SIDANG TUGAS AKHIR PENGARUH PWHT DAN NON PWHT DENGAN LAS SMAW TERHADAP SIFAT MEKANIK DAN STRUKTUR MIKRO PADA PIPA ASTM A-106 GRADE B P E M B I M B I N G : I R. R O C H M A N R O C H I E M, M. S C Oleh : KHRISTIAN CHANDRA LUCKYTA NRP. 2709100026 JURUSAN TEKNIK MATERIAL DAN METALURGI FTI - ITS
Pada hakekatnya suatu operasi eksplorasi pasti dibutuhkan keandalan dari fasilitas pendukungnya,contohnya compressor, pressure vessel, bottle, pipa dan sebagainya. Latar belakang Suatu perancangan sistem pipa maka dilakukan pengelasan (welding) sebagai media penghubung yang dianggap paling efisien. Tercatat bahwa adanya 33 permasalahan kegagalan akibat vibration stress sejak tertanggal 9 Januari 2008 hingga 15 Maret 2012. Menemukan adanya beberapa faktor penyebab kerusakan yang diakibatkan oleh corrosion, erosion, welding defect, material defect, vibration stress maupun mechanical.
KEGAGALAN AKIBAT VIBRATION STRESS Crack pada sambungan pipa ¾ inch sockolet of discharge V-1950 C-1980 unit di Semberah 14 Plant Permasalahan ini terjadi pada tanggal 8 Januari 2010
Stage 1 discharge gas unit at semberah 14 plant
Rumusan Masalah Batasan Masalah Bagaimana pengaruh post weld heat treatment (PWHT) pada jenis sambungan butt weld dan fillet weld dengan pengelasan SMAW terhadap sifat mekanik dan struktur mikro? Bagaimana pengaruh Non PWHT pada jenis sambungan butt weld dan fillet weld dengan pengelasan SMAW terhadap sifat mekanik dan struktur mikro? 1.Material bersifat homogen dan tidak ada kecacatan 2.Selama proses pengelasan, faktor lingkungan diabaikan. 3.Parameter-parameter las lain yang tidak diamati dianggap konstan. 4.Kondisi mesin las, alat uji dan alat ukur terkalibrasi. Tujuan Menganalisa pengaruh post weld heat treatment (PWHT) pada jenis sambungan butt weld dan fillet weld dengan pengelasan SMAW terhadap sifat mekanik dan struktur mikro. Menganalisa pengaruh Non PWHT pada jenis sambungan butt weld dan fillet weld dengan pengelasan SMAW terhadap sifat mekanik dan struktur mikro.
pengelasan Berdasarkan definisi dari Deutche Industrie Normen (DIN) serta American Welding Society (AWS) las adalah ikatan metalurgi pada sambungan logam atau logam paduan yang dilaksanakan dalam keadaan lumer atau cair.
Perubahan sifat fisis pada sambungan las
DIAGRAM DISTRIBUSI TEMPERATUR
Siklus termal
POLARITAS LISTRIK ARUS LISTRIK PARAMETER PENGELASAN TEGANGAN KECEPATAN LAS BESAR PENEMBUSAN HEAT INPUT
JENIS SAMBUNGAN LAS
Pengelasan SMAW
PENGELASAN SMAW Proses pengelasan dengan busur nyala listrik, dimana panas didapat dari busur nyala yang memancar antara elektroda dengan selubung flux dan benda kerja. Pengelasan SMAW dapat memakai arus bolak balik atau arus searah, dengan polaritas konstan atau polaritas balik. Untuk menimbulkan arc, kedua elektrode dihubungkan singkat dengan cara disentuhkan lebih dahulu (arcstarting) dan pada bagian yang bersentuhan ini akan terjadi pemanasan (temperatur naik), hal ini mendorong terjadinya busur.
