ANALISIS STRUKTUR MIKRO, KEKUATAN TARIK, DAN NILAI ...repository.ppns.ac.id/2466/1/0715040005 -...

i

TUGAS AKHIR (607408A)

ANALISIS STRUKTUR MIKRO, KEKUATAN TARIK, DAN NILAI KEKERASAN PADA STUDI KASUS TERBAKARNYA KAPAL COASTER

ACHMAD USRON ASARONI

NRP. 0715040005

DOSEN PEMBIMBING :

HENDRI BUDI KURNIYANTO, S.ST., M.T.

MOH SYAIFUL AMRI, S.ST., M.T.

JURUSAN TEKNIK BANGUNAN KAPAL

PROGRAM STUDI D4 – TEKNIK PENGELASAN

POLITEKNIK PERKAPALAN NEGERI SURABAYA

SURABAYA

2019

ii

(Halaman sengaja dikosongkan)

iii


iv


vi


vii

KATA PENGANTAR

Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Allah subhanallahu wa ta’ala atas

segala rahmat dan hidayah-Nya sehingga dapat menyelesaikan Proposal Tugas

Akhir yang berjudul “Analisis Struktur Mikro, Kekuatan Tarik, dan Nilai

Kekerasan Pada Studi Kasus Terbakarnya Kapal Coaster” ini dengan baik.

Tugas Akhir ini merupaka salah satu persyaratan akademis yang wajib diselesaikan

oleh setiap mahasiswa prodi D4 Teknik Pengelasan guna memperoleh gelar Sarjana

Terapan Teknik (S.Tr.T). Pada kesempatan kali ini penulis menyadari penyusunan

Tugas Akhir ini tidak dapat terlepas dari bantuan dan bimbingan berbagai pihak,

oleh karena itu penulis menyampaikan rasa terima kasih yang sebesar-besarnya

kepada:

1. Kedua orang tua tercinta Bapak Tajib dan Emak Kasmu, Kakak Susilowati,

Ahmad Sokeh, Suzak Mutaqimah, dan semua keluarga besarku. Atas segala

do’a, perhatian, kasih sayang dan dukungan moral maupun materi yang

tiada hentinya untuk penulis

2. Bapak Ir. Eko Julianto, M.Sc., MRINA., selaku Direktur Politeknik

Perkapalan Negeri Surabaya

3. Bapak Ruddianto, ST., M.T., MRINA selaku Ketua Jurusan Teknik

Bangunan Kapal

4. Bapak M. Ari, ST., M.T., selaku Koordinator Program Studi Teknik

Pengelasan

5. Bapak Mukhlis, ST., M.T., selaku Koordinator Tugas Akhir

6. Bapak Hendri Budi Kurniyanto, S.ST., ,M.T., selaku dosen pembimbing I

yang telah sabar membantu dan memberikan waktu untuk membimbing

penulis selama pengerjaan Tugas Akhir ini

7. Moh Syaiful Amri, S.ST., M.T., selaku dosen pembimbing II yang telah

yang telah sabar membantu dan memberikan waktu untuk membimbing

penulis selama pengerjaan Tugas Akhir ini

8. Seluruh staff pengajar Program Studi Teknik Pengelasan, Politeknik

Perkapalan Negeri Surabaya yang telah memberikan informasi dan ilmu

yang bermanfaat selama masa perkuliahan

viii

9. Bapak Didik dan bapak Dian selaku ketua Dept Produksi dan HRD yang

telah membimbing dan memberikan ilmu yang bermanfaat dan membantu

dalam pengerjaan Tugas Akhir ini serta pimpinan dan staff PT. Lamongan

Marine Industri

10. Mas Rois, Muhzisin, Syarifal, Puguh, dan Roim selaku pembimbing OJT

yang telah membimbing dan memberikan ilmu yang bermanfaat dan

membantu dalam pengerjaan Tugas Akhir ini serta pimpinan dan staff PT.

Lamongan Marine Industri

11. Bella Shintya Nova yang selalu mendo’akan, menemani, mendampingi,

membantu,mendukung, menghibur, memberikan semangat dan motivasi

12. Teman sewaktu OJT Rudi Setiawan yang selalu memberikan saran dan

support

13. Teman-teman di PPNS dan keluarga besar Teknik Pengelasan angkatan

2015 khususnya kelas TL-A terima kasih telah mewarnai kehidupan saya

dengan banyak pengalaman dan kebahagiaan yang tak terlupakan selama

empat tahun bersama-sama ini

14. Teman-teman penghuni kontrakan alim keputih tegal bhakti II no 5 yaitu

Gilang, Adam, Imam, Ragil, Yusfi, Rudi, Irfan, dan Eko yang telah

membantu saya dalam mengerjakan Tugas Akhir ini

Penulis menyadari bahwa Tugas Akhir ini masih banyak kekurangan dan

jauh dari sempurna, sehingga segala kritik dan saran yang membangun demi

kesempurnaan dari penyusunan Tugas Akhir ini sangat kami harapkan. Akhir

kata semoga hal-hal yang dituangkan dalam Tugas Akhir ini dapat bermanfaat

bagi banyak pihak.

Surabaya, 28 Agustus 2019

Penulis

ix

ANALISIS STRUKTUR MIKRO, KEKUATAN TARIK, DAN

NILAI KEKERAAN PADA STUDI KASUS TERBAKARNYA

KAPAL COASTER

Achmad Usron Asaroni

ABSTRAK

Carbon steel adalah material yang umum ditemukan dalam industri, salah

satunya industri perkapalan. Pada kapal tersebut terjadi kebakaran yang

mengakibatkan material tersebut rusak. Material carbon steel memiliki kombinasi

dua fase yaitu ferrite dan pearlite. Pada peneliti sebelumya, dengan proses fearing

dan material yang sama, didapatkan bahwa hasil pengelasan material terbakar

dengan terbakar dan material terbakar dengan baru memberikah hasil yang berbeda.

Dalam pengelasan Carbon Steel ini peneliti akan melakukan penelitian terhadap

variasi plat terbakar dengan terbakar dan plat terbakar dengan baru. Dengan proses

pengelasan FCAW hasil pada penelitian menunjukkan hasil pengujian tensile pada

plat terbakar dengan terbakar mendapatkan nilai 438,42 N/mm2 untuk plat terbakar

dengan baru mendapatkan nilai sesebesar 428,06 N/mm2. Pada pengujian hardness

untuk plat terbakar dengan terbakar pada weld metal didapatkan nilai sebesar

144,56 HVN dan untuk plat terbakar dengan baru pada weld metal didapatkan nilai

sebesar 141,34 HVN. Semakin banyak fase ferrite pada carbon steel maka nilai

kekerasan semakin rendah.

Kata kunci: BKI grade A, plat terbakar dan terbakar, plat terbakar dan baru, mikro

test, tensile test, hardness test

x


xi

ANALYSIS OF MICRO STRUCTURE, TENSILE

STRENGTH, AND HARDNESS VALUE IN THE CASE

STUDY OF BURNING COASTER SHIP

Achmad Usron Asaroni

ABSTRACT

Carbon Steel is a common material found in industries, one of which is a

shipping industry. On the ship there was a fire that caused the material to

malfunction. Carbon Steel Material has a combination of two phases ferrite and

pearlite. In previous researchers, with the same process of fearing and material, it

was obtained that the material welding was burned by burning and the burned

material with new gave different results. In this Carbon Steel welding researchers

will conduct research on the variations of the burned plates with burned and plates

burned with new. With the process of welding FCAW results in research showed

the results of testing tensile on a burned plate with a burn get a value of 438.42

N/mm2 for the burnt plate with the newly received a value of 428.06 N/mm2. In

hardness testing for the burned plate with burning on the weld metal obtaineda

value of 144.56 HVN and for the new plate burned with the weld metal obtained a

value of 141.34 HVN. More ferrite phases on carbon steel then the hardness value

is getting lower.

