tugas 8
tugas welding
NAMA : MUKSIN
NPM :1006676804
1. jelaskan definisi kemampulasan dan faktor apa saja yang mempengaruhi
sifat tersebut.
jawab:
kemampulasan (weldability) adalah kemampuan material untuk dapat dilas
dibawah kondisi peraktikan khusus sehingga dapat menghasilkan hasil las sesuai
dengan desain struktur dan dapat menunjukan performa memuaskan di lapangan.
hampir semua logam dapat dilas namun terdapat logam yang lebih mudah dilas
dibanding logam lainnya. kemampulasan suatu material digunakan untuk
menentukan proses pengelasan dan membandingkan hasil akhir kualitas suatu
material dengan material lainnya. faktor faktor yang mempengaruhi
kemampulasan:
tipe penyambungan
proses pengelasan
kondisi kondisi di lapangan
sifat material seperti temperatur lebur, temperatur uap, konduktifitas listrik
dan panas, afinitas lasan terhadap O,N,H, lapisan tipis film
2. jelaskan kemampulasan dari baja karbon. jenis baja karbon yang mana
yang memiliki kemampulasan terbaik.
Jawab:
Baja karbon berdasarkan kadar karbon yang terkandung di dalamnya terdiri dari low
carbon steel, mild steel, medium carbon steel, high carboon steel. Weldability dari
baja karbon tergantung dari kadar karbon yang terkandung didalamnya.
Untuk menentukan weldability dari baja karbon kita dapat menggunakan nilai hasil
perhitungan Carbon equivalent dimana weldability dari baja karbon akan sangat baik
apabila nilai CE < 0,4. Berikut ini merupakan rumus perhitungan carbon equivalent
(CE):
Carbon Equivalent CE = C + (Mn +Si)
6+
(Cr +Mo +V)
5+
(Ni +Cu )
15
Berikut ini merupakan klasifikasi dari baja karbon dan kemampulasan dari baja
karbon:
Common name Carbon
content
(percent)
Typical
hardness
Typical use Weldability
Low carbon
steel
0.15 max 60 HRB Special plate
and shapes,
sheet, strip,
welding
electrodes
Excellent
Mild steel 0.15-0.30 90 HRB Structural
shapes, plate,
and bar
Good
Medium
carbon steel
0.30-0.50
25 HRC
Machine parts
and tools
Fair t preheat
and postheat
normally
required (low
hydrogen
welding
process
recommende
d)
High carbon
steel
0.50-1.00 40 HRC Springs, dies,
railroad rail
Poor (low
hydrogen
welding
process,
preheat, and
postheat
reqiured)
Maka dari tabel diatas dapat terlihat bahwa low carbon steel memiliki weldability
yang paling baik.
3. jelaskan hubungan antara komposisi logam yang akan dilas dengan
sensitifitas retak. ukuran atau parameter apa yang dipakai untuk menentukan
sensitifitas retak lasan. sebutkan beberapa rumusan yang saudara ketahui.
Jawab:
Hubungan antara komposisi logam yang akan dilas dengan sensitifitas retak
adalah apabila suatu logam memiliki kadar karbon dalam jumlah yang cukup tinggi
maka sensitifitas retak dari logam tersebut cukup tinggi pula. Hal tersebut
disebabkan karena kemungkinan untuk timbulnya fasa martensit semakin besar
dimana apabila fasa martensite tersebut ditemukan dalam jumlah yang cukup
banyak maka akan membuat logam yang akan dilas tersebut menjadi getas. Ukuran
atau parameter yang dipakai untuk menentukan retak lasan adalah Carbon
Equivalent dan ketebalan dimana kedua faktor ini juga diperlukan untuk
menentukan apakah suatu material yang akan di las perlu dilakukan proses preheat
atau tidak. Berikut ini merupakan beberapa rumusan yang diketahui:
Carbon Equivalent CE = C + (Mn + Si)
6+
(Cr + Mo + V)
5+
(Ni + Cu)
15
Composition Parameter Pcm = C +Si
30 +
Mn
20+
Cu
20 +
Ni
60+
Cr
20 +
Mo
12 +
V
10 + 5B
4. jelaskan hubungan antara peak temperature dengan cooling rate logam
yang dilas apabila material tsb hasil canai (rolling). jelaskan juga daerah mana
yang mengalami degradasi properties (kekuatan, impak & keuletan)
jawab:
Peak temperatur:
Butir Membesar di HAZ
Pengerasan Lokal (impuritis tersegregasi di batas butir) akan
menyebabkan hot-cracks
Material yang dikeraskan sebelum pengelasan akan kehilangan sifat
kerasnya akibat panas
Cooling Rate (kecepatan Pendinginan):
- quenching effect pada HAZ (T 800 - 500C)
- struktur mikro akan bervariasi dari bainite, ferrite + carbide
Pada material hasil pengerolan terjadi work hardening dimana butir membesar di
dekat batas las di HAZ dan akan terjadi rekristalisasi pada daerah HAZ.
