1.Las
Busur Rendam (SAW)
1.1 Las SAW
SAW atau las
busur terbenam termasuk salah satu las busur listrik, dimana busur dan kawah
las ditutupi oleh lelehan flux dan lapisan butiran-butiran flux seperti tampak
pada Gambar 1
Gambar 1.
Submerged Arc Welding (SAW)
Pada proses
ini busur las tidak terlihat. Elektroda diumpankan secara kontinyu dari sebuah
gulungan dengan cara yang sama seperti pada proses GMAW. Panas busur melelehkan
base metal, elektroda dan flux sehingga menghasilkan kawah las yang ditutupi oleh
lapisan slag cair. Lapisan slag melindungi kawah las sampai membeku. Karena
busur tidak terlihat, pengelasan dapat dilakukan tanpa menimbulkan radiasi
besar dimana hal ini sudah merupakan sifat dari proses busur terbuka, dan juga
menghasilkan sangat sedikit asap.
Pengelasan
dengan proses SAW pada umumnya dilakukan di bengkel-bengkel, karena benda kerja
dapat diletakkan dengan posisi datar untuk memperoleh laju pengisian yang lebih
tinggi. Proses pengelasan SAW juga sudah digunakan dilapangan untuk mengelas
dinding tangki penyimpanan minyak secara horizontal dengan menggunakan alat
khusus pengelasan posisi jam 3, dan juga untuk mengelas plat bola yang dirakit
dilapangan dan diatur untuk pengelasan posisi datar.
Karena
penetrasi SAW dalam, proses ini tidak cocok untuk mengelas root pass tanpa
terlebih dahulu diberi penyangga las. Penyangga (back up) dapat bersifat
sementara atau permanen. Pengelasan dari arah satu sisi bisa dilakukan dengan
memberi bahan penyangga sementara seperti batangan tembaga, flux back up,
atau pita back up khusus dari bahan flux atau keramik. Bahan-bahan penyangga
sementara yang lain adalah batangan baja, yang juga dapat digunakan untuk
meluruskan sambungan. Penyangga ini dilepaskan sebelum mengelas dari arah
sebaliknya.
Sambungan las
untuk SAW pada umumnya dirancang dengan land lebih tebal dan tanpa celah
agar dapat menopang logam las selama pengelasan dari sisi pertama. Karena
penetrasi lebih dalam, sisi sebaliknya dapat dilas tanpa perlu diback
gouging. Contohnya adalah double SAW (disingkat dengan DSW), yang
dilakukan oleh pabrik-pabrik pembuat pipa.
1.2 Karakteristik
Mesin SAW
SAW bisa
digunakan dengan arus searah (DC) atau arus bolak-balik (AC), tetapi arus DC
lebih banyak dipakai karena penyalaan busur lebih mudah dan penetrasinya lebih
dalam. Jenis lain SAW adalah tandem arc welding, yang menggunakan dua
batang elektroda sekaligus, dan bisa dikerjakan dengan arus DC-AC atau AC-AC.
Proses las SAW biasanya dikerjakan secara otomatis. Bisa juga dilakukan secara
semi-otomatis dengan gun genggam tetapi laju pengisian kurang memuaskan.
Flux SAW harus disimpan ditempat yang hangat, kering dan harus direkondisi
apabila .Gambar 2 menunjukan komponen yang terdapat dalam mesin las SAW.
Gambar 2.
Komponen mesin las SAW
lembab
(sesuai dengan petunjuk pabrik). Kawat untuk pengelasan SAW juga mesti disimpan
ditempat yang kering.
1.3
Jenis Kawat Las SAW
Kawat las yang
digunakan untuk las busur rendam memiliki komponen yang kimia yang koberbeda-beda tergantung pengunaanya. Secara
kasar kawat –kawat tersebut dapat dibedakan berdasarkan kandugan mangan(Mn)
sebagai berikut:
1. Kelompok
Mn rendah : kelompok ini mengandung Mn antara 0,2 sampai0,8% dan biasanya
digunakan bersama-sama degan fluks jenis ikatan.
2. Kelompok
Mn sedang : Kandugan Mn dalam kawat las ini berkisar antara 0,8 sampai 1,8% dan
biasanya digunakan degan fluks jenis leburan.