Keyword: BKI Grade A, burning plate with fire, new burning plate, micro test,

tensile test, hardness test

xii


xiii

DAFTAR ISI

LEMBAR PENGESAHAN ................................................................................. iii

PERNYATAAN BEBAS PLAGIAT ................................................................... v

KATA PENGANTAR .......................................................................................... vi

ABSTRAK ............................................................................................................ ix

ABSTRACT .......................................................................................................... xi

DAFTAR ISI ....................................................................................................... xiii

DAFTAR TABEL.............................................................................................. xvii

DAFTAR GAMBAR .......................................................................................... xix

BAB 1 PENDAHULUAN ..................................................................................... 1

1.1 Latar Belakang............................................................................................ 1

1.2 Perumusan Masalah .................................................................................... 2

1.3 Tujuan Penelitian ........................................................................................ 2

1.4 Batasan Masalah ......................................................................................... 3

1.5 Manfaat Penelitian ...................................................................................... 3

BAB II TINJAUAN PUSTAKA ........................................................................... 5

2.1 Material BKI Grade A................................................................................ 5

2.2 Proses Pengelasan FCAW .......................................................................... 7

2.3 Elektroda E 71T-1 .................................................................................... 12

2.4 Media Pemadam Kebakaran ..................................................................... 12

2.4.1 Jenis Media Pendingin ....................................................................... 13

2.4.2 Faktor Yang Mempengaruhi Laju Pendinginan................................. 15

2.5 Diagram Fasa Fe3C .................................................................................. 16

2.6 Struktur logam .......................................................................................... 17

2.7 Pengujian .................................................................................................. 19

xiv

2.7.1 Uji Tarik ............................................................................................. 19

2.7.2 Uji Kekerasan ..................................................................................... 21

2.7.3 Pengujian Metalography .................................................................... 23

2.8 Penelitian Sebelumnya .............................................................................. 26

BAB III METODOLOGI PENELITIAN .......................................................... 29

3.1 Diagram Alir ( flow chart ) ....................................................................... 29

3.2 Observasi Lapangan .................................................................................. 30

3.3 Studi Literatur ........................................................................................... 30

3.4 Persiapan Data .......................................................................................... 30

3.5 Persiapan Material dan Alat ...................................................................... 30

3.5.1 Persiapan Material .............................................................................. 30

3.5.2 Persiapan Alat .................................................................................... 31

3.6 Persiapan Pengelasan ................................................................................ 31

3.6.1 Desain Sambungan ............................................................................. 31

3.6.2 Dimensi Material ................................................................................ 32

3.6.3 Pengelasan Spesimen ......................................................................... 32

3.7 Pengujian................................................................................................. 33

3.7.1 Mikro test............................................................................................ 33

3.7.2 Tensile Test ......................................................................................... 35

3.7.3 Hardness test ...................................................................................... 36

3.8 Analisis Data ............................................................................................. 37

3.9 Kesimpulan ............................................................................................... 37

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ............................................................. 39

4.1 Hasil Mikro Test ........................................................................................ 39

4.2 Hasil Tensile Test ...................................................................................... 45

4.3 Hasil Hardness Test .................................................................................. 47

xv

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN .............................................................. 51

5.1 Kesimpulan ............................................................................................... 51

5.2 Saran ......................................................................................................... 52

DAFTAR PUSTAKA .......................................................................................... 53

LAMPIRAN ......................................................................................................... 55

xvi


xvii

DAFTAR TABEL

Tabel 2. 1 Mechanical properties BKI grade A ...................................................... 6

Tabel 2. 2 Chemical composition material BKI grade A ....................................... 6

Tabel 2. 3 Komposisi Kimia Kawat Las E 71T-1 ................................................. 12

Tabel 2. 4 Jenis Pengujian Kekerasan ................................................................... 22

Tabel 2. 5 Penelitian sebelumnya.......................................................................... 26

Tabel 4. 1 Hasil uji image analysis ..…………....................................................44

Tabel 4. 2 Lanjutan Hasil uji image analysis ........................................................ 44

Tabel 4. 3 Hasil Pengujian Tarik Pada Base Metal ............................................... 45

Tabel 4. 4 Hardness plat terbakar dengan terbakar.............................................. 48

Tabel 4. 5 Hardness plat terbakar dengan baru.................................................... 48

Tabel 4. 6 Rata rata hardness plat terbakar dan terbakar ..................................... 48

Tabel 4. 7 Rata rata hardness plat terbakar dan baru ............................................ 49

xviii


xix

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2. 1 Skema Las FCAW (W Ir Yosumarto) ................................................ 7

Gambar 2. 2 Media pemadam kebakaran hydrant / air laut .................................. 13

Gambar 2. 3 Media pemadam kebakaran air biasa ............................................... 14

Gambar 2. 4 Media pemadam kebakaran fire block ............................................. 15

Gambar 2. 5 Diagram Fasa Fe-Fe3C (Lawrence H. Van Vlack. 1991) ................ 17

Gambar 2. 6 Struktur Mikro Ferrite (Sonawan dan Rockhim, 2003) ................... 18

Gambar 2. 7 Struktur Mikro Pearlite (Sonawan dan Rockhim, 2003) ................. 18

Gambar 2. 8 Kurva tegangan- regangan teknik (Munir, 2015) ............................. 20

Gambar 2. 9 Pengujian Hardness Vickers (Callister, 2007) ................................. 23

Gambar 2. 10 Spesimen, Ukuran dan Bentuk Obyek Pembesaran ....................... 24

Gambar 2. 11 Pengaruh Etsa Terhadap Permukaan Spesimen ............................. 25

Gambar 2. 12 Pantulan Sinar pada Pengamatan Metallografy ............................. 25

Gambar 3. 1 Diagram alir penelitian ……………………………………………29

Gambar 3. 2 Material yang akan digunakan ......................................................... 31

Gambar 3. 3 Detail Sambungan Pengelasan ......................................................... 31

Gambar 3. 4 Spesimen Uji Tarik........................................................................... 35

Gambar 3. 5 Spesimen Uji Hardness .................................................................... 36

Gambar 3. 6 Pengambilan titik Uji Hardness ....................................................... 37

Gambar 4.1 Pengambilan struktur mikro plat terbakar dan terbakar ……………39

Gambar 4.2 Pengambilan struktur mikro plat terbakar dan baru .......................... 40

Gambar 4. 3 Uji Mikro A1 Base Metal terbakar dengan terbakar 1 & B1 terbakar

dengan terbakar ............................................................................................. 40

Gambar 4. 4 Uji Mikro A1 Base Metal terbakar dengan terbakar 2 & B1 terbakar

dengan baru .................................................................................................. 41

Gambar 4. 5 Uji Mikro A1.1 Heat Affected Zone terbakar dengan terbakar & B1

terbakar dengan terbakar ................................................................................ 42

Gambar 4. 6 Uji Mikro A1.2 Heat Affected Zone terbakar dengan terbakar & B1

terbakar dengan baru ..................................................................................... 43

Gambar 4. 7 Uji Mikro Weld Metal A1 & Weld Metal B1 ................................. 44

Gambar 4.8 Perpatahan Uji Tarik ......................................................................... 46

xx

Gambar 4. 9 Grafik Perbandingan Nilai Kuat Tarik ............................................. 47

Gambar 4.10 Grafik Perbandingan Nilai Kekerasan ............................................. 49

1

BAB 1

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Kapal adalah kendaraan pengangkut penumpang dan barang dilaut

(sungai dan sebagainya) seperti halnya sampan atau perahu yang lebih kecil.

Kapal biasanya cukup besar untuk membawa perahu kecil seperti sekoci.

