i
TUGAS AKHIR (607408A)
ANALISIS PERBANDINGAN METODE PENGELASAN GTAW STATIC PURGING GAS DENGAN MOVING PURGING GAS PADA MATERIAL SA 240 TIPE 304 TERHADAP NILAI KEKERASAN, STRUKTUR MIKRO, DAN LAJU KOROSI INTERGRANULAR Muhammad Naufal Candra Darmawan NRP. 0715040049 DOSEN PEMBIMBING USMAN DINATA, S.T., M.M. RUDDIANTO, S.T., M.T., MRINA. PROGRAM STUDI TEKNIK PENGELASAN JURUSAN TEKNIK BANGUNAN KAPAL POLITEKNIK PERKAPALAN NEGERI SURABAYA SURABAYA 2019
ii
i
TUGAS AKHIR (607408A)
ANALISIS PERBANDINGAN METODE PENGELASAN GTAW STATIC PURGING GAS DENGAN MOVING PURGING GAS PADA MATERIAL SA 240 TIPE 304 TERHADAP NILAI KEKERASAN, STRUKTUR MIKRO, DAN LAJU KOROSI INTERGRANULAR
MUHAMMAD NAUFAL CANDRA DARMAWAN 0715040049
DOSEN PEMBIMBING: USMAN DINATA, S.T., M.M. RUDDIANTO, S.T., M.T., MRINA.
PROGRAM STUDI TEKNIK PENGELASAN JURUSAN TEKNIK BANGUNAN KAPAL POLITEKNIK PERKAPALAN NEGERI SURABAYA SURABAYA 2019
ii
iii
iv
v
vi
vii
KATA PENGANTAR
Puji syukur saya ucapkan kepada ALLAH SWT yang senantiasa
melimpahkan rahmat dan hidayah-Nya sehingga dapat terselesaikan Tugas Akhir
yang berjudul: ANALISIS PERBANDINGAN METODE PENGELASAN GTAW
STATIC PURGING GAS DENGAN MOVING PURGING GAS PADA MATERIAL
SA 240 TIPE 304 TERHADAP NILAI KEKERASAN, STRUKTUR MIKRO,
DAN LAJU KOROSI INTERGRANULAR. Dalam kesempatan ini penulis
mengucapkan terimakasih atas segala sesuatu yang diberikan kepada penulis,
khususnya kepada:
1. Kedua orang tua ayahanda Moh. Fuad dan ibunda yang tercinta Sulastri
yang selalu memberikan motivasi, doa, dan dukungan yang terus menerus
tidak pernah berhenti kepada penulis.
2. Bapak Ir. Eko Julianto, M.Sc., FRINA selaku Direktur Politeknik
Perkapalan Negeri Surabaya.
3. Bapak Ruddianto, S.T., M.T., MRINA. selaku Ketua jurusan Teknik
Bangunan Kapal dan Dosen Pembimbing II yang telah banyak memberikan
bimbingan dan arahan terhadap pengerjaan Tugas Akhir ini.
4. Bapak Muhamad Ari, ST., MT. selaku Ketua Prodi Teknik Pengelasan.
5. Bapak Usman Dinata, S.T., M.M selaku Dosen Pembimbing I yang telah
banyak memberikan bimbingan dan arahan terhadap pengerjaan Tugas
Akhir ini.
6. Teman – teman Teknik Pengelasan angkatan 2015 khususnya kontrakan
Marina, kontrakan Semampir, Base camp Satria, kontrakan gang makam
yang selalu memberikan semangat, inspirasi, motivasi, dan membantu
pengerjaan Tugas Akhir ini.
7. Seluruh Dosen dan Karyawan Politeknik Perkapalan Negeri Surabaya.
8. Seluruh pihak yang tidak bisa disebutkan satu persatu oleh penulis yang
selalu memberikan semangat dan motivasi.
viii
Penulis menyadari atas kurang sempurnanya penelitian ini, sehingga masih
terdapat kekurangan yang tidak disengaja. Oleh karena itu kritik dan saran yang
membangun dan berguna dibutuhkan untuk perbaikan serta penelitian selanjutnya.
Semoga laporan Tugas Akhir ini dapat memberi manfaat serta
dapat digunakan sebagai salah satu referensi untuk pengembangan Tugas Akhir
selanjutnya di kemudian hari dan dapat menjadi nilai tambah khususnya bagi
penulis dan umumnya bagi pembaca.
Surabaya, 2 Agustus 2019
Penulis
ix
ANALISIS PERBANDINGAN METODE PENGELASAN GTAW
STATIC PURGING GAS DENGAN MOVING PURGING GAS
PADA MATERIAL SA 240 TIPE 304 TERHADAP NILAI
KEKERASAN, STRUKTUR MIKRO, DAN LAJU KOROSI
INTERGRANULAR
Muhammad Naufal Candra Darmawan
ABSTRAK
Salah satu permasalah pada pengelasan material SA 240 type 304 adalah
terjadinya korosi intergranular yang terjadi pada temperature 450°C-850°C. Salah
satu cara mengatasi terjadinya korosi ini dilakukan dengan pendinginan cepat,
diantaranya metode purging gas. Penelitian ini membandingkan penggunaan
metode static purging gas dan moving purging gas, dengan flow rate sebesar 6
l/min, 10 l/min, dan 14 l/min setiap metode. Dari hasil pengelasan dilakukan
pengujian untuk mengetahui perbandingan dari nilai kekerasan, struktur mikro dan
laju korosi dari kedua metode. Struktur mikro metode static purging gas dan
moving purging gas pada saat flow rate yang digunakan rendah maka morfologi
yang terbentuk adalah vermicular, sedangkan ketika flow rate meningkat maka
morfologi lathy ferrite akan semakin meningkat.. Untuk nilai kekerasan dengan
metode static purging gas lebih tinggi dibanding metode moving purging gas pada
flow rate yang sama, dan cenderung semakin turun untuk flow rate yang semakin
naik. Nilai kekerasan terbesar adalah pada fusion line yaitu 196,34 HVN pada
metode static purging gas dengan flow rate 6 l/min. Laju korosi dengan metode
moving purging gas lebih rendah dibanding metode static purging gas pada flow
rate yang sama, dan cenderung semakin turun untuk flow rate yang semakin naik.
Nilai laju korosi terendah sebesar 0,1214 mm/year dengan metode moving purging
gas untuk flow rate 14 l/min.
Kata Kunci: hardness, korosi, mikro, purging, stainless steel 304
x
xi
ANALYSIS COMPARISON OF GTAW STATIC GAS PURGING
METHODS WITH MOVING GAS PURGING IN SA 240 TYPE
304, TOWARDS HARDNESS VALUE, MICRO STRUCTURE,
AND INTERGRANULAR CORROSION RATE
Muhammad Naufal Candra Darmawan
ABSTRACT
One of the problems in welding material SA 240 type 304 is the occurrence
of intergranular corrosion that occurs at temperatures of 450° C - 850°C. One way
to overcome this corrosion can be done by rapid cooling, including through the gas
purging method. This study will compare the use of continued purging gas and
spotted purging gas methods, with flow rates of 6 l/min, 10 l/min, and 14 l/min for
each method. From the welding results will be tested to determine the ratio of the
hardness value, microstructure and corrosion rate of the two methods.The weld
metal and fusion line areas for the static gas purging method and the moving gas
purging method show that when the flow rate is low, the morphology formed is
vermicular, whereas when the flow rate increases, the lathy ferrite morphology will
increase. For the hardness value using the method static purging gas is higher than
the moving purging gas method at the same flow rate, and tends to decrease further
for an increased flow rate. The highest hardness value is in the fusion line area,
196.34 HVN which is achieved by the static purging gas method for a flow rate of
6 l/min. Whereas the corrosion rate with the moving purging gas method is lower
than the static purging gas method at the same Flow rate, and tends to decrease
further for an increasingly rising Flow rate. The lowest corrosion rate value of
0.1214 mm/year obtained using the moving purging gas method for a flow rate of
14 l/min.
Keywords: hardness, korosi, mikro, purging, stainless steel 304
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 ........................................................................................... xiii
BAB 1 PENDAHULUAN ....................................................................................... 1
1.1 Latar Belakang ......................................................................................... 1
1.2 Perumusan Masalah .................................................................................. 2
1.3 Tujuan Penelitian ...................................................................................... 2
1.4 Manfaat ..................................................................................................... 2
1.5 Batasan Masalah ....................................................................................... 3
BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA .............................................................................. 5
2.1 Definisi Pengelasan ....................................................................................... 5
2.2 Pengelasan GTAW ........................................................................................ 6
2.2.1 Purging gas ............................................................................................. 8
2.3 Material Stainless Steel 304 .......................................................................... 9
2.4 Filler Metal ................................................................................................. 10
2.5 Definisi Korosi ............................................................................................ 11
2.6 Morphology Pada Struktur Mikro ............................................................... 13
2.7 Pengujian Korosi ......................................................................................... 17
2.8 Metallography Test ..................................................................................... 19
xiv
2.9 Uji kekerasan (Hardness Test) .................................................................... 21
2.10 Penelitian Terdahulu .................................................................................. 22
BAB 3 METODOLOGI PENELITIAN ................................................................ 25
3.1 Diagram alir penelitian ........................................................................... 25
3.2 Studi literatur .......................................................................................... 26
3.3 Persiapan material dan alat ..................................................................... 26
3.4 Pembuatan spesimen ............................................................................... 30
3.5 Pengelasan spesimen ............................................................................... 31
3.6 Pengujian ..................................................................................................... 32
3.7 Pengumpulan dan pengolahan data ......................................................... 33
3.8 Analisa .................................................................................................... 34
3.9 Kesimpulan ............................................................................................. 34
BAB 4 HASIL DAN PEMBAHASAN ................................................................. 35
4.1 Data Hasil Proses Pengelasan ...................................................................... 35
4.2 Hasil Pengujian Hardness ........................................................................... 35
4.3 Hasil Pengujian Struktur Mikro ................................................................... 41
4.4 Korosi intergranular ................................................................................... 45
BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN ................................................................. 49
5.1 Kesimpulan ............................................................................................. 49
5.2 Saran ....................................................................................................... 50
DAFTAR PUSTAKA ............................................................................................ 51
LAMPIRAN .......................................................................................................... 53
xv
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Komposisi 304 (AK Steel, 2007)..............................................................10
Tabel 2.2 Mechanical Properties stainless steel 304 (AK Steel, 2007)..................10
Tabel 2.3 Komposisi kimia ER 308 L (ASME sect II part C).................................11
Tabel 2.4 Mechanical properties ER 308 L (ASME sect part C)...........................11
Tabel 2.5 Detail rujukan referensi………...………………........................................22
Tabel 3.1 Parameter pengelasan GTAW static purging gas..............................31
Table 3.2 Parameter pengelasan GTAW moving purging gas.…………..,……...31
Tabel 4.1 Hasil pengujian hardmess.......................................................................36
Tabel 4.2 Rata-rata nilai kekerasan pada base metal..............................................37
Tabel 4.3 Rata-rata nilai kekerasan pada weld metal..............................................38
Tabel 4.4 Rata-rata nilai kekerasan pada fusion line..............................................39
Tabel 4.5 Struktur mikro dari weld metal................................................................41
Tabel 4.6 Struktur mikro dari fusion line................................................................43
Tabel 4.7 Data weight loss......................................................................................46
Tabel 4.8 Perhitungan corrosion rate.....................................................................46
xvi
xiii
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Diagram Fe-Cr-Ni (AWS Welding Handbook Vol.4,2011)................14
Gambar 2.2 Diagram WRC-1992 (AWS Welding Hanbook vol.4, 2011).............15
Gambar 2.3 Morfologi Ferrite (AWS Welding Handbook vol.4, 2011)……..…..16
Gambar 2.4 Morfologi lathy ferrite dan vermicular pada SS 304 (Sanat, 2015)….16
Gambar 3.1 Diagram alir penelitian……………………………………..………..26
Gambar 3.2 Spesimen pengelasan ……………………………………….……….27
Gambar 3.3 Filler metal ER 308 L……………………………………….………28
Gambar 3.4 Gas Argon ......…………………………………………….….……..28
Gambar 3.5 Mesin las GTAW……………………………………………….…...28
Gambar 3.6 Tang ampere…………………………………………………………...…..29
Gambar 3.7 Static purging gas...............................................................................29
Gambar 3.8 Alat moving purging gas…............………………………………....30
Gambar 3.9 Titik pengambilan uji kekerasan........................................................33
Gambar 3.10 Spesimentitik pengambilan struktur mikro......................................33
Gambar 4.1 Grafik nilai kekerasan pada base metal.............................................37
Gambar 4.2 Grafik nilai kekerasan pada weld metal.............................................38
Gambar 4.3 Grafik nilai kekerasan pasa fusion line..............................................39
Gambar 4.4 Struktur mikro pada base metal.........................................................41
Gambar 4.5 Grafik laju korosi dalam mm/year…………………………….……47
xiv
1
BAB 1
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Dalam perkembangan zaman dan teknologi, pengelasan sangat berperan
penting. Hal ini dikarenakan pengelasan merupakan hal yang sangat penting
khususnya di bidang konstruksi, mulai dari pembuatan storage tank ataupun
building construction. Pada suatu konstruksi yang digunakan pada indusrti
makanan dan obat obatan atau food grade peralatan yang digunakan harus
benar benar aman karena peralatan melakukan kontak langsung pada saat
pengolahan dan hasil dari produk tersebut. Oleh karena itu maka biasanya
industri tersebut menggunakan material yang terbuat dari stainless steel. Hal
ini dikarenakan stainless steel mempunyai ketahanan dari korosi yang sangat
baik.
