES



BAB IV



[6] Penyebab porositas dan cara pencegahannya Porositas antara lain poros, blowhole, worm hole, piping, pit yang terbentuk selama proses pengelasan. Hal ini terjadik karena gas CO, H atau N yang terabsorsi ke dalam logam cair tidak bisa keluar sebelum proses solidifikasi sehingga terperangkap didalam logam saat membeku. Model terbentuknya porositas pada fillet saat pengelasan ditunjukkan pada gambar 4.42. Untuk mencegah terjadinya porositas dapat dilakukan beberapa langkah berikut: 1. Pencegahan kontaminasi dan pembersihan groove pada pengelasan  Untuk mencegah adanya peningkatan kelembaban, jika terdapat air, pengotor, oli/lemak, cat pada grove pengelasan, harus di hilangkan secara sempurna.  Ketika pengecatan dasar,maka harus di bersihkan pada bagian sambungan termasuk bagian lapperd joint fillet, sebelum pengelasan. Ketika pengecatan primer anorganik terhadap material dengan properti mampu las yang baik, ketebalan cat harus benar-benar dikontrol dalam nilai yang diijinkan. 2. Pengontrolan absorption kelembaban untuk comsumables pengelasan, dapat dilakukan dengan :  Menjaga comsumable pengelasan didalam ruangan yang bisa mencegah penyerapan kelembaban.  Menggunakan elektroda yang cukup kering dan disimpan di dalam oven secara terpisah denga suhu yang berbeda-beda sesuai dengan tipenya. Temperatur yang terlalu tinggi untuk pengeringan harus dihindari, karena dapat merusak sifat dari covered fluks. 3. Pengelasan pada kondisi yang sesuai  Arus Welding harus sesuai dengan kisaran yang tepat harus diterapkan, penggunaan arus yang berlebihan pada pengelasan menyebabkan pembentukan porositas  Tegangan busur yang tepat (panjang busur) harus dijaga serta manipulasi dari elektroda harus dilakukan dalam rentang yang diperbolehkan.  Kecepatan pengelasan yang berlebihan harus dihindari. Hal ini menyebabkan pembentukan blow hole dan pit, terutama pada bagian pengelasan fillet. 4. Perhatikan pada proses pengelasan busur gas terlindung ( MAG welding )  Flow rate gas pelindung yang sesuai harus diterapkan. Dalam hal pengelasan MAG, laju alir 20 sampai 35 liter / menit sangat dianjurkan . Ketika laju aliran kurang, efek dari gas pelindung kurang efektif, dan sebaliknya, ketika laju aliran terlalu tinggi, aliran dari perisai menjadi bergolak(turbulensi). Akibatnya, dalam kedua kasus tersebut laju alir kurang dan laju aliran berlebih, porositas dapat terjadi. Jika angin bertiup, laju aliran harus ditingkatkan sampai dengan 50 liter / menit. Namun, jika melebihi nilai ini, shielding gas akan mengalami turbulensi yang dapat membuat udara masuk kedalam sehingga menyebabkan porositas.  Ketika angin bertiup kuat, perlakuan untuk mencegah adanya angin seperti shelter atau tent harus disediakan untuk mengurangi kecepatan 276



BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



BAB IV



IWS - JWES



 



angin agar tidak lebih dari 2 meter / detik disaat pengelasa berlangsung. Ketika percikan menempel didalam nozel obor, hal ini dapat menyebabkan aliran turbulen dari gas pelindung. Jadi ini harus dihilangkan sesering mungkin selama pengelasan. Jarak nosel yang memadai ketika bekerja harus selalu dijaga selama pengelasan.



Gambar 4.43 Modeling pembentukan porositas lasan di lasan filet



[7] Penyebab inkulis terak dan pencegahannya Inklusi terak disebabkan oleh terak yang tidak bisa melayang naik dari cairan kawah las selama pengelasan. Pencegahannya adalah sebagai berikut 1. Untuk menghapus terak sepenuhnya dari setiap tahap pengelasan. 2. Untuk mencegah terak cair mengalir di depan busur ( terutama di vertikal turun menurun dan posisi pengelasan ) 3. Untuk memperbaiki bentuk setiap kali passing, terutama dalam hal bentuk manik cembung. Koreksi harus dilakukan sampai bentuk groove menjadi cekung. 4. Untuk membuat lasan yang tidak membentuk lembah yang tajam dan mendalam antara manik-manik (bead) lasan atau antara manik-manik lasan dan semua groove. Jika ada lembah, bentuk yang benar -benar sebelum pengelasan selanjutnya. 5. Untuk mengoperasikan manipulasi busur secara tepat, sudut elektroda dan teknik weaving.



BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



277



IWS - JWES



BAB IV



[8] Penyebab kurangnya fusi (fusion) dan cara pencegahannya Fusi yang tidak lengkap antara manik-manik lasan dan dinding (logam dasar ) groove, atau antara manik-manik (bead) las karena hanya ada kontak atau kesenjangan antar bahan. Perhatian khusus harus diberikan dalam MAG welding, karena apa yang disebut "cold lap ", semacam kurangnya fusi, kadangkadang cenderung terjadi. Langkah-langkah untuk mencegah kekurangan penyatuan hampir mirip dengan prosedur pada inklusi terak yakni sebagai berikut. 1. Bila sudut groove terlalu kecil. Kurangnya penyatuan cenderung terjadi. Sudut groove yang memadai harus disediakan. 2. Kondisi pengelasan yang tepat harus digunakan sehingga penetrasi cukup terjamin. 3. Untuk mengoperasikan manipulasi yang tepat dari sudut, busur elektroda dan teknik weaving untuk membuat penyatuan secara sempurna antara manik-manik lasan dan antara manik-manik dan dinding groove. 4. Jika ada lembah antara manik-manik atau antara manik-manik dan dinding alur, mengoreksi bentuk cembung bead sepenuhnya sebelum pengelasan berikutnya. 5. Untuk membuat lasan agar tidak membentuk lembah yang tajam dan mendalam antara manik-manik atau antara manik-manik dan dinding groove. 6. Untuk mencegah logam cair mengalir di depan busur dengan menggunakan parameter pengelasan yang memadai, manipulasi dan sudut elektroda, karena aliran logam cair ke depan adalah salah satu penyebab kurangnya penyatuan. Terutama ketika kecepatan tinggi pengelasan diterapkan, ini biasanya sebagai penyebabnya. [9] Penyebab penetrasi tidak penuh dan bagaimana untuk mencegahnya. Penetrasi yang tidak penuh adalah cacat diman root face dari weld groove masih tersisa, tidak menyatu. Langkah-langkah untuk mencegah adalah sebagai berikut. 1. Gunakan bentuk weld groove yang tepat. Bila sudut groove terlalu sempit, root face terlalu lebar atau root opening terlalu kecil, penetrasi tidak lengkap cenderung terjadi. 2. Ketika melaksanakan kembali gouging, membuatnya cukup dalam sampai root face benar-benar dihapus. 3. Untuk menjaga posisi bidikan pada busur yang tidak diimbangi dari centerline dari groove. Untuk mencegah pemusatan, pada las otomatis, alat pelacak jahitan mungkin efektif untuk mengikuti garis las secara otomatis.



278



BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



BAB IV



IWS - JWES



[10] Penyebab undercut dan bagaimana untuk mencegahnya



Undercut adalah cacat dimana sebagian dari logam dasar sepanjang ujung las mengalami cuilan (bentuk parit) atau meleleh pada fillet dengan logam las. Bentuk khas undercut diberikan pada Gambar. 4,44 untuk lasan fillet dan butt. Langkah-langkah pencegahan untuk undercut sebagai berikut tersebut. 1. Gunakanlah arus yang sesuai ( Untuk menghindari penggunaan arus yang berlebihan) 2. Jangan melakukan pengelasan dengan kecepatan yang berliebihan 3. Menjaga arah posisi dari arc, sudut torch dan panjang arc. 4. Ketika mengguakan weaving teknik, jagalah a dwell time at the both end of weaving in order to fill the enough molten weld metal. 5. Memilih pengeleasan yang datar sebisa mungkin, karena kemungkinan terjadinya undercut lebih sedikit daripada posisi pengelsan yang lainnya. 6. In multi-pass welding, special care should be taken in setting of welding parameters for final pass welding.



Gambar 4.44 Cacat las Undercut



4.5.3 Penghilangan cacat pengelasan dan perbaikannya Membandingkan pada fabrikasi pengelasan yang baru, perbaikan pengelasan sangat berbeda sehingga, harus diperhatikan beberapa point berikut.      







Pengelasan perbaikan yang paling harus dilakukan di daerah terbatas, lokal dan sangat terkendali. Pendinginan di las juga lebih cepat. Dalam beberapa kasus, posisi pengelasan terbatas. Biasanya keadaan kerja yang berat dalam kebanyakan kasus, seperti tempat yang tinggi atau tempat terbatas. Dalam kebanyakan kasus, peralatan las otomatis atau semi - otomatis tidak dapat dibawa di liokasi tersebut dan hanya MMA pengelasanyang mungkin diperbolehkan untuk digunakan. Pada saat perbaikan harus dilakukan pada vessel atau pipa dari suatu peralatan atau produk setelah operasi, substansi internal cair atau gas harus dihilangkan sebelum memulai pengelasan perbaikan. Pada saat perbaikan harus dilakukan pada produk yang telah dibuat dalam waktu yang lama, jenis dan kadar bahan tersebut tidak dapat diidentifikasi, karena dokumen yang diperlukan, seperti gambar, spesifikasi, WPS dan sebagainya sudah tidak ada lagi . Perbaikan pengelasan umumnya diperlukan keterampilan dan kemampuan yang lebih tinggi daripada yang diperlukan dalam pembuatan benda awalnya /asli.



BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



279



IWS - JWES



BAB IV



[1] Perencanaan perbaikan dan prosedur perbaikan Pertama, rencana untuk perbaikan harus ditetapkan. Titik berikut harus diperiksa dan diselidiki. 1. Apakah perbaikan harus dilakukan sekarang atau tidak ( Jika perbaikan tidak dilaksanakan sekarang, produk tersebut akan mengalami situasi yang berbahaya atau tidak). Atau ketika harus dilakukan? 2. Untuk dapat dikonfirmasi apakah produk yang akan diperbaiki dalam tahap pemakaian atau dalam tahap fabrikasi. 3. Konfirmasi harus dilakukan pada WPDs, gambar dan spesifikasi yang diterapkan pada produk. 4. Pemeriksaan dan estimasi pada, ukuran lokasi kejadian, dan luasnya cacat. 5. Konfirmasi lokasi dan keadaan dari bagian perbaikan. 6. Konfirmasi mengenai kemungkinan adanya cacat serupa di sambungan las yang sama. Setelah pemeriksaan di atas dan penyelidikan, WPS untuk perbaikan pengelasan dan prosedur pemeriksaan setelah perbaikan pengelasan harus disiapkan. Dalam penyusunan WPS untuk pengelasan perbaikan, beberapa hal berikut Harus diperhatikan. 1. Aplikasi dasar elektroda ( rendah hidrogen ) atau proses MAG welding yang berisi konten hidrogen yang lebih sedikti didalam lasan 2. Jenis dan kadar logam dasar, dan WPS yang digunakan dalam fabrikasi harus diperiksa. Mengacu dari hal tersebut, comsumable pengelasan harus dipilih. 3. Bila diperlukan pemanasan awal, suhu pemanasan awal yang lebih tinggi harus ditetapkan. 5. Jika kerentanan terhadap dingin retak pada sambungan las tinggi, pasca perlakuan panas untuk rilis hidrogen ( segera setelah pengelasan ) adalah dianjurkan. [2] Penghilangan Cacat Cacat yang akan dihapus, harus diperiksa panjangnya, lokasinya seperti kedalaman dan luasnya dengan menggunakan metode NDT yang tepat. Kemudian, cacat harus dihapus secara hati-hati dengan grinding, gouging udara busur, atau metode gabungan. Dalam kasus penghilangan retak yang mungkin memanjang selama proses penghilangan, lubang stop harus dibuat pada kedua ujung celah sebelum pekerjaan perbaikan. Konfirmasi harus dilakukan denga VT, dan MT atau PT, apakah cacat telah hilang secara sempurna. Sangat penting bahwa setelah penghilangan cacat, bentuk dan kondisi permukaan groove yang dihilangkan harus diperiksa apakah masih memerlukan perbaikan pengelasan atau tidak.



280



BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



BAB IV



IWS - JWES



[3] Poin-poin penting untuk perbaikan pengelasan Perbaikan pengelasan harus mengacu pada WPS untuk perbaikan pengelasan tersebut. Poin-poin penting yang harusnya lebih diperhatikan dibanding yang ada dalam spesifikasi WPS adalah sebagai berikut; 1. Keterampilan juru las harus setidaknya sama atau lebih baik dari level sertifikasi yang ditetapkan untuk proses perbaikan. 2. Ketika perbaikan pengelasan dilakukan pada hardanable steel, metode pengelasan multi-layer seperti ‘temper bead technique’ atau ‘half bead technique’ harus diadopsi. 3. Kondisi kerja harus baik (dalam hal ini kemampuan kerja,keselamatan dan kesehatan) [4] Inspeksi dan catatan dari perbaikan pengelasan Setelah perbaikan pengelasan, VT dan proses NDT yang tepat harus dilakukan untuk memastikan bahwa semua cacat telah dihilangkan dan tidak terjadi lagi cacat yang sama. Jika masih ada keraguan atau kemungkinan terjadinya retak dingin pada las, inspeksi harus dilakukan 24 sampai 48 jam setelah pengelasan selesai dilakukan. Semua prosedur kerja perbaikan termasuk hasilnya harus dicatat pada dalam dokumen. [5] Contoh-contoh perbaikan pengelasan Gambar 4.45 memperlihatkan sebuah contoh perbaikan pengelasan yang mengalami retak melintang. Setelah pengujian panjang retakan,buatlah lubang-lugang pembatas dengan melakukan pengeboran seperti pada gambar (a) jika dibutuhkan. Selanjutnya, buat alur dengan cara mencungkil seperti pada gambae (b). Lalu, perbaikan pengelasan dilakukan sehingga menjadi seperti pada gambar (c). Penguat pada perbaikan las di bagian dasar bisa dihilangkan. Gambar 4.46 memperlihatkan sebuah contoh perbaikan pengelasan yang mengalami retak membujur. Setelah pengujian panjang retakan, buatlah lubang-lugang pembatas dengan melakukan pengeboran seperti pada gambar (a) jika dibutuhkan. Lalu,buat alur seperti ditunjukan pada gambar (b) dan perbaiki pengelasan selesai. Pada gambar 4.45 dan gambar 4.46, hanya tampak muka yang diberikan. Tapi biasanya retakan melewati bagian ketebalan dari pelat. Pada kasus ini, setelah pengelasan pada bagian samping cingkil bagian belakang dan pengelasan bagian belakang harus dilakukan.



Gambar 4.45 Contoh metode perbaikan dari retakan transversal BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



281



IWS - JWES



BAB IV



Gambar 4.46 Contoh metode perbaikan dari retakan longitudinal



Gambar 4.47 memperlihatkan sebuah contoh metode perbaikan pengelasan pada kasus cacat permukaan yang terjadi pada logam dasar atau lasan pelat tebal dengan baja paduan rendah tahan panas. Metode ini disebut ‘Temper bead method’. Jika aplikasi ini memenuhi syarat (disetujui), PWHT bisa dihilangkan. Jadi metode ini sering digunakan karena pada dasarnya PWHT sulit dilakukan atau tidak dapat diaplikasikan. Setelah preheating, lapisan lasan pertama pada alur dibuat seperti membuat mentega. Lalu, puncak dari bead-bead pada lapisan pertama sedikit digerinda dan perbaikan pengelasan dilakukan. Terakhir,pada bagian akhir lapisan las, manik-manik las yang ditemper di pasang dan dilepaskan. Perlakunan panas segera dilakukan setelah pengelasan. Sesuai dengan kode ASME, kualifikasi sebelum aplikasi dari WPS pada ‘Temper bead method’ diperlukan.



Gambar 4.47 Prosedur metoda temper bead



4.6 Keselamatan dan Kesehatan Pengelasan dan pekerjaaan terkait memiliki banyak bahaya dari panas dan cahaya yang dihasilkan, percikan zat-zat pengelasan, gas berbahaya dan sapa, kejutan listrik, tembakan api, tahapan kerja yang tinggi dan ruang kerja yang sempit. Hal ini memerlukan pembuatan ukuran perlindungan pekerja dan lingkungan dari bahaya dan resiko. Pengembangan pengelasan bisa diperoleh dengan mempromosikan mekanisasi dan robotisasi dari proses pengelasan. Di lain sisi, kemungkinan dari bahaya baru, misalnya, pergerakan robot yang tidak terkendali, bisa meningkat.



282



BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



BAB IV



IWS - JWES



Standar baku dari keselamatan kerja dan lingkungan tergantung dari hukum-hukum atau peraturan yang dibuat oleh pemerintah di masing-masing negara. Di jepang, ini adalah “Industrial Safety and Health Law” tabel 4.19 menunjukan hukum dan peraturan yang diterapkan di Jepang untuk pencegahan kecelakaan di industri yang berhubungan dengan pengelasan dan pekerjaan terkait.



Welding engineer (welding coordination personnel) harus mengerti prinsipprinsip dari hukum negara, mematuhinya, paham tentang poin-poin persoalan keselamatan dan kesehatan. Dia harus melakukan pengukuran untuk menyelesaikan masalah dengan memanfaatkan kombinasi teknologi terkini. Tabel 4.19 Hukum dan Peraturan untuk pencegahan kecelakaan industri berkaitan dengan pengelasan dan kegiatan pengelasan lain di Jepang



BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



283



IWS - JWES



BAB IV



4.6.1 Perlindungan terhadap panas, cahaya, benda beterbangan, asap Pada proses las busur, uap logam, radiasi seperti radiasi UV dan inframerah dan percikan sering terjadi. Oleh karena demikian, para pekerja las harus terlindungi menggunakan perlengkapan keselamatan kerja sesuai dengan tujuan diatas. Tabel 4.20 berisi tentang perlengkapan pelindung bagi pekerja las disusun berdasarkan standar JIS ( Japanese Industrial Standard ). Tabel 4.20 Perlengkapan proteksi pekerja las



[1] Perlindungan dari panas, radiasi (cahaya), dan partikel berterbangan Pada proses las busur atau pada api gas oxy-fuel mengeluarkan sejumlah besar radiasi panas dan cahaya (inframerah, cahaya tampak dan sinar UV). Dan tipe las Electron Beam Welding bertegangan tinggi mengeluarkan sinar-X. Las busur menghasilkan percikan dan hamburan panas dari terak dan zat buangan, dan kesemuanya ini merupakan partikel-partikel bersuhu tinggi. Mata dan kulit pekerja las harus terlindung dari radiasi cahaya dan panas tersebut. (1) Perlindungan mata dan wajah Sinar ultra violet merupakan jenis radiasi yang sangat berbahaya dan beracun. Radiasi sinar ini dapat menyebabkan “arc eye” (mata perih) dan “burning” (kulit terbakar). Pancaran cahaya yang kuat dapat menyebabkan gangguan penglihatan, dan jika radiasinya begitu kuat, dapat menyebabkan “renitis” pada mata. Radiasi inframerah tidak begitu membahayakan apabila waktu radiasinya singkat. Akan tetapi apabila radiasinya berlangsung dalam waktu lama, dapat menyebabkan “katarak” (sejenis penyakit mata). Maka, selama proses las busur atau thermal cutting dilakukan, untuk melindungi mata dan wajah dari sinar UV dan percikan, alat pelindung wajah khusus las hendaknya digunakan. Ada dua jenis pelindung, “helm” dan “hand-shielded” . pada kedua jenis pelindung ini, digunakan filter plate dan cover plate pada bagian terluar ( bagian depan ) pelindung. Pada jenis las oxy-fuel gas dan gas cutting, hendaknya menggunakan kacamata pelindung atau goggle. 284



BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



BAB IV



IWS - JWES



Shade number pada filter plate ( untuk pelindung wajah ) atau filter lens ( untuk kacamata pelindung ) harus disesuaikan berdasarkan tabel 4.21 sesuai dengan kondisi kerja. Shade number yang disarankan yaitu berdasarkan arus yang digunakan pada las busur dan arc cutting, dan pemakaian gas per jam pada gas welding dan gas cutting. Apabila besar shade number sama atau lebih besar dari 10, disarankan untuk memakai dua pelat yang dipasang bersamaan. ( lihat “note” pada bagian bawah tabel 4.21 ) (2) Perlindungan pada tubuh Untuk mencegah terbakarnya kulit akibat pancaran panas, percikan dan terak, juru las harus menggunakan pelindung kulit khusus juru las, pelindung lengan, celemek, sepatu khusus yang semuanya didesain untuk menutupi seluruh bagian tubuh. Semua peralatan pelindung ini juga efektif digunakan untuk mencegah kejutan listrik. Tabel 4.21 Standar Shade Number dan Jenis Pekerjaan yang dilakukan (Dikutip dari Appendix (1) dari JIS T 8141)



[2] Perlindungan dari asap dan gas berbahaya (1) Bahaya dari asap pada tubuh manusia Pada arc welding atau thermal cutting, logam dan slag diuapkan dibawah kondisi ekstrim temperatur tinggi dengan sumber panas seperti arc (busur). Selanjutnya uap didinginkan secara cepat dan membeku menjadi partikel mineral yang sangat kecil sehingga menjadi seperti asap dan naik keatas. Hal ini disebut “asap atau welding fume”. Pengaruh dari fume atau asap ini pada tubuh manusia tergantung dari ukuran partikel mineral dan komposisi kimia dari asap.



BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



285



IWS - JWES



BAB IV



Jika seseorang menghirup asap ke paru-parunya dalam jumlah yang besar, maka dia akan mengalami “metal fever” sebagai gejala (sementara) akut (bertahan untuk waktu yang singkat) dan “pneumoconiosis” (sebuah penyakit paru-paru serius) sebagai gejala kronis (bertahan untuk waktu yang lama). “Metal fever” kemungkinan terjadi pada arc welding dari zinc galvanized steel atau baja yang dilapisi dengan zinc primer, stainless steel, tembaga, dan nikel serta paduannya. Ketika pekerja menghirup asap dalam jangka waktu yang lama, maka dia akan mengalami “pneumoconiosis”. Gejala dari penyakit ini tidak begitu terlihat, karena itu penyakit ini bise diketahui melalui pemeriksaan x-ray dan tingkat atau levelnya bisa dibuktikan dengan pemeriksaan fungsi paru-paru. Asap pengelasan yang dihasilkan semula memiliki kepadatan tinggi dan dapat terlihat. Mula-mula, asap naik keatas mengelilingi wajah juru las, selanjutnya menyebar ke ruangan sempit atau workshop yang dapat mempengaruhi pekerja lain disekitar. Oleh karena itu, langkah penanggulangan harus diambil dengan tepat pada area kerja. Dianjurkan batas yang diizinkan dari asap pengelasan ini adalah 5 mg/m3, disarankan oleh ACGIH (American Conference of Governmental Industrial Hygienists) dan juga oleh IIW (International Institute of Welding) diterapkan diseluruh dunia. Akan tetapi, di jepang, JWES sangat merekomendasikan 3 mg/m3 sebagai batas berdasarkan WES 9007-2. (2) Perlindungan dari Asap Pertama, hal ini efektif untuk mengurangi dengan memilih proses pengelasan yang sesuai dan pengelasan bahan yang menghasilkan lebih sedikit asap. Dalam hal menghasilkan asap, SAW lebih sedikit dibandingkan pengelasan MMA dan MAG, dan self shielded arc welding menghasilkan lebih banyak. Langkah penanggulangan selanjutnya adalah menggunakan ventilasi untuk membersihkan asap. Ketika arc welding atau thermal cutting dilakukan di dalam ruangan, system ventilasi lokal dan atau system ventilasi general biasanya diterapkan untuk menghilangkan asap dan partikel debu serta untuk meningkatkan lingkungan kerja. Ventilasi diklasifikasikan menjadi local ventilasi dan general ventilasi. Pada ventilasi local, saluran hisap ditempatkan didekat atau diatas bagian busur atau sumber dari asap, sehingga memungkinkan untuk menghilangkan asap yang dihasilkan secara efektif dan praktis. Dengan kata lain, ventilasi general adalah metode dimana kipas atau saluran hisap dilengkapi pada dinding atau atap pabrik sehingga asap atau debu dapat dihilangkan. Ventilasi lokal dapat menangkap dan melepaskan asap dan debu dari bagian dekat sumber asap untuk mencegah penghirupan oleh pekerja dan difusi ke area lain. Asap dan debu dikumpulkan oleh tudung penghisap dan dikeluarkan keluar pabrik dengan exhaust melewati saluran dengan atau tanpa saringan. Perhatian harus dilakukan ketika nosel atau tudung hisap dilengkapi dekat welding torch dimana gas pelindung las busur terkadang 286



BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



BAB IV



IWS - JWES



miskin gas pelindung. Pada beberap negara Eropa, welding torch dengan nozzel hisap dikembangkan dan digunakan. Akan tetapi, di Jepang penggunaannya tidak popular sampai sekarang. Metode paling efektif dalam penanggulangan ini adalah pekerja tidak menghirup asap pengelasan. Prinsipnya pekerja harus tetap jauh dari busur. Artinya pekerja harus menjaga posisi kerja sehingga mengurangi asap yang terhirup olehnya selama pengelasan. Cara lainnya adalah dengan menerapkan proses pengelasan otomatis yang bisa menjaga pekerja jauh dari busur. Ketika langkah penaggulangan tidak cukup memadai untuk mejaga kondisi dengan nilai asap yang diizinkan , pekerja harus menggunakan respirator. [3] Bahaya gas berbahaya pada tubuh manusia Pada pengelasan MAG dengan gas pelindung CO2, CO kemungkinan dihasilkan oleh dekomposisi CO2 oleh busur. Dalam beberapa proses pengelasan busur, ozon atau NOx (nitrogen oxides) dihasilkan oleh intensitas tinggi dari cahaya busur. Ketika gas berbahaya dihasilkan lebih banyak, maka perhatian harus diberikan pada ventilasi. Batas CO yang diizinkan (oleh Japan Society for Occuptional Health) adalah 50 ppm. Bahkan jika pekerja menghirup sedikit CO, maka pekerja akan mengalami keracunan CO. Dengan kata lain, CO2 pada dasarnya tidak berbahaya. Tetapi ketika pengelasan MAG dengan gas CO2 dilakukan pada ruang tertutup secara terus menerus, maka itu berbahaya karena dapat kekurangan oksigen (udara kekurangan oksigen). Pada kasus ini, harus diberikan ventilasi yang cukup. Batas ozon yang diizinkan hanya 0,1 ppm dan baru-baru ini ozon dipahami sebagai masalah.



[4] Perlindungan dari gas berbahaya Gas berbahaya ini terkonsentrasi dihulu asap pengelasan. Artinya ekstraksi dari asap pengelasan atau mencegah penghirupan oleh pekerja juga efektif untuk melindungi dari gas berbahaya ini , karena ukuran molekul gas ini terlalu kecil. Oleh karena itu, untuk mencegah gas ini, diperlukan suplai respirator udara (JIS T 8153) atau respirator emurni udara (PARP) (JIS T 8157)



4.6.2 Pencegahan dari kejutan listrik Jika tubuh manusia tersentuh sengatan listrik, arus listrik akan melewati tubuh dan dapat menyebabkan shock. Hal ini disebut kejutan listrik. Resiko kejutan listrik lebih tinggi ketika tegangan lebih tinggi dan hambatan pada kulit lebih kecil. Ketika tegangan sumber listrik memiliki nilai yang sama, AC lebih berbahaya disbanding DC. Bahkan jika tingkat kejutan listrik kecil, hal tersebut juga berbahaya, karena hal itu bisa menyebabkan pemicu jatuhnya pekerja sebagai kecelakaan sekunder.



BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



287



IWS - JWES



BAB IV



[1] Kejutan listrik karena sumber listrik pengelasan Pada pengelasan busur, tegangan beban dari sumber listrik las didesain tidak terlalu rendah, untuk menyalakan dan menjaga kestabilan busur. Khususnya pada sumber listrk las AC, beban tegangan tidak dibutuhkan terlalu tinggi. JIS C 9300-1 peralatan las busur – part 1 sumber listrik las busur, Annex 1, Type J khusus untuk beban tegangan dari sumber listrik las busur harus memiliki nilai maksimum 75, 85,dan 95 volt, sesuai dengan tingkat arus las dari sumber listrik. Bahkan pada tingkat tegangan tertentu,jika satu kejutan listrik terjadi, maka dapat menyebabkan kecelakaan yang serius. Khususnya ketika kelembapan dan temperatur terlalu tinggi pada musim panas dan hujan, resiko terkena kejutan listrik dapat meningkat. [2] Cara untuk mencegah kejutan listrik (1) Penggunaan pemegang elektroda isolator Pada kecelakaan karena kejutan listrik pada pengelasan, kebanyakan kasus yang terjadi ketika juru las melakukan kontak dengan bagian listrik yang terbuka (jenis non isolator) dari pemegang elektroda. Saat ini, jenis pemegang isolator dispesifikasi JIS C 9302 “Pemegang elektroda pada pengelasan busur” (IEC 60974-11 “Peralatan pengelasan busur – part 1] pemegang elektroda) dimana bagian luar yang terbuka dari pemegang harus ditutup oleh isolator. Di jepang, aturan pada Industrial Safety and Health melarang keras penggunaan pemegang elektroda selain pemegang isolator, seperti pada JIS C 9302. Hal tersebut juga melarang penggunaan pemegang elektroda yang bagian isolatornya rusak dan terlepas. (2) Penggunaan peralatan pengurang voltase (tegangan) Peralatan pengurang tegangan harus sesuai dengan lingkungan kerja, bahkan jika pemegang elektroda isolator digunakan, karena keduanya dilindungi elektroda non isolator. Peralatan pengurang tegangan memiliki fungsi ketika busur terputus, tegangan diantara pemegang elektroda dan material utama dikurangi menjadi 25 volt atau kurang. Menurut JIS C 9311 “Peralatan Penurun Tegangan untuk Mesin Las Busur AC” memiliki spesifikasi waktu kontak maksimum saat permulaan las yaitu 0,03 detik atau kurang, waktu mulai untuk mereset beban tegangan adalah 0,06 detik atau kurang, waktu tunda untuk mereset tegangan yang aman setelah busur terputus adalah 1,0±0,3 detik. Pengaturan dari peralatan penurun tegangan ditunjukkan oleh gambar 4.48. Waktu tunda ditentukan sehingga dapat meningkatkan workability untuk mengisi kawah atau pengelasan takik dimana busur dinyalakan dan diputus berkali-kali atau sesaat. Peralatan penurun tegangan adalah jenis peralatan keamanan; untuk itu, prosedur pemeriksaan ditetapkan secara berkala harus dilakukan. Menurut aturan pada Industrial Safety and Health di Jepang, penggunaan peralatan penurun tegangan diharuskan ketika pengelasan busur AC dilakukan dalam tempat sempit oleh material dengan konduktivitas tinggi atau pada tempat kerja dengan tinggi 2 meter atau lebih. 288



BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



BAB IV



IWS - JWES



(3) Kabel las dan penghubung kabel Kabel las ditentukan pada JIS C 3404 (IEC 60245-6: kabel elektroda las busur), untuk konduktor dan pemegang. Untuk kedua kabel, kabel isolator (sarung) chloroprene (WNCT) lebih baik dalam sifat oil resistance dan aging resistance dibandingkan isolator (sarung) dari karet alam (WCT). Ketika kabel rusak pada sarungnya, maka tidak dapat digunakan, karena sifat isolatornya hilang. Kabel dengan luas penampang yang kurang juga tidak dapat digunakan. Penggunaan kabel yang terlalu panjang juga dihindari, karena terjadi penurunan impedansi dan hilangnya panas karena bertambahnya kabel. Hal ini menyebabkan kerusakan dan degradasi pada kabel. Daerah konduktif pada penghubung kabel harus tertutup seluruhnya oleh material isolator. Penghubung kabel jenis tahan air harus digunakan pada tempat dengan kelembapan tinggi. Kehilangan hubungan listrik dapat menyebabkan ketidakstabilan busur dan juga panas yang dihasilkan. Sehingga harus memiliki struktur yang tidak mudah mengalami kehilangan arus listrik.



Gambar 4.48 Kontrol keluaran pada alat penurun volatase (tegangan)



(4) Hubungan ground (pentanahan) Untuk mencegah kejutan listrik akibat kebocoran listrik pada sumber listrik lasan, casis (box cover) harus dihubungkan langsung pada ground. Hal ini disebut ground connection (hubungan pertanahan). Pusat output yang dihubungkan pada material utama juga harus di ground. (5) Penggunaan sarung tangan kulit untuk pengelasan Penggunaan sarung tangan kulit untuk pengelasan (JIS T 8113) efektif untuk melindungi tangan dari kulit terbakar dan kejutan listrik. Khususnya, sarung tangan kulit dengan silicon resin yang memiliki sifat tahan air dan daya tahan bagus. Ini dapat mencegah penurunan sifat insulasi karena tangan berkeringat. (6) Lainnya Jika kecelakaan akibat kejutan listrik terjadi, korban (sengatan listrik yang diterima orang) tidak boleh disentuh oleh orang lain. Arus listrik yang mengalir pada korban harus diputus oleh mematikan atau memutus hubungan kabel dengan segera. Selanjtunya korban harus mendapat pertolongan pertama, hingga sampai dirumah sakit. BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



289



IWS - JWES



BAB IV



4.6.3 Pencegahan Kebakaran dan Ledakan [1] Bahaya kebakaran dan Ledakan Gas serta Pencegahannya Pada pengelasan busur dan pemotongan dengan panas, terdapat resiko kebakaran dan ledakan dari minyak bakar, ledakan dan kebakaran gas pada tempat kerja, dipicu oleh percikan dan slag, pemanasan material dan radiasi dari panas. Oleh karena itu, sebelum pengelasan bahaya dari objek ini harus dihilangkan dari tempat kerja. Jika ada yang tidak bisa dihilangkan, maka harus dilindungi oleh heat resistant atau lapisan tahan api dan pemadam api harus disiapkan dekat tempat kerja. Pengelasan paling berbahaya adalah dalam hal konversi dan perbaikan perencanaan, piping atau tank yang masih menyala atau setelah kondisi operasi (telah dimatikan). Karena masih mudah terbakar atau cairan atau gas didalam mudah meledak, bahaya sisa ini harus diperiksa dan jika masih ada, maka pengelasan tidak boleh dilakukan. Jika perlu dilakukan pengelasan, zat berbahaya harus dihilangkan seluruhya dari lingkungan dan ventilasi harus dilakukan dan dilanjutkan. Pada kasus pengupasan dan perusakan fasilitas dan peralatan, juga berlaku hal yang sama. Perawatan lebih lanjut harus dilakukan untuk konfirmasi keamanaan setelah pengelasan selesai. Jika pada kondisi khusus setelah pengelasan selesai , pembakaran terjadi belakangan, karena ada zat yang memiliki tingkat pembakaran yang sangat lamban . Sebelum, meninggalkan tempat kerja, keamanan harus diperiksa dengan hati-hati. Setelah mematikan sumber listrik lasan dan memeriksa sekitar tempat kerja, pekerjaan telah selesai sepenuhnya. [2] Bahaya bahan bakar gas dan pencegahannya Bahan bakar gas dan oksigen digunakan untuk pengelasan dan pemotongan dengan oxy-fuel gas. Setiap bahan bakar gas memiliki sifat daya ledak besar atau kecil seperti ditunjukan pada table 4.22. Oleh karena itu, perhatia kusus perlu diberikan pada saat penyimpana dan penanganan dari tabung silinder yang mengandung gas-gas tersebut. Pada oxy-fuel gas torch, ketika kecepatan pembakaran sebanding dengan kecepatan pengumpanan saat pencampuran gas oksigen dan fuel gas, nyala api dijaga kestabilannya pada ujung nosel. Tetapi ketika kecepatan pengumpanan gas lebih rendah dari kecepatan pembakaran, api akan masuk kembali ke dalam nosel. Fenomena ini disebut “back fire”. Ketika “back fire” ini tetap berada dalam nosel, melanjutkan pembakaran sangat berbahaya. Ketika api kembali lebih jauh ke dalam selang suplai gas, regulator gas, piping, dan silinder gas, hal ini dapat menyebabkan ledakan yang dinamakan “flash back” dan itu sangat berbahaya. Menurut “Ordinance on Industrial Safety and Health” di Jepang, silinder mengandung gas-gas tersebut harus dijaga pada suhu 400C atau kurang. Hal tersebut juga menentukan peralatan untuk keamanan dari “flash back” yang harus dipersiapkan pada piping system untuk mensuplai bahan bakar gas. Tabung dan selang gas yang digunakan untuk gas pengelasan dan pemotongan harus diidentifikasi oleh kode warna sesuai jenis gas.



290



BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



BAB IV



IWS - JWES



Tabung harus sesuai dengan “Ordinance on Safety of Cylinders”, article 10, dan selang sesuai dengan JIS K 6333). Perhatian harus diberikan pada identifikasi, karena system kode warna tidak selalu sama di seluruh dunia. Pengkodean warna dan pengisian tekanan pada tabung dan pengkodean warna pada selang gas diadopsi Jepang berada pada Tabel 4.23 Tabel 4.22 Batas ledakan dari gas bakar (fuel gas) pada temp kamar dan 1 atm



Tabel 4.23 Kode warna pada selinder gas dan selang gas untuk selinder gas bertekanan



4.6.4 Keamanan dan keselamatan lingkungan kerja 1. Pencegahan kecelakaan pada high stage working Untuk mencegah kecelakaan jatuh dalam high stage working, persiapan dan tindakan pencegahan diberikan dalam table 4,24 yang diperlukan. lebih lanjut, perlu untuk mencegah turunnya spatter atau terak panas selama pengelasan busur dan pemotongan termal. Hal itu harus dicegah dengan lembaran ketahanan api atau papan tahan api. Stub electrode atau potongan baja yang dipotong akan jatuh dari stage. Ketika dipotong, potongan itu harus diikat dengan tali sebelum dipotong dan dimasukkan ke dalam wadah untuk transportasi setelah dipotong. 2. Pelindungan terhadap cedera pada area kerja yang terbatas Pada pengelasan atau pemotongan pada jarak yang sempit dan terbatas, langkah-langkah untuk mencegah sengatan listrik, menembakkan ledakan akhir harus dilakukan dengan pasti. Untuk lebih lanjut, dalam suatu ruang, bukan hanya terdapat asap dari pengelasan atau pemotongan, tapi juga terdapat gas CO2 dari shielding gas atau gas hasil pembakaran nyala api. Hal ini dapat mengakibatkan terjadinya oksigen defisiensi (kekurangan oksigen), sehingga memerlukan ventilasi yang cukup. Jika diperlukan, sediakan respirator udara (JIS T8153) yang harus digunakan oleh juru las dan / atau watcher yang akan diatur di lokasi saat darurat.



BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



291



IWS - JWES



BAB IV



Selain fungsi respirator (PARP) (JIS T 8157) sebagai untuk penyuplai udara untuk pernapasan dapat digunakan. Udara yang disediakan respirator merupakan udara segar dan bersih untuk pekerja tanpa adanya udara kotor di disekitar tempat kerja. Sehingga dapat mencegah kekurangan oksigen dan efektif untuk mencegah terhadap asap las dan gas berbahaya lainnya. Sehingga sangat nyaman bagi pekerja untuk bernapas dalam bekerja. Tabel 4.24 keselamatan dan pencegahan pada high stage work



1. Harus memahami kondisi sekitar, dan dilarang melakukan gerakan berbahaya dan posisi saat kerja



2. Memakai pakaian kerja yang sesuai dan pastikan untuk menggunakan sabuk pengaman.



3. Pastikan untuk memakai sepatu keselamatan perawatan khusus harus diambil dalam hujan, angin, dan salju.



4. Tidak menggunakan berdiri kaki tidak stabil atau tidak sempurna atau tahap



5. Alat dan bahan harus tetap untuk mencegah menjatuhkan, atau menempatkan mereka ditempat yang aman.



6. Memeriksa keamanan tangga, scaffolding, danguardraills sebelum digunakan.



7. Pencegahan bawah ini harus diikuti khususnya dalam bekerja pada scaffolding.



a. Tidak mengubah memindahkannya.



pemasangan



papan



scaffold



dan



tidak



b. Jika ada yang berbahaya, laporkan ke enjiner senior atau orang yang berwenang. c. Tidak menaruh beban berat pada scaffolding atau papan scaffold. d. Jangan berlari atau melompat di atas scaffolding. e. Menghindari berdiri secara tiba-tiba setelah duduk yang lama saat bekerja (mungkin dapat menyebabkan pusing atau pening) f.



Jangan bekerja bersama dengan banyak pekerja pada satu papan scaffold. (jangan melebihi batas beban)



g. Menggunakan perangkat pengurang tegangan dalam penggunakan sumber listrik AC arc welding. h. Mengumpulkan stub elektroda dan memotong chip dalam wadah dalam setiap case selama bekerja dan pastikan untuk menghilangkan terak dengan tujuan untuk membersihkan area kerja setelah bekerja.



292



BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



BAB IV



IWS - JWES



3. Pelindungan terhadap cedera pada temperature tinggi dan kelembaban tinggi Pada lingkungan yang temperature tinggi dan kelembaban tinggi, resiko dari terjadinya electrick shock akan meningkat oleh adanya keringat pada tubuh. Dan juga, perhatian dan efisiensi kerja akan menurun seiring dengan meningkatnya kelelahan. Bahkan di atmosfer yang terlalu panas, pakaian yang diperlukan untuk melindungi tubuh tidak harus ditiadakan. Oleh karena itu, perlu untuk menerapkan ventilasi untuk para pekerja. Tetapi juga perlu untuk mencegah blowing terhadap pengelasan busur mengganggu perisai, karena dapat menimbulkan cacat las seperti porositas. Ketika radiasi panas dari panas yang terjadi pada pengelasan dan bahan dasar sangat kuat, penggunaan lembar pelindung panas atau apron pengelasan, sangat efektif untuk melindungi tubuh terhadap panas. Itu juga efektif untuk memakai "cool suit" yang dapat memasok udara yang didinginkan di dalam pakaian. 4. Perlindungan dari suara-suara Frekuensi suara yang sangat tinggi dapat mengganggu telinga yang dihasilkan oleh udara karbon arc gouging dan pemotongan plasma yang menghasilkan jet gas kecepatan tinggi. Suara besar menyebabkan dengingan di telinga sebagai cedera sementara. Ketika seorang pekerja diekspos untuk waktu yang lama, dia dapat menderita gangguan pendengaran atau cacat pendengaran.



4.6.5



Keamanan pada robot welding



Industri robot telah berkembang secara luar biasa dalam beberapa tahun terakhir. Di bidang las, robot telah dikembangkan. Dari sudut pandang pencegahan dari kecelakaan industri, penerapan robot dapat berkontribusi sangat besar, karena robot dapat bekerja di bawah kondisi yang berbahaya dan keadaan yang lebih buruk bagi para pekerja. Di sisi lain, terjadi kecelakaan industri yang tidak diprediksi sebelumnya dan terjadi karena gangguan fungsi pada robot jenis terbaru. Pada tahun 1993, "petunjuk teknis dari standar terhadap keselamatan dalam penggunaan robot industri" didirikan di jepang sebuah tugas untuk tindakan yang akan dilakukan terhadap robot secara jelas didefinisikan. Berikut ini memberikan langkah-langkah utama untuk dalam pengoperasian robot. 1. Pelaksanaan pendidikan khusus pada pengoperasian robot Beberapa pengajaran operasi harus dilakukan di daerah moveable dari robot. Pekerja mungkin akan terkena bahaya oleh adanya gangguan fungsi atau crazy motion dari robot karena adanya gelombang elektromagnetik. Pekerja yang terlibat dalam operasi robot harus mengambil pendidikan dan pelatihan dan memiliki pengetahuan keterampilan, dan pengalaman.



BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



293



IWS - JWES



BAB IV



2. Pencegahan terhadap kecelakaan selama pengoperasian robot Karena pergerakan robot sangat cepat pada mode auto, terbentuklah kondisi yang berbahaya. Jadi, sangat dilarang untuk masuk dalam wilayah kerja ketika robot dioperasikan dalam mode otomatis. Sehingga diwajibkan adanya pagar pengaman atau kandang di luar jangkauan robot dan settelement dari plug keselamatan yang berfungsi untuk menghentikan robot ketika pintu pagar terbuka. 3. Pencegahan terhadap bahaya dalam mengajar pengoperasian Pengajaran secara langsung dikhawatirkan akan adanya pukulan dari robot, saat tombol power masih pada keadaan “on”. Karena itu, berjaga-jaga diperlukan untuk keselamatan. pertama, perlu untuk menentukan standar keselamatan. Hal itu merupakan pekerjaan harus dilakukan oleh dua pekerja. Salah satu dari mereka hanya melihat pekerja lain yang sedang melakukan operasi mengajar, berdiri di luar pukulan robot dan bersiap untuk menekan tombol darurat. 4. Keamanan selama menginpeksi robot Selama inpeksi, perbaikan dan pengaturan robot, sumber energy harus mati. Bila sulit untuk dimatikan, pekerjaan harus dilakukan sesuai dengan standar kerja yang ditentukan sebelumnya. 5. Melakukan inspection pada robot untuk pemeliharaan Standar sehubungan dengan waktu, periode, kriteria dan metode pemeriksaan yang berkala, serta memulai inspeksi harus ditentukan.



4.6.6 Keselamatan dalam laser welding dan cutting Baru-baru ini, laser telah dikembangkan dalam aplikasi di bidang pengelasan dan pemotongan. Namun, sangat penting untuk menjaga keselamatan dalam penggunaan laser. Laser adalah sejenis cahaya. Untuk keselamatan, laser tidak berbeda dari cahaya yang dipancarkan dari busur pada prinsipnya. Namun, pencegahan dari paparan langsung dari laser atau pemaparan langsung dari laser yang terpantul dari benda kerja lebih penting daripada cahaya yang berasal dari radiasi busur. Laser CO2 dengan sinar far infrared dan laser YAG dengan inframerah dekat digunakan untuk pengelasan dan pemotongan. Laser dari keduanya sangat berbahaya, karena mereka tidak terlihat. Terutama, jika sinar laser YAG menyerang mata manusia, dan terfokus pada retina mata yang dapat menyebabkan kerusakan retina. Banyak kasus kerusakan yang sama yang dilaporkan sampai sekarang.



294



BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



BAB IV



IWS - JWES



1. Standar keselamatan di Jepang JIS C6802:2005 ditentukan sebagai standar keamanan terhadap laser. kriteria safety yang ditentukan untuk peralatan penghasil laser dan pembatasan penggunaan. Peralatan laser diklasifikasikan menjadi tujuh (7) kategori menurut panjang gelombang dan daya keluaran laser. Peralatan laser yang digunakan untuk welding dan cutting di kasifikasikan kedalam peratalan yang berbahaya “kelas 4”. Lintasan dari pantulan yang laser sangatlah berbahaya (dalam kata lain, "difusi laser"). Sesuai dengan standar tersebut, laser CO2 dari output yang berkesinambungan dengan lebih dari 0,5 watt dikelompokkan ke dalam "kelas 4". 2. Tindakan Keselamatan Tindakan keselamatan yang diatur untuk masing-masing, dari sisi produsen dan masing-masing sisi user. Dalam buku teks ini, ukuran untuk sisi pengguna hanya dijelaskan. Untuk rinciannya, lihat referensi lain, seperti JIS C 6802:2005 dan "buku panduan untuk keselamatan laser". Batas maksimum untuk pengguna disebut sebagai MPE (Maximum Permissible Exposure). Hal ini tergantung pada jenis laser (panjang gelombang) dan mode output. MPE ditentukan untuk masing-masing mata dan kulit. Tabel 4.25 menunjukkan nilai MPE daya laser untuk kornea mata. Output laser CO2 yang kontinyu, nilai MPEnya adalah 1000 W/m2. Pada Nd:YAG dan Nb:YAG, yang digunakan pada keduanya adalah output yang kontinyu dan berdenyut, nilai MPE dari keduanya lebih parah dari laser CO2, meskipun setiap nilai MPE dihitung dengan mode output dan sudut optik. Nilai MPE bukanlah nilai puncak, tetapi sebuah nilai spesifik yang diperoleh dengan daerah yang menerima radiasi. Contohnya, nilai yang dihitung pada daerah yang diekspos lingkaran berdiameter 7 mm. pada perhitungannya, perlu melihat standar yang terkait. Tindakan keselamatan akan tergantung pada standar JIS. “Safety control area” akan di atur sebagai area yang memungkinkan untuk terekspos oleh sinar laser lebih dari MPE. Masyarakat dilarang dan diingatkan untuk tidak masuk pada area ini. Selanjutnya, diwajibkan kepada pekerja yang terlibat untuk mempersiapkan papan pelindung untuk melindungi dari laser, dan mengunakan kaca pelindung keselamatan dari laser pada area ini. Tabel 4.25 Nilai MPE untuk kornea mata



BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



295



IWS - JWES



BAB IV



4.7 Pemeriksaan non-destructive 4.7.1 Istilah Sebelum masuk kedalam pembahasan utama, beberapa teknik yang berhubungan dengan pemeriksaan non-destructive yang ditentukan dalam kode atau standard an digunakan pada bab ini dijelaskan di bawah.