DIAGRAM FASA Fe 3 C KORELASI %CARBON DAN SIFAT MEKANIK
POST WELD HEAT TREATMENT (PWHT) PWHT adalah bagian dari proses heat treatment yang bertujuan untuk menghilangkan tegangan sisa yang terbentuk setelah proses pengelasan selesai. Tegangan sisa membuat material memiliki sifat yang lebih namun ketangguhannya lebih rendah. Proses PWHT dapat dilakukan dengan dua cara yaitu memasukkan benda uji kedalam furnace atau melakukan pemanasan setempat localized didekat daerah pengelasan saja. Parameter parameter dalam PWHT yang perlu dijaga adalah: 1. Heating rate 2. Holding temperature 3. Cooling Rate
Diagram alir
Diagram Alir
Alat Welding Gauge s/n WHS-06 (general linear measurements up to 60 mm or 2 inches) Wipro Profesional Tools model X95-0316 kapasitas 3m/10ft dan width 16mm Lathe Machine merk LEBLOND s/n 62-27-0003 Digital Clamp Meter Merk SANWA DCM400AD DC Welding Generator Miller Blue 600X s/n PKP WM O14 Peralatan Magnetic Particle Inspection Peralatan Radiography Radiography Film Viewer VIEW-LITE 0417 no.aset : 83.17.0000082 Peralatan PWHT (Electric Furnace) Ultimate Tensile Testing Machine GOTECH GT-7001-LC50 dengan kapasitas 50 Ton HBRV Testing Machine dengan indentor vickers
Alat Mikroskop Optik dengan kapasitas sampai 1000 kali perbesaran Mesin SEM-EDX FEI Inspect S50 Mesin XRD Philips Analytical Mesin Cutting Mesin Bor Gergaji besi Kikir Jangka Sorong dengan ketelitihan 0,1 mm merk MITUTOYO buatan Jepang Penggaris besi Kamera SLR Peralatan Uji Metallography ( Mesin Polishing, Mesin Grinding, Gelas Beker, Gelas Ukur, Pipet, Amplas/Kertas Gosok Grade 80 mesh hingga 2000 mesh, Kain woll/bludru, Pengering (Dryer) )
No. CHEMICAL COMPOSITION SPESIMEN UJI CHEMICAL COMPOSITION STANDART ASTM A106 HASIL SPEKTROANALYZER (%) KETERANGAN GRADE B (%) Pipe Size 3/4 inch Pipe Size 1 inch 1. CARBON max. 0.3 0,166 0,205 SESUAI 2. MANGANESE 0.29-1.06 0,464 0,479 SESUAI 3. PHOSPHORUS max. 0.035 0,0118 0,013 SESUAI 4. SULFUR max. 0.035 0,0215 0,026 SESUAI 5. SILICON min. 0.10 0,228 0,282 SESUAI 6. CHROME max. 0.40 0,015 0,082 SESUAI 7. COPPER max. 0.40 0,0166 0,03 SESUAI 8. MOLYBDENUM max. 0.15 0,0018 0,037 SESUAI 9. NICKEL max. 0.40 < 0,0010 0,02 SESUAI 10. VANADIUM max. 0.08 < 0,0010 0,002 SESUAI No. Pipe Size (inch) DIMENSI SPESIMEN UJI Standart (mm) Sebenarnya (mm) OD ID TEBAL OD ID TEBAL 1. 1 33.40 24.40 4.5 33.43 23.73 mm 4.73 2. 3/4 26.67 18.85 3.91 23,73 16,43 mm 3,8
Filler Metal (E 6010 DAN E7018 )
Spesimen Uji Sambungan Fillet Weld
Spesimen Uji Sambungan Butt Weld
Parameter Pengelasan Butt Weld
Parameter Pengelasan Fillet Weld Fillet Weld Joint (Leg Size 1:1) Fillet Weld Joint (Leg Size 1:2)
Proses PWHT Proses PWHT yang dilakukan dalam penelitian ini mengacu kepada standart ASME Code for Pressure Piping, B31.3-2010 (Process Piping)
Pengujian Uji Tensile (ASME Sec IX) Menganalisa hasil nilai Tensile Strength, Yield Strength dan Elongation Uji Hardness (ASTM E92) Menganalisa distribusi nilai kekerasan Metallograpy (ASTM E3) - Makro (Pengamatan makro lasan) - Mikro (Pengamatan Struktur Mikro) Uji SEM/EDX - Menganalisa Morfologi Permukaan - Menganalisa komposisi dan distribusi unsur Uji XRD - Menganalisa adanya fasa, unsur/senyawa yang muncul akibat pengelasan - Menganalisa Tegangan Sisa di Permukaan
Hasil Pengujian NDT Metode non destructive test yang dilakukan adalah metode radiography test untuk spesimen butt weld joint sedangkan metode magnetic particle inspection