Stainless steel ada beberapa jenis diantaranya adalah, austenitic stainless
steel, ferritic stainless steel, martensitic stainless steel, dan duplex stainless
steel. Stainless steel memiliki kandungan chrome yang tidak boleh kurang dari
11% oleh karena itu stainless steel memiliki ketahanan korosi yang baik.
Dalam membuat suatu konstruksi penyambungan material stainless steel
banyak dilakukan dengan proses pengelasan dikarenakan relatif mudah dan
efisien jika dalam produksi skala besar.
Proses GTAW (Gas Tungsten Arc Welding) merupakan proses las yang
banyak digunakan dalam penyambungan material stainless steel. Pada
pengelasan GTAW, purging gas sangat diperlukan karena untuk melindungi
hasil pengelasan agar tidak terjadi oksidasi. Ada 2 metode untuk
mengaplikasian purging gas tersebut yaitu static purging gas dan spoted
purging gas. Akan tetapi metode static purging gas sangat tidak efektif
dilakukan pada saat produksi dalam skala besar oleh karena itu, dilakukanlah
metode moving purging gas. Hal tersebut yang mendasari saya untuk
mengangkat permasalahan mengenai perbedaan metode pemberian purging
gas.
2
1.2 Perumusan Masalah
Permasalahan yang akan diteliti adalah sebagai berikut:
1. Bagaimana perbandingan nilai kekerasan hasil pengelasan GTAW
menggunakan static backing gas dengan moving purging gas dengan flow
rate yang berbeda?
2. Bagaimana perbandingan struktur mikro hasil pengelasan GTAW
menggunakan static backing gas dengan moving purging gas dengan flow
rate yang berbeda?
3. Bagaimana perbandingan nilai laju korosi hasil pengelasan GTAW
menggunakan static backing gas dengan moving purging gas dengan flow
rate yang berbeda?
1.3 Tujuan Penelitian
Adapun tujuan dari penelitian ini adalah sebagai berikut:
1. Untuk mengetahui perbandingan nilai kekerasan hasil pengelasan GTAW
menggunakan static purging gas dengan moving purging gas.
2. Untuk mengetahui perbandingan struktur mikro hasil pengelasan GTAW
menggunakan static purging gas dengan moving purging gas.
3. Untuk mengetahui perbandingan nilai laju korosi hasil pengelasan
menggunakan static purging gas dengan moving purging gas.
1.4 Manfaat
Manfaat penelitian ini adalah :
1. Penerapan teori yang pernah didapatkan selama perkuliahan dan
mengetahui bagaimana perbandingan hasil pengelasan dengan metode
yang tidak ditemui di teori perkuliahan.
2. Sebagai tambahan informasi tentang proses pengelasan GTAW
menggunakan static purging gas dengan moving purging gas.
3. Dapat dijadikan referensi untuk pembuatan tugas akhir selanjutnya.
Terutama yang berkaitan dengan pengelasan austenitic stainless steel
menggunakan proses pengelasan GTAW.
3
1.5 Batasan Masalah
Adapun batasan masalah pada penelitian ini adalah sebagai berikut :
1. Material yang digunakan.adalah stainless steel tipe 304
2. Jenis proses pengelasan yang digunakan adalah Gas Tungsten Arc Welding
(GTAW) dengan metode yang digunakan adalah static purging gas dan
moving purging gas.
3. Jenis gas yang dipakai untuk shielding gas dan purging gas adalah argon
high pure.
4. Material uji yang digunakan adalah stainless steel tipe 304 dengan dimensi
plat 200 mm x 75 mm x 4 mm sebanyak 24 buah dan 12 joints dengan desain
sambungan square dengan gap 2 mm.
5. Filler yang dipakai adalah ER 308 L Ø2,4 mm.
6. Posisi pengelasan menggunakan posisi 2G (horizontal).
7. Struktur dan komposisi kimia material dianggap homogen dan pengaruh
lingkungan sekitar diabaikan.
8. Pengujian intergranular corrosion mengacu pada ASTM A262 practice B.
9. Pengujian kekerasan menggunakan metode Vickers.
4
Halaman Sengaja Dikosongkan
\
5
BAB 2
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Definisi Pengelasan
Pengelasan adalah proses penyambungan dua buah logam dengan jalan
pemanasan dan pelelehan logam dasar, dimana kedua ujung logam yang akan
disambung dipanaskan hingga titik leburnya dengan busur nyala pada teknik
pengelasan lain, dapat juga dihasilkan panas dari gesekan kedua permukaan
logam dasar las, sebagai mana melalui proses pengelasan tanpa pencairan
(Satoto, 2002). Sehingga, secara umum proses penyambungan logam dengan
teknologi las, dapat dilakukan dengan pelelehan atau tanpa pelelehan logam
dasar (Base Metal, BM). Dalam hal pengelasan dengan pelelehan BM,
umumnya diperlakukan logam pengisi (FM), sementara untuk proses las
tempa pelelehan tidak diperlukan. Teknik pengelasan secara sederhana telah
diketemukan dalam rentang waktu antara 4000 sampai 3000 SM. Setelah
energi listrik dipergunakan dengan mudah, teknologi pengelasan maju dengan
pesatnya sehingga menjadi sesuatu teknik penyambungan yang mutakhir.
Hingga saat ini telah dipergunakan lebih dari 40 jenis pengelasan.
Pada tahap-tahap permulaan dari pengembangan teknologi las, biasanya
pengelasan hanya digunakan pada sambungan-sambungan dari reparasi yang
kurang penting. Tapi setelah melalui pengalaman dan praktek yang banyak dan
waktu yang lama, maka sekarang penggunaan proses-proses pengelasan dan
penggunaan konstruksi-konsturksi las merupakan hal yang umum di semua
negara di dunia.
Terwujudnya standar-standar teknik pengelasan akan membantu
memperluas ruang lingkup pemakaian sambungan las dan memperbesar
ukuran bangunan konstruksi yang dapat dilas. Dengan kemajuan yang dicapai
sampai saat ini, teknologi las memegang peranan penting dalam masyarakat
industri modern.
Prosedur pengelasan kelihatannya sangat sederhana, tetapi sebenarnya
didalamnya banyak masalah-masalah yang harus diatasi dimana
6
pemecahannya memerlukan bermacam-macam pengetahuan.
Karena itu didalam pengelasan, pengetahuan harus turut serta
mendampingi praktek, secara lebih terperinci dapat dikatakan bahwa
perancangan kontruksi bangunan dan mesin dengan sambungan las, harus
direncanakan pula tentang cara-cara pengelasan. Cara pemeriksaan, bahan
las, dan jenis las yang akan digunakan, berdasarkan fungsi dari bagian-bagian
bangunan atau mesin yang dirancang. Ditinjau berdasarkan sumber panasnya
klasifikasi pengelasan dapat dibedakan tiga:
1. Mekanik.
2. Listrik.
3. Kimia.
Ditinjau berdasarkan cara kerjanya klasifikasi pengelasan dapat dibagi
dalam tiga kelas utama yaitu : pengelasan cair, pengelasan tekan dan
pematrian.
1. Pengelasan cair adalah cara pengelasan dimana sambungan dipanaskan
sampai mencair dengan sumber panas dari busur listrik atau sumber
api gas yang terbakar.
2. Pengelasan tekan adalah cara pengelasan dimana sambungan dipanaskan
dan kemudian ditekan hingga menjadi satu.
3. Pematrian adalah cara pengelasan diman sambungan diikat dan disatukan
denngan menggunakan paduan logam yang mempunyai titik cair rendah.
Dalam hal ini logam induk tidak turut mencair.
2.2 Pengelasan GTAW
Proses pengelasan GTAW (Gas Tungsten Arc Welding) sering juga
disebut dengan las TIG (Tungsten Inert Gas) adalah termasuk proses las busur
listrik yang menggunakan perlindungan (shielding) inert gas selama proses
pengelasan berlangsung. Proses pengelasan GTAW (Gas Tungsten Arc
Welding) sering juga disebut dengan las TIG (Tungsten Inert Gas) adalah
termasuk proses las busur listrik yang menggunakan perlindungan (shielding)
inert gas selama proses pengelasan berlangsung.
