PENGARUH PARAMETER PROSES PELASAN DENGAN MAGNETIC FORCE WELDING TERHADAP KARAKTERISTIK HASIL LAS

PENGARUH PARAMETER PROSES PELASAN DENGAN MAGNETIC FORCE WELDING TERHADAP

KARAKTERISTIK HASIL LAS

Abdul latief, Tri Yulianto, Joko Kiswora, Mugiono Dede Sutarya, Asep Sirnagan, Toto Sudarto

Pusat Elemen Bakar Nuklir

ABSTRAK

PENGARUH PARAMETER PROSES PELASAN DENGAN MAGNETIC FORCE WELDING TERHADAP KARAKTERISTIK HASIL LAS. Pengelasan tutup ujung dan kelongsong bahan bakar nuklir tipe Cirene memakai Magnetic Force Welding (MFW) merupakan cara pengelasan paduan antara las titik dan gaya magnet. Parameter proses pelasan yang divariasikan adalah arus las (25%, 35%, 45%, 55%, 65% dan 75% arus maksimum), waktu las (11, 14, 17, 20, 23 dan 26 siklus) dan bentuk ujung kelongsong (membentuk sudut 0°, 25°, 35°, 45°, 55°, dan 65°).

Untuk mengetahui karakteristik hasil las dilakukan pengamatan visual las, struktur mikro (prosentase sambungan las, lebar HAZ) dan pengukuran perubahan berat hasil las yang diuji korosi pada suhu 300°C dan waktu 0,5; 2; 3,5; 5 dan 6,5 jam. Hasil penelitian menunjukan bahwa arus las, waktu las dan bentuk ujung kelongsong sangat menentukan karakteristik hasil las. Parameter pengelasan yang dapat menghasilkan sambungan las optimum adalah : arus las 65% arus maksimum (18.100 A), waktu pengelasan 23 siklus dan bentuk ujung kelongsong 45°.

Sedangkan hasil uji korosi terhadap hasil las pada suhu 300°C dalam berbagai waktu (0,5 - 6,5 jam) memberikan informasi bahwa semakin besar arus / waktu las maka hasil las semakin

mudah terkorosi.

ABSTRACT

EFFECTS OF WELDING PROCESS PARAMETERS USING MAGNETIC FORCE WELDING ON THE CHARACTERISTIC OF THE WELD. Welding of end cap and fuel element pin of Cirene type nuclear fuel element using "Magnetic Force Welding (MFW)" is a method of welding which combines spot welding and magnetic force. The welding process parameters varied include weld current (25%, 35%, 45%, 55%, 65% and 75% of maximum current), weld cycle (11, 14, 17, 20, 23 and 26 cycles) and end shape of fuel element pin (0°, 25°, 35°, 45°, 55°, and 65°). To determine the characteristics of the welded material, visual observation of the weld and its microstructures (welded joint percentage, HAZ width) also corrosion tests at 300°C for 0,5; 2; 3,5; 5 and 6,5 hours into the weld using the measurement of weight gain have been performed. The results show that weld current, weld cycles and end shape of fuel element pin are important factors in determining the weld charateristics. Welding parameters that give optimum weldedjoint are the use ofweld current is at 65% ofmaximum current (18.100 A), with 23 cycles of weld cycie and 45° angle of end shape of fuel element pin sample. The corrosion testing result at 300° C for various corrosion time (0,5 -6,5 hours) indicated that the higher the weld curwnt/weld cycle, the easierthe weld corrode.

PENDAHULUAN

Zircaloy-2 sering dipakai dalam reaktor jenis LWR (BWR) atau HWR (Candu, Cirene), baik dalam bentuk kelongsong maupun sebagai komponen lain. Pemakaian tersebut didasarkan atas sifat-sifat yang dimiliki zircaloy-2 baik itu sifat fisik, kimia maupun neutroniknya.111 Salah satu pemakaian zircaloy-2 dalam reaktor BWR dan HWR adalah bentuk kelongsong dan tutup ujung elemen bakar nuklir. Untuk merakit antara

tutup ujung dan kelongsong elemen bakar nuklir diperlukan suatu cara untuk menyambung kedua logam tersebut, yaitu dengan pengelasan.

Salah satu cara pengelasan antara tutup ujung dengan kelongsong elemen bakar nuklir adalah Magnetic Force Welding (MFW).[2i

Prinsip pengelasan MFW adalah merupakan paduan antara gaya tekan dan arus listrik.

