Jurnal Kajian Teknik Mesin Vol 9 No 1 .
25-34 Available online at JKTM Website :
http://journal.
id/index.
php/jktm/index JURNAL KAJIAN TEKNIK MESIN Vol 9 No1 Hal 25-34
Jurnal Artikel
PENGARUH JENIS ELEKTRODA E 6010 DAN E 7016 TERHADAP SIFAT MEKANIS
DAN STRUKTUR MIKRO PIPA API 5L GRADE X 52
Sri Endah Susilowati1 .
Didit Sumardiyanto 2 Program Studi Teknik Mesin.
Universitas 17 Agustus 1945 Jakarta endah@uta45jakarta.
id, 2didit.
sumardiyanto@uta45jakarta.
Abstrak Perkembangan kontruksi tidak dapat di pisahkan dari pengelasan karena pengelasan memiliki peranan penting dalam suatu kontruksi.
Pengelasan merupakan penyambungan logam dengan cara mencairkan logam induk dan logam pengisi dan menghasilkan sambungan yang kontinyu.
Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh jenis elektroda E 6010 dan E 7016 terhadap kekuatan mekanis dan struktur mikro pipa API 5L Grade X 52.
Penelitian ini menggunakan bahan pipa API 5L Grade X 52.
Bahan diberi perlakuan pengelasan dengan variasi penggunaan elektroda E 6010 dan E 7016 dengan diameter 2,6 mm dan menggunakan mesin las SMAW DC polaritas terbalik dengan elektroda kutub positif dan logam induk kutub negatif.
Jenis kampuh yang digunakan adalah kampuh V dengan sudut 60o.
Kekuatan tarik tertinggi di peroleh elektroda E 7016 dengan Nilai kekuatan tarik sebesar 617 MPa, sedangkan elektroda E 6010 memiliki kekuatan tarik 554 MPa pada sambungan las.
Ketangguhan tertinggi terjadi pada elektroda E 7016 dengan Nilai ketangguhan sebesar 1,856 Joule/mm2.
Kekerasan rata-rata tertinggi terjadi di daerah logam lasan E 7016 sebesar 186,9 Kg/mm2.
Hal ini terlihat pada hasil struktur mikronya yang memiliki struktur ferit acicular dan ferit batas butir sehingga memiliki nilai kekerasan yang tinggi di banding daerah lainnya.
Kata kunci: Elektroda.
SMAW.
Kekuatan tarik.
Ketangguhan.
Kekerasan.
E6010.
E 7016.
Abstract Construction development cannot be separated from welding because welding has an important role in Welding is the joining of metals by melting the base metal and filler metal and producing a continuous connection.
This research aims to determine the effect of electrode types E 6010 and E 7016 on the mechanical strength and microstructure of API 5L Grade X 52 pipes.
This research uses API 5L Grade with a diameter of 2.
6 mm and uses a reverse polarity SMAW DC welding machine with a positive pole electrode and negative pole base metal.
The type of seam used is a V seam with an angle of 60o.
The highest tensile strength was obtained by the E 7016 electrode with a tensile strength value of 617 MPa, while the E 6010 electrode had a tensile strength of 554 MPa in the welded joint.
The highest toughness occurs in the E 7016 electrode with a toughness value of 1,856 Joules/mm2.
The highest average hardness occurred in the weld metal area E 7016 at 186.
9 Kg/mm2.
This can be seen in the results of the microstructure which has an acicular ferrite structure and grain boundary ferrite so it has a high hardness value compared to other areas.
Keywords: Electrode.
SMAW.
Tensile strength.
Toughness.
Hardness.
E6010.
E 7016.
Jurnal Kajian Teknik Mesin Vol 9
PENDAHULUAN
Pada era globalisasi ini banyak melibatkan unsur pengelasan khusunya bidang rancang bangun karena sambungan las merupakan salah satu pembuatan sambungan yang paling banyak digunakan dan secara teknis memerlukan peralatan, metode, proses dan ketrampilang yang baik untuk mendapatkan sambungan las yang baik.
