analisis perbandingan metode pengelasan gtaw …repository.ppns.ac.id/2530/1/0715040049 - muhammad...

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

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

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

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

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

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

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


rate yang berbeda?

3. Bagaimana perbandingan nilai laju korosi hasil pengelasan GTAW


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


3. Untuk mengetahui perbandingan nilai laju korosi hasil pengelasan


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


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


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


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


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


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


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


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



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


Dari Tabel 4.2 dapat dibuat grafik nilai kekerasan pada base metal yang


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


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


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


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


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


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 14 l/min 1 0.1514 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


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

analisis perbandingan metode pengelasan gtaw …repository.ppns.ac.id/2530/1/0715040049 - muhammad...

Documents