Permukaan tutup ujung dan kelongsong yang dilas ditekan satu sama lain dan pada saat

yang bersamaan arus listrik dialirkan sehingga keduanya menempel. Kualitas penempelan ini sangat ditentukan oieh besarnya arus listrik dan waktu pengelasan serta bentuk ujung kelongsong.^I3|4) Kualitas hasil las tutup ujung dan kelongsong juga tidak dapat lepas dari ketahanan terhadap korosi, hai ini dikarenakan elemen bakar nuklir nantinya diiradiasi dalam reaktor, yang mengalami korosi dalam uap air/air.'5'' Parameter-parameter proses las tersebut sangat menentukan karakteristik hasil las dan mempunyai pengaruh terhadap laju korosi/

oksidasi dalam uap air bertekanan.

Sehubungan dengan hal ini maka dilakukan penelitian tahap awal yaitu "PENGARUH PARAMETER PROSES PELASAN DENGAN MAGNETIC FORCE WELDING TERHADAP KARAKTERISTIK HASIL LAS".

Pada proses pengelasan dengan MFW, semakin besar arus dan waktu las menyebabkan masukan panas las yang ditimbulkan semakin besar. Bertambah besarnya panas las akan memperluas daerah plastis antara tutup ujung kelongsong yang bersinggungan. Sehingga penyambungan logam tersebut semakin baik. Tetapi disertai meluasnya daerah HAZ dan mudah terkorosi.

Bentuk ujung kelongsong akan menentukan luas bidang kontak antara tutup ujung dan kelongsong yang menentukan cacat kualitas hasil las.

Untuk mengetahui karakterisitik hasil las dilakukan pengamatan struktur mikro {prosentase sambungan las, lebar HAZ), visual dan uji korosi hasil las pada suhu 300°C dan waktu 0,5 - 6,5 jam. Perubahan berat yang terjadi selama korosi dilakukan dengan metoda gravimetri.

DASAR TEORI

1. PENGELASAN LOGAM ZIRCALOY-2 Logam zircaloy-2 bersifat mudah menyerap gas, misalnya gas hidrogen, oksigen dan nitrogen yang dapat menimbulkan kerapuhan, maka dari itu untuk mengelas logam zircaloy-2 diperlukan gas pengungkung (inert gas) agar selama pengelasan zircaloy-2 tidak menyerap gas H2, N² dan O² Keberhasilan pengelasan sangat ditentukan oleh gas pengungkung (Ar , He), suasananya harus kering, dalam ruang

tertutup agar terhindar dari udara. Di samping hal tersebut diatas, kualitas hasil sangat ditentukan oleh besarnya parameter proses yang diamati. Di Bidang Elemen Bakar Eksperimental pengelasan tutup ujung elemen bakar nuklir dipakai alat Magnetic Force Welding (MFW). Pengelasan cara MFW adalah merupakan paduan pengelasan tahanan listrik dan gaya tekan permukaan tutup ujung kelongsong dan kelongsong yang dilas ditekan satu sama lain dan pada saat yang bersamaan arus listrik dialirkan (masukan panas) sehingga permukaan kedua logam menjadi panas, plastis, terjadi difusi dan menyatu. Besarnya energi panas yang diberikan dapat dihitung dengan rumus:

H = I

2

. R . T

dimana:

H = Panas, BTU; I = Arus las, Arnpere; R = Tahanan yang bekerja ,Ohm; T = Waktu, dalam detik.

Parameter proses yang berpengaruh adalah arus las, waktu pengelasan dan konstruksi ujung kelongsong. Ketiganya menentukan kualitas hasil las (prosen sambungan las, lebar HAZ, cacat). Disamping ketiga parameter tersebut diatas, besarnya gaya magnet, prosen arus magnet dan waktu dorong juga menentukan kualitas hasil las.

2. STRUKTUR MIKRO DAN SIFAT MEKANIK Strukutr mikro zircaloy-2 setelah dilas sangat tergantung pada masukan panas yang diberikan (besarnya ditentukan oleh arus las dan waktu pengelasan) dan waktu pendinginan dari fasa pemanasan ke suhu kamar. Dengan perubahan struktur mikro ini maka sifat mekanik yang dimilikinya juga berubah. Hubungan antara kecepatan pendinginan dan struktur mikro yang terbentuk dapat digambarkan daiam diagram yang menghubungkan waktu, suhu dan tranformasi pendinginan kontinu (CCT).

