TEKNOLOGI LAS 2

Jenis-jenis Kandungan Mikroskpik

*MARTENSITE*

Martensit terbentuk apabila besi austenit didinginkan dengan sangat cepat (quenching) ke temperatur rendah, sekitar temperatur ambien .  Martensit adalah fasa tunggal yang tidak seimbang (metastable:kondisi tidak setimbang dan untuk mencampai kesetimbangan butuh waktu yang lama dan terkadang dianggap sudah stabil) yang terjadi karena transformasi tanpa difusi dari austenit dan terjadi supersaturated (superjenuh) solid solution of carbon in alpha-ferrit . Martensite memiliki struktur BCT (body centered tetragonal).

* PEARLITE *

Perlit sering dikatakan sebagai dua bertahap, pipih (atau berlapis) struktur yang terdiri dari bolak lapisan alpha-ferit (88 wt%) dan sementit (12%).Pada saat pembentukan pearlite, gerakan atom C bergerak dari ferit ke sementit.

Cara yang lebih mudah adalah dengan menggunakan diagram TTT. Dari transformasi tersebut, temperatur eutectoid adalah garis horizontal pada temperatur 727 oC. Transformasi terjadi dibawah garis eutectoid atau super cooling. Transformasi terjadi pada temperatur tetap atau isothermal.

BAINITE*

Bainite adalah struktur ferit dan  sementit yang berbentuk lidi atau plat tergantung temperatur transformasi.  Struktur mikro bainit adalah sangat halus sehingga resolusinya hanya bisa dilihat dengan mikroskop electron.

• difusi lambat pada suhu rendah menyebabkan fine-grained mikro dengan struktur berlapis tipis   perlit (perlit halus)
• Pada suhu yang lebih tinggi, tingkat difusi yang tinggi memungkinkan untuk pertumbuhan butir yang lebih besar dan pembentukan tebal -layered struktur perlit (perlit kasar)
• Struktur kasar perlit memiliki keuletan dan ketangguhan yang lebih baik dibandingkan dengan struktur perlit halus tapi struktur perlit halus memiliki kekuatan yang lebih baik dibandingkan dengan struktur perlit kasar.

Jika temperatur ditahan pada sedikit dibawah temperatur eutectoid maka akan terbentuk lapisan ferit sementit yang tebal dan disebut juga “ coarse pearlite” (pearlite kasar), kebalikannya jika temperatur transformasinya lebih rendah disekitar 540 oC maka lapisan-lapisan perlite yang terbentuk akan tipis dan disebut juga “fine pearlite” (pearlite halus).

Jenis-jenis kampuh

KUALIFIKASI JURU LAS

Pada pekerjaan pengelasan ada berakea ragam, tiap jenis pekerjaan las dilakukan oleh juru las sesuai dengan jenis pekerjaan las yang tercantum pada masing-masing sertifikat juru las. Juru las (welder) digolongkan atas :

1. Juru Las Kelas I (satu)
2. Juru Las Kelas II (dua)
3. Juru Las Kelas III (tiga)

• Juru Las Kelas I (satu) boleh melakukan pekerjaan yang dilakukan oleh juru las kelas II (dua) dan kelas III (tiga)
• Juru Las Kelas II (dua) boleh melakukan pekerjaan yang dilakukan oleh juru las kelas III (tiga) tetapi dilarang mengelas jenis pekerjaan yang boleh dilakukan oleh juru las kelas I (satu)
• Juru Las Kelas III (tiga) dilarang melakukan pekerjaan yang boleh dilakukan oleh juru las kelas II (dua) dan kelas I (satu) 

URAIAN PEKERJAAN

1. Juru Las Kelas I (satu) melakukan pekerjaan pengelasan pada sambungan-sambungan pada bagian-bagian yang mengalami tekanan (over druk-over druk) misalnya badan silindris, front, dinding pipa-pipa sebagai penguat, penguat-penguat dinding, plendes sambungan-sambungan pipa dan pipa-pipa bertekanan.
2. Juru Las Kelas II (dua) melakukan pekerjaan pengelasan pada tangan, penyangga, isolasi, bagian dari dapur pengapian ketel uap.
3. Juru Las Kelas III (tiga) melakukan pekerjaan-pekerjaan las yang tidak menderita tekanan salat-salat bagian luar. 

