ANALISA HEAT INPUT PADA SAMBUNGAN PIPA 5L X65 …repository.ppns.ac.id/2552/1/0716140063 -...

i

TUGAS AKHIR (607408A)

ANALISA HEAT INPUT PADA SAMBUNGAN PIPA 5L X65 DENGAN PROSES PENGELASAN KOMBINASI STT SMAW TERHADAP STRUKTUR MAKRO MIKRO DAN SIFAT MEKANIK

MUHAMAD IQBAL FARHANI

NRP.0716140063

DOSEN PEMBIMBING:

M. THORIQ WAHYUDI, S.T.,M.M

MOCHAMMAD KARIM AL AMIN, S.ST, M.T.

PROGRAM STUDI TEKNIK PENGELASAN

JURUSAN TEKNIK BANGUNAN KAPAL

POLITEKNIK PERKAPALAN NEGERI SURABAYA

SURABAYA

2019

TUGAS AKHIR (607408A)

ANALISA HEAT INPUT PADA SAMBUNGAN PIPA 5L X65 DENGAN PROSES PENGELASAN KOMBINASI STT SMAW TERHADAP STRUKTUR MAKRO MIKRO DAN SIFAT MEKANIK

MUHAMAD IQBAL FARHANI

NRP.0716140063

SAMPUL

DOSEN PEMBIMBING:

M. THORIQ WAHYUDI, S.T., M.M

MOCHAMMAD KARIM AL AMIN, S.ST., M.T

PROGRAM STUDI TEKNIK PENGELASAN

JURUSAN TEKNIK BANGUNAN KAPAL


SURABAYA

2019

i

ii

(Halaman sengaja dikosongkan)

iii

LEMBAR PENGESAHAN

TUGAS AKHIR

ANALISIS MULTIPLE REPAIR WELDING PADA MATERIAL SA106 GR. B

DALAM KONDISI IN-SERVICE TERHADAP STRUKTUR MIKRO,

KEKERASAN, KETANGGUHAN, DAN LAJU KOROSI

Diajukan Untuk Memenuhi Salah Satu Syarat Kelulusan Program Studi D4 Teknik Pengelasan

Jurusan Teknik Bangunan Kapal

Disetujui oleh Tim Penguji Tugas Akhir Tanggal Ujian :

Periode Wisuda :

Mengetahui/menyetujui

Dosen Penguji Tanda Tangan

1. Dra. Endang Pudji Purwanti, M.T 0020096607 (. ....................................... )

2. Ruddianto, S.T., M.T., MRINA (. ....................................... )

3. Dika Anggara, S.ST., M.T (. ....................................... )

4. Moch. Karim Al Amin, S.ST., M.T 0017019103 (. ....................................... )

Dosen Pembimbing Tanda Tangan

1. Ruddianto, S.T., M.T., MRINA 0015106904 (. ....................................... )

2. Dika Anggara, S.ST., M.T (. ....................................... )

Program Studi D4 Teknik Pengelasan

Jurusan Teknik Bangunan Kapal


Mengetahui/menyetujui, Mengetahui/menyetujui

Ketua Jurusan, Koordinator Program Studi,

Ruddianto, S.T., M.T., M.RINA M. Ari, S.T., M.T.

NIP. 196910151995011001 NIP. 197408282003121001

iv


v

PERNYATAAN BEBAS PLAGIAT

No. : F. WD I. 021

Date : 3 nopember 2015

Rev. 01

Page : :1 dari 1

Yang bertanda tangan dibawah ini :

Nama : Muhamad Iqbal Farhani

NRP 0716140063

Jurusan/Prodi : Teknik Bangunan Kapal/Teknik Pengelasan

Dengan ini menyatakan dengan sesungguhnya bahwa :

Tugas Akhir yang akan saya kerjakan dengan judul :

“Analisa Heat Input Pada Sambungan Pipa 5L X65 Dengan Proses

Pengelasan Kombinasi STT SMAW Terhadap Struktur Makro Mikro Dan

Sifat Mekanik”

Adalah benar karya saya sendiri dan bukan plagiat karya orang lain.

Apabila dikemudian hari terbukti terdapat plagiat dalam karya ilmiah tersebut,

maka saya bersedia menerima sanksi sesuai ketentuan peraturan yang berlaku.

Demikian surat pernyataan ini saya buat dengan penuh tanggung jawab.

Surabaya, 2 Agustus 2019

Yang membuat pernyataan,

Muhamad Iqbal Farhani.

NRP. 0716140063

vi


vii

KATA PENGANTAR

Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT, yang telah melimpahkan

rahmat, taufik dan karunia-Nya, sehingga pada akhirnya penulis dapat

menyelesaikan Tugas Akhir ini dengan baik. Yang mana, tugas akhir ini penulis

sajikan dalam bentuk buku yang sederhana. Adapun judul penulisan tugas akhir

yang penulis ambil adalah “Analisa Heat Input pada Sambungan Pipa 5L X65

Dengan Proses Pengelasan Kombinasi STT SMAW terhadap Struktur Makro

Mikro dan Sifat Mekanik”. Tujuan penulisan tugas akhir ini dibuat sebagai salah

satu syarat kelulusan untuk dapat menyelesaikan proses pembelajaran dalam

jenjang Diploma IV pada Program Studi Teknik Pengelasan di Politeknik

Perkapalan Negeri Surabaya. Sebagai bahan penulisan, penulis mengambil bahan

berdasarkan hasil penelitian, observasi, wawancara dan beberapa sumber literatur

serta pengalaman penulis dalam pembuatan studi kasus yang dapat mendukung

penulisan ini. Penulis menyadari bahwa tanpa bimbingan dan dorongan dari semua

pihak, maka penulisan proposal Tugas Akhir ini tidak akan lancar. Oleh karena itu

pada kesempatan ini, izinkanlah penulis menyampaikan ucapan terima kasih

kepada:

1. Orang tua serta segenap keluarga yang telah memberikan motivasi baik

secara moril ataupun materil kepada saya dan kepada semua pihak yang

telah membantu.

2. Bapak Ir. Eko Julianto M.Sc., FRINA., selaku Direktur Politeknik

Perkapalan Negeri Surabaya

3. Bapak Ruddianto, S.T., M.T., MRINA selaku Ketua Program Jurusan

Teknik Bangun Kapal.

4. Bapak Muhamad Ari, S.T., M.T., selaku Koordinator Program Studi Teknik

Pengelasan.

5. Bapak Mukhlis, S.T., M.T., selaku Koordinator Tugas Akhir.

viii

6. Bapak M. Thoriq Wahyudi S.T., M.M., selaku Dosen Pembimbing 1 yang

telah sabar membantu, membimbing, dan mengarahkan selama pengerjaan

Tugas Akhir ini.

7. Bapak Mochammad Karim Al Amin S.ST., M.T., selaku Dosen

Pembimbing 2 yang telah sabar membantu, membimbing, dan mengarahkan

selama pengerjaan Tugas Akhir.

8. Karyawan dan Staff PT. SMOE Indonesia yang telah banyak membantu

dari segi ilmu pengetahuan dan lain-lain.

9. Seluruh pihak yang membantu dan tidak bisa disebutkan satu persatu

Penulis menyadari bahwa penulisan Tugas akhir ini masih jauh dari sempurna,

untuk itu penulis mohon kritik, saran dan masukan yang bersifat membangun demi

kesempurnaan penulisan dimasa yang akan datang. Akhir kata semoga Tugas Akhir

ini dapat di gunakan sebagai mana mestinya serta berguna bagi penulis khususnya

dan bagi para pembaca yang berminat pada umumnya.

Surabaya, 21 Juli 2019

Penulis

Muhamad Iqbal Farhani

ANALISA HEAT INPUT PADA SAMBUNGAN PIPA 5L X65

DENGAN PROSES PENGELASAN KOMBINASI STT SMAW

TERHADAP STRUKTUR MAKRO MIKRO DAN SIFAT

MEKANIK


ABSTRAK

Pengelasan dengan proses STT (Surface Tension Transfer) adalah inovasi terbaru dari proses pengelasan GTAW (Gas Tungsten Arc Welding), dimana STT

biasa digunakan di open root sedangkan penelitian yang dilakukan adalah layer pada root dan hot pass karena dipilih untuk proses pengelasan dengan low heat

input. Hasil penelitian ini mengkomparasi proses pengelasan STT dengan GTAW.

Pengujian dari kedua proses tersebut akan dinilai dari hasil sifat mekaniknya

melalui tensile dan hardness, struktur makro mikro dan SEM. Dari data pengujian

foto makro bahwa didapat pada spesimen STT-SMAW terlihat tidak ada cacat

sedangkan pada spesimen GTAW-SMAW terdapat overlap dibagian capping .

Setiap spesimen dapat diketahui penetrasi atau tembusan root yang baik mahkota

las tidak melebihi dari standar. Dari pengujian struktur mikro dan SEM terdapat

pengaruh yang tidak terlalu signifikan terhadap perbedaan bentuk butir serta

kandungan ferrite acicular dan ferrite widmanstatten terutama pada daerah

weldmetal dan perubahan butir pada daerah HAZ. Dari pengujian hardness

perbandingan hasil STT-SMAW nilai kekerasannya lebih tinggi tetapi tidak terlalu

signifikan dari pada hasil GTAW-SMAW karena pengaruh heat input. Hasil dari

tensile didapatkan nilai STT-SMAW memiliki kuat tarik dan yield lebih tinggi

tetapi tidak terlalu signifikan dibandingkan dengan GTAW-SMAW, dan semua

hasil pengelasan masih mempunyai nilai yang masuk terhadap range standar.

Kata Kunci : Surface Tension Transfer, Tensile, Hardness, Heat Input, Struktur

Mikro.

ix

x


ANALYSIS OF HEAT INPUT ON PIPELINE CONNECTION 5L

X65 USING STT SMAW COMBINATION WELDING PROCESS

TO MACRO MICRO AND MECHANICALPROPERTIES


ABSTRACT

Welding with the STT process (Surface Tension Transfer) is the latest

innovation of the GTAW welding process (Gas Tungsten Arc Welding), where STT

is commonly used in open root while the research carried out is a layer in the root

and hot pass because it is selected for welding with low heat input . The results of

this study compare the welding process of STT with GTAW. Testing of the two

processes will be assessed from the results of their mechanical properties through

tensile and hardness, micro macro structure and SEM. From the macro photo

testing data that was found in the STT-SMAW specimens, there were no defects,

whereas in the GTAW-SMAW specimens there was overlap in the capping section.

Each specimen can be known that penetration or root copy is good, the weld crown

does not exceed the standard. From the microstructure testing and SEM there were

not significant effects on grain shape differences and the content of acicular and

ferrite widmanstatten ferrite especially in the weldmetal region and grain changes

in the HAZ region. From hardness testing the comparison of the results of the STT-

SMAW hardness value is higher but not too significant than the results of the

GTAW-SMAW due to the influence of the heat input. The results of tensile obtained

STT-SMAW values have higher tensile strength and yield but are not too significant

compared to GTAW-SMAW, and all welding results still have values that enter the

standard range.

Keyword: Surface Tension Transfer, Tensile, Hardness, Heat Input, Micro

Structure

xi

xii


xiii

DAFTAR ISI

LEMBAR PENGESAHAN .......................................................................... iii

PERNYATAAN BEBAS PLAGIAT ........................................................... v

KATA PENGANTAR ......................................................................................... vii

ABSTRAK ..................................................................................................... ix

ABSTRACT ................................................................................................... xi

DAFTAR ISI ....................................................................................................... xiii

DAFTAR TABEL ......................................................................................... xv

DAFTAR GAMBAR ......................................................................................... xvii

BAB I PENDAHULUAN.............................................................................. 1

1.1 Latar Belakang...................................................................................... 1

1.2 Rumusan Masalah ................................................................... 3

1.3 Batasan Masalah...................................................................... 3

1.4 Tujuan Penelitian .................................................................... 4

1.5 Manfaat Penelitian .................................................................. 4

BAB II TINJAUAN PUSTAKA................................................................... 5

2.1 Proses Pengelasan ................................................................... 5

2.2 Proses Las STT ....................................................................... 5

2.3 Proses Las SMAW .................................................................. 7

2.4 Proses Las GTAW................................................................... 9

2.5 Elektroda ................................................................................. 11

2.6 Heat Input ............................................................................... 14

2.7 Spesifikasi API 5L grade X65................................................. 14

2.8 Pengujian ................................................................................ 15

2.9 Struktur Mikro Low Carbon Steel........................................... 21

2.10Pembentukkan Fasa Ferrite Acicular dan Ferrite Widmanstatten 22

BAB III METODOLOGI PENELITIAN ................................................... 25

3.1 Flow Chart .............................................................................. 25

3.2 Tahap Identifikasi Awal .......................................................... 26

3.3 Tahap Pengumpulan Data ....................................................... 27

xiv

3.4 Persiapan Material .................................................................. 28

3.5 Pengelasan Specimen ............................................................. 31

3.6 Perencanaan Pengujian .......................................................... 33

3.6.1 Metallography ............................................................. 33

3.6.2 Hardness test ............................................................... 35

3.6.3 Tensile test .................................................................. 37

3.6.4 SEM (scanning electron microscope) ......................... 38

BAB IV ANALISA DAN PEMBAHASAN ................................................ 41

4.1 Proses Pengelasan................................................................... 41

4.1.1 Proses pengelasan STT-SMAW .................................. 41

4.1.2 Proses pengelasan GTAW-SMAW ............................. 42

4.2 Analisa dan Pembahasan Visual Inspection ........................... 42

4.2.1 Proses visual inspeksi STT-SMAW ............................ 42

4.2.2 Proses visual inspeksi GTAW-SMAW ....................... 43

4.3 Hasil dan Pembahasan Pengujian Spesimen .......................... 44

4.3.1 Struktur makro............................................................. 44

4.3.2 Struktur mikro ............................................................. 47

4.3.3 Hardness...................................................................... 55

4.3.4 Uji tarik (tensile).......................................................... 59

4.3.5 Uji SEM (scanning electron microscope) ................... 60

BAB V PENUTUP ........................................................................................ 65

5.1 Kesimpulan............................................................................. 65

5.2 Saran ....................................................................................... 66

DAFTAR PUSTAKA ................................................................................... 67

LAMPIRAN ......................................................................................................... 69

xv

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Tensile test result API 5L X65........................................................ 15