7
Tungsten elektroda yang dipakai adalah non consumable electrode atau
elektroda tak terumpan, berbeda dengan proses las dengan elektroda
terumpan atau consumable electrode yang elektroda ikut cair sebagai bahan
tambah (filler). Jadi tungsten pada GTAW hanya sebagai pembuat busur
listrik saja, kemudian diperlukan bahan tambah yang ikut diumpankan pada
busur listrik tersebut, sehingga bahan tambah dan logam induk ikut mencair
bersama. Saat proses pengelasan berlangsung cairan las harus terlindungi oleh
gas pelindung inert gas (Argon, Helium, atau campuran keduanya) yang
dikeluarkan melalui torch, hal ini dimaksudkan agar cairan las tidak
terpengaruh oleh udara luar. Karena apabila tidak dilindungi maka oksigen
dan nitrogen akan terperangkap kedalam cairan las yang menyebabkan
porosity atau terjadi oksidasi.
Sumber listrik yang digunakan untuk proses las GTAW dapat berupa
arus AC maupun DC. Pada arus DC dapat digunakan polaritas DCEN atau
DCEP, untuk DCEN yaitu kutub positif dihubungkan dengan logam induk
sedangkan kutub negatif dihubungkan dengan holder las, jika DCEP maka
kutub negatif dihubungkan dengan logam induk sedangkan kutub positif
dihubungkan dengan holder las. Polaritas DCEN penetrasi yang dihasilkan
dalam, karena elektron yang bergerak dari holder las akan menumbuk logam
induk yang bermuatan positif. Panas yang dihasilkan pada polaritas ini 2/3
berada pada base metal dan 1/3 berada pada tungsten. Sedangkan penetrasi
yang dihasilkan pada polaritas DCEP adalah dangkal walapun begitu DCEP
memiliki keuntungan lain yakni proses pembersihan yang tidak dimiliki
DCEN sehingga DCEP sangat mungkin dipakai pada material tertentu seperti
aluminium, pada kasus lain ditemui penggunaan polaritas AC pada
pengelasan GTAW. polaritas AC memiliki panas ½ pada torch/tungsten dan
½ pada base metal sehingga pada polaritas ini ada proses pembersihan yang
lebih baik daripada DCEP.
Pada pengelasan GTAW umumnya menggunakan gas sebagai shielding
maupun sebagai backing/purging. Gas yang digunakan sudah pasti adalah gas
inert yakni gas yang tidak mudah bereaksi biasanya adalah Argon, Helium,
Nitrogen atau campuran. Sedangkan keberadaan Oksigen adalah salah satu
8
gas yang tidak diinginkan dalam proses pengelasan. Oksigen (O2) adalah
unsur kimia yang berbentuk gas tidak berwarna dan tidak berbau, muncul
dalam jumlah banyak diudara. Pada proses pengelasan, oksigen yang bereaksi
dengan logam akan menjadi oksida metal atau mengalami oksidasi didaerah
weld metal, HAZ ataupun base metal, oksigen juga bereaksi dengan karbon
di dalam cairan logam las dan membentuk karbon monoksida (CO) serta
karbon dioksida (CO2). (Ammann, 2010)
Oksidasi merupakan bereaksinya suatu logam dengan oksigen sewaktu
logam dalam keadaan cair atau pada suhu tinggi dan membentuk oksida.
Oksidasi sangat merugikan karena menjadi titik mula terjadinya korosi yang
karena itu unsur oksigen harus dihindari dari cairan las. (Ammann, 2010).
Pada proses pengelasan ada beberapa metode pencegahan oksidasi, mengelas
menggunakan gas pelindung (shielding gas), menggunakan flux, dan juga
penambahan purging gas. Menggunakan flux biasanya digunakan pada proses
las SMAW, FCAW dan SAW, flux yang terbakar membentuk gas lindung
yang melindungi logam las cair agar terhindar dengan oksigen. Gas lindung
(shielding gas) diaplikasikan pada proses las GTAW dan GMAW, fungsi dari
gas lindung sama dengan flux yaitu melindungi logam las cair dari udara luar
khususnya oksigen yang menyebabkan oksidasi dan juga cacat las seperti
porosity.
2.2.1 Purging gas
Purging gas menurut bahasa berarti pembersihan gas atau
menurut istilahnya adalah tindakan menghilangkan gas yang berada
pada suatu tempat dan menggantikannya dengan gas yang lain. Dalam
hal ini yang dimaksudkan adalah proses yang dilakukan dalam
pengelasan material yang rentan terhadap oksidasi (titanium, stainless
steel, aluminium, dll) dengan cara memberikan gas inert pada sisi lain
dari sisi yang dilakukan pengelasan. Pemberian purging gas
dimaksudkan untuk mencegah oksidasi, karena saat pelelehan logam
las shielding gas tidak mampu memberi perlindungan secara maksimal
9
pada logam las cair terhadap udara luar terutama disisi belakang
material yang dilakukan pengelasan.
Pengelasan austenitic stainless steel sangat rentan terhadap
oksidasi terutama pada bagian root, pengelasan austenitic stainless
steel dengan proses GTAW purging gas yang digunakan adalah gas
inert (helium dan argon), berat jenis dari inert gas lebih tinggi dari pada
O2 sehingga gas inert mampu menghilangkan gas O2 saat dilakukan
purging. Yang perlu diperhatikan dalam proses purging gas adalah gas
flow, purging time dan O2 content (ppm) ditunjukkan pada sering kali
pada pengelasan Austenite stainless steel ketiga hal ini tidak diterapkan
sesuai prosedur sehingga masih terjadi oksidasi. purging time berguna
untuk mencegah masuknya O2 di area backing. Jika argon belum
memenuhi area purging maka memerlukan sedikit waktu untuk
mengusir O2, sehingga semakin rendah O2 content (ppm) resiko terjadi
oksidasi semakin kecil namun purging time juga membutuhkan waktu
yang lama. (Ammann, 2010).
Flow rate yang diberikan tergantung pada volume benda yang
akan dilakukan purging gas. Pada prakteknya oksigen harus dijaga agar
tidak masuk kedalam purging area karena akan menyebabkan oksidasi
oleh karena itu pada saat melakukan purging harus menggunakan
teknik yang benar. Oksigen yang masuk pada area purging akan
mengakibatkan berubahnya warna pada daerah HAZ dan akan
menyebabkan terjadinya korosi (Selvaduray, 2002).
2.3 Material Stainless Steel 304
Baja austenitic stainless steel adalah AISI 304. Baja austenitic stainless
steel ini mempunyai struktur kubus satuan bidang (face center cubic) dan
merupakan baja dengan ketahanan korosi tinggi. Komposisi unsur-unsur
pemadu yang terkandung dalam AISI 304 akan menentukan sifat mekanik dan
ketahanan korosi. Baja AISI 304 mempunyai kadar karbon sangat rendah
0,08%. kadar kromium berkisar 18-20% dan nikel 8-11%. Kadar kromium
cukup tinggi membentuk lapisan Cr2O3 yang protektif untuk meningkatkan
10
ketahanan korosi. Komposisi karbon rendah untuk meminimalisai sensitasi
akibat proses pengelasan. (Priyotomo, 2007). Komposisi kimia dari stainless
steel tipe 304 dapat dilihat pada Tabel 2.1
Tabel 2. 1 Komposisi 304
Komposisi Persentase (%)
Carbon 0.08 Max
Magnesium 2.00 Max
Pospor 0.045 Max
Sulfur 0.03 Max
Silicon 0.75 Max
Chromium 18.00 – 20.00
Nikel 8.00 – 12.00
Nitrogen 0.10 Max
Iron Balance
Sumber: AK Steel, 2007
Mechanical properties pada Tabel 2.2 dibawah ini adalah menurut
temperatur ruang untuk stainless steel type 304.
Tabel 2.2 Mechanical properties stainless steel type 304
Ultimate Tensile Strength ksi (Mpa) 0.2% YS Ksi (Mpa)
type 304 85(586) 35 (241)
Sumber: AK Steel, 2007
2.4 Filler Metal ER 308L
Pada dasarnya dalam penentuan filler metal dapat ditinjau berdasarkan
komposisi kimia dan kuat tarik dari logam induk (base metal), kemudian
dipilihlah filler metal yang menghasilkan deposit logam las (weld metal)
minimal harus sama atau diatasnya daripada logam induk (base metal). ER
308L adalah filler untuk pengelasan Austenite stainless steel yang
direkomendasikan oleh beberapa katalog filler metal dan ASME Sect. II Part
C untuk pengelasan material tipe 304. Pada dasarnya ER 308 dengan ER 308
L tidak ada perbedaan hanya saja yang membedakan adalah unsur carbon yang
11
dikandung. ER308L memiliki kandungan Carbon yang lebih rendah (max.
0,03%) untuk menghindari terjadinya endapan kromium karbida yang menjadi
sebab terjadinya intergranullar corrosion. Kawat las jenis ER308L merupakan
jenis filler metal untuk proses las GTAW dengan Spesifikasi No SFA-5.9 yang
tercantum pada ASME Sec II Part C. ER 308 L memiliki komposisi kimia
seperti yang ditunjukkan pada Tabel 2.3 berikut ini
Tabel 2.3 Komposisi kimia ER 308 L
UNS C Mn P S Si Cr Ni Cu Mo
S30883 0,03 1,0-
2,5 0,03 0,03
0,3-
0,65 19,5-22,0 9,0 – 11 0,75 0,75
Sumber: ASME Sect II part C
Pada ASME sect II part C disebutkan bahwa mechanical properties dari
hasil pengelasan adalah seperti yang ditunjukkan pada Tabel 2.4
Tabel 2.4 Mechanical properties ER 308 L
Material Ultimate Tensile Strength, min
ksi (Mpa)
Elongation, min
(%)
ER 308L 75 (520) 35
Sumber: ASME Sect II part C
2.5 Korosi Intergranular
Korosi atau perkaratan sangat lazim terjadi pada besi. Besi merupakan
logam yang mudah berkarat. Karat besi merupakan zat yang dihasilkan pada
peristiwa korosi, yaitu berupa zat padat berwarna coklat kemerahan yang
bersifat rapuh serta berpori. Rumus kimia dari karat besi adalah Fe2O3.xH2O.
Bila dibiarkan, lama kelamaan besi akan habis menjadi karat.
Korosi terjadi karena bertemunya 4 elemen yaitu : Anoda, Katoda,
Elektrolit dan Konduktor. Masing-masing elemen tersebut memiliki peran
tersendiri. Misalnya : Anoda sebagai logam yang lebih reaktif akan
mendonorkan elektronnya menuju katoda. Elektron yang lepas dari anoda ini
akan berjalan menuju katoda melalui konduktor yang menghubungkan antara
anoda dengan katoda. Selanjutnya katoda menerima elektron dari anoda untuk
selanjutnya bereaksi secara kimia dengan elektrolit. Reaksi kimia ini
berlangsung dan hasil akhirnya adalah sesuatu yang kita kenal sebagai karat.
12
Jadi korosi akan terjadi jika keempat hal tersebut bertemu. Oleh karena
itu, salah satu cara penanggulangan korosi adalah dengan memutus salah satu
elemen penyebab korosi tersebut. Misalnya pipa dicoating. Tujuannya adalah
agar pipa tidak terhubung dengan elektrolit ( misal air di tanah ).
