Tuesday, November 22, 2016

PENGELASAN DALAM AIR (Anderwater Welding)


TEKNIK PENGELASAN 



A.    PENDAHULUAN
Suatu alternatif teknik penyambungan yang banyak digunakan saat ini adalah pengelasan, yang merupakan suatu proses penggabungan dua logam sejenis maupun lain jenis. Dengan teknik ini diharapkan kekuatan logam hasil pengelasan minimum sama dengan kekuatan logam induknya. Hasil pengelasan banyak digunakan dalam bidang industri dan memiliki banyak keuntungan dibandingkan teknik penyambungan lain seperti keling atau mur-baut, antara lain dari segi teknis, pengelasan memiliki banyak variasi posisi pengelasan dan pengoperasian. Selain itu lebih cepat dan singkat dari segi ekonomi. Salah satu penerapan metode pengelasan saat ini adalah pengelasan bawah air atau biasa disebut underwater welding yang merupakan pengembangan dari proses pengelasan yang umum dilakukan. Penerapannya terutama dalam bidang perkapalan ataupun perbaikan instalasi eksplorasi lepas pantai. Namun di Indonesia sendiri masih jarang digunakan.

B.     DASAR TEORI PENGELASAN
Pengelasan (Welding) adalah salah satu teknik penyambungan logam dengan cara mencairkan sebagian logam induk dan logam pengisi dengan atau tanpa tekanan dan dengan atau logam penambah dan menghasilkan sambungan yang kontinyu.

C.    JENIS JENIS PENGELASAN
Berdasarkan Panas Listrik
ü  SMAW (Shield Metal Arch Welding)
ü  SAW (Submerged Arch Welding)
ü  ESW (Electro Slag Welding)
ü  SW (Stud Welding)
ü  ERW (Electric Resistant Welding)
ü  EBW (Electron Beam Welding)
Betdasarkan Panas Listrik dan Gas
ü  GMAW (Gas Metal Arch Welding) terdiri dari ; MIG (Metal Active Gas) dan MAG (Metal Inert Gas)
ü  GTAW (Gas Tungsten Arch Welding) atau TIG (Tungsten Inert Gas)
ü  FCAW (Flux Cored Arch Welding)
ü  PAW (Plasma Arch Welding)
ü  OAW (Oxigen Acetylene Welding)

Berdasarkan Ledakan dan reaksi isotermis
ü  EXW (Explosion Welding) adalah las yang sumber panasnya didapatkan dengan meledakkan amunisi yang dipasang pada suatu mold/cetakan pada bagian tersebut dan mengisi cetakan yang tersedia.

D.    METODE PENGELASAN
1.         Metal Inert Gas (MIG): Menggunakan elektroda logam dan menggunakan gas inert (Argon, Helium) untuk menghindari inklusi atau pengotor oksida. Gas inert sangat dibutuhkan untuk logam yang reaktif terhadap atmosfir udara seperti: Al, Mg, Ti.
2.         Shield Metal Arc Welding (SMAW): Menggunakan elektroda logam. Selaput elektroda yang turut terbakar akan mencair dan menghasilkan gas yang melindungi ujung elektroda, kawah las, busur listrik dan daerah las di sekitar busur listrik terhadap pengaruh udara luar.
3.         Tungsten Inert Gas (TIG): Elektrodanya khusus menggunakan Wolfram. Titik cair elektroda wolfram yang sampai 3410ºC membuat ia tidak ikut mencair pada saat terjadi busur listrik. Menggunakan gas inert Argon dan atau Helium. Gas inert untuk logam yang reaktif terhadap atmosfir udara seperti: Al, Mg, Ti.
4.         Gas Metal Arc Welding (GMAW): Menggunakan elektroda logam, dengan gas pelindung tidak harus inert, misalnya CO2 (hanya untuk pengelasan carbon steel & low alloy steel).
5.         Plasma Arc Welding (PAW): PAW sama dengan TIG menggunakan elektroda wolfram (tidak meleleh), filler diumpan secara manual. Perbedaannya pada PAW tedapat gas plasma yang mengandung ion positif dan negatif, sehingga hasil penetrasi dari PAW lebih dalam karena konsentrasi energi lebih besar, dan daerah Heat Affected Zone (HAZ) relatif lebih kecil karena ada plasma gas, stabilitas busur lebih baik dari TIG.
6.         Submerged Arc Welding (SAW): Elektroda dalam bentuk kawat diumpankan ke kampuh las benda kerja secara kontinyu dan ditutup dengan flux dalam bentuk serbuk halus. Busur listrik tercipta diantara elektroda dan benda kerja namun tidak terlihat karena elektroda tertutup oleh flux.
7.         Friction Welding: 2 buah benda kerja ditekan dan diputar sehingga akibat friksi keduanya akan timbul panas yang selanjutnya dipakai untuk proses penyambungan.
8.         Friction Stir Welding: penyambungan dua buah logam dengan menggunakan probe yang berputar serta berjalan, menghasilkan gesekan, lalu menimbulkan panas, lalu logam menjadi plastis tapi tidak sampai meleleh dan terjadi penyambungan di antara keduanya.
9.         Spot Welding: Dua elektroda yang berbentuk silinder diletakkan pada kedua permukaan logam, lalu ditekan. Panas yang dihasilkan dari tahanan dikombinasikan dengan pemberian tekanan yang akan menghasillkan Spot Welding, panas tersebut akan berakibat terbentuknya nugget pada permukaan sambungan dari dua benda kerja.
10.     Seam Welding: Prinsip panas yang dihasilkan sama dengan spot welding, namun Pengelasan dilakukan dibanyak titik (continuous) yang Menghasilkan banyak nugget yang berurutan.
11.     Projection Welding: mengkonsentrasikan arus dan tekanan elektroda pada daerah yang akan dilas yang telah dipersiapkan sebelumnya sehingga aliran arus terfokus pada titik kontak yang terbatas
12.     Flash Welding: mengkombinasikan tekanan dari samping dan panas dari arus listrik. Salah satu dari jenis Resistance welding, dimana tahanan dihasilkan dari gap atau celah antara 2 komponen.
13.     Oxy-Acetylene Welding: Panas dihasilkan dari gas yang berasal dari campuran oxygen dan fuel (acetylene).
14.     Electron Beam Welding: Elektron yang bergerak dengan kecepatan tinggi, energi kinetik dari elektron tersebut ditransformasikan menjadi energi panas untuk melelehkan filler atau weld metal.
15.     Laser Beam Welding: Menggunakan panas yang dihasilkan dari laser (energi radiasi elektromagnetik).

