PENENTUAN KOROSI BAT AS BUTIR DAN MEKANIK PADA PIP A KELUARAN PANAS (HOT LEG) REAKTOR DAY A

Seminar Tahunan Pengawasan Pemanfaatan Tenaga Nuklir - Jakarta, 11 Dcscmbcr 2003 ISSN 1693-7902 PENENTUAN KOROSI BAT AS BUTIR DAN MEKANIK PADA PIP A KELUARAN PANAS (HOT LEG) REAKTOR DAY A Johny Wahyu Adi Soedarsono, Sudarmono Fakultas Teknik Metalurgi - Universitas Indonesia, P2TRR - BATAN ABSTRAK PENENTUAN KOROSI BATAS BUTIR DAN MEKANIK PADA PIPA KELUARAN PANAS (HOTLEG) REAKTOR DAY A. Penentuan ini dilakukan dengan simulasi masukan panas sebesar 993 joule/em, kemudian adanya korosi antar butir (Cr23 C6) yang terbentuk di tentukan dengan menggunakan diffraksi sinar X, sedangkan uji kekerasan dilakukan dengan menggunakan kekerasan Vickers. Hasil pengujian pengaruh masukan panas terhadap komposisi kimia menunjukkan bahwa material sample uji as received memenuhi standar internasional SS 304 di dalam table Internasional. Berdasarkan hal terse but, maka material sample uji dapat digunakan untuk bahan penelitian. Hasil pengujian sampel, menggunakan diffraksi sinar X, mikroskop optik, SEM dan ED AX pada SS 304 diperoleh adanya korosi antar butir (Cr23C6). Dari hasil pengujian sampel menggunakan metode kabut garam, maksimum laju korosi terjadi ~ingga 24 jam. Selanjutnya hingga 72 jam, laju korosi yang diperoleh menjadi minimum, karena sudah terbentuk lapisan oksida terutama Cr203 yang merupakan lapis lindung ketahanan korosi. Dari hasil penelitian yang telah dilakukan di atas maka dapat disimpulkan bahwa material SS 304 memiliki unjuk kerja (performance) baik setelah ada masukan panas. Kata kunci : Korosi, SS 304, Pengujian ABSTRACT DETERMINATION OF INTERGRANULAR CORROSION AND MECHANICS OF THE REACTOR POWER HEAT. Using heat input simulation amount of 993 joule/em, this determination was done. Corrosion between granular (Cr23C6) that performed determined by using X ray diffraction, wether hardness test done by using Vickers method. The experiment results shows that as received testing material was perform the international standard of SS-304 Due to those result, testing material could be use as a experimental material. The sample testing result of SS-304 using X-ray diffraction, optical emission spectroscopy, Scanning Electron Microscope, Dispersive X-ray analyzer, and salt spray, shows that there is intergranular corrosion (Cr23C6). Experiment result using salt spray method shows that the maximum corrosion occure during 24 hours. Further the results experiment after 72 hours reached the minimum value, the corossion protection due to oxide film of Cr203 was.performed. It could be concluded that SS-304 have a good performance. Keywords: Corrosion, SS 304, Testing. 335