Sedangkan dalam istilah inggris, dipisahkan antara ship yang lebih besar dan

boat yang lebih kecil. Di dalam Peraturan Pemerintah No. 17 tahun 1988

tentang penyelenggaraan dan pengusahaan pengangkutan laut, yang disebut

dengan kapal. Definisi ini sangat luas dibandingkan dengan pengertian yang

terdapat didalam pasal 309 Kitab Undang-undang Hukum Dagang (KUHD)

yang menyebutkan kapal sebagai “alat berlayar, bagaimanapun namanya, dan

apapun sifatnya” (Wikipedia, 2017)

Harga kapal dipasaran bukanlah suatu nominal yang kecil, oleh karena

itu perusahaan atau owner kapal ingin sekali mendapatkan keuntungan

setidaknya seharga modal awal membeli kapal dalam waktu yang cepat

dengan hasil yang memuaskan. Tetapi ada hal-hal yang dapat menjadi

masalah. Salah satunya yaitu terjadi kebakaran pada kapal yang saya alami

waktu On the Job Training. Kapal tersebut baru saja launching dan akan

dilakukan proses finishing di dermaga, lalu terjadi kebakaran di area deck

four kapal Coaster dan bagian yang terbakar antara lain yaitu ruang ekonomi,

mushola, emergency genset, CO2 room. Oleh karena itu kapal harus dipasang

alarm guna untuk memberitahu jika sewaktu-waktu terjadi kebakaran pada

kapal tersebut.

Penelitian ataupun pengkajian terhadap material kapal yang telah

terbakar dalam waktu 3 jam dengan suhu sekitar 700oC dan menggunakan

media pemadam air dan apar itu sangat dibutuhkan untuk mengetahui apakah

material tersebut masih masuk dalam standart Biro Klasifikasi Indonesia

(BKI) ataupun tidak, sehingga jelas apakah kapal tersebut perlu dilakukan

proses replating.

2

Replating adalah suatu proses dimana kapal melakukan pergantian dan

pembaruan plat besi maupun plat baja yang baru untuk menggantikan plat

yang lama yang telah mengalami penipisan atau mengalami kebakaran.

Kebakaran tersebut dapat menimbulkan kerusakan yang cukup parah

terhadap kontruksi maupun pada sistem-sistem pada kapal. Kontruksi kapal

pada umumnya terbuat dari baja karbon rendah dan besar kemungkinan akan

terjadi perubahan sifat mekanik pasca terbakar. Pemeriksaan terhadap

material KI-A pasca terbakar akan dilakukan dengan serangkaian pengujian

seperti micro, tensline, dan hardness dan setelah itu dapat diketahui hasil

material kapal yang kebakaran dalam waktu 3 jam dengan suhu sekitar 700oC

dengan media pemadan air, air laut, dan tersebut masih layak untuk

digunakan atau tidak ( sesuai standart BKI).

1.2 Perumusan Masalah

Berdasarkan latar belakang di atas dan judul yang diambil maka masalah

yang menjadi obyek penelitian adalah sebagai berikut :

1. Bagaimana dampak pengelasan material kapal yang terbakar dengan

terbakar dibandingkan pada material kapal yang terbakar dengan baru

terhadap struktur mikro ?



terhadap kekuatan tarik ?



terhadap nilai kekerasan ?

1.3 Tujuan Penelitian

Tujuan dari tugas akhir ini mengacu pada latar belakang masalah dan

perumusan masalah yang ada, diantaranya :

1. Untuk mengetahui dampak pengelasan material kapal yang terbakar

dengan terbakar dibandingkan pada material kapal yang terbakar dengan baru

terhadap struktur mikro ?

3



terhadap kekuatan tarik ?



terhadap nilai kekerasan ?

1.4 Batasan Masalah

Agar lebih fokus untuk membahas permasalahan yang menjadi obyek

penelitian, maka penulis membatasi permasalahan. Batasan-batasan

masalahnya adalah sebagai berikut :

1. Material yang digunakan adalah KI grade-A

2. Variasi yang digunakan plat terbakar dengan terbakar dan plat terbakar

dengan baru

3. Tebal material 8 mm

4. Jumlah spesimen yang digunakan 6

5. Proses pengelasan yang digunakan adalah FCAW

6. Elektroda yang digunakan E 71T1 Ø 1,2 mm

7. Suhu terbakarnya kapal ± 700oC

8. Menggunakan media pemadan air, air laut, dan fire block

9. Pengujian yang digunakan adalah micro test, tensile test, dan hardness

test.

10. Standart yang digunakan untuk proses analisa dan pengujian adalah Biro

Klasifikasi Indonesia (BKI)

1.5 Manfaat Penelitian

Manfaat yang akan diperoleh dari penulisan tugas akhir ini adalah untuk

mengetahui dampak pengelasan material kapal yang terbakar dengan yang

terbakar dibandingkan material kapal yang terbakar dengan yang baru pada

material BKI grade A terhadap struktur mikro, kekuatan tarik, dan nilai

kekerasan sehingga dapat dijadikan acuan dan pedoman dalam pengerjaan

produk kapal selanjutnya agar jika sewaktu waktu kembali terjadi kebakaran

kapal bisa mengetahui material tersebut masih layak digunakan atau tidak.

4


5

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Material BKI Grade A

Material BKI grade A merupakan material baja karbon rendah yang

biasanya diaplikasikan pada dunia perkapalan. Kelebihan plat kapal tentunya

terkandung unsur lain selain baja sebagai unsur utama. Material ini lebih

cenderung anti korosi karena pada aplikasinya material ini digunakan pada

air laut yang korosif jika dibandingkan dengan air tawar biasa. Unsur

campuran pada plat kapal berpengaruh terhadap laju korosi yang pada kapal

nantinya. Unsur-unsur campuran tersebut nantinya harus menambah kualitas

dari plat tersebut. Kandungan dalam setia lembar plat adalah 92-97 persen

merupakan besi. Sisanya terdapat kandungan carbon, silicon, mangan,

belerang, dan fosfor. Tentunya dalam cetakan plat kotoran yang terbawa

harus diminimalisir untuk menjaga kualitas dari plat tersebut.

Baja untuk kapal kontruksi lambung biasanya mengandung 0, 15-0,23%

kandungan unsur karbon. Sedangkan untuk kadungan fosfor dan sulfur

kurang dari 0,5%. Jika kandungan fosfor dan sulfur terlalu tinggi dapat

merugikan pengelasan dari baja dan dapat terjadi keretakan jika mengandung

sulfur yang tinggi. Baja untuk kapal digolongkan oleh badan klasifiksi.

Dalam hal ini LR (Lloyd’s Register) dan sebelum pengiriman. Semua plat

bersertifikat ditandai dan diberikan keterangan sesuai aturan yang

diberlakukan. Sifat-sifat baja dapat berubah karena perlakuan panas terhadap

baja tersebut. Hal ini tentunya sangat berpengaruh pada proses pengelasan.

Plat kapal diaplikasikan untuk seluruh bangunan kapal dengan komposisi

standart kontruksi kapal yang dikeluarkan oleh Biro Klasifikasi Indonesia

(standart: ABS, BKI, DNV, RINA, GL, LR, BV, KR, CSS, dan seterusnya)

dengan klas baja : A, B, C, D, dan E. (Grade: A, B, D,E, AH32AH40, DH32-

DH40, A32, A36, D32, D36 dan seterusnya) dengan tebal: 8 mm s/d 100 mm,

lebar: 1500 mm s/d 2700 mm, panjang: 6 m s/d 13 m. Sifat mekanis yang

harus dimiliki untuk plat kapal biasa adalah batas lumer 24 kg/mm2, kekuatan

tarik 41 kh/mm2 s/d 50 kg/mm2 dan regangan patah minimal 22%. Plat kapal

6

tegangan tinggi (untuk lambung kapal) memiliki sifat mekanis tegangan

lumer 32 kg/mm2 dan kekuatan tarik 48 kg/mm2 sd 60 kg/mm2 untuk

tegangan lumer minimum 36 kg/mm2, kekuatan tariknya 50 kg/mm2 s/d 63

kg/mm2, selain itu juga digunakan baja tempa yang memiliki kekuatan tarik

minimal 41 kg/mm2.

