STRUKTUR PENGELASAN
6.1 PEMBUATAN BEVEL UNTUK BUTT WELD
6.2.1 Sumber Panas Dan Metode Dari Gas Pelindung
Terdapat tiga prinsip dasar untuk menghasilkan panas yang dibutuhkan untuk pengelasan, yaitu:
• Oxygen – acetylene. • Perubahan arus listrik. • Busur listrik.
Setiap hasil pengelasan dengan menggunakan sumber-sumber diatas harus dilindungi dari masuknya oksigen atau nitrogen dari udara luar ke area pengelasan. Metode yang digunakan untuk melindungi area pengelasan dari oksigen atau nitrogen disebut teknik prelindungan (shielding technique), teknik ini sangat memberikan dampak pengaruh yang besar terhadap karakteristik dari proses pengelasan, untuk pekerjaan konstruksi proses pengelasan yang digunakan biasanya menggunakan sumber panas dari busur listrik.
Gbr 110. Sumber panas busur 6.3 HAL TEKNIS YANG PERLU DIPERHATIKAN
A. Proses pengelasan
Pemilihan Proses pengelasan harus diperhatikan karena akan berpengaruh terhadap hasil pengelasan, ada tiga proses pengelasan yang biasa digunakan untuk pengelasan pipa:
1. Gas Tungsten Arc Welding (GTAW): biasa dikenal dengan nama TIG, kecepatan pengelasan rendah, panas yang keluar dari sumber biasanya tinggi & membutuhkan operator yang terampil, biasanya hanya root pass untuk material X70, X80 atau stainless steel.
2. Gas Metal Arc Welding (GMAW): biasa dikenal dengan nama MIG, kecepatan pengelasan lebih cepat dari TIG, sumber panas sulit untuk dikontrol, peleburan tidak selalu 100%, membutuhkan operator yang terampil.
3. Shielded Metal Arc Welding (SMAW): biasa dikenal dengan stick welding, biaya pengadaan mesin las paling murah, membutuhkan welder yang terampil, memiliki masalah tersendiri yaitu pekerjaan sering terhenti karena menukar elektroda.
Hal yang diperhatikan adalah material benda kerja, area kerja dan bentuk sambungan. Sebaiknya untuk pengelasan pipa gas menggunakan proses pengelasan SMAW untuk butt joint, fillet, valve, flanges & fittings karena: mobilisasi peralatan las mudah, terlebih lagi untuk mengelas pipa di bawah permukaan tanah, arus listrik yang konstan dari mesin las, mudah dioperasikan, mesin las lebih murah dari TIG & MIG, jika rusak mesin las mudah diperbaiki, elektroda dari SMAW lebih cepat mengalami pendinginan, SMAW menyediakan elektroda yang sesuai dengan jenis material benda kerja.
B. Material pipa
Pemilihan material pipa sebaiknya sesuai dengan standar API 5L / ASTM serta spesifik. Yang harus diperhatikan adalah identifikasi dari material pipa, kondisinya serta ketebalan pipa harus sesuai standar. Pemilihan material pipa termasuk hal yang esensial
C. Diameter dan Ketebalan Pipa
memperhatikan pembagian grup, seperti di bawah ini:
1. grup I : diameter pipa < 2-3/8” dengan ketebalan kurang dari 0,188”
2. grup II : diameter antara ( 2-3/8”) s/d (12-3/4”) dengan ketebalan kurang dari 0,188”
3. grup III : diameter antara (2-3/8”) s/d (12-3/4”) dengan ketebalan antara 0,188” s/d 0,75”
4. grup IV : diameter > 12-3/4” dengan ketebalan antara 0,188” s/d 0,75”
menurut API 1104, berdasarkan nilai Yield strength dapat dibagi menjadi tiga grup yaitu: a. nilai spesifik yield strength minimumnya kurang atau sama dengan 42.000 Psi (290
MPa)
b. nilai spesifik yield strength minimumnya antara 42.000 Psi ( 290 MPa) s/d 65.000 psi ( 448 Mpa)
c. nilai spesifik yield strength minimumnya lebih besar atau sama dengan 65.000 Psi (448 MPa)
D. Desain Sambungan
Gbr 111. Butt joint
Toleransi desain sambungan las yang diijinkan harus ditampilkan dan toleransi harus ditampilkan untuk semua ukuran. Bentuk ukuran bevel harus mengikuti gambar di atas. Untuk membuat bevel di lapangan harus menggunakan mesin atau atau gas cutting dan grinda.
