Preheating Post Weld Heat Treatment Tujuan Fungsi Jenis Prosedur Prinsip Kerja

Pengertian Preheating dan Post Weld Heat Treatment. Preheating dan post weld heat treatment PWHT secara umum diperlukan untuk menjaga atau mencegah terjadinya perubahan karakteristik logam lasan yang tidak diinginkan. Namun demikian heat treatment harus mempertimbangkan untung dan ruginya dan dilakukan secara hati-hati karena biayanya tidak sedikit dan memerlukan pengalaman pengetahuan serta tenaga yang lebih.

Jika perlakuan panas dilakukan sebelum benda dikerjakan maka disebut perlakuan panas awal atau preheating, sedangkan perlakuan panas yang dilakukan setelah benda dikerjakan disebut perlakuan panas akhir atau post weld heat treatment PWHT.

Selain perubahan pada struktur mikro, yang mungkin terjadi akibat siklus pemanasan dan pendinginan selama pengelasan adalah terbentuknya tegangan sisa dan distorsi. Untuk memperkecil terjadinya perubahan- perubahan tersebut, maka perlu dilakukan perlakuan panas pada hasil pengelasan.

Pengertian Preheating Logam Benda Kerja Sebelum Pengelasan

Definisi preheat menurut AWS (American Welding Society) adalah panas yang diberikan kepada logam (benda kerja) yang akan dilas untuk mendapatkan dan memelihara preheat temperature.

Sedangkan preheat temperature sendiri definisinya adalah temperatur dari logam induk (base metal tau benda kerja) disekitar area yang akan dilas, sebelum pengelasan itu dimulai.

Pada multipass weld definisi preheat temperature adalah temperatur sesaat sebelum pengelasan pada pass (celah) selanjutnya dimulai. Pada multipass weld disebut juga sebagai interpass temperature atau temperatur antar pass.

Temperatur Antar Lapis (Interpass Temperature)

Untuk pengelasan lapis banyak, apabila panas dari pengelasan pada lapis- lapis sebelumnya masih memungkinkan atau masih berada pada temperatur di atas pemanasan awal, maka tidak perlu dilakukan pemanasan awal lagi.

Namun apabila temperatur logam telah turun sampai di bawah temperatur pemanasan awal yang ditentukan, maka perlu dilakukan pemanasan awal lagi.

Panas yang masuk tidak boleh terlalu besar, karena dapat menyebabkan daerah yang dipengaruhi panas (HAZ) lebih lebar.

Temperatur Preheating Sebelum Pengelasan

Perlakuan panas awal adalah pemanasan yang dilakukan sebelum benda kerja tersebut dikerjakan lebih lanjut, misalnya sebelum dilakukan pengelasan.

Temperatur pemanasan awal umumnya dilakukan antara 30°C – 400°Celcius. Tinggi temperatur pemanasan awal tergantung pada:

• Komposisi kandungan unsur dan baja
• Ketebalan benda kerja
• Sumber panas yang terjadi pada saat pengelasan

Komposisi kimia baja akan menentukan kekerasan baja tersebut. Misalnya baja karbon yang baru dilas dan kemudian didinginkan secara cepat, maka dapat berakibat keretakan pada benda kerja tersebut.

Disini pemanasan sebelum pengenjaan diperlukan untuk memperlambat pendinginan supaya tidak retak pada daerah yang dilas/ dipanaskan.

Dengan semakin tebalnya bahan, maka semakin besar pula pengaruh pendinginan dan dengan semakin tebalnya bahan maka semakin lama pemanasan awal yang dipenlukan.

Pemanasan awal pada bahan-bahan baja yang dipakai di industri manufaktur sangat bervariasi. Untuk mengetahui temperatur pemanasan awal untuk berbagal jenis dan ketebalan pelat adalah dengan cara melihat katalog yang dikeluarkan oleh fabrik pembuat baja tersebut.

Pemanasan awal ini juga sering digunakan pada pengelasan bahan-bahan yang mudah retak dan sulit untuk di las yakni untuk memperlambat proses pendinginan.