PROSES-PROSES PENGELASAN

1. Shielded metal arc welding (SMAW).

2. Gas tungsten arc welding (GTAW).

3. Gas metal arc welding (GMAW).

4. Flux cored arc welding (FCAW).

5. Submerged arc welding (SAW).

1.      Shielded Metal Arc Welding

SMAW adalah proses las busur manual dimana panas pengelasan dihasilkan oleh busur listrik antara elektroda terumpan berpelindung flux dengan benda kerja. Gambar 100-1 memperlihatkan bentuk rangkaian pengelasan SMAW.

Bagian ujung elektroda, busur, cairan logam las dan daerah-daerah yang berdekatan dengan benda kerja, dilindungi dari pengaruh atmosfir oleh gas pelindung yang terbentuk dari hasil pembakaran lapisan pembungkus elektroda. Perlindungan tambahan untuk cairan logam las diberikan oleh cairan flux atau slag yang terbentuk. Filler metal atau logam tambahan disuplai oleh inti kawat elektroda terumpan, atau pada elektroda-elektroda tertentu juga berasal dari serbuk besi yang dicampur dengan lapisan pembungkus elektroda. Gambar 100-2 memperlihatkan prinsip dasar proses SMAW.

Keuntungan

SMAW adalah proses las busur paling sederhana dan paling serba guna. Karena sederhana dan mudah dalam mengangkut peralatan dan perlengkapannya, membuat proses SMAW ini mempunyai aplikasi luas mulai dari refinery piping hingga pipelines, dan bahkan untuk pengelasan di bawah laut guna memperbaiki struktur anjungan lepas pantai. SMAW bisa dilakukan pada berbagai posisi atau lokasi yang bisa dijangkau dengan sebatang elektroda. Sambungan-sambungan pada daerah dimana pandangan mata terbatas masih bisa di las dengan cara membengkokkan elektroda.

Proses SMAW digunakan untuk mengelas berbagai macam logam ferrous dan non ferrous, termasuk baja carbon dan baja paduan rendah, stainless steel, paduan-paduan nikel, cast iron, dan beberapa paduan tembaga.

Kelemahan

Meskipun SMAW adalah proses pengelasan dengan daya guna tinggi, proses ini mempunyai beberapa karakteristik dimana laju pengisiannya lebih rendah dibandingkan proses pengelasan semi-otomatis atau otomatis. Panjang elektroda tetap dan pengelasan mesti dihentikan setelah sebatang elektroda terbakar habis. Puntung elektroda yang tersisa terbuang, dan waktu juga terbuang untuk mengganti–ganti elektroda. Slag atau terak yang terbentuk harus dihilangkan dari lapisan las sebelum lapisan berikutnya didepositkan. Langkah-langkah ini mengurangi efisiensi pengelasan hingga sekitar 50 %.

Asap dan gas yang terbentuk merupakan masalah, sehingga diperlukan ventilasi memadai pada pengelasan di dalam ruang tertutup. Pandangan mata pada kawah las agak terhalang oleh slag pelindung dan asap yang menutupi endapan logam. Dibutuhkan juru las yang sangat terampil untuk dapat menghasilkan pengelasan berkualitas radiography apabila mengelas pipa atau plat hanya dari arah satu sisi.