Pemakaian plat baja untuk bangunan memiliki resiko kerusakan tinggi

terutama terjadi korosi pada plat kapal baja yang merupakan proses

elektokimia, akibat lingkungan air yang memiliki resisitifitas yang sangat

rendah (+ 25 ohm-cm dibandingkan air tawar + 4000 ohm-cm) dan sesuai

dengan posisi plat pada lambung kapal. Lengkung bagian buritan kapal.

Posisi plat baja lambung kapal terbagi dalam tiga bagian yaitu:

1. Selalu tercelup air (plat lajur alas, plat lajur bilge, dan plat kapal lajur kiri

sampai sarat minimal).

2. Keluar masuk air (plat lajur sisi kapal dari syarat minimal sampai sarat

maksimal).

3. Tidak tercelup air (plat lajur sisi mulai dari syarat maksimal sampai main

deck kapal).

Bagian badan kapal yang memiliki lengkungan plat kapal yang signifikan

adalah pada lajur bilga dari haluan sampai buritan kapal, mengikuti bentuk

badan kapal pada rencana garis. Hal ini bertujuan untuk memberikan efek

tahanan kapal seminimal mungkin, sehingga daya mesin induk yang

digunakan pada kapal dapat lebih efisien. Plat baja lambung kapal selain

menerima beban dari luar (air laut) juga mendapat tekanan dari dalam, dengan

distribusi pembebanan kapal.

Mechanicahl properties dan chemical composition material BKI grade

A ditunjukkan pada tabel 2.1 dan tabel 2.2 sebagai berikut.

Tabel 2. 1 Mechanical properties BKI grade A

Yield strength

(N/mm2)

Tensile strength

N/mm2

Elongation

(%)

235 400-5202) 22

Sumber : BKI vol V (2014)

Tabel 2. 2 Chemical composition material BKI grade A

7

Cmax Simax Mnmin Pmax Smax Cr Cu

0,212) % 0,50 % 2,5 x C% 0,035 % 0,035 % 0,20 % 0,30 %

Sumber : BKI vol V (2014)

2.2 Proses Pengelasan FCAW

Flux Core Arc Welding (FCAW) atau las busur listrik inti tengah

merupakan kombinasi antara SMAW, GMAW, dan SAW. Sumber energi

pengelasan menggunakan arus listrik AC dan DC dari pembangkit listrik

atau melalui trafo atau melalui rectifer.

Gambar 2. 1 Skema Las FCAW (W Ir Yosumarto)

Pengelasan Flux Core Arc Welding (FCAW) merupakan salah satu jenis

las listrik yang memasok filler electrode secara mekanis terus kedalam busur

listrik yang terbentuk diantara ujung filler electrode dan metal induk.

Elektroda pada FCAW terbuat dari metal tipis yang digulung cylindrical,

diisi dengan fluks sesuai kegunaannya. Pelindung proses pengelasan ini dari

kemungkinan kontaminasi dari luar terlaksana dengan :

a. Gas yang dihasilkan pada proses pengelasan.

b. Terak / slag yang dihasilkan cukup banyak karena berada pada inti

elektroda.

c. Tambahan gas pelindung dari luar jika diinginkan.

Proses FCAW pada dasarnya = GMAW dan yang menjadi pembeda

utamanya adalah elektrodanya yang berbentuk tubular yang berisi

8

fluks. Berdasarkan metode pelindung, FCAW dibedakan :

1. Self shielding FCAW (Pelindungan sendiri), yaitu melindungi las

yang mencair dengan gas dari hasil penguapan dan reaksi inti fluks.

2. Gas shielding FCAW (perlindungan gas) = dual gas, yaitu

melindungi las yang mencair selain dengan gas sendiri juga ditambah

gas pelindung dari luar sistem.

Kedua jenis pelindung di atas sama-sama menghasilkan terak las yang

memadai untuk melindungi metal las yang akan beku. Perbedaannya terletak

pada tambahan sistem pemasok gas dan welding torch (welding gun).

Berdasarkan cara pengoperasiannya, FCAW dibedakan menjadi :

1. Semi otomatik / semi automatic.

2. Otomatik / machine otomatik.

Sifat-sifat utama (Principal features) FCAW dalam proses pengelasan :

1. Produktivitas yang kontinu dari pasokan elektroda las.

2. Sifat metalurgi las yang dapat dikontrol dari pemilihan fluks.

3. Pembentukan manik las yang cair dapat ditopang oleh slag yang tebal

dan kuat.

Pelindung gas umumnya menggunakan gas CO2 atau campuran

CO2 dengan Argon. Namun dengan keberadaan oksigen kadang akan

menimbulkan masalah baru yaitu dengan yang dihasilkan reaksi CO2 dan

oksigen yang ada di udara sekitar lasan, sehingga perlu memilih fluks yang

mengandung zat yang bersifat pengikat oxygen atau deoxydizer. Alasan self

shielding populer digunakan di luar ruangan (FIELD WORK), yaitu :

1. Menggunakan keluaran elektroda (Electrode extension) yang

panjang, antara ½ “ s/d 3 ¾ “ (12 s/d 95 mm).

2. Dengan electrode extension yang tinggi akan menghindari hambatan

pengaruh pemanasan elektroda (seperti preheat) yang dapat

menstabilkan tegangan listrik (V) serta menurunkan arus lsitrik (A).

3. Penetrasi hasil lasan dangkal dan menyempit yang baik untuk proses

build up pada gap yang melebar.

4. Apabila sistem pengendalian Voltage dan amperage pada power

station dapat dipertahankan, maka deposition rate meningkat pesat,

9

sehingga meningkatkan productivity.

5. Penetrasi dapat disesuaikan dan untuk menghasilkan penetrasi

dangkal, pemakaian arus dan polarity harus DCRP dan penetrasi

dalam dengan DCSP.

Penggunaan utama FCAW :

1. Baja karbon / carbon steel.

2. Baja karon Alloy rendah / Low alloy carbon steel.

3. Baja tahan karat / Stainless steel.

4. Besi tuang / Cast Iron.

5. Las titik baja tipis / Sheet steel spot welding.

6. Pengerasan & pelapisan permukaan / Steel hard facing and cladding.

Lay out mesin otomatik FCAW dioperasikan dengan arus DC constant

dengan voltage 100% duty cycle. Umumnya penggunaan side shielding

ialah untuk pengelasan yang sempit, penetrasi kampuh yang dalam dan

mengurangi spatter dan nozzle dapat dengan pendinginan gas atau air.

Pendinginan air apabila menggunakan arus di atas 600 A. Penggunaan nozzle

secara tandem, untuk deposition rate yang tinggi dengan pelindung gas dapat

dilakukan. Gas pelindung pada FCAW adalah CO2, dengan keuntungan :

1. Harga murah

2. Meningkatkan daya penetrasi, walaupun dapat meningkatkan

transfer globular mode mechanism

Jika komposisi CO2 pada material rendah maka lasan yang mencair

akan mengambilnya dari udara sekitarnya, sehingga hasil lasan baik dan

tanpa porosity. Jika komposisi karbon tinggi akan cenderung menghasilkan

lasan yang banyak porosity, sehingga pemilihan fluks yang mempunyai daya

antioksidasi (oxidizer) perlu dipertimbangkan, sehingga mutu lasan dapat

memenuhi tanpa porosity.

