PERBANDINGAN KARAKTERISTIK SIFAT MEKANIS PENGELASAN ASTM A790 DAN ASTM A106 Gr. B HASIL PROSES PENGELASAN GTAW YANG DIAPLIKASIKAN PADA PIPA GEOTHERMAL
Seminar Nasional Pakar ke 1 Tahun 2018
Buku 1
ISSN (P) : 2615 - 2584
ISSN (E) : 2615 - 3343
PERBANDINGAN KARAKTERISTIK SIFAT MEKANIS PENGELASAN
ASTM A790 DAN ASTM A106 Gr. B HASIL PROSES PENGELASAN GTAW
YANG DIAPLIKASIKAN PADA PIPA GEOTHERMAL
Pathya Rupajati1), Hengky Fernando2), Dwita Suastiyanti3)
Program Studi Teknik Mesin Institut Teknologi Indonesia
Email: [email protected]), [email protected]),
[email protected])
1,2,3)
Abstrak
Di dunia perindustrian minyak dan gas merupakan industri besar yang
menggunakan pipa penyaluran dari proses pengelasan pada pipa berfungsi
menyalurkan minyak dan gas. Penelitian ini bertujuan untuk mendapatkan
kualitas hasil las yang diharapkan. Percobaan ini menggunakan dua material
yang berbeda yaitu ASTM A 790 dan ASTM A106 – B dengan metode
pengelasan GTAW (gas tungsten arc welding) dengan arus 180 A dan tegangan
18 V. Elektroda yang digunakan adalah EWTH-2. Beberapa metode pengujian
yang digunakan untuk mengetahui kualitas hasil sifat mekanis dari kekuatan
pengelasan, yaitu pengujian tarik, pengujian vickers hardness dan pengujian
metalografi. Berdasarkan hasil pengujian yang didapat, yaitu kekuatan tarik
maksimum pada ASTM A790 adalah sebesar 833 N/mm² dan ASTM A106 Gr.
B sebesar 518 N/mm². Untuk hasil kekerasan benda kerja dengan
menggunakan Vickers, yaitu pada weld metal ASTM A790 memiliki kekerasan
sebesar sebesar 244 Kgf, dan ASTM A 106 Gr. B sebesar 175 Kgf, sedangkan
untuk pengujian metalografi menggunakan mikroskop optik dengan
pembesaran 10x tidak terlihatnya porositas pada weld metal , dan tidak adanya
juga cacat crack atau retakan.
Kata kunci : GTAW, Elektroda, ASTM A790, Metalografi, vickers hardnesss
Pendahuluan
Pada perkembangan minyak dan gas bumi yang semakin pesat ini tidak lepas dari
kemajuan teknologi dalam pemilihan material dan metode penyambungan pada material.
Oleh sebab itu, pemilihan material dan metode pengelasan pipa saluran minyak dan gas
bumi harus mengacu pada standar yang ada. Hal ini disebabkan pemilihan material dan
metode pengelasan pada pipa yang akan digunakan pada suhu tinggi dan korosi tinggi
harus benar benar memenuhi standar.
Untuk menghasilkan hasil yang diharapkan dapat memilih material dan faktor
pengelasan yang sesuai antara sifat dari bahan material dan dari sifat tambah, seperti
elektroda las atau kawat las, las, kecepatan, arus las listrik dan yang terakhir metode
pengelasan yang berpengaruh pada kedalaman lasan dan sifat mekanik (Wiryosumarto,
1979).
Penelitian mengenai pengaruh variasi arus pengelasan GTAW terhadap sifat mekanis
pada pipa baja karbon ASTM A 106 telah dilakukan. Hasil dari penelitian tersebut
menunjukkan kekuatan tarik tertinggi terjadi pada arus 90 A dibandingkan dengan 130 A,
yaitu sebesar 573,61 Mpa (Syahrani, 2017). Penggunan variasi arus pada pengelasan
GTAW ini dapat mempengaruhi sifat mekanis pada AA 6061 karena terbentuk butir yang
halus pada daerah lasan (Kumar, 2007). Parameter arus pada metode pengelasan GTAW
137
Seminar Nasional Pakar ke 1 Tahun 2018
Buku 1
ISSN (P) : 2615 - 2584
ISSN (E) : 2615 - 3343
dan GMAW menggunakan material AA5356 dan argon sebagai logam pengisinya
memberikan struktur butir yang lebih halus dan rata sehingga dapat meningkatkan
kekuatan tariknya dan keuletannya. Hasil kualitas lasan pada pengelasan TIG dan MIG
menggunakan material Al 5083 dengan arus yang sama, yaitu 200 A menunjukkan bahwa
metode pengelasan TIG menghasilkan kualitas las yang lebih baik dan optimal
dibandingkan dengan metode Las MIG (Huda, 2017). Selain faktor arus, heat input juga
mempengaruhi hasil lasan GTAW pada baja AISI 304 erhadap sifat mekanis dan struktur
mikro. Penelitian tersebut menghasilkan hasil kekuatan tarik tertinggi berada pada heat
input terendah (2463kJ/mm). Dalam peneliian tersebut didapatkan juga panjang dendrit
dan jarak antar dendrit di weld metal meningkat seiring dengan meningkatnya heat
input, sehingga memberikan pengaruh terhadap kekuatan tariknya (Subodh K, 2011).
