Memilih bahan las yang tepat sangat penting untuk memastikan pengelasan yang kuat dan tahan lama. Panduan ini membahas prinsip-prinsip dan praktik terbaik untuk memilih material pengelasan berdasarkan persyaratan kinerja sambungan las, pertimbangan proses manufaktur, dan faktor ekonomi. Dari baja karbon hingga baja tahan karat, artikel ini memberikan kriteria terperinci untuk berbagai bahan, membantu Anda membuat keputusan yang tepat untuk mencapai hasil pengelasan yang optimal. Baik saat Anda berurusan dengan kondisi suhu tinggi atau mencari solusi hemat biaya, Anda akan menemukan wawasan yang berharga untuk meningkatkan proyek pengelasan Anda.
Untuk mendapatkan sambungan las berkualitas tinggi, pemilihan bahan las harus masuk akal. Karena perbedaan besar dalam kondisi pengoperasian komponen yang dilas, sifat material dan komposisi bahan dasar sangat bervariasi, dan proses pembuatan komponen sangat kompleks dan beragam.
Oleh karena itu, perlu mempertimbangkan berbagai aspek secara komprehensif untuk menentukan bahan las yang sesuai.
Pemilihan bahan las harus mengikuti prinsip-prinsip berikut:
(1) Memenuhi persyaratan sambungan las kinerja, termasuk suhu kamar dan kekuatan jangka pendek suhu tinggi, kinerja lentur, ketangguhan benturan, kekerasan, komposisi kimia, dan persyaratan kinerja khusus untuk sambungan dalam standar teknis dan gambar desain, seperti kekuatan jangka panjang, batas mulur, ketahanan oksidasi suhu tinggi, ketahanan korosi, dll.
(2) Memenuhi persyaratan kinerja proses manufaktur dan kinerja proses pengelasan sambungan las.
Komponen yang membentuk sambungan las pasti membutuhkan berbagai proses pembentukan dan pemotongan selama proses pembuatan, seperti stamping, rolling, bending, turning, planing, dll., Yang membutuhkan sambungan las untuk memiliki kemampuan deformasi plastik tertentu, kinerja pemotongan, kinerja komprehensif suhu tinggi, dll.
Proses pengelasan membutuhkan kinerja proses yang baik dari bahan las dan kemampuan untuk menahan cacat seperti retak sesuai dengan perbedaan sifat pengelasan bahan dasar.
(3) Ekonomi yang wajar.
Selain memenuhi persyaratan minimum untuk berbagai kinerja dan performa manufaktur yang disebutkan di atas, bahan las yang murah harus dipilih untuk mengurangi biaya produksi dan meningkatkan manfaat ekonomi.
Misalnya, saat mengelas baja karbon rendah untuk komponen penting menggunakan las busur manual, elektroda yang dilapisi alkali harus lebih disukai karena elektroda ini sepenuhnya terdeoksidasi, terdesulfurisasi, dan memiliki kandungan hidrogen yang rendah, dengan ketahanan terhadap retakan yang baik serta ketangguhan impak logam las.
Untuk beberapa komponen non-kritis, elektroda asam dapat digunakan karena masih dapat memenuhi persyaratan kinerja komponen non-kritis, memiliki kemampuan proses yang baik, dan murah, yang dapat mengurangi biaya produksi.
Saat memilih bahan las untuk baja karbon dan rendah baja paduan (termasuk baja tahan panas paduan rendah dan baja berkekuatan tinggi paduan rendah), faktor-faktor berikut harus dipertimbangkan:
(1) Prinsip kekuatan yang sama dan ketangguhan yang sama
Untuk komponen penahan tekanan, perhitungan kekuatan biasanya didasarkan pada tegangan tarik yang diijinkan dari material.
Tegangan tarik yang diijinkan terkait dengan batas bawah kekuatan tarik standar material, yaitu tegangan yang diijinkan [σ] = σb / nb (nilai dari nb bervariasi sesuai dengan standar yang berbeda), di mana [σ] adalah tegangan tarik yang diijinkan dari material, σb adalah batas bawah dari kekuatan tarik standar material, dan nb adalah faktor keamanan (nilai nb bervariasi sesuai dengan standar yang berbeda).
Oleh karena itu, sebagai bagian dari komponen, kekuatan tarik las tidak boleh kurang dari batas bawah kekuatan tarik standar bahan dasar.
Pada saat yang sama, perhatian harus diberikan pada fakta bahwa kekuatan tarik logam yang diendapkan dari bahan las tidak boleh jauh lebih tinggi daripada kekuatan tarik bahan dasar, yang dapat menyebabkan pengurangan plastisitas lasan dan peningkatan kekerasan, yang tidak kondusif untuk proses manufaktur selanjutnya.
