Top Banner
WELDING CLAD STEEL CLAD STEEL Pipa atau plate dari carbon steel atau low alloy steel dapat dilakukan pelapisan dengan logam lain atau pun campuran logam lainnya untuk mendapatkan keuntungan dari segi ketahanan korosi dan ketahanan dari abrasi. Karena itu dibandingkan dengan baja, logam cladding lebih mahal. Logam cladding mungkin chromium stainless steel, austenitic stainless steel, copper atau copper alloy, nickel or nickel alloy, silver atau titanium. Penerapan cladding pada baja dapat dilakukan dengan cara rolling hot, explosion welding, surfacing ( welding ), atau brazing. Ketebalan cladding dapat bervariasi dari 5 sampai 50 persen dari total ketebalan, tetapi secara umum, 10 sampai 20 persen untuk sebagian besar aplikasi. Ketebalan praktis minimum adalah sekitar 0,06 inch. Kedua bagian clad harus menjadi bagian yang integral dari structure. Tidak hanya harus mendukung beban yang diterapkan, akan tetapi juga harus mempertahan kan keseragaman karakteristik dari cladding itu sendiri. Bagian dari clad dapat langsung dilakukan pengelasan bersama-sama, akan tetapi desain joint yang tepat dan prosedure pengelasan harus digunakan untuk
21

Welding clad steel

Aug 10, 2015

Download

Engineering

Nur Wijianto
Welcome message from author
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
Page 1: Welding clad steel

WELDING CLAD STEEL

CLAD STEEL

Pipa atau plate dari carbon steel atau low alloy steel dapat dilakukan

pelapisan dengan logam lain atau pun campuran logam lainnya untuk

mendapatkan keuntungan dari segi ketahanan korosi dan ketahanan dari abrasi.

Karena itu dibandingkan dengan baja, logam cladding lebih mahal.

Logam cladding mungkin chromium stainless steel, austenitic stainless

steel, copper atau copper alloy, nickel or nickel alloy, silver atau titanium.

Penerapan cladding pada baja dapat dilakukan dengan cara rolling hot, explosion

welding, surfacing ( welding ), atau brazing. Ketebalan cladding dapat bervariasi

dari 5 sampai 50 persen dari total ketebalan, tetapi secara umum, 10 sampai 20

persen untuk sebagian besar aplikasi. Ketebalan praktis minimum adalah sekitar

0,06 inch.

Kedua bagian clad harus menjadi bagian yang integral dari structure.

Tidak hanya harus mendukung beban yang diterapkan, akan tetapi juga harus

mempertahan kan keseragaman karakteristik dari cladding itu sendiri. Bagian dari

clad dapat langsung dilakukan pengelasan bersama-sama, akan tetapi desain joint

yang tepat dan prosedure pengelasan harus digunakan untuk memastikan kinerja

yang sukses dalam pelaksanaan pengerjaan.

JOINT DESAIN

Joint desain untuk arc welding clad steel dari kedua belah pihak antara

steel dan clad di tunjukkan pada gambar 4.16 dan 4.17. Square-groove weld dapat

digunakan dengan bagian tipis [ 4.17 (A) dan (B) ], single U-groove, double V-

groove, atau kombinasi U dan V groove pengelasan dapat digunakan dengan

bagian tebal [gbr. 4.17 (E) melalui (H)].

Page 2: Welding clad steel

Cladding dapat dilakukan pemesinan kembali untuk memastikan steel

filler metal tidak meleleh dengan clad metal [ gbr 4.16 (B), (D), (F), (G), dan (H)].

Pelelehan yang berlebihan oleh clad metal, seperti copper dan titanium, dapat

mengakibatkan embrittles pada steel weld metal.

Gbr.4.16-butt joint designs for welding clad steel from both sides

Dengan corner joint, cladding dapat berada didalam atau diluar. Dalam

kedua kasus, pada pengelasan pertama ketika cladding berada di dalam, seperti

yang ditunjukkan pada gambar 4.17 (A), weld metal kembali keluar dari sudut

bagian dalam sebelum bergabung dengan cladding. Ketika cladding berada diluar,

[4.17 (B)], steel di joint pada bagian dalam dengan las fillet. Akar las yang keluar

Page 3: Welding clad steel

halus yang menjadi pass pertama pada sisi luar corner joint. Pass pertama

mungkin steel atau buttering filler metal, tergantung pada ketebalan bagian.