Contoh dari diagram CCT untuk zircaloy-2 ditunjukan dalam gambar 2-1.[7] Dari gambar dapat dilihat bahwa pada suhu tertentu, logam didinginkan dalam waktu yang berbeda maka struktur akhir yang terjadi akan berbeda, dengan bantuan diagram ini maka dapat diramalkan dan ditentukan fasa yang akan terbentuk atau sebaliknya.

Umperaluf*

lOmki t n

MO s'

1 „

l /

IC

1 10

« •

" " \

II

g,pI K l p l t a l n

\ ^

" ~ - — . io%

10" 10'

— -G Osllwgl'il. 7)

iOlm 100 nm 100 lun MllM pioclpMktt tfumiur L <cikuut«d fiom «^u./Z/l

9 0 * DigiM ol prsclpHclkwi fclk(riatt4 trofn f^u./t/)

10' 10* • 10

Gambar 2-1 Transformasi Pendinginan Kontinu Zircaloy-2^m 3. KOROSI ZIRCALOY-2

Paduan zirconium (zircaloy-2) dipilih sebagai kelongsong bahan bakar type LWR/

HWR karena tahan terhadap korosi pada temperatur tinggi (uap air / air, di bawah suhu 400°C). Di dalam lingkungan uap/air bertekanan tinggi, zirconium/paduannya mengalami korosi pelepasan (breakaway) sebelum terjadi pelepasan, selaput oksida yang tipis berwarna hitam mengkilat, menempel kuat pada permukaan logam.

Setelah masa peralihan, selaput oksida berwarna hitam yang terbentuk berubah menjadi tepung berwama putih kekuningan, Gambar 2-2, menunjukan skema korosi pada zirconium / paduannya.¹⁵¹

pelepasan

Gambar 2-2 Skema korosi pada zirconium/

paduannya15'

Pada Gambar 2-2 terlihat perilaku pelepasan oksida dengan waktu yang cukup lama. Pada awalnya pertambahan berat rendah, tiba-tiba laju oksidasi meningkat, kurva A mengulang pada parabolik seperti yang terjadi pada awal oksidasi, sedangkan kurva B laju oksidasi berlanjut dengan lonjakan menurut kurva linear disertai laju penipisan logam yang tinggi.

Pada saat pengelasan, logam yang dilas mendapat masukan panas dan terjadi pendinginan oleh logamnya sendiri dan iingkungannya, dengan demikian akan terjadi perbedaan laju pendinginan antara bagian permukaan dan bagian tengahnya dan dapat mempengaruhi penyusutan serta dapat menimbulkan tegangan sisa setelah bahan menjadi dingin. Bagian yang terkena tegangan sisa tarik bersifat anodik dan lebih mudah terkena korosi.

BAHAN DAN TATA KERJA

Bahan awal yang dilas adalah zircaloy-2, bentuk pejal dan kelongsong dengan komposisi kimia : 1,5 % Sn ; 0,14 % Fe ; 0,09

% Cr; 0,05 % N i ; 0,010 % N (max) ; 0,13 % O dan Zr (balance). Spesimen yang dilas adalah tutup ujung kelongsong (pejal) dan kelongsong zircaloy-2. Diameter tutup ujung kelongsong 20,6 ± 0,05 mm dan panjangnya 7,5 + 0,05 mm. Setelah itu ujung kelongsong dibentuk dan mempunyai sudut yang bervariasi (90°/0°; 25°; 35°; 45°; 55° dan 65°).

Tutup ujung kelongsong - kelongsong dicuci dengan ultrasonic selama 20 detik dalam larutan alkohol dan spesimen siap dilas.

Variasi proses pengelasan yang diamati adalah prosen arus (25 % A , 35 % A , 45 % A , 55 % A, 65 % A, 65 % A , dan 75 % A ), waktu pengelasan / cyclus ( 1 1 , 14, 17, 20, 23, dan 26), bentuk ujung kelongsong bersudut (90°/ 0°; 25°; 35°; 45°; 55° dan 65°). Hasil las dengan variasi parameter tersebut diuji korosi dalam autoclave pada suhu 300°C tekanan 11-12 bar dan waktu korosi divariasi 0,5 ; 2 ; 3,5 ; 5 dan 6,5 jam. Pengamatan hasil lasan yang dilakukan yaitu pengamatan visual (cacat, perubahan warna dan perubahan bentuk), struktur mikro (prosen sambungan las, lebar HAZ dan struktur mik.ro). Larutan etsa yang dipakai campuran antara 45 ml HNO3 65%, 15 ml H2O, 7 ml HF 45%, 45 ml glycerol, 45 ml H2O dalam waktu 20 detik.