Pembuatan sambungan las yang baik di pengaruhi beberapa faktor produksi.
Faktor produksi pengelasan adalah jadwal pembuatan, proses pembuatan, alat dan bahan yang di perlukan, ururtan .
eliputi : pemilihan mesin las, penunjukan juru las, pemilihan elektroda, penggunaan jenis kampu.
Tidak semua logam memiliki mampu las yang Bahan yang mempunyai sifat mampu las yang baik adalah baja karbon rendah.
Baja karbon rendah biasa di gunakan untuk plat-plat tipis dan kontruksi umum .
Dalam penelitian sebelumnya oleh .
dengan menggunakan pipa API 5L Grade B dan jenis elektroda E 6010 dan E 7018 pada penelitian tersebut elektroda E 6010 kekerasanya lebih tinggi di banding dengan E 7018 sebesar 188 kg/mm2.
Sedangkan penelitian yang di lakukan oleh .
dengan jenis elektroda E 7016 dan E 7018 dan bahan pipa galvanis 3 inch kekeuatan tarik tertinggi di peroleh E 7016 sebesar 51,86 Kg/mm2.
Dari rujukan di atas dapat di simpulkan bahwa jenis elektroda dapat mempengaruhi sifat mekanik dari suatu material.
DASAR TEORI
Pengelasan SMAW ( Shield Metal Arc Weldin.
Pengelasan SMAW adalah sebuah proses penyambungan logam yang No 1 .
25-34 mencairkan benda kerja dan elektroda .
ahan pengis.
Menurut .
pada Modul Teori Pengelasan Logam : 2008, secara umum dapat dikatakan bahwa mempunyai sifat mampu las tinggi bila pemindahan halus, sedangkan proses pemindahan dipengaruhi oleh besar kecilnya arus dan juga oleh komposisi bahan pembungkus .
yang digunakan.
Gambar 1.
Las SMAW
Las
SMAW
pembungkus elektroda memiliki fungsi serba guna, dapat dilakukan dalam berbagai posisi pengelasan.
Pipa API 5L Grade X 52 Material pipa API 5L Grade X 52 merupakan material pipa yang sering di gunakan untuk saluran minyak dan gas khususnya di bawah tanah.
Material ini termasuk dalam material pipa baja karbon, material pipa baja karbon sering di gunakan dalam dunia industri khusunya migas karena pipa ini sangat cocok untuk aliran minyak dan gas di bawah tanah.
Pipa ini termasuk dalam material pipa baja karbon rendah .
ow carbon stee.
yang mempunyai kadar karbon < 0,25 % dan memiliksifat tahan aus.
Tabel 1.
Komposisi Kimia Pipa API 5L Grade
X 52
Jurnal Kajian Teknik Mesin Vol 9 .
umber : Tubos Reunidos Industira.
Sifat mekanik dari pipa API 5L Grade X 52 dapat di lihat dari tabel di bawah ini:
Sifat Mekanik
Tensile Strenght
Yield Strenght
Kekerasan Ketangguhan Nilai Mekanik
460 MPa
360 MPa
99 HRB
14/18 Joule .
umber : Tubos Reunidos Industria.
yang biasanya ditentukan dari suatu hasil pengujian tarik adalah kuat luluh (Yield Strengt.
dan kuat tarik (Ultimate Tensile Strengt.
Kekuatan tarik atau kekuatan tarik maksimum (Ultimate Tensile Strength / UTS), adalah beban maksimum dibagi luas penampang lintang awal benda Elektroda Berselaput Elektroda berselaput yang dipakai pada las busur listrik mempunyai perbedaan komposisi selaput maupun kawat inti.
Pelapisan fluksi pada kawat inti dapat dengah cara destrusi, semprot atau Ukuran standar diameter kawat inti dari 1,5 mm sampai 7 mm dengan panjang antara 350 sampai 450 mm.