Variasi dengan menggunakan bubuk oksida pada pada metode pengelasan TIG yang
menggunakan material Duplex 2205 menghasilkan peningkatan kemampuan penetrasi
yang signifikan sehingga dapat meningkatkan kekuatan mekanik yang lebih besar
(Chern, 2011).
Penelitian menggunakan dua material yang berbeda dengan menggunakan metode
pengelasan yang sama yaitu GTAW (gas tungsten arc welding) dengan menggunakan
material ASTM A790 dan ASTM A106 – B. Hal ini bertujuan untuk mencapai kualitas
yang diharapkan dalam pemilihan material dan pengelasan pada material.
Landasan Teori
A. Las Tungsten Inert Gas (TIG) / Gas Tungsten Arc Welding ( GTAW )
Pengertian Pengelasan GTAW Argon adalah GTAW (Gas Tungsten Arc Welding) atau TIG
(Tungsten Inert Gas) merupakan jenis las listrik yang menggunakan elektroda tidak
terkonsumsi. Elektroda ini hanya digunakan untuk menghasilkan busur listrik. Prinsip
dan skema kerja pengelasan GTAW ditunjukkan pada Gambar 1. Bahan penambah
berupa filler (rod), untuk mencegah oksidasi digunakan gas mulia (seperti Argon, Helium,
Ferron) dan karbon dioksida sebagai gas lindung. Jenis las ini dapat digunakan dengan
atau tanpa bahan penambah.
Gambar 1 Prinsip Pengelasan GTAW (Groover, 2010)
B. Elektroda Las GTAW
Elektroda adalah suatu material yang digunakan untuk melakukan pengelasan listrik
yang berfungsi sebagai pembakar yang akan menimbulkan busur nyala. Pengelasan
GTAW menggunakan elektroda yang tidak terumpan (non consumable electrode), dimana
pada umumnya dipakai batang tungsten atau wolfram sebagai elektrodanya untuk
mendapatkan busur listrik dengan tanpa turut mencair, di samping dihembuskan pada
gas-gas pelindung ke daerah lasan untuk melindungi dari pengaruh sekeliling. Busur
listrik timbul antara batang wolfram dan logam induk dan dilindungi oleh gas pelindung.
138
Seminar Nasional Pakar ke 1 Tahun 2018
Buku 1
ISSN (P) : 2615 - 2584
ISSN (E) : 2615 - 3343
III. METODE PENELITIAN
Metode pengelasan yang digunakan dalam penelitian ini adalah pengelasan GTAW
dengan menggunakan arus sebesar 180 A dan tegangan sebesar 18 Volt. Pengujian yang
dilakukan pada penelitian ini adalah pengujian tarik, pengujian kekerasan, dan
metalografi pada pengelasan baja karbon rendah. Material yang digunakan dalam
penelitian ini adalah ASTM A790 dan ASTM SA106 Gr B. Elektroda yang digunakan
adalah EWTH-2. Untuk mengetahui hasil kualitas dari pengelasan ini dilakukan
pengujian tarik dengan mesin gotech computerised universal testing machine, GT–7001 LS,
S/N: TC0900251, dengan kapasitas 500 kN. Selain itu, dilakukan pengujian kekerasan
dengan menggunakan Mitutoyo vickers hardness test dan pengujian metalografi secara
makro dilakukan dengan menggunakan mikroskop optik.
Hasil Dan Pembahasan
A. Hasil Uji Tarik.
Pengujian tarik digunakan untuk mengetahui sifat mekanis bahan baja karbon rendah
yang telah mengalami perlakuan pengelasan. Pengujian tarik yang telah dilakukan
menghasilkan data berupa nilai beban tarik, kuat tarik dari bahan serta berupa grafik load
vs (ΔL). Tabel 1 menunjukkan data spesimen pengujian tarik pada material ASTM A790
dan ASTM A106 Gr. B, sedangkan hasil uji tarik pada kedua spesimen tersebut
ditunjukkan pada Tabel 2 sampai dengan Tabel 4.