2.      Gas Tungsten Arc Welding

Pada pengelasan dengan proses GTAW, panas dihasilkan dari busur yang terbentuk dalam perlindungan inert gas (gas mulia) antara elektroda tidak terumpan dengan benda kerja. GTAW mencairkan daerah benda kerja di bawah busur tanpa elektroda tungsten itu sendiri ikut meleleh. Gambar 100-3 memperlihatkan peralatan untuk proses GTAW. Proses ini bisa dikerjakan secara manual atau otomatis. GTAW disebut juga dengan Heliarc yaitu istilah yang berasal dari merek dagang Linde Company atau Tig (tungsten inert gas). Filler metal ditambahkan ke dalam daerah las dengan cara mengumpankan sebatang kawat polos. Teknik pengelasan sama dengan yang dipakai pada oxyfuel gas welding atau OAW, tetapi busur dan kawah las GTAW dilindungi dari pengaruh atmosfir oleh selimut inert gas, biasanya argon, helium atau campuran keduanya. Inert gas disemburkan dari torch dan daerah-daerah disekitar elektroda tungsten. Hasil pengelasan dengan proses GTAW mempunyai permukaan halus, tanpa slag dan kandungan hydrogen rendah.

Jenis lain proses GTAW adalah pulsed GTAW, dengan menggunakan sumber listrik yang membuat arus pengelasan pulsasi. Hal ini membuat arus rata-rata menjadi lebih tinggi untuk mendapatkan penetrasi dan kontrol kawah las yang lebih baik, terutama untuk pengelasan root pass. Pulsed GTAW terutama bermanfaat untuk pengelasan pipa posisi-posisi sulit pada stainless steel dan non ferrous material seperti paduan nikel.

GTAW sudah diaplikasikan juga untuk pengelasan otomatis. Otomatisasi proses ini membutuhkan sumber listrik dan pengontrolan terprogram, sistim pengumpanan kawat dan mesin pemandu gerak. Proses ini sudah digunakan untuk membuat las sekat pada tube-to-tubesheet bermutu tinggi dan las tumpul pada pipa-pipa heat exchanger. Butt weld pada pipa tebal diameter besar pada pembangkit tenaga listrik, merupakan keberhasilan lain dari aplikasi GTAW otomatis. GTAW menggunakan pengumpanan kawat otomatis disebut juga dengan cold wire TIG. Jenis lain dari pengelasan GTAW otomatis disebut hot wire TIG, yang dikembangkan untuk menyaingi yang lain dengan laju deposit lebih tinggi. Pada hot wire TIG, kawat las mendapat tahanan panas yang berasal dari arus AC tegangan rendah untuk memperbesar laju pengisian.

Keuntungan.

Proses GTAW menghasilkan pengelasan bermutu tinggi pada bahan-bahan ferrous dan non ferrous. Dengan teknik pengelasan yang tepat, semua pengotor yang berasal dari atmosfir dapat dihilangkan. Keuntungan utama dari proses ini yaitu, bisa digunakan untuk membuat root pass bermutu tinggi dari arah satu sisi pada berbagai jenis bahan. Oleh karena itu GTAW digunakan secara luas pada pengelasan pipa, dengan batasan arus mulai dari 5 hingga 300 amp, menghasilkan kemampuan lebih besar untuk mengatasi masalah pada posisi sambungan yang berubah-ubah seperti celah akar. Sebagai contoh, pada pipa tipis (dibawah 0,20 inci) dan logam-logam lembaran, arus bisa diatur cukup rendah sehingga pengendalian penetrasi dan pencegahan terjadinya terbakar tembus (burnt through) lebih mudah dari pada pengerjaan dengan proses menggunakan elektroda terbungkus. Kecepatan gerak yang lebih rendah dibandingkan dengan SMAW akan memudahkan pengamatan sehingga lebih mudah dalam mengendalikan logam las selama pengisian dan penyatuan.

Kelemahan.