Meskipun perhitungan kekuatan hanya mempertimbangkan kekuatan tarik material dan berbagai standar evaluasi proses tidak memerlukan kekuatan luluh pengelasan, ketika memilih bahan pengelasan, kekuatan luluh dari logam yang diendapkan dari bahan pengelasan juga harus dipertimbangkan agar tidak lebih rendah dari kekuatan luluh bahan dasar, dan perhatian harus diberikan untuk memastikan rasio kekuatan luluh-ke-tarik tertentu.
Ketika sambungan beroperasi pada suhu tinggi, perhitungan tegangan yang diijinkan biasanya didasarkan pada batas bawah dari kekuatan tarik suhu tinggi jangka pendek yang ditentukan oleh material pada suhu kerja (atau suhu desain), yaitu, [σt] = σbt / nb, di mana [σtadalah tegangan yang diijinkan yang dihitung berdasarkan batas bawah kekuatan tarik suhu tinggi jangka pendek pada suhu t, σbt adalah batas bawah dari kekuatan tarik suhu tinggi jangka pendek yang ditentukan oleh material pada suhu t, atau tegangan yang diijinkan dihitung berdasarkan kekuatan jangka panjang dan batas mulur material pada suhu kerja, yaitu, [σD t] = σDt / nD, di mana [σDt) adalah tegangan yang diijinkan yang dihitung berdasarkan kekuatan jangka panjang pada suhu t, σDt adalah kekuatan jangka panjang material pada suhu t, dan nD adalah faktor keamanan (nilai nD bervariasi sesuai dengan standar yang berbeda).
Oleh karena itu, ketika memilih bahan las untuk sambungan las operasi suhu tinggi, kekuatan tarik suhu tinggi jangka pendek atau kekuatan jangka panjangnya tidak boleh lebih rendah dari nilai yang sesuai dengan bahan dasarnya.
Untuk baja karbon dan baja paduan rendah biasa, pemilihan bahan las terutama mempertimbangkan kekuatan tarik bahan las, dan kecocokan komposisi kimia antara logam yang diendapkan dan logam dasar mungkin tidak dipertimbangkan.
Namun, untuk baja tahan panas Cr-Mo, pemilihan bahan las tidak hanya harus mempertimbangkan kekuatannya yang sama tetapi juga mempertimbangkan untuk mencocokkan elemen paduan untuk memastikan bahwa kinerja komprehensif sambungan las konsisten dengan logam dasar.
Dalam kasus khusus di mana komponen dirancang berdasarkan kekuatan luluh material, prinsip kekuatan luluh yang sama harus menjadi faktor pertimbangan yang penting.
Karena kondisi pengoperasian komponen yang berbeda, fraktur getas sering terjadi selama pengoperasian karena ketangguhan yang tidak memadai, terutama untuk komponen yang bekerja pada suhu rendah atau komponen berdinding tebal berkekuatan tinggi.
Oleh karena itu, standar yang relevan memiliki persyaratan yang jelas untuk ketangguhan benturan sambungan las. Saat memilih bahan las, perlu dipastikan bahwa ketangguhan benturan las memenuhi persyaratan standar yang relevan.
Namun, standar yang berbeda memiliki persyaratan yang berbeda untuk ketangguhan benturan sambungan. Peraturan Pengawasan Keselamatan Ketel Uap menetapkan bahwa ketangguhan benturan sambungan las tidak boleh lebih rendah dari batas bawah ketangguhan benturan yang ditentukan oleh bahan dasar.
Jika bahan dasar tidak memiliki indeks ketangguhan benturan, indeks tersebut tidak boleh lebih rendah dari 27J. Itu Kapal Bertekanan Baja Standar GB150 menetapkan bahwa nilai ketangguhan benturan sambungan ditentukan menurut kekuatan tarik baja terendah. Untuk baja karbon dan baja paduan rendah, ketangguhan benturan minimum sambungan adalah:
Untuk bejana bersuhu rendah, nilai ketangguhan impak tidak boleh lebih rendah dari batas bawah nilai yang ditentukan dari bahan dasar.
Namun, peraturan ASME VIII-1 menentukan apakah sambungan perlu memastikan kinerja ketangguhan benturan berdasarkan tingkat kekuatan, ketebalan, suhu kerja, dan rasio tegangan desain terhadap tegangan yang diijinkan pada material.
Jika sambungan memiliki persyaratan ketangguhan impak, nilai ketangguhan impak minimum yang dijamin ditentukan berdasarkan tingkat kekuatan dan ketebalan material.
Singkatnya, saat memilih bahan las, kita harus menentukan persyaratan ketangguhan benturan sambungan sesuai dengan standar desain, manufaktur, dan inspeksi produk, dan memilih bahan las yang sesuai untuk memenuhi persyaratan standar, yaitu persyaratan untuk kinerja penggunaan.
Saat mempertimbangkan persyaratan ketangguhan benturan, perhatian harus diberikan pada suhu desain dan suhu pengoperasian struktur.