Non-destructive testing Metoda teknis untuk memeriksa materials atau komponen dengan tidak merusak kegunaan nya dan serviceability, untuk menemukan lokasi cacat, tindakan dan evaluasi cacat. Dengan cara radiographic testing, ultrasonic testing, magnetic testing, liquid penetrant testing dan metoda test lainnya. Kependekannya adalah NDT.



Non-destructive inspection Sebuah metoda untuk menentukan penerimaan terhadap sampel yang sesuian dengan kode atau standar dasar yang berlaku dari hasil NDT. Kependekannya adalah NDI.



Discontinuity Kurangnya kontinuitas atau kohesi dengan adanya gangguan internasional atau uninternational dalam struktur fisik atau konfigurasi dari bahan atau komponen.



Flaw Ketidaksempurnaan atau discontinuity yang terdeteksi dengan NDT dan tidak perlu di reject.



Defect Satu atau lebih flaw dengan ukuran agregat, bentuk, orientasi, lokasi atau sifat yang tidak memenuhi ketetapan penerimaan dan di reject.



4.7.2 Garis besar NDI Dalam pengertian yang luas, metoda NDI dikategorikan sebagai berikut termasuk beberapa metoda tindakannya.



296







Visual inpection (atau test rupa)







Non-destructive inspection ------------



Radiographic testing Ultrasonic testing Magnetic particle testing Liquid penetrant testing (Eddy current testing) (stress measurement) (Electric resistance testing) (Infrared thermographic testing) (Leak testing) BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



BAB IV



IWS - JWES



Metoda yang digunakan untuk pemeliharaan tetapi jarang digunakan untuk inspeksi pengelasan adalah memberikan pada parenthesis. NDI biasanya dilakukan oleh orang yang telah disertifikasi sesuai dengan kode atau standar eksklusif dari inspeksi tidak resmi yang biasa dilakukan fasilitas dalam. Secara umum, beberapa jenis spesifikasi menggunakan referensi. NDT bisa dilakukan oleh pihak ketiga untuk tes objek tertentu.



4.7.3 Visual inspection (VT) untuk lasan



Visual inspection (atau tes rupa) yang tidak memerlukan begitu banyak peralatan merupakan metoda yang efektive untuk diterapkan kapan saja dan dimana saja dan untuk memperoleh hasil tes sangatlah cepat. Namun, sulit untuk memperoleh hasil kuantitatif dengan visual inspection untuk lasan atau struktur lasan seperti tampilan bead lasan, attachment dan lainnya. Karena itu, kecocokan teknik inspeksi untuk tes harus dipilih agar mendapatkan informasi yang terpercaya dengan deviasi yang rendah. [1] Dimensi cacat dan teknik pengukuran. (1) Misalignment Memeriksa misalignment dilakukan pada saat pengerjaan. Contoh teknik penghitungan ditunjukkan pada Gambar. 4.49. (2) Ketinggian penguat lasan (Height of weld reinforcement) Ketinggian penguat lasan diukur dengan menggunakan gauge pengukur yang ditunjukkan pada Gambar. 4.50, atau limit gauge pada Gambar. 4.51. Untuk misalignment, diukur dari sisi atas. (3) Undercut



Undercut diukur menggunakan dial gauge ditunjukkan pada Gambar. 4.52. (4) Permukaan bead tidak rata Permukaan bead tidak rata dapat diukur menggunakan depth gauge yang ditunjunkkan pada Gambar. 4.53. (5) Distorsi Angular Distorsi angular diukur dengan standar referensi dan taper gauge seperti pada Gambar. 4.54.



BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



297



IWS - JWES



BAB IV



Gambar 4.49 Pengukuran dari Ketidak lurusan (misalignment)



Gambar 4.50 Pengukuran dari tinggi penguat lasan



Gambar 4.51 Pengukuran dari tinggi penguat lasan (2)



Gambar 4.52 Pengukuran dari undercut



Gambar 4.53 Pengukuran dari ketidak rataan manik lasan (weld bead)



298



BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



BAB IV



IWS - JWES



Gambar 4.54 Pengukuran dari distorsi angular



[2] Cacat Flaws yang harus dideteksi Retak (crack),overlap, pit, undercut, spatte, crater dan lain-lain, harus dideteksi. Inspeksi visual untuk mendeteksi cacat ini diperlukan, selain menggunakan metode NDT lainnya.



[3] Kriteria Penerimaan Kriteria penerimaan inspeksi visual untuk hasil lasan tergantung dari tipe struktur, tujuan aplikasi, kondisi operasi, lingkungan pengerjaan dan lain-lain. Pada umum, kriteria penerimaan dapat dipenuhi ketika pengelasan dilakukan oleh juru las yang tersertifikasi, memiliki kemampuan dan operator pengelasan. Ketika dibutuhkan hasil lasan yang berkualitas, pengerjaan akhir lasan harus benar-benar ditentukan dari hasil inspeksi. Tidak mungkin dihasilkan lasan yang sempurna, halusa dan bebas cacat, oleh karena itu diperlukan kontrol kualitas berdasarkan performa umum diperlukan untuk kriteria penerimaan. Contoh inspeksi visual dan kriteria penerimaan ditunjukkan pada table 4.26. Tingkatan yang besar dipilih ketika struktur lasan diaplikasikan dibawah beban dinamis dan rentan retak fatik, di bawah beban impak, pada lingkungan korosif dan rentan stress corrosion cracking. Tingkatan yang rendah bisa digunakan ketika struktur lasan diaplikasikan pada beban statis dan tidak rentan patah getas.



BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



299



IWS - JWES



BAB IV



Tabel 4.26 Contoh inspeksi cacat dan standar penerimaan untuk uji visual (VT)



4.7.4. Pengujian Tak-Merusak untuk permukaan dan sub-permukaan lasan [1] Pengujian Magnetic Particle (MT) (1) Prinsip Ketika medan magnet diletakkan di permukaan material ferromagnetic seperti baja karbon, terjadi fluks di sekitar daerah cacat, seperti yang ditunjukkan pada Gambar. 4.55(a). Pengujian magnetic particle adalah metode untuk mendeteksi keberadaan fluks magnet sebagai indikasi keberadaan partike magnetis. Ketika partikel bubuk magnet halus diletakkan ke permukaan material yang akan diuji, bubuk tersebut akan berkumpul pada bagian yang cacat dimana terjadi fluks magnet, seperti Gambar. 4.55(b). Mudah untuk mendeteksi cacat karena indikasi lebar dari bubuk magnet lebih besar daripada lebar cacatnya sendiri.



Fluorescent magnetic particle atau partikel dengan warna kontras sebagai dasar digunakan untuk aplikasi praktis. Kemampuan melihat indikasi cacat lebih baik jika dibandingkan dengan inspeksi visual.



Gambar 4.55 Prinsip uji magnetik partikel (MT)



300



BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



BAB IV



IWS - JWES



(2) Teknik Magnetizing Dua contoh teknik magnetisasi ditunjukkan pada Gambar. 4.56. Teknik medan magnet menggunakan magnet listrik untuk menimbulkan medan magnet adalah yang paling umum digunakan untuk pengujian lasan.



Gambar 4.56 Teknik memagnetisasi



(3) Tipe partikel magnetik Tipe partikel magnetik dikategorikan sebagai berikut. Pada umumnya, fluorescent magnetic ink digunakan untuk penggunaan dalam ruangan (in door) dalam pabrik atau plant. Dan non-fluorescent magnetic ink digunakan untuk keperluan outdoor. Fluorescent magnetic ink digunakan untuk mendeteksi cacat halus. -



Dry magnetic powder: Digunakan untuk pengujian kering Magnetic Ink (Wet magnetic powder): Partikel magnetic dilarutkan ke dalam media seperti air. Terdapat pula yang berbentuk spray. Fluorescent magnetic particle: Harus dilihat di bawah sinar UV (black light). Harus digunakan dalam gelap. Colored (Non-fluorescent) magnetic particle: kemampuan mendeteksi lebih tinggi karena kontrasnya warna seperti hitam, putih, coklat dan lain-lain.



(4) Mendeteksi cacat Tidak hanya untuk cacat yang terbuka di permukaan tapi juga cacat di dekat permukaan dapat dideteksi dengan pengujian magnetic particle. Jika menggunakan teknik medan magnet normal, batas deteksi cacat berada maksimal 1 mm dari permukaan. Walaupun ukuran deteksi tergantung dari kondisi permukaan, posisi pengujian dan lain-lain dan tidak dapat ditentukan dengan pasti, bisa dengan 0,01 mm lebar, 0,1 mm tebal dan 0,5 mm panjang. Lebih dari itu, kemampuan mendeteksi paling besar ketika arah cacat tegak lurus dengan arah fluks magnet dan cacat bisa tidak terdeteksi ketika sudutnya 45o. Sehingga untuk pengujian harus dilakukan dengan arah tegak lurus dan sejajar garis lasan.



BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



301



IWS - JWES



BAB IV



(5) Evaluasi Indikasi Indikasi linear dan melingkar yang menyebar menjadi garis dikategorikan sebagai cacat. Indikasi teridentifikasi sebagai retak seteah diamplas tidak dapat diterima lagi. (6) Batasan aplikasi Aplikasi pengujian magnetic particle terbatas pada material ferromagnetic dan tidak untuk material yang non-ferromagnetic seperti baja tahan karat austenitic dan aluminium. Lebih dari itu, syarat berikut harus diperhatikan: 1. Ketikan permukaan sampel diampkas, retak mungkin tidak terdeteksi karena permukaan retakan yang rusak 2. Terdapat indikasi bentuk retakan di sekitar kaki lasan karena diskontinuitas struktur logam dan perubahan konfigurasi tiba-tiba. Pengamplasan lokal pada tempat yang dicurigai terdapat indikasi merupakan cara yang baik untuk memeriksa.