No Spesimen Uji
Tebal Terukur ( mm )
Lebar Terukur ( mm )
Luas Efektif (mm² )
Beban Tarik Max (kN)
Kekuatan Tekanan Max
( N/mm² )
Titik Putus
Tipe Kerusakan
No
1
2
3
4
Yield
6
7
Peak
9
Break
Tabel 1 Data Uji Tarik
ASTM A790
T1
T2
9,97
9,98
19,63
19,65
195,71
196,11
164,39
162,09
840
827
BM
Ulet
BM
Ulet
ASTM A 106 Gr B
T1
T2
23,51
23,53
19,67
19,63
426,44
461,89
240,41
238,93
520
517
BM
Ulet
BM
Ulet
Tabel 2 Perhitungan Pengujian Tarik T1 dan T2 ASTM A790
T1 ASTM A790
T2 ASTM A790
Load Pertambahan Strees Strain Load Pertambahan Strees Strain
(Kn)
panjang ΔL N/mm² ɛ ( % (Kn)
panjang ΔL N/mm² ɛ ( % )
(mm)
)
(mm)
0
0
0
0
0
0
0
22
1,8
112,18
1,2
21
1,7
107,3
1,1
47
3,1
239,66
2
45
2,9
229,93
1,9
70
5,7
356,94
3,8
62
3,5
316,79
2,3
124
10,2
632,29
6,8
121
7,8
618,26
5,2
150
12,4
764,87
8,2
142
8,9
725,56
5,9
159
14,5
810,76
9,6
155
12,5
791,98
8,3
162
17,6
826,06
11,7
164
15,2
837,97
10,1
145
18,5
739,38
12,3
140
17,5
715,34
11,6
100
22,5
509,91
15
100
20,1
510,96
13,4
139
Seminar Nasional Pakar ke 1 Tahun 2018
Buku 1
ISSN (P) : 2615 - 2584
ISSN (E) : 2615 - 3343
Tabel 3 Pengujian Tarik T1 dan T2 ASTM A106 Gr.B
T1 ASTM A 106 Gr. B
T2 ASTM A 106 Gr. B
No
Load Pertambahan Strees Strain Load Pertambahan Strees Strain
(Kn) panjang ΔL ( N/mm² ɛ ( % (Kn) panjang ΔL ( N/mm² ɛ ( %
mm )
)
mm )
)
1
0
0
0
0
0
0
0
0
2
24
1,7
57,56
1,1
23
1,5
53,93
1
3
51
3,1
122,33
2
49
2,9
114,9
1,9
4
76
4,8
182,3
3,2
74
4,6
173,52
3
Yield 153
7,2
367
4,8
152
7,3
356,43
4,8
6
188
10,8
450,95
7,2
189
10,6
443,2
7
7
219
14
525,31
9,3
226
13,6
530,6
9,1
Peak
238
17,9
570,89
11,9
240
17,8
562,79
11,8
9
207
25,1
496,53
16,7
211
24,1
494,79
16
Break 176
28,5
422,17
19
175
28,3
410,37
18,8
Tabel 4. Data Hasil Pengujian Tarik posisi pengelasan A790 dan A 106 Gr. B
σᵤ (N/mm²)
σᵧ (N/mm²)
Ketangguhan
(N/mm²)
ɛ (%)
Material
ASTM A790
ASTM A 106
Gr. B
T1
T2
840
827
520
517
RataRataRataT1 T2
T1 T2
T1
Rata
Rata
Rata
833 618 632 625 13,4 15 14,2 74,85
518
356 367
361,5
18,8
19
18,9
82,6
RataRata
78,72
66,02 72,31
69,16
T2
(a)
(b)
Gambar 2 Grafik perbandingan Tegangan vs Regangan pada (a) Benda uji 1 dan (b)
Benda Uji 2
Grafik hasil uji tarik yang ditunjukkan pada Gambar 2 dapat dinyatakan bahwa kekuatan
tarik terbesar dari kedua material terdapat pada material ASTM A790, yaitu sebesar 833
N/mm², sedangkan pada material ASTM A106 Gr.B memiliki kekuatan tarik sebesar 518
N/mm². Untuk nilai ketangguhan pada kedua material didapat nilai sebagai berikut,
yaitu ASTM A790 memiliki nilai ketangguhan sebesar 78,72 N/mm² dan pada spesimen
ASTM A106 Gr.B memiliki nilai ketangguhan sebesar 69,16 N/mm².
B. Hasil Uji Kekerasan
Pengujian kekerasan yang dilakukan di PT. Hi-Test Laboratory of Mechanical Testing
dengan menggunakan The Mitutoyo Vickers Hardneess Testing Machine. Model HV-113,
S/N: 500261112. Nilai minimum uji kekerasan Vickers menurut standart ASTM A 370
adalah 130 VHN untuk memenuhi standart tersebut pengujian kekerasan harus melebihi
140
Seminar Nasional Pakar ke 1 Tahun 2018
Buku 1
ISSN (P) : 2615 - 2584
ISSN (E) : 2615 - 3343
nilai kekerasan yang ditetapkan. Gambar 3 menunjukkan titik pada pengujian kekerasan.