Jenis-jenis selaput fluksi pada elektroda misalnya selulosa, kalsium karbonat (Ca C.
, titanium dioksida .
, kaolin, kalium oksida mangan, oksida besi, serbuk besi, besi silikon, besi mangan dan sebagainya dengan persentase yang berbeda-beda untuk tiap jenis elektroda.
Parameter Pengujian Tarik Uji tarik adalah suatu metode yang digunakan untuk menguji kekuatan suatu bahan/material dengan cara memberikan beban gaya yang sesumbu .
Kekuatan yang biasanya ditentukan dari suatu hasil pengujian tarik adalah kuat luluh (Yield No 1 .
Kandungan Lambang
Nilai Carbon
0,21
Mangan
1,35
Silikon
0,45
Fosfor
0,025
Belerang
0,010
Strengt.
dan kuat tarik (Ultimate Tensile Strengt.
Kekuatan tarik atau kekuatan tarik maksimum (Ultimate Tensile Strength / UTS), adalah beban maksimum dibagi luas penampang lintang awal benda Dimana :
= /
= ()
= ()
Pengujian Ketangguhan Pada metode charpy, batang uji diletakkan mendatar dan ujung-ujungnya ditahan kearah mendatar oleh penahan yang berjarak 40 mm.
Bandul akan berayun memukul batang uji tepat dibelakang takikan.
Untuk pengujian ini akan digunakan sebuah mesin dimana sebuah batang dapat berayun dengan bebas.
Pada ujung batang dipasang pemukul yang diberi pemberat.
Batang uji diletakkan di bagian bawah mesin dan takikan tepat pada bidang lintasan pemukul.
Bila diketahui luas penampang di bawah takikan (A) mm2, dapat disimpulkan perolehan nilai ketangguhan batang uji dihitung sebagai berikut:
Dimana :
= /
= Ea (/ 2 ) = () 0 = .
) Jurnal Kajian Teknik Mesin Vol 9 Pengujian Tarik Kekerasan (Hardnes.
adalah salah satu sifat mekanik (Mechanical propertie.
dari suatu material.
Pengujian kekerasan menentukan kekerasan suatu material dalam yaitu daya tahan material terhadap indentor intan yang cukup kecil dan mempunyai bentuk geometri berbentuk Angka kekerasan Vickers (HV) didefinisikan sebagai hasil bagi .
dari beban uji .
dengan luas permukaan bekas luka tekan .
dari indentor .
yang dikalikan dengan sin .
A/.
Rumus untuk menentukan besarnya nilai kekerasan dengan metode vickers yaitu :
= , y / Dimana :
= (/
= ()
= ()
Pengujian Struktur Mikro Pada transformasi g.
menjadi a .
merupakan tahap yang paling krusial karena struktur mikro logam las yang berarti juga sifat-sifat mekanisnya sangat ditentukan pada tahap ini.
Diantara faktor-faktor mempengaruhitransformasi g .
menjadi a .
adalah masukan panas .
eat inpu.
, komposisi kimia logam las, kecepatan pendinginan dari temperatur 800A Oe 500A , bentuk sambungan las dan kandungan oksigen pada logam las.
Proses pendinginan hasil pengelasan pada umumnya berlangsung secara cepat sehingga untuk menganalisa jenis struktur mikro hasil pengelasan tidak dapat digunakan diagram fasa.
No 1 .
METODOLOGI PENELITIAN
Metode Penelitian Metodologi yang akan dilakukan pengelasan pipa API 5L dengan menggunakan jenis elektroda yang bervariasi guna mendapatkan sifat mekanik dan struktur mikro yang sesuai dengan kebutuhan di industri.
Waktu dan Tempat Penelitian Proses pengelasan ini di lakukan pada bulan Februari dan pelaksaan pengujian di lakukan selama 2 bulan pada bulan Maret sampai April.
Proses pengelasan SMAW (Shield Metal Arc Weldin.
