Oleh I Komang Ardo Awamasu Dosen Pembimbing : Ir. Rochman Rochiem, M.Sc.

(1)

Oleh

I Komang Ardo Awamasu 270910009

Dosen Pembimbing :

Ir. Rochman Rochiem, M.Sc.

Jurusan Teknik Material dan Metalurgi Fakultas Teknologi Industri

Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya

PENGARUH PWHT DAN NON PWHT DENGAN LAS GTAW TERHADAP SIFAT MEKANIK DAN STRUKTUR MIKRO PADA PIPA ASTM A106 GRADE

(2)

BAB 1

(3)

LATAR BELAKANG

Pipa

Small bore kompresor

KEGAGALAN PADA LOGAM

LAS

(4)

TUJUAN

PWHT

SIFAT MEKANIK

(5)

BATASAN MASALAH



Material bersifat homogen dan tidak ada

kecacatan



Selama proses pengelasan ,faktor

lingkungan diabaikan.



Parameter-parameter las lain yang tidak

diamati dianggap konstan.



Kondisi mesin las, alat uji dan alat ukur

(6)

BAB 2

(7)



PENGELASAN

Menurut DIN (Deutsche Industrie Norman) pengelasan adalah ikatan metalurgi pada sambungan logam atau logam paduan yang dilaksanakan dalam keadaan cair atau leleh. Dengan kata lain, las merupakan sambungan setempat dari beberapa batang logam dengan menggunakan energi panas. Mengelas bukan hanya

memanaskan dua bagian benda sampai mencair dan menunggu

sampai memebeku kembali, tetapi membuat lasan yang utuh dengan cara memberikan bahan tambah atau elektroda pada saat

dipanaskan sehingga mempunyai kekuatan sesuai yang dikehendaki.

 Dalam pengelasan, ada beberapa bagian bahan yang mempunyai sifat

kekuatan bahan akibat proses pengelasan, diantaranya adalah :

 Logam induk ( Base Metal ),

 HAZ ( Heat Affected Zone )

(8)

Metode Pengelasan

(9)

(10)

PWHT



Bertujuan untuk menghilangkan tegangan

sisa setelah proses pengelasan



Parameter - parameter dalam PWHT

yang perlu dijaga adalah:

◦

Heating rate

◦

Holding temperature

(11)

BAB 3

(12)

(13)

Alat dan bahan

ALAT:

 Welding Gauge s/n WHS-06 (general linear measurements up to 60

mm or 2 inches)

 Wipro Profesional Tools model X95-0316 kapasitas 3m/10ft, width

16mm

 Lathe Machinemerk LEBLOND s/n 62-27-0003  Digital Clamp Meter Merk SANWA DCM400AD

 DC Welding Generator Miller Blue 600X s/n PKP WM O14  Peralatan Magnetic Particle Inspection

 Peralatan Radiography

 Radiography Film Viewer VIEW-LITE 0417 no.aset : 83.17.0000082  Peralatan PWHT (Electric Furnace)

 Ultimate Tensile Testing Machine GOTECH GT-7001-LC50 dengan

kapasitas 50 Ton

(14)

 Mikroskop Optik dengan kapasitas sampai 1000 kali perbesaran  Mesin SEM-EDX  Mesin XRD  Mesin Cutting  Mesin Bor  Gergaji besi  Kikir

 Jangka Sorong dengan ketelitihan 0,1 mm merk MITUTOYO buatan

Jepang

 Penggaris besi  Kamera

 Peralatan Uji Metallography  Mesin Polishing

 Mesin Grinding

 Gelas Beker

 Gelas Ukur

 Pipet

 Amplas/Kertas Gosok Grade 80 mesh hingga 2000 mesh

 Kain woll/bludru

(15)

Bahan :

 Pipe Wall ASTM A-106 Grade B (nominal pipe size ¾” dan 1”)

No. COMPOSITION (%)

STANDART ASTM A106 GRADE B

HASIL SPEKTROANALYZER _KETERANG

AN

PIPE WALL 3/4 " PIPE WALL 1 "