E.   PENGELASAN DALAM AIR (Deep Water Welding)
Teknologi pengelasan dalam air (Deep Water Welding) adalah pengelasan yang dilakukan di bawah air, umumnya laut.  sering sekali digunakan untuk memperbaiki kerusakan yang terjadi pada badan kapal dan perbaikan struktur kapal, konstruksi pipa air, konstruksi pipa minyak dan gas, konstruksi jembatan di atas air maupun konstruksi rig atau pengeboran lepas pantai, bangunan lepas pantai serta konstruksi lainnya yang terendam air.
1.      Pengelasan Basah (Wet Underwater Welding)
Dimana proses pengelasan ini berlangsung dalam keadaan basah dalam arti bahwa elektrode maupun benda berhubungan langsung dengan air. Applikasi pengelasan sampai kedalaman 150 m. Metode pengelasan memberikan hasil yang kurang memuaskan, disamping memerlukan welder yang memiliki keahlian menyelam yang tangguh dan memerlukan pakaian khusus untuk selam, gelembung gas yang terjadi selama proses pengelasan akan sangat mengganggu pengamatan welder tersebut. Adapun proses pengelasan yang dipakai SMAW, FCAW dan MIG.

Shielded metal arc welding (SMAW) adalah proses pengelasan dengan mencairkan material dasar yang menggunakan panas dari listrik antara penutup metal (elektroda). SMAW merupakan pekerjaan manual dengan peralatan meliputi power source, kabel elektroda, kabel kerja (work cable), electrode holder, work clamp, dan elektroda. Elektroda dan system kerja adalah bagian dari rangkaian listrik.
Flux cored arc welding (FCAW) merupakan las busur listrik fluk inti tengah / pelindung inti tengah. FCAW merupakan kombinasi antara proses SMAW, GMAW dan SAW. Sumber energi pengelasan yaitu dengan menggunakan arus listrik AC atau DC dari pembangkit listrik atau melalui trafo dan atau rectifier. FCAW adalah salah satu jenis las listrik yang memasok filler elektroda secara mekanis terus ke dalam busur listrik yang terbentuk di antara ujung filler elektroda dan metal induk.
Metal inert gas (MIG) adalah juga las busur listrik dimana panas yang ditimbulkan oleh busur listrik antara ujung elektroda dan bahan dasar, karena adanya arus listrik. Pengelasan MIG secara luas digunakan setiap kali dibutuhkan peleburan/penyatuan logam dengan kecepatan tinggi dan sedang.
2.      Pengelasan Kering (Dry Underwater Welding)
Metode pengelasan ini tidak berbeda dengan pengelasan pada udara terbuka. Hal ini dapat dilakukan dengan bantuan suatu peralatan yang bertekanan tinggi yang biasa disebut dengan Dry Hyperbaric Weld Chamber, dimana alat ini secara otomatis didesain kedap air seperti layak desain kapal selam. Applikasi pengelasan sampai kedalaman 150 m kebawah. Seorang welder /diver sebelum menjalankan tugas ini tidak boleh langsung terjun pada kedalaman yang dituju, tetapi harus menyesuaikan terlebih dahulu step by step tekanan yang terjadi pada kedalaman tertentu sampai dapat menyesuaikan tekanan yang terjadi pada kedalaman yang dituju, otomatis untuk pengelasan 1 joint bisa memakan waktu yang cukup lama.
v  Kendala Pada Pengelasan Dalam Air
Keengganan pihak industri untuk memakai teknik pengelasan bawah air ini bisa dimengerti mengingat hal-hal berikut :