Tabel 2.2 Chemical Analysis API 5L X65 ...................................................... 15

Tabel 3.1 Parameter pengelasan STT-SMAW................................................ 32

Tabel 3.2 Parameter pengelasan GTAW-SMAW........................................... 33

Tabel 4.1 Tabel foto makro............................................................................. 45

Tabel 4.2 Lokasi pengambilan foto mikro proses pengelasan STT-SMAW .. 48

Tabel 4.3 Lokasi pengambilan foto mikro proses pengelasan GTAW-SMAW 49

Tabel 4.4 Nilai hardness spesimen STT-SMAW ........................................... 56

Tabel 4.5 Nilai hardness spesimen GTAW-SMAW............................................. 57

xvi

(Halaman Dikosongkan)

xvii

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Mesin STT dan diagram waktu terhadap panjang lasan ............. 7

Gambar 2.2 Direct Current Elektroda Positif ................................................ 8

Gambar 2.3 Direct Current Elektroda Negatif ............................................... 9

Gambar 2.4 Carbon steel electrode for SMAW .............................................. 12

Gambar 2.5 GMAW electrode designation ..................................................... 13

Gambar 2.6 Spesifikasi Tungsten elektroda GTAW....................................... 14

Gambar 2.7 Pantulan Sinar pada Pengamatan Metallografi ........................... 17

Gambar 2.8 Identor pyramid intan pengujian kekerasan Vickers................... 18

Gambar 2.9 Mekanisme SEM (Scanning Electron Microscopy).................... 20

Gambar 2.10 Struktur mikro low carbon steel................................................ 21

Gambar 2.11 Typical acicular ferrite.............................................................. 22

Gambar 2.12 Typical widmanstatten ferrite ................................................... 23

Gambar 3.1 Flowchart pelaksanaan penelitian ............................................... 25

Gambar 3.2 Dua pasang material dan dimensi API 5L gr X65 ...................... 28

Gambar 3.3 Kawat las GTAW, SMAW, dan STT.......................................... 29

Gambar 3.4 Tabung gas Argon dan CO2 ........................................................ 29

Gambar 3.5 Ampere meter .............................................................................. 30

Gambar 3.6 Mesin las GTAW, SMAW, STT ................................................. 30

Gambar 3.7 Welding gauge............................................................................. 31

Gambar 3.8 Sketsa gambar test coupon API 5L X65 dengan proses las STT-SMAW ...... 32

Gambar 3.9 Sketsa gambar test coupon API 5L X65 dengan proses las GTAW-SMAW . 33

Gambar 3.10 Detil lokasi titik pengujian Hardness........................................ 36

Gambar 3.11 Spesimen plat tensile test .......................................................... 38

Gambar 3.12 SEM (Scanning Electron Microscope) ..................................... 40

Gambar 4.1 Hasil Pengelasan STT dan SMAW ............................................. 41

Gambar 4.2 Hasil Pengelasan GTAW dan SMAW ........................................ 42

Gambar 4.3 Visual inspection join dari pengelasan STT-SMAW .................. 43

Gambar 4.4 Visual Inspection join dari pengelasan GTAW-SMAW............. 44

Gambar 4.5 Struktur mikro pipa API 5L gr X65 ............................................ 50

xviii

Gambar 4.6 Struktur mikro HAZ STT-SMAW.............................................. 51

Gambar 4.7 Struktur mikro HAZ GTAW-SMAW......................................... 51

Gambar 4.8 Carbon steel weld: (a) HAZ, (b) Phase diagram ....................... 52

Gambar 4.9 Skema struktur mikro pada daerah pengaruh panas HAZ .......... 52

Gambar 4.10 Komparasi HAZ dari STT dan GTAW .................................... 53

Gambar 4.11 Struktur mikro weld metal (a) Proses pengelasan STT, (b) Proses pengelasan GTAW 54

Gambar 4.12 Diagram nilai rata-rata hardness masing-masing variasi proses pengelasan 58

Gambar 4.13 Diagram maximum stress.......................................................... 59

Gambar 4.14 Diagram yield stress ................................................................. 60

Gambar 4.15 Foto SEM proses STT .............................................................. 61

Gambar 4.16 Foto SEM proses GTAW.......................................................... 62

Gambar 4.17 Pengaruh dari temperatur gradien G dan laju pertumbuhan R pada

morfologi dan ukuran solidifikasi mikrostruktur .......................................... 63

xix

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Pada zaman serba canggih ini proses pengelasan berkembang sangat

pesat, dimana teknologi dibidang pengelasan menjadi bervariasi dan

bermacam-macam manfaat dan kegunaannya. Implementasi atau

pengaplikasian salah satunya pada proses fabrikasi disebuah project piping,

dimana dalam sebuah project terdapat banyak sekali join atau sambungan

pengelasan baik pada sambungan pipe to fitting ataupun pipe to pipe dimana

pengerjaan harus kejar target dengan waktu yang sudah ditentukan dan

diestimasikan. Pada proses fabrikasi banyak ditemukan proses pengelasan

SMAW (Shield metal arc welding), GTAW (Gas tungsten arc welding),

GMAW (Gas metal arc welding), FCAW (Flux core arc welding), SAW

(Sumerged arc welding), STT (Surface tension transfer)®by lincoln dan

lainnya. Ada juga digunakan kombinasi dari beberapa proses pengelasan

tersebut. Salah satunya adalah proses pengelasan kombinasi antara STT dan

SMAW, dimana pengaplikasian jenis pengelasan kombinasi ini digunakan

pada pengelasan pipa tebal yang bertujuan agar efisiensi pengelasan menjadi

semakin baik dan cepat dibandingkan dengan menggunakan full STT. Akan

tetapi perbedaan jenis proses pengelasan ini menjadi hal yang sulit

mengingat parameter pengelasan kedua proses pengelasan tersebut berbeda,

sehingga kualitas pengelasan pun berbeda dibanding menggunakan masing-

masing jenis proses pengelasan tersebut.

Karakteristik proses yang berbeda terutama variable-variable dalam

proses pengelasan seperti perbedaan penggunaan arus proses pengelasan

pada saat melakukan pengelasan pengelasan yang dapat berpengaruh pada

struktur yang terjadi akibat proses pengelasan yang dapat berpengaruh pada

struktur yang terjadi akibat proses pengelasan tersebut, yang memungkinkan

berubahnya sifat material yang bersifat ductile menjadi bersifat britel yang

terjadi karena heat input yang masuk akibat penggunaan arus proses

2

pengelasan rendah baik dari proses STT maupun SMAW, disamping itu

penggunaan arus yang tinggi yang dapat mengakibatkan heat input yang

tinggi juga dapat berpengaruh terhadap sifat mekanis pada sambungan

pengelasan material. Heat input tinggi yang bisa terjadi karena arus proses

pengelasan yang terlalu tinggi dan interpass temperatur yang terpapar pada

saat fabrikasi juga mempengaruhi, selain heat input terdapat faktor yang

mempengaruhi kualitas sambungan pengelasan antara lain adalah design gap

pada sambungan, pada saat fitter salah saat melakukan proses erection

mengakibatkan semakin melebarnya gap. Semakin lebar gap maka

depositnya semakin banyak juga dalam arti dibutuhkan banyak layer atau

pass untuk pengisian weld deposit saat melakukan proses pengelasan

disamping itu juga akan menambah jumlah heat input. Akibatnya karena

besarnya heat input maka pengaruhnya terhadap ukuran HAZ (Heat affected

zone), jika HAZ semakin melebar maka kualitas suatu las-lasan akan

semakin buruk mengingat sifatnya yang getas dan keras pada daerah HAZ

sehingga ini dapat menjadi masalah dalam pengelasan.

Sering kali masalah pengelasan yang berasal dari HAZ yang

cenderung sulit dikontrol dan mempengaruhi kualitas sifat mekanisnya dan

lain waktu dapat menyebabkan masalah-masalah baru pada sambungan

lasan kedepannya yang sering ditemukan pengelasan pipa dan fitting pada

sebuah project yaitu Tangguh Expansion Project, tujuan utama dari

dilakukan penelitian ini adalah untuk mengetahui kualitas dan hasil dari

proses pengelasan inovasi terbaru Surface Tension Transfer (STT) yang

mana dapat menggantikan pengelasan open root dari proses pengelasan Gas

Tungsten Arc Welding (GTAW), hasil dari simulasi arus proses pengelasan

pada pengelasan kombinasi STT-SMAW yang di bandingkan dengan proses

kombinasi GTAW-SMAW dianalisa untuk mengetahui hasil dari penetrasi

pada root pass yang mana efisiensi dari proses pengelasan GTAW 35% dan

STT 80% sehingga bisa menggantikan penetrasi yang dilakukan proses las

GTAW, dari penelitian ini akan dilakukan analisa yang menggunakan

beberapa pengujian yang dilihat dari struktur mikro, makro dan sifat mekanis

3

pada sambungan las STT-SMAW yang dibandingkan dengan hasil dari

pengelasan GTAW-SMAW.

1.2 Rumusan Masalah

Berdasarkan latar belakang yang telah dikemukakan, maka rumusan

masalah yang dikemukakan pada penelitian ini adalah :

1. Bagaimana pengaruh heat input pada proses pengelasan kombinasi STT

yang dikomparasi dengan GTAW terhadap struktur makro area HAZ weld

metal ?


yang dikomparasi dengan GTAW terhadap struktur mikro area HAZ weld

metal ?


yang dikomparasi dengan GTAW terhadap sifat mekanis ?

1.3 Batasan Masalah

Agar pembahasan tidak meluas, maka diperlukan batasan masalah

untuk tugas akhir ini. Batasan masalah dalam tugas akhir ini adalah sebagai

berikut :

1. Arus Proses pengelasan STT(Surface tension transfer) dan SMAW

merujuk kepada arus yang ditentukan.

2. Yang dilihat dan dianalisa hasil lasan STT dan GTAW saja.

3. Filler yang digunakan untuk STT ER70S-6 Lincoln.

4. Filler yang digunakan untuk proses SMAW E7018-1 KOBELCO.

5. Gas pelindung proses pengelasan STT menggunakan mixed Argon

80%+(CO2)20%.

6. Filler yang digunakan untuk GTAW KOBELCO TG-S51T.

7. Gas pelindung proses pengelasan GTAW menggunakan Argon

99.999%.

8. Posisi pengelasan 6G.

9. Jenis sambungan untuk test piece sambungan pipa ke pipa.

10. Ukuran pipa yang digunakan 8” dengan tebal 8.18 mm.

4

11. Pengujian sifat mekanis hardness menggunakan micro hardness

vickers.

1.4 Tujuan Penelitian

Adapun tujuan dari penelitian ini adalah :

1. Untuk mengetahui pengaruh heat input pengelasan kombinasi STT

dibandingkan dengan GTAW terhadap struktur makro.


dibandingkan dengan GTAW terhadap struktur mikro.


dibandingkan dengan GTAW terhadap sifat mekanis.

1.5 Manfaat Penelitian

Penelitian ini diharapkan mampu memberikan manfaat sebagai berikut :

1. Penelitian ini digunakan penulis sebagai acuan dalam dunia kerja.

2. Hasil dari penelitian ini dapat digunakan sebagai acuan apabila ada

pengelasan piping terutama penyambungan dengan pipa X65 same.

5

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Proses Pengelasan

Proses pengelasan ialah proses penyambungan logam dengan pemanasan,

yang dalam indrustri banyak dipakai untuk penyambungan logam pada

pekerjaan kontruksi bangunan/jembatan, kontruksi perpipaan, kontruksi

perkapalan, pembuatan ketel uap dan bejana tekan, pembuatan mesin peralatan

industri dan lain sebagainya.

Karena sifat kegunaanya, hasil pekerjaan pengelasan dituntut bermutu

memenuhi persyaratan tertentu, baik dalam pekerjaan pembuatan produk baru

maupun dalam pekerjaan reparasi atau pemeliharaan. Untuk menghasilkan

lasan yang memenuhi persyaratan tertentu, pelaksanaan pengelasan harus

mengikuti prosedur pengelasan, yang diharapkan dapat menunjang mutu hasil

pengelasan yang diinginkan. Oleh sebab itu pengetahuaan tentang pengelasan

ini harus dikuasai oleh para pelaksana pengelasan, baik mengenai pengetahuan

tentang bahan, proses kerjanya, variabel-variabel dan parameter-parameter

pengelasan, inspeksi maupun aplikasinya.