Hasil dari pengukuran kekerasaan ditunjukkan pada Tabel 5.
(a)
(b)
Gambar 3 Penampang titik-titik pengujian kekerasan (a) ASTM A106Gr. B (b) ASTM
A790
Tabel 5 Hasil uji kekerasan menggunakan Vickers Hardness
Hasil kekerasan Vickers
Hasil kekerasan Vickers A
A790
106 Gr. B
Lokasi
Line 1
Line 2
Line 1
Line 2
No Hasil No Hasil
No
Hasil No Hasil
1
230
1
239
1
147
1
151
BM
2
228
2
238
2
147
2
154
3
228
3
225
3
148
3
149
4
245
4
278
4
153
4
176
HAZ
5
224
5
258
5
160
5
176
6
262
6
228
6
177
6
180
7
246
7
246
7
194
7
161
Weld Metal
8
242
8
239
8
186
8
166
9
250
9
245
9
178
9
165
10
217
10
246
10
195
10
171
HAZ
11
219
11
241
11
190
11
176
12
227
12
244
12
187
12
178
13
244
13
220
13
143
13
147
BM
14
246
14
216
14
145
14
152
15
236
15
233
15
148
15
150
C. Hasil Uji Metalografi/Makro
Pengujian makro dilakukan untuk mengetahui kondisi yang terjadi pada spesimen,
seperti ada atau tidak adanya cacat dan porositas. Hasil pengujian foto makro dari
dengan perbesaran 10x ditunjukkan pada Gambar 4.
(a)
(b)
Gambar 4 Foto Makro (a) ASTM A790 (b) ASTM A106 Gr.B
141
Seminar Nasional Pakar ke 1 Tahun 2018
Buku 1
ISSN (P) : 2615 - 2584
ISSN (E) : 2615 - 3343
Kesimpulan
Hasil penelitian menunjukkan bahwa:
1. Hasil pengujian tarik las GTAW menunjukkan bahwa kekuatan tarik material A790
pada weld metal terbesar dari kedua material yaitu sebesar 833 N/mm² dan 518 N/mm²
pada material A106 Gr.B. Hasil uji tarik dari kedua material tersebut masih memenuhi
syarat standar material untuk aplikasi pipa geothermal.
2. Hasil pengujian vickers pada pengelasan GTAW pada material A790 daerah weld metal
adalah 244 Kgf dan untuk daerah HAZ adalah 240 Kgf, sedangkan untuk material A
106 Gr.B pada weld metal adalah 175 Kgf dan pada daerah HAZ A 106 Gr.B adalah 176
Kgf.
3. Hasil uji makro dengan pembesaraan 10x menggunakan mikroskop optik
menunjukkan tidak terlihat adanya porositas pada material A790 dan A 106 Gr.B, dan
tidak adanya juga cacat crack atau retakan pada weld metal.
Daftar Pustaka
Balasubraimanian, Ravisankar, Reddy, 2007, Effect Of Pulsed Current Welding On
Mechanical Properties Of High Strength Aluminum Alloy. The International Journal of
Advanced Manufacturing Technology, Vol. 36, Isuue 3-4, pp. 254-262.
Chern, Tseng, Tsai, 2011, Study of The Characteristic of Duplex Stainless Steel Activated
Tungsten Inert Gas Welds. Material and Desain, Vol. 32, Issue 1, pp. 255-263
Kumar Senthil, Balasubraimanian , Sanafullah, 2007, Influence Pulse Current Tungsten
Inert Gas Welding Parameters on The Tensile Properties of AA 6061 Aluminium Alloy.
Material and Design. Vol. 28. Issue 7. Pp. 2080-2092.
Mikell. P. Groover, (2010).Smithells Metals Reference Book, 7th Edition, ButterworthHeinerman, Oxford.
Muhamad Hafid Huda, 2017, Pengaruh Pengelasan TIG dan MIG Terhadap Kekuatan
Tarik Dan Bending Pada Sambungan Plat Almunium 5083. Departemen teknik
pekapalan, Fakultas Teknik, Universitas Diponegoro. KAPAL, Vol. 14, No.1 pp. 14-20
Subodh Kumar, Shahi, 2011, Effect heat input of A Microstructure and Mechanical
Properties of gas Tungsten Arc Welded AISI 304 Stainless Steel Joints. Materials and
Desaign, Vol. 32, Issue 6, pp. 3617-3623.
Syahrani Awal, 2017, Pengaruh Variasi Arus Pengelasan GTAW Terhadap Sifat
MekanisPada Pipa Baja Karbon ASTM A 106. Jurnal Mekanikal, vol. 8 No.1 pp. 721– 729.