Jika suhu pengoperasian sama atau lebih tinggi dari suhu kamar, hanya ketangguhan impak suhu kamar dari sambungan yang perlu dipertahankan; jika di bawah suhu kamar, nilai ketangguhan impak yang ditentukan dalam standar atau gambar pada suhu yang sesuai harus dipastikan.
Tentu saja, kinerja sambungan las tidak hanya terkait dengan bahan las tetapi juga terkait dengan proses pengelasan.
Oleh karena itu, pemilihan bahan las untuk sambungan merupakan masalah yang rumit.
(2) Mempertimbangkan persyaratan dan dampak dari proses manufaktur
Setelah pengelasan komponen, mereka sering kali perlu menjalani berbagai proses pembentukan seperti menggulung, menekan, menekuk, dan kalibrasi.
Oleh karena itu, sambungan las dan material dasar harus memiliki kapasitas deformasi tertentu, terutama kapasitas deformasi dingin, yang diukur dengan uji tekuk sambungan. Banyak standar yang telah menetapkan persyaratan yang jelas untuk uji tekuk sambungan las dari berbagai bahan.
"Peraturan Pengawasan Teknis Keselamatan Ketel Uap" menetapkan bahwa diameter poros lentur D = 3a (a adalah ketebalan spesimen) selama uji tekukan, dan baja karbon memenuhi syarat untuk a sudut lentur 180°, sedangkan baja paduan rendah memenuhi syarat untuk 100°.
GB150-99 Steel Pressure Vessels dan ASME Section IX menetapkan bahwa ketika ada material yang mengalami uji tekuk, diameter poros tekuk D = 4a, dan sudut tekuk 180° memenuhi syarat.
Oleh karena itu, ketika memilih bahan las, kinerja pembengkokan logam las harus memenuhi persyaratan standar di atas.
Selain itu, pemilihan bahan las juga harus mempertimbangkan efek dari proses perlakuan panas pasca-las (seperti anil pasca-las, normalisasi, pendinginan dan penempaandll.) pada sifat logam las.
Perlu dicatat bahwa pasca-pengelasan anil Perlakuan panas, terutama normalisasi pasca pengelasan, dapat menyebabkan perubahan signifikan pada sifat logam las. Jika komponen pengelasan relatif tipis, perlakuan panas pelepas tegangan setelah pengelasan tidak diperlukan.
Selama kinerja logam las dalam kondisi as-welded memenuhi persyaratan yang relevan. Untuk komponen pengelasan berdinding tebal, menurut standar manufaktur yang relevan, anil pelepas tegangan harus dilakukan setelah pengelasan jika ketebalan dinding melebihi batas tertentu.
Temperatur pemanasan dan waktu penahanan yang berbeda selama perlakuan panas akan menyebabkan perubahan yang berbeda pada sifat-sifat logam las.
Dalam bidang teknik, parameter Larson-Miller, yang juga dikenal sebagai parameter tempering, digunakan untuk membahas sifat sambungan yang dipengaruhi oleh suhu pemanasan dan waktu penahanan anil pelepas tegangan. Rumus untuk parameter temper adalah:
[P] = T (20 + logt) × 10-3
Di mana T adalah suhu absolut dalam Kelvin, dan t adalah waktu dalam jam.
Parameter tempering〔P〕 = T (20 + Logt) × 10-3
Secara umum, ketika nilai [P] meningkat, kekuatan tarik dan kekuatan luluh logam las menurun, elongasi meningkat, dan ketangguhan impak berfluktuasi.
Gambar 1 dan 2 menunjukkan hubungan antara parameter tempering logam yang diendapkan dan sifat mekanik untuk batang las CMA96 dan CMA106.
Oleh karena itu, ketika memilih perlakuan panas pasca-pengelasan untuk material pengelasan, perlu dipertimbangkan apakah sifat mekanis logam yang diendapkan pada nilai [P] yang sesuai memenuhi standar yang relevan.
Perlu dicatat bahwa ketika sambungan yang dilas perlu menjalani hot stamping, kalibrasi panas, pengerolan panas, atau proses pembentukan panas lainnya setelah pengelasan, jika suhu pemanasan mencapai di atas suhu AC3 material dan disimpan untuk jangka waktu tertentu sebelum pendinginan di udara diam, laju pendinginan selama proses normalisasi jauh lebih lambat dibandingkan dengan proses pengelasan.
Proses yang dinormalisasi akan menghasilkan logam las yang bertahan lebih lama pada suhu 800-500 ℃ daripada selama proses pengelasan.
Membiarkan baja dipanaskan di atas AC3 selama proses normalisasi akan menyebabkan austenisasi lengkap, diikuti dengan rekristalisasi selama pendinginan, yang menghancurkan struktur logam las yang awalnya terlalu dingin dan sangat mengurangi kekuatan las.