Proses kontrol FCAW mencakup :

1. Arus pengelasan.

2. Voltase pengelasan.

3. Elektroda.

4. Travel speed.

10

5. Shielding gas flow.

6. Deposition rate.

7. Sudut pengelasan.

Arus pada FCAW berpengaruh langsung secara proposional terhadap

electrode :

1. Feed rate.

2. Diameter.

3. Composition.

4. Extension rate.

Penggunaan voltage constant pada FCAW ialah untuk mempertahankan

pelelehan elektroda pada panjang busur tetap. Tegangan busur (arc voltage)

dan panjang busur mempunyai hubungan erat karena mutu tampilan,

kemulusan, dan sifat lasan dengan FCAW akan sangat dipengaruhi oleh

kondisi panjang busur dan voltage.

Contoh : Jika voltage busur arus terlalu panjang akan berakibat banyak

weld spatter dan manik las melebar.

FCAW dengan elektroda tanpa pelindung gas dengan busur voltage

tinggi akan mengkonsumsi nitrogen disekitarnya yang dapat berakibat

porosity pada pengelasan baja lunak dan akan berakibat retak pada baja

tahan karat karena proses akan mengurangi kandungan ferrite pada hasil

lasan. Apabila voltage busur terlalu pendek (rendah) akan berakibat capping

yang mengecil dan convex / cembung, menurunnya daya penetrasi dan

banyak weld spatter. Electrode extension perlu diperhatikan karena

merupakan hambatan dalam pemanasan elektrode sebelum meleleh. Kondisi

suhu elektrode sebelum meleleh akan berpengaruh terhadap.

1. Penggunaan energy busur (arc energy).

2. Kemampuan beku elektroda (Electrode deposition rate).

3. Daya penetrasi (Penetration ability).

Travel speed berpengaruh pada penetrasi dan bentuk ulir pengelasan.

Penetrasi pada travel speed yang lambat akan lebih dalam daripada travel

speed tinggi. Pengelasan dengan travel speed lambat pada penggunaan arus

(A) tinggi akan berakibat panas yang berlebihan (over heating) pada lasan,

11

yang dapat menyebabkan bentuk bulir yang kasar, terperangkapnya slag dan

burn through. Pengelasan dengan travel speed tinggi dengan arus listrik (A)

tinggi akan menyebabkan bulir las kasar dan undercut. Keakuratan aliran gas

pelindung tergantung dari :

1. Bentuk nozzle las.

2. Jarak ujung nozzle dengan benda kerja.

3. Media gerak dari gas pada area pengelasan.

Deposition rate : Jumlah berat metal las beku / jadi per satuan waktu

Deposition rate sangat bergantung pada

variabel :

1. Diameter electrode

2. Komposisi electrode

3. Panjang keluaran elektrode (electrode extension)

4. Arus listrik pengelasan (welding current)

Efisiensi pengelasan ialah perbandingan antara jumlah berat kawat

las yang digunakan dengan jumlah berat lasan yang jadi / beku dalam persen.

Umunnya deposition rate efficiency FCAW :

1. Pelindung gas : 80 – 90 %

2. Tanpa pelindung gas (self shielding) : 78

– 87 %

Mutu lasan FCAW bergantung :

1. Jenis elektrode yang digunakan.

2. Metode yang digunakan.

3. Kondisi bahan bakar.

4. Desain sambungan las.

Keuntungan FCAW :

1. Nilai deposit las yang tinggi.

2. Nilai toleransi yang tinggi.

3. Self shielding electrode arc cocok untuk aplikasi lapangan.

4. Penetrasi pengelasan yang

Keterbatasan FCAW :

1. Slag yang harus dibersihkan setelah pengelasan.

12

2. Asap dari pengelasan yang banyak.

2.3 Elektroda E 71T-1

FCAW adalah proses las yang meggunakan kawat elektroda kontinyu,

dimana inti fluks akan melindungi cairan las dan kemudia membentuk terak

(tipis) setelah las cairan beku, seperti proses las busur manual. Beberapa tipe

kawa elektroda dapat melindungi secara keseluruhan proses las tersebut

artinya fluksnya dapat melindungi cairan las dari kontaminasi udara luar pada

saat proses las berlangsung dan membentuk terak pelindung saat pembekuan.

Namun ada tipe eletroda yang membutuhkan gas pelindung tambahan

(kedua), seperti gas carbon dioksida (CO2) atau campuran gas argon dan CO.

Berdasarkan AWS A5.20 (2005), tipe Elektroda E71T-1C digunakan semua

posisi dan sangat baik digunakan pada single atau multiple pass pada

pengelasan lap, fillet dan butt welds. Shielding gas yang digunakan adalah

CO2 dengan polarity DCEP. Semburan arc halus, cakupan terak penuh, slag

mudah dihilangkan dan low spatter. Produk ini sangat baik digunakan di

fabrikasi baja ringan dan alam fabrikasi structural. Komposisi kimia pada

kawat las E 71T-1 dapat dilihat pada Table 2.1 sebagai berikut:

Tabel 2. 3 Komposisi Kimia Kawat Las E 71T-1

Sumber : AWS A5.20, (2005)

2.4 Media Pemadam Kebakaran

Media pendingin adalah suatu substansi yang berfungsi dalam

menentukan kecepatan pendinginan yang dilakukan terhadap material yang

telah diuji dalam sifat perlakuan panas. Pemakaian media pendingin juga

berguna dalam penentuan sifat dan fasa dari struktur yang terbentuk setelah

material didinginkan. Secara garis besar ada dua jenis media pendinginan

yang digunakan, yaitu media pendingin dengan tingkat kerapatan yang

rendah dan media pendingin dengan tingkat kerapatan yang tinggi. Apabila

disusun dengan urutan yang terperinci dari media pendingin yang memiliki

densitas yang tinggi sampai yang paling rendah, maka diperoleh sebagai

berikut: air garam, air, oli, minyak, dan udara. Untuk lebih jelasnya maka

Weight Percent

C Mn Si S P Cr Ni Mo V Cu

0.12 1.75 0.90 0.03 0.03 0.20 0.50 0.30 0.08 0.35

13

dalam pembahasan ini hanya akan dijelaskan pengaruh media pendingin

secara garis besarnya saja, yaitu antara dua tingkat kerapatan. Untuk media

pendingin dengan kerapatan yang tinggi, laju pendinginan akan berlangsung

secara cepat, karena proses transfer kalor lebih mudah terjadi apabila jarak

antara molekul-molekul lebih kecil. Dengan percepatan proses pendinginan

ini, maka akan terbentuk struktur martensit yang kasar, dimana memiliki sifat

yang kasar dan getas. Sifat ini terjadi karena proses rekristalisasi yang cepat,

sehingga atom karbon tidak sempat terdistribusi dalam mengikat atom

penyusun logam, dan atom-atom lainnya membesar, sehingga memenuhi

ruang, laju pendinginan akan berlangsung secara lambat, karena proses

transfer kalor tidak dapat berlangsung dengan mudah pada molekul-molekul

yang memiliki jarak yang besar, dengan proses yang lambat ini, maka akan

membentuk struktur yang keras dan ulet (Rajan, TJ, Sharma, 1997).

2.4.1 Jenis Media Pendingin

1. Hydrant atau Air laut (V= 1025 kg/m3)

Laju pendinginan lebih sepat dari media pendinginan yang lain.

Hal ini disebabkan karena massa jenisnya yang lebih besar dari

media pendingin lain. Butiran kristal mampu menyerap

menghasilkan martensit bersifat keras dan getas.

Gambar 2. 2 Media pemadam kebakaran hydrant / air laut

2. Air Biasa (V= 998 kg/m3)

Massa jenis air lebih rendah dari pada air garam sehingga laju

pendinginannya lebih lambat dibandingkan dengan air garam.