Seminar Tahunan Pengawasan Pemanfaatan Tenaga Nuklir - Jakarta, 11 Oesember 2003 ISSN 1693-7902 PENDAHULUAN Berdasarkan pertimbangan keselamatan, potensi bahaya dari pengoperasmn reactor nuklir adalah tidak berfungsinya saluran pipa panas keluaran (hotleg) dari reactor. Kegagalan fungsi dalam pengoperasian reaktor ini harus dipahami mengenai pemilihan materialnya khususnya dalam hal ketahanan nya terhadap serangan korosi, sehingga kecelakaan ini dapat di antisipasi dan bahkan dapat dihindari kemungkinan terj adin ya.(1) Indonesia secara bertahap telah memasuki era industri nuklir, aplikasi tehnik nuklir sudah digunakan dalam berbagai bidang penelitian, kedokteran, pusat-pusat reaktor dan tidak lama lagi mungkin akan berdiri Pusat Listrik Tenaga Nuklir (PL TN). Tentu saja sejalan dengan itu, perlu dikaji dan dikuasai pula potensi bahaya dari pengoperasian reaktor nuklir yaitu tidak berfungsinya salah satu komponen saluran pipa panas keluaran dari reaktor (hotleg) yang secara terus-menerus dioperasikan pada suhu 500 DC sampai dengan 950 DC dan dipasang pada bejana tekan (pressuruzer). Kegagalan fungsi hotleg dalam pengoperasian reaktor ini harus dipahami mekanisme kejadiannya, sehingga kecelakaan ini dapat diantisipasi dan bahwa dapat dihindari kemungkinan terjadinya. Dari uraian di atas tampak disyaratkan bahwa harus terbuat dari material dengan ketahanan korosi tinggi. Untuk itu dipilih baja tahan karat jenis austenitic (2) Kondisi baja tahan karat yang digunakan pada umumnya adalah kondisi ani!. Akan tetapi masalah yang sering timbul adalah apabila baja tahan karat terse but (AISI 304) mendapat perlakuan panas pada saat pemakaian. Pemanasan pada interval suhu antara 500 DC -950Dc akan mengakibatkan terbentuknya sensitisasi pada batas butir. (3) Diharapkan dari penelitian ini diperoleh : data dukung pemilihan bahan, data studi mekanik, korosi dan struktur mikro akibat pengelasan. Penelitian ini bertujuan untuk mendapatkan unjuk kerja material baja SS 304 yang diperlakukan dengan masukan panas sebesar 993 J/cm, kecepatan 58 cmlmenit dan didinginkan dengan pendinginan udara. Untuk memenuhi tujuan tersebut maka dalam penelitian ini dilakukan analisis pengujian pengaruh pengelasan terhadap korosi, mekanik dan struktur mikro pada lasan SS-304, menggunakan logam pengisi AWS ER308. (4) 336

Seminar Tahunan Pengawasan Pemanfaatan Tenaga Nuklir - Jakarta, II Desember 2003 ISSN 1693-7902 RUANG LINGKUP PENELITIAN Analisis pengaruh pengelasan dilakukan melalui serangkaian eksperimen/pengujian menggunakan material uji SS 304 dengan tiga variabel daerah uji yaitu logam induk, daerah terkena panas (HAZ) dan daerah inti las. Proses pengelasan dengan mesin las TIG dilakukan berdasarkan standard AS ME IX. Parameter las yang digunakan adalah arus sebesar 80 Ampere, Arc Voltage 12 Volt, sudut kemiringan elektroda 60 C dan laju alir gas argon 12 liter. min-i. (5) Setelah proses pengelasan dan pendinginan yang terjadi secara konveksi alam (udara), dilakukan pengujian dengan metode uji tidak merusak,.uji merusak, dan pengujian korosi menggunakan metode kabut gararn. Pengujian laju korosi dilakukan dengan metode kabut garam menggunakan 4% berat NaCI dalam aquades, ph sebesar 6,5 dengan lama pengkabutan sampai dengan 72 jam. Peralatan yang digunakan pada karakterisasi material ini antara lain adalah x-ray radiografi, emission spectrometer, mikroskop optik, pengujian metalografi, kekerasan mikro Vickers, difraksi sinar-x dan SEM-EDAX, serta alat pengkabutan uap garam. Pengujian dilakukan pada daerah logam las yang pernah mencair'(wm), daerah di sekitar logam las yang pernah mencapai suhu tertinggi (HAZ) dan di daerah logam induk (BM). Pengujian kekerasan, komposisi kimia, struktur mikro dan fase yang terbentuk dilakukkan di semua daerah.material uji, Sedangkan pengujian radiografi, dan SEM-EDAX dilakukan di sekitar logam las /HAZ yang sudah berubah atau tidak sarna dengan logam induknya, METODE PENELITIAN DAN PROSEDUR EKSPERIMEN Penelitian penentuan korosi batas butir dan mekanik Di daerah pipa kanal keluaran panas (Hotleg) reaktor daya pada SS 304, dilakukan melalui suatu rangkaian eksperimen di Laboratorium Fakultas Teknik jurusan Teknik metalurgi-ui, Pusat Pengembangan Teknologi Reaktor Riset dan Pusdiklat-Batan. Pemilihan Bahan Dalam pelaksanaan pengujian dari penelitian ini, dipilih material dasar dari baja karbon rendah austenitik yaitu material SS 304 as received. 337