, pengelasan pipa API 5L X52 di lakukan di workshop PT MESITECH MITRA PURNA dan untuk Kekuatan Kekerasan Vickers dan Ketangguhan di lakukan di BKI (Balai Klarifikasi Indonesi.
dan pengujian SEM (Scanning Electron Microscop.
di lakukan di UI (Universitas Indonesi.
Flowchart Alur Penelitian Jurnal Kajian Teknik Mesin Vol 9 No 1 .
25-34 Gambar 2.
Flowchart Alur Penelitian Prosedur Penelitian Persiapan Penelitian .
Persiapan Bahan Bahan yang di perlukan dalam penelitian ini adalah pipa API 5L Grade X 52 dengan diameter 6 inchi dan tebal 8 mm.
Elektoda jenis E 6010 dan E 7016 dengan diameter 2,6 mm.
Persiapan Alat Ae alat Mesin Las SMAW (Shield Metal Arc Weldin.
Mesin Skrap Mesin Frais Peralatan Pengelasan Mesin Uji SEM (Scanning Electron Microscop.
Mesin Uji Tarik TENSILON
RTF
Mesin Uji Kekerasan Mesin Uji Impact Charpy TINIUS OLSEN 406 E Mesin amplas Pembuatan Kampuh V Terbuka Pembuatan kampuh V terbuka dengan menggunakan mesin gerinda bahan menggunakan blender dengan ukuran 20 cm sebanyak 6 joint setelah bahan di potong kemudian bahan di ukur dengan sigmat agar membentuk sudut 60 derajat yang kemudian akan di gerinda untuk membentuk sudut dengan mesin frais.
Gambar 3.
Kampuh V (Sumber :
http://ahmadsabiq289.
Jenis Filler Metal Jenis filler metal yang digunakan dalam pengelasan ini adalah AWS E 7016 dan AWS E 6010.
Proses Pengelasan Benda Uji Benda uji di las dengan elektroda E 6010 dan E 7016 dengan menggunakan 3 tahapan yaitu root, filler, capping dan di atur kuat arusnya sesuai standar WPS.
Pembuatan Spesimen Uji Setelah benda uji di las kemudian masuk ke tahap pembuatan spesimen Benda uji di buat sesuai standar spesimen uji ASME IX Section 2017.
Gambar 4.
Spesimen Uji ASME IX Gambar 5.
Spesimen Uji ASME IX Pengujian Tarik Benda uji di lakukan pengujian tarik untuk mengetahui kekuatan tarik dari Jurnal Kajian Teknik Mesin Vol 9 material pipa API 5L Grade X 52 dengan jenis elektroda yang bervariasi.
Pengujian Ketangguhan Benda uji di lakukan pengujian ketangguhan untuk mengetahui ketangguhan dari material pipa API 5L Grade X 52 dengan jenis elektroda yang No 1 .
25-34 dari hasil data nilai uji tarik tersebut nilai kekuatan tarik elektroda E 6010 lebih rendah daripada nilai kekuatan tarik elektroda E 7016 dengan proses pengelasan SMAW (Shield Metal Arc Weldin.
dengan proses pengelasan pipa sesuai standar pengelasan untuk pipa.
Pengujian Ketangguhan Pengujian Kekerasan Benda uji di lakukan pengujian kekerasan untuk mengetahui kekerasan terbesar dari material pipa API 5L Grade X 52 dengan jenis elektroda yang HASIL DAN PEMBAHASAN Pengujian Tarik Gambar 6.
Hasil Uji Tarik Nilai kekuatan tarik dari jenis elektroda E 6010 memperoleh nilai 554 MPa dan untuk jenis elektroda E 7016 memperoleh nilai 617 MPa dalam temperatur suhu kamar.
Hal ini menunjukan bahwa elektroda dengan jenis elektroda E 6010 memiliki perbedaan kekuatan tarik sebesar 31,5 % MPa, jadi Gambar 7.