Terhadap spesimen uji korosi dilakuan pengamplasan # 600 dicuci dengan alkohol

(ultrasonic cieaner), dikenai proses pickling (3,5% HF (52 %), 10% HNO3 (densitas 1,42), air distilasi), kemudian dinetralkan dengan air dan dimasukan ke dalam larutan stopper (AI(NO³)³ 9H²O, 15% berat), lalu dicuci dengan ultrasonic cleaner sebelum dan setelah diuji korosi, spesimen ditimbang dan diukur luas permukaannya.

HASIL EKSPERIMEN

Hasil eksperimen tentang pengaruh perubahan parameter terhadap karakteristik hasil lasan tutup ujung elemen bakar nuklir disajikan dalam lampiran (Tabel 1, 2, 3, dan 4) dan gambar struktur mikro (Gambar 4-2, 3, 4, 6, 7, 8,10dan11)

a. Pengaruh perubahan prosen arus las Pengelasan tutup ujung elemen bakar dengan cyclus 17, bentuk ujung kelongsong 45° dan prosen arus las yang divariasi (45 % A , 50 % A , 55 % A , 60 % A , 65 % A , 70 % A dan 75 % A) memberikan hasil seperti Gambar4-1, 2, 3 dan 4. Gambar 4-1 hasil pengelasan dengan perubahan arus las antara 45 % A - 75 % A. Hasil pengelasan tersebut menunjukan bahwa prosen sambungan las semakin besar dengan naiknya arus las, tetapi setelah arus las diatas 65 % A maka prosen sambungan las akan menurun disertai menyempitnya lebar daerah HAZ dan cacat pada tutup ujung kelongsong (TabeM).

Pada saat arus las 65 %, didapat prosen sambungan las yang paling besar.

Sebelum diperoleh prosert arus yang optimum yaitu antara 60 - 65 % A, kenaikan prosen sambungan las sangat besar jika dibandingkan dengan arus las antara 45 - 60 % A. Arus las setelah 65 % sampai 75 % , penurunan sambungan lasnya sangat drastis sekali (sampai 0 % pada 75 % A). Disamping Gambar 4-1 dapat juga dilihat hasil struktur mikro las (Gambar 4-2, 3 dan 4). Pada Gambar 4-2 (kondisi las 45 % A , cyclus 17 dan bentuk ujung kelongsong 45°), hasil sambungan las tidak tampak, terlihat ada garis memanjang yang terletak antara kelongsong dan ujung tutup elemen bakar nuklir.

y - O.0O62fl.O5ftk 5.2741*220.891 + 3 R = 0.7636

Gambar 4-1 Pengaruh perubahan prosen arus terhadap kualitas hasil las

Gambar 4-2 Pengelasan 45% A, cyclus 17 dan bentuk ujung kelongsong 45°

Gambar 4-3 Pengelasan65 % A, cyclus 17 dan bentuk ujung kelongsong 45°

Gambar 4-4 Pengelasan 75 % A, cyclus 17 dan bentuk ujung kelongsong 45°

Gambar 4-3 (kondisi las 45% A, cyclus 17 dan bentuk ujung kelongsong 45°) terlihat bahwa sebagian besar kelongsong menjadi satu dengan ujung tutup. Pada batas antara tutup ujung dan kelongsong terdapat perubahan struktur mikro (terutama struktur mikro kelongsong) serta melebarnya daerah HAZ (Tabel 1). Sedangkan gambar 4-4 (kondisi ias 75 % A, siklus 17 dan bentuk ujung kelongsong 45°) terlihat bahwa hasil las;

sebagian besar tidak menyambung dan sebagian besar ujung kelongsong keluar dari tutup ujung.

b. Pengaruh perubahan waktu pengelasan Pengelasan tutup ujung elemen bakar dengan prosen arus 65 % A, bentuk ujung kelongsong 45° dan waktu pengelasan divariasi 11, 14, 17, 20, 23 dan 26 cyclus memberikan hasil seperti Gambar 4-5, 6, 7 dan 8. Gambar 4-5 hasil pengelasan dengan perubahan waktu 11 - 26, memberikan hasil bahwa dengan kenaikan waktu pengelasan maka prosen sambungan las seimakin besar, tetapi pada saat waktu pengelasan 26 cyclus disertai cacat pada ujung kelongsong (Tabel 2). Pengelasan dengan cyclus 1 1 - 1 7 , belum terjadi penyambungan antara tutup ujung dengan kelongsong, setelah cyclus dinaikan sampai 23, sambungan las meningkat menjadi 80 %. Tetapi pada waktu cyclus 26 penyambungan las menjadi 90 % yang disertai cacat pada tutup ujung dan retak pada ujung kelongsong.