:-;"'" lila, Tallll"I,I'~II~;I\\'asalll'~I""II;latal ~ ~,._._.._. 0.h _ T~lIaga Nukli,- Jakana. II Iks~mh~r 2003 ISSN 1693-7902_ Prcparasi Sampcl Uji Pemotongan sampel uji dilakukan sesuai ASTM standard A-224-46 dengan menggunakan me sin potong merk HAWK. Di dalam pembuatan sampel uji ini, untuk pengelasan dan pemotongan dilakukan di P2TRR-BA TAN, Serpong. Sampel uji yang dipotong tersebut, berbentuk pelat dengan dimensi panjang 9 em, lebar 5cm dan ketebalan 5 mm. Semua sampel uji dari kelompok welding metal (W~) diberikan perlakuan berupa pengisian logam las (pengelasan) dengan kondisi parameter-parameter karakterisasi pengelasan sebagai berikut : Arus pengelasan : 80 Ampere Kawat pengisi : ER 316 dan ER 308 diameter 1,6 mm Tegangan (DC) : 12 Volt Gas pelindung Kecepatan gas Kecepatan buckling gas Proses pengelasan Pendinginan : Argon : 12 liter/menit : 5 liter/ menit : datar : Udara Posisi pengelasan : 60 0 terhadap elektroda Bahan dasar Baja Stainless : SS 304, SS 308 dan 316 Kampuh las Kecepatan pengelasan Gerakan electrode : V ganda : 58 mm/menit : Mundur ke kiri Elektroda jenis AWS ER 308. Elektroda kawat las tersebut adalah kawat las dengan kadar karbon rendah (0,08% C) dengan paduan utama 18%Cr - 12%Ni 2,5%Mo. Pengelasan dilakukan atas dasar standar AWS/ASME -200.2 QW, Section IX dengan menggunakan las busur gas TIG dan elektroda Wolfram. (6) Pengujian Komposisi Kimia Material Pengujian komposisi dilakukan untuk mengetahui ketepatan komposisi material. Dengan demikian komposisi yang diperoleh dapat dibandingkan dengan standar komposisi yang ada. Pengujian komposisi kimia dilakukan dengan menggunakan Spektrometer emisi optik (Optical Emission Spectrometer). (7) 338,

Seminar Tahunan Pengawasan Pemanfaatan Tenaga Nuklir - Jakarta, II Desember 2003 ISSN 1693-7902 Pengujian Kekerasan Metode pengujian kekerasan mikro digunakan uji kekerasan Vickers, sesuai standard ASTM E 384-99 dari daerah pengaruh panas hingga di daerah logam induk yang tidak terpengaruh oleh panas pengelasan. Besarnya beban penjejakan yang dipakai untuk pengujian kekerasan mikro adalah F = 500 gram, waktu penjejakan 15 detik dan jarak penjejakan 200 ~m. Pengujian kekerasan menggunakan dilakukan di Fakultas Teknik Metalurgi-UI-Depok. metode Vickers Pengujian Radiografi Untuk mengetahui cacat/retak pada sambungan lasan dilakukan dengan menggunakan sinar-x dengan kondisi sebagai berikut (8): Sumber radiasi : sinar-x Material sampel uji : Stainles steel Tebal sampel uji 5 mm Tebal sampel uji dan lasan Diameter focal spot Tipe film Material screen yang digunakan Penetrameter yang digunakan Lubang yang tampak pada film Jenis material shim yang digunakan Waktu penyinaran Jarak sumber ke film (SFD) 6,2mm 2mm Agfa D7 Pb tebal 0,125 mm ASTM Hole No. 12 IT (<D 0,0125 inchi) Stainless steel sejenis. 1,2 menit : 610 mm Densitasfilm pada lasan : Minimal 2,15; maksimal 2,1 Pengujian Korosi Pengujian korosi dilakukan di Laboratorium Fakultas Teknik Jurusan Metalurgi Universitas Indonesia. Alat uji yang digunakan adalah Semprot Kabut GaramlHung TA Instrument Co.LTD. Operasi pengujian semprot kabut garam dilakukan dengan kondisi sebagai berikut(9) : Kadar larutan garam (NaCt) 3,5 % ph Temperatur ruang 339