Jika dalam pelaksanaan pekerjaan disyaratkan bahwa hasilnya harus

memenuhi ketentuan suatu standart, maka pelaksana pengelasan harus mampu

merancang desain sambungan las yang baik (sesuai), menyusun prosedur

pengelasan yang menunjang hasil yang baik, memilih bahan dan bahan lasan

yang sesuai standart, melaksanakan pengawasan dalam pelaksanaan

pengelasan.

2.2 Proses Las STT ( Surface Tension Transfer )

Surface Tension Transfer merupakan proses MIG dimodifikasi yang

menggunakan teknologi inverter frekuensi tinggi dengan maju gelombang

control untuk menghasilkan lasan berkualitas tinggi sementara juga secara

signifikan mengurangi spatter dan asap. Teknologi STT memiliki kemampuan

untuk pengelasan pada pipa mudah untuk melakukan lasan pada open gap root

pass. Mekanisme kerja STT misal arus listrik sebesar 50 ~ 100 amps dialirkan

6

ke dalam arc untuk membantu pemanasan base metal. Pada Saat electrode

mengalami short ke weld pool, arus akan turun secara cepat untuk mempercepat

pembekuan. Kemudian cubitan aliran arus dialirkan ke pelelehan logam untuk

mendorongnya turun ke weld pool pada saat terbentuk necking yang berfungis

seperti jembatan cair menuju base metal. Pada saat jembatan cair ini akan putus,

maka power source akan bereaksi dengan terjadinya penurunan arus menjadi

40~50 amps. Secara tiba tiba terbentuk arc yang baru, peak current lalu

dijalankan untuk penghasilkan plasma force yang mendorong ke bawah weld

pool guna menghindari terjadinya short arus dan memanaskan pudle pada joint

tersebut. STT process dipilih untuk proses welding dengan low heat input

sehingga dapat menghindari terjadinya burn through, cracking,

dll. Perbandingan STT dengan konvensional proses yaitu:

Menghindari terjadinya lack of fusion

Control terhadap pudle yang baik

Kualitas film X-ray jadi konsisten

Membutuhkan waktu training yang singkat

Asap dan spatter yang sedikit

Dapat menggunakan banyak jenis komposisi gas

100% CO2 pada mild steel

Dapat menggantikan GTAW dalam banyak aplikasi tanpa

mengurangi appearance welding

STT ideal digunakan pada :

Open root – untuk pipa dan plate

Material tipis – automotive

Stainless Steel dan alloy

Silicon Bronze

Galvanized steel

7

Melihat dari mesinnya, proses pengelasan STT juga mempunyai skema

dari mekanisme terbentuknya lasan yang bisa dilihat pada Gambar 2.1.

Gambar 2.1 Mesin STT dan diagram waktu terhadap panjang lasan (Lincoln Journals)

Gambar 2.1 menjelaskan tentang skema dari mekanisme arus dan voltase

terhadap waktu dari setiap langkah pembentukan lasan.

2.3 Proses Las SMAW ( Shield Metal Arc Welding )

Pengertian Las SMAW adalah sebuah proses penyambungan logam

yang menggunakan energi panas untuk mencairkan benda kerja dan

elektroda (bahan pengisi). Energi panas pada proses pengelasan SMAW

dihasilkan karena adanya lompatan ion (katoda dan anoda) listrik yang

terjadi pada ujung elektroda dan permukaan material. Pada proses

pengelasan SMAW jenis pelindung yang digunakan adalah selaput flux

yang terdapat pada elektroda. Flux pada elektroda SMAW berfungsi untuk

melindungi logam las yang mencair saat proses pengelasan berlangsung.

Flux ini akan menjadi slag ketika sudah padat.

Jenis Mesin Las SMAW

Mesin LAS AC.

DC.

AC/DC.

Pada proses las SMAW terdapat tiga tipe atau jenis mesin las yaitu Mesin

LAS AC, DC dan AC/DC. Semua jenis mesin las tersebut mempunyai

keunggulan dan kekurangan masing masing, jika memerlukan dua jenis

mesin las, dapat membeli jenis mesin las yang AC/DC. Untuk mesin las

SMAW dengan arus DC dibagi lagi menjadi dua polaritas yaitu polaritas

https://www.pengelasan.net/pengertian-las-listrik-smaw-adalah/

8

DCEP (Direct Current Electroda Positif) dan DCEN (Direct Current

Electroda Negatif).

Macam Macam Polaritas Las SMAW

Direct Current Elektroda Positif

Mekanisme dan aliran elektron dari polaritas DCEP dapat dilihat

pada Gambar 2.2.

Gambar 2.2 Direct Current Elektroda Positif (PPNS,2008)

Polaritas DCEP Adalah pengelasan SMAW kutub positif

dihubungkan dengan kabel yang disambungkan pada holder atau kabel

elektroda. Sedangkan kutub negatif dihubungkan dengan benda kerja,

Polaritas ini juga disebut dengan DCRP (Direct Current Reverse Polarity).

Direct Current Elektroda Negatif

Mekanisme dan aliran elektron dari polaritas DCEN dapat dilihat

pada Gambar 2.3.

https://www.pengelasan.net/

9

Gambar 2.3 Direct Current Elektroda Negatif (PPNS,2008)

Polaritas DCEN adalah pengelasan SMAW kutub negatif

dihubungkan dengan kabel elektroda, sedangakan kutub positif

dihubungkan dengan benda kerja, Polaritas ini juga disebut dengan DCSP

(Direct Current Straight Polarity).

2.4 Proses Las GTAW (Gas Tungsten Arc Welding)

Gas tungsten arc welding (GTAW) adalah proses las busur yang

menggunakan busur antara tungsten elektroda (non konsumsi) dan titik

pengelasan. Proses ini digunakan dengan perlindungan gas dan tanpa

penerapan tekanan. Proses ini dapat digunakan dengan atau tanpa

penambahan filler metal. GTAW telah menjadi sangat diperlukan sebagai

alat bagi banyak industri karena hasil las berkualitas tinggi dan biaya

peralatan yang rendah. Prinsip : Panas dari busur terjadi diantara elektrode

tungsten dan logam induk akan meleburkan logam pengisi ke logam induk

di mana busurnya dilindungi oleh gas mulia (Ar atau He) Las listrik TIG

(Tungsten Inert Gas = Tungsten Gas Mulia) menggunakan elektroda

wolfram yang bukan merupakan bahan tambah. Busur listrik yang terjadi

antara ujung elektroda wolfram dan bahan dasar merupakan sumber panas,

untuk pengelasan. Titik cair elektroda wolfram sedemikian tingginya

sampai 3410° C, sehingga tidak ikut mencair pada saat terjadi busur listrik.

Tangkai listrik dilengkapi dengan nosel keramik untuk penyembur gas

pelindung yang melindungi daerah las dari luar pada saat pengelasan.

10

Sebagian bahan tambah dipakai elektroda tanpa selaput yang digerakkan

dan di dekatkan ke busur yang terjadi antara elektroda wolfram dengan

bahan dasar. Sebagi gas pelindung dipakai gas inert seperti argon, helium

atau campuran dari kedua gas tersebut yang pemakainnya tergantung dari

jenis logam yang akan dilas.

Komponen-komponen Mesin

a) Mesin las AC/DC merupakan mesin las pembangkit arus AC/DC

yang digunakan di dalam pengelasan las gas tungsten. Pemilihan

arus AC atau DC biasanya tergantung pada jenis logam yang akan

dilas.

b) Tabung gas lindung adalah tabung tempat penyimpanan gas lindung

seperti argon dan helium yang digunakan di dalam mengelas gas

tungsten.

c) Regulator gas lindung adalah adalah pengatur tekanan gas yang akan

digunakan di dalam pengelasan gas tungsten. Pada regulator ini

biasanya ditunjukkan tekanan kerja dan tekanan gas di dalam

tabung.

d) Flowmeter untuk gas dipakai untuk menunjukkan besarnya aliran

gas lindung yang dipakai di dalam pengelasan gas tungsten.

e) Selang gas dan perlengkapan pengikatnya berfungsi sebagai

penghubung gas dari tabung menuju pembakar las. Sedangkan

perangkat pengikat berfungsi mengikat selang dari tabung menuju

mesin las dan dari mesin las menuju pembakar las.

f) Kabel elektroda dan selang berfungsi menghantarkan arus dari

mesin las menuju stang las, begitu juga aliran gas dari mesin las

menuju stang las. Kabel masa berfungsi untuk penghantar arus ke

benda kerja.

g) Stang las (welding torch) berfungsi untuk menyatukan sistem las

yang berupa penyalaan busur dan perlindungan gas lindung selama

dilakukan proses pengelasan

https://www.blogger.com/null

11

h) Elektroda tungste berfungsi sebagai pembangkit busur nyala selama

dilakukan pengelasan. Elektroda ini tidak berfungsi sebagai bahan

tambah

i) Kawat las berfungsi sebagai bahan tambah. Tambahkan kawat las

jika bahan dasar yang dipanasi dengan busur tungsten sudah

mendekati cair.

j) Assesories pilihan dapat berupa sistem pendinginan air untuk

pekerjaan pengelasan berat, rheostat kaki, dan pengatur waktu busur

2.5 Elektroda

Elektroda merupakan salah satu konsumable utama dalam proses

pengelasan. Hal ini dikarenakan komposisi kimia yang terkandung di

dalam elektrode sangat berpengaruh terhadap hasil las lasan baik itu sifat

mekanik (kekuatan tarik, kekerasan, impact) atau terhadap struktur logam

las (metalography). Setiap elektroda mempunyai spesifikasi yang berbeda

beda, memang hal ini disengaja karena pemakaiannya juga untuk proses

pengelasan yang berbeda. Berbeda merk juga biasanya mempunyai kode

kawat las yang berbeda pula, seperti elektroda merk kobe yang mempunyai

jenis kawat las rb dan lb. Untuk kode elektroda nikko steel mempunyai

jenis kawat las rd 260, 360 dan 460. Jenis elektrode ini memang bervariasi,

namun tujuannya tetap untuk mendapatkan hasil las lasan yang memenui

standar keberterimaan dan tidak ada cacat las baik saat diuji visual maupun

uji merusak dan tidak merusak. Untuk Anda yang ingin mengetahui

pengertian kode kawat las. Jenis-jenis kawat las :

Kode Elektroda SMAW

Kode Filler Metal GMAW

Kode Filler Metal FCAW

Filler Metal SAW

Kode kawat las SMAW

Elektroda Mild Steel

Misal E 6013

12

E: Elektroda

60: Kekuatan Tarik Minimum 60 satuannya KSI (Biasanya ada tipe

juga 70 dan 80 misal E 7016, E 7018, E 8010, E8018)

1: Untuk semua posisi pengelasan (Untuk kode lain yaitu 2 (posisi

flat dan horizontal) dan 3 (Posisi flat) )

3: Jenis komposisi kimia dari flux yang nanti juga berpengearuh

terhadap penetrasi, arus dan polaritas. Jenis digit keempat ini ada

Untuk lebih detail pada Gambar 2.4.

Gambar 2.4 Carbon steel electrode for SMAW (PPNS,2008)

Kode kawat las untuk GMAW

ER – 70S – 6

E: Elektroda

R: Rod (Dapat digunakan untuk GMAW, tanpa flux)

70: Kekuatan tarik minimum KSI (70, 80 90, 100)

S: Solid (Jenis elektroda Solid atau tanpa flux)

6: Komposisi kimia, 6: High Silicon

13

Dalam simbol huruf dan angka yang berada pada elektroda

mempunyai arti atau makna, makna simbol huruf dan angka tersebut

dijelaskan pada Gambar 2.5.

Gambar 2.5 GMAW electrode designation (PPNS,2008)

Elektroda GTAW

Dalam pemilihan tungsten elektroda GTAW juga bermacam

macam, pemilihan tersebut disesuaikan dengan jeni material yang

digunakan. Oleh karena itu tidak boleh sembarangan dalam memilih

tungsten agar hasil lasan yang dihasilkan dapat maksimal dan sesuai

dengan standar pengelasan. Pada Gambar 2.6 menunjukkan

spesifikasi dalam pemilihan Tungsten Elektroda GTAW.

14

Gambar 2.6 Spesifikasi Tungsten elektroda GTAW

2.6 Heat Input

Masukan panas yang disarankan untuk pengelasan yang

menggunakan elektroda mild steel dikontrol karena beberapa alasan, salah

satunya berpengaruh terhadap deformasi yang akan menyebabkan

perubahan dimensi. Maka dengan pembatasan masukan panas ini supaya

deformasi yang terjadi tidak terlalu besar yang akan menyebabkan

perubahan dimensi yang sangat berpengaruh pada saat proses assembly

nantinya. Masukan panas yang disarankan untuk pengelasan menggunakan

elektroda mild steel maksimum 3 kJ/mm.

2.7 Spesifikasi API 5L grade X65

Dalam pengerjaan tugas akhir ini berkaitan dengan jenis material

menggunakan API 5L grade X65. Material ini biasa digunakan untuk

pipeline. Kandungan utama karbon maksimum sebesar 0.1%, sedangkan

kandungan unsur manganese sebesar 0.27-0.28% untuk tebal plipa 8.18

mm, dan kandungan unsur silicon sebesar 0.001%, untuk spesifikasi

komposisi dapat dilihat pada Tabel 2.2.

Material API 5L grade X65 sendiri ada beberapa class yang didasarkan

pada tensile strength-nya. Seperti yang terlihat pada Tabel 2.1 dibawah.