Hasil Uji Ketangguhan Adapun pengujian impact pipa API 5L Grade X 52 dengan jenis elektroda E6010 memperoleh nilai ketangguhan sebesar 0,9622 Joule/mm2 sedangkan jenis elektroda E 7016 memperoleh nilai ketangguhan sebesar 8564 Joule/mm2 dari hasil pengujian ini maka dapat di simpulkan bahwa nilai ketangguhan pipa API 5L Grade X 52 dengan jenis elektroda E 7016 memiliki nilai ketangguhan yang lebih tinggi di bandingkan dengan jenis elektroda E 6010 yang di lakukan dengan proses pengelasan SMAW (Shield Metal Arc Weldin.
Pengujian Kekerasan Jurnal Kajian Teknik Mesin Vol 9 No 1 .
25-34 Nilai kekerasan elektroda E 7016 pada daerah logam lasan memiliki nilai kekerasan rataAerata 186,9 Kg/mm2.
Pada daerah logam induk .
ase meta.
nilai kekerasan rataAerata 154,83 Kg/mm2 sedangkan pada daerah HAZ nilai kekerasan rataAerata 179,2 Kg/mm2.
Nilai kekerasan tertinggi terdapat pada elektroda E 7016 daerah logam lasan dengan nilai kekerasan rataAerata 186,9 Kg/mm2.
Gambar 8.
Hasil Uji Kekerasan E 6010 Dari gambar di atas menunjukan 3 daerah pengujian kekerasan yang di bagi menjadi 3 titik pengujian setiap daerahnya dari material pipa API 5L Grade X 52.
Pada daerah logam lasan memperoleh nilai rataAe rata 178,4 Kg/mm2.
Pada daerah logam induk .
ase meta.
memperoleh nilai rataAe rata 165,2 Kg/mm2 sedangkan pada daerah HAZ memperoleh nilai rataAerata 172,43.
Nilai kekerasan tertinggi dengan elektroda E 6010 terdapat pada daerah logam lasan dengan nilai kekerasan rataAe rata 178,4 Kg/mm2.
Gambar 10.
Hasil Uji Kekerasan E 6010 dan E 7016 Gambar di atas menunjukan gabungan nilai kekerasan rata-rata hasil pengelasan dengan elektroda E 6010 dan E 7016.
Nilai kekerasan dengan elektroda E 7016 lebih tinggi dari pada E 6010 pada daerah logam lasan dan juga pada daerah HAZ.
Pengujian Struktur Mikro Pengujian struktur mikro di lakukan dengan perbesaran 500 kali dan 1000 kali dan di lakukan pada daerah lasan dari pengelasan jenis elektroda E 6010 dan E 7016 dengan material pipa API 5L Grade X 52.
Gambar 9.
Hasil Uji Kekerasan E Jurnal Kajian Teknik Mesin Vol 9 Struktur Mikro Perbesaran 500 Kali Ferit Pearlite No 1 .
25-34 merupakan jenis struktur mikro terbentuk pertama kali pada transformasi g (Austeni.
menjadi a (Feri.
sedangkan ferit acicular yaitu berbentuk intragnular dengan ukuran kecil dan mempunyai orientasi arah yang acak fasa ini mempunyai ketangguhan yang baik di bandingkan struktur mikro yang lain.
Struktur Mikro Perbesaran 1000 Kali Pearlite Ferit Porositas E 6010 Gambar 11.
Struktur Mikro E 6010
Ferit acicular Ferit batas butir
E 6010
Gambar 13.
Struktur Mikro E 6010
E 7016
Inklusi
FBB
Gambar 12.
Struktur Mikro E 7016 Pada hasil pengujian SEM (Scanning Electron Microscop.
struktur mikro yang di hasilkan dari Gambar 4.
dapat di lihat dari perbedaan gambar uji sem dengan perbesaran 500 X, elektroda E 6010 di dominasi dengan adanya fasa ferit dan pearlite.