Scminar Tahunan I'cngawasanl'cmanlilalan Tcnaga Nuklir - Jakarla. II Dcscmhcr 200J ISSN I U')J - 7<)02 Chamber Temperatur Saturated Temperatur Tekanan 32,8 DC 46,4 DC 1 bar. HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN Masukan Panas Dari proses pengelasan pada setiap material uji dilakukan dengan arus, tegangan listrik, dan kecepatan pengelasan tetap, yaitu masing-masing sebesar 80 Ampere, 25 Volt dan 5,8 cm/menit. Sehingga besarnya masukan panas dapat diperoleh yaitu sebesar 993 Joule/cm HasH Uji Komposisi Kimia Hasil pengukuran komposisi kimia yang diperoleh pada BM' dan HAZ baja austenitik SS 304 menggunakan spektrometri emisi. Hasil yang diperoleh seperti di dalam Tabel1. Tabel 1. Perbandingan HasH Komposisi kimia di daerah Base Metal terhadap Standar Tabel Internasional 1. Mo0,0171 Pb Fe CNi Sn Al Cu0,0418 Mn1,9987 PS Cr Si 0,0799 0,0298 0,0419 0,0237 0,0179 0,0311 70,6121 1,0083 7,9967 18,101 <0,75 ~0,20 <0,08 ~0,04 8,00-11,00 18,0-20,00 - balance 0,03 1. Ni CAl Cu Mn Cr Si PFe Pb Mo Sn 66,8003 0,0298 20,510 0,7671 0,0191 0,0356 0,0197 0,0743 0,0715 9,1880 0,0263 1,0562 1,4021 13. 10. 11. 12. 4. 9. 8. 7. 6. 5. Dari hasil pengujian dan perbandingannya dengan Tabel Standar lnternasional, terlihat bahwa baja SS 304, pada daerah BM memenuhi komposisi standar ASTM 580. Sedangkan hasil pengujian komposisi kimia yang di peroleh di daerah garis peleburan (HAZ) menunjukan kenaikan prosentase komposisi Ni dan Cr dan penurunan Fe masing-masing sebesar 14,9%, dibandingkan dengan hasil di daerah BM. Adanya 340

Seminar Tahunan Pengawasan Pemanfaatan Tenaga Nuklir - Jakarta, 11 Dcsembcr 2003 fssn 1693-7902 kenaikan kandungan nikel akan memperbesar ketahanan korosi dan menstabilkan pembentukan lapisan pelindung (film) pada permukaan. HasH Pengujian Radiografi Hasil uji Radiografi dengan menggunakan sinar-x di daerah sambungaillas (inti las) yang terdapat pada masing-masing Gambar 1. b~ia tahan karat austenitik 304. ditunjukkan oleh Sampel 304 Gambar 1. HasH radiografi inti las masing-masing sambungan las SS 304 AWS ER 308 Hasil sinar-x radiography yang dilakukan didaerah inti las pada sambungan SS 304 A WS 308 tidak menunjukan adanya cacat hal ini menunjukkan bahwa laju pembekuan pada kedua jenis logam baja terse but merata. Akan tetapi terlihat shrinkage di daerah inti las sambungan SS 304L hal ini disebabkan karena adanya berdifusinya gas-gas yang ada diudara terbuka pada saat logam las mencair, kemudian terperangkap di dalam logam las pada saat proses pendinginan (pembekuan). HasH Pengujian Kekerasan Vickers. Hasil pengukuran kekerasan Vickers yang diperoleh ditunjukkan oleh Tabel 2 dan Gambar 2. 219 217 214 220 Tabel 2. HasH pengukuran kekerasan Vickers Daerah AISI 205 207 208 204 206 HAZ WM 192 187 184 186 195 SS 304 BM Kekerasan Vickers (HV) 341

Scminar Tahllnan I'cngawasan I'cmanlimtan Tcnaga NlIklir - Jakarta, II Dcscmhcr 2003 ISSN 1693-7902 Hasil uji kekerasan pada SS 304 didaerah BM, HAZ dan WM masing-masing sebesar 218 HV, 189 HV dan 206 HV, Komparasi hasil pengujian dengan kekerasan standar internasional yaitu 260 HV menunjukan adanya penyimpangan minimum yaitu sebesar 16,2 % di SS 304, Pengujian kekerasan Vickers didaerah HAZ dan WM pada material uji menunjukan adanya penurunan kekerasan akibat lasan, Prosentase penurunan kekerasan maksimum yang terjadi didaerah tersebut masing- masing adalah sebesar 18,6 % dan 19,81 %. Hal ini memperlihatkan adanya perbedaan kekerasan benda uji yang mengalami perlakuan panas. Hasil uji kekerasan didaerah logam induk lebih keras dibandingkan dengan daerah inti las dan derah HAZ, menunjukan bahwa daerah inti las mempunyai nilai kekerasan lebih besar dibandingkan daerah HAZ. Kondisi terse but diatas kemungkinan disebabkan oleh pengaruh proses pengelasan dan pendidnginan. Proses perlakuan pengelasan mengakibatkan ukuran butir kristal menjadi besar dan merata, selain itu kesempatan atom karbon untuk berdifusi juga besar. Pada proses pendinginan cepat dengan udara, mengakibatkan timbulnya rekristalisasi dan perubahan besar butir. Dengan demikian pertumbuhan butir karena pengelasan di masing-masing daerah adalah s,esuai dengan nilai kekerasannya, dimana daerah berbutir dengan hasil pengujian kekerasan dimana nilai kekerasan menurun setelah mengalami proses laku panas. 225 220 215 210 205-200 195 190 185 180 175 170 138M II HAZ DWM Gambar 2. HasH Uji kekerasan Vickers (HV) di daerah BM, HAZ dan WM 342