15

Tabel 2.1 Tensile test result API 5L X65 (Mill certificate)

API 5L

grade X65

Test piece Dimension YS

(MPa)

TS

(MPa)

Elong.

Allong (%)

325508 968N

1

38.60x8.00

310.40

515 593 37.5

Tabel 2.2 Chemical Analysis API 5L X65 (Mill certificate)

API 5L

grade X65

C

%

Si

%

Mn

%

P

%

S

%

Cr

%

Mo

%

Ni

%

325508 0.10 0.29 1.27 0.015 0.001 0.04 0.08 0.16

2.8 Pengujian

Pada penelitian ini akan dilakukan beberapa penelitian diantaranya

adalah pengujian metallography makro dan mikro, kekerasan,dan tensile.

2.8.1 Pengujian Metallografi

Metallographic etching adalah teknik etsa yang digunakan dalam

metalografi untuk mengetahui struktur mikro di bawah mikroskop.

Spesimen yang cocok untuk dietsa harus diperlakukan secara hati-hati dari

segala perubahan pada permukaan material yang telah dipoles seperti

deformasi permukaan, kotoran, goresan, dan lain lain. Teknik etsa

dikembangkan pada praktek metalografi dengan mengoptimalkan efek

yang dihasilkan dari spesimen. Berdasarkan ukuran detail struktur yang

akan ditampilkan, metallographic ething dibagi menjadi 2, yaitu makro

etsa dan mikro etsa (American Society for Metals, 1998).

2.8.1.1 Makro etsa

Makro etsa adalah metode etsa konvensional yang

menggunakan bahan kimia. Makro etsa menampilkan struktur

16

dari surface imperfection spesimen dengan perbesaran 25 kali.

Perbesaran yang rendah ini memungkinkan area permukaan yang

diuji mempunyai perbedaan mencolok melalui deep etching.

2.8.1.2 Mikro etsa

Mikro etsa adalah proses pengujian terhadap bahan logam

yang bentuk kristal logamnya tergolong sangat halus. Sedemikian

halusnya sehingga pengujiannya memerlukan kaca pembesar

lensa mikroskop yang memiliki kualitas perbesaran antara 50

hingga 3000 kali. Struktur mikro dapat terlihat dengan jelas di

bawah mikroskop dengan menghilangkan lapisan tersebut

dengan cara mengetsa. Pengujian struktur mikro dilakukan untuk

mengetahui suatu fisik logam yang nampak pada bagian luar dan

untuk mengetahui susunan fasa pada suatu benda uji atau

spesimen (Kusuma, 2012).

Pengamatan metalografi pada dasarnya adalah melihat

perbedaan intensitas sinar pantul permukaan logam yang

dimasukkan ke dalam mikroskop sehimgga terjadi gambar yang

berbeda (gelap, agak terang, terang). Dengan demikian apabila

seberkas sinar di kenakan pada permukaan apesimen maka sinar

tersebut akan dipantulkan sesuai dengan orientasi sudut

permukaan bidang yang terkena sinar (PPNS, 2008).

Sebagaimana ditunjukkan pada Gambar 2.7.

17

Gambar 2. 7 Pantulan Sinar pada Pengamatan Metalografi (Callister, 2007)

(a) Tampilan struktur mikro yang mungkin muncul melalui mikroskop

(b) Pantulan cahaya pada permukaan specimen

2.8.2 Pengujian Hardness

Kekerasan suatu bahan adalah kemampuan sebuah material untuk

menerima beban tanpa mengalami deformasi plastis yaitu tahan terhadap

identasi, tahan terhadap penggoresan, tahan terhadap aus, tahan terhadap

pengikisan (abrasi). Kekerasan suatu bahan merupakan sifat mekanik

yang paling penting. Karena kekerasan dapat digunakan untuk

mengetahui sifat-sifat yang lain, yaitu strength (kekuatan).

Material dilakukan pengujian dengan dua pertimbangan yaitu untuk

mengetahui karateristik suatu material baru dan melihat mutu untuk

memastikan suatu material memiliki spesifikasi kualitas tertentu,

umumnya pengujian kekerasan menggunakan 4 macam metode

pengujian kekerasan, yaitu :

1. Metode pengujian kekerasan Brinell

2. Metode pengujian kekerasan Vickers

3. Metode pengujian kekerasan Rockwell

18

4. Metode pengujian kekerasan Knoop Hardness

Dari ketiga metode yang disebutkan di atas, biasanya yang sering

digunakan hanya 2 saja yaitu Brinell dan Vickers.

2.8.2.1 Metode pengujian Vickers

Metode kekerasan Vickers hampir sama dengan Brinell hanya saja

identornya yang berbeda. Pengujian Vickers menggunakan identor intan

yang berbentuk pyramid beralas bujur sangkar dan sudut puncak antara

dua sisi yang berhadapan 136º seperti yang terlihat pada Gambar 2.8.

Gambar 2. 8 Identor pyramid intan pengujian kekerasan Vickers (PPNS,2008)

Beberapa hal yang perlu diperhatikan pada metode pengujian

kekerasan Vickers adalah sebagai berikut :

1. Benda uji yang sudah di gerinda

2. Permukaan horizontal

3. Uji kekerasan Vickers menggunakan pyramid intan, besar

sudut antar permukaan pyramid intan yang saling

berhadapan adalah 136º.

4. Identor di tekankan ke benda uji dengan gaya tertentu

(rentang mikro 10g – 1000g dan rentang 1kg – 100kg).

5. Pengujian kekerasan ini dilakukan dengan menekan identor

pada permukaan spesimen selama 10 – 20 detik

19

6. Dihitung berdasarkan diagonal identitas dengan persamaan

sebagai berikut :

HV = {2P sin (α/2)}/d2 = 1,854 P/d2 [2]

Dengan :P = beban yang digunakan (kg) D = panjang diagonal rata-rata (mm)

α = sudut antara permukaan intan yang berhadapan = 1360

2.8.3 Pengujian Tensile

Setiap material atau bahan memiliki sifat (kekerasan, kelenturan,

dll) yang berbeda-beda. Untuk mengetahui sifat dari suatu material maka

diperlukan suatu pengujian, salah satu pengujian yang paling sering

dilakukan yaitu uji tarik (tensile test). Pengujian ini memiliki fungsi

untuk mengetahui tingkat kekuatan suatu material dan untuk mengenali

karakteristik pada material tersebut. Prinsipnya, uji tarik ini dilakukan

menggunakan mesin yang dapat memberikan gaya tarik yang cukup kuat

pada material dan juga memberikan cengkraman yang kencang sehingga

material tidak terlepas ketika diberikan gaya tarik. Ada banyak hal yang

bisa didapatkan dari uji tarik, dengan memberikan gaya tarik pada

material sampai putus maka semua susunan struktur material bisa

diketahui dengan jelas sehingga dapat menentukan kualitas dari material

tersebut. Bahan atau material yang sering dijadikan objek untuk uji tarik

adalah rubber dan logam. Kedua bahan ini memiliki sifat yang berbeda

dari setiap prosesnya. Misalkan, sifat rubber dan logam sebelum

dipanaskan pasti memiliki perbedaan ketika sudah dipanaskan.

Penggunaan Hukum Hooke (Hooke’s Laws) pada Uji Tarik memiliki

prinsip dasar dari hukum hooke (hooke’s law) dimana regangan (strain)

dan rasio tegangan (stress) adalah konstan.

Stress (σ) = Beban (F) : Luas Penampang Bahan (A)

Strain(ε) = Pertambahan Panjang (ΔL) : Panjang Awal bahan (L)

Sehingga hubungan dari strain dan stress dapat dirumuskan menjadi :

E = σ/ ε … (2.1)

20

2.8.4 Pengujian Sanning Electron Microscopy (SEM)

Dalam Gambar 2.9 adalah skema diagram standar SEM

JSM-6510LA dari fabrikan JEOL yang digunakan dalam penelitian

dengan fasilitas analisis komposisi kimia berupa detektor sinar X.

Komponen utama alat SEM ini pertama adalah tiga pasang lensa-

lensa elektromagnetik yang berfungsi memfokuskan berkas elektron

menjadi sebuah titik kecil, lalu oleh dua pasang scan coil discan-kan

dengan frekuensi variabel pada permukaan sampel. Semakin kecil

berkas difokuskan semakin besar resolusi lateral yang dicapai.

Kesalahan fisika pada lensa-lensa elektromagnetik berupa

astigmatismus dikoreksi oleh perangkat stigmator. SEM tidak

memiliki sistem koreksi untuk kesalahan aberasi lainnya. Yang

kedua adalah sumber elektron, biasanya berupa filamen dari bahan

kawat tungsten atau berupa jarum dari paduan Lantanum

Hexaboride LaB6 atau Cerium Hexaboride CeB6, yang dapat

menyediakan berkas elektron yang teoretis memiliki energi tunggal

(monokromatik), Ketiga adalah imaging detector, yang berfungsi

mengubah sinyal elektron menjadi gambar atau image. Sesuai

dengan jenis elektronnya, terdapat dua jenis detektor dalam SEM ini,

yaitu detektor SE dan detektor BSE. (Agus Sujatno, 2015)

Gambar 2.9 Mekanisme SEM (Jurnal Forum Nuklir,2015)

21

Untuk menghindari gangguan dari molekul udara terhadap

berkas elektron, seluruh jalur elektron (column) divakum hingga 10-

6torr. Tetapi kevakuman yang tinggi menyebabkan naiknya

sensitifitas pendeteksian alat terhadap non-konduktifitas,

yang menyulitkan analisis pada bahan bahan non-konduktif, seperti

keramik dan oksida. Untuk mengatasi hal tersebut SEM ini memiliki

opsi untuk dapat dioperasikan dengan vakum rendah, yang disebut

Low- Vaccum Mode. Dengan teknik low vaccum kita dapat

menganalisis bahan yang non konduktif sekalipun. Tekanan pada

mode ini berkisar antara 30 hingga 70Pa.

2.9 Struktur mikro low carbon steel

Karakter dari struktur mikro yang berada pada low carbon steel

mempunyai matriks atau background ferit, pada Gambar 2.10 adalah contoh

foto struktur mikro low carbon steel.

Gambar 2.10 Struktur mikro low carbon steel

Struktur yang dimiliki oleh baja sangat ditentukan oleh kandungan

karbonnya. Pada baja karbon rendah, struktur didominasi oleh ferit dan

diikuti oleh sedikit perlit. Pada baja karbon tinggi struktur didominasi perlit

dengan sedikit sementit. Sedangkan pada baja karbon sedang, struktur baja

terdiri dari ferit dan perlit dengan perbandingannya tergantung pada

kandungan karbonnya. Semakin tinggi karbon semakin banyak perlitnya.

Baja karbon rendah adalah baja yang memiliki kandungan karbon antara

0.1-0.3 persen.

22

2.10 Pembentukkan fasa ferrite acicular dan ferrite widmanstatten

Acicular ferrite pertumbuhannya difasilitasi oleh adanya kerapatan

dari tempatnukleasi yang tinggi. Inklusi membantu untuk tumbuhnya

acicular ferrite yang berbentuk jarum dengan orientasi arah acak. Struktur

ferrite acicular inilah yang diharapkan dari setiap proses pengelasan, karena

struktur ini sebagai interlocking structure yang mampu menghambat laju

perambatan retak. Keuletan dan ketangguhan logam las akan meningkat jika

struktur mikro yang terbentuk berupa ferit acicular. Dalam proses

pembentukan struktur mikro, terutama ferit acicular, sangat dipengaruhi

oleh banyak faktor, diantaranya adalah inklusi. Inklusi adalah partikel halus

sebagai akibat dari reaksi oksidasi atau reduksi selama proses pengelasan

dan tidak ikut larut dalam logam las cair. Unsur ini dapat membantu

terbentuknya struktur ferit acicular sedangkan terbentuknya inklusi di

pengaruhi oleh beberapa hal antar lain komposisi logam induk, elektroda

las, gas, udara, atau fluks yang digunakan. Inklusi biasanya merupakan

senyawa oksida dengan ukuran antara 0.2 - 1µ dan biasanya dalam bentuk

MnO2, SiO2, atau Al2O3. Acicular ferrite memiliki high tensile strength,

ketangguhan yang baik, tahan terhadap korosi dan kemampuan las yang

baik. Acicular ferrite biasanya ditemukan pada pipeline steel yang

didapatkan dari proses hot deformation thermo mechanical control, Procces

(TMCP) dengan komposisi kimia tertentu (C, Si, Mn, P, S, Mo, Nb, V, N,

O) acicular ferrite biasanya juga dapat ditemukan pada weld materials,

yang terbentuk terlebih dahulu cementit lalu ferit. Gambar 2.11

menunjukkan fasa ferit yang terbentuk pada daerah lasan.

Gambar 2.11 Typical acicular ferrite (Sudarsanam S, 2004)

23

Dalam struktur Widmanstatten, fase pro-eutektoid (ferit atau

sementit tergantung pada kandungan karbon baja) tidak hanya memisahkan

di sepanjang batas butir austenit, tetapi juga di dalam butiran di sepanjang

bidang kristalografi tertentu (bidang oktahedral) dan arah bentuknya. Piring,

atau jarum membentuk susunan seperti jala. Bentuk dari widmanstatten

dapat dilihat pada Gambar 2.12.