Dampak dari peristiwa korosi bersifat sangat merugikan. Contoh nyata
adalah keroposnya jembatan, bodi mobil, ataupun berbagai konstruksi dari besi
lainnya. Siapa di antara kita tidak kecewa bila bodi mobil kesayangannya tiba-
tiba sudah keropos karena korosi. Pasti tidak ada. Karena itu, sangat penting
bila kita sedikit tahu tentang apa korosi itu, sehingga bisa diambil langkah-
langkah antisipasi.
Peristiwa korosi sendiri merupakan proses elektrokimia, yaitu proses
(perubahan / reaksi kimia) yang melibatkan adanya aliran listrik. Bagian
tertentu dari besi berlaku sebagai kutub negatif (elektroda negatif, anoda),
sementara bagian yang lain sebagai kutub positif (elektroda positif, katoda).
Elektron mengalir dari anoda ke katoda, sehingga terjadilah peristiwa korosi.
Ion besi (II) yang terbentuk pada anoda selanjutnya teroksidasi menjadi ion
besi (III) yang kemudian membentuk senyawa oksida terhidrasi (karat besi),
Fe2O3.xH2O.
Dari reaksi terlihat bahwa korosi melibatkan adanya gas oksigen dan
air. Karena itu, besi yang disimpan dalam udara yang kering akan lebih awet
bila dibandingkan ditempat yang lembab. Korosi pada besi ternyata dipercepat
oleh beberapa faktor, seperti tingkat keasaman, kontak dengan elektrolit,
kontak dengan pengotor, kontak dengan logam lain yang kurang aktif
(logam nikel, timah, tembaga), serta keadaan logam besi itu sendiri (kerapatan
atau kasar halusnya permukaan).
Korosi yang akan saya bahas adalah mengenai korosi intergranular atau
korosi batas butir yang mana secara definisi akan saya jelaskan dibawah ini:
Intergranular corrosion (IGC) atau intergranular attack (IGA) atau
korosi batas butir adalah serangan korosi pada daerah sepanjang batas butir
atau daerah sekitarnya tanpa serangan yang cukup besar terhadap butirnya
sendiri. Seperti kita ketahui, logam merupakan susunan butiran-butiran kristal
seperti butiran pasir yang menyusun batu pasir. Butiran-butiran tersebut saling
13
terikat yang kemudian membentuk mikro struktur. Adanya serangan korosi
batas butir menyebabkan butiran menjadi lemah terutama di batas butir
sehingga logam kehilangan kekuatan dan daktilitasnya.
Sebagian besar paduan logam rentan terserang korosi batas butir ketika
dihadapkan pada lingkungan agresif. Hal ini disebabkan batas butir merupakan
tempat pengendapan (precipitation) dan pemisahan (segregation), dimana
membuat mereka secara fisik dan kimia berbeda dengan butirnya. Presipitasi
dan segregasi terjadi oleh adanya migrasi impuriti atau unsur pemadu (alloying
element) menuju batas butir. Apabila kadar unsur tersebut cukup besar, maka
akan terbentuk fasa yang berbeda dengan yang ada di bulk. Misalnya fasa
intermetalik Mg5Al8 dan MgZn2 pada paduan aluminum dan Fe4N pada paduan
besi.
Pada paduan nikel dan austenitic stainless steel, kromium sengaja
ditambahkan untuk memberikan sifat ketahanan korosi. Sekitar minimal 12%
kromium dibutuhkan untuk membentuk lapisan pasif yang tidak nampak pada
permukaan stainless steel. Lapisan ini berfungsi untuk melindungi logam dari
lingkungan korosif. Apabila stainless steel mengalami pemanasan pada 550-
850°C (misalnya selama produksi, fabrikasi, perlakuan panas, dan pengelasan),
maka kromium karbida (terutama Cr23C6) akan tumbuh dan mengendap pada
batas butir saat terjadi pendinginan. Sebagai konsekuensinya, wilayah yang
berdekatan dengan batas butir akan kekurangan kromium. Daerah yang
kekurangan kromium itu menjadi lebih rentan terserang korosi dalam
lingkungan agresif dibandingkan daerah yang jauh dari batas butir. (Aya, 2011)
2.6 Morphology Pada Struktur Mikro Austenitic Stainless Steel
Komposisi logam las material austenite stainless steel nantinya akan
dipengaruhi oleh terminologi Ni ekuivalen dan Cr ekuivalen yang hasilnya di plot
pada diagram untuk memperkirakan struktur mikro akhir dari proses solidifikasi.
Austenite stainless steel memiliki transformasi yang dapat dijelaskan
menggunakan diagram Fe-Cr-Ni pseudobinary yang ditunjukkan pada Gambar 2.1
14
Gambar 2.1 Diagram Fe-Cr-Ni (AWS Welding Handbook Vol.4,2011)
Dari diagram pada Gambar 2.1 dapat diketahui bahwa solidification mode
dari austenite stainless steel ada 4, yakni Austenite solidification (A), primary
Austenite (AF), primary Ferrite (FA) dan Ferrite solidification (F). Prediksi tipe
solidifikasi ini dapat dihubungkan dengan perhitungan Cr ekuivalen dan Ni
ekuivalen pada diagram WRC-1992 yang masing-masing ditentukan oleh unsur
penyetabil ferrite yakni Cr, Si, Mo, Nb dan unsur penyetabil austenite yakni Ni,
C dan Mn. Diagram WRC-1992 adalah diagram yang telah disempurnakan dari
Diaram Schaeffler dan Diagram De Long dengan menambahkan unsur Tembaga
(Cu) sebagai unsur penyetabil austenite. Hal ini dimaksudkan untuk
menyesuaikan komposisi austenite stainless steel pada keadaan aktual. Diagram
WRC-1992 ditunjukkan pada Gambar 2.2. Selain itu dari perhitungan rasio
Crek/Niek juga dapat digunakan memprediksi tipe solidifikasi dari austenite
stainless steel. Rasio 1,48 – 1,95 memiliki tipe solidifikasi primary to ferrite
(Folkhard, 1988) semakin tinggi nilai rasio maka tipe solidifikasinya adalah
solidifikasi ferrite.
15
Gambar 2.2 Diagram WRC-1992 (AWS Welding Hanbook vol. 4, 2011)
Morfologi vermicular, paling sering diamati pada logam lasan baja
tahan karat austenitik. Ini hasil dari transformasi difusi, solid-state dari ferit
menjadi austenit, mengikuti solidifikasi sebagai ferit primer (mode FA). Ferit
jenis ini terletak di sepanjang inti dendrit asli dari struktur pemadatan ferit
primer.
Morfologi Lathy juga dihasilkan dari pemadatan ferit primer (mode FA)
tetapi secara khas dalam bentuk jarum yang menjangkau subgrain solidifikasi.
Morfologi ferit ini tipikal pada logam lasan ferit tinggi atau lasan ferit rendah
yang telah didinginkan dengan cepat. Mikrostruktur lathy dan vermicular
campuran sering diamati. (AWS welding handbook vol 4) Hubungan antara
tipe solidifikasi dengan morfologi struktur mikro austenite stainless steel
ditunjukkan pada Gambar 2.3
16
Gambar 2.3 Morfologi vermicular dan lathy (AWS welding handbook vol 4, 2011)
Sifat dari morfologi vermicular dan lathy ferrite sangat berbeda, sifat
vermicular sendiri adalah getas dan menyebabkan nilai toughness turun
sehingga membuat material lebih keras, sedangkan sifat dari lathy ferrite itu
sendiri adalah lebih ductile dari vermicular oleh karena itu nilai kekerasan yang
dihasilkan dari lathy ferrite lebih rendah daripada vermicular (Gonzalez A,
2015). Morfologi lathy ferrite dan vermicular dapat dilihat pada Gambar 2.4
Gambar 2.4 Morfologi lathy ferrite dan vermicular pada SS 304 (Sanat, 2015)
Vermicular
17
2.7 Pengujian Korosi Intergranular
Pengujian korosi dilakukan mengacu kepada standart American Society
for Testing and Material (ASTM) A 262. American Society for Testing and
Material (ASTM) A 262 merupakan standart yang mengatur mengenai
tata cara untuk mendeteksi kelemahan austenitic stainless steel tehadap
korosi intergranular. Standart ini mencakup lima pengujian diantaranya yaitu
1. ASTM A 262 Practice A–Oxalic Acid Etch Test for Classification of
Etch Structures of Austenitic Stainless Steels.
2. ASTM A 262 Practice B– Ferric Sulfate-Sulfuric Acid Test for Detecting
Susceptibility to Intergranular Attack in Austenitic Stainless Steels.
3. ASTM A 262 Practice C – Nitric Acid Test for Detecting Susceptibility
toIntergranular Attack in Austenitic Stainless Steels.
4. ASTM A 262 Practice E – Copper-Copper Sulfate-Sulfuric Acid Test
for Detecting Susceptibility to Intergranular Attack in Austenitic Stainless
Steels.
5. ASTM A 262 Practice F – Copper-Copper Sulfate-Sulfuric Acid Test for
Detecting Susceptibility to Intergranular Attack in Molybdenum-Bearing
Cast Austenitic Stainless Steels.Pengujian korosi yang akan digunakan
dalam tugas akhir ini adalah ASTM A 262 Practice B – Ferric Sulfate-
Sulfuric Acid Test for Detecting Susceptibility to Intergranular Attack in
Austenitic Stainless Steels.
Pengujian ini mendeskripsikan prosedur dari pengaruh dari pendidihan,
120 jam ferrite sulfate-50% sulphuric acid test dengan tujuan serangan korosi
intergranular terhadap stainless steel. Ada atau tidaknya korosi
intergranular dalam percobaan ini tidak selalu menjadi suatu tolak ukur dalam
penentuan material berdasarkan kinerja korosinya. Pengujian ini tidak
berpengaruh pada korosi lain selain korosi intergranular.
a. Peralatan
1. Allihn condenser minimal memiliki 4 bulbs.
2. Tabung erlenmeyer minimal 1000ml.
3. Karet penghubung tabung erlenmeyer dan allihn condenser.
4. Selang untuk sirkulasi keluar masuknya air.
18
5. Kompor listrik.
b. Ferric sulfate-sulfuric acid test solution
1 Perhatian! Pergunakan pelindung mata dan sarung tangan keika
mencampurkan larutan.
2. Tuang 400 ml aquades kedalam tabung erlenmeyer.
3. Lalu campurkan larutan H2SO4 sebanyak 236ml (larutan H2SO4 harus
memiliki nilai konsentrasi sebesar 95-98%) dengan aquades. Untuk
pencampuran harus dilakukan dengan perlahan karena ketika kedua
larutan ini dicampurkan maka akan suhu larutan akan naik.
4. Tambahkan ferrite sulfate sebanyak 25gr kedalam campuran H2S dan
aquades.