Pengurangan yang paling parah dapat melebihi 100 MPa. Oleh karena itu, untuk sambungan las yang perlu menjalani proses pembentukan panas, material las yang dipilih harus memiliki tingkat kekuatan 50-100 MPa lebih tinggi daripada material yang dilas dalam kondisi as-welded atau dengan perlakuan penghilang tegangan.
Misalnya, untuk 19Mn6, kawat las busur terendam dalam kondisi as-welded adalah H08MnMO, sedangkan untuk kondisi normalisasi dan temper, H08Mn2Mo harus digunakan sebagai gantinya.
Untuk SA675, bahan batang pengangkat drum uap 300.000 kW dengan kekuatan tarik minimum 485 MPa, batang las J507 biasanya digunakan untuk pengelasan busur manual.
Namun, dalam kasus sambungan las pada bagian tikungan yang menjalani perlakuan pembengkokan panas dan normalisasi, J607 direkomendasikan berdasarkan hasil eksperimental.
Ketika memilih material las untuk sambungan las yang mengalami perlakuan normalisasi dan tempering, tidak hanya kekuatannya yang harus dipertimbangkan untuk ditingkatkan sebesar 50-100MPa di atas kondisi normal, tetapi juga komposisi kimiawi dari logam las harus setara dengan material dasar. Hal ini karena komposisi dan kandungan paduan menentukan suhu AC3 material.
Jika komposisi kimiawi logam las dan bahan dasar sangat berbeda, suhu AC3 juga akan sangat berbeda. Apabila material dasar dan logam las dinormalisasi bersama-sama, maka tidak mungkin menentukan suhu normalisasi yang sesuai.
Selain itu, jika sambungan las membutuhkan perlakuan quenching dan tempering, dampak perlakuan tersebut terhadap kinerja sambungan juga harus dipertimbangkan. Kekuatan material las untuk sambungan yang dipadamkan dan ditempa mungkin lebih rendah daripada sambungan yang dinormalisasi dan ditempa.
Misalnya, untuk BHW35, H10Mn2NiMo digunakan setelah pengelasan busur listrik dan normalisasi, sedangkan untuk perawatan pendinginan dan tempering, H10Mn2Mo dapat digunakan sebagai gantinya.
Pertimbangkan kemampuan las material dan karakteristik metalurgi dari metode pengelasan. Material yang berbeda memiliki kemampuan las yang berbeda, dan ada persyaratan yang berbeda untuk kandungan elemen kunci tertentu. Saat memilih material pengelasan, kemampuan las material harus dipertimbangkan.
Sebagai contoh, logam las dari baja tahan panas 2.25Cr-1Mo dapat mengalami apa yang disebut fenomena temper embrittlement ketika menahan atau mendinginkan secara perlahan pada kisaran suhu 332-432 ℃, yang menyebabkan peningkatan signifikan pada suhu transisi getas logam las.
Penelitian telah menunjukkan bahwa sensitivitas embrittlement temper ini jenis las logam disebabkan oleh pengotor P, As, Sb, dan Sn yang membelok pada batas butir. Secara umum diyakini bahwa penggetasan temper suhu rendah pada logam las terkait dengan kandungan P dan Si. Kandungan P dan Si dalam logam las harus dikurangi menjadi P≤0.015% dan Si ≤0.15%.
Oleh karena itu, untuk pengelasan busur terendam baja tahan panas Cr-Mo, HJ350 fluks pengelasan dengan mangan sedang dan silikon sedang harus dipilih sebagai pengganti HJ431 yang cocok dengan kawat H08Cr3MnMoA. Sensitivitas penggetasan temper dari logam las tergantung pada seri paduan logam las. Demikian pula, logam las seri C-Mo, Mn-Mo, dan Mn-Ni-Mo juga memiliki masalah penggetasan temper.
Bahan las dengan fluks las HJ350 yang cocok harus digunakan untuk kawat las busur terendam dari seri yang disebutkan di atas untuk mengurangi kandungan Si dalam logam las. Sebagai contoh, kawat las busur terendam H08Mn2Mo harus dicocokkan dengan fluks las HJ350 untuk pengelasan BHW35. Jika ketangguhan impak yang lebih tinggi dari logam las diperlukan, fluks las juga harus berupa fluks campuran HJ250 atau HJ250 + HJ350.
Namun, untuk kabel las silikon rendah seperti H08MnA dan H10Mn2, tidak ada fenomena penggetasan temper pada logam las. Kedua jenis kabel las ini harus digunakan dengan fluks las silikon tinggi dan mangan tinggi HJ431 saat mengelas baja 20# atau 16Mn.
Dengan menggunakan fluks pengelasan mangan tinggi dan silikon tinggi, kolam pengelasan akan disilikonkan, dan sejumlah kandungan silikon dalam logam las bermanfaat untuk proses deoksidasi logam las, mencegah terjadinya pori-pori. Saat memilih bahan pengelasan, karakteristik metalurgi dari metode pengelasan yang berbeda juga harus dipertimbangkan.