3. Kelompok
Mn tinggi : Kawat las ini mengandung Mn
1,8 sampai 2,2% dan pengunaanya digabung degan fluks jenis leburan. Kawat ini
bisa dipakai dalam berbagai pengunaan misal las lapis tunggal,las lapis banyak,
las tumpul dan las sudut.
Komposisi kimia dari kawat kelompok Mn
rendah dan Mn tinggi yang terdapat dip[asaran dapat di lihat pada tabel
dibawah.kawat tersebut biasanya dibuat degan garis tengah 2,4 ; 3,2; 4,0 ; 4,8 ; 5,6 ; 6,4 dan 8,0 mm.berdasarkan
efisiensi pengelasan,kawat yang banyak digunakan adalah kawat degan diameter
4,0 sampai 6,4 mm.
Tabel
1. komposisi Mn tingi dan
Mn rendah yang biasa digunakan
|
Unsur dan Merek
|
C
|
Si
|
Mn
|
|
US 43
YA
US 36
YD
|
0,06
0,07
0,12
0,13
|
0,01
0,01
0,03
0,02
|
0,37
0,57
1,95
1,94
|
Tabel 2. Diameter kawat dan Besar Arus 1
|
Diameter kawat (mm)
|
2,4
|
3,2
|
4,0
|
4,8
|
6,4
|
8,0
|
|
Besar arus
(mm)
|
<400
|
300-500
|
350-800
|
500-1100
|
700-1600
|
>1000
|
Jenis
Fliks Dalam Las Busur Rendam
Dalam
las busur rendam fluks di klompokan dalam dua jenis yaitu jenis lebur dan jenis
ikatan. Jenis lebur dibuat dari biji besi yang dicairkan lebih dulu dan
kemudian ditumbuk. Sedangkan jenis fluks ikatan terbuat dari serbuk biji dan
serbuk paduan yang dicampur dengan natrium silikat dan dijadikan adonan yang
kemudian dibakar pada suhu rendah sehingga tidak terjadi peleburan.
1.4 Keuntungan dari Pengelasan SAW
Proses las SAW
ini dapat digunakan untuk mengelas carbon steel, low alloy steel, stainless
steel dan beberapa paduan nikel tinggi. Proses ini digunakan secara luas untuk
membuat lapisan anti karat dengan menggunakan elektroda berbentuk lembaran
(tebal 0,5 mm dan lebar 60 mm). Proses las ini dapat dikerjakan dengan arus
lebih tinggi serta elektroda berganda, sehingga diperoleh laju pengisian dua
hingga sepuluh kali lebih cepat dari pada SMAW. Karakteristik penetrasi yang
dalam dari proses SAW ini menyebabkan kampuh las bisa dibuat lebih sempit,
sehingga dapat mengurangi jumlah lapisan yang diperlukan dan juga menghemat
waktu pengelasan. Lapisan slag yang menyelimuti logam las memberikan
perlindungan yang handal terhadap logam las cair, sehingga menghasilkan deposit
las bermutu tinggi.
Sebagai
sebuah proses las busur terbuka, SAW tidak menimbulkan radiasi tinggi dimana
hal ini memberikan kenyamanan kepada juru las. SAW adalah proses las rendah
hydrogen, tetapi kandungan hydrogennya tergantung dari tingkat kekeringan dan jenis
flux yang dipakai. Kekerasan di daerah HAZ cenderung lebih rendah karena panas
masukan yang lebih tinggi menyebabkan laju pendinginan menjadi lebih lambat.
Pada umumnya tampilan bead yang
halus dari pengelasan SAW membuat inspeksi visual menjadi lebih mudah terhadap
cacat-cacat las karena kesalahan operator atau kesalahan fungsi peralatan.berikut
ini merupakan kelebihan las SAW secara ringkas :
v Proses pengelasan sangat efisien dengan arus las yang
tinggi 10
v Penetrasi lasannya dalam
v Tidak diperlukan masker pelindung mata karena busurnya
terkubur
v Jarang terjadi percikan las (spatter) dan asap
v Sedikit sekali gangguan dari angin
1.5 Kelemahan
Di dalam prakteknya, proses las SAW membutuhkan penanganan dan waktu
pemasangan lebih banyak untuk meletakkan benda kerja sedemian rupa sehingga
pengelasan dapat dilakukan dengan posisi datar. Terbatasnya pandangan mata
terhadap busur dan kawah las selama pengelasan membuat proses ini menjadi lebih
sulit dalam mempertahankan posisi las di atas sambungan, meskipun pada umumnya
hal ini tidak menjadi masalah. Waktu pemasangan untuk pengelasan lebih lama
dibandingkan dengan GMAW dan SMAW, sehingga proses ini tidak ekonomis pada
pekerjaan-pekerjaan kecil. Apabila menggunakan panas masukan lebih besar, bisa
terbentuk butiran-butiran kasar di daerah HAZ. Keadaan ini menyebabkan
hilangnya sifat impact, yang pada beberapa aplikasi tidak diperbolehkan.
