Tugas Akhir ANALISA PENGARUH LAS TITIK DAN URUTAN PENGELASAN TERHADAP DISTORSI DAN TEGANGAN SISA PADA PENGELASAN SAMBUNGAN PIPA ELBOW DENGAN METODE ELEMEN HINGGA Disusun Oleh : Metriks Ghozali Wicaksono Dosen Pembimbing : Totok Yulianto S.T., M.T. JURUSAN TEKNIK PERKAPALAN FAKULTAS TEKNOLOGI KELAUTAN INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER
Latar Belakang Penggunaan sambungan las pada pipa banyak Digunakan pada bidang perkapalan dan bangunan offshore. Aplikasi pengelasan pipa dengan elbow sangat banyak ditemukan pada sistem perpipaan kapal. Distribusi panas yang tidak merata, menyebabkan timbulnya deformasidan Tegangan Sisa. Deformasi dan tegangan sisa yang terjadi sangat mempengaruhi sifat dan kekuatan dari sambungan las Diperlukan pemodelan pada tahap desain, untuk mengetahui jumlah tack weld dan welding Sequency yang tepat untuk pengelasan pipa dengan elbow
Perumusan Masalah Bagaimana pengaruh las titik (tack weld) dan urutan pengelasan terhadap distribusi panas yang terjadi pada pengelasan sambungan pipa elbow? Bagaimana betuk distorsi (deformasi) yang terjadi akibat distribusi panas yang tidak merata pada sambungan pipa dengan elbow? Bagaimana tegangan sisa yang terjadi setelah dilakukan pengelasan? BaBagaimana variasi jumlah las titik (tack weld) dan urutan pengelasan BaBagaimana variasi jumlah las titik (tack weld) dan urutan pengelasan yang menghasilkan distorsi (deformasi) terkecil?
Tujuan Mengetahui pengaruh las titik (tack weld) dan urutan pengelasan terhadap distribusi panas yang terjadi pada pengelasan sambungan pipa elbow. Mengetahui bentuk distorsi (deformasi) yang terjadi akibat distribusi panas yang tidak merata pada sambungan pipa elbow tersebut. Mengetahui tegangan g sisa yang terjadi di sekitar hasil pengelasan. Mengetahui variasi jumlah las titik dan urutan pengelasan yang menghasilkan distorsi (deformasi) dan tegangan terkecil.
Batasan Masalah Proses Pengelasan yang digunakan adalah SMAW (Shielding Metal Arc Welding) Spesifikasi Material yang digunakan adalah: ASTM A106 Grade B Sch 40 untuk material pipa dengan dimensi panjang dan diameter luar adalah 440 mm dan 6.625 inch. ASTM A234 Grade WPB Sch 40 long radius untuk material elbow. Prosedur pengelasan berdasarkan WPS dari pihak galangan Validasi yang digunakan adalah distribusi thermal (menggunakan thermocouple), dan deformasi (menggunakan dial gauge) yang didapat dari pengelasan pipa dengan elbow.
Manfaat Manfaat yang diambil dari hasil penelitian ini adalah mengetahui seberapa besar pengaruh jumlah las titik (tack weld) dan variasi urutan pengelasan terhadap distorsi (deformasi) dan tegangan sisa pada sambungan pipa dan elbow, sehingga dapat ditentukan pengelasan terbaik yang menghasilakan distorsi i dan tegangan sisa yang terkecil
Tinjauan Pustaka Thermal Las Proses pengelasan dilakukan dengan cara melakukan pemanasan setempat atau lokal. Distribusi temperatur yang terjadi pada saat proses pemanasan maupun pendinginan tidak merata pada seluruh material. Ketidakmerataan distribusi temperatur inilah yang menjadi penyebab timbulnya deformasi danteganganpada struktur las. Untukmenyelesaikan berbagai persoalan dari deformasi tegangansisahasil pengelasan harus diketahui dahulu bagaimana distribusi dari temperatur yang dihasilkan terhadap material las.
Distribusi Panas Distribusipanasdipengaruhiolehbeberapafaktor, yaitu: Sifat konduktifitas ( sifat mampu menghantar panas ) dari material kerja. Besarnya massa dari logam yang berada di sekeliling daerah las. Alur yang tersedia untuk proses konduksi panas. Teknik pengelasan yang dilakukankan
Deformasi Deformasi disebabkan karena adanya proses pemuaian dan penyusutan yang tidak seragam/sama dari weld metal dan bagian base metal yang terkena pengaruh panas as selama a siklus pemanasan asa dan pendinginan dari proses pengelasan Deformasi disebabkan karena adanya proses pemuaian dan penyusutan yang tidak seragam/sama dari weld metal dan bagian base metal yang terkena pengaruh panas selama siklus pemanasan dan pendinginan dari proses pengelasan Beberapa perubahan bentuk / deformasi, antara lain : Penyusutan melintang tegak lurus terhadap arah pengelasan Penyusutan memanjang sejajar arah pengelasan
Sket Welding Suquence dan Tack Weld
Metode Elemen Hingga Konsep dasar metode elemen hingga adalah diskritisasi yaitu pembagian suatu material menjadi elemen-elemen kecil (meshing) sehingga lebih memudahkan Dalam melakukan perhitungan. Pembagian material menjadi elemen - elemen kecil dilakukan dengan bantuan software ANSYS.