Gbr.4.17-corner joint design for welding clad steel from both sides

Ketika suhu leleh dari clad metal lebih tinggi dari baja, maka logam bisa

dikatakan compatible metallurgically, integritas dari cladding harus dipertahankan

dengan strip dukungan dari clad metal. Strip adalah fillet dilas ke cladding setelah

Page 4: Welding clad steel

baja dilas. Ini dilakukan pada kasus cladding titanium, seperti yang akan

dijelaskan kemudian.

FILLER METALS

Filler metals yang cocok dengan dengan berbagai cladding metal diberikan

pada table 12.5. dalam banyak kasus, antara sebuah logam pengisi yang

digunakan untuk buttering dengan demikian dapat mengendalikan jumlah zat besi

pada final pass dari cladding metal. Baja harus dilas dengan filler logam yang

cocok dengan mekanikal propertis logam yang di tentukan..

Page 5: Welding clad steel

WELDING PROCEDURE

Composite Welds

Baja dasar biasanya dilas pertama dengan steel filler metal. Pass pertama

dari carbon steel tidak harus menembus ke dalam logam clad. Pelelehan dari

logam clad dapat menyebabkan embrittle atau retak pada weld metal, dan ini tidak

dapat diterima bagi sebagian besar aplikasi. Desain joint yang sesuai harus

ditetapkan untuk baja clad tertentu selama tetap mengacu pada kualifikasi

procedure pengelasan.

Pelelehan dari steel weld metal bukan masalah ketika cladding dikupas

kembali dari joint, namun operasi menambah biaya dan meningkatkan persyaratan

untuk clad filler metal. Jika pengupasan tidak dilakukan, wajah akar dan celah

akar harus dirancang untuk membatasi penetrasi oleh logam las baja. Dalam setiap

kasus, akar dari steel weld harus tembus.

Efek dilusi harus dipertimbangkan ketika pengelasan sisi clad joint.

Beberapa logam cladding memiliki toleransi rendah untuk pelelehan oleh baja.

Oleh karena itu, satu atau lebih lapisan buttering dari filler metal yang dipilih

harus di terapkan sebelum menaruh salah satu cladding weld metal atas lapisan

buttering. Buttering filler metal harus toleran dari beberapa pengenceran oleh baja

dasar.

Dalam prakteknya, langkah khusus untuk operasi weld cladding tidak

selalu tersedia ketika membuat joint dalam clad steel. Tanpa menggunakan

langkah ini, prosedur khusus harus digunakan untuk meminimalkan dilusi.

Langkah-langkah ini adalah :

1. Gunakan elektroda berdiameter kecil

2. Gunakan electrode paduann tinggi dari paduan cladding untuk pelelehan

3. Jika memungkinkan gunakan beberapa lapisan lasan, dan mengupas

bagian dari lapisan pertama jika diperlukan

4. Dengan otomatis welding, oscillate the welding head, seperti pada

surfacing

Page 6: Welding clad steel

5. Bila memungkinkan gunakan arus searah, elektroda negative dengan busur

yang berada pada weld pool karena arah maju, dan diarahkan kembali

terhadap manik las sebelumnya.

Ketika cladding tidak dilucuti kembali sebelum pengelasan, weld metal

harus kembali menembus dengan demikian, menghasilkan alur dalam baja.

Prosedur ini memungkinkan pengendapan dari beberapa lapisan weld metal

cladding untuk mengontrol cairan dalam layer terakhir.

Salah satu kondisi yang harus dihindari dengan submerged arc welding,

atau proses pengelasan yang mempunyai penetrasi dalam, penetrasi berlebihan

dan meleleh melalui weld metal. Control yang tepat dari penetrasi yang

diperlukan untuk menghindari dilusi dari logam steel weld metal dengan cladding

metal. Fluks yang tepat untuk las busur terendam adalah salah satu yang

memungkinkan pengelasan dengan arus searah, elektroda negative, atau arus

bolak-balik untuk meminimalkan pelelehen.