14

Hal ini disebabkan karena jarak antara atom-atom di dalam

air lebih rapat dan menghasilkan struktur martensit yang

butirannya lebih besar.

Gambar 2. 3 Media pemadam kebakaran air biasa

3. Fire block

adalah Pada Dasarnya Kebakaran terjadi karena ada 3 elemen

dasar yaitu Oksigen, Suhu, dan Bahan yang mudah terbakar.

Kunci utama untuk mengendalikan api adalah mematikan salah

satu dari ketiga elemen tersebut. Alat Pemadam Api Canggih Fire

Block bekerja dengan mengendalikan semua faktor secara

bersamaan sehingga lebih efektif. Dengan berfungsinya Fire

Block, maka kandungan di dalamnya akan mengikat oksigen di

sekitar titik api akan menjadi tidak memadai dan api akan padam.

Chemical Foam di dalam Fire Block akan menyebar di sekeliling

permukaan yang terbakar sehingga berfungsi mengurangi

suhu/temperatur benda yang terbakar dan mengurangi

kemungkinan terjadinya api menyala kembali. Yang terakhir, isi

Fire Block akan membatasi dan mengurangi area yang terbakar.

Fire Block dapat digunakan dengan 2 cara, yaitu secara aktif

(dilempar langsung ke titik api) maupun secara pasif

(ditempelkan pada area yang berpotensi terbakar). Kedua cara ini

sangat efektif memadamkan kobaran api yang dapat melahap

harta benda maupun jiwa. Fire Block bekerja karena dipicu oleh

sumbu (fuse) yang berada pada sisi luar botol. Sumbu ini akan

menyebabkan ledakan kecil di tabung sekaligus menyemburkan

cairan dan foam chemical di dalam isi tabung.

15

Gambar 2. 4 Media pemadam kebakaran fire block

2.4.2 Faktor Yang Mempengaruhi Laju Pendinginan

1. Viskositas

Viskositas merupakan kekentalan atau tingkat kekentalan yang

dimiliki suatu fluida atauzat cair. Semakin tinggi angka

viskositasnya, maka semakin lambat laju

pendinginannya.Misalnya pada oli atau air garam, dimana air

garam memiliki tingkat viskositas yang rendah,namun massa

jenisnya tinggi sehingga laju pendinginan cepat dibandingkan oli

yang memilikitinggi sehingga laju pendinginan cepat

dibandingkan dengan oli yang memiliki tingkat viskositas tinggi

sehingga panas sulit menguap dengan cepat sehingga laju

pendinginan lambat (Rajan, TJ, Sharma, 1997).

2. Densitas atau kerapatan (massa jenis)

Densitas merupakan massa jenis yang dimiliki media

pendingin (fluida). Semakin tinggidensitas yang dimiliki suatu

media pendingin maka semakin cepat laju pendinginannya

(Rajan, TJ, Sharma, 1997).

3. Temperatur

Semakin tinggi temperature suatu bahan maka luju

pendinginan juga semakin lambat, tetapi ini tergantung dari

media pendingin yangdigunakan, semakin rendah temperature

yang dibutuhkan suatu bahan maka semakin cepat laju

pendinginannya (Rajan, TJ, Sharma, 1997).

4. Waktu

16

Semakin cepat laju pendinginan maka waktu yang diperlukan

semakin sedikit/singkat, begitu juga sebaliknya semakin lama

laju pendinginan maka waktu yang dibutuhkan semakin banyak

(Rajan, TJ, Sharma, 1997).

Laju pendinginan =

𝑆𝑢ℎ𝑢 𝑎𝑤𝑎𝑙−𝑆𝑢ℎ𝑢 𝑎𝑘ℎ𝑖𝑟

𝑊𝑎𝑘𝑡𝑢 (2.1)

2.5 Diagram Fasa Fe3C

Diagram kesetimbangan fasa Fe-Fe3C adalah alat penting untuk

memahami struktur mikro dan sifat-sifat baja karbon, suatu jenis logam

paduan besi (Fe) dan karbon (C). Karbon larut di dalam besi dalam bentuk

larutan padat (solid solution) hingga 0,05% berat pada temperatur ruang. Baja

dengan atom karbon terlarut hingga jumlah tersebut memiliki alpha ferrite

pada temperatur ruang. Pada kadar karbon lebih dari 0,05% akan terbentuk

endapan karbon dalam bentuk hard intermetallic stoichiometric compound

(Fe3C) yang dikenal sebagai cementite atau carbide. Selain larutan padat

alpha-ferrite yang dalam kesetimbangan dapat ditemukan pada temperatur

ruang terdapat fase-fase penting lainnya, yaitu delta-ferrite dan gamma-

austenite. Logam Fe bersifat polymorphism yaitu memiliki struktur kristal

berbeda pada temperatur berbeda. Pada Fe murni, misalnya, alpha-ferrite

akan berubah menjadi gamma-austenite saat dipanaskan melewati

temperature 910oC. Pada temperatur yang lebih tinggi, mendekati 1400oC

gamma-austenite akan kembali berubah menjadi delta-ferrite. (Alpha dan

Delta) Ferrite dalam hal ini memiliki struktur kristal BCC. Berikut gambar

sedangkan (Gamma) Austenite memiliki struktur kristal FCC. Berikut gambar

diagram fasa yang ada dibawah.

17

Gambar 2. 5 Diagram Fasa Fe-Fe3C (Lawrence H. Van Vlack. 1991)

2.6 Struktur logam

Merupakan kumpulan atom yang memiliki enam sentuhan dari atom

yang lain pada setiap lapisan. Meskipun susunan logam dapat terganggu pada

batas butiran, kekuatan ikatan berbeda antara logam yang satu dengan logam

yang lain tergantung pada jumlah elektron yang terdelokalisasi pada lautan

elektron. Berikut susunan dari struktur logam antara lain yaitu:

1. Besi

Merupakan larutan karbon didalam besi yang berada diantara

temperature 1394 s/d 1538oC dengan sifat struktur BCC dan daya larut

karbon maksimal 0,1% pada temperature 149oC.

2. Austenite (ɤ)

Merupakan larutan padat dari karbon didalam besi dengan struktur

FCC, dengan komposisi karbon mulai 0,17% pada temperature 1495oC

dan maksimum 2,11% pada temperature 1148oC terjadi pada pemanasan

diatas temperature kritis (A1) 727oC sifat lunak, non magnetis.

3. Ferrite (α)

Merupakan larutan padat dari karbon didalam besi murni. Fase ini

terjadi dibawah temperature 912oC dengan struktur BCC, dengan

komposisi karbon maksimum 0,02% pada temperature 727oC memiliki

sifat magnetis, lunak. Berikut gambar struktur mikro dibawah ini.

18

Gambar 2. 6 Struktur Mikro Ferrite (Sonawan dan Rockhim, 2003)

4. Cementite (Fe3C)

Merupakan larutan padat, kombinasi kimia antara karbon besi (Fe3C)

yang mengandung 6,67%C dengan sifat keras dan rapuh, magnetis sampai

210oC, pada pemanasan diatas 210oC menjadi non magnetis. Besi dan

karbon bersenyawa membentuk Fe3C sewaktu masih cair disebut karbit

besi dan setelah padat disebut cementite.

5. Pearlite (α+Fe3C)

Merupakan campuran eutectoid dari ferrite dan cementite yang

mengandung 0,8% C, fase ini terjadi dibawah temperature kritis (A1)

727oC. Sifat lebih keras dan lebih kuat dari pada ferrite tetapi kurang ulet,

magnetis.

Gambar 2. 7 Struktur Mikro Pearlite (Sonawan dan Rockhim, 2003)

6. Ledeburite (ɤ+Fe3C)

Merupakan campuran eutectic, austenite dan cementite yang

mengandung 4,3%C, fase ini terjadi dibawah temperature 1148oC

mempunyai sifat rapuh dan keras.