Flowchart Mulai Studi Literatur Material Properti es PENGUJIAN Pengelasan Material Spesimen Uji Pengelasan - Distribusi Termal - Deformasi Data hasil pengujian PEMODELAN Analisa Thermal (Transient) Analisa Struktural (Statis) Data Hasil Pemodelan Evaluasi dan validasi data Valid Invalid Pemodelan dengan Variasi Las Titik dan Welding Sequence Analisa Hasil dan Pembahasan Penulisan Laporan Selesai
Metodologi Pengujian o o o o o o o Tahap persiapan Tahap pengukuran deformasi untuk kondisi awal sebelum tack weld Tahap pengelasan tack weld Tahap pengukuran perubahan deformasi Tahap pengukuran deformasi untuk kondisi awal sebelum pengelasan melingkar Tahap pengelasan melingkar dan pengukuran perubahan panas Tahap pengukuran perubahan deformasi Simulasi dengan ANSYS o PenentuanMaterialProperties o PenentuanHeatFlux o Pemodelan(Thermal&Struktural). o ValidasiHasil o PemodelanUntukSetiapVariasiWeldingSequence.
SpesifikasiMaterial Pipa o o o o Elbow o o o o ASTM A106 Grade B Out Side Diameter = 6.625 inch. Wall Thickness = 7.11 mm Length of Pipe Speciment= 440 mm ASTM A106 Grade B Out Side Diameter = 6.625 inch. WllThi Wall Thickness = 711 7.11 mm Long radius elbow
Parameter Pengelasan Pengelasan tack weld dan layer I Tipe Pengelasan = SMAW (Shielded Metal Arc Welding) Kecepatan Pengelasan = 1.01 mm/detik Kuat arus = 85 Ampere Voltage = 25 volt Efisiensi SMAW = 0.7 Diameter elektroda = 2.6 mm Pengelasan layer II Tipe Pengelasan = SMAW (Shielded Metal Arc Welding) Kecepatan Pengelasan = 1.03 mm/detik Kuat arus = 115 Ampere Voltage = 25 volt Efisiensi SMAW = 0.7 Diameter elektroda = 3.2 mm
Tahap Pengujian
Pemodelan Thermal
Pemodelan Struktur
Pemodelan Meshing
Pengelasan Layer I Pengelasan Layer II
Perubahan Suhu Awal Layer II
Perubahan Suhu Akhir Layer II
Validasi Thermal Awal Layer II
Validasi Thermal Akhir Layer II
Validasi Struktur (Tack Weld)
Hasil ildf Deformasi i(tack 4 Sequence Simetri) i)
Hasil Tegangan Sisa (Tack 4 Sequence Simetri)
Hasil Tegangan Sisa (Tack 4 Sequence Simetri)
Kesimpulan Dari hasil perbandingan distribusi panas antara percobaan dengan pemodelan terlihat memiliki kecenderungan bentuk yang sama. Sedangkan hasil perbandingan deformasi yang dihasilkan dari percobaan dan pemodelan terlihat kurang baik. Hal ini disebabkan karena adanya perbedaan kondisi batas antara percobaan dengan pemodelan. Kondisi batas yang diberikan pada pemodelan ANSY yaitu dengan memberikan displacement yang mendekati nol pada ujung luar pipa dan elbow, sedangkan kondisi pada percobaan yaitu tanpa memberikan displacement (kondisi bebas). Dilihat dari hasil validasi model panas dan struktur, dapat disimpulkan bahwa pemodelan panas sudah bisa dikatakan valid, sedangkan pemodelan struktur masih kurang untuk dikatakan valid karena perbedaan kondisi batas. Hasil deformasi terbesar terjadi pada pengelasan tack weld dua dengan urutan pengelasan menerus yaitu sebesar 3.13 mm, sedangkan deformasi terkecil terjadi pada pengelasan tack weld 4 dengan urutan pengelasan simetri yaitu sebesar 2.92 mm. Hasil perbandingan tegangan sisa total (von misses) yang ditunjukkan pada table perbandingan menunjukkan tegangan sisa total terbesar terjadi pada pengelasan tack weld dua dengan urutan pengelasan menerus yaitu sebesar 640.69 MPa, sedangkan total tegangan sisa terkecil terjadi pada pengelasan tack weld empat dengan urutan pengelasan simetri yaitu sebesar 362.06 MPa. Dilihat dari hasil perbandingan deformasi dan tegangan sisa, dapat disimpulkan bahwa pengelasan tack weld empat dengan urutan pengelasan simetri adalah yang paling baik karena menghasilkan deformasi dan tegangan sisa terkecil.
Terima Kasih Atas Perhatiannya