Seminar Tahunan Pengawasan Pemanfaatan Tenaga Nuklir - Jakarta. II Dcscmbcr 2003 ISSN 1693-7902 HasH Pengujian Struktur Mikro a). Daerah logam induk (BM). Hasil struktur mikro yang diperoleh adalah seperti ditunjukkan pada Gambar 3. Gambar 3 merupakan spesimen di tiga daerah yaitu WM, HAZ dan BM yang dietsa secara elektrolit menggunakan larutan asam oksalat 10 % dan tegangan 6 volt 3a). WM 3b). HAZ 3c). BM Gambar 3. Hasil mikro struktur di WM, HAZ dan BM, menggunakan mikroskop optik, etsa secara elektrolit menggunakan asam oksalat 10% dan tegangan 6 volt HasH mikro struktur BM seperti pada gambar 3 terlihat adany~ fase yang ada adalah ferit dan austenit selanjutnya jaringan hitam yang terputus-putus dan diperkirakan merupakan lubang jejak Crx Cy yang telah lepas dengan diameter tertentu. Hal ini menunjukkan bahwa etsa dengan larutan elektrolitik menggunakan oksalat 10 % telah memberikan efek pada batas butir. Hasil struktur mikro yang diperoleh di daerah logam induk menunjukkan tetap berstruktur mikro ferit dan perlit yang terdistribusi secara random. Struktur mikro logam induk ini sarna dengan struktur mikro kondisi pada material sebelum kena pengaruh pengelasan. Hal ini disebabkan karena temperatur yang dicapai pada daerah ini terletak jauh dibawah 723 C (garis transformasi) dengan demikian struktur mikronya tidak berubah dan tetap sarna seperti sebelum dilakukan pengelasan dengan struktur ferit berwama terang dan pearl it berwama gelap. b). Daerah inti las (WM) HasH struktur mikro di daerah WM dengan pendinginan udara, dimana sampel dietsa secara elektrolit menggunakan asam oksalat 10% dan tegangan 6 volt, seperti ditunjukkan pada Gambar 3a. Dari Gambar tersebut tampak adanya fase austenit dan karbida serta batas butir nampak jauh lebih tebal. Hal terse but menunjukkan efek

Seminar Tahunan Pengawasan Pemanfaatan Tenaga Nuklir - Jakarta, 11 Oesember 2003 ISSN 1693-7902 pengetsaan yang lebih reaktif oleh adanya khrorn-karbida disepanjang butir. Untuk hasil foto rnikro struktur rnenggunakan SEM dapat dilihat pada Garnbar 4. Dernikian pula rnernpunyai ukuran butir yang lebih besar dari pada ukuran butir di daerah BM dan lebih kecil jika dibandingkan dengan ukuran butir HAZ. Hasil pengujian struktur rnikro di daerah WM dengan pendinginan udara, dirnana sarnpel dietsa rnenggunakan larutan Kroll (5% HN03 + 10% HF + 85 % H20} adalah seperti ditunjukkan pada Garnbar 4. Dengan dernikian, pada kedua garnbar terse but terlihat adanya batas butir yang harnpir sarna ~~.*..,... " '.. ~~.'til'... :..."'.,. ~.':j Perbesaran 3011 X Perbesaran 6023 X Gambar 4. HasH Struktur Mikro di daerah WM, etsa dengan larutan Kroll Hasil uji kuantitatif unsur rnenggunakan EDAX ditunjukkan pada Garnbar 5, dari garnbar tersebut sarna. tarnpak bahwa kadar khrorn pada batas butir dan rnatriks harnpir 344