60.

y - -0.02311* 1.63-M- 41.2471+ USMt - [740.

IP-I

10 15 20 25 30 Cydus

Gambar4-5 Pengaruh perubahan siklus/

waktu pengelasan terhadap % sambungan las

Gambar 4-6, 7 dan 8 adalah struktur mikro hasil pengelasan dengan 65 % A, bentuk ujung kelongsong 45° dan cyclus 11, 23 dan 26. Hasil las dengan cyclus 11, belum terjadi penyambungan (Gambar 4-6), ditandai dengan adanya garis memanjang pada sambungan antara tutup ujung dan kelongsong .

Gambar 4-7 (kondisi las 65% A, bentuk ujung kelongsong 45° dan cyclus 23) terlihat bahwa sebagian besar ujung kelongsong menyambung dengan tutup ujung (80 %).

Struktur mikro yang terdapat di antara sambungan ada perubahan dan daerah HAZ menjadi lebar (Tabel 2). Sedangkan Gambar 4-8 (65% A, 45° dan cyclus 26), sambungan las yang terbentuk lebih baik yaitu mencapai 90 %, tetapi disertai cacat pada tutup ujung kelongsong dan bertambah lebarnya daerah HAZ (Tabel 2).

Gambar 4-6 Pengelasan 65 % A bentuk ujung kelongsong 45° dan cyclus 11.

Gambar 4-7 Pengelasan 65% A bentuk ujung kelongsong 45° dan cyclus 23.

Gambar 4-8 Pengelasan 65% A, bentuk ujung kelongsong 45° dan cyclus 26 c. Pengaruh perubahan bentuk ujung

kelongsong.

Pengelasan tutup ujung elemen bakar dengan prosen arus 65 % A, cyclus 23 dan bentuk ujung kelongsong yang divariasi 90°/0°, 25°, 35°, 45°, 55° dan 65° memberikan hasil seperti pada Gambar 4-9, 10 dan 11.

Gambar 4-9, hasil pengelasan dengan 65% A, cyclus 23 dan bentuk ujung kelongsong 0° - 65°. Hasil pengelasan tersebut menunjukan bahwa semakin besar sudut ujung kelongsong maka prosen sambungan las semakin besar yang disertai melebarnya daerah HAZ. Tetapi dengan membesarnya sudut kelongsong (diatas 45°) maka prosen sambungan las mengecil atau tidak menyambung sama sekali.

100

80.

| ^

^ 20.

0

- 0.0002» 0.OUfe 1.2901» IS.UJi + 0.

W-0.66OS

20 40 60 Bentuk ujung (derajat)

S0

Gambar4-9 Pengaruh perubahan bentuk ujung kelongsong terhadap % sambungan las

Dengan bentuk ujuiig kelongsong antara 0° - 25°, belum terjadi penyambungan antara tutup ujung dengan kelongsong. Pada waktu bentuk ujung kelongsong diperbesar sampai 45° kenaikan prosen sambungan las semakin bertambah (mencapai 80%). Besar sudut ujung kelongsong dinaikan sampai 65° maka prosen sambungan las menurun menjadi 5%.

Gambar 4-10 dan 4-11 adalah struktur mikro pengelasan 65% A, cyclus 23 dan bentuk ujung kelongsong 0° dan 65°. Hasil las dengan bentuk ujung kelongsong 0° atau 65°

tidak terjadi penyambungan yang baik, hal ini dapat diketahui dengan adanya garis memanjang pada batas tutup ujung dan kelongsong.

Gambar 4-10 Pengelasan 65% A, cyclus 23 dan ujung kelongsong 0°

Gambar 4-11 Pengelasan 65% A, cyclus 23 dan ujung keiongsong 65°.