ü  Class, baik DNV atau LR belum menerima teknik ini untuk perbaikan yang sifatnya permanen. Terdapat weld defects yang hampir selalu menyertai (porosity, lack of fusion, cracking) yang memberatkan teknik pengelasan ini untuk tujuan-tujuan perbaikan permanen. Pada perbaikan elemen yang dapat dikatakan kurang penting, class sudah bisa menerimanya sebagai permanen bersyarat yaitu bisa dianggap sebagai permanen asal dalam inspeksi mendatang tidak ditemukan penurunan yang signifikan dari kualitas pengelasan.
ü  Mengacu pada AWS D3.6:1999 yaitu Specification for underwater welding, hasil terbaik yang bisa diperoleh dari teknik ini adalah baru Class B. Hasil seperti ini hanya bisa diterima kalau tujuan pengelasan hanya untuk aplikasi yang kurang penting/kritis dimana ductility yang lebih rendah, porosity yang lebih banyak, discontinuities yang relatif lebih banyak masih bisa diterima. Kalaupun pengelasan ini dipakai biasanya hanya diaplikasikan untuk tujuan-tujuan yang sifatnya ‘fit for purpose’ saja.
ü  Tingginya resiko hydrogen cracking di area HAZ terutama untuk material yang mempunyai kadar karbon equivalent lebih tinggi dari 0.4%. Terutama di Laut Utara, struktur lepas pantainya biasa menggunakan material ini.
ü  Berdasarkan pengalaman yang ada di industri, teknik pengelasan ini hanya dilakukan sampai kedalam yang tidak lebih dari 30 meter
ü  Kinerja proses shieldedmetal arc (SMA) dari elektroda ferritic memburuk dengan bertambahnya kedalam. Produsen elektroda komersial juga membatasai penggunaannya sampai kedalaman 100 meter saja.
ü  Sifat hasil pengelasan juga memburuk dengan bertambahnya kedalaman, teruatama ductility dan toughness (charpy impact).
ü  Karena kontak langsung dengan air, maka air di sekitar area pengelasan menjadi mendidih dan terionisasi menjadi gas oksigen dan hidrogen. Sebagian gas ini melebur ke area HAZ tapi sebagian besar lainnya akan mengalir ke udara. Bila aliran ini tertahan, maka akan terjadi resiko ledakan yang biasanya membahayakan penyelam.
v  Pemecahan Masalah dari Pengelasan Dalam Air
ü  Hydrogen cracking dan hardness di area HAZ bisa diminimalisasi atau dihindari dengan penerapan teknik multiple temper bead (MTB). Konsep dari teknik ini adalah dengan mengontrol rasio panas (heat input) diantara lapisan-lapisan bead pengelasan. Pengontrolan panas ini, ukuran bead pada lapisan pengelasan pertama harus disesuaikan sehingga penetrasi minimum ke material bisa didapat. Begitu juga untuk lapisan yang kedua dan seterusnya. Terdapat tiga parameter yang mempengaruhi kualitas pengelasan dalam penerapan MTB ini, yaitu jarak antara temper bead, rentang waktu pengelasan, dan heat input.
ü  Teknik buttering juga bisa digunakan terutama untuk material dengan CE lebih dari 0.4%. Elektroda butter yang digunakan bisa elektroda yang punya oxidizing agent atau elektroda thermit.
ü  Pemakain elektroda dengan oxidizing agent. Agent ini akan menyerap kembali gas hidrogen atau oksigen yang terserap di HAZ.
ü  Pemakaian thermit elektroda juga bisa digunakan. Elektroda jenis ini akan memproduksi panas yang tinggi dan pemberian material las (weld metal) yang sedikit sehingga mengurangi kecepatan pendinginan dari hasil pengelasan oleh suhu di sekitarnya sehingga terjadi semacam proses post welding heat treatment.
ü  Elektroda berbasis nikel bisa menahan hidrogen untuk tidak berdifusi ke area HAZ. Sayangnya hardness di area HAZ masih tinggi dan kualitas pengelasan hanya baik untuk kedalaman sampai 10 meter.

REFERENSI:

No comments:

Post a Comment