Ketika pengelasan pass pertama pada sisi baja dari joint dimana cladding

merupakan bagian dari wajah akar, praktek terbaik adalah dengan menggunakan

prosedur pengelasan low-hydrogen. Low-hydrogen steel weld metal

memungkinkan untuk tidak terjadi retak jika beberapa logam cladding yang

meleleh dengan paduan itu. Meskipun tidak dianjurkan, beberapa pelelehan baja

carbon oleh cladding stainless steel dapat ditoleransi, namun pelelehan terbatas

dari logam lainnya, seperti copper atau paduannya, harus dihindari. Dalam

beberapa struktur, las penetrasi parsial memadai pada clad plat. Lasan tersebut

menyederhanakan control dilusi.

Akar dari weld metal dapat kembali menembus dengan arc air-carbon,

dengan chipping, atau dengan menggerinda. Alur yang menembus harus

dibersihkan dari residu sebelum buttering dilakukan.

Page 7: Welding clad steel

Thin Clad Plate

Ketika welding clad steel plate adalah 0.38 inch. Lebih tebal atau kurang

dari itu, mungkin akan lebih ekonomis untuk mengelas seluruh joint dengan

logam pengisi yang mirip dengan cladding. Namun, sambungan las harus

mempunyai sifat mekanik yang diperlukan dan ketahanan dari korosi. Sebuah las

square-groove atau single V-groove dapat digunakan, tergantung pada ketebalan

joint. Buttering dari face baja harus dipertimbangkan.

Austenitic Stainless Steel Cladding

Beberapa baja tahan karat austenite, seperti jenis 304 dan 316,

mengandung carbon yang cukup untuk membentuk karbida kromium stabil saat

didinginkan perlahan-lahan melalui rentang 1500-800 F. ketika ini terjadi,

stainless steel rentan terhadap korosi antar granular di beberapa titik. Low-carbon

stainless steel seperti 304L atau 316L, dan baja stainless stabil dengan Cb atau Ti

biasanya kebal terhadap perilaku ini.

Ketika stainless steel yang rentan terhadap prestipasi karbida secara

perlahan didinginkan, yang harus dipanaskan diatas 1800F, untuk melarutkan

kembali karbida, dan cepat didinginkan untuk mengembalikan ketahanan korosi.

Akan tetapi perlakuan tersebut dapat merusak baja dasar.

Ketika joint dari baja dilapisi dengan corrosion-sensitive austenitic

stainless steel, beberapa langkah dapat membantu untuk memepertahankan

ketahanan korosi. Cladding harus dikupas kembali dari joint edge. Preheat dan

interpass temperature harus disimpan untuk menghindari overheating cladding.

Layer dari clad harus di kembalikan dengan pengelasan.

Ketika depositing austenitic stainless steel filler metal pada baja, welding

heat input harus rendah dan sambungan dibiarkan mendingin menjadi passes

kedua. Dengan plate tipis, beberapa cara menghilangkan panas mungkin cocok

selama cladding berlangsung

Page 8: Welding clad steel

Chromium Stainless Steel Cladding

Kromium stainless steel cladding dapat di las dengan austenitic stainless

steel atau Ni-Cr-Fe filler metal untuk menghindari low ductility dari chromium

stainless steel weld metal (lihat tabel 12. 5). Apabila hal ini tidak cocok, pasangan

kromium stainless steel harus digunakan bersama dengan preheat sekitar 300 F.

dalam kasus ini, sambungan las harus bebas dari stress pada suhu compatible yang

baik dengan plat dasar dan memastikan ketahanan korosi yang baik dan ductility

dalam cladding.

Atau, tipe 340 steel clad mungkin juga diberikan perlakuan panas pada

1600-1650 F diikuti dengan pendinginan udara. Perawatan ini mengubah setiap

martensite pada batas butir, meningkatkan ductility cladding stainless steel, dan

menormalkan baja carbon. Untuk ketahanan korosi yang optimal, perlakuan panas

1600-1650 F harus diikuti dengan pengembalian stabilisasi karbida pada 1250 F.

plate clad tidak harus diberi perlakuan panas pada 1450-1500 F yang

direkomendasikan untuk tipe 430 stainless steel.sebagian kisaran suhu akan

mengubah baja carbon dan akan mengubah sifat mekaniknya, khusus nya

ketangguhannya.