Kelemahan utama proses las GTAW yaitu laju pengisian lebih rendah dibandingkan dengan proses las lain umpamanya SMAW. Disamping itu, GTAW butuh kontrol kelurusan sambungan yang lebih ketat, untuk menghasilkan pengelasan bermutu tinggi pada pengelasan dari arah satu sisi. GTAW juga butuh kebersihan sambungan yang lebih baik untuk menghilangkan minyak, grease, karat, dan kotoran-kotoran lain agar terhindar dari porosity dan cacat-cacat las lain.

GTAW harus dilindungi secara berhati-hati dari kecepatan udara di atas 5 mph untuk mempertahankan perlindungan inert gas di atas kawah las.

Aplikasi pada pekerjaan.

GTAW mempunyai keunggulan pada pengelasan pipa–pipa tipis dan tubing stainless steel diameter kecil, paduan nikel, paduan tembaga dan aluminum. Pada pengelasan pipa dinding tebal, GTAW sering kali dipakai pada root pass untuk pengelasan yang membutuhkan kualitas tinggi, seperti pada pipa-pipa tekanan tinggi dan temperatur tinggi dan pipa-pipa belokan pada dapur pemanas. GTAW juga digunakan pada root pass apabila membutuhkan permukaan dalam yang licin, seperti pada pipa-pipa dalam acid service. Karena ada perlindungan inert gas terhadap pengelasan dan mudah dalam mengontrol proses las, membuat GTAW sering kali digunakan pada logam-logam reaktif seperti titanium dan magnesium.

Pada pipa-pipa tipis, 0,125 inci atau kurang, bisa digunakan sambungan berbentuk persegi dan rapat. Root pass dikerjakan tanpa menambahkan filler metal (disebut dengan autogenous weld). Pada pipa-pipa tebal, bagian ujung sambungan mesti dibevel, diluruskan dan diberi celah (disebut dengan bukaan akar), kemudian ditambahkan filler metal selama pengelasan root pass. Sebagai pengganti filler metal, bisa juga disisipkan consumable insert (ring penahan) ke dalam sambungan, yang nantinya bersatu dengan root (sebagai filler metal tambahan). Pengelasan dengan consumable insert membutuhkan kontrol kelurusan sambungan yang teliti.

Backup Gas Purge.

Backup gas purge digunakan pada bahan-bahan yang sensitif terhadap kontaminasi udara pada sambungan-sambungan las tunggal yang tidak di backgouging. Backup gas perlu pada baja-baja chrome-moly tertentu (≥ 3 % chromium), stainless steel, paduan-paduan nikel tinggi, paduan tembaga dan titanium. Gas purge tidak diperlukan pada pengelasan carbon steel atau low alloy steels apabila kandungan chromium kurang dari 3 %. Baik argon atau helium bisa digunakan sebagai purge gas. Pilihan lain bisa juga menggunakan nitrogen sebagai gas purge, untuk pengelasan austenitic stainless steel, tembaga dan paduan-paduan tembaga. Nitrogen tidak cocok pada bahan-bahan lain karena beraksi sebagai pengotor.

Hasil terbaik pada stainless steel atau high nickel steel akan diperoleh apabila baja ini di purging sehingga kandungan oxygen kurang dari 1 %. Purging dengan empat hingga sepuluh kali volume yang diperlukan, dilakukan untuk mendapatkan secara relatif gas inert di udara. Apabila keberadaannya tidak tertentu berkaitan dengan kecukupan purge gas tersebut, bisa digunakan mine safety oxygen analyzer untuk memeriksa kandungan oxygen pada purge gas yang dikeluarkan dari daerah pengelasan.

Gas purging pertama kali dilakukan dengan kecepatan aliran tinggi, misalnya 30 hingga 90 CFH untuk membilas sistim, kemudian diturunkan hingga 5 sampai 8 CFH pada proses pengelasan. Harus ada perhatian khusus untuk memastikan bahwa tekanan backup gas tidak berlebihan ketika mengelas root pass, bila tidak logam las akan meleleh atau terbentuk cekungan pada akar las. Pembuangan yang memadai penting sekali untuk menghindarkan terbentuknya tekanan berlebihan selama proses pengelasan. Daerah pembuangan pada exhausting backup gas paling tidak harus sama dengan daerah terbuka yang dipakai untuk memuat backup gas ke system. Setelah selesai melakukan pengelasan pada root pass dan fill layer, backup gas purge bisa dihentikan. Jumlah fill layer yang dibutuhkan sebelum menghentikan gas purge tergantung dari tebal lapisan dan penetrasi.