Temperatur preheating untuk berbagai jenis baja dan logam lainnya dapat dilihat pada table di bawah berikut:

Untuk logam baja, temperature preheating ditentukan oleh kadar karbonnya. Baja mangan dengan kandungan Mn kurang dari 15 persen tidak memerlukan preheating sebelum pengelasan. Selain itu, baja tahan karat tidak membutuh pemanasan awal menjelang pengelasan.

Peralatan Preheating Pengelasan Logam Benda Kerja

Beberapa peralatan yang dapat digunakan untuk proses Preheating diantaranya adalah gas burner, oxy-gas flame, electric blancket, pemanasan induksi, atau pemanasan dengan furnace.

Prosedur Persyarat Preheating Pengelasan

Pemanasan awal harus diusahakan merata disekitar area pengelasan, hal ini untuk mendapatkan hasil yang baik secara metalurgi.

Temperatur pemanasan yang terlalu tinggi atau tidak merata dapat menyebabkan tegangan sisa yang tinggi, distorsi, atau perubahan metalurgi yang tidak diinginkan pada logam induk (benda kerja).

Tegangan Sisa adalah gaya elastik yang dapat mengubah jarak antar atom dalam bahan tanpa adanya beban dari luar. Tegangan sisa disebabkam adanya deformasi plastis yang tidak seragam dalam suatu bahan, akibat perlakuan panas yang tidak merata atau perbedaan laju pendinginan pada bahan yang mengalami proses pengelasan.

Ketika preheat dilakukan, maka semua sambungan pengelasan harus dipanaskan sampai pada temperatur yang diinginkan (temperatur preheat bagian luar dan dalam logam induk harus tercapai). Sebaiknya, Ketika memanasi logam induk pada salah satu sisinya, sedapat  mungkin ukur temperatur logam sisi yang berlawanan.

Tujuan Preheating Pengelasan Benda Kerja

Beberapa tujuan dilakukannya pemanasan awal sebelum dilakukan pengelasan di antaranya adalah:

1). Pemanasan awal bertujuan untuk mengurangi kelembaban dari area pengelasan. Umumnya dilakukan dengan cara memanaskan permukaan matrial pada temperatur yang relatif rendah.

2). Pemasan awal untuk mengeringkan permukaan dan mengghilangkan kontaminan yang tidak diinginkan yang mungkin bisa menyebabkan porosity, hydrogen embrittlement, atau cracking karena hydrogen selama proses pengelasan.

3). Untuk mengurangi gradient temperatur. Semua pengelasan busur menggunakan sumber panas temperatur tinggi. Pada material yang dilas akan terjadi perbedaan temperatur antara sumber panas lokal dan material induk yang lebih dingin.

Perbedaan temperatur dapat menyebabkan perbedaan pemuaian panas dan kontraksi serta tegangan yang tinggi disekitar area yang dilas. Preheating mampu mengurangi perbedaan temperatur pada material induk sehingga dapat mengurangi masalah yang terjadi seperti distrosi dan tegangan sisa yang berlebih.

Perbedaan temperatur yang besar antara daerah las-lasan dengan logam induk dapat mengakibatkan pendinginan yang terlalu cepat, sehingga menyebabkan terbentuknya martensit dan pada beberapa material dengan hardenability yang tinggi mungkin terjadi cracking.

Pengertian Post Weld Heat Treatment PWHT Pengelasan

Post Weld Heat Treatment PWHT PWHT adalah perlakuan panas yang diberikan pada material setelah pengelasan dengan maksud memperbaiki sifat mekanik dan struktur mikro pada daerah yang dipengaruhi panas dan daerah logam lasan.

Prosedur heat treatment (perlakuan panas) dilakukan untuk memperbaiki atau mengembalikan sifat-sifat asal logam yang kurang sesuai atau berubah akibat perlakuan tertentu.