Misalnya, untuk pengelasan busur logam gas dengan CO2 atau CO2 + Ar sebagai gas pelindungtidak ada reaksi metalurgi antara fluks atau kawat las dan logam selama proses pengelasan. Namun, mungkin ada reaksi antara CO2 dan elemen logam untuk membentuk oksida besi FeO.
Oleh karena itu, kawat las harus mengandung silikon dan mangan dalam jumlah yang sesuai untuk mengurangi reaksi reduksi dan memastikan pembentukan struktur las yang padat. Dalam tungsten inert pengelasan gastidak ada reaksi reduksi oksidasi, dan kawat pengisi serta bahan dasar benar-benar dilebur kembali.
Oleh karena itu, sistem pengelasan busur argon kawat harus sepenuhnya terdeoksidasi, dan bahan baja yang mendidih tidak boleh digunakan. Jika tidak, pori-pori akan muncul pada pengelasan. Tenang bahan baja harus digunakan sebagai gantinya, dan tidak perlu memiliki kandungan Si dan Mn tertentu dalam kawat las
Misalnya, ketika menggunakan baja tahan panas 15CrMo untuk pengelasan dengan las busur argon, kawat las H08CrMo harus dipilih; sedangkan untuk elektroda fusi pengelasan berpelindung gas, kawat las H08CrMnSiMo harus dipilih.
Prinsip kekuatan yang sama antara bahan las dan bahan induk tidak sepenuhnya berlaku untuk baja tahan karat austenitik. Saat digunakan di lingkungan korosif tanpa persyaratan kekuatan khusus, perhatian utama adalah sifat anti-korosi sambungan las.
Jika digunakan dalam kondisi suhu tinggi dan tekanan tinggi dengan pekerjaan jangka pendek, diperlukan suhu tinggi dan kekuatan jangka pendek tertentu, sedangkan pekerjaan jangka panjang memerlukan kekuatan tahan lama dan batas mulur yang cukup dari logam las.
Sebagai contoh, ketika pipa SA213-TP304H digunakan dalam kondisi tekanan tinggi dan suhu tinggi, bahan las E308H harus dipilih.
Saat mengelas baja tahan karat austenitik, pemilihan bahan pengelasan terutama mempertimbangkan bahwa komposisi kimiawi dari logam yang diendapkan harus setara dengan komposisi kimiawi dari bahan dasar.
Selama komposisi kimiawi dari logam yang diendapkan dari bahan las sama dengan komposisi kimiawi dari bahan dasar, kinerja logam las dapat setara dengan bahan dasar, termasuk sifat mekanik, ketahanan terhadap korosi, dll.
Perhatian khusus harus diberikan pada persyaratan khusus untuk ketahanan korosi di bawah kondisi proses manufaktur atau gambar.
Untuk mencegah retak intergranular selama pengelasan, yang terbaik adalah menggunakan bahan las baja tahan karat dengan kandungan karbon rendah (karbon sangat rendah) dan mengandung Ti dan Nb.
Jika kandungan SO2 pada lapisan atau fluks batang las terlalu tinggi, maka tidak cocok untuk mengelas baja austenitik dengan kandungan nikel tinggi.
Untuk mencegah retakan panas pada lasan (retakan pemadatan), kandungan pengotor seperti P, S, Sb, dan Sn harus dikontrol, dan lebih disukai untuk menghindari pembentukan fase tunggal austenit struktur dalam logam las sebanyak mungkin.
Meskipun banyak bahan yang menyatakan bahwa kandungan ferit dalam logam las baja tahan karat austenitik bermanfaat untuk mengurangi kecenderungan las retak logamsejumlah besar logam las baja tahan karat austenitik murni telah digunakan selama bertahun-tahun dan sambungannya bekerja dengan baik.
Kandungan ferit yang tepat menguntungkan untuk ketahanan korosi pada media tertentu, tetapi berbahaya terhadap dampak logam las dalam kondisi suhu rendah.
Dengan mempertimbangkan faktor-faktor yang komprehensif, umumnya diinginkan bahwa kandungan ferit dalam baja tahan karat austenitik harus berada di antara 4% dan 12%, karena kandungan ferit 5% dapat mencapai ketahanan yang memuaskan terhadap korosi antar butir.
Kandungan ferit dalam lasan dapat diperkirakan dengan menggunakan komposisi kimia dari logam las, yang dikonversi menjadi setara Cr dan setara Ni, melalui bagan struktur mikro.
Grafik yang umum digunakan termasuk WRC-1988, Esptein dan DeLong.
Bagan WRC-1988 cocok untuk baja tahan karat seri 300 dan baja tahan karat dupleks, tetapi tidak berlaku untuk material dengan N>0,2% dan Mn>10%. Bagan Epstein cocok untuk baja tahan karat austenitik yang diperkuat nitrogen seri 200 dengan Mn <1,5% dan N <0,25%.