1. CARBON max. 0.3 0,166 0,205 SESUAI 2. MANGANESE 0.29-1.06 0,464 0,479 SESUAI 3. PHOSPHORUS max. 0.035 0,0118 0,013 SESUAI 4. SULFUR max. 0.035 0,0215 0,026 SESUAI 5. SILICON min. 0.10 0,228 0,282 SESUAI 6. CHROME max. 0.40 0,015 0,082 SESUAI 7. COPPER max. 0.40 0,0166 0,03 SESUAI 8. MOLYBDENUM max. 0.15 0,0018 0,037 SESUAI 9. NICKEL max. 0.40 < 0,0010 0,02 SESUAI 10. VANADIUM max. 0.08 < 0,0010 0,002 SESUAI

(16)

Carbon Equivalent



Perhitungan pada pipe wall ASTM A-106

(1 inch)



American Welding Society

(AWS)

CE = 0,205 + 0,1268 + 0,0242+ 0,003

CE = 0,359

(17)

Carbon equivalent (CE) Weldability Up to 0.35 Excellent 0.36–0.40 Very good 0.41–0.45 Good 0.46–0.50 Fair Over 0.50 Poor

(18)

(19)

Pengelasan GTAW

Weld

Layer (s) Process

Filler

Metal Current _Volt Range Travel Speed Range (mm/min.) Heat Input (kJ/mm) Class Dia. Type Polarity Amp. Range

1 _GTAW _ER70SG _2,4 _DCEN _110-113 _{10-11 V} _0,9 _73,33

Weld

Layer (s) Process

Filler

Metal Current Volt Range

Travel Speed Range (mm/min.) Heat Input (kJ/mm) Class Dia. Type Polarity Amp. Range

1 _GTAW _ER70SG _2,4 _DCEN _110-113 _{10-11 V} 0,9-1 73,33

Weld

Layer (s) Process

Filler Metal Current _Volt

Range Range (mm/min.)Travel Speed Heat Input(kJ/mm) Class Dia.

Type

Polarity Amp. Range

1 _GTAW _ER70SG _2,4 _DCEN _109-112 _{9-10 V} _0,8 _73,33 2 GTAW ER70SG 2,4 DCEN 109-112 9-10 V 0,8 73,33

Butt Weld

Fillet Weld (1:1)

(20)



Filler metal yang di gunakan adalah ER

(21)

PWHT



ASME Code for Pressure Piping,

(22)

Bab 4

(23)

Non Destructive Test



Magnetic partikel

◦

Dilakukan pada fillet weld

◦

Tidak terdapat cacat pada Las



Radiography

◦

Dilakukan pada butt weld

(24)

(25)

(26)

Pengujian Tarik



Butt weld

NON PWHT PWHT

Hasil Uji Tarik TP-1A TP-1B TP-1C TP-2A TP-2B TP-2C

Thickness (mm) 8,40 8,40 8,20 7,70 7,40 7,30 Width (mm) 19,00 19,00 18,60 16,60 18,90 17,60 Area (mm2₎ 159,60 159,60 152,50 127,82 139,86 128,48 Yield 0,2% offset (kgf) - - - 15,07 16,98 13,87 Yield Point (kgf) 20,72 20,74 21,90 - - -Yield Strength (kgf/mm2₎ 15,07 16,98 13,87 20,72 24,36 24,62 Max. Load (kgf) 3846,2 4321,5 4190,3 4154,8 4664,6 4523,5 UTS (kgf/mm2₎ 24,10 27,08 27,47 32,51 33,35 35,21 Keuletan (%) 28,33 29,17 29,17 35,00 35,83 34,17

(27)

(28)



Fillet Weld

Hasil Uji Tarik TP-G-1 TP-G-2 TP-G-3 TP-G-4 TP-G-5 TP-G-6

Area (mm2₎ 447,75 447,75 447,75 447,75 447,75 447,75 Yield 0,2% offset (kgf) 4500,00 3600,00 3600,00 6000,00 4000,00 3040,00 Yield Strength (kgf/mm2₎ 10,05 8,04 8,04 13,40 8,93 6,79 Max. Load (kgf) 10520,04 10106,64 10687,55 9672,00 9615,90 9477,32 UTS (kgf/mm2₎ 23,50 22,57 23,87 21,60 21,48 21,17 Keuletan (%) 58,97 58,64 53,33 60,63 59,96 61,62