Gambar 2.12 Typical widmanstatten ferrite (Jayanti S, 2019)

Karena orientasi setiap butir dalam austenit asli berbeda, karakter

pola widmanstatten juga berbeda dari butir ke butir. Struktur Widmanstatten

yang biasa ditemukan adalah pengecoran baja, baja yang terlalu panas,

tempa dinormalkan, digulung, atau produk ekstrusi, dan pengelasan.

24


25

BAB III

METODOLOGI PENELITIAN

3.1 Flow Chart

Pelaksanakan penelitian apabila dibuat dalam flow chart, dapat dilihat

pada flow chart Gambar 3.1.

Gambar 3.1 Flowchart pelaksanaan penelitian

26

Gambar 3.1 Flowchart pelaksanaan penelitian (lanjutan)

3.2 Tahap identifikasi awal

Tahap identifikasi awal adalah langkah awal dalam pelaksanaan penelitian

dan merupakan tahapan yang sangat penting karena akan dilakukan identifikasi

masalah yang akan diambil serta perencanaan tentang apa yang diamati untuk

mencapai tujuan dari penelitian. Selain itu juga penetapan tentang sumber – sumber

penelitian dan pemeriksaan keadaan lapangan yang sebenarnya, sehingga penelitian

ini perlu dilakukan.

27

3.2.1 Identifikasi Masalah

Untuk tahap ini dilakukan beberapa permasalahan yang didapatkan serta

pentingnya penelitian ini dilakukan dan akan dilakukannya tujuan tentang

apa yang ingin dicapai dan manfaat bagi pihak terkait serta bagi penelitian

selanjutnya.

3.2.2 Studi Lapangan

Studi lapangan meliputi identifikasi masalah – masalah yang terjadi di

industri tempat pelaksanaan on the job training tepatnya di PT. SMOE

Indonesia. Permasalahan tersebut dianalisa serta diajukan menjadi sebuah

judul karya tulis untuk dicarikan solusi dari masalah tersebut.

3.2.3 Studi Literatur

Studi literatur dilakukan untuk mengetahui teori-teori dasar yang

menunjang dalam penulisan penelitian tugas akhir dan sebagai acuan dalam

menyusun semua hipotesa dan kesimpulan yang akan diambil. Studi

literatur berfungsi sebagai bekal pengetahuan awal untuk menentukan arah

pengerjaan penelitian tugas akhir ini. Dalam studi literatur ini digunakan

pula untuk mencari data tentang material, prosedur pengelasan, dan

pemodelan sambungan pengelasan pada pelat. Dalam teori-teori dan data-

data yang akan digunakan dalam penelitian dan analisis, data tersebut

diperoleh dari :

1. Buku-buku tentang pengelasan dan efek distorsi yang ditimbulkan.

2. Jurnal nasional dan internasional, skripsi, dan buku-buku relevan seperti

Teknologi Pengelasan Logam, Petunjuk kerja las dan lain-lain.

3. Codes atau standar yang berhubungan dengan penelitian ini.

3.3 Tahap Pengumpulan Data

Adalah tahap menumpulkan data yang ada dilapangan, tinjauan

pustaka dan dasar teori yang mendukung atau berkaitan baik secara

langsung maupun tidak langsung dari masalah yang diteliti. Data yang

dikumpulkan berupa data primer maupun data sekunder.

28

3.4 Persiapan Pengelasan

Penelitian ini membutuhkan material sebagai bahan untuk tes kupon

pengelasan dengan perbedaan heat input yang telah direncanakan

sebelumnya. Spesifikasi material yang dibutuhkan antara lain :

1. Material

Material yang digunakan adalah pipa Carbon steel 5L grade X65. Dimensi

200mm diameter 8in dengan ketebalan 8.18 mm dapat dilihat pada Gambar

3.2 .

(a) (b)

Gambar 3. 2 Dua pasang material pipa 5L grade X65 (a) dan dimensinya (b)

2. Filler

Pada proses pengelasan kombinasi STT-SMAW untuk material API

5L X65 menggunakan elektroda untuk STT adalah LINCOLN SUPRAMIG

dengan filler diameter 1.2mm komposisi torch gas mixed

(Ar)80%+(CO2)20%, dan elektoda SMAW menggunakan KOBELCO LB-

7018-1 dengan filler diameter 2.6mm.

Pada proses pengelasan kombinasi GTAW-SMAW pada material

yang sama API 5L X65, GTAW menggunakan elektroda ER70S-6 dengan

filler trade name-nya KOBELCO TG-S51T, diameter filler 2.4mm,

komposisi torch gas Argon 99.999%, no consumable elektroda EWTh-2

diameter 2.4mm dan SMAW menggunakan E7018-1 KOBELCO dengan

29

filler trade LB-7018-1 diameter 2.6/3.2mm. Gambar 3.3 menunjukkan

contoh tipe kawat las dari proses pengelasan GTAW, SMAW, dan STT.

(a) (b) (c)

Gambar 3.3 Kawat las GTAW (a), kawat las SWAW (b), kawat las STT (c)

3. Tabung gas

Persiapan tabung gas yang akan digunakan untuk gas pelindung

pada saat proses pengelasan ada dua jenis gas yaitu gas CO2 dan Argon.

Yang mana gas mixed (Ar)80%+(CO2)20% digunakan untuk proses

pengelasan STT dan gas Argon 99.999% digunakan untuk proses

GTAW. Pada penelitian ini menggunakan gas Argon dan CO2 karena

proses pengelasan yang berbeda dan berbeda juga komposisinya.

Tabung gas argon dan CO2 dapat dilihat pada Gambar 3.4.

Gambar 3.4 Tabung gas Argon (a) dan gas CO2 (b)

4. Ampere meter

Mempersiapkan ampere meter merek Kyoritsu yang gunanya untuk

melakukan pengukuran besar voltase dan arus yang digunakan pada saat

selama proses pengelasan berlangsung dan kalibrasi mesin las dalam

30

melakukan proses pengelasan. Gambar 3.5 adalah ampere meter yang

digunakan pada saat record pengelasan.

Gambar 3.5 Ampere meter (Kyoritsu)

5. Mesin las

Mempersiapkan mesin las yang akan digunakan untuk pengelasan

STT dengan type invertec STT II LN-25 pro, SMAW dengan merek OTC,

dan GTAW merk Longrun beserta kelengkapannya yang meliputi holder

selang gas dan yang lain-lain seperti Gambar 3.6.

(a) (b) (c)

Gambar 3.6 Mesin las GTAW (a), Mesin las SMAW (b), Mesin las STT (c)

6. Welding gauge

Mempersiapkan welding gauge merek Niigata Seiki (SK) yang

digunakan untuk mengukur bevel angel, fit up lebar gap dan untuk

mengukur dimensi join pada saat selesai proses pengelasan. Gambar 3.7

31

menunjukkan welding gauge yang digunakan pada saat preparation dan

setelah pengelasan.

Gambar 3.7 Welding gauge

3.5 Pengelasan Specimen

Pengelasan specimen ini menggunakan proses pengelasan

kombinasi STT-SMAW, dimana menggunakan design arus pada root pass

yaitu 110 A, hot pass 140 A, fill 1 yaitu 100 A, Fill 2 yaitu 130 A, cap 1

yaitu 90 A, cap 2 yaitu 110 A, dan cap 3 yaitu 120 A. Berikut adalah

peralatan-peralatan yang dipakai dalam pengelasan dan parameter

pengelasan yang dapat dilihat pada Tabel 3.1 dan Tabel 3.2.

A. Peralatan dalam pengelasan

Satu set mesin STT dan SMAW

Satu set mesin GTAW dan SMAW

Sikat baja

Chipping hammer

Gerinda tangan

Stopwatch

Tang ampere

Penggaris

Welding gauge

B. Langkah-langkah yang dipersiapkan dalam pengelasan

Mempersiapkan mesin las STT dan SMAW

Mempersiapkan mesin las GTAW dan SMAW

Mempersiapkan spesimen yang akan dilas

32

Melakukan preparation welding (membersihkan dari debu, kotoran,

minyak, membuat gap dan di tackweld).

Atur polaritas dan arus sesuai variasi parameter yang akan

digunakan

Melakukan proses pengelasan dengan posisi 6G

Mencatat arus, volatase, dan travel speed pada tiap layer untuk

digunakan perhitungan heat input

Sketsa gambar test coupon API 5L X65 serta parameter pengelasan

kombinasi STT-SMAW dan GTAW-SMAW, ditunjukan pada Gambar 3.8

dan Gambar 3.9.

Gambar 3. 8 Sketsa gambar test coupon API 5L X65 dengan proses las STT-SMAW

Tabel 3.1 Parameter pengelasan STT-SMAW

API Pass Elektroda Diamet Polarity Ampera Volta Travel Heat

5L Numbe er ge se Speed Input

X65 r (mm/mi (kJ/mm same n) )

1 SUPRAMIG 1.2mm DCEN 111.2 17.6 119.62 0.98

2 SUPRAMIG 1.2mm DCEN 142.5 19.2 153.65 1.07

3 E7018-1 2.6mm DCEP 102.3 21.3 142.61 0.92

4 E7018-1 2.6mm DCEP 132.8 24.1 167.17 1.15

5 E7018-1 2.6mm DCEP 90 20.1 110.25 0.98

6 E7018-1 2.6mm DCEP 112.6 20.3 128.47 1.07

7 E7018-1 2.6mm DCEP 123.1 23.6 132.01 1.32

33

Gambar 3. 9 Sketsa gambar test coupon API 5L X65 dengan proses las GTAW-SMAW

Tabel 3.2 Parameter pengelasan GTAW-SMAW

API Pass Elektrod Diamet Polarity Ampera Voltas Travel Heat

5L Numbe a er ge e speed Input

X65 r (mm/min) (kJ/m

sam m)

e

1 TG-S51T 2.4mm DCEN 112.8 30.1 83.97 2.4 2 TG-S51T 2.4mm DCEN 113.8 32.1 79.37 2.7 3 E7018-1 2.6mm DCEP 104.2 21.8 132.62 1.0 4 E7018-1 2.6mm DCEP 134.6 23.9 154.35 1.3 5 E7018-1 2.6mm DCEP 93.4 20.8 112.62 1 6 E7018-1 2.6mm DCEP 114.3 21.3 119.25 1.2 7 E7018-1 2.6mm DCEP 124.5 23.7 142.39 1.2

3.6 Perencanaan pengujian

Pada spesimen hasil las-lasan kombinasi ini diuji menggunakan 4

metode pengujian yakni uji metalography, hardness, dan tensile. Untuk

mengetahui struktur mikro, struktur makro, keuletan, dan kekuatan

tariknya,

3.6.1 Metallography

Pengujian metalografi adalah salah satu bentuk pengujian

merusak yang bertujuan untuk menyelidiki struktur logam dengan

menggunakan mikroskop optik dan mikroskop elektron. Sedangkan

yang terlihat pada mikroskop tersebut disebut mikrostruktur. Dalam

34

pengujian mikro etsa ada beberapa persiapan, dan berikut merupakan

prosedurnya:

1. Pemotongan spesimen

Menurut ketentuan ukuran spesimen mempunyai luasan

permukaan antara ½ s/d 1 in2 atau diameter ¼ s/d 1 in, karena bila lebih

kecil atau lebih besar akan sulit proses penggosokkannya. Pemotongan

dilakukan dengan cutting whell sedemikian rupa sehingga

permukaannya harus rata dan halus untuk memudahkan proses

penggosokannya supaya tidak menimbulkan perubahan struktur mikro

maka proses pemotongan harus menggunakan pendingin

2. Grinding

Berikut adalah langkah-langkah mengerinda spesimen uji:

a. Nyalakan motor hand grinder, buka katup sehingga air mengalir

dikertas gosok yang berputar

b. Ambil spesimen, telungkupkan dengan sedikit tekanan di atas kertas

gosok tesebut dan tahan + 2 menit

c. Angkat spesimen dan amati permukaan yang digosok. Bila masih ada

goresan yang tidak searah dengan orientasi gosokkan, gosok lagi sampai

tidak ada lagi goresan yang tidak searah

d. Bila goresan sudah searah, matikan motor dan aliran air, kemudian ganti

kertas gosok dengan grid yang lebih halus (120, 240, 320, 400, 600 dan

1000) dan gosok lagi seperti langkah sebelumnya

e. Bila proses grinding telah selesai, matikan motor dan air hand grinder

serta cuci spesimen dengan air

3. Polishing

Berikut adalah langkah-langkah dalam pemolesan:

a. Ambil kain woll dan pasang pada hand grinder.

b. Nyalakan motor hand grinder, buka sedikit katup sehingga air mengalir

tidak terlalu deras diatas kain woll yang berputar.

c. Ambil sedikit serbuk alumina dan taburkan diatas kain woll

d. Ambil spesimen, telungkupkan dengan sedikit tekanan diatas kain woll

tersebut dan tahan + 2 menit

35

e. Angkat spesimen dan amati permukaan yang di polish dan polish lagi

sampai tidak ada lagi goresan

f. Proses polishing selesai jika bekas goresan dari proses grinding (grid

1000) telah hilang dan halus seperti cermin

g. Untuk membersihkan sisa-sisa polishing powder, spesimen dicuci

dengan air dan alkohol, lalu keringkan dengan dryer atau digosok

dengan soft tissue

4. Etsa

Berikut adalah langkah-langkah dalam pengetsaan:

a. Menyiapkan alat-alat yang diperlukan seperti: pipet, cawan kimia dan

hand dryer yang telah dibersihkan terlebih dahulu

b. Mengambil larutan HNO 3 2 ml dengan pipet dan tuangkan ke cawan

kimia

c. Kemudian campur HNO 3 dengan alkohol 98 ml

d. Masukkan spesimen ke dalam cawan kimia tersebut selama beberapa

detik dan ambil kembali kemudian menyiramnya dengan air

e. Mengeringkan spesimen tersebut dengan dryer

5. Pengamatan dengan mikroskop

Berikut adalah langkah-langkah pengamatan dengan mikroskop:

a. Meletakkan spesimen di bawah lensa mikroskop

b. Mengatur pembesaran (100x atau 200x dan 500x)

c. Menyalakan lampu dan mengatur fokusnya

d. Menggambar struktur mikro yang tampak pada lembar kerja

e. Apabila telah selesai, matikan lampu

f. Menganalisa gambar struktur mikro spesimen

3.6.2 Hardness Test

Hardness test merupakan salah satu bentuk pengujian merusak

yang bertujuan utuk mengetahui kemampuan material untuk menerima

beban tanpa mengalami deformasi plastis yaitu tahan terhadap

indentasi/penetrasi, tahan terhadap penggoresan dan tahan terhadap aus.