Wiryosumarto H dan Toshie Okumura, 1979, Teknologi Pengelasan Logam, PT. Pradnya
Paramita, Jakarta, 1979.
142
Buku 1
ISSN (P) : 2615 - 2584
ISSN (E) : 2615 - 3343
PERBANDINGAN KARAKTERISTIK SIFAT MEKANIS PENGELASAN
ASTM A790 DAN ASTM A106 Gr. B HASIL PROSES PENGELASAN GTAW
YANG DIAPLIKASIKAN PADA PIPA GEOTHERMAL
Pathya Rupajati1), Hengky Fernando2), Dwita Suastiyanti3)
Program Studi Teknik Mesin Institut Teknologi Indonesia
Email: [email protected]), [email protected]),
[email protected])
1,2,3)
Abstrak
Di dunia perindustrian minyak dan gas merupakan industri besar yang
menggunakan pipa penyaluran dari proses pengelasan pada pipa berfungsi
menyalurkan minyak dan gas. Penelitian ini bertujuan untuk mendapatkan
kualitas hasil las yang diharapkan. Percobaan ini menggunakan dua material
yang berbeda yaitu ASTM A 790 dan ASTM A106 – B dengan metode
pengelasan GTAW (gas tungsten arc welding) dengan arus 180 A dan tegangan
18 V. Elektroda yang digunakan adalah EWTH-2. Beberapa metode pengujian
yang digunakan untuk mengetahui kualitas hasil sifat mekanis dari kekuatan
pengelasan, yaitu pengujian tarik, pengujian vickers hardness dan pengujian
metalografi. Berdasarkan hasil pengujian yang didapat, yaitu kekuatan tarik
maksimum pada ASTM A790 adalah sebesar 833 N/mm² dan ASTM A106 Gr.
B sebesar 518 N/mm². Untuk hasil kekerasan benda kerja dengan
menggunakan Vickers, yaitu pada weld metal ASTM A790 memiliki kekerasan
sebesar sebesar 244 Kgf, dan ASTM A 106 Gr. B sebesar 175 Kgf, sedangkan
untuk pengujian metalografi menggunakan mikroskop optik dengan
pembesaran 10x tidak terlihatnya porositas pada weld metal , dan tidak adanya
juga cacat crack atau retakan.
Kata kunci : GTAW, Elektroda, ASTM A790, Metalografi, vickers hardnesss
Pendahuluan
Pada perkembangan minyak dan gas bumi yang semakin pesat ini tidak lepas dari
kemajuan teknologi dalam pemilihan material dan metode penyambungan pada material.
Oleh sebab itu, pemilihan material dan metode pengelasan pipa saluran minyak dan gas
bumi harus mengacu pada standar yang ada. Hal ini disebabkan pemilihan material dan
metode pengelasan pada pipa yang akan digunakan pada suhu tinggi dan korosi tinggi
harus benar benar memenuhi standar.
Untuk menghasilkan hasil yang diharapkan dapat memilih material dan faktor
pengelasan yang sesuai antara sifat dari bahan material dan dari sifat tambah, seperti
elektroda las atau kawat las, las, kecepatan, arus las listrik dan yang terakhir metode
pengelasan yang berpengaruh pada kedalaman lasan dan sifat mekanik (Wiryosumarto,
1979).
Penelitian mengenai pengaruh variasi arus pengelasan GTAW terhadap sifat mekanis
pada pipa baja karbon ASTM A 106 telah dilakukan. Hasil dari penelitian tersebut
menunjukkan kekuatan tarik tertinggi terjadi pada arus 90 A dibandingkan dengan 130 A,
yaitu sebesar 573,61 Mpa (Syahrani, 2017). Penggunan variasi arus pada pengelasan
GTAW ini dapat mempengaruhi sifat mekanis pada AA 6061 karena terbentuk butir yang
halus pada daerah lasan (Kumar, 2007). Parameter arus pada metode pengelasan GTAW
137
Seminar Nasional Pakar ke 1 Tahun 2018
Buku 1
ISSN (P) : 2615 - 2584
ISSN (E) : 2615 - 3343
dan GMAW menggunakan material AA5356 dan argon sebagai logam pengisinya
memberikan struktur butir yang lebih halus dan rata sehingga dapat meningkatkan
kekuatan tariknya dan keuletannya. Hasil kualitas lasan pada pengelasan TIG dan MIG
menggunakan material Al 5083 dengan arus yang sama, yaitu 200 A menunjukkan bahwa
metode pengelasan TIG menghasilkan kualitas las yang lebih baik dan optimal
dibandingkan dengan metode Las MIG (Huda, 2017). Selain faktor arus, heat input juga
mempengaruhi hasil lasan GTAW pada baja AISI 304 erhadap sifat mekanis dan struktur
mikro. Penelitian tersebut menghasilkan hasil kekuatan tarik tertinggi berada pada heat
input terendah (2463kJ/mm). Dalam peneliian tersebut didapatkan juga panjang dendrit
dan jarak antar dendrit di weld metal meningkat seiring dengan meningkatnya heat
input, sehingga memberikan pengaruh terhadap kekuatan tariknya (Subodh K, 2011).