Untuk baja peak temperature biasanya terjadi pada suhu sekitar 1600oC. Seperti
yang diketahui apabila peak temperature semakin tinggi maka laju pendinginan juga
akan semakin lama ditambah lagi apabila pemanasan terjadi dalam waktu yang
cukup lama maka akan terjadi grain growth. Oleh sebab itu laju pendinginan harus
ditahan cukup cepat agar tidak terjadinya grain growth dyang dapat menurunkan
sifat mekanis dari daerah hasil lasan. Daerah yang paling mudah retak pada daerah
HAZ tersebut adalah dimana saat butir berbentuk coarse
5. jelaskan secara skematis weldability baja karbon medium yang dilakukan
pengerasan dengan perlakuan panas (heat treatment). jelaskan juga daerah
mana yang mengalami degradasi properties (kekuatan, impak & keuletan).
Jawab:
Pengerasan dengan perlakuan panas pada pengelasan baja karbon medium adalah
precipitation hardening (aging) dimana apabila terjadi overaging dapat
menyebabkan pelunakan.
Pengelasan material yang dianil
Pengelasan material yang diaging (overaging)
Dari gambar dapat ditunjukkan hubungan antara struktur dari besar butir di daerah
HAZ dengan kekuatan dari material yang ditunjukkan oleh grafik. Dari grafik yang
terdapat pada gambar pengelasan logam yang dianil di atas ditunjukkan bahwa pada
daerah HAZ tersebut terjadi peningkatan kekuatan dan keuletan namun kekuatan
dan keuletan tersebut menurun di daerah fine grain.
6. jelaskan hubungan antara besar butir di daerah haz dengan kekuatan
impak material yang di las. daerah mana yang mengalami penurunan nilai
impak khususnya untuk baja karbon.
Jawab:
Mikrostruktrur dari HAZ pada baja karbon rendah
Mikrostruktur dari HAZ baja karbon medium
Dua gambar diatas hubungan antara daerah pengelasan dan mikrostruktur HAZ dari
pengelasan baja karbon baik baja karbon rendah maupun medium. Dari
mikrostruktur tersebut dapat terlihat bahwa daerah B(daerah HAZ) memiliki butir
yang paling kecil dimana menyebabkan daerah B tersebut tidak memiliki ketahanan
yang cukup baik pada saat pemberian tegangan impak.
7. jelaskan fungsi t-8/5 dalam menentukan struktur mikro daerah haz dn
diagram apa yang saudara harus gunakan khususnya untuk baja karbon.
Jawab:
T-8/5 berfungsi dalam menentukan struktur mikro daerah HAZ. Biasanya siklus
temperatur-waktu selama pengelasan ditentukan oleh t-8/5 yang artinya waktu
pendinginan terhitung pada suhu 800o 500oC. Oleh sebab itu apabila cooling time
800-500 besar maka kekerasan dari HAZ akan semakin menurun dan apabila cooling
time 800 500 kecil maka ketangguhan dan ketahanan impak dari HAZ akan
menurun. Berikut ini merupakan diagram yang akan digunakan untuk baja karbon:
Cooling time t8/5
8. jelaskan hubungan hardenability dengan weldability untuk baja karbon.
Jawab:
Hardenability adalah kemampuan suatu material untuk dikeraskan dengan
perlakuan panas. Hardenability ini tidak hanya terfokus pada kekerasan saja namun
hardenability ini sangat penting untuk proses pengelasan dimana hardenability ini
memiliki suatu hubungan yang proporsional dengan weldability. Hardenability dari
baja karbon adalah fungsi dari kadar karbon yang terkandung dan elemen paduan
lainnya serta besar butir austenite. Hardenability ini sendiri dapat diukur dengan
menggunakan pengujian jominy yang selanjutnya akan diukur kekerasan di
sepanjang logam dimana semakin jauh jarak permukaan logam dari quench end
maka hardness nya akan semakin menurun. Hubungan hardenability dan weldability
untuk baja karbon adalah apabila hardenability dari baja karbon semakin tinggi
maka weldability dari baja karbon tersebut semakin menurun. Hal tersebut
disebabkan karena apabila hardenability meningkat maka kemampuan material
tersebut untuk menghasilkan fasa martensit akan semakin tinggi pula dimana fasa
martensit tersebut getas sehingga menyebabkan kemampulasan semakin menurun.
Oleh sebab itu apabila nilai CE suatu baja karbon < 0,4 maka weldability dari baja
karbon tersebut akan meningkat namun hardenability dari baja karbon tersebut
akan menurun, begitu juga sebaliknya.
9. pemanasan awal (preheating) dan pemanasan akhir (pwht) merupakan
suatu keharusan pada pengelasan baja karbon tinggi untuk mencegah
terjadinya retak las. a. jelaskan secara prinsip, tujuan utama ke dua treatment
tersebut dalam mencegah terjadinya retak las. b. sebutkan parameter apa saja
yang digunakan dalam menentukan besar kecilnya pemanasan tersebut baik
secara metalurgi maupun aturan kode pengelasan.