Pada pengujian ini menggunakan metode pengujian kekerasan Vickers

36

dengan menggunakan indentor piramida intan dengan beban 10 kg dan

waktu pembebanan 15 detik. Pengambilan lokasi pengujian kekerasan

sesuai dengan ASME Section IX dengan sketsa seperti Gambar 3.10.

Gambar 3.10 Detil lokasi titik pengujian Hardness

Dalam pengujian kekerasan ini ada beberapa persiapan, dan berikut adalah

prosedurnya:

1. Persiapan material uji yang meliputi :

a. Material uji dihaluskan permukaannya yang akan diamati dengan

menggunakan Polishing Machine dengan grid 320

b. Apabila material uji dirasa belum halus dapat dihaluskan kembali

dengan menggunakan grid 320 atau 400 dengan arah yang

berbeda 900 dari arah semula

c. Jika sudah selesai, material dikeringkan dengan menggunakan

tissue

2. Dibuat beberapa titik dengan menggunakan pensil untuk tiap-tiap

daerah yang akan diamati

3. Ditentukan beban indentor yang akan digunakan berdasarkan jenis dan

diameter indentor

4. Atur handle Hardness Test Machine pada posisi Vickers

5. Letakkan pyramid intan pada tempat indentasinya

37

6. Letakkan indentor pyramid intan pada tempatnya di Hardness Test

Machine dengan menggunakan obeng

7. Letakkan pen sesuai dengan beban indentasi yang telah ditentukan

berdasarkan jenis dan diameter indentor

8. Letakkan spesimen dan atur dengan tepat pada titik penetrasi yang telah

ditentukan

9. Geser handle beban dengan tangan kanan pada posisi siap untuk

penetrasi

10. Putar hand whell dengan tangan kiri sehingga permukaan spesimen

tepat menyentuh ujung indentor

11. Setelah 20 detik tarik handle beban dan kunci pada tempatnya

12. Nyalakan lampu dan atur posisi spesimen serta fokus lensa sehingga

bekas indentasi tampak pada layar

13. Ukur diameter indentasi dan catat pada worksheet yang ada

14. Dilakukan prosedur no.8 sampai dengan no.13 untuk masing-masing

titik yang telah ditentukan.

3.6.3 Tensile Test

Uji Tarik merupakan salah satu pengujian untuk mengetahui sifat-

sifat suatu bahan. Dengan menarik suatu bahan kita akan segera

mengetahui bagaimana bahan tersebut bereaksi terhadap tenaga tarikan

dan mengetahui sejauh mana material itu bertambah panjang. Alat

eksperimen untuk uji tarik ini harus memiliki cengkeraman (grip) yang

kuat dan kekakuan yang tinggi (highly stiff). Gambar 3.11 adalah test

coupon untuk pengujian tarik.

38

Gambar 3.11 Spesimen plat tensile test (Asme IX, 2015)

3.6.4 SEM (Scanning Electron Microscope)

Pada system SEM (Scanning Electron Microscope) ini

membutuhkan cara untuk penelitian pada sebuah spesimen material,

dalam hal ini spesimen yang di teliti adalah API 5L grade X65 jenis

standar yang sering digunakan dipasaran. Penulis hanya membatasi serta

membahas dari spesimen pengelasan STT dan GTAW tersebut untuk

tujuan penelitian yang telah ditetapkan.

Proses-proses kerja pada sistem SEM ini secara garis besar adalah

sebagai berikut :

1. Preparasi Sampel

Sampel yang berupa material API 5L grade X65 dengan ukuran besar

dan tidak beraturan (apabila dipotong ataupun karena penyebab lainnya)

tidak memungkinkan untuk diletakkan begitu saja ke dalam ruang

39

penempatan sampel yang tersedia. Untuk itu, mikroskop sehingga dapat

dianalisis sesuai keperluan. Preparasi sampel yang akan dilihat dengan

menggunakan SEM tidak berbeda dengan preparasi sampel yang biasa

dilihat dengan menggunakan mikroskop cahaya.

2. Mikroskop Pemindai Elektron (Scanning Electron Microscope, SEM)

Metalografi dapat dilakukan dengan menggunakan instrumen berupa

mikroskop optik ataupun mikroskop pemindai elektron. Mikroskop

optik adalah mikroskop yang menggunakan cahaya (foton) untuk

memantulkan dan menampilkan gambar objek yang dilihat di bawah

mikroskop sedangkan SEM adalah mikroskop yang menggunakan

elektron untuk memindai objek sehingga dapat mencitrakan struktur-

struktur objek yang diamati. SEM secara umum memanfaatkan elektron

sekunder (secondary electron) dan elektron hambur (backscattered

electron) untuk membentuk suatu gambar elektron sekunder dihasilkan

dekat dengan permukaan sampel, dan hasil gambar SE diperoleh melalui

pendeteksian elektron-elektron sekunder yang memantulkan struktur

topografi sampel tersebut. Elektron hambur merupakan elektron yang

dihasilkan dari tumbukan terhadap atom-atom penyusun sampel, dan

jumlah elektron hambur tersebut bergantung pada komposisi sampel

(nomor atom rata-rata, orientasi dan struktur kristal, dan lain

sebagainya). Oleh karena itu, gambar BSE memperlihatkan distribusi

komposisi permukaan sampel.

40

Gambar 3.12 SEM (Scanning Electron Microscope)

Pada Gambar 3.12 adalah perangkat alat SEM yang digunakan

dalam pengambilan foto morfologi serta topografinya dari material yang

diuji, dalam pengambilan foto dari proses STT (Surface Tension

Transfer) dan GTAW (Gas Tungsten Arc Welding) menggunakan

perbesaran 1000X dan 5000X.

41

BAB IV

ANALISA DAN PEMBAHASAN

4.1 Proses Pengelasan

Dari proses pengelasan yang telah dilakukan maka didapatkan data

dari proses tersebut yang tertera pada tabel 4.1 dan table 4.2, untuk masing-

masing layer, weldbead dan record atau perekaman parameter dalam proses

pengelasan tersebut.

4.1.1 Proses Pengelasan STT-SMAW

Dari proses pengelasan root pas hingga capping dilakukan

menggunakan proses STT (Surface Tension Transfer) dan SMAW (Shield

Metal Arc Welding) dengan menggunakan parameter yang sudah ditentukan

dan hasil lasan ada pada Gambar 4.1.

(a) (b)

Gambar 4.1 (a) Hasil pengelasan STT, (b) Hasil pengelasan SMAW

Dilihat dari Tabel 3.1 rata-rata travel speed yang dilakukan oleh

welding operator adalah 136.25 mm/min sedangkan untuk Heat Input rata-

rata range adalah 1.07 kJ/mm.

42

4.1.2 Proses Pengelasan GTAW-SMAW

Setelah dilakukan proses pengelasan STT-SMAW lalu selanjutnya

mengelas dengan proses pengelasan GTAW-SMAW dengan parameter

yang ditentukan dan hasil lasan ada pada Gambar 4.2 .

(a) (b)

Gambar 4.2 (a) Hasil pengelasan GTAW, (b) Hasil lasan SMAW

Dari data aktual pada tabel 3.2 dapat diketahui rata-rata travel speed

yang dilakukan oleh welding operator untuk join dengan pengelasan

GTAW-SMAW yaitu 117.79 mm/min Sedangkan untuk heat input rata-rata

adalah 1.54 kJ/mm.

4.2 Analisa dan pembahasan visual inspection

4.2.1 Proses visual inspeksi STT-SMAW

Pada pengelasan STT-SMAW pipa dengan posisi 6G dengan

parameter yang ditentukan tidak ditemukan cacat baik porosity maupun

undercut dan ukuran dari tinggi mahkota las atau capping tidak lebih dari

3mm yang mengacu pada standart asme ix dan B31.1, dapat dilihat pada

Gambar 4.3 .

43

Gambar 4.3 Visual inspection join dari pengelasan STT-SMAW

Dari Gambar 4.3 yang terjadi dari pengelasan tersebut dengan

parameter yang sudah ditentukan bahwa tidak ditemukan porosity dan cacat

undercut, tinggi mahkota las atau capping tidak lebih dari 3mm yang tidak

melebihi standart dari asme B31.1, serta mechanical damage tidak melebihi

1mm. Dilihat secara visual tersebut proses pengelasan pipa STT-SMAW

dengan posisi 6G dapat diterima oleh code asme B31.1.

4.2.2 Proses visual inspeksi GTAW-SMAW

Pada pengelasan GTAW-SMAW pipa dengan posisi 6G dengan

parameter yang ditentukan tidak ditemukan cacat baik porosity maupun

undercut dan ukuran dari tinggi mahkota las atau capping tidak lebih dari

3mm yang mengacu pada standart asme ix , dapat dilihat pada Gambar 4.4.

44

Gambar 4.4 Visual inspection join dari pengelasan GTAW-SMAW

Dari Gambar 4.4 yang terjadi dari pengelasan tersebut dengan

parameter yang sudah ditentukan bahwa tidak ditemukan porosity dan cacat

undercut, tinggi mahkota las atau capping tidak lebih dari 3mm yang tidak

melebihi standart dari asme ix. Dilihat secara visual tersebut proses

pengelasan pipa GTAW-SMAW dengan posisi 6G dapat diterima oleh code

asme B31.1.

4.3 Hasil dan pembahasan pengujian spesimen

4.3.1 Struktur Makro

Pengambilan struktur makro dilakukan pengambilan

spesimen pada daerah lasan atau welding. Pada pengambilan

spesimen struktur makro diambil 1 (satu) spesimen untuk masing-

masing variasi. Pengujian makro merupakan salah satu pengujian

yang penting dan harus dilakukan. Dikarenakan pengujian makro ini

digunakan bertujuan melihat sambungan atau fusi logam las dari

hasil proses pengelasan dan juga untuk melihat tingkat penetrasi

pada layer root mengingat benda atau produk pengelasan berupa

pipa. Sebelum melakukan uji makro material harus dipoles dulu

hingga permukaan rata dan mengkilap dengan kertas gosok dengan

grade yang kasar hingga sampai grade yang halus, lalu dilakukan

pengetsaan atau pengkaratan permukaan logam yang sudah dipoles

dan diratakan yang tujuan dari pengetsaan ini menampilkan haz dan

45

proses oksidasi atau pengaratan dengan larutan etsa yaitu

pencampuran larutan alkohol dan HNO3 yangmana komposisi dari

alkohol 98% dan 2-10% HNO3 untuk hasil foto makro yang telah

dilakukan dapat dilihat pada Tabel 4.1.

Tabel 4.1 Tabel foto makro

Foto Makro Spesimen STT-SMAW

Figure Item Note

Spesimen STT-

SMAW

Reagent Nital 2%

Joint Butt Joint

Material API 5L gr

X65

Defect -

HAZ width 2mm

Root penetration 1mm

Reinforecement 2.5mm

46

Tabel 4.1 Tabel foto makro lanjutan

Foto Makro Spesimen GTAW-SMAW

Figure Item Note

Spesimen GTAW-

SMAW

Reagent Nital 2%

Joint Butt Joint

Material API 5L gr

X65

Defect overlap

HAZ width 3mm

Root

penetration

1.5mm

Reinforecement 3mm

Dari kedua gambar diatas dapat diketahui bahwa join dengan

pengelasan STT-SMAW menunjukan fusi yang baik, tidak

ditemukannya cacat didalam logam las dan root penetration terlihat

bagus, begitupun juga dengan tinggi reinforcement yang tidak

melebihi 3mm, indikasi cacat juga tidak ada, untuk lebar HAZ

terukur 2mm pengukuran diambil dari lebar tertinggi nilainya.

Sedangkan untuk join pengelasan GTAW-SMAW

ditemukan overlap pada capping, melainkan root tidak ada cacat,

untuk root penetration terlihat bagus begitujuga dengan

reinforcement yang tidak melebihi 3mm, untuk lebar didaerah HAZ

pada pengelasan GTAW-SMAW terukur lebarnya yaitu 3mm

pengukuran diambil dari lebar HAZ yang nilainya terbesar.