Fillet joint
Pengelasan fillet dapat berbentuk cembung sampai cekung, ukuran dari fillet didefinisikan sebagai panjang dari bagian yang paling pendek dari dua sisi yang saling tegak lurus dan ukuran dari fillet tidak boleh lebih kecil dari ketebalan pipa dua material yang akan disambung.
Gbr 112. Fillet joint E. Kawat Las Dan Jumlah Lapisan Las
Pengelasan yang lengkap minimal terdiri dari tiga lapis dan setiap lapisan harus sempurna menutupi lingkaran sebelum memulai mengelas lapisan diatasnya. Dua lapisan tidak boleh dimulai pada lokasi yang sama serta lapisan terakhir dari sambungan harus memenuhi ukuran dari desai WPS baik untuk fillet maupun butt joint.
Pemilihan kawat las berdasarkan bentuk joint (contoh untuk butt joint):
- untuk jenis kawat E 60XX / E70XX (berbeda untuk root / hot pass / filler / caping )
- diameter kawat (berbeda untuk root / hot pass / filler / caping )
Gbr 113. Proses pengelasan Menurut API 1104:
Menurut AWS A5.1 untuk proses SMAW
Masukan untuk proses SMAW
Tabel 9. Ukuran elektroda
Jarak pegelasan adalah: jarak antara ujung kawat las dengan benda kerja yang akan dilas, jarak yang dianjurkan untuk melakukan pengelasan adalah:
- untuk diameter kawat (1/16”) – (3/32”) jarak pengelasan yang dianjurkan adalah 1/16” ( 1,6 mm ).
- Untuk diameter kawat (1/8”) – (5/32”) jarak pengelasan yang dianjurkan adalah 1/8” ( 3 mm ).
Gbr 115. Perbandingan jarak pengelasan F. Penyimpanan Kawat Las
Kawat las harus disimpan pada tempat yang tertutup untuk melindungi dari masuknya uap air dan melindungi permukaan kawat las dari kerusakan, untuk di lapangan sebaiknya menggunakan termos khusus penyimpan kawat las. Kawat las yang secara visual rusak atau basah dianjurkan untuk tidak digunakan.
G. Arus dan Tegangan
Jika pengelasan menggunakan arus dan tegangan dari suatu sumber listrik, maka besarnya nilai arus dan tegangan harus didefinisikan secara spesifik pada WPS, termasuk polaritasnya.
Untuk proses SMAW arusnya DC dengan polaritas pipa negatif dan elektroda positif, voltase dan arus untuk setiap elektroda seperti di bawah ini.
H. Posisi Pengelasan
Pengelasan harus dilakukan searah sumbu pipa dengan deviasi maksimum 30o dari posisi horizontal untuk meminimalkan terjadinya distorsi, serta pipa harus dalam posisi tidak bergerak sampai pengelasan selesai. Posisi pengelasan pada PQR harus tertulis secara spesifik. Setiap welder bisa mengelas pada posisi 6G untuk pengelasan sambungan pipa.
Ruangan untuk mengelas diatas tanah:
1. Seleluasa mungkin bagi welder, membuat tenda untuk melindungi welder dari terik matahari pada musim kemarau dan hujan pada musim hujan, serta melindungi dari angin kencang yang dapat mengganggu konsentrasi welder.
2. Tempat pengelasan harus kering, jika dalam kondisi berawa maka harus diusahakan mengelas diatas balok+sand bag, dengan jarak minimum 45 cm diatas permukaan rawa.