Variasi dengan menggunakan bubuk oksida pada pada metode pengelasan TIG yang
menggunakan material Duplex 2205 menghasilkan peningkatan kemampuan penetrasi
yang signifikan sehingga dapat meningkatkan kekuatan mekanik yang lebih besar
(Chern, 2011).
Penelitian menggunakan dua material yang berbeda dengan menggunakan metode
pengelasan yang sama yaitu GTAW (gas tungsten arc welding) dengan menggunakan
material ASTM A790 dan ASTM A106 – B. Hal ini bertujuan untuk mencapai kualitas
yang diharapkan dalam pemilihan material dan pengelasan pada material.
Landasan Teori
A. Las Tungsten Inert Gas (TIG) / Gas Tungsten Arc Welding ( GTAW )
Pengertian Pengelasan GTAW Argon adalah GTAW (Gas Tungsten Arc Welding) atau TIG
(Tungsten Inert Gas) merupakan jenis las listrik yang menggunakan elektroda tidak
terkonsumsi. Elektroda ini hanya digunakan untuk menghasilkan busur listrik. Prinsip
dan skema kerja pengelasan GTAW ditunjukkan pada Gambar 1. Bahan penambah
berupa filler (rod), untuk mencegah oksidasi digunakan gas mulia (seperti Argon, Helium,
Ferron) dan karbon dioksida sebagai gas lindung. Jenis las ini dapat digunakan dengan
atau tanpa bahan penambah.
Gambar 1 Prinsip Pengelasan GTAW (Groover, 2010)
B. Elektroda Las GTAW
Elektroda adalah suatu material yang digunakan untuk melakukan pengelasan listrik
yang berfungsi sebagai pembakar yang akan menimbulkan busur nyala. Pengelasan
GTAW menggunakan elektroda yang tidak terumpan (non consumable electrode), dimana
pada umumnya dipakai batang tungsten atau wolfram sebagai elektrodanya untuk
mendapatkan busur listrik dengan tanpa turut mencair, di samping dihembuskan pada
gas-gas pelindung ke daerah lasan untuk melindungi dari pengaruh sekeliling. Busur
listrik timbul antara batang wolfram dan logam induk dan dilindungi oleh gas pelindung.
138
Seminar Nasional Pakar ke 1 Tahun 2018
Buku 1
ISSN (P) : 2615 - 2584
ISSN (E) : 2615 - 3343
III. METODE PENELITIAN
Metode pengelasan yang digunakan dalam penelitian ini adalah pengelasan GTAW
dengan menggunakan arus sebesar 180 A dan tegangan sebesar 18 Volt. Pengujian yang
dilakukan pada penelitian ini adalah pengujian tarik, pengujian kekerasan, dan
metalografi pada pengelasan baja karbon rendah. Material yang digunakan dalam
penelitian ini adalah ASTM A790 dan ASTM SA106 Gr B. Elektroda yang digunakan
adalah EWTH-2. Untuk mengetahui hasil kualitas dari pengelasan ini dilakukan
pengujian tarik dengan mesin gotech computerised universal testing machine, GT–7001 LS,
S/N: TC0900251, dengan kapasitas 500 kN. Selain itu, dilakukan pengujian kekerasan
dengan menggunakan Mitutoyo vickers hardness test dan pengujian metalografi secara
makro dilakukan dengan menggunakan mikroskop optik.
Hasil Dan Pembahasan
A. Hasil Uji Tarik.
Pengujian tarik digunakan untuk mengetahui sifat mekanis bahan baja karbon rendah
yang telah mengalami perlakuan pengelasan. Pengujian tarik yang telah dilakukan
menghasilkan data berupa nilai beban tarik, kuat tarik dari bahan serta berupa grafik load
vs (ΔL). Tabel 1 menunjukkan data spesimen pengujian tarik pada material ASTM A790
dan ASTM A106 Gr. B, sedangkan hasil uji tarik pada kedua spesimen tersebut
ditunjukkan pada Tabel 2 sampai dengan Tabel 4.