Seminar Tahunan Pengawasan Pemanfaatan Tenaga Nuklir - Jakarta, J J Desember 2003 ISSN 1693-7902 CIK 9.00 12.rR) 1S.00 18.00 21,CI) 15.11 21.19 mal VI k-ratio 0.83 2.81 11.61 AF 20.2a 66.72 1.47 At% Quanlifkation Wt% Z 0.0058 0.0032 0.2446 0.1072 (Stand8rd8u) 1.1663 1.1D28 0.9903 0.9937 0.1751 0.35Q5 O.9BBO 0.9466 1.0005 1.0019 1.1798 1.0000 Total CtX SiX rei( lqo,oo 100.00 EJtmtnt NonnIIilad EIImInt Gambar 5a. HasH pengujian-kuantitatif dengan EDAX di Batas butir SS 304 345

Seminar Tahunan Pcngawasan Pemanfaatan Tenaga Nuklir - Jakarta, 11 Desember 2003 ISSN 1693-7902 FeK Crt< SiK 2.00 4..00 6.00 8.00 10.00 12.00 14.00 18.00 18.00 20.00 EOAXZAF 0.0000 0.Q904 0.0029 70,69 17.98. 10.549.B7 0.2075 K..Matio 0.6816 0.000.00 0.79 0,166.2 0.9976 0.8436 0.9940 0.9834 AF 1.0005 1.1063 0.3332 0.9526 1.0147 19.01 1.1702 1.0165 69.se 1,0000 100.00 At% Quantification 0017 1B03 Wt% Z Element Normalized Element IStandardless) Gambar Sb. HasH pengujian kuantitatif dengan ED AX, prosentase unsur di matrik SS 304 Komparasi kadar khrom di batas butir dan matrik, yaitu 21,19% berat dibanding 17,98% berat dan tidak teramati adanya daerah deplesi khrom. Rendahnya perbedaan kadar khrom antara batas butir dan matrik tersebut disebabkan adanya karbida yang terlepas dari batas butir, sehingga khrom yang terdeteksi berasal dari khrom pada karbida batas butir yang lebih dalam dan tidak terlepas oleh etsa, dan adanya khrom pada matrik yang ikut terdeteksi karena jangkauan EDAX. Tidak teramatinya daerah deplesi khrom karena daerah deplesi khrom yang terbentuk tipis, sedangkan daerah penetrasi yang terdeteksi oleh ED AX luas dan dalam. Hasil uji kuantitatif menggunakan EDAX menunjukkan bahwa penyebaran khrom akibat dari pengelasan lalu didinginkan 346

Seminar Tahunan Pengawasan Pemanfaatan Tenaga Nuklir - Jakarta, 11 Oesember 2003 ISSN 1693-7902 ke udara adalah merata. Dari hasil uji ED AX di dapatkan bahwa fasa yang terjadi sebelum pengelasan dilakukan adalah austenit. Selanjutnya setelah masukkan panas sebesar 993 joule/em diperoleh fasa khrom-karbida dan fasa austenit karena komposisi kimia sebelum dan sesudah dilakukkan pengelasan tetap sekitar 16-25 %Cr dan 8-20 % Ni. c). Daerah terkena pengaruh panas (HAZ) Pada Gambar 3b terlihat batas butir yang kontinyu dan merupakan daerah yang sangat tidak stabil. Sebab batas butir merupakan pertemuan kristal-kristal atom dengan ukuran yang berbeda. Oleh karena itu energinya relatif lebih tinggi dari matriks pada butimya. Hal ini menyebabkan batas butir lebih reaktif terhadap korosi yang terjadi disekitar batas butir disebut korosi antar butir. Batas butir merupakan pemisah antara butir yang berbeda orientasi sel-sel satuannya. Dengan demikian batas batas butir merupakan daerah yang orientasi atom-atomnya tidak teratur, sehingga merupakan tempat yang sangat tinggi energinya. Karena tingkat energinya tinggi, maka pada batas butir mudah terjadi reaksi-reaksi pembentukkan senyawa termasuk juga khrom karbida. Oleh karena itu maka di daerah batas butir akan terserang korosi. Hasil pengujian struktur mikro pada daerah HAZ terlihat bahwa adanya pembentukan sensitasi di daerah batas butir dengan struktur terdiri dari : a). Butiran struktur mikro bainit kasar terletak sangat berdekatan dengan daerah lebur yang mempunyai temperatur puncak tinggi, diperkirakan mencapai temperatur antara 1050 C dan 1500 C. b). Butiran struktur mikro bainit halus diperoleh akibat dari laju pendinginan udara. Dengan demikian sebagian besar panas pengelasan berpindah secara konduksi kesekitamya, diperkirakan terletak antara sedikit dibawah garis solidus austenit dan 1050 C. c). Butiran antara halus dan kasar. Pada daerah butiran ini diperkirakan temperatur puncak yang pemah dicapai terletak antara garis temperatur 723 C dan garis solidus austenit. Butiran ini diperkirakan terbentuk karena terjadinya rekristalisasi alotropik parsial dimana hanya sebagian struktur mikro yang berubah yakni fasa austenit ke perl it, sementara fasa ferit tetap tidak berubah. 347