Saat memilih austenitik pengelasan baja tahan karat bahan, perhatian harus diberikan pada pengaruh metode pengelasan terhadap komposisi kimia dari logam yang diendapkan. Pengelasan gas inert tungsten memiliki pengaruh paling kecil terhadap perubahan komposisi kimia logam las, dan perubahan lainnya kecuali C dan N kecil pada logam las yang tidak diencerkan.
Secara khusus, kehilangan C adalah yang terbesar. Misalnya, ketika kandungan C elektroda adalah 0,06%, kandungan dalam logam endapan yang tidak diencerkan dari pengelasan busur argon adalah 0,04%, dan kandungan N dalam logam las meningkat sekitar 0,02%.
Kandungan Mn, Si, Cr, Ni, dan Mo dalam logam yang diendapkan dapat mengalami sedikit perubahan selama pengelasan busur berpelindung gas elektroda leleh, sedangkan kehilangan C hanya 1/4 dari pengelasan busur argon, dan peningkatan kandungan N jauh lebih tinggi. Jumlah peningkatan berbeda menurut proses pengelasan yang berbeda, hingga maksimum 0,15%.
Selama pengelasan busur manual dan pengelasan otomatis busur terendam, elemen paduan dalam logam las secara bersama-sama dipengaruhi oleh lapisan, fluks, kawat las, dan elektroda.
Khusus untuk material pengelasan dengan transisi elemen paduan melalui lapisan atau fluks, tidak mungkin memperkirakan komposisi kimia logam las dengan komposisi kimia kawat las atau elektroda.
Tentu saja, kandungan ferit dalam lasan dapat diperkirakan dari kandungan paduan dalam logam las, tetapi nilai estimasi ini memiliki deviasi tertentu dari nilai sebenarnya karena laju pendinginan selama proses pengelasan juga mempengaruhi kandungan ferit.
Secara umum disepakati bahwa jika kandungan elemen paduan dalam logam las sama persis, kandungan ferit akan berbeda tergantung pada metode pengelasan.
Kandungan ferit paling tinggi pada kelongsong strip dan paling rendah pada pengelasan busur argon. Bahkan dengan kelongsong strip yang sama, ditemukan bahwa kandungan ferit pada awal dan akhir pengelasan sekitar 2-3% lebih rendah daripada segmen tengah.
Dengan standarisasi bahan baja tahan karat dan bahan las, pemilihan bahan las baja tahan karat austenitik menjadi sederhana. Nilai material pengelasan yang sesuai dapat dipilih berdasarkan nilai bahan baja tahan karatseperti memilih elektroda E316 untuk baja tahan karat SA240-316.
Untuk baja tahan karat martensitiksebaiknya menggunakan bahan las yang sama dengan bahan dasarnya. Sebagai contoh, baja 1Cr13 sebaiknya menggunakan bahan las seri E410, dan nomor elektroda las untuk las busur manual adalah G217.
Namun, struktur logam las dari bahan las biasa yang sesuai dengan 1Cr13 memiliki martensit kasar dan ferit, yang keras dan rapuh serta mudah retak. Selain itu, pengelasan harus dipanaskan terlebih dahulu pada suhu 250-350 ℃.
Untuk meningkatkan performa, kandungan S dan P dalam material pengelasan harus dibatasi, kandungan Si harus dikontrol (≤0.30%), dan kandungan C harus dikurangi. Sejumlah kecil Ti, Al, dan Ni dapat ditambahkan untuk memperhalus butiran dan mengurangi pengerasan.
Beberapa data menunjukkan bahwa penambahan kandungan Nb (hingga sekitar 0,8%) pada material pengelasan dapat menghasilkan struktur ferit fase tunggal. Pada kawat las CO2, elemen Ti dan Mn harus ditambahkan untuk mencapai tujuan deoksidasi.
Baja tahan karat martensitik juga dapat menggunakan bahan las baja tahan karat austenitik. Pada saat ini, pengaruh pengenceran logam dasar pada komposisi logam las harus dipertimbangkan. Dengan kandungan Cr dan Ni yang sesuai, pembentukan struktur martensit dalam logam las dapat dihindari. Sebagai contoh, bahan las A312 (E309Mo) dapat digunakan untuk mengelas baja martensitik 1Cr13.
Untuk baja tahan karat feritikbiasanya dilas dengan bahan las yang sama dengan bahan dasarnya. Namun, struktur ferit lasnya kasar dan memiliki ketangguhan yang buruk. Struktur mikro ferit yang dipadamkan dapat ditingkatkan dengan meningkatkan kandungan Nb dalam bahan las.