Character of Failure &

Location Base Base Base Base Base Base

Hasil Uji Tarik TP-G-9 TP-G-10 TP-G-11 TP-G-12 TP-G-13

Area (mm2₎ 447,75 447,75 447,75 447,75 447,75 Yield 0,2% offset (kgf) 4200 3300 3800 3230 3200 Yield Strength (kgf/mm2₎ 9,38 7,37 8,49 7,21 7,15 Max. Load (kgf) 10304,82 10298,13 9867 9144 9599,77 UTS (kgf/mm2₎ 23,01 23,00 22,04 20,42 21,44 Keuletan (%) 58,30 56,31 57,97 59,30 61,95

Character of Failure &

Location Base Base Base Base Base

1:1

(29)

(30)

Hardness

(31)

Spesimen VHN Base _Rata-rata VHN HAZ_Rata-rata VHN Weld _Rata-rata 1A 125,8 223,4 193,2 1B 120 220 192,6 1C 123,8 227,2 194 2A (PWHT) 126,4 221,8 182,2 2B (PWHT) 126,4 221,2 190,8 2C (PWHT) 125,4 223,8 194,4

(32)

(33)

(34)

Metallography



Makro butt weld

Non PWHT

(35)

TEST PIECE PERLAKUAN

LEBAR HAZ (mm)

KIRI KANAN RATA-RATA 1A NON PWHT - 6 6 1B NON PWHT - 6 6 1C NON PWHT - 6 6 2A PWHT - 6 6 2B PWHT 6 - 6 2C PWHT - 6 6

(36)



Makro Fillet Weld

PWHT PWHT Non PWHT Non PWHT 1:1 1:2

(37)

VARIASI SPESIMEN LEBAR HAZ (mm)

KAKI LAS PERLAKUAN KANAN KIRI ATAS KIRI BAWAH RATA-RATA

1:1 NON PWHT 3 1 5 3,00 1:1 PWHT 3 3 5 3,67 1:2 NON PWHT 4 4 6 4,67 1:2 PWHT 4 4 7 5,00

(38)



Mikro Butt Weld

Base metal PWHT Non PWHT PWHT Non PWHT HAZ

(39)

PWHT Non PWHT

Weld metal

(40)



Mikro Fillet Weld

PWHT Non PWHT PWHT Non PWHT Base metal HAZ

(41)

Weld metal

PWHT Non PWHT

(42)

Analisa XRD

 Non PWHT JCPDF #87-0722/ICSD #064999, JCPDF #87-0721/ICSD #064998,  PWHT JCPDF #85-1410/ICSD #064794.

(43)

Analisa Rietvield

Non PWHT

(44)

SPESIEMN PERLAKUAN PARAMETER U e s(GPa) 1 PWHT 0.017257 0,027 7,65 2 NON PWHT 0.027176 0,034 9.639

(45)

SEM-EDX



menunjuk bentuk morfologi dan unsur apa saja yang terdapat

dari hasil pengelasan dengan perlakuan PWHT maupun tanpa

PWHT setiap daerah base metal, HAZ, weld metal.



Tidak menunjukan juga tidak tadanya cacat pada pengelasan.



unsur yang masih mendominasi adalah unsur Fe pada setiap

spesimen. Pada spesimen 1 tanpa PWHT unsur Fe terdapat

82,35%(base metal), 82,61%(HAZ), 80%(weld metal)

sedangkan spesimen 2 dengan PWHT unsur Fe terdapat

80,39%(base metal), 78,68%(HAZ), 75,74%(weld metal). hasil

in hampir sama dengan hasil pengujian XRD sebelumnya

dimana unsur Fe lebih dominan. Adapun unsur laen pengotor

seperti oksigen kadarnya tertinggi terdapat pada daerah weld

metal sebesar 4,47%(tanpa PWHT) dan 4,93%(PWHT) yang

dapat menurunkan sifat material.

(46)

(47)

(48)

(49)

(50)

BAB 5

(51)

Kesimpulan

Dari penelitian yang telah di lakukandapat

di tarikbeberapakesimpulansebagaiberikut :



Perlakuan Post Weald Heat Treatment pada

penelitian ini menaikan nilai keuletan setiap

jenis sambungan las karena turunnya

tegangan sisa pada hasil pengelasan.



Jenis sambungan las dan Perlakuan PWHT

tidak memberikan pengaruh yang signifikan

pada struktur mikro

(52)

Saran



Melakukan kontrol siklus thermal pada

saaat proses pengelasan



Perlu dilakukan pemeriksaan lebih lanjut

pengukuran adanya tegangan sisa pada

material lasan menggunakan alat strain

gauge



Pengujian XRd dan SEM-EDX di lakukan

(53)