3.      Gas Metal Arc Welding

Proses las GMAW dikerjakan dengan mempergunakan elektroda solid atau tubular sesuai dengan komposisi diinginkan, yang diumpankan melalui suatu spool atau gulungan. Elektroda ini diumpankan secara kontinyu dari sebuah gun atau torch sambil mempertahankan busur yang terbentuk antara ujung elektroda dengan base metal.

Gambar 100-4 memperlihatkan peralatan las GMAW, dan Gambar 100-5 menjelaskan proses kerjanya. Pengelasan GMAW disebut juga dengan MIG (metal inert gas). Singkatan MIG ini tidak lagi menjelaskan proses las GMAW, karena tidak semua gas pelindung yang dipakai oleh proses ini adalah gas inert. Di dalam pengelasan GMAW, elektroda umumnya berbentuk solid dan semua gas pelindung berasal dari sumber luar.

Ada tiga jenis proses GMAW yang banyak dipakai yaitu:

1. Short-circuiting (GMAW-S).

2. Spray atau globular transfer GMAW.

3. Pulsed arc (GMAW-P).

Short Circuiting (GMAW-S)

Short-circuiting atau hubungan singkat adalah suatu jenis transfer busur (disebut juga dengan short arc atau dip transfer). Pada GMAW jenis ini, cairan logam dari ujung kawat elektroda menyentuh genangan kawah las, sehingga terbentuk hubungan singkat. Pada awal siklus hubungan singkat, ujung elektroda cair berbentuk bola kecil, yang bergerak menuju benda kerja. Ketika cairan logam ini menyentuh benda kerja, terjadi hubungan singkat. Bola cair ini kemudian terlepas dari kawat, memutuskan jembatan cair antara kawat elektroda dengan benda kerja. Busur kemudian menyala kembali dan siklus berulang lagi. Logam ditransferkan hanya selama hubungan singkat, yang terjadi dalam frekwensi 20 hingga 200 kali per detik. Lihat Gambar 100-6 mengenai ilustrasi proses GMAWS-S. GMAW-S mempergunakan kawat-kawat elektroda solid diameter kecil (0,030; 0,035 atau 0,045 inci). Pengelasan bisa dilakukan secara otomatis atau semi otomatis.

Selama pengelasan dengan GMAW-S, busur dan kawah las dilindungi oleh suatu gas atau gas campuran. Pada carbon steel, gas pelindung umumnya adalah CO₂ atau campuran argon dan CO₂. Campuran 75 % argon dan 25 % CO₂ sering dipakai karena karakteristik pengelasan lebih baik. Campuran gas lain yang banyak dipakai yaitu yang mengandung helium. Komposisi gas pelindung ditentukan untuk mendapatkan karakteristik pengelasan yang diinginkan, seperti bentuk bead, penetrasi dan percikan las. Semakin besar jumlah CO₂ berarti semakin ekonomis, tetapi akan menimbulkan penetrasi lebih dalam dan percikan las lebih banyak, serta memperbesar hilangnya unsur Mn dan Si.

Kemampuan pengelasan untuk semua posisi dan mudah dalam pengendalian membuat proses GMAW-S cocok untuk pengelasan root pass pada pipa, dan pengelasan gage strip lining tipis. GMAW-S dapat digunakan untuk berbagai macam bahan yaitu carbon steel, chrome-moly steel, stainless steel dan paduan-paduan nikel. Beberapa perusahaan ada yang membatasi pemakaian GMAW-S pada pengelasan pipa, karena terdapat resiko tidak adanya penyatuan dan cold lap pada fill pass. Dengan demikian fill pass pada pengelasan pipa dibatasi hanya pada posisi datar saja.