Seminar Tahunan Pengawasan Pemanfaatan Tenaga Nuklir - Jakarta, 11 Desember 2003 ISSN 1693-7902 d). Dari pengoperasian modulasi X-Y di daerah HAZ pada jaringan hitam yang terputus-putus itu ternyata merupakan lubang jejak CrxCy yang telah lepas dengan diameter sekitar 20 flm, 5 flm dan 7 flm. Hasil pengujian struktur mikro di daerah HAZ dengan pendinginan udara, dimana sam pel di etsa secara elektrolit menggunakan asam oksalat 10% dan tegangan 6 volt, seperti ditunjukkan pada Gambar 3b. Dari Gambar terse but tampak adanya jaringan hitam yang terputus-putus. Demikian pula mempunyai ukuran butir yang lebih besar dari pada ukuran butir di daerah WM dan lebih besar jika dibandingkan dengan ukuran butir BM. Hasil pengujian struktur mikro di daerah HAZ dengan pendinginan udara, dimana sam pel di etsa menggunakan larutan Kroll ( 5% HN03 + 10% HF + 85 % H20} adalah seperti ditunjukkan pada Gambar 6. Hal ini terlihat adanya jaringan hitam yang terputus-putus. Dengan demikian, di kedua Gambar tersebut terlihat adanya batas butir yang hampir sarna. Perbesaran 1003 X Perbesaran 3011 X Perbesaran 6023 X Gambar 6. Hasil mikro struktur HAZ SS 304 yang diperoleh dengan etsa menggunakan larutan Kroll ( 5% HN03 + 10% HF + 85 % H20) 348

Seminar Tahunan Pengawasan Pemanfaatan Tenaga Nuklir - Jakarta, 11 Desember 2003 ISSN 1693-7902 Dari pengoperasian modulasi X-Y pada jaringan hitam yang terputus-putus itu ternyata merupakan sensitisasi Cr23 C6 dengan diameter sekitar 5 flm. dan 2 flm. Ini menunjukan bahwa etsa dengan larutan Kroll mempunyai efek yang sarna dengan etsa elektrolit menggunakan asam oksalat 10 %. HasH Laju Korosi Dengan Semprot Kabut Garam Hasillaju korosi dengan metode semprot kabut garam ditunjukkan pada Gambar 7. ------- ---------------------------.-------.------ '".:0:.. '" 1.50E-06 3.00E-06 ~ ~ ';'...:i '".. 2.00E-06-5.00E-07 1.00E-06 0 O.OOE+OO 2.50E-06 - -+- 8M (mm/yr) _ HAZ (mm/yr) -..- WM (mm/yr) 24 48 72. Waktu (jam) 1-- Laju Korosi SS 304 ~.. -------- I J Gambar 7. HasHlaju korosi dengan metode uji kabut garam, SS304 Hasil laju korosi dengan metode kabut garam menggunakan 3,5% berat NaCI dalam aquades sampai dengan 72 jam menunjukkan bahwa korosi maksimum pada semua sampel SS 304, terjadi dengan waktu pengkabutan 24 jam yaitu sebesar 1,3E-06 mm/year Selanjutnya laju korosi minimum terjadi setelah 72 jam, hal tersebut dikarenakan setelah 72 jam masing-masing material tersebut sudah mampu membentuk Cr203 yang merupakan lapis lindung/salah satu pelapisan permukaan logam yang sekaligus merupakan perisai terhadap serangan korosilketahanan serangan oksidasi dari luar. Sampel SS 304 menunjukkan ketahanan korosi dengan kategori sangat baik secara umum hasil pengujian secara kualitatif dan kuantitaif yang diperoleh dengan uji merusak dan tidak merusak di atas dapat di interprestasikan bahwa pengaruh pengelasan 349