5. Tunggu hingga homogen, lalu masukkan specimen yang akan diuji
kedalam larutan tersebut dan gantungkan.
6. Pasangkan karet penghubung antara erlenmeyer dan condenser.
7. Didihkan larutan dan spesimen selama 120 jam.
c. Persiapan spesimen
1. Spesimen memiliki luasan 5 sampai 20 cm2
yang di sarankan.
Spesimen termasuk daerah las harus memiliki ukuran panjang 13
mm dari titik tengah material.
2. Ketika spesimen dipotong, bekas potongan dapat dihilangkan
menggunakan gerinda.
3. Semua permukaan termasuk daerah bekas potongan harus dibersihkan
dengan abrasive paper grade 80 atau 120.
4. Semua sisa sisa dari perlakuan panas yang menempel pada material
harus dibersihkan.
d. Prosedur
1. Gantung spesimen didalam tabung erlenmeyer yang berisi larutan.
2. Tandai dengan marker level ketinggian cairan yg ada didalam tabung
erlenmeyer untuk memeriksa berapa pengurangan level larutan.
3. Lanjutkan boiling spesimen dengan waktu 120 jam, lalu ketika selesai
bersihkan dengan air dan keringkan material yg telah dilakukan boiling.
19
4. Timbang material dan bandingkan dengan nilai material sebelum di
uji korosi.
5. Tidak akan terjadi penurunan yang signifikan akan tetapi nilai berat
dari material akan turun dari berat awal.
e. Perhitungan
Perhitungan dilakukan dengan rumus Weight Loss sebegai berikut :
Milimeter per Month : (7290 𝑥 𝑊)
(𝐴 𝑥 𝑡 𝑥 𝑑) (2.1)
Dimana :
W = Weight Loss (gram)
A = Luas Area (cm2)
t = Lama Waktu Pengujian (jam/hours)
d = Density (g/cm3), untuk Autenite Stainless Steel = 7,9 g/cm3
2.8 Metallography Test
Metalografi merupakan suatu metode untuk mengamati struktur mikro
logam dengan menggunakan miroskop optis dan mikroskop electron.
Sedangkan struktur yang terlihat pada mikroskop tersebut tersebut disebut
mikrostruktur. Pengamatan tersebut dilakukan terhadap spesimen yang telah
diproses sehingga bisa diamati dengan pembesaran tertentu.
Agar permukaan logam dapat diamati secara metalografi, maka
terlebih dahulu dilakukan persiapan sebagai berikut :
1. Pemotongan spesimen
Pada tahap ini, diharapkan spesimen dalam keadaan datar, sehingga
memudahkan dalam pengamatan.
2. Mounting spesimen (bila diperlukan)
Tahap mounting ini, spesimen hanya dilakukan untuk material
yang kecil atau tipis saja. Sedangkan untuk material yang tebal, tidak
memerlukan proses mounting.
3. Grinding and Polishing
Proses grinding dan pemolesan dilakukan dengan bantuan grinding
machine. Tujuan proses ini adalah untuk meratakan permukaan
20
spesimen kemudian menghaluskannya. Pada proses grinding dilakukan
dengan menggosokan permukaan material pada kertas gosok mulai dari
grid 120 secara bertahap sampai 2000 (120-240-360-500-1000-1200-
1500-2000). Penggantian kertas gosok dilakukan apabila alur gosok pada
permukaan spesimen telah searah. Dan setiap terjadi pergantian dilakukan
pembentukan alur baru yang tegak lurus terhadap alur lama. Sehingga
menghapus alur lama. Untuk mencegah terjadinya pemanasan pada
permukaan spesimen digunakan air sebagai media pendingin yang
dialirkan secara terus menerus. Setelah mencapai grid 2000 selanjutnya
dilakukan proses polishing yang bertujuan untuk menghilangkan alur
yang terbentuk akibat proses grinding. Caranya yaitu: dengan
menggosokan spesimen pada polisher yang telah dibasahi dan dibubuhi
bubuk alumina. Juga dialirkan air setetes demi setetes untuk melarutkan
bubuk aluminanya secara perlahan (air berfungsi sebagai partikel
abrasive).
4. Etching atau etsa
Proses etsa dilakukan dengan tujuan untuk dapat mengamati adanya
perbedaan struktur mikro pada spesimen. Prinsip etsa adalah dengan
mengkorosikan bagian tertentu pada permukaan spesimen atas dasar tingkat
kelarutan kimianya. Dan sesuai dengan prinsip tersebut maka yang nantinya
terlarut bersama etching reagent-nya adalah bagian batas butir. Cara
pengujiannya yaitu dengan mencelupkan permukaan spesimen ke media
etsa selama 2-3 detik. Tetapi apabila spesimen terlalu lama kontak
dengan media etsa maka bukan hanya batas butirnya saja yang terlarut.
media etsa yang digunakan adalah nital, yaitu : 1 sampai 5 mL HNO3 dalam
100 mL ethanol (95%) atau methanol (95%). Setelah dietsa untuk
membersihkan sisa-sisa media etsa pada permukaan spesimen, spesimen
dibersihkan dengan alkohol dan kemudian dikeringkan dengan dryer.
5. Observasi
Setelah dietsa maka selanjutnya spesimen diamati di bawah
mikroskop. Dan struktur mikro yang tampak kemudian dicocokkan dengan
struktur mikro yang ada pada handbook sesuai standard spesimen. Prosedur
21
untuk uji makro hampir sama dengan prosedur uji mikro. Hanya saja
pada proses grinding dilakukan hanya sampai kertas gosok mencapai grid
1000. Dan pada proses etsa dilakukan dengan media etsa picral, yaitu:
larutan jenuh 4 gram picrid acid dalam 100 mL methonol atau ethanol
(95%).
2.9 Uji kekerasan (Hardness Test)
Kekerasan (Hardness) menyatakan kemampuan bahan untuk tahan
terhadap goresan, abrasi dan indentasi kekerasan memiliki korelasi dengan
kekuatan. Ada beberapa metode pengujian kekerasan yang digunakan untuk
menguji kekerasan logam, yaitu :
1. Metode pengujian kekerasan Brinell
2. Metode pengujian kekerasan Vickers
3. Metode pengujian kekerasan Rockwell
Dari ketiga metode yang tersebut di atas, yang biasanya digunakan hanya
dua saja, yaitu Brinell dan Vickers.
Pada dasarnya metode pengujian kekerasan Vickers hampir sama dengan
Brinells hanya identornya saja yang berbeda. Beberapa hal yang perlu
diperhatikan pada metode pengujian kekerasan Vickers adalah sebagai berikut
1. Spesimen harus memenuhi persyaratan:
Permukaan harus rata dan halus
Dapat ditumpu dengan baik dan permukaan horisontal
2. Identor yang digunakan adalah pyramid intan yang beralas bujur sangkar
dengan sudut puncak antara dua sisi yang `berhadapan adalah 136o.
3. Pada dasarnya semua beban bisa digunakan, kecuali untuk pelat yang
tipis harus digunakan beban yang ringan.
4. Pada pelaksanaannya, pengujian kekerasan ini dilakukan dengan
menekan identor pada permukaan spesimen selama 10 – 30 detik.
5. Nilai kekerasan pengujian ini dinyatakan dalam satuan DPH (Vickers
Diamond Pyramid Hardness) yang dihitung berdasarkan diagonal identasi
dengan persamaan sebagai berikut :
22
DPH = 2𝑃 𝑠𝑖𝑛 (𝛼/2) }
𝑑2 (2.2)
Dimana :
α = 136o
P = Gaya tekan (kgf)
d = diagonal identasi (mm)
2.10 Penelitian Terdahulu
Untuk mempermudah mengambil kesimpulan dalam penelitian dan
sebagai referensi pengujian-pengujian yang akan dipilih, penulis memiliki
beberapa hasil penelitian dari tugas akhir mapun jurnal yang dapat digunakan
seperti ditunjukkan pada Table 2.5 berikut:
Tabel 2.5 Detail rujukan referensi
Referensi Objek
Pengamatan Judul penelitian Hasil
Dennis
(2014)
Stainless Steel
tipe 304
Pengaruh Perbedaan Media
Pendingin Pengelasan FCAW
(Flux Cored Arc Welding) Pada
Material Stainless Steel Type
304 Terhadap Korosi
Intergranular
Perbedaan media
pendinginan pada
stainless steel
mempengaruhi laju
korosi
intergranular dan
nilai kekerasannya
Fery Dwi
Agustiawan
S.ST
(Politeknik
Perkapalan
Negeri
Surabaya)
Stainless Steel
tipe 304
Analisa kuat arus pengelasan
FCAW terhadap Ferrite content
dan Stress corrosion cracking
Pada material SA240 type 304
1. Heat Input yang
besar membuat laju
pendinganan
menjadi
lambat/rendah,
sehingga fasa yang
banyak terbentuk
adalah fasa ferrite.
2. Heat Input kecil
menyebabkan laju
pendinginan
cepat/tinggi,
sehingga fasa yang
terbentuk adalah
fasa Austenite, dan
struktur mikro
memiliki bentuk
butir kasar.
3. Heat Input tinggi
menyebabkan
kekerasan
meningkat karena
Ferrite Content
yang tinggi.
23
Mohammad
Danny
Hadidi
S.ST
(Politeknik
Perkapalan
Negeri
Surabaya)
Stainless steel
Analisa variasi kuat arus pada
proses pengelasan SMAW
terhaarap Struktur mikro, Nilai
Hardness, dan Ferrite Content
pada material Ferritic Stainless
Steel.
1. Kuat arus yang
semakin tinggi
menghasilkan fasa
Ferrite pada weld
metal semakin
banyak.
2. Kuat arus yang
semakin tinggi
menyebabkan nilai
kekerasan juga
semakin tinggi.
3. Kuat arus yang
semakin tinggi
menghasilkan nilai
kandungan Ferrite
juga semakin
meningkat.
Sumber: Dokumen Pribadi, 2019
24
Halaman Sengaja Dikosongkan
25
BAB 3
METODOLOGI PENELITIAN
3.1 Diagram alir penelitian
Metode dan langkah-langkah penelitian digambarkan secara skematis
dalam bentuk flowchart, Gambar 3.1 berikut ini merupakan flowchart
penelitian yang dilakukan :
Start
Identifikasi masalah
Studi literatur
Persiapan alat dan bahan
GTAW moving purging gas
Flow rate:
6 l/min
10 l/min
14 l/min
Pengelasan spesimen
GTAW static purging gas
Flow rate:
6 l/min
10 l/min
14 l/min
Visual
inspection
A
26
A
Pengujian
1. Hardness
2. Struktur
mikro
3. Korosi
intergranular
Analisa
Pembahasan dan
kesimpulan
Selesai
3.2 Studi literatur
Studi literatur meliputi pengumpulan sumber-sumber referensi, jurnal,
code dan standard serta data-data yang akan dijadikan sebagai acuan untuk
pembuatan spesimen, pelaksanaan proses pengelasan dan pengujian serta
penyelesaian dalam laporan tugas akhir.