Bila dibandingkan dengan hasil las 65%

A, cyclus 23 dan bentuk ujung kelongsong 45°

(Gambar 4-7) maka hasil las ini prosen sambunganya jauh lebih besar (80%).

d. Pengaruh waktu korosi terhadap

penambahan berat hasil las (spesimen A, B, C dan D)

Pertambahan berat korosi hasil las ( A, B, C dan D ) dengan variasi waktu korosi 0,5 jam, 2 jam, 3,5 jam, 5 jam dan 6,5 jam dengan temperatur 300°C dapat dilihat pada Gambar 4- 12. Dalam Gambar 4-12 spesimen C dan D setelah diuji korosi dalam waktu 0,5 jam sampai 6,5 jam memberikan hasil pertambahan berat persatuan luas yang semakin naik. Jika dibandingkan dengan hasil las yang masukan panasnya rendah (B) dan spesimen hasil las dengan masukan panas yang tinggi (A) maka spesimen A dan B mengalami kenaikan pertambahan berat persatuan luas seiring dengan naiknya waktu korosi. Tetapi hasil las dengan masukan panas lebih tinggi memberikan perubahan berat persatuan luas yang lebih besar (A).

r

1.20E-06

9.00E-07 .

6.00E-07 .

3.00E-07 .

0.00E+00

1 5 & O 7 x * 7E-O9

y « -3E-O85C1 + 3E-O7x + 2E-O9 R1 - 0.997S

y = -2E-OS*3 + 2E-O7x + 2&OE RJ-0.8962 7E-IOx> 19EJ)8x • 3EJ»

R!" 0.9993

0 2 4 6

Waktu korosi (jam)

« A • B C v D Poiy. (A) Poly. (B) Poly. (D) Poly. (C)

Gambar4-12 Pengaruh waktu korosi terhadap penambahan berat hasil las ( spesimen A, B, C dan D )

A = Las dengan 65% A, ujung kelongsong 45°

dan cyclus 23

B = Las dengan 45% A, ujung kelongsong 45°

dan cyclus 11 C = Kelongsong awal D = Ujung tutup awal BAHASAN

Dari data hasil penelitian menunjukkan bahwa parameter proses lasan sangat mempengaruhi kualitas hasil las dan korosi dalam uap air. Parameter prosen arus las, bentuk ujung kelongsong dan waktu pengelasan dapat mempengaruhi prosen sambungan las, lebar daerah HAZ dan baik buruknya hasil las serta memberikan penampilan struktur mikro tertentu. Kecuali itu dengan bertambahnya waktu korosi terhadap hasil las dapat meningkatkan pertambahan berat, hal ini dapat dijelaskan sebagai berikut:

a. Pengaruh perubahan prosen arus las Pada Gambar 4-1, 2, 3 dan 4, pada prosen arus las yang rendah yaitu dibawah 65% A, pertambahan prosen sambungan/

lebar daerah HAZ semakin besar, hal ini disebabkan oleh semakin besarnya masukan panas las yang mampu membuat logam zircaloy-2 menjadi plastis. Pada saat yang bersamaan logam yang dilas didorong oleh gaya magnet yang cukup sehingga kedua logam menyatu seperti yang terlihat pada

Gambar 4-3. Kemudian prosen arus las diperbesar lagi menjadi 75% A, dan hasil prosen sambungan las semakin kecil bahkan hasil las sebagian besar tidak menyambung.

Hal ini disebabkan oleh makin besarnya masukan panas yang diberikan sehingga logam menjadi lebih plastis. Pada saat yang sama didorong oleh gaya magnet sehingga terjadi bidang luncur dan tidak terjadi difusi logam (lihat Gambar 4-4). Dilihat dari struktur mikro (Gambar 4-3), hasil las dengan masukan panas (65% A dan cyclus 17), mampu memperlebar daerah HAZ, Hal ini disebabkan oleh adanya panas yang mampu mengubah butir - butir logam menjadi besar dan fasanya tetap alpha. Bila kita lihat diagram CCT (Gambar 2-1), dengan masukan panas (65% A, cycius 17), terjadi pendinginan secara cepat dan hasil yang diperoleh berfasa alpha.

Maka dari itu pada saat pengelasan suhu pemanasannya diperkirakan dibawah suhu beta. Dengan melihat struktur mikro (Gambar 4-2, 3 dan 4) terlihat bahwa prosen arus las berpengaruh terhadap kualitas hasil las.

b. Pengaruh perubahan waktu pengelasan.