Dari kedua analisa hasil foto makro masing-masing

spesimen dari proses pengelasan STT-SMAW dan GTAW-SMAW

yang telah diulas diatas, dapat diketahui perbedaan leher daerah

HAZ dapat dipengaruhi oleh besarnya penggunaan arus pada saat

proses pengelasan yang berimbas pada besarnya heat input yang

47

terjadi jika penggunaan arus makin kecil dan travel speed rendah

maka HAZ pun otomatis akan rendah begitupun sebaliknya. Disisi

lain teknik ayunan dalam mengelas juga berpengaruh mengingat

posisi pengelasan yang dilakukan adalah 6G yang menyebabkan

adanya teknik Uphill dan Downhill pada saat melakukan

pengelasan. Maka dari itu semua aspek secara langsung maupun

tidak langsung tetap mempengaruhi lebar daerah HAZ.

4.3.2 Struktur Mikro

Pengambilan struktur mikro dilakukan pengambilan

spesimen pada daerah pengelasan atau welding. Pada pengambilan

spesimen struktur mikro diambil 1 spesimen setiap masing-masing

proses pengelasan STT-SMAW dan GTAW-SMAW.

Pengujuan struktur mikro dilakukan untuk melihat struktur

mikro terbentuk akibat perbedaan penggunaan arus saat proses

pengelasan material material API 5L grade X65 same. Karena setiap

material yang telah mengalami proses pemanasan tersebut melebihi

temperature rekristalisasi dari material tersebut. Agar dapat

mengetahui perubahan dari struktur mikro secara lebih detil struktur

mikro yang diamati adalah pada daerah HAZ, WM, BM, Fusion line

dari setiap layer STT dan GTAW proses pengelasan STT-SMAW

dan GTAW-SMAW. Skema pengambilan lokasi struktur mikro ada

pada Tabel 4.2 dan Tabel 4.3 .

48

Tabel 4.2 Lokasi pengambilan foto mikro proses pengelasan STT-SMAW

Lokasi : LAB UJI BAHAN PPNS

Etsa : HNO3 2%+ Alkohol 98% (Nital)

Material : API 5L Grade X65 Same

No Tempat Perbesaran Keterangan

1 Base metal API 5L

gr X65

100X 200X 500X 1x

2 HAZ, antara STT

dan WM

100X 200X 500X 1x

3 WM STT 100X 200X 500X 1x

Lokasi pengambilan foto mikro pada proses pengelasan

STT-SMAW diambil pada base metal satu kali dari setiap

perbesaran 100X, 200X, dan 500X, HAZ satu kali dari setiap

perbesaran 100X, 200X, dan 500X, weld metal satu kali dari setiap

perbesaran 100X, 200X, dan 500X.

49

Tabel 4.3 Lokasi pengambilan foto mikro proses pengelasan GTAW-SMAW

Lokasi : LAB UJI BAHAN PPNS

Etsa : HNO3 2%+ Alkohol 98% (Nital)

Material : API 5L Grade X65 Same

No Tempat Perbesaran Keterangan

1 Base metal API 5L

gr X65

100X 200X 500X 1x

2 HAZ, antara STT

dan BM

100X 200X 500X 1x

4 WM STT 100X 200X 500X 1x

Lokasi pengambilan foto mikro pada proses pengelasan GTAW-

SMAW diambil pada base metal satu kali dari setiap perbesaran 100X,

200X, dan 500X, HAZ satu kali dari setiap perbesaran 100X, 200X, dan

500X, weld metal satu kali dari setiap perbesaran 100X, 200X, dan 500X.

Struktur mikro pada material yang memiliki kandungan karbon

kurang dari 0.8% akan memiliki struktur ferrite dan perlite. Pada foto

struktur mikro umumnya ferrite di gambarkan dengan warna putih terang

sedangkan untuk struktur perlite digambarkan dengan warna yang lebih

hitam gelap.

Struktur mikro daerah base metal pada kedua spesimen yang

mendapat proses pengelasan berbeda tetapi sama dalam variable

pengelasannya tersebut dapat ditunjukan pada gambar berikut ini.

Pengujian mikro yang dilakukan pada penelitian ini bertujuan untuk

mengetahui perbedaan struktur mikro yang terjadi akibat penggunaan

proses pengelasan berbeda dimana root dan hot pass nya dibedakan dalam

proses pengelasan yangmana komparasi antara konvensional yaitu GTAW

50

dan inovasinya yaitu STT, karena struktur mikro dapat mempengaruhi

perbedaan sifat mekanik contohnya adalah kekerasan dan keuletannya.

A. Base Metal

Material API 5L grade X65 memiliki kandungan karbon

<0.8% sehingga struktur keduanya akan membentuk ferrite dan

pearlite, ditunjukkan pada daerah yang lebih terang. Untuk

mengetahui perbedaan gambar pada struktur mikro masing-masing

proses pengelasan pada STT-SMAW dan proses pengelasan

GTAW-SMAW dapat dilihat pada Gambar 4.5.

Gambar 4.5 Struktur mikro pipa API 5L gr X65

Dari gambar tersebut dapat diketahui perbedaan bentuk fase

perlite dan ferrite yang diakibatkan dari proses pembuatannya dan

komposisi kimia dari setiap material, untuk fasa pearlite cenderung

memiliki nilai kekerasan yang lebih keras dibandingkan fasa ferrite.

B. HAZ

Hasil interpretasi atau pengamatan struktur mikro spesimen

proses pengelasan STT-SMAW dilihat pada Gambar 4.6.

51

Gambar 4.6 Struktur mikro HAZ STT-SMAW

Dari hasil pengujian dan pengamatan metalografi untuk

spesimen STT-SMAW didapat struktur yang berbeda dari setiap

daerah HAZ.

Gambar 4.7 Struktur mikro HAZ GTAW-SMAW

Dari hasil pengujian dan pengamatan metalografi Gambar

4.7 untuk spesimen GTAW-SMAW didapat struktur yang berbeda

dari setiap daerah HAZ yang diakibatkan perbedaan distribusi panas

yang diterima.

Struktur mikro HAZ untuk pipa carbon steel API 5L gr X65

terlihat dari hasil pengujian bahwa dengan adanya pengaruh

penggunaan arus dan travel speed sehingga terkena paparan panas

terutama pada daerah HAZ. Daerah ini merupakan daerah base

metal yang terkena pengaruh panas oleh proses saat pengelasan.

52

Tetapi proses panas ini tidak cukup untuk mencairkan base metal

sehingga hanya mampu untuk memanaskan logam las tanpa adanya

logam yang mencair berikut dapat digambarkan pada Gambar 4.8.

Gambar 4.8 Carbon steel weld: (a) HAZ, (b) Phase diagram. (Welding Metallurgy, Sindo Kou)

Dari gambar tersebut dapat diketahui daerah panas yang

terpapar mempengaruhi lebar HAZ, serta mengetahui batas dengan

base metal maupun weld metal.

Dilihat dari perbedaan temperatur yang diterima pada setiap

daerah HAZ dan menjadikan material hanya akan mengalami panas

tinggi tanpa sempat mencapai titik cair, yangmana material dapat

berubah struktur mikronya. Pada Gambar 4.9 berikut dapat dilihat

skema struktur mikro pada daerah yang terpengaruh panas HAZ.

Gambar 4.9 Skema struktur mikro pada daerah pengaruh panas HAZ

53

Ferrite

Perlite

Perlite Ferrite

widmanstatten

Hasil foto mikro HAZ pada spesimen uji menunjukan bahwa

daerah HAZ yang terpengaruh paparan panas berbeda-beda

tergantung temperature pemanasannya. Pada hasil foto mikro yang

didapat kandari pengujian mikro semakin besar penggunaan arus

dan timing pada saat mengelas semakin lama berpengaruh pada area

hitam (perlite) yang timbul, ferrite widmanstatten, ferrite acicular

yang terbentuk. Sifat ferrite acicular tersebut menjadikan keuletan

dan ketangguhan logam las akan meningkat jika struktur mikro yang

terbentuk berupa ferrite acicular, jika penurunan keuletan dan

ketangguhan terjadi jika pada logam las struktur mikro yang

terbentuk berupa ferrite widmanstatten, perlite dan cementite

(Suharno, 2008). Dari penjelasan struktur mikro tersebut untuk

mengetahui perbedaan bentuk struktur mikro yang terbentuk dari

setiap daerah yang diamati dengan variable parameter arus yang

sama di proses pengelasan STT-SMAW dan GTAW-SMAW,

perbandingan HAZ nya dapat dilihat seperti Gambar 4.10.

(a) (b)

Gambar 4.10 Komparasi HAZ (a) Proses pengelasan STT-SMAW, (b) Proses pengelasan GTAW-SMAW

Dari gambar foto struktur mikro tersebut dapat diketahui

bahwa gambar (a) memiliki butiran padat pada base metal menjadi

pecah berbentuk kecil-kecil. Terlihat struktur mikro gambar (a)

mempunyai struktur ferrite yang lebih kasar daripada gambar (b).

54

Semakin besar variasi arus yang diberikan maka semakin

kasar bentuk dari ferrite dan perlite tersebut. Semakin kasar struktur

ferrite maka semakin tinggi nilai kekerasannya, (Aisyah ;2010).

Dari hasil pengujian stuktur mikro yang telah diamati ini

menunjukkan bahwa arus dalam pengelasan, travel speed, dan heat

input sangat mempengaruhi bentuk ukuran dari butir ferrite dan

perlite tersebut dalam hal ini nilai kekerasan juga terpengaruhi, yang

hasilnya akan dibuktikan dengan adanya pengujian data hardness

dan tensile yang membuktikan tingkat kekerasan dan kuat Tarik dari

masing-masing proses pengelasan.

C. Weld Metal

Daerah logam las atau weld metal adalah daerah pengelasan

yang mengalami kondisi cair atau fusi, sehingga struktur mikro

terbentuk berbeda dengan HAZ dan Base metal. Hasil dari pengujian

struktur mikro pada logam las dipengaruhi oleh beberapa faktor

antara lain adalah laju pendinginan, komposisi filler metal, dan

parameter pengelasan. Dari gambar 4.11 berikut adalah perbedaan

struktur mikro dari weld metal proses pengelasan STT-SMAW, dan

GTAW-SMAW.

(a) (b)

Gambar 4.11 Struktur mikro weld metal (a) Proses pengelasan STT, (b) Proses pengelasan GTAW

Hasil dari pengamatan struktur mikro pada daerah weld

metal terdapat struktur butiran ferrite yang acicular dan perlite yang

ada pada gambar (a), dan struktur mikro yang terjadi pada gambar

Ferrite

widmanstatten

Perlite

Ferrite

Acicular

Perlite

55

(b) menunjukkan ada pola seperti keramik yang mana terlihat bahwa

yang hitam adalah perlit, yang berpola hampir seperti garis adalah

ferrite widmanstatten , dan ferrite acicular. Hal ini menjelaskan

bahwa semakin besar penggunaan arus, timing dan travel speed

yang rendah dapat mempengaruhi pertumbuhan ferrite acicular,

dan ferrite widmanstatten, yang mana sifat dari struktur ferrite

acicular menjadikan keuletan dan ketangguhan logam las akan

meningkat begitupun jika penurunan keuletan terjadi jika pada

logam las ferrite widmanstatten dan perlite (Suharno,2008).

Dibuktikan dengan adanya pengujian data hardness dan tensile akan

terlihat bagaimana sifat mekanik dari masing-masing variasi proses

pengengelasan.

4.3.3 Hardness

Pengujian hardness adalah pengujian yang sangat berperan

penting dari semua pengujian yang dilakukan. Karena didalam

pengujian ini berguna untuk melihat komparasi dari setiap nilai yang

ada dari variasi masing-masing proses pengelasan. Apakah dapat

mempengaruhi nilai kekerasan, pada hasil pengelasan terutama pada

daerah HAZ dan Weld metal.

Proses pengambilan spesimen hardness diambil dari

spesimen yang dilakukan pengujian mikro terlebih dahulu. Agar

daerah-daerah yang selesai dianalisa dan ditandai dapat dilakukan

pengujian hardness dengan tepat pada daerah atau lokasi butir yang

diinginkan. Untuk penggunaan hardness menggunakan metode

micro hardness Vickers karena area identasi yang begitu sempit dan

relatif kecil, maka digunakan micro hardness agar mendapatkan

hasil yang akurat dan maksimal. Untuk lokasi pengujian hardness

dari setiap proses pengelasan diambil 3 line vertikal ke-atas, yaitu

line base metal, line HAZ, dan line weld metal. Masing- masing line

mempunyai jumlah titik yang berbeda dimana hasilnya dapat dilihat

pada tabel uji hardness.