Logam las atau yang mengalami pengaruh panas HAZ akan mengalami perubahan sifat mekanik dan struktur mikro. Untuk itu, agar sifat benda kerja dapat memenuhi sifat yang dinginkan sesuai standar yang sudah ditetapkan, maka pada benda kerja dilakukan perlakuan panas yang disebut post weld heat treatment PWHT.

PWHT dapat membebaskan logam dari internal stresses & strains (tekanan & tegangan intern) yang ditimbulkan oleh ekspansi dan konstraksi yang terjadi selama proses pengelasan.

Selain itu juga memperbaiki sifat-sifat logam dibagian-bagian yang dilas dan yang terkena panas. Kebanyakan pengelasan baja struktural hanya melibatkan pengetahuan tentang cara yang dipakai untuk melakukan annealing dan stress relieving pada logam.

Sebenarnya terdapat tiga jenis pemanasan pada logam yaitu: preheating, interpass heating dan postweld heat treating.

Ketika proses pengelasan berlangsung, logam di dalam dan di sekeliling weld joint dipanaskan dengan suhu yang beragam, tergantung dari berapa jauh jaraknya dari weld joint.

Karena pemanasan yang tidak merata, sifat-sifat logam seperti strength, ductility, grain size (besar butiran) dan sebagainya, di daerah pengelasan bisa terjadi perbedaan panas dengan daerah yang dipengaruhi oleh panas (HAZ, heat affected zone).

Sebagaimana salah satu dari enam daerah didalam sambungan las adalah daerah terimbas/pengaruh panas atau Heat Affected Zone (HAZ). Walaupun tidak sampai mengalami pencairan, namun daerah ini telah mengalami suhu tertinggi diluar suhu pencairan, sehingga menyebabkan perubahan struktur mikro.

Untuk bahan yang mengandung unsur karbon yang cukup tinggi dan pendinginan yang cukup cepat akan menghasilkan martensit pada permukaan baja yang bersifat keras dan getas.

Tujuan Post Weld Heat Treatment Hasil Pengelasan

Beberapa tujuan dilakukannya perlakuan panas setelah proses pengelasan di antaranya adalah:

1). Postweld heat treatment biasanya digunakan untuk stress relief (pelepasan tegangan sisa). Tujuan dari stress relieving adalah untuk mengurangi atau menghilangkan tegangan sisa atau tegangan internal yang mungkin terbentuk selama proses pengelasan.

Stress relief dapat mengurangi resiko patah getas (bruttle fracture), dapat menghindari distorsi saat machining, dan dapat juga mengurangi resiko terjadinya stress corrosion cracking.

2). Untuk beberapa baja paduan alloy steel, proses perlakuan tempering mungkin diperlukan untuk mendapatkan struktur metalurgi yang cocok. Treatment tempering umumnya dilakukan setelah proses pengelasan mendingin. Untuk menghindari cracking, tempering dapat dilakukan sebelum lasan mendingin.

3). Struktur lasan yang sangat kasar pada baja  selama proses pengelasan, mungkin membutuhkan normalizing stelah proses pengelasan. Treatment ini akan memperbaiki struktur butir yang kasar, mengurangi tegangan sisa setelah pengelasan, dan mengurangi daerah keras (hard zone) di HAZ.

Jenis Jenis PWHT Pengelasan

PWHT Stress Relieve

Temperatur pemanasan untuk menghilangkan tegangan sisa ( stess relieve ) adalah berkisar 590°C-670°C. Tingginya temperatur tergantung pada jenis perlakuan panas.

Pada dasarnya tingginya temperatur untuk menghilangkan tegangan sisa adalah dibawah temperatur kritis 723°C. Struktur baja tidak akan berubah jika perlakuan panas dilakukan di bawah temperatur 723°C.

Tujuan PWHT Stress Relieve Hasil Pengelasan

Apabila tegangan sisa dapat dihilangkan, maka tegangan yang tertahan oleh bagian yang dingin sewaktu pengelasan akan hilang pula. Menghilangkan tegangan sisa ini dilakukan pada berbagal jenis pekerjaan termasuk juga pada bejana bertekanan dan ketel.