3.3 Persiapan material dan alat
Dalam penelitian ini membutuhkan material, consumable serta peralatan-
peralatan yang mendukung dalam proses pembentukan dan pengelasan
spesimen benda uji. Adapun material dan peralatan tersebut sebagai berikut :
Gambar 3. 1 Diagram alir penelitian (Dokumen pribadi, 2019)
27
a. Material
Material yang digunakan dalam penelitian ini adalah stainless steel
tipe 304. Spesimen yang digunakan berbentuk plat dengan dimensi seperti
di bawah ini :
Panjang : 200 mm
Lebar : 150 mm
Tebal : 4 mm
Jumlah : 12 buah
6 buah spesimen GTAW metode static purging
gas
6 buah spesimen GTAW metode moving purging
gas
Spesimen yang akan digunakan dapat dilihat pada Gambar 3.2
Gambar 3.2 spesimen pengelasan (Dokumen pribadi, 2019)
b. Filler metal
Untuk proses pengelasan GTAW static purging gas dan GTAW
moving purging gas ini mengunakan filler ER 308 L dengan diameter 2,4
mm. Filler yang digunakan dapat dilihat pada Gambar 3.3.
28
Gambar 3.3 Filler metal ER 308 L (Dokumen pribadi, 2019)
c. Gas
Untuk proses pengelasan spesimen, shielding gas yang
digunakan adalah Argon high purity begitupun dengan purging gas.
Gas yang digunakan dapat dilihat pada Gambar 3.4
Gambar 3.4 Gas Argon (Dokumen pribadi, 2019)
d. Mesin las GTAW
Untuk proses pengelasan spesimen, mesin las yang
digunakan adalah mesin las GTAW yang telah dimodifikasi
dengan adanya switch on-off pada torchnya. Mesin las yang akan
digunakan dapat dilihat pada Gambar 3.5
Gambar 3.5 Mesin las GTAW (Dokumen pribadi, 2019)
29
e. Tang ampere
Untuk memperoleh data yang tepat dalam proses pengelasan
maka pengukuran parameter arus dan tegangan menggunakan alat
ukur tang ampere dan voltmeter, untuk menghindari adanya data
yang salah dikarenakan mesin las yang digunakan belum
terkalibrasi. Tang ampere yang digunakan dapat dilihat pada
Gambar 3.6
f. Static purging gas
Untuk melakukan proses pengelasan GTAW purging gas pada
material berbentuk profil L yang di las pada ujung sisi belakang dan
diberi tape agar gas tidak bocor. Static purging gas dapat dilihat pada
Gambar 3.7
Gambar 3.7 Static purging gas (Dokumen pribadi, 2019)
Gambar 3.6 Tang ampere(Dokumen pribadi, 2019)
30
g. Moving purging gas
Untuk melakukan proses pengelasan GTAW purging gas pada
material berbentuk plat biasanya menggunakan kanal yang diberi
isolasi dan selang untuk mengalirkan gas, namun pada aktual di
lapangan, menggunakan alat yang dibuat sendiri oleh pekerja untuk
melakukan purging gas secara moving. Beberapa bentuk dari alat ini
tergantung pada geometri produk. Pelaksanaan moving purging gas
dapat dilihat pada Gambar 3.8
Gambar 3.8 Moving purging gas (Dokumen pribadi, 2019)
3.4 Pembuatan spesimen
Pembuatan spesimen penelitian ini dimulai dari pemotongan material
stainless steel tipe 304 dengan menggunakan mesin potong hidrolis dengan
dimensi spesimen 200 mm x 75 mm x 4 mm sebanyak 24 buah, lalu
dilakukan penggerindaan pada sisi yang akan disambung untuk memastikan
bahwa permukaan telah rata dan bersih dari minyak, kotoran dan oli yang
memungkinkan terjadinya defect. Lalu setelah material selesai digerinda
dilakukan proses fit up dengan mengatur material sedemikian rupa dengan
gap 2 mm pada kampuh yang akan dilas lalu dilakukan las titik atau tack
weld pada kedua ujung kampuh las dan pada bagian tengah kampuh las.
Setelah itu tack weld yang kurang rata digerinda agar hasil dapat maksimal.
Hal serupa juka dilakukan dalam pembuatan keenam spesimen penelitian.
Setelah spesimen jadi pemberian kodefikasi spesimen penelitian diberikan
sesuai dengan metode yang digunakan.
31
3.5 Pengelasan spesimen
Material yang telah selesai pada tahap pembuatan spesimen selanjutnya
dilakukan proses pengelasan dengan menggunakan dua metode berbeda dan
dengan langkah pengerjaan yang berbeda pula. Adapun penjelasan masing-
masing metode sebagai berikut:
a. Pengelasan static purging gas
Spesimen yang telah di fit up lalu di las dengan menggunakan Gas
Tungsten Arc Welding (GTAW) pada posisi pengelasan horizontal dengan
pengaplikasian purging gas pada sisi sebaliknya dengan cara static dengan
alat yang telah disebutkan di atas. Gas yang digunakan untuk purging dan
shielding adalah sama yakni Argon High pure ARCAL*1. Filler yang
digunakan adalah ER308L untuk material stainless steel tipe 304. Adapun
parameter yang digunakan ditunjukkan pada Tabel 3.1 dan Tabel 3.2
berikut:
Tabel 3.1 Parameter Pengelasan GTAW Static purging Gas
Filler Shielding gas Purging gas Arus Flowrate
ER308L Ø 2.4 mm
Argon HP
Argon HP 80A
6 l/min
10 l/min
14 l/min
Sumber: Dokumen pribadi, 2019
b. Pengelasan moving purging gas
Pada pengelasan GTAW metode moving purging gas ini, spesimen
yang telah di fit up dilas dengan posisi horizontal pengaplikasian purging
gas pada sisi sebaliknya dengan cara moving dengan alat yang telah
disebutkan di atas. Parameter yang digunakan ditunjukkan pada Tabel 3.2
berikut:
Tabel 3.2 Parameter Pengelasan GTAW Moving Purging Gas
Filler Shielding gas Purging gas Arus Flowrate
ER308L Ø 2.4 mm
Argon HP
Argon HP 80A
6 l/min
10 l/min
14 l/min
Sumber: Dokumen pribadi, 2019
32
3.6 Pengujian
Untuk mengetahui bagaimana hasil dari kedua metode diatas dan dapat
membandingkan hasil diantara keduanya serta mengetahui pengaruh apa saja
yang terjadi pada stainless steel tipe 304 terhadap dua metode pemberian
purging gas yang berbeda ini maka dilakukan pengujian pada hasil lasan
spesimen penelitian. Jenis dari pengujian yang dilakukan adalah pengujian
tidak merusak atau non destructive test dan pengujian merusak atau destructive
test.
Adapun uraian langkah pengujian dan jenis-jenis pengujian yang
digunakan adalah sebagai berikut:
a. Hardness test
Uji kekerasan ini dilakukan untuk mengetahui seberapa besar nilai
kekerasan dari weld metal dan fusion line. dibandingkan dengan nilai
kekerasan pada base metal yang telah terpengaruh 2 metode pengelasan
yang berbeda dan membandingkan keduanya.
Pada dasarnya kekerasan adalah kemampuan suatu 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
penting, karena kekerasan dapat digunakan untuk mengetahui sifat
mekanik yang lain, yaitu strenght (kekuatan). Karena nilai kekuatan tarik
yang dimiliki suatu material dapat dikonversi dari kekerasannya. Semakin
tinggi nilai kekerasannya semakin tinggi pula kekuatan tariknya. Namun
konversi ini hanya berlaku rumusannya hanya pada carbon steel dan low
alloy steel. Untuk stainless steel yang termasuk pada baja paduan tinggi
maka konversi ini tidak berlaku sehingga perlu dibuktikan secara langsung
dengan uji kekerasan.
Pada penelitian ini hardness test dilakukan dengan metode Vickers,
dimana procedure hardness test mengacu pada standart ASTM E92.
Vickers hardness test methode digunakan dengan gaya sebesar 1 kgf
sampai 120 kgf. Berikut ini merupakan procedure vickers hardness test
methode sesuai dengan ASTM E92:
33
Magnitude of test force, besarnya gaya yang dikenakan pada
specimen yang biasanya digunakan berkisar 1 kgf sampai dengan
120 kgf, tergantung dari requirement pengujian.
Application of test force, pemberhentian gaya yang dikenakan pada
specimen benda uji harus lembut tanpa ada getaran yang tiba tiba.
Dan waktu pemberhentian force harus 10 sampai 15 detik. Kecuali
tergantung dari specification hardness test.
Spacing of identation, center dari jejak sebuah penekanan identor
tidak boleh tertutup di semua ujung jejak penekanan ke jejak
penekanan lain yang mempunyai jarak sekitar 2 atau 1,5 kali dari
panjang diagonal jejak penekanan. Titik penekanan uji hardness
dapat dilihat pada Gambar 3.9
Gambar 3.9 Titik pengambilan uji keekerasan (Dokumen pribadi, 2019)
b. Corrosion rate test and Metallography test
Proses pengujian yang dilakukan adalah metallography test dan uji
laju korosi yang mana merefer dari standart ASTM volume 01.03 A262
used practice B (Ferritic sulfat-sulfuric acid test for detecting susceptibility
to intergranular attack in austenitic stainless steel). (American Society
for Testing and Material, 2000). TItik pengambilan mikro struktur dapat
dilihat pada Gambar 3.10
Gambar 3.10 Titik pengambilan uji struktur mikro (Dokumen pribadi, 2019)
3.7 Pengumpulan dan pengolahan data
Setelah pengujian seluruh spesimen, pengumpulan data berupa data
kuantitatif dan kualitatif. Untuk data kuantitatif akan disajikan dalam bentuk
34
tabel dan grafik sehingga memudahkan dalam proses membandingkan dan
analisa pengaruhnya.
3.8 Analisa
Setelah data terkumpul maka analisa dilakukan dengan melihat hasil dari
nilai kekerasan. Setelah melihat nilai dari kekerasannya lalu dilakukana
analissis terhadap struktur mikro kemudian laju korosinya. Selain itu juga
dilakukan pembandingan antara kedua metode yang telah ditentukan.
3.9 Kesimpulan
Penarikan kesimpulan didapatkan setelah analisa data dan hasil
pengujian dilakukan. Saran diberikan oleh peneliti apabila kekurangan dan
keterbatasan yang menyebabkan hasil tidak sesuai dengan yang diinginkan.
35
BAB 4
HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Data Hasil Proses Pengelasan
Hasil dibawah ini merupakan input dari tahapan proses pengelasan
dengan menggunakan proses pengelasan GTAW dengan logam pengisi (filler
metal): ER 308L. Dari hasil uji coba pengelasan yang telah dilakukan.
Didapatkan hasil dari kuat arus, voltase, flow rate, dan heat input.