Dari Gambar 4-5, 6, 7 dan 8, pada cyclus las yang rendah (11 dan 17) kedua bahan yang dilas tidak menyambung sama sekali, hal ini disebabkan karena masukan panas yang diberikan tidak cukup untuk membuat logam menjadi plastis dan waktu yang diberikan tidak cukup untuk membuat logam berdifusi.

Kemudian masukan panasnya diperbesar sampai cyclus 26, ternyata masukan panas tersebut mampu untuk membuat logam menjadi plastis dan dengan gaya magnet yang cukup, sambungan las bertambah besar, tetapi disertai dengan cacat pada tutup ujung.

Hal ini disebabkan oleh besarnya masukan panas dan cyclus yang dapat melelehkan sebagian dari logam zircaloy-2 yang dilas (Gambar 4-8 dan Tabel 2). Dengan demikian terlihat bahwa dengan Gambar 4-5, 6, 7 dan 8, perubahan waktu las mempengaruhi kualitas hasil las.

c. Pengaruh pembahan bentuk ujung kelongsong.

Pada Gambar4-9, 10, 11 dan 7, dengan bentuk ujung kelongsong yang bersudut 0° - 25°, belum tampak adanya penyambungan las. Hal ini disebabkan oleh kecilnya biclang kontak antara tutup ujung dengan kelongsong,

sehingga logam yang plastis terbatas. Apabila bentuk ujung kelongsong sudutnya diperbesar (antara 25° - 45°) maka prosen sambungan las semakin besar (Gambar 4-7 dan 9). Hal ini disebabkan oleh besarnya bidang kontak antara tutup ujung dan kelongsong dan logam menjadi plastis (karena masukan panas cukup) serta gaya dorong magnet mampu mendorong kedua bahan yang dilas, logam cukup waktu untuk berdifusi (Gambar 4-7).

Tetapi bila bentuk ujung kelongsong sudutnya diperbesar sampai 65°, prosen sambungan las menjadi turun hal ini disebabkan oleh adanya penyempitan bidang kontak kedua logam yang dilas sehingga logam yang plastis hanya sebagian (Gambar 4-11). Dari keterangan ini menunjukkan bahwa bentuk ujung kelongsong berpengaruh terhadap kualitas hasil las.

d. Pengaruh waktu korosi terhadap

penambahan berat hasil las (spesimen A, B, C dan D).

Gambar 4-12, dengan empat spesimen A, B, C dan D yang berbeda pengelasannya (A, B) menunjukan bahwa spesimen A yang dilas dengan masukan panas lebih tinggi dibanding dengan spesimen B memberikan hasil bahwa dengan waktu korosi 0,5 jam sampai 6,5 jam, kenaikan beratnya semakin besar bila dibandingkan dengan spesimen D.

Hal ini disebabkan oleh semakin besarnya masukan panas yang diberikan, sehingga setelah pengelasan didalam logam terbentuk tegangan sisa yang lebih besar. Semakin besar tegangan sisa yang terbentuk maka logam semakin anodik yang lebih mudah terkorosi. Untuk spesimen yang tanpa dilas (C dan D), pertambahan berat setelah uji korosi besarnya lebih kecil dibanding spesimen A. Dengan demikian logam yang dilas dengan masukan panas yang tinggi akan semakin mudah terkorosi.

e. Optimasi parameter proses.

Hasil las yang dicapai dalam rangkaian penelitian yang telah dilakukan adalah penentuan proses yang mendekati yang dipersyaratkan. Sebagai patokan untuk menentukan parameter proses adalah kualitas hasil las yaitu lebar HAZ seminimum mungkin, prosentase sambungan las sebesar mungkin, ekonomi energi yang dipakai dalam pengelasan dan tidak cacat. Berdasarkan data hasil pengelasan yang terlihat pada Gambar

4-1 sampai 4-12 maka dapat ditentukan bahwa parameter proses las optimum adalah arus las 65% A (18,10 kA), waktu las 23/50 detik dan bentuk ujung kelongsong membentuk sudut 45°. Pemilihan ini didasarkan atas struktur mikro Gambar 4-7, yaitu prosen sambungan las sebesar 80% dan tidak ada cacat yang berarti pada kelongsong dan tutup ujung.

SIMPULAN Dari bahwa:

1. Besarnya parameter proses pelasan optimum adalah : arus las 65 % arus maksimum ( 18.100 A ), siklus 0,26 detik dan bentuk ujung kelongsong membentuk sudut45°

2. Apabila arus las kurang dari 40% arus maksimum ( siklus 17, bentuk ujung kelongsong 45°) maka tidak terjadi sambungan. Keadaan sebaliknya terjadi setelah arus las 75% arus maksimum, maka prosen sambungan lebih besar (90% ) tetapi disertai cacat - cacat.