Jawab:
a. Preheating dan PWHT
Preheating
Berdasarkan AWS Standard Welding Terms and Definition, proses preheating adalah
ketika terdapat panas yang diberikan ke base metal atau substrat untuk mencapai
dan mempertahankan temperatur preheat. Temperatur preheat merupakan
temperatur di sekeliling base metal sebelum pengelasan dimulai. Preheating dapat
dilakukan dengan menggunakan gas burners, oxy-gas flames, electric blankets,
induction heating atau dengan pemanasan dapur. Untuk hasil yang sangat baik harus
diperhatikan untuk pemanasan yang seragam di daerah penyambungan. Karena
pemanasan yang tidak seragam daat menyebabkan peningkatan tegangan sisa,
distorsi, atau perubahan secara metalurgi yang tidak diinginkan.
Tujuan dari proses preheating ini adalah:
Memperkecil kecepatan pendinginan pada logam induk dan logam lasan, sehingga
membuat lebih ulet dan tahan terhadap keretakan.
Memperkecil kecepatan pendinginan untuk memberi kesempatan hydrogen
keluar, sehingga memperkecil keretakan.
Memperkecil tegangan sisa akibat penyusutan pada logam lasan yang berbatasan
dengan logam induk.
Meningkatkan ketahanan terhadap kegetasan yang terjadi pada fabrikasi.
Pengaruh Preheating terhadap daerah HAZ
Post Weld Heat Treament
Post Weld Heat Treatment merupakan serangkaian perlakuan panas setelah welding
yang berfungsi untuk meningkatkan sifat fisik. Seperti yang diketahui setelah proses
pengelasan biasanya terdapat tegangan sisa yang menyebabkan kegetasan yang
dapat mengakibatkan distorsi pada saat permesinan atau menginisiasi untuk
terjadinya stress corrosion.
Tujuan dari proses PWHT ini adalah:
Mereduksi stress yang disebabkan karena proses manufaktur
Untuk meningkatkan ketahanan terhadap Brittle Fracture
Untuk meminimalkan potensial hydrogen induced cracking (HIC).
Contoh dari proses PWHT ini adalah pada baja karbon dimana hasil lasan baja
karbon tersebut dipanaskan pada temperatur 600 650oC dan ditahan selama 1
jam/25mm tebal lasan
10. suatu baja konstruksi (carbon steel) dengan tipe a515 grade 70 untuk
bejana tekan (pressure vessel) memiliki komposisi kimia 0.35% c, 1.2% mn,
0.4% si, 0.25%cr, 0.1%ni, 0.2%cu, 0.1%v. hitunglah karbon ekivalen (ce)
menurut iiw dan jelaskan kemampulasan dari baja tersebut serta treatment
apa saja yang menurut saudara harus dilakukan pada pengelasan material
tersebut.
gunakan data tabel dibawah untuk analisa saudara.
preheating requirement based on ce
ce (%) preheating required
up to 0.45 preheat optional
0.45 to 0.60 preheat to 93 205 deg c
over 0.60 preheat to 205 to 370 deg c
Jawab:
Diketahui:
Komposisi kimia dari carbon steel A515 grade 70 untuk bejana tekan:
- C = 0,35%
- Mn = 1,2%
- Si = 0,4%
- Cr = 0,25%
- Ni = 0,1%
- Cu = 0,2%
- V = 0,1%
-
Ditanya: Karbon Ekivalen carbon steel A515 grade 70?
Untuk menentukan karbon ekuivalen suatu material kita dapat menggunakan rumus:
Carbon Equivalent CE = C + (Mn + Si)
6+
(Cr + Mo + V)
5+
(Ni + Cu)
15
Carbon Equivalent CE = 0,35 + (1,2 + 0,4)
6+
(0,25 + 0 + 0,1)
5+
(0,1 + 0,2)
15
Carbon Equivalent CE = 0,35 + 0,26 + 0,07 + 0,02
Carbon Equivalent CE = 0,7 %
Dari hasil perhitungan CE tersebut untuk carbon steel A515 grade 70 untuk bejana
tekan didapatkan nilai CE sebesar 0,7%. Berdasarkan tabel Preheating Requirement
Based on CE maka untuk carbon steel A515 grade 70 untuk bejana tekan akan
dilakukan preheat pada suhu 205 370oC.
Berdasarkan kandungan karbon dari carbon steel A515 grade 70 yaitu sebesar
0,35% maka carbon steel tersebut termasuk dalam medium carbon steel dimana
untuk menghasilkan kemampulasan yang baik diperlukan suhu preheat dan postheat
yang sama yaitu pada suhu 205 370oC. Pada carbon steel A515 grade 70 ini
terdapat proses pengelasan yang direkomendasikan yaitu proses pengelasan dengan
low hydrogen
Referensi
Diktat mata kuliah welding DR.Ir winarto M.Sc teknik metarlurgi dan material FT UI
2013