Spray Transfer atau Globular Transfer

Pada spray transfer GMAW, pemindahan logam melintasi busur, seperti aliran tetesan-tetesan kecil dengan diameter sama atau lebih kecil dari diameter kawat elektroda, lihat Gambar 100-7. Spray transfer hanya terjadi pada gas pelindung argon tinggi (80 % argon atau lebih). Transfer yang terjadi di atas arus minimum, disebut arus transisi, tergantung pada komposisi dan diameter filler metal. Misalnya arus transisisi untuk filler metal baja diameter 0,045 inci adalah 220 amper. Apabila arus di bawah arus transisi, ukuran tetesan menjadi lebih besar dari diameter kawat elektroda, dan menjadi globular transfer. Globular transfer GMAW selalu dilakukan dengan memakai gas pelindung CO₂. Gambar 100-8 mengilustrasikan globular transfer GMAW.

GMAW Spray transfer menghasilkan percikan las paling sedikit dari berbagai jenis transfer logam. Panas masukan yang tinggi menghasilkan penetrasi yang bagus dan laju pengisian tinggi, tetapi aplikasi proses spray transfer ini hanya terbatas pada pengelasan posisi datar dan horizontal saja. GMAW globular transfer dengan tetesan besar, membuat pengelasan pada posisi-posisi sulit menjadi lebih sukar dan percikan las menjadi lebih banyak.

Pulsed Arc

Proses las pulsed arc atau GMAW-P dilakukan dengan sumber listrik tegangan tetap (constant voltage). Dengan sumber listrik CV ini, arus listrik diatur secara otomatis untuk mencairkan elektroda dengan kelajuan tertentu, bergerak menuju benda kerja. Apabila tinggi busur lebih pendek atau lebih panjang, sumber listrik akan merubah arus output untuk memperbesar atau memperkecil pembakaran elektroda sambil menjaga jarak busur dan tegangan tetap konstan.

Pulsed arc welding adalah sebuah proses las transfer sembur yang menggunakan sumber listrik khusus (pulsed atau synergic MIG), yang dapat merubah arus las antara arus pulsa tinggi dan tingkat arus back ground rendah, berulang-ulang kali setiap detik. Selama pulsasi ini, terjadi transfer logam las melalui busur. Gambar 100-9 memperlihatkan spray transfer yang terjadi dengan arus rata-rata di bawah arus transisi logam pengisi.

Arus back ground berfungsi untuk menjaga busur, ketika masing-masing pulsa arus mempunyai cukup tenaga untuk melepaskan satu tetesan dari ujung kawat. Transfer logam terjadi selama pulsa arus tinggi, ketika tetesan logam (£ 1 diameter kawat) melewati busur dengan arus rata-rata lebih rendah dari yang dibutuhkan pada spray transfer atau konvesional.

Shielding Gas yang Direkomendasikan

Shielding gas yang direkomendasikan untuk proses pengelasan GMAW dan FCAW-G diberikan pada Appendix A Alloy Fabrication Data, untuk baja paduan yang akan dilas.

Keuntungan

Proses pengelasan GMAW dapat dikerjakan secara semi-otomatis atau otomatis. Asap dan percikan las pada GMAW hubungan singkat lebih sedikit dibandingkan dengan SMAW, juga tidak ada slag yang harus dibersihkan setelah pengelasan selesai. Kecepatan pengelasan dan laju pengisian sama atau bisa lebih besar dari pada SMAW. Larutan logam las umumnya lebih rendah karena penetrasi GMAW lebih dangkal. Dengan panas masukan rendah dan penetrasi yang dangkal, logam-logam tipis lebih mudah disambung dan sambungan yang memiliki celah root lebih lebar akan lebih mudah dilas. Pada fabrikasi pipa-pipa di bengkel, root pass bermutu tinggi dapat dikerjakan lebih cepat pada berbagai posisi dan pada umumnya dengan biaya lebih rendah.