Copper and Copper Alloy Cladding

Pelat baja biasanya dilapisi baik dengan deoxidized atau oxygen free

copper. Metode terbaik untuk pengelasan copper dan copper-nickel alloy cladding

adalah dengan salah satu proses gas shielded arc welding. Desain sambungan

yang sesuai untuk pengerjaan pada baja cladding adalah seperti yang ditunjukkan

pada gambar (12.16 dan 12.17). untuk cladding copper ketebalan sekitar 0,125

inc, pre heat sekitar 300 F atau dianjurkan lebih tinggi ketika tembusan dengan

consumable elektroda tembaga lebih kecil dari 0,062 inch dalam diameter. Ketika

pre heat digunakan dengan cladding yang relatife tipis, bagian dari lapisan

permukaan harus dihapus sebelum deposition lapisan weld metal untuk

mengontrol pencairan low-iron dan mempertahankan ketahanan korosi.

Page 9: Welding clad steel

Pada saat ketebalan cladding kurang dari 0,09 inch, copper weld metal

dapat didepositkan langsung pada baja dengan hati-hati. Semiautomatic gas metal

arc welding dengan teknik backhand dapat memberikan layer pertama yang

contents untuk besi kurang dari 5 persen, ketika busur diarahkan ke molten weld

pool dari pada diarahkan ke baja.

Mungkin menguntungkan untuk menutupi baja dengan lapisan buttering

nickel-copper atau nickel filler metal sebelum muncul kepermukaan dengan

copper atau copper alloy filler metal. Prosedur ini sangat dianjurkan dengan

copper-nickel cladding. Nickel-copper dan nickel filler metal. Selain itu, buttering

menghindari penetrasi copper dari batas butir baja, yang dapat menyebabkan

retak.

Nickel and Nickel Alloy

Nickel, nickel-copper, dan nickel chromium-iron filler metals dapat

mentolelir beberapa pelelehan dari besi. Oleh karena itu, mereka dapat diterapkan

langsung pada baja dengan menggunakan teknik pengelasan yang meminimalkan

pelelehan. Dua atau lebih lapisan cladding mungkin diperlukan untuk mengurangi

pelelehan oleh besi untuk tingkat yang dapat diterima.

Silver Cladding

Baja dapat dilapisi dengan perak untuk mengambil keuntungan dari

ketahanan korosinya. Untuk pengelasan fabrikasi, cladding perak harus

mempunyai ketebalan minimal 0,06 inchi. Lithium-deoxidized silver sheet dan

jenis Bag-8A brazing filler metal yang dianjurkan. plate Silver-clad dapat

diproduksi dengan menggunakan teknik roll bounding.

Ketika pengelasan dilakukan antara silver-clad dan plat baja dilakukan

beersama-sama, kontaminasi silver harus dihindari. Besi dan perak memiliki

Page 10: Welding clad steel

kelarutan timbal balik yang sangat terbatas, dan sushu leleh besi adalah beberapa

ratus derajat di atas silver. Kondisi ini untuk menjaga integritas silver cladding.

Rekomendasi untuk urutan pengelasan untuk logam clad lainnya

umumnya diikuti dengan silver clad plate. Gas tungsten arc welding dianjurkan

untuk depositing pada silver filler metal. Suhu preheat yang rendah dapat

digunakan untuk mengurangi panas pengelasan yang diperlukan. Pengelasan

harus dilakukan dalam posisi datar untuk control terbaik dari molten silver.

Titanium Cladding

Titanium dan baja yang tidak compatible metallurinya. Oleh karena itu

baja dan titanium cladding harus dilas secara independen. Bersama desain yang

ditunjukkan pada gambar 4.16 (B), (D) dan (F) yang cocok. The titanium harus

dikupas kembali ketitik dimana panas dari pengelasan agar baja tidak akan terlalu

panas. Titanium menyerap oksigen ketika dipanaskan diatas 1200 F dari udara

dengan menghasilkan penurunan pada ductilitas.

Gambar 4.18 menunjukkan pengaturan untuk membuat butt joint. Baja

yang dilas pertama dari sisi joint. Akar dari steel weld kembali mucul pada

material. Setelah pengelasan back weld selesai kemudian tambah dengan lapisan

baja.

Gbr.4.18-design of a titanium-clad steel Welded joint

Page 11: Welding clad steel

Strip pengisi titanium ditempatkan pada alur dangkal yang terbentuk oleh

cladding dan oleh baja dasar. Tack weld dari strip ke cladding berjarak 4 sampai

6 inch interval dengan pengalasan gas tungsten arc welding. Teck weld tidak

harus menembus dan melelehkan baja welding procedure yang cocok untuk

titanium harus digunakan.