No Spesimen Uji
Tebal Terukur ( mm )
Lebar Terukur ( mm )
Luas Efektif (mm² )
Beban Tarik Max (kN)
Kekuatan Tekanan Max
( N/mm² )
Titik Putus
Tipe Kerusakan
No
1
2
3
4
Yield
6
7
Peak
9
Break
Tabel 1 Data Uji Tarik
ASTM A790
T1
T2
9,97
9,98
19,63
19,65
195,71
196,11
164,39
162,09
840
827
BM
Ulet
BM
Ulet
ASTM A 106 Gr B
T1
T2
23,51
23,53
19,67
19,63
426,44
461,89
240,41
238,93
520
517
BM
Ulet
BM
Ulet
Tabel 2 Perhitungan Pengujian Tarik T1 dan T2 ASTM A790
T1 ASTM A790
T2 ASTM A790
Load Pertambahan Strees Strain Load Pertambahan Strees Strain
(Kn)
panjang ΔL N/mm² ɛ ( % (Kn)
panjang ΔL N/mm² ɛ ( % )
(mm)
)
(mm)
0
0
0
0
0
0
0
22
1,8
112,18
1,2
21
1,7
107,3
1,1
47
3,1
239,66
2
45
2,9
229,93
1,9
70
5,7
356,94
3,8
62
3,5
316,79
2,3
124
10,2
632,29
6,8
121
7,8
618,26
5,2
150
12,4
764,87
8,2
142
8,9
725,56
5,9
159
14,5
810,76
9,6
155
12,5
791,98
8,3
162
17,6
826,06
11,7
164
15,2
837,97
10,1
145
18,5
739,38
12,3
140
17,5
715,34
11,6
100
22,5
509,91
15
100
20,1
510,96
13,4
139
Seminar Nasional Pakar ke 1 Tahun 2018
Buku 1
ISSN (P) : 2615 - 2584
ISSN (E) : 2615 - 3343
Tabel 3 Pengujian Tarik T1 dan T2 ASTM A106 Gr.B
T1 ASTM A 106 Gr. B
T2 ASTM A 106 Gr. B
No
Load Pertambahan Strees Strain Load Pertambahan Strees Strain
(Kn) panjang ΔL ( N/mm² ɛ ( % (Kn) panjang ΔL ( N/mm² ɛ ( %
mm )
)
mm )
)
1
0
0
0
0
0
0
0
0
2
24
1,7
57,56
1,1
23
1,5
53,93
1
3
51
3,1
122,33
2
49
2,9
114,9
1,9
4
76
4,8
182,3
3,2
74
4,6
173,52
3
Yield 153
7,2
367
4,8
152
7,3
356,43
4,8
6
188
10,8
450,95
7,2
189
10,6
443,2
7
7
219
14
525,31
9,3
226
13,6
530,6
9,1
Peak
238
17,9
570,89
11,9
240
17,8
562,79
11,8
9
207
25,1
496,53
16,7
211
24,1
494,79
16
Break 176
28,5
422,17
19
175
28,3
410,37
18,8
Tabel 4. Data Hasil Pengujian Tarik posisi pengelasan A790 dan A 106 Gr. B
σᵤ (N/mm²)
σᵧ (N/mm²)
Ketangguhan
(N/mm²)
ɛ (%)
Material
ASTM A790
ASTM A 106
Gr. B
T1
T2
840
827
520
517
RataRataRataT1 T2
T1 T2
T1
Rata
Rata
Rata
833 618 632 625 13,4 15 14,2 74,85
518
356 367
361,5
18,8
19
18,9
82,6
RataRata
78,72
66,02 72,31
69,16
T2
(a)
(b)
Gambar 2 Grafik perbandingan Tegangan vs Regangan pada (a) Benda uji 1 dan (b)
Benda Uji 2
Grafik hasil uji tarik yang ditunjukkan pada Gambar 2 dapat dinyatakan bahwa kekuatan
tarik terbesar dari kedua material terdapat pada material ASTM A790, yaitu sebesar 833
N/mm², sedangkan pada material ASTM A106 Gr.B memiliki kekuatan tarik sebesar 518
N/mm². Untuk nilai ketangguhan pada kedua material didapat nilai sebagai berikut,
yaitu ASTM A790 memiliki nilai ketangguhan sebesar 78,72 N/mm² dan pada spesimen
ASTM A106 Gr.B memiliki nilai ketangguhan sebesar 69,16 N/mm².
B. Hasil Uji Kekerasan
Pengujian kekerasan yang dilakukan di PT. Hi-Test Laboratory of Mechanical Testing
dengan menggunakan The Mitutoyo Vickers Hardneess Testing Machine. Model HV-113,
S/N: 500261112. Nilai minimum uji kekerasan Vickers menurut standart ASTM A 370
adalah 130 VHN untuk memenuhi standart tersebut pengujian kekerasan harus melebihi
140
Seminar Nasional Pakar ke 1 Tahun 2018
Buku 1
ISSN (P) : 2615 - 2584
ISSN (E) : 2615 - 3343
nilai kekerasan yang ditetapkan. Gambar 3 menunjukkan titik pada pengujian kekerasan.