GMAW spray transfer dan globular transfer mempunyai kawah las yang lebih mudah dilihat, sama halnya dengan las busur teknik hubungan singkat (short circuiting arc) tetapi tanpa slag. Karena tidak ada flux dan relatif sedikit jumlah deoxidizer yang diberikan pada kawat, lebih sedikit pekerjaan membersihkan yang diperlukan setelah pengelasan selesai. Keseragaman panjang busur dipertahankan dengan cara membuat sumber listrik memiliki tegangan konstan. Proses las GMAW mempunyai laju pengisian lebih besar pada pengelasan paduan-paduan ferrous dan non-ferrous. Proses ini cocok dipergunakan pada las kampuh dan pengelasan untuk membuat lapisan anti karat pada stainless steel, nickel based alloys dan paduan-paduan tembaga seperti aluminum bronze.

Kelemahan.

Peralatan las GMAW lebih mahal, dan lebih rumit dalam pemasangan dan perawatan, dibandingkan dengan SMAW. Biaya kawat las dan shielding gas bisa menjadi lebih mahal dibandingkan dengan elektroda terbungkus, tetapi hal ini bisa diimbangi karena produktivitas yang tinggi dan sedikitnya pemborosan.

Shielding gas pada pengelasan GMAW dapat terganggu karena pengaruh tiupan angin, sehingga harus diambil tindakan pencegahan apabila kecepatan angin lebih dari 5 mph. Pelindung angin atau tirai khusus dapat dipakai untuk menahan atau mengurangi tiupan angina, sehingga kecepatannya cukup rendah untuk menjaga shielding gas secara memadai. Memperbesar aliran gas untuk mengimbangi pengaruh tiupan angin yang berlebihan, akan menimbulkan masalah lain yang lebih buruk, karena akan timbul turbulensi disekitar busur yang akan menarik udara disekitarnya.

GMAW memerlukan ruang gerak yang lebih besar terhadap benda kerja karena pengaruh ukuran welding gun dan nozzle. Pada umumnya alat pengumpan kawat harus ditempatkan sedekat mungkin dengan benda kerja.

Short-circuiting welding dapat dipakai untuk mengelas root pass dengan cara butt weld atau sambungan bercabang tetapi harus dikontrol ketat saat melakukan fill pass, karena ada resiko non-fusion atau cold lap. Ketika melakukan fill pass pada pengelasan pipa dengan cara butt weld, pengelasan hanya dilakukan dengan cara las naik yaitu antara posisi jam 10 dan jam 2, dimana pipa bisa ditahan tetap oleh kuda-kuda penyangga (posisi 5G) atau diputar (1G). Proses pengelasan ini tidak cocok dikerjakan pada fillet weld apabila tebal logam lebih dari 1/4 inch, dan pada umumnya tidak digunakan untuk fabrikasi pressure vessel, tangki atau palang-palang struktur.

Lack of fusion yang terletak diantara lapisan-lapisan las sukar dideteksi dengan radiography dan karena pengaruh kontrol yang buruk dari proses hubungan singkat ini, masalah LOF menjadi cukup berat, sehingga membuat beberapa fabrikator meninggalkan proses pengelasan ini. Dibandingkan dengan proses las SMAW, pengelasan short-circuiting butuh kebersihan, dan kelurusan sambungan serta penggerindaan tack weld yang lebih baik guna mendapatkan hasil pengelasan root pass bermutu tinggi.

LOF tidak akan menjadi masalah jika panas masukan dibuat lebih tinggi pada GMAW spray transfer atau globular transfer. Pada GMAW spray transfer, terdapat radiasi busur yang banyak. Hal ini tidak menyenangkan bagi juru las dan membuat proses ini lebih cocok untuk las otomatis pada beberapa aplikasi. Pengelasan GMAW spray transfer terbatas pada pengelasan posisi datar dan horizontal saja karena kawah las lebih besar.