I. Arah Pengelasan
Arah pengelasan sebaiknya Turun dari atas ke bawah (downward), dimulai dari atas pipa ( untuk root pass, hot pass, filler, caping )
J. Waktu Jeda
Waktu jeda minimum harus ada setelah pengelasan satu lapisan selesai untuk membersihkan slag dan pendinginan udara untuk hasil pengelasan sebelum melakukan pengelasan lapisan selanjutnya. Pengelasan harus selesai pada hari yang sama untuk memulai pengelasan untuk meminimalkan kerusakan pengelasan
K. Proses Fit-Up
Eksternal klem harus digunakan untuk mengelas semua butt joint untuk meminimalkan kesalahan akibat salah seting seperti, penyimpangan kemiringan yang melebihi toleransi, timbul posisi high – low antar dua pipa.
Eksternal klem dapat dilepas setelah pengelasan root selesai.
Untuk pipa yang memiliki ketebalan yang sama maka toleransi kemiringannya tidak boleh lebih dari 1/16”.
Dianjurkan untuk seminimal mungkin menggunakan palu untuk membantu proses fit-up untuk menjaga lapisan pipa agar tidak rusak serta menjaga kesilindrisan pipa. Metode kerja fit-up:
1. membersihkan karat pada permukaan bevel dengan gerinda tangan. 2. membersihkan bagian dalam pipa dengan sablon.
3. menaikan pipa dengan tripod minimal 45 cm dari permukaan tanah dan diganjal dengan balok & sandbag untuk melindungi pelapis pipa (coating) 4. gunakan eksternal klem untuk mengatur kesejajaran antar dua pipa agar
sesuai WPS.
5. cek gap, kesejajaran pipa dengan welding gauge dan kebersihan permukaan dan bagian dalam pipa dengan pemeriksaan visual.
Butt joint:
6. melakukan las titik oleh welder yang memiliki sertifikat.
Faktor-faktor yang harus diperhatikan oleh kontraktor adalah:
Faktor teknis Faktor non-teknis
1. Membuat kriteria untuk subkon konstruksi pemipaan
2. Melakukan tes pada welder sesuai standar
3. Melakukan kontroling terhadap proses fit-up & alignment
4. Mengatur jarak antara permukaan tanah dengan pipa minimal 50 cm agar leluasa mengelas posisi overhead
5. Melakukan kontroling terhadap kondisi mesin las.
6. Mengingatkan welder untuk menggunakan wire brush untuk membersihkan slag
7. Menggunakan kawat las yang kondisinya kering & tidak rusak.
8. Menggunakan eksternal klem pada fit-up & alignment
1. Sebaiknya dalam satu grup pengelasan ada welder & fitter yang sudah saling kenal agar komunikasi pada saat fit-up tidak bermasalah
2. Sebaiknya satu welder untuk satu mesin las yang tetap
3. Membuat lokasi pengelasan yang cukup luas, aman dan nyaman untuk pengelasan di dalam tanah
4. Mengingatkan welder agar jangan tidur terlalu malam agar kondisi badan fit keesokan harinya
5. Pemilihan Welder untuk pengelasan pipa di bawah tanah harus memperhatikan faktor psikologis welder selain faktor keahlian, contoh: sebaiknya dipilih welder yang memiliki karakter sabar & teliti
L. Pemilihan Welder
Hal – hal yang harus diperhatikan dalam pemilihan welder adalah: 1. memiliki sertifikat mengelas.
2. dalam jangka waktu 6 bulan masih aktif mengelas dengan proses yang sesuai sertifikat. 3. lulus tes (berdasarkan WPS yang telah diuji oleh badan yang berwenang).
Pihak kontraktor melakukan pengawasan dengan ketat ketika tes dilakukan.