Strip penutup titanium ditempatkan diatas strip filler, dan diposisikan

untuk tumpang tindih cladding pada kedua sisi joint. Udara di rongga bawah dari

strip harus dipindahkan dengan argon sebelum pengelasan strip penutup untuk

cladding dilakukan. Hal ini dapat dilakukan melalui lubang yang terdapat pada

steel weld, ini ditunjukkan pada gambar 4.18, strip pengisi harus membuat lubang

sepanjang panjangnya sebelum strip penutup dipasang untuk menyediakan gas di

sepanjang bagian joint.

Strip penutup titanium dilakukan pengelasan fillet ke cladding titanium

dengan gas tungsten arc welding proses dan titanium filler metal yang cocok.

Pengelasan torch gas nozzle harus cukup besar untuk cukup melindungi titanium

weld metal dan tip titanium dari kontaminasi udara luar. Sebuah pelindung gas

yang mengikuti mungkin diperlukan pada welding torch. Las titanium tidak harus

memperpanjang untuk baja. Dua atau lebih kecil las weld passes harus digunakan

dalam pengelasan fillet.

Ini adalah praktik yang baik untuk mengisolasi setiap join las dalam

struktur dari bawah rongga titanium cover strip. Sebagai contoh, void di balik

strip penutup pada setiap join melingkar dan setiap join memanjang dar vessel

harus diisolasi dari satu sama lain. Setiap rongga terisolasi harus disediakan

dengan minimal dua 0,25 inci diameter lubang gas pembersihan melalui weld

metal. Lubang harus ditempatkan sedekat mungkin ke titik-titik tinggi dan

rendahnya join longitudinal dan sampai ke ujung setiap segmen dari join

melingkar (circumferential join). Lubang ini juga digunakan untuk menguji

kebocoran lasan titanium fillet sebelum dan selama pelaksanaan.

Page 12: Welding clad steel

Sebuah desain yang cocok untuk intrance nozzle untuk titatium clad vessel

ditunjukkan pada gambar 4.19. panjang weld-neck nozzle biasanya sering untuk

bejana tekan untuk memudahkan instalasi liners titanium. Ujung bagian dalam

nosel dipersiapkan dengan radius transisi yang mulus, dan dipasang flush dengan

vessel cladding. Rongga di balik setiap garis nozzle dilengkapi dengan dua 0,25

inci diameter lubang gas pembersihan memperluas melalui logam dasar untuk

garis tersebut. Permukaan flange dan daerah nozzle attachment dilindungi dari

cairan korosif oleh komponen titanium. Flens titanium yang dihadapi adalah

mengeraskan bagian yang dilas pada permukaan baja flange. Sebuah lembaran

titanium memiliki diameter sama dengan flange nyamaka harus dilakukan las

braze ke pelat penutup baja untuk nozzle.

Titanium dapat di lakukan pengelasan braze ke baja dengan perak murni

(B VAg-O) atau silver-copper-lithium (BAg-19) brazing filler metal. Paduan filler

metal mungkin lebih mudah untuk mengontrol karena meleleh pada rentang 1400-

1635 F, sedangkan perak meleleh langsung di 1760 F. panas untuk braze welding

diterapkan dengan gas tungsten arc welding torch menggunakan pelindung gas

argon. Pelindung gas nozzle dan laju aliran gas harus cukup besar untuk

mencegah oksidasi titanium selama operasi. Permukaan baja flange harus

dilakukan precoated dengan brazing filler metal untuk meningkatkan pembasahan

selama operasi welding braze. Atau, komponen titanium dapat dilakukan furnace

braze ke komponen baja dalam kemurnian tinggi argon atau vakum.

Desain untuk lap dan T-joint pada baja titanium clad ditampilkan masing-

masing dalam gambar 4.20 dan 4.21. Prinsip-prinsip desain ini adalah sama

dengan yang untuk butt joint (gambar 4.18).

Page 13: Welding clad steel

Gbr. 4.19-Typical nozzle design for titanium-clad steel vessel

Page 14: Welding clad steel

Gbr.4.20-design of a lap joint in titanium-clad steel

Gbr.4.21-design of a T-joint in titanium-clad steel