Langkah Kerja PWHT Penghilangan Tgangan Sisa Stress Relieve:

• Panaskan benda kerja secara bertahap (perlahan) di bawah temperature 723 Celcius
• Biarkan pemanasan benda kerja ini sesuai dengan temperatur yang tepat dan waktu tertentu.
• Dinginkan benda kerja secara perlahan.

PWHT Normalizing

Normalizing dapat dilakukan pada Temperatur antara 820°C – 980°C. Perubahan temperatur yang bervaniasi pada pengelasan akan menimbulkan ukuran butiran yang tidak sama pada daerah pengelasan yang akan mengakibatkan turunnya sifat sifat benda kerja.

Tujuan PWHT Normalizing Hasil Pengelasan

Normalkan dapat menghasilkan ukuran butiran yang homogen sama. Bahan yang telah dinormalkan akan mempunyai sifat yang merata dengan keuletan yang tinggi.

Langkah Kerja PWHT Normalizing:

• Panaskan baja kira-kira 60°C diatas temperatur kritis.
• Biarkan beberapa saat supaya pemanasan merata.
• Didinginkan dalam ruangan.

PWHT Pengelasan Pelunakan (Full Annealing)

Temperatur pemanasan untuk proses pelunakan suatu bahan ( annealing ) adalah berkisar antara 820°C – 925°C.

Tujuan Pelunakan Logam Hasil Pengelasan

• Melunakan bahan untuk bisa dibengkokkan atau dibentuk dalam keadaan dingin
• Supaya bahan dapat dengan mudah dikerjakan dengan mesin.

Pelunakan hampir sama dengan penormalan tapi proses pendinginan lebih lambat. Dengan pendinginan yang lambat akan menghasilkan ukuran butiran lebih besar dan lebih lunak dibandingkan dengan bahan yang telah dinormalkan.

Langkah Kerja PWHT Full Annealing Pengelasan

• Panaskan bahan sampai diatas temperatur kriitis antara 820 – 925 Celcius
• Biarkan beberapa saat supaya pemanasan merata
• Dinginkan dalam dapur secara perlahan

PWHT Temper (Tempering) Pengelasan

Temper adalah proses perlakuan panas lanjutan setelah proses pengerasan, bertujuan untuk mengurangi kekerasan yang terlalu tinggi akibat pendinginan yang cepat dan temperatur yang tinggi (karena proses penyepuhan).

Proses tempering umumnya dilakukan di bawah temperature kritit, dan umumnya pada temperatur berkisar antara 220°C – 390°C

Antara kekerasan dan keliatan adalah berbanding terbalik, di mana semakin keras maka semakin tidak liat. Adalah hal yang penting untuk menyeimbangkan kekerasan bahan dengan penggunaannya.

Misalnya pahat akan sangat keras setelah disepuh tapi akan mudah patah kalau kena pukulan. Dengan proses temper akan mengurangi sedikit kekerasannya tapi masih kuat untuk memotong besi yang lain dan juga mempunyai sifat liat untuk menahan pukulan pahu.

Peralatan Post Weld Heat Treatment PWHT

Untuk benda kerja yang relative kecil, PWHT dapat dilakukan dalam furnace, namun untuk benda kerja yang cukup besar PWHT dilakukan dengan jacket heat treatmen, electric blancket, Flexible Ceramic Pad Heater, tube atau cicin heater.

Pengaruh PWHT Terhadap Kekerasan Hasil Pengelasan

Pengaruh perlakuan panas setelah pengelasan pada material sesuai dengan standar ASTM A213 Grade 91 steel dapat dilihat pada gambar berikut:

Pengujian kekerasan menggunakan micro hardness vicker.10 (beban indentor 10gram). Pengujian dilakukan mulai dari logam induk (base metal), HAZ, logam las (weld Metal), HAZ dan logam induk seberangnya.