M. Pembuatan WPS
Hal-hal yang harus diperhatikan dalam membuat WPS adalah:
1. Orang yang membuat WPS adalah mereka yang telah memiliki sertifikat Welding Engineer.
2. Dalam membuat WPS harus mengacu kepada standar: a) ASME sec IX QW V: standard WPS atau b) AWS D 1.1 : Structural Welding Code Steel. c) API 1104 : Welding of pipelines.
3. WPS di sertifikasi oleh badan yang berwenang.
N. Pemilihan mesin las
Pemilihan mesin las didasarkan kepada:
1. Aplikasi pekerjaan pengelasan, dengan mengajukan pertanyaan: a) Ingin menggunakan proses apa?
b) Besar atau kecilnya proyek? c) Jenis material apa yang ingin dilas?
2. Memilih tipe mesin las berdasarkan bahan bakarnya ( diesel / bensin / LPG ), berpengaruh kepada kemudahan mencari suplai bahan bakar di lokasi proyek, kemurahan biaya bahan bakar.
3. Kemudahan membawa mesin ke lokasi proyek, berhubungan dengan efisiensi waktu pendatangan mesin las.
4. sumber listrik, generator AC, normalnya 3000 Watt (selain untuk proses pengelasan, digunakan juga sebagai sumber tenaga untuk gerinda, wire brush, penerangan jika pengerjaan pada malam hari).
Untuk pekerjaan pengelasan pipa biasanya dipilih proses SMAW dengan bahan bakar diesel dan generator AC 3000 Watt, dengan memperhatikan kebutuhan arus dan ukuran diameter elektroda. Contoh mesin las dari produk: Lincoln, Miller.
O. Syarat-syarat Subkontraktor
Untuk memenuhi standar mutu yang sesuai spesifikasi dari owner, maka salah satu cara untuk memenuhinya adalah dengan mencari subkontraktor yang mampu mengerjakan proyek pipanisasi, untuk itu subkontraktor harus memenuhi standar yang ditetapkan oleh kontraktor, standar-standar untuk subkon adalah:
1. dari segi finansial memiliki surat jaminan penawaran, minimal sebesar penawaran yang diajukan.
2. dari segi teknis:
a) Memiliki metode kerja yang sesuai dengan pekerjaan. b) Memiliki urutan kerja yang sesuai dengan pekerjaan.
c) Memiliki PIC yang berpengalaman dibidang konstruksi pipeline.
d) Perusahaan memiliki pengalaman dalam mengerjakan proyek konstruksi pipanisasi. e) Memiliki sertifikasi yang diperlukan sesuai dengan pekerjaan.
P. Langkah – langkah untuk menghasilkan kualitas hasil pengelasan yang sesuai standar:
Hanya menggunakan mesin las, elektroda, alat bantu pengelasan dalam keadaan baik Welder memiliki pengetahuan tentang jenis material benda kerja yang akan dilas
Memilih proses pengelasan yang sesuai dengan pekerjaan dan menghasilkan hasil pengelasan yang maksimal.
Menentukan prosedur pengelasan (WPS) yang sesuai dengan pekerjaan. Memilih jenis elektroda dari vendor sesuai WPS yang telah diuji coba.
Membersihkan material benda kerja sebelum mengelas dari: karat, oli, debu, kotoran lainnya.
Membersihkan slag sebelum melakukan pengelasan pada lapisan berikutnya.
Jangan melakukan pengelasan pada daerah las titik yang retak, jadi las titik yang retak harus dibersihkan dulu baru pengelasan dilakukan.
Mengatur mesin las sesuai WPS untuk arus & voltase, serta melakukan cek pada kestabilan arus yang keluar.
Mengecek hasil fit up & alignment sesuai WPS dengan welding gauge. Sabar dan hati-hati ketika mengelas root pass, hot pass, filler, caping.
Melakukan inspeksi visual setelah selesai melakukan pengelasan, jika ada cacat sesegera mungkin menghilangkan & melakukan pengelasan ulang.
Melakukan cek akhir secara visual dan dengan welding gauge, apakah hasil pengelasan sesuai WPS.
