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 seperti temperatur lebur, 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 (Mn +Si) +Si) 6
+
(Cr+Mo (Cr+Mo +V) 5
+
(Ni+Cu) 15
Berikut ini merupakan klasifikasi dari baja karbon dan kemampulasan dari baja karbon:
Common name
Carbon
Typical
content
hardness
Typical use
Weldability
Special
Excellent
(percent) Low
carbon 0.15 max
60 HRB
steel
and
plate shapes,
sheet,
strip,
welding electrodes Mild steel
0.15-0.30
90 HRB
Structural shapes,
Good plate,
and bar Medium carbon steel
Machine parts Fair t preheat 0.30-0.50
25 HRC
and tools
and postheat normally required (low hydrogen welding process recommende d)
High steel
carbon 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 +
Composition Parameter Pcm = C +
(Mn + Si) 6
Si 30
+
Mn 20
+
+
(Cr + Mo + V) 5
Cu 20
+
Ni 60
+
Cr 20
+
+
(Ni + Cu) 15
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 - 500°C)
-
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 1600 oC. 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
menyebabkan pelunakan.
Pengelasan material yang dianil
Pengelasan material yang diaging (overaging)
overaging
dapat
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 b aja 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 800 o – 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 t 8/5 8/5
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, 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 s teel A515 grade 70? Untuk menentukan karbon ekuivalen suatu material kita dapat menggunakan rumus:
Carbon Equivalent CE = C +
Carbon Equivalent CE = 0,35 +
(Mn + Si) 6 (1,2 (1,2 + 0,4 0,4) 6
+
+
(Cr + Mo + V) 5
+
(0,25 + 0 + 0,1) 5
(Ni + Cu) 15
+
(0,1 (0,1 + 0,2) ,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 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