Titik nol merupakan titik tengah sampel uji yang terletak pada logam las. Kekerasan logam induk sebelum pengelasan adalah sekitar 200 HV.

Dari gambar dapat diketahui bahwa siklus panas pengelasan mempengaruhi benda kerja yang dekat dengan logam las yaitu HAZ. Akibat pengaruh panas, daerah HAZ menjadi lebih keras dari nilai awalnya.

Kurva atau garis merah merupakan nilai kekerasan hasil pengelasan. Sedangkan garis hijau merepresentasikan nilai kekerasan setelah perlakuan panas pada temperatur 760 Celcius selama dua jam.

Setelah dilakukan post weld heat treatment PWHT, nilai kekerasannya turun, baik pada logam las maupun daerah pengaruh panas HAZ. Hal ini menunjukkan bahwa PWTH yang dilakukan mengakibatkan material menjadi lebih lunak.

Pengaruh PWHT Terhadap Mikro Struktur Hasil Pengelasan

Struktur mikro hasil pengelasan ditunjukkan pada gambar berikut:

Struktur logam induk sebelum dilas adalah tempered martensit. Dapat dilihat, bahwa pengelasan mempengaruhi struktur mikro pada daerah HAZ yang ditunjukkan dengan menjadi kecilnya ukuran butir dan struktur berubah menjadi untempered martensit.

Logam las memiliki struktur untempered martensit yang berukuran kasar dan fasa austenite sisa yang tidak sempat bertransformasi menjadi martensit.

Perubahan struktur mikro setelah perlakuan panas pada temperature 760 Celcius selama dua jam ditunjukkan pada gambar berikut:

Tampak bahwa, ukuran butir pada daerah HAZ membesar, sedangkan pada daerah logam las ukuran butir menjadi lebih kecel. Namun, ukuran butir logam las masih lebih besar dari ukuran butir struktur HAZ. Sedangkan Struktur mikro daerah HAZ dan Logam las berubah menjadi tempered martensit.

“Seandainya materi ini memberikan manfaat, dan anda ingin memberi dukungan Donasi pada ardra.biz, silakan kunjungi SociaBuzz Tribe milik ardra.biz di tautan berikut”… https://sociabuzz.com/ardra.biz/tribe

Daftar Pustaka

1. Wiryosumarto, H. & Okumura, T., 2008, “Teknologi Pengelasan Logam”, PT. Pradnya Paramita, Jakarta.
2. ASM Handbook, 1992, “Metallography and Microstructures”, Volume 9, American Society for Metal,
3. Rangkuman: Definisi preheat menurut AWS (American Welding Society) adalah panas yang diberikan kepada logam yang akan dilas untuk mendapatkan dan memelihara preheat temperature.
4. Perlunya preheating adalah : Untuk mengurangi kelembaban dari area  pengelasan dan Untuk menurunkan gradient temperatur.
5. Postweld heat treatment adalah pemanasan terakhir setelah dilakukan pengelasan untuk melepaskan tegangan sisa (stress relief).
6. Ada beberapa macam perlakuan panas seperti : Penormalan (Normalizing), Pelunakan (Annealing), Pengerasan (Hardening), Temper (Temperring).
7. Preheating Post Weld Heat Treatment Tujuan Fungsi Jenis Temperatur Prosedur Prinsip Kerja, Pengaruh Preheating Pada Pengelasan, Pengaruh
8. Fungsi PWHT Pada Pengelasan, Pengaruh Jenis PWHT Pada Sifat Mekanik Produk Pengelasan, Pengaruh Prosedur PWHT Pada Struktur Mikro Produk Pengelasan, Preheating Dan Post Weld Heat Treatment, Pengertian Pengaruhnya Pada Sifat Mekanik Struktur Mikro.
9. Pengertian Preheating Logam Benda Kerja Sebelum Pengelasan, Temperatur Antar Lapis (Interpass Temperature), Temperatur Preheating Sebelum Pengelasan, Peralatan Preheating Pengelasan Logam Benda Kerja, Prosedur Persyarat Preheating Pengelasan,