Lampiran I
Product Uses, Properties & Hazards Aviation Gasoline
(Avgas)
Uses – Aviation gas is a gasoline fuel prepared especially for use in reciprocating piston aircraft engines.
Properties/ Hazards – Exposure may occur via inhalation, ingestion, skin absorption and skin or eye contact.
Aviation gasoline is volatile and extremely flammable. It may contain benzene and may cause cancer (excessive exposure to benzene may cause leukemia in humans). Vapors are moderately irritating to the eyes and to the respiratory passages. Ingestion may result in vomiting. Avoid aspiration of vomitus into lungs as small quantities may result in aspiration pneumonitis. Prolonged immersion of skin in the liquid may lead to chemical burns. If liquid is accidentally aspirated into the lungs it can cause a severe inflammation of the lung.
Anhydrous Ammonia
Uses – Anhydrous ammonia is used as a fertilizer for agriculture and farming. It is also used as an industrial refrigerant in cold-storage and ice-making plants. The bulk of anhydrous ammonia transported by pipelines can be found in the Midwest.
Properties/ Hazards – Anhydrous ammonia is the liquefied form of pure ammonia gas. It is a colorless gas or liquid with an extremely pungent odor. Anhydrous ammonia has a very high ignition temperature (1,204°F). Thus, it is extremely unlikely to ignite if released in open air. There are, however, documented cases of anhydrous ammonia explosions in structures and confined locations. Ammonia is a respiratory irritant and persons with impaired pulmonary function may be at increased risk from exposure. Exposure to anhydrous ammonia can result in burning of the eyes, conjunctivitis, skin irritation, swelling of the eyelids and lips, dry red mouth and tongue, burning of the throat, and coughing. More severe cases of exposure could result in difficulty in breathing, signs and symptoms of lung congestion, and, ultimately, death from respiratory failure due to edema.
Bitumen Uses –Bitumen is blended with condensates for pipeline injection. The bitumen blend stream is used by refiners with heavy oil refining capabilities and is a preferred feedstock for producing asphalt. Properties/ Hazards – Bitumen is a n extra heavy crude oil. As with all petroleum substances, crude oil may emit vapors that are heavier than air and will collect in low or enclosed areas. These vapors are simple asphyxiants in that they will displace oxygen and create an oxygen-deficient atmosphere in those areas. Hydrocarbon vapors are
flammable or combustible.
Butane See Liquefied Petroleum Gas
Carbon Dioxide Uses – Carbon dioxide is a naturally occurring gas that is transported and used in the petroleum industry.
Properties/Hazards – Carbon dioxide is a heavy gas that is transported by pipeline as a compressed fluid consisting of more than 90% carbon dioxide molecules. It is a colorless, odorless and tasteless gas. Under normal conditions carbon dioxide is stable, inert and nontoxic. However, it is about 15 times heavier than air. When released it will sink to and collect in low points and can act as a simple asphyxiant when released in confined or enclosed areas. As such, it can displace breathing air and is considered hazardous. Carbon dioxide is also corrosive in the presence of water vapor. Compressed
Natural Gas
Uses – See Natural Gas. Compressed natural gas is often used as an alternative fuel for automobiles and industrial motors.
Properties/Hazards - Natural gas is odorless, colorless and tasteless in its natural state. It is nontoxic, but if released within an enclosed area it can displace oxygen and act as a simple asphyxiant. When mixed with the proper amount of air, it is flammable/explosive. Incomplete combustion resulting from an inadequate airflow can generate harmful byproducts such as carbon monoxide. At ambient temperatures it remains in gaseous form; however, it can be compressed (CNG) under high pressure t o make it convenient for use in other applications or liquefied (LNG) under extremely cold temperatures (-260°F) to facilitate efficient transportation of the gas. As with any compressed gas, CNG is under high pressure and must be contained in safe, approved containers and must be handled accordingly.