Pada pengelasan dengan lapisan banyak, harus dipilih kombinasi kawat/flux yang
sesuai sehingga dapat mencegah pembentukan unsur Mn dan Si pada logam las,
karena unsur-unsur ini akan menaikan kekerasan, menurunkan ketangguhan, dan
menimbulkan masalah retak pada sour service.
1.6 Cacat-cacat las yang umum terjadi pada SAW:
1)
Porosity karena kontaminasi pada pengelasan.
Hal ini terjadi karena pembersihan karat dan kerak pada sambungan tidak
sempurna.
2)
Slag inclusion karena muka las terlalu cembung
atau undercut. Hal ini terjadi karena slag terkurung disepanjang sisi
logam las dan tidak terbuang selama pembersihan.
3)
Retak ditengah las-lasan karena bentuk bead
tidak tepat. Hal ini terjadi pada pengelasan dimana kedalamannya lebih besar
dibandingkan lebar.
2. Flux Cored Arc Welding (FCAW)
Flux cored
arc welding atau las busur berinti flux mirip dengan proses las GMAW, yaitu
menggunakan elektroda solid dan tubular yang diumpankan secara kontinyu dari
sebuah gulungan. Elektroda diumpankan melalui gun atau torch
sambil menjaga busur yang terbentuk diantara ujung elektroda dengan base metal.
FCAW menggunakan elektroda dimana terdapat serbuk flux di dalam batangnya.
Butiran-butiran dalam inti kawat ini menghasilkan sebagian atau semua shielding
gas yang diperlukan. Jadi berlawanan dengan GMAW, dimana seluruh gas pelindung
berasal dari sumber luar. FCAW bisa juga menggunakan gas pelindung tambahan,
tergantung dari jenis elektroda, logam yang dilas, dan sifat dari pengelasan
yang dikerjakan.
Ada dua
jenis variasi FCAW yang memiliki kegunaan berbeda-beda tergantung dari metode
gas pelindung.
- Gas
Shielded (FCAW-G).
-
Self-shielded (FCAW-SS).
Proses
(FCAW-G) atau berpelindung gas memerlukan shielding gas yang berasal dari
sumber luar (biasanya CO2 atau campuran argon-CO2 seperti
tampak pada Gambar 3.
Gambar 3.
FCAW Pelindung Gas
Proses
(FCAW-SS) memiliki pelindung sendiri misalnya Lincoln Innershield, seperti
tampak dalam gambar 3. FCAW dapat dikerjakan secara otomatis atau
semi-otomatis, tetapi yang paling banyak dipakai adalah proses semi-otomatis.
2.1 Karakteristik
Mesin las FCAW
Mesin las FCAW pada prinsipnya adalah sama
dengan mesin GMAW yang dibagi
dalam 2 golongan, yaitu : Mesin las arus bolak balik (Alternating Current
/ AC Welding Machine) dan Mesin las arus searah (Direct Current /
DC Welding Machine), namun sesuai dengan tuntutan pekerjaan dan jenis
bahan yang dilas yang kebanyakan adalah jenis baja, maka secara luas proses
pengelasan dengan FCAW adalah menggunakan mesin las DC.
Umumnya mesin las arus searah ( DC )
mendapatkan sumber tenaga listrik dari trafo las ( AC ) yang kemudian diubah
menjadi arus searah dengan voltage yang konstan
(constant-voltage
).
Gas yang di gunakan sama dengan apa yang di gunakan diproses pengelasan GMAW.
2.2 Jenis
Elektroda FCAW-G dan FCAW-SS
2.2.1 Gas Shielded Flux Cored Arc Welding
Elektroda
FCAW-G dapat digunakan untuk mengelas carbon steel, low alloy steel dan
stainless steel. Berpedoman pada AWS. Pada pengelasan carbon steel dan low
alloy steel, elektroda berinti flux yang banyak dipakai adalah dari jenis T-1 (acid
slag), T-2 (single pass welding) dan T-5 (basic slag).