Hasil dari pengukuran kekerasaan ditunjukkan pada Tabel 5.
(a)
(b)
Gambar 3 Penampang titik-titik pengujian kekerasan (a) ASTM A106Gr. B (b) ASTM
A790
Tabel 5 Hasil uji kekerasan menggunakan Vickers Hardness
Hasil kekerasan Vickers
Hasil kekerasan Vickers A
A790
106 Gr. B
Lokasi
Line 1
Line 2
Line 1
Line 2
No Hasil No Hasil
No
Hasil No Hasil
1
230
1
239
1
147
1
151
BM
2
228
2
238
2
147
2
154
3
228
3
225
3
148
3
149
4
245
4
278
4
153
4
176
HAZ
5
224
5
258
5
160
5
176
6
262
6
228
6
177
6
180
7
246
7
246
7
194
7
161
Weld Metal
8
242
8
239
8
186
8
166
9
250
9
245
9
178
9
165
10
217
10
246
10
195
10
171
HAZ
11
219
11
241
11
190
11
176
12
227
12
244
12
187
12
178
13
244
13
220
13
143
13
147
BM
14
246
14
216
14
145
14
152
15
236
15
233
15
148
15
150
C. Hasil Uji Metalografi/Makro
Pengujian makro dilakukan untuk mengetahui kondisi yang terjadi pada spesimen,
seperti ada atau tidak adanya cacat dan porositas. Hasil pengujian foto makro dari
dengan perbesaran 10x ditunjukkan pada Gambar 4.
(a)
(b)
Gambar 4 Foto Makro (a) ASTM A790 (b) ASTM A106 Gr.B
141
Seminar Nasional Pakar ke 1 Tahun 2018
Buku 1
ISSN (P) : 2615 - 2584
ISSN (E) : 2615 - 3343
Kesimpulan
Hasil penelitian menunjukkan bahwa:
1. Hasil pengujian tarik las GTAW menunjukkan bahwa kekuatan tarik material A790
pada weld metal terbesar dari kedua material yaitu sebesar 833 N/mm² dan 518 N/mm²
pada material A106 Gr.B. Hasil uji tarik dari kedua material tersebut masih memenuhi
syarat standar material untuk aplikasi pipa geothermal.
2. Hasil pengujian vickers pada pengelasan GTAW pada material A790 daerah weld metal
adalah 244 Kgf dan untuk daerah HAZ adalah 240 Kgf, sedangkan untuk material A
106 Gr.B pada weld metal adalah 175 Kgf dan pada daerah HAZ A 106 Gr.B adalah 176
Kgf.
3. Hasil uji makro dengan pembesaraan 10x menggunakan mikroskop optik
menunjukkan tidak terlihat adanya porositas pada material A790 dan A 106 Gr.B, dan
tidak adanya juga cacat crack atau retakan pada weld metal.
Daftar Pustaka
Balasubraimanian, Ravisankar, Reddy, 2007, Effect Of Pulsed Current Welding On
Mechanical Properties Of High Strength Aluminum Alloy. The International Journal of
Advanced Manufacturing Technology, Vol. 36, Isuue 3-4, pp. 254-262.
Chern, Tseng, Tsai, 2011, Study of The Characteristic of Duplex Stainless Steel Activated
Tungsten Inert Gas Welds. Material and Desain, Vol. 32, Issue 1, pp. 255-263
Kumar Senthil, Balasubraimanian , Sanafullah, 2007, Influence Pulse Current Tungsten
Inert Gas Welding Parameters on The Tensile Properties of AA 6061 Aluminium Alloy.
Material and Design. Vol. 28. Issue 7. Pp. 2080-2092.
Mikell. P. Groover, (2010).Smithells Metals Reference Book, 7th Edition, ButterworthHeinerman, Oxford.
Muhamad Hafid Huda, 2017, Pengaruh Pengelasan TIG dan MIG Terhadap Kekuatan
Tarik Dan Bending Pada Sambungan Plat Almunium 5083. Departemen teknik
pekapalan, Fakultas Teknik, Universitas Diponegoro. KAPAL, Vol. 14, No.1 pp. 14-20
Subodh Kumar, Shahi, 2011, Effect heat input of A Microstructure and Mechanical
Properties of gas Tungsten Arc Welded AISI 304 Stainless Steel Joints. Materials and
Desaign, Vol. 32, Issue 6, pp. 3617-3623.
Syahrani Awal, 2017, Pengaruh Variasi Arus Pengelasan GTAW Terhadap Sifat
MekanisPada Pipa Baja Karbon ASTM A 106. Jurnal Mekanikal, vol. 8 No.1 pp. 721– 729.
Wiryosumarto H dan Toshie Okumura, 1979, Teknologi Pengelasan Logam, PT. Pradnya
Paramita, Jakarta, 1979.
142