Dimana ferit terbentuk akibat pendinginan yang lambat dari austenit baja hypotektoid dan berbentuk putih terang sedangkan pearlite terbentuk di bawah temperatur eutectoid memilikir kekerasan yang rendah dan memerlukan waktu inkubasi yang lama, biasanya berwana Pada elektroda E 7016 fasa yang terbentuk adalah fasa ferit batas butir dan fasa ferit acicular.
Fasa ferit batas butir
E 7016
Gambar 14.
Struktur Mikro E 7016 Pada gambar dengan perbesaran 1000 X fasa yang terbentuk hampir sama dengan perbesaran 500 X tetapi dengan perbesaran 1000 X akan lebih jelas bentuk-bentuk fasa dari material yang di Pada E 6010 sama seperti perbesaran Jurnal Kajian Teknik Mesin Vol 9 500 X material ini di dominasi fasa ferit dan pearlite dan terlihat ada porositas yang terjadi dari proses pengelasan yang di Pada elektroda E 7016 terlihat adanya inklusi dimana inklusi sendiri membantu tumbuhnya fasa ferit acicular.
KESIMPULAN & SARAN
KESIMPULAN
Hasil pengelasan SMAW (Shield Metal Arc Weldin.
bahan pipa API 5L Grade X 52 dengan jenis elektroda E 6010 dan E 7016 memperoleh kesimpulan sebagai berikut :
Nilai kekuatan tarik pada pipa API L Grade X 52 memiliki nilai raw material sebesar 460 Mpa sedangkan hasil pengelasan SMAW (Shield Metal Arc Weldin.
dengan jenis elektroda E 6010 dan E 7016 memiliki nilai kekerasan yang lebih tinggi di banding raw material dari pipa API 5L Grade X 52 dengan nilai kuat tarik rata-rata elektroda E 6010 sebesar 554 MPa dan jenis elektroda E 7016 memperoleh nilai kuat tarik rata-rata sebesar 617 MPa dari hasil tersebut mengalami perbedaan sebesar 63 MPa Nilai Kuat tarik E 7016 lebih tinggi di bandingkan E 6010.
Nilai kekerasan pada bahan pipa API 5L Grade X 52 dengan pengelasan SMAW ( Shield Metal Arc Weldin.
dengan jenis elektroda E 6010 dan E 7016 pada daerah logam induk E 7016 lebih rendah di banding E 6010 dengan perbedaan sebesar 5,2 %.
Pada daerah HAZ nilai kekerasan E 7016 lebih tinggi di banding E 6010 dengan selisih 3,4 % sedangkan di daerah logam lasan E 7016 memiliki No 1 .
25-34 kekerasan lebih tinggi di banding E 6010 dengan selisih 4,25 %.
Nilai ketangguhan raw material (Impac.
pada bahan pipa API 5L Grade X 52 sebesar 0,777 Joule/mm2 dan dari hasil pengelasan SMAW (Shield Metal Arc Weldin.
dengan jenis elektroda E 6010 dan E 7016 memperoleh nilai ketangguhan yang lebih tinggi di banding nilai raw material pipa API 5L Grade X52.
Nilai ketangguhan dari E 6010 sebesar 0,9622 Joule/mm2 lebih rendah dari E 7016 dengan nilai ketangguhan rataAe rata sebesar 1,8564 Joule/mm2.
Struktur mikro pada daerah logam lasan E 7016 memiliki struktur mikro yang paling baik di bandingkan dengan daerah yang lainnya karena pada daerah.
SARAN
Perlu di lakukan penelitian lebih lanjut untuk memanaskan elektroda terlebih dahulu sebelun melakukan pengelasan pengelasan yang tidak sempurna.
Perlu di lakukan Pre - Heating pada bahan uji sebelum di lakukan pengelasan untuk menghindari distrosi dan perubahan metalurgi yang tidak diinginkan pada logam induk.
DAFTAR PUSTAKA