Elektroda
T-1 memiliki sifat-sifat pengelasan bagus, tetapi acid slag tidak membantu
menjaga logam las menjadi rendah hydrogen kecuali bila dibuat secara khusus.
Hanya sejumlah tertentu elektroda berinti flux yang memenuhi syarat low
hydrogen (kurang dari 10 ml/100 g logam las), dan ini adalah yang paling banyak
tersedia dari jenis T-1. Elektroda tipe T-1 bisa digunakan baik dengan gas
pelindung CO2 ataupun campuran argon-CO2. Elektroda T-1
akan memiliki busur lebih halus dan percikan las lebih sedikit bila menggunakan
gas pelindung argon-CO2, meskipun logam las mempunyai unsur Mn dan
Si sedikit lebih tinggi. Elektroda EX0T-1 didisain hanya untuk mengelas pada
posisi datar dan horizontal saja. Elektroda EX1T-1 dibuat untuk pengelasan
semua posisi dengan diameter hingga 1/16 inch. Pengelasan posisi vertikal
umumnya dikerjakan dengan arah las naik.
Elektroda
tipe T-2 dirancang untuk pengelasan single pass pada logam-logam berkarat, dan
mempunyai deoxidizer Mn dan Si lebih tinggi. Elektroda T-2 ini jangan
sekali-kali digunakan untuk pengelasan multipass karena peningkatan unsur Mn
dan Si menyebabkan tensile strength logam las yang tidak terlarut akan bertambah
besar (lebih dari 100 ksi), sehingga menimbulkan masalah retak ketika sedang
dilas atau pada kondisi pemakaian sour service.
Elektroda
tipe T-5 mempunyai basic slag dengan kandungan hydrogen logam las lebih
rendah dan memperbesar impact properties dan daya tahan terhadap retak
yang memuaskan. Meskipun demikian, elektroda ini juga mempunyai sifat-sifat
pengelasan lebih buruk dibandingkan dengan elektroda T-1. Saat ini elektroda
T-1 terbaru sudah dikembangkan yang menggabungkan dua jenis elektroda yang paling
baik, sehingga elektroda T-5 menjadi jarang dipakai lagi.
2.2.2 Self Shielded Flux Cored Arc Welding
Elektroda
EX1T-8 adalah elektroda FCAW-SS (Lincoln Innershield) untuk pengelasan carbon
steel dan low alloy steel yang mendapat perhatian besar dari beberapa
perusahaan. Elektroda ini bisa dipakai untuk pengelasan semua posisi, notch
toughness bagus dan pada umumnya mempunyai kandungan hydrogen rendah
(kurang dari 10 ml/100 logam las). Elektroda-elektroda ini digunakan dengan
berbagai diameter mulai dari 0,068 hingga 3/32 inch. Pengelasan semua posisi
dilakukan dengan elektroda diameter 5/64 inch atau lebih kecil, sementara
elektroda dengan ukuran lebih besar hanya digunakan untuk pengelasan posisi
datar dan horizontal saja. Las turun umumnya tidak dilakukan kecuali bila
menggunakan elektroda khusus yang dirancang untuk pengelasan pipe line.
Elektroda self-shielded mempunyai denitrifiers guna menghindarkan
porosity karena tangkapan nitrogen selama proses pengelasan. Pada umumnya
aluminum dipakai sebagai denitrifyng las, karena deposit las dengan kandungan
aluminum hingga 1% dianggap tidak berbahaya.
Pengelasan
dengan proses FCAW-SS pada pekerjaan-pekerjaan yang kritikal seperti sambungan
T-Y-K dan kombinasinya pada anjungan lepas pantai, membutuhkan juru las yang
dilatih secara khusus dan mematuhi prosedur las yang sudah dibuat dengan ketat,
seperti elektroda, lebar ayunan, tebal lapisan dan pemanasan awal.
2.3 Keuntungan
Proses
FCAW-G mempunyai keunggulan yaitu penetrasinya lebih dalam dan laju pengisian
lebih tinggi dibandingkan dengan proses SMAW. Dengan demikian proses las ini
menjadi lebih ekonomis pada pekerjaan di bengkel-bengkel las. Unsur-unsur
paduan bisa ditambahkan pada inti flux untuk membuat jenis komposisi menjadi
lebih banyak, termasuk beberapa logam paduan rendah dan stainless steel. Flux
memberikan perlindungan bagus pada kawah las dengan membentuk selubung gas
pelindung dan lapisan slag. Meskipun demikian, proses ini tidak mentolerir
tiupan angin lebih dari 5 mph tanpa porosity berlebihan. FCAW-G cocok untuk
pengelasan semua posisi tanpa menimbulkan masalah lack of fusion seperti
yang terdapat pada GMAW hubungan singkat.