19

7. Martensite

Merupakan larutan padat karbon didalam besi yang terbentuk dengan

pendinginan cepat dari austenite dari atas temperatur kritis, stabil pada

tempeatur 150oC, sifat rapuh dan keras, kekerasan tergantung komposisi

karbon.

2.7 Pengujian

2.7.1 Uji Tarik

Pengujian tarik bertujuan untuk mengetahui kekuatan sambungan

logam hasil pengelasan, pengujian dapat dilakukan dengan pengujian

merusak dan pengujian tidak merusak. Pengujian merusak dapat

dilakukan dengan uji mekanik untuk mengetahui kekuatan

sambungan logam hasil pengelasan, yang salah satunya dapat

dilakukan suatu uji tarik yang telah distandarisasi.

Kekuatan tarik sambungan las sangat dipengaruhi oleh sifat logam

induk, daerah HAZ, sifat logam las, dan geometri serta distribusi

tegangan dalam sambungan. Untuk melaksanakan pengujian tarik

dibutuhkan batang tarik. Batang tarik, dengan ukuran-ukuran yang

dinormalisasikan, dibubut dari spesimen yang akan diuji. Uji tarik

merupakan salah satu dari beberapa pengujian yang umum digunakan

untuk mengetahui sifat mekanik dari satu material. Dalam bentuk

yang sederhana, uji tarik dilakukan dengan menjepit kedua ujung

spesimen uji tarik pada rangka beban uji tarik. Gaya tarik terhadap

spesimen uji tarik diberikan oleh mesin uji tarik (Universal Testing

Machine) yang menyebabkan terjadinya pemanjangan spesimen uji

dan sampai terjadi patah. Dalam pengujian, spesimen uji dibebani

dengan kenaikan beban sedikit demi sedikit hingga spesimen uji

tersebut patah, kemudian sifat-sifat tarikannya dapat dihitung dengan

persamaan 1 dan 2:

Tegangan F

Ao (kgf/mm2 ) …………,,…………………….….(1)

Dimana: F = beban (kgf)

Ao = luas mula dari penampang batang uji (mm2)

20

Regangan: ε =L−Lo

Lo 𝑥 100% …...…………………………........(2)

Dimana: Lo = panjang mula dari batang uji (mm)

L = panjang batang uji yang dibebani (mm)

Hubungan antara tegangan dan regangan dapat dilihat dalam

gambar 2.8 Titik P menunjukkan batas proporsi, dan titik E

menunjukkan batas dimana bila beban diturunkan ke nol lagi tidak

akan terjadi perpanjangan tetap pada batang uji dan disebut batas

elastik. Titik E sukar ditentukan dengan tepat karena itu biasanya

ditentukan batas elastic dengan perpanjangan tetap sebesar 0,005%

sampai 0,01%. Titik S1 disebut titik luluh atas dan titik S2 titik luluh

bawah. Pada beberapa logam batas luluh ini tidak kelihatan dalam

diagram tegangan-regangan, dan dalam hal ini tegangan luluhnya

ditentukan sebagai tegangan dengan regangan sebesar 0,2%.

Gambar 2. 8 Kurva tegangan- regangan teknik (Munir, 2015)

Uji tarik suatu material dapat dilakukan dengan menggunakan

universal testing machine. Benda uji dijepit pada mesin uji tarik,

kemudian beban statik dinaikkan secara bertahap sampai spesimen

putus. Besarnya beban dan pertambahan panjang dihubungkan

langsung dengan plotter, sehingga diperoleh grafik tegangan

(Kgf/mm2

) dan regangan (%) yang memberikan informasi data berupa

21

tegangan luluh (σys), tegangan ultimate (σult), modulus elastisitas

bahan (E), ketangguhan dan keuletan sambungan las yang diuji tarik.

Berikut adalah sifat-sifat yang dihasilkan oleh pengujian tarik:

1. Kekuatan tarik maksimum

Merupakan tegangan maksimum yang dapat ditanggung oleh

material sebelum terjadinya perpatahan (fracture). Pada bahan yang

bersifat getas, dimana tegangan maksimum itu merupakan sekaligus

tegangan perpatahan. Dirumuskan pada persamaan 2.1

𝜎 =Ρ

Α𝜊 (2.1)

Dimana 𝜎 adalah Tegangan tarik maksimum (MPa, N/mm2), P

adalah Beban Maksimum (N) dan Α𝜊 adalah Luas Penampang Mula-

mula (mm2).

2. Regangan maksimum (ℯ)

Diukur sebagai penambahan panjang ukur setelah perpatahan

terhadap panjang awalnya. Dirumuskan pada persamaan 2.2 dan 2.3

ℯ =∆

Li× 100% (2.2)

ℯ =Li−Lο

𝐿𝜊× 100% (2.3)

Dimana, Li adalah Panjang sesudah patah (mm), Lo adalah Panjang

mula-mula (mm), ℯ adalah Regangan (%).

3. Modulus elastisitas (Ε)

Merupakan ukuran kekakuan suatu material pada grafik

tegangan-regangan), modulus kekakuan tersebut dapat dihitung dari

slope kemiringan garis elastic yang linier, diberikan oleh persamaan

2.4

Ε =𝜎

ℯ (2.4)

Ε adalah Modulus elastisitas (MPa), 𝜎 adalah Tegangan Maksimum

(KN/mm2), dan ℯ adalah Regangan (%). (Ahmad Naufal, Sarjito

Jokosisworo, Samuel, 2016).

2.7.2 Uji Kekerasan

Kekerasan suatu bahan adalah kemampuan sebuah material untuk

menerima beban tanpa mengalami deformasi plastis yaitu tahan

22

terhadap identasi atau penetrasi, tahan terhadap penggoresan, tahan

terhadap aus, tahan terhadap pengikisan (abrasi). Kekerasan suatu

bahan merupakan sifat mekanik yang paling penting, karena

kekerasan dapat digunakan untuk mengetahui sifat – sifat mekanik

yang lain, yaitu kekuatan (strength). Bahkan nilai kekuatan tarik yang

dimiliki suatu material dapat dikonversi dari kekerasanya (Callister,

2007).

Menurut Wing (2009), Faktor peningkatan kekerasan dipengaruhi

oleh kandungan ferrite, semakin tinggi ferrite maka nilai kekerasan

akan semakin tinggi.

Ada beberapa metode pengujian yang dapat digunakan menguji

kekrasan seperti pada Tabel 2.4 diantaranya :

1. Metode Pengujian Kekerasan Brinnel

2. Metode Pengujian Kekerasan Vickers

3. Merode Pengujian Kekerasan Rockwell

Tabel 2. 4 Jenis Pengujian Kekerasan

Sumber: Callister, 2007

Untuk keperluan metalurgi seringkali diperlukan pengukuran

kekerasan pada daerah yang sangat kecil, misalnya pada salah satu

struktur mikro, atau pada lapisan yang sangat tipis. Untuk itu

pengujian dilakukan dengan gaya tekan yang sangat kecil, di bawah

1000 gram, menggunakan mesin yang dikombinasi dengan

mikroskop. Cara yang biasa digunakan adalah vickers (Callister,

2007).

Beberapa hal yang perlu diperhatikan dalam pengujian Vickers :

23

1. Permukaan harus rata, halus dan dapat ditumpu dengan baik pada

permukaan horizontal.