Condensates Uses – Condensates include a variety of hydrocarbon extracts from natural gas and petroleum extraction operations. They are typically used to dilute and blend heavy oils. They are also used for refinery and petrochemical feedstocks.
Properties/Hazards – Condensates can be extremely flammable and toxic. Combustion can give off carbon monoxide, carbon dioxide and unidentified organic compounds. Hydrogen sulfide vapors may be present. Hydrogen sulfide is a toxic gas and exposure to relatively low concentrations of it can result in death.
As with all petroleum substances, condensates may emit vapors that are heavier than air and will collect in low or enclosed areas. These vapors are simple asphyxiants in that they will displace oxygen and create an oxygen-deficient atmosphere in those areas. Hydrocarbon vapors are flammable or combustible. Ingestion may result in
vomiting. Aspiration of vomitus into lungs as small quantities may result in aspiration pneumonitis.
Crude Oil (Low Sulfur) (High-Sulfur)
Uses – Crude oil is unrefined petroleum that is extracted from beneath the earth’s surface through oil wells. As it comes from the well, crude oil contains a mixture of oil, gas, water and other impurities, such as metallic compounds and sulfur. Crude oil containing little or no sulfur is often referred to as “sweet crude.” Crude oil containing high concentrations of sulfur and hydrogen sulfide is commonly referred to as “sour crude.” Refinement of crude oil produces petroleum products that we use every day, such as motor oils and gasoline, as well as petrochemical feed stocks used in the production of other common, everyday products, such as plastics and pharmaceutical drugs.
Properties/Hazards – Hydrogen sulfide found in sour crude is a toxic gas and exposure to relatively low concentrations of it can result in death. Exposure may occur via inhalation, ingestion, skin absorption and skin or eye contact.
As with all petroleum substances, crude oil may emit vapors that are heavier than air and will collect in low or enclosed areas. These vapors are simple asphyxiants in that they will displace oxygen and create an oxygen-deficient atmosphere in those areas. Hydrocarbon vapors are flammable or combustible.
Distillate Fuel Oils Uses – Distillate fuel oils include diesel fuel and fuel oils. Diesel fuel is a light hydrocarbon mixture for use in diesel engines. Diesel engines are used to power the hundreds of thousands of tractor & trailer trucks that cross our nation’s highways daily. Diesel engines are also used in passenger cars and light trucks and in marine applications. Refined fuel oil comes in two grades: Number 1 distillate (kerosene) which is used in many home heating applications, and a heavier Number 2 fuel oil used in many industrial heating and burner applications.
Properties/Hazards - Exposure to kerosene and other distillate fuel oils may occur via inhalation, ingestion, skin absorption and skin or eye contact.
Distillate fuel oil vapors are moderately irritating to the eyes and to the respiratory passages. Ingestion may result in vomiting. Aspiration of vomitus into lungs as small quantities may result in aspiration pneumonitis. These fuel oils may be absorbed by skin contact. Prolonged immersion of skin in the liquid may lead to chemical burns. If distillate fuel oil liquid is accidentally aspirated into the lungs it can cause a severe inflammation of the lung.
Ethane Uses – Ethane is primarily used as a petrochemical feedstock.
simple hydrocarbon that is a colorless, odorless and flammable gas. It is nontoxic but can act as a simple asphyxiant. Ethane may be transported as liquefied petroleum gas as part of a mixture with p ropane (commonly called ethane/propane mix).
Ethylene Uses – Ethylene is primarily used as a petrochemical feedstock for various chemicals and petrochemical materials used in the manufacture of plastic products.
Properties/ Hazards – Ethylene is a simple hydrocarbon that is a colorless flammable gas with a faint odor that is slightly sweet. It is nontoxic but can act as a simple asphyxiant. Ethylene may be transported as a gas or a liquid.
Gasoline Uses – Refined gasoline is the most commonly recognized refined petroleum product. It is universally used as a motor fuel for internal combustion, spark-ignited engines. Gasoline is refined in several grades and oxygenated compounds may be added to gasoline at the