Seminar Tahunan Pengawasan Pemanfaatan Tenaga Nuklir Jakarta, II Desember 2003 ISSN 1693-7902 memberikan efek proses korosi yang terjadi di batas butir di daerah HAZ, sehingga batas butir bersifat anodik dan bagian tengah butir bersifat katodik. KESIMPULAN Dari hasil pengujian pengaruh pengelasan terhadap komposisi kimia dan eaeat las menunjukkan bahwa : a. Material Sampel uji as received memenuhi standars SS 304 di dalam Tabel Internasional. b. Pada sambungan pengelasan material sampel uji tidak diperoleh adanya eaeat. Dengan demikian material sampel uji pipa kanal hotleg reaktor dapat digunakan untuk bahan penelitian. Selanjutnya dengan masukan panas yang sarna sebesar 993 joule/em, menggunakan las busur gas TIO menghasilkan beberapa hal unjuk kerja/performance material sebagai berikut : 1. Dari hasil pengujian sampel, menggunakan diffraksi sinar X, mikroskop optik, SEM) dan EDAX pada SS 304 diperoleh adanya korosi antar butir (sensitisasi) pada garis lebur di daerah sambungan pengelasan dengan endapan fasa Cr23 C6. Nilai kekerasan maksimum diperoleh pada SS 304, Oleh karena itu ketahanan terhadap keausan tertinggi dieapai pada SS 304. 2. Dari hasil pengujian sampel menggunakan metode kabut garam, maksimum laju korosi terjadi hingga 24 jam. Selanjutnya hingga 72 jam, laju korosi yang diperoleh menjadi minimum, karena sudah terbentuk lapisan oksida terutama Cr203 yang merupakan lapis lindung ketahanan korosi. Dari hasil penelitian yang telah dilakukan di atas maka dapat disimpulkan bahwa material SS 304 memiliki unjuk kerja (performance) baik setelah pengelasan. 350

Seminar Tahunan Pengawasan Pemanfaatan Tenaga Nuklir - Jakarta, 11 Oes.:mber 2003 ISSN 1693-7902 DAFTAR ACUAN 1. IKHUHISA HAMADA et ai, Intergranular Stress Corrosion Cracking Behavior of Niobium-added Type 308 Stainless steel Weld Overlay Metal in a Simulated BWR Environment. Elsevier, Nuclear Engineering and Design, 2002; 2. REYNALDA BELTRAN et. ai, Effect of Strain and Grain Size on Carbide Precipitation and Corrosion Sensitization behavior in 304 Stainless Steel, Pergamon, Departemen of Metallurgical and Material Engineering, The University of Texas at ai., USA, 1996; 3. GUL YAEV.D., Structural Theory of Intergranular Corrosion of Austenitic Stainless Steels, Moscow Institute of Chemical Engineering, 1975; 4. W. LUO, The Corrosion Resistance of OCr19 Ni9 Stainless Steel arc Welding Joints With and Without arc Surface Melting, Elsevier, Materials Science and Engineering, 2002; 5. AHMED H. Elsawy, Characterization of GTA W fusion line phases for superferritic stainless steel weldments, Elsivier, 200 I; 6. G.E.Linnert, Welding Metallurgy Carbon and Steel, A WS, New York USA,1983; 7. G.F. Vander Voort, Matallography Principles and Practice, Mc. Graw Hill, New York, 1984; 8. PUSDIKLAT-BATAN, Sumber Radiasi dan Peralatan Radiografi, 1998; 9. DR. Jhony Wahyuadi Soedarsono, Buku kuliah Corrosion Principles, 2000. DISKUSI Pertanyaan (Jr. Puradwi, P2TKN - BATAN) a). Apakah sampel uji dibuat lebih dari satu atau lebih dalam pengujian korosi? b). Apakah pengujian korosi dilakukan secara kontinyu atau tidak? Jawaban (Johny Wahyuadi Soedarsono, Fakutas Teknik Metalurgi - VJ) a). Sampel uji dibuat masing-masing 3 buah yang di perlakukan uji korosi masingmasing selama 24 jam, 48 jam dan 72 jam. b). Pengujian dilakukan secara kontinyu dan diskontinyu. 351