Sementara itu, perlakuan panas dapat digunakan untuk meningkatkan ketangguhan logam las. Untuk baja tahan karat feritik yang tidak dapat diberi perlakuan panas setelah pengelasan, bahan las austenitik murni juga dapat digunakan untuk mendapatkan sambungan las dengan sifat yang komprehensif.
Pengelasan antara baja karbon rendah dan baja paduan rendah, yang keduanya termasuk dalam baja feritik biasa, serta pengelasan antara baja paduan rendah yang berbeda, termasuk dalam pengelasan baja dengan bahan yang berbeda.
Untuk pengelasan baja semacam itu, material pengelasan dipilih berdasarkan material kelas bawah, mengacu pada tingkat kekuatan yang lebih rendah atau kandungan elemen paduan yang lebih rendah, untuk memastikan bahwa sifat metalurgi pengelasan dapat memenuhi persyaratan material kelas bawah.
Pemilihan bahan bermutu rendah juga memberikan performa pengelasan yang lebih baik dengan harga yang relatif lebih murah, yang bermanfaat untuk mengurangi biaya produksi.
Misalnya, saat mengelas baja dengan bahan yang sama dengan baja yang berbeda untuk baja 20#, baja karbon SA106, 16Mn, 19Mn6, 15MnMoV, BHW35, dan baja paduan rendah lainnya, bahan las yang digunakan benar-benar identik dengan yang digunakan untuk pengelasan baja karbon rendah itu sendiri.
Bahan las yang sesuai untuk pengelasan busur manual, pengelasan busur terendam, dan pengelasan pelindung gas masing-masing adalah J507, H08MnA + HJ431, dan H08Mn2Si.
Pengelasan Baja Tahan Panas Baja Paduan Rendah dan Baja Tahan Panas Baja Paduan Sedang
Karena diskontinuitas komposisi kimiawi dari jahitan las pada material baja yang sama namun berbeda, akan terjadi diskontinuitas yang sesuai pada performa. Jika diskontinuitas ini secara signifikan mempengaruhi performa penggunaan, maka material pengelasan tidak dapat dipilih berdasarkan prinsip kelas rendah.
Misalnya, saat mengelas material SA213-T91 dan SA213-T22, memilih material las 2.25Cr-1Mo untuk pengelasan sesuai dengan prinsip kelas bawah yang biasa akan menghasilkan pengayaan karbon yang parah dan dekarburisasi dekat logam dasar T91 dari garis fusi pada sisi T91.
Hal ini karena T91 mengandung sekitar 9% kromium, sedangkan kawat las 2.25Cr-1Mo mengandung sekitar 2.25% karbon.
Setelah perlakuan anil pasca-las, kandungan kromium di zona yang terpengaruh panas pada sisi T91 jauh lebih tinggi dibandingkan dengan sisi lapisan las, menyebabkan sejumlah besar karbon bermigrasi ke logam dasar dan menghasilkan lapisan pengayaan karbon, yang meningkatkan kekerasan dan menyebabkan struktur mikro yang lebih keras.
Sebaliknya, sisi lapisan las mengalami dekarburisasi yang parah, dengan kekerasan yang lebih rendah dan struktur mikro yang lebih lunak, yang menyebabkan penurunan kinerja sambungan.
Jika material las 9Cr-1Mo dipilih, lapisan las pada sisi T22 akan mengalami pengayaan karbon dan dekarburisasi material dasar. Perlu dicatat bahwa ketika komponen dengan diskontinuitas komposisi kimia tersebut beroperasi pada suhu tinggi, migrasi karbon berlanjut untuk waktu yang lama, sehingga memperburuk kinerja sambungan dan menyebabkan kegagalan operasional.
Penelitian telah menunjukkan bahwa untuk menghindari atau mengurangi fenomena di atas, bahan las dengan komposisi kimia menengah 5Cr-1Mo dapat digunakan untuk pengelasan, atau elemen penstabil karbida seperti Nb dan V dapat ditambahkan ke bahan las untuk memantapkan elemen karbon dan mengurangi terjadinya deviasi karbon.
Dalam percobaan awal yang dilakukan oleh perusahaan domestik, penggunaan bahan las T91 yang mengandung Nb dan V, seperti CM-9cb, TGS-9cb, dan MGS-9cb, untuk mengelas baja dengan bahan yang sama dan berbeda di atas memberikan hasil yang baik.
Saat mengelas sambungan baja yang berbeda dari baja karbon, baja paduan rendah, dan baja tahan karat austenitik, pemilihan material pengelasan harus didasarkan pada suhu kerja sambungan dan kondisi tegangan.
Untuk sambungan baja berbeda yang menahan tekanan dan beroperasi pada suhu di bawah 315°C, material las dengan kandungan paduan Cr dan Ni yang tinggi pada baja tahan karat austenitik dapat digunakan. Berdasarkan komposisi kimia baja karbon (baja paduan) dan baja austenitik, serta ukuran rasio fusi, bahan las yang sesuai dari baja tahan karat austenitik dengan kandungan Cr dan Ni yang sesuai dipilih sesuai dengan diagram struktur ekuivalen nikel dan ekuivalen kromium tertentu untuk menghindari terbentuknya martensit dalam jumlah besar pada pengelasan.