56

Tabel 4.4 nilai hardness spesimen STT-SMAW

Variasi proses STT-SMAW

5

5

9

8 5

2 1

4

3

2 4

3

6 7

1 2 1

3 4

Load : 10kgf

Time : 15 s

Identor : Diamond Pyramid

Material : API 5L grade X65

No Base metal HAZ Weld metal

1 204.70 211.82 210.61

2 208.15 232.10 195.33

3 210.47 227.54 222.10

4 202.21 206.48 206.55

5 176.45 198.91 203.94

6 208.41

7 213.48

8 196.05

9 186.58

Rata-rata 200.396 215.37 204.7833

Dari Tabel 4.4 didapatkan bahwa nilai dari hardness pada

proses pengelasan STT-SMAW rata-rata pada base metal yaitu

200.396 HVN, HAZ yaitu 215.37 HVN, dan weld metal yaitu

204.7833 HVN.

57

Tabel 4.5 nilai hardness spesimen GTAW-SMAW

Variasi proses GTAW-SMAW

5

5

9

8 5

2 1

4

3

2 4

3

6 7

1 2 1

3 4

Load : 10kgf

Time : 15 s

Identor : Diamond Pyramid

Material : API 5L grade X65

No Base metal HAZ Weld metal

1 190.76 204.29 208.77

2 205.11 208.22 207.80

3 198.39 218.49 212.75

4 200.42 207.80 204.23

5 170.45 181.85 202.07

6 205.11

7 209.90

8 176.39

9 171.23

Rata-rata 193.026 204.13 199.8056

Dari Tabel 4.5 didapatkan bahwa nilai dari hardness pada

proses pengelasan GTAW-SMAW rata-rata pada base metal yaitu

193.026 HVN, HAZ yaitu 204.13 HVN, dan weld metal yaitu

199.8056 HVN.

58

Gambar 4.12 Diagram nilai rata-rata hardness masing-masing variasi proses pengelasan

Setelah dilakukan pengujian micro hardness Vickers pada

masing-masing proses pengelasan dapat dilihat dengan parameter

arus yang sama tapi dengan efisiensi dari karakteristik proses

pengelasan dilihat bahwa travel speed juga berpengaruh terhadap

kekerasan. Hal ini diakibatkan oleh masukan heat input dari

parameter pengelasan terutama yang dilihat perbedaanya dari

variable travel speednya. Data dari nilai rata-rata kekerasan dapat

dilihat pada Gambar 4.12.

Daftar data dari tabel dan diagram tersebut dapat kita lihat

bahwa nilai kekerasan dari tiap lokasi base metal, HAZ, dan weld

metal mempunyai distribusi panas yang berbeda-beda yang mana

tidak melebihi A1. Komparasi selisih rata-rata nilai kekerasan

variasi proses pengelasan STT-SMAW dan GTAW-SMAW

memiliki nilai tertinggi yaitu 11.24 HVN, selisih base metal yaitu

7.37 HVN, dan selisih weld metal 4.977 HVN.

59

4.3.4 Uji Tarik (Tensile)

Pengujian tarik dilakukan untuk mengetahui sifat mekanis

dari suatu logam terhadap tarikan dimana sifat mekanis tersebut

meliputi kekuatan tarik (Ultimate tensile strength), kekuatan mulur

(Yield strength), Elongasi (Elongation), Elastisitas (Elasticity) dan

pengurangan luas penampang (Reduction of area).

Dari data pengujian tarik dengan membandingkan proses

pengelasan STT-SMAW dengan pengelasan GTAW-SMAW

menggunakan parameter arus yang sama akan terlihat pada Gambar

4.13.

Gambar 4.13 Diagram maximum stress

Dari gambar tersebut dapat kita ketahui bahwa maximum

stress pada proses pengelasan STT lebih tinggi dibanding dengan

proses pengelasan GTAW-SMAW dengan parameter arus yang

sama. Hasil dari nilai stress tersebut terlihat masih ada di range

standart API 5L khususnya pada grade X65 bahwa minimal kuat

tariknya yaitu 536 MPa dan nilai maximumnya yaitu 761 MPa.

60

Gambar 4.14 Diagram yield stress

Dari Gambar 4.14 dapat dilihat bahwa proses pengelasan

STT-SMAW memiliki nilai yield yang lebih tinggi daripada proses

pengelasan GTAW-SMAW dengan parameter arus yang sama.

Hasil dari nilai yield stress tersebut terlihat masih ada di range

standart API 5L khususnya pada grade X65 bahwa minimal yield

yaitu 454 MPa dan nilai maximumnya yaitu 600 MPa.

4.3.5 Uji SEM (Scanning Electron Microscope)

Pada sistem SEM (Scanning Electron Microscope) ini

membutuhkan cara untuk penelitian pada sebuah spesimen

material, dalam hal ini spesimen yang di teliti adalah material

API 5L grade X65 yang dilas pada dua joint dengan perbedaan

proses pengelasan yaitu STT dan GTAW. Gambar 4.15 dan

Gambar 4.16 menunjukkan hasil foto SEM.

61

Gambar 4.15 Foto SEM proses STT

Pada Gambar 4.15 memperlihatkan morfologi serta

topografi dari proses pengelasan STT (Surface Tension Transfer)

yang secara jelas terlihat bahwa foto pada proses STT ini terbentuk

butiran dendrit akibat dari pengaruh lasan, sifat butiran dendrit

tersebut adalah keras, dan lokasi pembentukan butiran dendrit bisa

pada area HAZ dan bisa juga pada weld metal.

Dendrit

62

Gambar 4.16 Foto SEM proses GTAW

Pada Gambar 4.16 memperlihatkan morfologi serta

topografi dari proses pengelasan GTAW (Gas Tungsten Arc

Welding) yang secara jelas terlihat bahwa foto pada proses GTAW

ini dominan terbentuk butiran collumnar dendrit yang rasionya

menjauhi dari nol akibat dari pengaruh lasan, sifat butiran collumnar

dendrit tersebut adalah level kekerasannya lebih rendah daripada

butiran planar dan dendrit, dan lokasi pembentukan butiran

collumnar dendrit bisa pada area HAZ dan bisa juga pada weld

metal. Pertumbuhan butiran bisa diidentifikasi melalui grafik

temperatur gradien terhadap laju pertumbuhan yang ada pada

Gambar 4.17.

Collumnar dendrit

63

Gambar 4.17 Pengaruh dari temperatur gradien G dan laju pertumbuhan R pada

morfologi dan ukuran solidifikasi mikrostruktur

Dari Gambar 4.17 menjelaskan tentang pembentukan

butiran akibat dari pengaruh pengelasan yang ada pada semua jenis

material yang dilas, pembentukan butir yang muncul terjadi karena

adanya pengaruh gradient temperatur yang ada pada proses

pelelehan filler terhadap laju solidifikasi yang terjadi pada lokasi

area seperti di fusion line, HAZ, dan weld metal.

64


65

BAB V

PENUTUP

5.1 Kesimpulan

Berdasarkan hasil analisis dan pembahasan yang telah dilakukan pada

analisa dan pembahasan dibab sebelumnya tentang pengaruh heat input

pengelasan terhadap struktur makro, mikro, mikro hardness Vickers dan tensile,

maka dapat disimpulkan sebagai berikut :

1. Dari data pengujian foto makro bahwa didapat pengaruh lebar HAZ

dipengaruhi oleh heat input yang ada karena karakter dari masing-

masing proses pengelasan yang mempunyai efisiensi tinggi dan

rendah, pada spesimen STT-SMAW terlihat tidak ada cacat

sedangkan pada spesimen GTAW-SMAW terdapat overlap dibagian

capping . Setiap spesimen dapat diketahui penetrasi atau tembusan

root yang baik begitupun dengan tinggi mahkota las tidak melebihi

dari standart Asme ix dengan parameter arus yang sama.

2. Dari pengujian struktur mikro terdapat pengaruh yang tidak terlalu

signifikan terhadap perbedaan bentuk butir serta kandungan ferrite

acicular dan ferrite widmanstatten terutama pada daerah weldmetal

dan perubahan butir pada daerah HAZ dengan menggunakan

parameter arus yang sama dari masing-masing proses pengelasan.

Adanya pembentukan dendrit pada hasil proses pengelasan STT yang

mempunyai sifat butiran yang keras, bisa terjadi di area HAZ dan

weld metal. Pada hasil proses pengelasan GTAW terbentuk butiran

collumnar dendrit yang rasionya menjauhi dari nol akibat dari

pengaruh lasan, sifat butiran collumnar dendrit tersebut adalah level

kekerasannya lebih rendah daripada butiran planar dan dendrit, dan

lokasi pembentukan butiran collumnar dendrit bisa pada area HAZ

dan bisa juga pada weld metal.

3. Dari data pengujian kekerasan untuk proses STT-SMAW yang

dibandingkan dengan proses GTAW-SMAW pada daerah base metal,

HAZ, dan weld metal yang signifikan terlihat pengaruh nilai

66

kekerasannya ada di daerah HAZ dengan selisih 11.24 HVN yang

mana nilai kekerasan proses pengelasan STT-SMAW lebih tinggi

daripada GTAW-SMAW dengan parameter arus yang sama pada

masing-masing proses pengelasan. Hasil dari uji tarik bahwa nilai

hasil dari tensile strength dan yield strength pada STT-SMAW lebih

tinggi daripada GTAW-SMAW, dan nilai maximum stress masih

berada di range standart API 5L grade X65 yaitu minimal 536 MPa

dan maksimalnya 761 MPa. Begitujuga dengan nilai yield strength

nya masih berada di range standart yaitu minimalnya 454 MPa dan

maksimalnya 600 MPa.

5.2 Saran

Ada beberapa hal yang dapat dilakukan untuk mengembangkan lebih lanjut

pada penelitian ini selanjutnya adalah :

1. Pada penelitian selanjutnya menggunakan pengujian Spectro untuk

melihat chemical komposisi yang ada pada hasil pengelasan STT dan

GTAW sehingga dapat mengetahui komparasi chemical komposisi dari

STT dan GTAW.

2. Dilakukan pengujian EDX dan XRD untuk dapat melihat unsur serta

fasa secara detil yang ada pada STT dan GTAW sebagai komparasi.

67

DAFTAR PUSTAKA

LINCOLN.(n.d.) Surface Tension Transfer.

American Petrolium Institute. (2007). Specification of Line Pipe. Washington, D.

C.: API Publishing Services.

American Society for Metals. (1998). Metallography And Microstructures (Vol. 9).

USA: ASM.

ASMEIIA. (2015). Ferrous Material Specification. New York: Two Park Avenue.

ASMESectionIX. (2015). Welding, Brazing and Fusing Qualification. New York: THE AMERICAN SOCIETY OF MECHANICAL ENGINEERING.

Bayuseno, &. N. (2012). Analisis Kegagalan Las dan Rekomendasi standart

Operating Prosedure (SOP) Pada Pengelasan Pipa Kondensor PT.Siemen

Indonesia. Semarang: Univeristas Diponegoro, Mechanical Engineering

Departemen.

Callister, W. D. (2007). Materials Science and Engineering : an Introduction (7th ed.). New York: John Wiley & Sons, Inc.

LINCOLN. (n.d.). Supramig. Lincoln.

Kennedy, J. L. (1993). Oil and Gas Pipeline Fundamentals (2nd ed.). Okla: PennWell Publishing Co.

Murugan N, P. R. (May 1997). Effect of Welding Condition on Microstucture and

Properties

PPNS. (2008). Modul Destructuve Test. Surabaya: PPNS.

Pribadhi, P. (2016). Analisa Pengaruh Penambahan Heat Treatment Pada

Pengelasan SA-240 TP316L Terhadap Kekuatan Mekanik dan Korosi

Intergranular. Surabaya: PPNS.

Sindo Kou, second edition. Welding Metallurgy

Sri, W. (2007). Teknologi Pengelasan Logam. Jakarta: Gagas Media.

Widarto, S. (2007). Teknologi Pengelasan Logam. Jakarta: Gagas Media.

https://hazwelding.wordpress.com/2007/12/04/surface-tension-transfer-stt-2/


http://www.engineeringenotes.com/metallurgy/steel/widmanstatten-structure-of-

steels-formation-and-control-metallurgy/25939


http://www.engineeringenotes.com/metallurgy/steel/widmanstatten-structure-of-

68


69

LAMPIRAN

Lampiran 1 Hasil LAB Uji Tarik

75

Lampiran 2.a Foto struktur mikro GTAW-SMAW

76

Lampiran 2.b Foto struktur mikro STT-SMAW

77

Lampiran 2.c Foto Makro

78


79

Lampiran 3.a Hasil hardness pada STT-SMAW

80

Lampiran 3.a Hasil hardness pada STT-SMAW (lanjutan)

81

Lampiran 3.b Hasil hardness pada GTAW-SMAW

82

Lampiran 3.b Hasil hardness pada GTAW-SMAW (lanjutan)

83

Lampiran 3.c Mill Certificate API 5L grade X65

85

Lampiran 3.d Hasil SEM STT

1000X

5000X

10000X

86

Lampiran 3.d Hasil SEM GTAW

1000X

5000X

87

Lampiran 4 Biodata Penulis

BIODATA

1. BASIC DATA


Place, Date of Birth: Bogor, 7 Juni 1995

Nick Name: Iqbal

Gender: Male

Address:

Bambon 1 street No.37, Kec. Beji, Kel.Beji

Timur Depok

Marital

Status: Single

Nationality:

Indonesia

Religion: Moslem

Hobby: Snorkling, Basket, Swim, Table Tennis

E-mail: [email protected]

Mobile: 088277177739

2. FORMAL EDUCATION

Education Level Year Institution Name Field of Study

University

2017 – 2019 Shipbuilding Institute

of Polytechnic Surabaya Extend D4

Welding Engineering

2013 – 2016 State Polytechnic of Jakarta D3

Mechanical Engineering

Senior High School 2010 – 2013 SMAN 88 Jakarta -

Junior High School 2007 – 2010 SMPN 254 Jakarta -

Elementary School 2001 – 2007 SDN Beji Timur 2 -

mailto:[email protected]

ANALISA HEAT INPUT PADA SAMBUNGAN PIPA 5L X65 …repository.ppns.ac.id/2552/1/0716140063 -...

Documents

Transcript of ANALISA HEAT INPUT PADA SAMBUNGAN PIPA 5L X65 …repository.ppns.ac.id/2552/1/0716140063 -...