[2] Pengujian Liquid Penetrant (PT) (1) Prinsip Gambar 4.57 menunjukkan prinsip pengujian liqud penetrant. Setelah membersihkan permukaan yang akan diuji, penetrant yang sudah ditentukan digunakan. Sampel kemudian ditinggal selama 5-20 menit, supaya penetran menyerap masuk ke cacat yang terbuka di permukaan. Kemudian, penetrant sisanya dibuang dan digunakan developer yang berperan untuk mengeluarkan (menggambarkan) penetrant dari dalam cacat. Ketika penetran merah dan developer putih digunakan, indikasi merah akan muncul di atas dasar putih. Ada beberapa keuntungan seperti murah dan prosedur yang mudah menggunakan spray liquid, namun perlu skill untuk mengerjakannya.



Gambar 4.57 Prinsip dari uji caairan penetran (PT)



302



BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



BAB IV



IWS - JWES



(2) Tipe pengujian liquid penetrant Pengujian liquid penetrant diklasifikasikan menjadi beberapa tipe material penetran dan teknik penghilangan. Teknik dye penetrant removable solvent yang paling banyak digunakan untuk pengujian lasan. (3) Kemampuan deteksi cacat Pengujian liquid penetrant tidak dapat mendeteksi cacat internal dan memiliki kemampuan deteksi yang lebih rendah disbanding magnetic particle. Liquid penetrant merupakan kebalikan dari magntic particle. Dimana liquid penetrant digunakan untuk mendeteki cacat permukaan pada material non-ferromagnetic. (4) Evaluasi Indikasi Ketik aindikasi linear terdeteksi, developer harus dihilangkan. Indikasi retak tidak dapat diterima. (5) Batasan penggunaan Permukaan pengujian dibersihkan dahulu dengan larutan pembersih. Penting untuk mengeringkan permukaan segera setelah dibersihkan. Jika proses ini tidak selesai dan cairan pembersih masih tersisa di dalam crack, maka penetran tidak akan masuk kedalam cacat, dan cacat tidak akan terdeteksi. Perlu berhati-hati saat proses penghilangan. Jika terlalu banyak yang dihilangkan akan menyebabkan penetran keluar dari retakan. Ketika developer diberikan menggunakan spray, ketebalan lapisan developer akan mempengaruhi deteksi cacat. Oleh karena itu, dibutuhkan orang yang memiliki keahlian. Walaupun secara umum mekanisme X-Ray dan Y-Ray pada dasarnya berbeda, ini adalah gelombang elektromagnetik yang mempunyai panjang gelombang yang sangat pendek. Prinsip dasar pengujian radiografi ditunjukkan oleh Gambar 4.58. film yang sensitif terhadap radiasi ionisasi ditempatkan berlawanan dari spesimen uji dan X-Ray atau Y-Ray diradiasikan ke spesimen uji. X-Ray dan Y-Ray mempunyai karakteristik penetrasi menuju ke film setelah melalui spesimen. Spesimen uji yang lebih tebal intensitas transmisinya menjadi lebih kecil. Jika terdapat cavity (lubang) didalam spesimen seperi yang ditunjukkan oleh Gambar 4.58(a), intensitas transmisi radiasi pada part B lebih besar daribagian lainnya seperti part A dan film pada part A ditunjukkan oleh Gambar. 4.58(b), lebih terekspos radiasinya lebih besar. Hasilnya, gambar hitam yang disebabkan oleh cavity dihasilkan dan itu dapat dilihat dengan menggunakan viewer film yang tepat. Kekuranagn volume dalam pengelasan seperti blowhole dan inklusi slag dapat dideteksi secara detail, tapi disi lain, sangat susah untuk mendeteksi crack, termasuk lack of fusion dan laminasi. Pengujian radiografi merupakan salah satu metode pengujian NDT yang paling populer karena hasil dari pengujian ini dapat direkam dengan mudah pada sheet film. BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



303



IWS - JWES



BAB IV



Gambar 4.58 Prinsip dari uji radiografi (RT)



(2) Peralatan 1. Peralatan X-Ray Ada 2 jenis peralatan X-Ray, jenis yang menggunakan energi rendah XRay Tube dan satu lagi energi tinggi yang menggunakan particle accelarator. Pembentukan pada umumnya digunakan steel plate dengan ketebalan 70 mm atau kurang dan terakhri digunakan steel plate dengan ketebalan 70-400 mm. Pada jenis energi tinggi, dibutuhkan ruang radiasi khusus. Disisi lain, hampir semua jenis energi rendah lebih mudah dibawa dan diaplikasikan untuk inspeksi lapangan. 2. Peralatan Gamma-Ray Sumber radioisotop Iridium-192 dan Kobalt-60 sangat umum digunakan untuk inspeksi pengelasan. Sumber-sumber itu umumnya digunakan untuk pengelasan pipa atau tube sebagai inner source. Pembentukan yang digunakan untuk steel plate dengan ketebalan 20 mm atau kurang, dan satu lagi untuk steel plate dengan ketebalan 30-140 mm. (3) Prosedur Pengujian Pengujian radiografi merupakan metode paling banyak yang diizinkan untuk inpseksi pengelasan dan prosedur pengujiannya telah distandarisasi di banyak negara. Contoh khusus prosedur pengujian adalah Japanese Industrial Standard JIS Z 3104 dijelaskan disini. 1. Pengaturan untuk paparan radiografi Pengaturan untuk pemaparan radiografi ditunjukkan oleh Gambar. 4.59. jarak anatara sumber radiasi dan penetrameter L1, pembatas panjang efektif area uji L3 dan Instalasi penetrameter dan contrastmeter telah ditentukan. Penetrameter dan contrastmeter memainkan peranan penting dalam memastikan bahwa prosedur yang digunakan tepat. Khususnya, penetrameter adalah bukti untuk teknik pengujian yang diandalkan. Sampel khas jenis penetrameter digunakan secara luas di Jepang seperti ditunjukkan oleh Gambar. 4.60. tipe normal penetrameter yang mana tujuh kabel berbeda diameternya (kabelnya telah diluruskan) 304



BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



BAB IV



IWS - JWES



digunakan untuk aplikasi secara umum. Jenis penetrameter dan diameter kabel ditunjukkan oleh tabel 4.27. Tipe belt penetrameter yang mana sembilan kabel yang mempunyai diameter yang sama diluruskan untuk digunakan pada pipa pengelasan.



Gambar 4.59 Pengaturan dari radiografi (RT)



Gambar 4.60 Konfigurasi dari penetrameter jenis kawat



Tabel 4.27 Jenis dan diameter kawat dari penetrameter jenis kawat



BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



305



IWS - JWES



BAB IV



2. Peralatan minimal yang dibutuhkan untuk film radiografi Setelah melengkapi proses radiografi (pengambilan gambar), film radiografi diamati dengan menggunakan sebuah proper viewer dan diameter kabel penetrameter yang tepat dapat diidentifikasi. Kualitas gambar diklasifikasikan menjadi kelas A dan B seperti ditunjukkan oleh Table 4.28, dan kelas A umum diaplikasikan.. (kelas B diaplikasikan untuk menguji struktur yang penting sehingga penguat pengelasa dapat dihilangkan). Rentang densitas ditunjukkan pada Table 4.29 dapat dimasukkan dalam nilai khusus / spesifik. Jika diameter kabel ditunjukkan pada Table 4.28 tidak jelas, rentang densitas tidak dalam nilai sebenarnya ditunjukkan oleh Table 4.29, atau nilai contrasmeter tidak menemui nilai yang spesifik. Tabel 4.28 minimum dapat dilihat (perceptible) dari penetrameter jenis kawat



Tabel 4.29 Rentang densitas dari radiografi



306



BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



BAB IV



IWS - JWES



3. Klasifikasi dan evaluasi cacat Gambar dari cacat dibagi dari tipe 1 sampai 4, seperti ditunjukkan oleh Table 4.30. masing-masing tipe cacat diklasifikasikan dari grade 1 hingga grade 4 ditunjukkan oleh Table 4.30. secara umum, tipe pertama dan grade kedua dapat diterima. Tabel 4.30 Jenis Cacat



4.



Resolusi cacat Walaupun diameter minimum yang dapat dideteksi oleh pengujian radiografi tergantung pada ketebalan pengelasan, tipe sumber radiasi, dan pengaturan untuk radiografi, tipe film, dan tipe cacat dan sebagainya, minimum diameter kabel penetrameter yang dapat diterima ditunjukkan oleh Table 4.28 dapat dianggap sebagai satu dari kriteria petunjuk. Bagaimanapun, retak seperti cacat cenderung pada pengujian ppermukaan dapat dihilangkan karena volume cacat pada arah radiasi sangat kurang sekali. (4) Remarks untuk aplikasi 1. Kontrol Safety Radiasi ionisasi dapat menyebabkan bahaya terhadap jaringan kehidupan, jadi pengujian radiografi dapat dilakukan dengan sangat hati-hati. Peralatan X-ray tidak menimbulkan radiasi ketika dimatikan (di Off kan), bagaimanapun, seperti peralatan gamma ray selalu menyebabkan radiasi tanpa henti, jadi manajemen K3 harus diperhatikan. Dari sudut pandang prosedur pengelasan, personil NDT dapat di latih secara ketat untuk menjaga jarak dari area khusus berdasarkan kode atau standar. 2. Indikasi Abnormal Ada beberapa masalah seperti indikasi tak terindentifikasi yang biasa disebut indikasi abnormal yang diamati pada masalah pengelasan baja stainless austenitik dan aluminium. Indikasi dibagi menjadi 3 tipe dalam konfigurasi, tipe liner, tipe blush dan tipe speckle. Berdasarkan semuanya, indikasi tipe liner kadang-kadang diperhatikan karena lokasinya pada garis tengah pengelasan dan mirip seperti kurang penetrasi atau retak longitudinal. Itu diduga bahwa mekanisme umumnya didasarkan pada difraksi sinar X. Diskriminasi indikasi cacat dari indikasi abnormal digeser terhadap personnel NDT, jadi itu dibutuhkan bahwa proses diskriminasi dikhususkan dalam prosedur pengujian.



BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



307



IWS - JWES



BAB IV



[2] Pengujian Ultrasonic (UT) (1) Prinsip Prinsip sudut beam umumnya digunakan untuk inspeksi pengelasan ditunjukkan oleh Gambar. 4.61(a). Pulsa tegangan listrik diaplikasikan kepada tranduser dalam probe dan ultrasound ( sound mempunyai frekuensi 20 kHz atau lebih) umum digunakan. Ultrasound diemisikan oleh transduser disebarkan seperti gambar dalam Gambar. Jika sebuah cacat muncul dalam rute penyebaran, kemudian ultrasound akan direfleksikan pada cacat kembali ke probe dan diterima oleh transduser dan menggantinya ke sinyal listrik. Sinyal elektrik diperkuat dan ditampilkan pada panel depan dari detector cacat ultrasonic, seperti ditunjukkan pada Gambar 4.61 (b). Sumbu horizontal display menunjukkan waktu penyebaran, dan jarak pola beam (Wf) dari titik index probe terhadap cacat dapat dibaca. Sumbu vertikal menunjukkan voltase yang diterima gema, dan intensitas refleksi ditampilkan. Pada pengujian ultrasonic, level gema ditunjukkan sebagai tinggi gema (%0 berkaitan dengan sensitifitas referensi. Pada kasus ini, tampilan persentasi menunjukkan hubungan terhadap 100 % sumbu vertical. Untuk contoh referensi sensitivitas yang dikalibrasikan menggunakan lobang bor terhadap 80 % tinggi dan cacat dideteksi dengan menghubungkan dengan lobang bor. Beberapa jenis cacat las seperti tightly-closed crack, lack of fusion dan lamination dapat dideteksi . Selain itu, ada beberapa kelemahan sehingga sulit untuk mendeteksi near surface flaw,bahwa kekurangan tidak dapat diidentifikasi tergantung pada konfigurasi permukaan dan bahwa hasil tes sangat tergantung pada keterampilan pekerja NDT.



Gambar 4.55 Prinsip teknik sudut berkas dari UT



308



BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



BAB IV



IWS - JWES



(2) Prosedur Pengujian Ada beberapa kode dan standar yang berkaitan pengujian ultrasonik pengelasan dan JIS Z 3060 ,sebagai contoh yang khas, secara singkat dijelaskan. a. Scope standar ini ditentukan penerapan pemeriksaan manual lengkap las penetrasi bersama dalam baja ferit sama dengan dan di atas 6 mm ketebalan. b. Test Furnace istilah face and side didefinisikan seperti ditunjukkan pada Gambar. 4,62 dalam standar ini. Probe ini akan di scan dikedua sisi dan wajah satu atau kedua belah pihak dan keduanya wajah sesuai dengan ketebalan pelat dan jenis bersama seperti yang ditunjukkan pada Gambar. 4,63 dan Gambar. 4,64. Ini dimaksudkan untuk mencegah hilangnya cacat berdasarkan orientasi cacat dan redaman.



Gambar 4.62 Definisi dari muka dan sisi belakang



Gambar 4.63 Uji ultrasonik (UT) untuk sambungan butt



BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



309



IWS - JWES



BAB IV



Gambar 4.64 Uji ultrasonik (UT) untuk lasan dengan sambungan T



c. Frekuensi Dalam hal teknik sudut balok, frekuensi uji ditentukan untuk 5 MHz, untuk 100 mm atau kurang, dalam beam path distance, 2 MHz atau 5MHz, selama lebih dari 100mm dan 150 mm atau kurang, 2 MHz untuk lebih dari 150 mm.



d. Sudut bias Pada dasarnya 70 deg. atau 60 deg. di sudutrefraksi digunakan. jika sudut pembiasan tambahan diperlukan untuk mendeteksi cacat tertentu, 45 deg. di sudut refraksi digunakan.



e. Membagi kurva gema tinggi USG melemahkan karena penyebaran danhamburan sebagai jarak balok jalan menjadi lebih lama. Dalam rangka untuk mengkompensasi redaman dari Ultrasound dan untuk mendapatkan sensitivitas yang sama tanpa memandang beam path distance, membagi kurva echo kepala ditarik menggunakan beberapa lubang bor terletak posisiyang berbeda. Kurva ini juga disebut sebagai"kurva koreksi amplitudo jarak" dan contoh yangditunjukkan pada Gambar. 4,65. Line H menunjukkan untuk echo ketinggian lubang bor,dan line M dan line L adalah setengah dan seperempat gema lubang bor, masingmasing.



310



BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



BAB IV



IWS - JWES



Gambar 4.65 Contoh kurva pembagian tinggi echo (kurva koreksi jarak amplitude)



f. Sensitivitas kalibrasi dan mengabaikan (ambang batas) tingkat. Sensitivitas detektor cacat dikalibrasi sehingga gema tinggi lubang bor line H. Line M atau line L dipilih sebagai tingkat mengabaikan.



g. Klasifikasi dan evaluasi kekurangan Evaluasi kekurangan dilakukan dengandiklasifikasikan dari kelas satu hingga kelas 4sesuai dengan echo amplitudo dan cacat ditunjukkan panjang. Secara umum, kelas kelas 1dan 2 dapat diterima.



(3) Pendeteksian dari cacat sulit untuk menyimpulkan pendeteksian dari cacat dengan metode pengujian ultrasonikkarena tergantung pada bentuk dan orientasi cacat. Namun, dapat dikatakan bahwa retak lasan (crack tidak termasuk mikro) dapat biasanya dideteksi dengan menggunakan tingkat mengabaikan garis L.



BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



311



IWS - JWES



BAB IV



(4) Keterangan untuk aplikasi a. Advance informasi Hal ini penting untuk memprediksi jenis dan lokasi cacat cacat di face sebelum pengujian. Enjiner las harus memberikan pekerja NDT informasi detail pada material, jenis alur, proses pengelasan, diharapkan atau cacat mungkin dll b. Proficiency personil Panduan pengujian ultrasonik konvensional sangat tergantung pada kemampuan pekerja UT. Dengan demikian, diharapkan bahwa UT personil harus akrab dengan produk yang akan diuji. Welding desainer dan enjiner las harus mempertimbangkan struktur dan lingkungan untuk UT personil untuk memenuhi kinerja yang cukup. c. Aplikasi untuk lasan dari Stainless Steel austenitic Ada masalah yang lebih serius dalam pengujian ultrasonik dari gambar yang abnormal dalam pengujian radiografi. Ketika conventional angle beam technique menggunakan gelombang geser diterapkan untuk lasan dari Stainless Steel austenitic, kebingungan terjadi seperti yang pengujian dapat dilakukan dengan mudah dalam beberapa kasus dan tidak bisa dilakukan dalam kasus lainnya. Masalah ini seharusnya disebabkan oleh masukan panas pengelasan, namun nilai kuantitatif efeknya belum menyimpulkan. Special angle beam technique menggunakan gelombang longitudinal telah diusulkan, namun, ada beberapa kelemahan seperti tidak tersedia untuk rasio SN ganda traverse dan tidak memadai. Oleh karena itu, belum akrab. d. Akustik anisotropi Jika bahan memiliki anisotropi akustik, makaprosedur pengujian harus diubah jauh. Beberapastandar yang ditentukan dalam detail, sedemikian rupa sehingga penting untuk mengukur rasiokecepatan suara mengenai arah propagasi dari Ultrasound.



4.7.6 Karakteristik dan aplikasi metode NDT Seperti dijelaskan di atas, ada beberapa macam metode NDT, yang masingmasing memiliki prinsip yang berbeda. Dengan demikian,beberapa cacat dapat dengan mudah dideteksi tetapi cacat lain sulit untuk dideteksi bila metode NDT diterapkan. Oleh karena itu, metode NDTharus dipilih dengan mempertimbangkan lokasi dan jenis cacat yang diharapkan dan kombinasimetode NDT dapat diterapkan jika diperlukan. Perbandingan pengujian partikel magnetik dengan pengujian penetran cair ditunjukkan pada Tabel4.31 dan perbandingan pengujian radiografi dengan uji ultrasonik ditunjukkan pada Tabel 4.32.



312



BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



BAB IV



IWS - JWES Tabel 4.31 Perbandingan antara uji magnetik partikel dan uji cairan penetran



BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



313



IWS - JWES



BAB IV Tabel 4.31 Perbandingan antara uji radiografi (RT) dan uji ultrasonic (UT)



< Referensi > [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7]



Japan Welding Society: Chapter 3 of "Advanced Welding and Joining Technologies" or JWES: "Recent Development of Welding Management" Yuzaburo Yano: Management of International Standard of ISO, Union of Japan Scientists and Engineers (1998) Hitoshi Kume: International Standard of Quality Assurance — Parallel Translation and Interpretation of ISO Standards, Japanese Standard Association, (1994) Edited by The Japanese Society for Non-Destructive Inspection: Non-Destructive Inspection Handbook (New Edition), The Nikkan Kogyo Shimbun, Ltd. (1992) Edited by The Japanese Society for Non-Destructive Inspection: Outline of Non-Destructive Inspection, The Japanese Society for Non-Destructive Inspection (1993) Systematized Contemporary Welding Technologies, Vol. 16, "Non-Destructive Inspection and Testing of Welds" Sanpo Publications Inc. JIS Z 3060:2002: Method for ultrasonic examination for welds of ferritic steel



(Note: References [4] and [5] are discontinued; instead, refer to "A Study Guide to Nondestructive Testing Technology")



314



BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA



INDEKS A Abrasive Water jet cutting................................ 62 air arc gouging................................................... 254 air plasma arc cutting....................................... 61 akreditasi ........................................................... 202 angle beam technique ...................................... 312 annealing............................................................ 256 arc blow ................................................................. 10 argon........................................................................ 6 assessment ......................................................... 202 atmosfir................................................................... 3 austenitik ............................................................. 66



B busur ................................................................... 276 Busur Listrik ......................................................... 3



D



G gas aktif .................................................................. 6 gaya aksial ......................................................... 133



J juru las................................................................ 211



P paduan aluminium.............................................53



R rasio waktu ..........................................................34 robot ......................................................................31



T



distorsi angular................................................. 150 duty cycle..............................................................23



Tegangan aksial................................................ 133 tegangan yang diijinkan ................................. 185 tekanan busur ....................................................... 9



E



V



enerji yang dapat diserap ................................. 76



voltase busur ..................................................... 248



BUKU PEGANGAN ENJINER LAS MUDA