3. Batas minimal siklus agar terjadi sambungan yaitu sekitar 0,34 detik dan maksimal 0,5 detik.

4. Penurunan dan pertambahan besar sudut bentuk ujung kelongsong dari 45°, akan menurunkan sambungan las. Hal ini disebabkan oleh menurunnya luas kontak antara tutup ujung dan kelongsong.

5. Bertambahnya masukan panas pelasan (18.100 A dan siklus 0,46 detik) akan memperbesar pertambahan berat spesi- men setelah uji korosi (11,0x10"7 gram/ mm2

pada suhu 300° C dan waktu 6,5 jam ).

DAFTAR PUSTAKA

[1]. BENJAMIN, M.MA., "Nuclear Reactor Materials and Applications", Department of Nuclear Engineering lowa State University, Van Nostrand Reinhold Company, NewYork, 1983.

[2]. Manual Magnetic Force Welding.

[3]. WIRYOSUMARTO, H. dan OKUMURA, T., Teknologi Pengelasan Logam", edisi lima, Pradnya Paramita, Jakarta, 1991.

[4]. GIANCINO, J.W., WEEKS, W., dan and JOHNSON, G.S., "Welding Technology", edisi 2, American Technical Society, Chicago, 1968.

[5J. FIZZOTI, C , "Principles of Fue!

Production", vol 2, Fuel Cycle Department, ENEA1985.

[6]. MILLER, G.L, "Zirconium", edisi 2, Butterworths Scientific Publications, London, 1957.

[7]. ORTLIEB, G.M.E., dan WEIDINGER, H.G., "Basic Properties of Zirconium Alloy with respect to Mechanical and Corrosion

Behaviour", Erlangen.

hasil penelitian dapat disimpulkan LAMPIRAN

Tabel 1: Pengaruh perubahan prosen arus terhadap kualitas hasil las

No

1.

2.

3.

4.

5.

6.

7.

Prosen aruS

<%A>

45 50 55 60 65 70 75

Kualitas hasil las

% Sambungan

las - 20 30 35 70 20 -

Lebar HAZ, mm

- 0,075 0,090 0,130 0,150 0,080 -

Visual

retak, 3 tempat retak, 3 tempat retak, 2 tempat retak, 1 tempat retak, 1 tempat retak, 3 tempat retak, 2 tempat

Tabel 2 : Pengaruh perubahan waktu pengelasan terhadap kualitas hasil las

No

1.

2.

3.

4.

5.

6.

Waktu pengelasan,

cyclus

11 14 17 20 23 26

Kualitas hasi! las

% Sam- bungan

las - - - 30 80 90

Lebar HAZ, mtn

- - - 0,150 0,150 0,200

Visual

retak, Itempat retak, 2 tempat retak, 2 tempat retak, 1 tempat retak, 1 tempat

rusak

Tabe! 3: Pengaruh perubahan bentuk ujung kelongsong terhadap kualitas hasil las

No

1.

2.

3.

4.

5.

6.

Bentuk ujung, °

0 25 35 45 55 65

% Sam- bungan

las - - 20 80 5 -

Kualitas hasil las Lebar HAZ, mm

- -

0,010 0,015 - -

Visual

retak, 4 tempat retak, 4 tempat retak, 4 tempat retak, 1 tempat retak, 3 tempat retak, 2 tempat

Tabel 4: Pengaruh waktu korosi terhadap penambahan berat hasil las A, B, C,D

No

A

B

C

D

Hasit las

65% A, 4 5 ° .

23 cyclus

45% A, 45°,

11 cyclus

Kelongsong awal

Ujung tutup

Waktu korosi, jam

0,5 2 3,5

5 6,5 0,5 2 3,5

5 6,5 0,5 2 3,5

5 6,5 0,5 2 3,5

5 6,5

Perubahan berat, gr/mm2

- 5,7x10"7

6,4x10'7

11,3x10'7

11,0x10'7

- - 5,96 x 10 "7

6,19 x 10 7

5,85 x 10 "7

- 1.91 x 10 '7

3.15 x 10'7

4,53 x 10 "7

6.07 x 10'7

- 3,49 x 10 '7

5,85 x 10 ~7

4,59 x 10 "7

6,69 x 10-7