Base Metal : SA 240 tipe 304
Dimensi : 200 mm x 150 mm x 4 mm
Sambungan : Square butt joint
Filler metal : ER 308 L
Diameter : 2,4 mm
Arus : 80 A
Voltage : 10 V
Posisi las : Horizontal (2G)
Waktu pengelasan : 4,38 menit
Travel speed : 45,66 mm/min
4.2 Hasil Pengujian Hardness
Pengujian hardness ini berfungsi untuk melihat perbadingan dua metode
dan flow rate yang digunakan pada kedua metode tersebut apakah
mempengaruhi terhadap nilai kekerasan pada hasil pengelasan.
Pengujian hardness dilakukan pada daerah fusion line (FL) , weld metal
(WM), dan base metal (BM) yang masing-masing diambil 3 titik. Masing
masing titik tersebut menggunakan beban sebesar 10 kgf dengan dweel time 10
detik. Hasil pengambilan nilai kekerasan dapat dilihat pada Tabel 4.1
36
Tabel 4.1 Hasil nilai kekerasan pada base metal
Moving
Flow
rate
Location
Static
Flow
rate
Location
WM FL BM WM FL BM
6
l/min
(a)
181.02 194.58 171.84 6
l/min
(a)
183.91 195.80 172.43
179.91 193.56 172.93 182.76 196.85 172.72
180.82 193.12 173.08 183.25 195.92 172.39
Rata-rata 180.58 193.75 172.62 Rata-rata 183.01 196.19 172.51
Moving
Flow
rate
Location
Static
Flow
rate
Location
WM FL BM WM FL BM
6
l/min
(b)
180.59 192.87 171.32 6
l/min
(b)
182.38 198.65 172.32
180.53 193.30 172.46 185.14 195.71 172.56
179.94 193.64 171.98 183.12 195.11 172.21
Rata-rata 180.35 193.27 171.92 Rata-rata 183.55 196.49 172.36
Moving
Flow
rate
Location
Static
Flow
rate
Location
WM FL BM WM FL BM
10
l/min
(a)
177.78 190.58 171.34 10
l/min
(a)
181.91 192.80 171.41
178.13 192.56 172.36 182.76 193.85 172.43
177.82 191.12 172.88 182.25 192.92 171.96
Rata-rata 177.91 191.42 172.19 Rata-rata 182.51 193.19 171.93
Moving
Flow
rate
Location
Static
Flow
rate
Location
WM FL BM WM FL BM
10
l/min
(b)
178.59 192.87 172.31 10
l/min
(b)
180.38 193.21 171.66
178.53 191.30 171.84 181.14 192.71 171.48
177.94 191.64 171.91 182.12 193.11 171.35
Rata-rata 178.35 191.94 172.02 Rata-rata 181.21 193.01 171.50
Moving
Flow
rate
Location
Static
Flow
rate
Location
WM FL BM WM FL BM
14
l/min
(a)
174.94 188.62 172.38 14
l/min
(a)
178.64 190.80 172.39
175.60 188.80 172.75 178.44 190.85 172.23
176.51 188.07 173.01 177.00 190.92 172.69
Rata-rata 175.68 188.50 172.71 Rata-rata 178.03 190.86 172.44
Moving
Flow
rate
Location
Static
Flow
rate
Location
WM FL BM WM FL BM
14
l/min
(b)
175.48 188.35 172.66 14
l/min
(b)
179.21 191.61 172.82
176.42 189.81 173.09 178.34 190.14 171.64
176.17 188.06 173.06 179.74 190.93 172.78
Rata-rata 176.02 188.74 172.94 Rata-rata 179.10 190.89 172.41
Sumber: Dokumen pribadi, 2019
Dari Tabel 4.1 diambil rata-rata dari setiap lokasi pengambilan. Rata-
rata nilai kekerasan di setiap lokasi dapat dilihat pada Tabel 4.2 hingga Tabel
4.4
37
Tabel 4.2 Nilai kekerasan dari base metal
Flow
rate
Nilai kekerasan base metal (HVN)
Moving Static
6 l/min 172,27 172,44
10 l/min 172,11 171,72
14 l/min 172,83 172,43
Sumber: Dokumen pribadi, 2019
Dari Tabel 4.2 dapat dibuat grafik nilai kekerasan pada base metal yang
dapat dilihat pada Gambar 4.1
Gambar 4.1 Diagram Nilai Kekerasan Pada Base Metal
Dari grafik nilai kekerasan pada base metal yang ditunjukkan oleh
Gambar 4.1 persamaan regresi untuk base metode moving purging gas adalah
y = 0.2783x + 171.84 dan nilai R² = 0.545 sedangkan persamaan regresi untuk
metode static purging gas adalah y = -0.0067x + 172.21 dan nilai R² = 0.0003.
Nilai kekerasan pada base metal cenderung tidak berubah dikarenakan pada
bagian tersebut tidak terpengaruh panas dari proses pengelasan.
Dari Tabel 4.1 diambil nilai rata-rata kekerasan pada daerah weld metal
yang dapat dilihat pada Tabel 4.3
172.27
172.11172.83172.44
171.72172.43
y = 0.2783x + 171.84
R² = 0.5455
y = -0.0067x + 172.21
R² = 0.0003165.00
167.00
169.00
171.00
173.00
175.00
177.00
179.00
6 l/min 10 l/min 14 l/min
Nil
ai k
eker
asan
(H
VN
)
Flow rate
Base Metal
Nilai kekerasan (HVN) Moving
Nilai kekerasan (HVN) Static
Linear (Nilai kekerasan (HVN) Moving)
Linear (Nilai kekerasan (HVN) Static)
38
Tabel 4.3 Rata-rata nilai kekerasan pada weld metal
Flow
rate
Nilai kekerasan weld metal (HVN)
Moving Static
6 l/min 180,47 183,28
10 l/min 178,35 181,86
14 l/min 175,85 178,56
Sumber: Dokumen pribadi, 2019
Dari Tabel 4.3 dibuat grafik nilai kekerasan untuk melihat perbandingan
nilai kekerasan antara metode static purging gas dan moving purging gas pada
daerah weld metal. Grafik perbandingan nilai kekerasan pada weld metal antara
kedua metode dapat dilihat pada Gambar 4.2
Gambar 4.2 Grafik nilai kekerasan pada weld metal (Dokumen pribadi, 2019)
Dari grafik nilai kekerasan pada weld metal yang ditunjukkan oleh
Gambar 4.2 bahwa persamaan regresi pada metode static purging gas adalah
y = -2.3568x +185.95 dan nilai R² = 0.9496 menunjukkan bahwa peningkatan
flow rate yang digunakan terhadap nilai kekerasan pada daerah weld metal
sebesar 94%. Sedangkan persamaan regresi pada metode moving purging gas
adalah y = -2.3075x +182.84 dan nilai R² = 0.9977 menunjukkan bahwa
peningkatan flow rate yang digunakan terhadap nilai kekerasan pada daerah
weld metal sebesar 99%. Nilai kekerasan pada daerah weld metal semakin
180.47
178.35
175.85
183.28181.86
178.56
y = -2.3075x + 182.84
R² = 0.9977
y = -2.3568x + 185.95
R² = 0.9496
170.00
172.00
174.00
176.00
178.00
180.00
182.00
184.00
186.00
6 l/min 10 l/min 14 l/minNil
ai k
eker
asan
(H
VN
)
Flow rate
Weld Metal
Nilai Kekerasan (HVN) Moving
Nilai Kekerasan (HVN) Static
Linear (Nilai Kekerasan (HVN) Moving)
Linear (Nilai Kekerasan (HVN) Static)
39
turun seiring bertambahnya nilai flow rate. Nilai kekerasan untuk metode
moving purging gas lebih rendah dibandingkan metode static purging gas pada
flow rate yang sama. Rata-rata Nilai kekerasan pada weld metal yang terbesar
adalah 183.28 HVN dengan menggunakan metode static purging gas dengan
flow rate sebesar 6 l/min. Sedangkan rata-rata nilai kekerasan pada weld metal
yang terendah adalah 175,85 HVN dengan menggunakan metode moving
purging gas dengan menggunakan flow rate sebesar 14 l/min.
Dari tabel 4.1 diambil rata-rata nilai kekerasan pada daerah fusion line
yang dapat dilihat pada Tabel 4.4
Tabel 4.4 Rata-rata nilai kekerasan pada fusion line
Flow
rate
Nilai Kekerasan fusion line (HVN)
Moving Static
6 l/min 193,51 196,34
10 l/min 191,68 193,10
14 l/min 188,62 190,88
Sumber: Dokumen pribadi, 2019
Dari Tabel 4.4 dibuat grafik nilai nilai kekerasan untuk melihat
perbandingan nilai kekerasan antara metode static purging gas dan moving
purging gas pada daerah fusion line. Grafik perbandingan nilai kekerasan pada
fusion line antara kedua metode dapat dilihat pada Gambar 4.3
Gambar 4.3 Grafik nilai kekerasan pada fusion line (Dokumen pribadi, 2019)
Dari grafik nilai kekerasan yang ditunjukkan oleh Gambar 4.3 bahwa
persamaan regresi pada metode static purging gas adalah y = -2.7325x +198.9
193.51191.68
188.62
196.34193.10
190.88
y = -2.4467x + 196.16
R² = 0.9795
y = -2.7325x + 198.9
R² = 0.9886
180.00
185.00
190.00
195.00
200.00
6 l/min 10 l/min 14 l/min
Nil
ai k
eker
asan
(H
VN
)
Flow rate
Fusion Line
Nilai Kekerasan (HVN) Moving
Nilai Kekerasan (HVN) Static
Linear (Nilai Kekerasan (HVN) Moving)
Linear (Nilai Kekerasan (HVN) Static)
40
dan nilai R² = 0.9886 menunjukkan bahwa peningkatan flow rate yang
digunakan terhadap nilai kekerasan pada daerah fusion line sebesar 98%.
Sedangkan persamaan regresi pada metode moving purging gas adalah y = -
2.4467x +196.16 dan nilai R² = 0.9977 menunjukkan bahwa peningkatan flow
rate yang digunakan terhadap nilai kekerasan pada daerah fusion sebesar 97%.
Nilai kekerasan pada daerah fusion line semakin turun seiring bertambahnya
nilai flow rate. Nilai kekerasan pada fusion line untuk metode moving purging
gas lebih rendah dibandingkan nilai kekerasan pada metode static purging gas
dengan kondisi flow rate yang sama. Rata-rata Nilai kekerasan pada fusion line
yang tertinggi adalah pada metode static purging gas dengan flow rate 6 l/min
yaitu dengan nilai 196.34 HVN. Sedangkan rata-rata nilai kekerasan yang
terendah adalah pada metode moving purging gas dengan flow rate 14 l/min
yaitu dengan nilai 188.62 HVN.