Tentu saja, di dekat garis fusi baja karbon atau baja paduan rendah, zona martensit kecil dapat terjadi. Dengan mengurangi kandungan karbon dari bahan pengelasan, struktur martensit dapat menjadi martensit rendah karbon dengan plastisitas yang lebih baik, yang dapat memastikan kinerja sambungan yang baik.
Untuk sambungan baja berbeda yang menahan tekanan dan beroperasi pada suhu di atas 315°C, bahan las berbasis nikel harus digunakan. Misalnya, ECrNiFe-2, ERCrNiFe-3, dll. Alasan utamanya adalah bahwa menggunakan bahan las baja tahan karat austenitik biasa akan menyebabkan masalah-masalah berikut:
a) Karena perbedaan yang signifikan dalam koefisien ekspansi termal antara ferit dan austenittegangan termal dan kerusakan akibat kelelahan termal dapat terjadi selama operasi suhu tinggi.
b) Karena perbedaan besar dalam kandungan elemen paduan, dekarburisasi parah dan lapisan pengayaan karbon dapat terjadi pada sambungan las di bawah operasi suhu tinggi, yang menyebabkan penurunan kinerja suhu tinggi.
c) Karena struktur zona martensit di dekat garis fusi, struktur mikro lokal lasan menjadi padam dan mengeras.
Menggunakan bahan las berbasis nikel dapat menghindari fenomena di atas. Ini karena:
a) Koefisien muai panas bahan berbasis nikel berada di antara ferit dan austenit.
b) Material berbasis nikel tidak akan menyebabkan dekarburisasi atau pengayaan karbon pada sambungan las.
c) Material berbasis nikel tidak akan menghasilkan struktur martensit selama pengelasan.
Hal ini sangat meningkatkan performa suhu tinggi sambungan.
Namun, untuk sambungan las tanpa bantalan tekanan yang beroperasi pada suhu tinggi, meskipun penggunaan elektroda berbasis nikel dapat memenuhi persyaratan kinerja, biaya produksi mahal, dan tidak perlu digunakan.
Bahan las lain yang lebih murah juga dapat mencapai tujuan yang sama. Melalui sejumlah besar studi eksperimental, negara-negara asing telah menemukan bahwa untuk bantalan non-tekanan pengelasan fillet dalam pembuatan boiler, ketika pipa terbuat dari baja karbon atau baja paduan rendah dan sambungannya terbuat dari baja tahan karat austenitik, bahan pengelasan harus dipilih sesuai dengan prinsip kelas yang lebih rendah.
Misalnya, ketika mengelas pipa SA210C dan attachment SA240-304, AWS E7018-A1 (GB E5018-A1) dapat digunakan untuk pengelasan busur manual, dan MGS-M atau TGS-M (bahan las KOBE) dapat digunakan untuk pengelasan berpelindung gas alih-alih menggunakan bahan las baja tahan karat austenitik.
Alasan utamanya adalah bahwa menggunakan bahan las baja tahan karat austenitik akan menghasilkan zona martensit di dekat garis fusi di sisi pipa, dan jika terjadi keretakan di sisi pipa selama operasi, itu akan menyebabkan kebocoran pipa. Namun, menggunakan bahan las bermutu rendah biasa akan menghasilkan zona martensit di dekat garis fusi di sisi sambungan. Bahkan jika terjadi retakan, tidak akan membahayakan pipa di sisi sambungan.
Sebaliknya, bila pipa terbuat dari baja tahan karat austenitik dan sambungannya terbuat dari baja karbon rendah atau baja paduan rendah, bahan las E309Mo (L) harus digunakan untuk membuat zona martensit terjadi di dekat garis fusi pada sisi sambungan.
Prinsip-prinsip ini telah diterapkan dalam produksi pipa permukaan pemanas 300.000 kW dan 600.000 kW dan secara resmi telah diterapkan dalam produksi pipa permukaan pemanas 200.000 kW.
Sebagai pendiri MachineMFG, saya telah mendedikasikan lebih dari satu dekade karier saya untuk industri pengerjaan logam. Pengalaman saya yang luas telah memungkinkan saya untuk menjadi ahli di bidang fabrikasi lembaran logam, permesinan, teknik mesin, dan peralatan mesin untuk logam. Saya terus berpikir, membaca, dan menulis tentang subjek-subjek ini, terus berusaha untuk tetap menjadi yang terdepan di bidang saya. Biarkan pengetahuan dan keahlian saya menjadi aset bagi bisnis Anda.
ID 
EN 
AR 
DE 
ES 
FR 
IT 
JA 
NL 
PT 
PT_BR 
RU 
KO 
TR