Filler metal
FCAW-SS menghilangkan kebutuhan terhadap gas pelindung dari luar dan
mentoleransi kondisi angin yang lebih kuat tanpa menimbulkan porosity. Proses
ini dianggap sama dengan proses elektroda terbungkus terhadap toleransi angin.
Dengan juru las yang dilatih dengan baik dan pengawasan yang berhati-hati,
FCAW-SS bisa digunakan untuk pengelasan dari arah satu sisi, pada sambungan
T-Y-K seperti struktur anjungan lepas pantai untuk menggantikan elektroda
terbungkus. FCAW-SS juga bisa digunakan untuk fill pass pengelasan semua posisi
pada butt weld atau fillet weld. Juru las perlu dilatih dengan prosedur khusus
tetapi proses tersebut mudah dipakai. Aplikasi proses FCAW-SS meliputi
pengelasan benda-benda tebal, pipelines dan pelapisan.
2.4 Kelemahan
FCAW-G dan
FCAW-SS kedua-duanya membentuk lapisan slag yang harus dikikis diantara
lapisan-lapisan las. Baik FCAW-G ataupun FCAW-SS bukan merupakan proses low
hydrogen; filler metal harus dibeli dari pabrik elektroda yang dilengkapi
dengan syarat-syarat low hydrogen. Pengelasan yang dilakukan dengan proses ini
dapat menimbulkan notch toughness yang buruk. Filler metal yang
digunakan harus memenuhi persyaratan uji impak seperti elektroda T-1, T-5 dan
T-8. Elektroda-elektroda ini umumnya memiliki kandungan hydrogen lebih rendah
dan mempunyai persyaratan kimia khusus untuk menghasilkan sifat yang lebih
konsisten. Proses pengelasan FCAW-G tidak boleh dilakukan apabila kecepatan
angin lebih dari 5 mph karena ada resiko porosity berlebihan. Menaikkan aliran
gas untuk mengatasi hembusan angin yang tinggi bukan menyelesaikan masalah,
karena dapat menimbulkan kondisi yang lebih buruk karena menghasilkan
turbulensi yang akan menarik udara disekitarnya.
Proses
FCAW-G menghasilkan lebih banyak asap dari pada kawat solid GMAW. Kawat FCAW-SS
bahkan menimbulkan lebih banyak asap, sehingga pada pekerjaan di
bengkel-bengkel las dibutuhkan ventilasi yang memadai dan kadang-kadang
memerlukan alat khusus pembuang asap di daerah welding gun. Tingkat asap
pada FCAW-SS stainless steel atau pada kawat-kawat FCAW-G hampir sama dengan
elektroda stick, dan lebih kecil dari pada kawat carbon steel berpelindung diri
(self-shielded wires). Pengelasan yang dilakukan dengan kawat FCAW-SS
perlu kontrol yang ketat terhadap tebal dan lebar bead dan elektrode
stickout guna mendapatkan sifat-sifat ketangguhan yang tinggi.
2.5 Aplikasi
pada Pekerjaan
Proses
FCAW-G dapat dilakukan dengan semua posisi untuk pengelasan struktural, pipa
atau pressure vessel secara butt weld atau fillet weld. Proses FCAW-SS terutama
mempunyai keunggulan karena dapat digunakan untuk pengelasan struktur, seperti
bangunan dan anjungan lepas pantai dimana lokasi lapangan atau rumitnya
struktur membuat pemakaian peralatan las SAW menjadi tidak praktis dan
penggunaan proses SMAW kurang kompetitif. Elektroda-elektroda berpelindung diri
(self-shielded wires) bisa digunakan untuk pengelasan root pass dan fill
pass dari arah satu sisi pada sambungan T-Y-K pada anjungan lepas pantai,
apabila pihak Kontraktor dapat mendemontrasikan bahwa mereka mempunyai
pengalaman dengan proses tersebut, welder dan inspektor yang terlatih, serta
memiliki prosedur las yang sudah diakui.