Dari data dan grafik tentang nilai dari uji kekerasan dapat diketahui
bahwa hasil pengelasan metode moving purging gas memiliki nilai kekerasan
yang lebih rendah dibandingkan metode pengelasan GTAW dengan metode
static purging gas pada kondisi flow rate yang sama dikarenakan gas yang
dialirkan dengan metode moving purging gas lebih terpusat dan hembusan
yang dihasilkan semakin besar sehingga menghasilkan cooling rate yang lebih
besar dibandingkan dengan menggunakan metode static purging gas. Nilai
kekerasan paling tinggi adalah pada daerah fusion line untuk kedua metode
purging gas. flow rate juga mempengaruhi tingkat kekerasan yang dihasilkan.
Semakin tinggi flow rate maka cooling rate akan semakin cepat dikarenakan
karena besarnya hembusan yang dihasilkan semakin besar (Syahroni, 2018).
Pada saat flow rate semakin besar maka nilai kekerasan semakin menurun.
Sedangkan kekerasan base metal tidak mengalami perubahan karena tidak
terkena paparan panas.
Pada data dan diagram diatas nilai kekerasan yang paling tinggi terletak
pada daerah fusion line, dikarenakan pada daerah tersebut terpapar panas dari
pengelasan yang dilakukan dan akan mencapai suhu sensitivitas dan akan
menyebabkan kenaikan nilai kekerasan pada daerah fusion line.
41
4.3 Hasil Pengujian Struktur Mikro
Foto mikro diambil pada daerah base metal, weld metal, dan fusion line.
Pada foto mikro pada daerah base metal hanya diambil perbersaran 200x,
sedangkan foto mikro pada daerah weld metal dan fusion diambil dengan
perbesaran 200x dan 500x. Struktur mikro dari base metal dari semua metode
dan variasi dianggap homogen karena tidak terpengaruh proses pengelasan.
Struktur mikro dari base metal dapat dilihat pada Gambar 4.4. Sedangkan
untuk struktur mikro dari weld metal dapat dilihat pada Tabel 4.5 dan struktur
mikro dari fusion line dapat dilihat pada Tabel 4.6
Gambar 4.4 Struktur mikro base metal (Dokumen pribadi, 2019)
Pada Gambar 4.4 dapat dilihat bahwa hanya terdapat matriks austenite
yang berlatar dominan warna putih yang mana adalah struktur utama pada
material austenitic stainless steel.
Tabel 4.5 Struktur mikro dari weld metal
Spes
imen 200x 500x
Sta
tic
6 l
/min
Vermicular
42
Sta
tic
10
l/m
in
Sta
tic
14
l/m
in
Mo
vin
g 6
l/m
in
Mo
vin
g 1
0 l
/min
Mo
vin
g 1
4 l
/min
Sumber: Dokumen pribadi, 2019
Vermicular
Vermicular
Vermicular
Vermicular
Vermicular
Lathy ferrite
Lathy ferrite
Lathy ferrite
Lathy ferrite
43
Pada Tabel 4.5 menunjukkan foto mikro pada daerah weld metal untuk
metode static purging gas dan moving purging gas. Pada daerah weld metal
disetiap metode memiliki struktur morfologi yang terjadi berdasarskan AWS
Welding Handbook vol. 4. Various morphology ada 5 yaitu fully austenite,
eutectic, vermicular, acicular (lathy), dan windmastatten austenite. Pada Tabel
4.5 disetiap foto mikro dengan perbesaran 200x dan 500x masing masing
metode terdapat ferrite morphology yang berbentuk vermicular ferrite dan
acicular ferrite sesuai dengan yang dijelaskan pada AWS Welding Handbook
vol.4. Pada flow rate yang rendah maka morfologi yang terbentuk adalah
vermicular, sedangkan ketika flow rate meningkat maka morfologi lathy ferrite
akan semakin meningkat. Sifat dari morfologi vermicular dan lathy ferrite
sangat berbeda, sifat vermicular sendiri adalah getas dan menyebabkan nilai
toughness turun sehingga membuat material lebih keras, sedangkan sifat dari
lathy ferrite itu sendiri adalah lebih ductile dari vermicular oleh karena itu nilai
kekerasan yang dihasilkan dari lathy ferrite lebih rendah daripada vermicular.
Tabel 4.6 Struktur mikro dari fusion line
Spe
sim
en
200x 500x
Sta
tic
6 l
/m
in
Sta
tic
10
l/m
in
Vermicular
Vermicular
44
Sta
tic
14
l/m
in
Mo
vin
g 6
l/m
in
Mo
vin
g 1
0 l
/min
Mo
vin
g 1
4 l
/min
Sumber: Dokumen pribadi, 2019
Pada Tabel 4.6 menunjukkan foto mikro pada daerah fusion line untuk
metode static purging gas dan moving purging gas. Pada daerah fusion line
disetiap metode memiliki struktur morfologi yang terjadi berdasarskan AWS
Welding Handbook vol. 4. Various morphology ada 5 yaitu fully austenite,
eutectic, vermicular, acicular (lathy), dan windmastatten austenite. Pada Tabel
4.6 disetiap foto mikro dengan perbesaran 200x dan 500x masing masing
metode terdapat ferrite morphology yang berbentuk vermicular ferrite dan
acicular ferrite sesuai dengan yang dijelaskan pada AWS Welding Handbook
Vermicular
Lathy ferrite
Vermicular
Lathy ferrite
Vermicular
Lathy ferrite
Vermicular
45
vol.4. Pada flow rate yang rendah maka morfologi yang terbentuk adalah
vermicular, sedangkan ketika flow rate meningkat maka morfologi lathy ferrite
akan semakin meningkat.
Sifat dari morfologi vermicular dan lathy ferrite sangat berbeda, sifat
vermicular sendiri adalah getas dan menyebabkan nilai toughness turun
sehingga membuat material lebih keras, sedangkan sifat dari lathy ferrite itu
sendiri adalah lebih ductile dari vermicular oleh karena itu nilai kekerasan yang
dihasilkan dari lathy ferrite lebih rendah daripada vermicular.
4.4 Korosi intergranular
Pengujian korosi intergranular mengacu pada ASTM A262 practice B
dan dilakukan di laboratorium D3 Teknik Kimia ITS yang dilaksanakan selama
120 jam seperti yang disyaratkan pada ASTM A262 practice B. Pengujian ini
menggunakan campuran aquades (H2O) sebanyak 400 ml lalu H2SO4 sebanyak
236 ml dan FE2(SO4)3 sebanyak 25 gram yang mana seluruh dari ketiga zat
tersebut akan dicampurkan.
Sebelum dilakukan pengujian korosi spesimen harus ditimbang terlebih
dahulu agar diketahui berat awal sebelum spesimen dilakukan pengujian
korosi. Fungsi dari H2SO4 adalah untuk menimbulkan sifat korosif. Lalu
FE2(SO4)3 berfungsi sebagai inhibitor agar tidak terjadi korosi yang berlebihan.
Pengujian korosi intergranular dilakukan untuk membandingkan metode
manakah yang mempunyai ketahanan korosi yang baik. Hasil pengujian korosi
intergranular dapat dilihat pada Tabel 4.7
46
Tabel 4.7 Data weight loss
Spesimen Berat Awal (g) Berat akhir (g) Weight Loss (g)
Static 6 l/min 1 44.422 44.360 0.062
Static 6 l/min 2 40.099 40.035 0.064
Static 10 l/min 1 39.951 39.898 0.053
Static 10 l/min 2 40.113 40.061 0.052
Static 14 l/min 1 45.034 44.986 0.048
Static 14 l/min 2 43.973 43.925 0.048
Moving 6l/min 1 42.166 42.108 0.058
Moving 6l/min 2 40.482 40.426 0.056
Moving 10 l/min 1 41.612 41.566 0.046
Moving 10 l/min 2 40.638 40.590 0.048
Moving 14 l/min 1 43.145 43.108 0.037
Moving 14 l/min 2 39.908 39.868 0.040
Sumber: Dokumen pribadi, 2019
Dari data pengurangan berat yang teercantum pada Tabel 4.7, dilakukan
perhitungan weight loss seperti yang diisyaratkan pada ASTM A262 practice
B dijelaskan pada Tabel 4.8
Tabel 4.8 Perhitungan corosion rate
Spesimen Corrosion rate
dalam mm per year
Rata-rata Corrosion rate dalam mm
per year
Static 6 l/min 1 0.1955 0.1987
Static 6 l/min 2 0.2018
Static 10 l/min 1 0.1672 0.1656
Static 10 l/min 2 0.1640
Static 14 l/min 1 0.1514 0.1514
Static 14 l/min 2 0.1514
Moving 6l/min 1 0.1829 0.1798
Moving 6l/min 2 0.1766
Moving 10 l/min 1 0.1451 0.1482
Moving 10 l/min 2 0.1514
Moving 14 l/min 1 0.1167 0.1214
Moving 14 l/min 2 0.1262
Sumber: Dokumen pribadi, 2019
Dari Tabel 4.8 perhitungan corrosion rate maka dibuat grafik corrosion
rate dalam mm/year yang dapat dilihat pada Gambar 4.5
47
Gambar 4.5 Grafik laju korosi dalam mm per year (Dokumen pribadi, 2019)
Dari grafik laju korosi dalam mm per year yang telah ditampilkan pada
Gambar 4.5 dapat diketahui bahwa persamaan regresi untuk metode static
purging gas adalah y = -0,0237 + 0,2192 dan nilai R² = 0.9494 menunjukkan
bahwa peningkatan flow rate terhadap presentase corrosion rate dalam
mm/year sebesar 94%. Sedangkan untuk metode moving purging gas adalah y
= -0,0292 + 0,2082 dan nilai R² = 0.9978 menunjukkan bahwa peningkatan
flow rate terhadap presentase corrosion rate dalam mm/year sebesar 99%.
Pengelasan dengan metode moving purging gas dengan kondisi flow rate yang
sama dengan static purging gas memiliki nilai corrosion rate yang lebih
rendah. Laju korosi yang paling tinggi adalah metode static purging gas
dengan flow rate 6 l/min dengan laju korosi sebesar 0.1987 mm/year,
sedangankan nilai laju korosi terendah adalah metode moving purging gas
dengan laju korosi sebesar 0.1214 mm/year Pengelasan dengan metode moving
purging gas cenderung mengalami cooling rate dengan cepat dibandingkan
dengan metode static purging gas pada kondisi Flow rate yang sama
dikarenakan hembusan yang dihasilkan lebih terpusat daripada metode static
purging gas.
Pengelasan dengan metode moving purging gas akan menurunkan suhu
dengan cepat dikarenakan hembusan gas yang dihasilkan lebih terpusat
sehingga cooling rate semakin cepat. Dan pada saat cooling rate semakin cepat
menyebabkan suhu sensitivitas terlewati dengan cepat sehingga karbida tidak
0.1987
0.16560.1514
0.1798
0.14820.1214
y = -0.0237x + 0.2192
R² = 0.9494
y = -0.0292x + 0.2082
R² = 0.9978
0.0000
0.0500
0.1000
0.1500
0.2000
0.2500
6 l/min 10 l/min 14 l/minCorr
osi
on
rate
mm
/yea
r
Flow rate
Corrosion rate
Static Moving Linear (Static) Linear (Moving )
48
akan mengendap pada batas butir. Oleh
Top Related