Aplikasi pada Pekerjaan

Proses GMAW short-circuiting dapat menghemat waktu saat pengelasan root pass pada pipa dan pemasangan alloy strip lining pada pressure vessel.

Baik GMAW spray transfer ataupun globular transfer dapat digunakan pada fabrikasi pipa dan pressure vessel untuk selain dari root pass. Kedua proses ini dapat juga digunakan untuk membuat lapisan tahan karat. Spray transfer digunakan dengan cara butt weld pada pengelasan stainless steel, paduan nikel dan paduan tembaga. Pulsed arc welding dapat dipakai untuk aplikasi yang sama, tetapi mempunyai keuntungan dapat mengelas dengan semua posisi. Spray transfer tidak dianjurkan untuk mengelas carbon steel apabila masih dapat dikerjakan dengan proses las SAW, tetapi bisa digunakan untuk mengelas tembaga dan paduan-paduan nickel.

4.       Flux Cored Arc Welding

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 100-10.

Proses (FCAW-SS) memiliki pelindung sendiri misalnya Lincoln Innershield, seperti tampak dalam gambar 100-11. FCAW dapat dikerjakan secara otomatis atau semi-otomatis, tetapi yang paling banyak dipakai adalah proses semi-otomatis.

Gas Shielded Flux Cored Arc Welding

Elektroda FCAW-G dapat digunakan untuk mengelas carbon steel, low alloy steel dan stainless steel. Berpedoman pada AWS, elektroda-elektroda yang digunakan pada pengelasan FCAW dibicarakan pada pasal 1.3.3. 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.

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.

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.

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.

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.

5.       Submerged Arc Welding

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 100-12.

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.

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 lembab (sesuai dengan petunjuk pabrik). Kawat untuk pengelasan SAW juga mesti disimpan ditempat yang kering.

Keuntungan

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.

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.

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.

Pertimbangan Dalam Memilih Kombinasi Kawat/Flux

Unsur-unsur paduan bisa ditambahkan baik pada kawat elektroda ataupun flux, tetapi kontrol kimia yang lebih baik akan diperoleh apabila suatu paduan tertentu ditambahkan pada kawat dan menggunakan flux netral. Kelarutan logam induk pada SAW lebih besar dibandingkan dengan proses pengelasan yang lain, karena penetrasinya lebih dalam. Kelarutan logam induk ini mempunyai pengaruh signifikan pada sifat kimia logam las dan harus dipertimbangkan ketika memilih kombinasi kawat/flux, terutama pada logam-logam tipis. PWHT akan mengurangi kekerasan logam las tetapi juga menurunkan tensile strength. PWHT penting sekali dilakukan apabila temperatur pengelasan lebih tinggi dan holding time lebih lama. Pengaruh PWHT terhadap tensile strength harus dipertimbangkan dalam memilih kombinasi kawat/flux. Sehingga perhatian yang seksama harus dilakukan di dalam memilih kombinasi kawat/flux yang akan menghasilkan komposisi logam las dengan sifat kimia dan kekuatan yang sempurna.

Aplikasi pada Pekerjaan

Pada umumnya beberapa perusahaan tidak memakai proses las SAW otomatis ini apabila tidak banyak permintaan yang bisa dijadikan alasan untuk menggunakan proses las ini. Walaupun peralatan tersedia untuk pengelasan semi otomatis, proses las SAW kurang memuaskan dari pada GMAW karena GMAW lebih serba guna.

Proses las SAW digunakan secara luas oleh suplier untuk mengelas struktur-struktur besar seperti tangki, pressure vessel, kapal, anjungan lepas pantai termasuk alat pengeboran dibawah laut. Proses las ini digunakan juga untuk membuat lapisan selubung baik dengan elektroda lembaran ataupun berupa kawat.