2. Identor yang digunakan adalah pyramid intan yang beralas bujur

sangkar dengan sudut puncak 136° seperti pada Gambar 2.9

Gambar 2. 9 Pengujian Hardness Vickers (Callister, 2007)

3. Pada pelaksaannya waktu yang digunakan 10-30 detik

4. Nilai kekerasan dpat dihitung sesuai dengan Persamaan (2.2)

dibawah ini

DHP = {2P sin (α/2)}/d2 (2.2)

= 1,854 P/d2

Dimana P = Gaya tekan (kgf)

α = 136°

d = diagonal identasi (mm)

2.7.3 Pengujian Metalography

Metalografi merupakan suatu metode untuk menyelidiki struktur

logam dengan menggunakan mikroskop optik dan mikroskop

elektron. Sedangkan struktur yang terlihat pada mikroskop tersebut

tersebut disebut mikrostruktur. Pengamatan tersebut dilakukan

terhadap spesimen yang telah diproses sehingga bisa diamati dengan

pembesaran tertentu. Gambar 2.10 berikut menjelaskan spesimen

dengan pembesaran dan lingkup pengamatannya.

24

Gambar 2.10 Spesimen Ukuran dan Bentuk Obyek Pembesaran

Agar permukaan logam dapat diamati secara metallografy, maka

terlebih dahulu dilakukan persiapan sebagai berikut :

1. Pemotongan Spesimen

Pada tahap ini, diharapkan spesimen dalam keadaan datar, sehingga

memudahkan dalam pengamatan.

2. Mounting Spesimen (bila diperlukan)

Tahap mounting ini, hanya dilakukan untuk material yang kecil atau

tipis saja. Sedangkan untuk material l yang tebal, tidak memerlukan

proses mounting.

3. Grinding dan Polishing

Tahap grinding dan polishing ini bertujuan untuk membentuk

permukaan spesimen agar benar-benar rata. Grinding dilakukan

dengan cara menggosok spesimen pada mesin hand grinding yang

diberi kertas gosok dengan ukuran grid yang paling kasar (grid 240)

sampai yang paling halus. Sedangkan polishing sendiri dilakukan

dengan menggosokkan spesimen diatas mesin polishing machine yang

dilengkapi dengan kain wool yang diberi serbuk alumina dengan

kehalusan 1-0,05 mikron. Panambahan serbuk alumina ini bertujuan

untuk lebih mengahluskan permukaan spesimen sehingga akan lebih

mudah melakukan metalography.

4. Etsa (Etching)

Proses etsa ini pada dasarnya adalah proses korosi atau

mengorosikan permukaan spesimen yang telah rata karena proses

grinding dan polishing menjadi tidak rata lagi. Ketidakrataan

permukaan spesimen ini dikarenakan mikrostruktur yang berbedaakan

25

dilarutkan dengan kecepatan yang berbeda, sehingga meninggalkan

bekas permukaan dengan orientasi sudut yang berbeda pula. Pada

pelaksanaannya, proses etsa ini dilakukan dengan cara mencelupkan

spesimen pada cairan etsa dimana tiap jenis logam mempunyai cairan

etsa/etching reagent sendiri-sendiri. Perhatikan Gambar 2.11 yang

menunjukkan pengaruh efek proses etsa permukaan spesimen yang

telah mengalami proses grinding dan polishing.

Gambar 2.11 Pengaruh Etsa Terhadap Permukaan Spesimen

Setelah permukaan spesimen dietsa, maka spesimen tersebut siap

untuk diamati di bawah mikroskop dan pengambilan foto metalografy.

Pengamatan metalografi pada dasarnya adalah melihat perbedaan

intensitas sinar pantul permukaan logam yang dimasukkan ke dalam

mikroskop sehingga terjadi gambar yang berbeda (gelap, agak terang,

terang). Dengan demikian apabila seberkas sinar dikenakan pada

permukaan spesimen maka sinar tersebut akan dipantulkan sesuai

dengan orientasi sudut permukaan bidang yang terkena sinar. Semakin

tidak rata permukaan, maka semakin sedikit intensitas sinar yang

terpantul ke dalam mikroskop. Akibatnya, warna yang tampak pada

mikroskop adalah warna hitam. Sedangkan permukaan yang sedikit

terkorosi akan tampak berwarna terang (putih) sebagaiman

ditunjukkan pada Gambar 2.12 berikut :

Gambar 2. 12 Pantulan Sinar pada Pengamatan Metallografy

26

5. Image analysis

Image analysis adalah suatu metode yang digunakan untuk

menghitung suatu persentase dari suatu fase dari material. Software

Ini bisa di download gratis di web. Banyak aplikasi image analysis

contohnya: image J, fiji dll.

Aplikasi ini digunkan untuk membantu menghitung persentase fase

pada gambar struktur mikro.

2.8 Penelitian Sebelumnya

Beberapa penelitian terdahulu yang ditampilkan pada Tabel 2.5 berikut

dijadikan rujukan dalam penelitian ini.

Tabel 2. 5 Penelitian sebelumnya

No Nama/Tahun Judul Kesimpulan

1. Imam Bihaqi (2015)

Studi metode

perbaikan kontruksi

lambung kapal pasca

terbakar

Studi metode

perbaikan kontruksi

lambung kapal pasca

terbakar

Material baja karbon pada kontruksi

lambung. Kapal masih bisa dilakukan

perbaikan dengan batasan-batasan

tertentu. Pada suhu panas kebakaran

dibawah suhu 600oC. Karakteristik

mekanik A36 pada kontruksi lambung

kapal masih memenuhi standart ASTM

A36, sedangkan pada kebakaran diatas

suhu 650oC ke atas sampai dengan suhu

1000oC material baja karbon A36 sudah

tidak sesuai kriteria ASTM A36 karena

besar regangan 23% dan sudah tidak

sesuai dengan standart ASTM meskipun

nilai tegangan luluh puncaknya masih

memenuhi nilai range yang diizinkan.

2. Muhammad Andy

Yusuf (2016)

Pengaruh kebakaran

temperatur 700oC dan

900oC terhadap

perubahan kekerasan

dan keuletan pada

pengelasan material

SA 36 dengan

menggunakan

metode SMAW

Pada pengujian kekerasan didapatkan

bahwa specimen dengan temperature

700oC memiliki nilai kekerasan yang

lebih tinggi dari temperature 900oC.

Pada pengujian ini mikro pada material

hanya terdapat ferlit dan pearlite.

27

3. Zulkarnain Fatoni

(2015) Pengaruh

kontruksi baja yang

terbakar diberi

perlakuan

pendinginan air

Pengaruh kontruksi

baja yang terbakar

diberi perlakuan

pendinginan air

Baja karbom menengah yang biasanya

dipergunakan untuk baja kontruksi jika

mengalami pemanasan atau terbakar dan

didinginkan dengan cepat atau pihak

pemadam kebakaran mendinginkan

dengan menyemprotkan air apakah itu

air tawar maupun air laut maka strktur

yang terbentuk adalah martensit yang

keras tetapi diikuti sifat yang getas.

28


29

BAB III

METODOLOGI PENELITIAN

3.1 Diagram Alir ( flow chart )

Metodologi yang digunakan pada penelitian ini berdasarkan flow chart

yang ditunjukkan pada gambar 3.1 berikut :

Gambar 3. 1Diagram alir penelitian

Observasi Lapangan

Studi Literatur

Persiapan Material dan Alat

Proses Pengelasan FCAW

Plat yang terbakar dengan plat

yang terbakar

Pengujian Spesimen

1. Uji mikro

2. Uji tarik

3. Uji kekerasan

Start

Plat yang terbakar dengan plat

yang baru

Finish

Pengumpulan data

Analisa

Pembahasan & kesimpulan

30

3.2 Observasi Lapangan

Observasi lapangan meliputi identifikasi masalah-masalah yang ada di

industri. Dengan membuat penelitian ditempat pelaksanaan on the job

training tepatnya di perusahaan kontruksi permasalahan tersebut dianalisa

dan diajukan menjadi sebuah judul karya tulis untuk dicari solusi dari

masalah tersebut. Observasi yang dilakukan meliputi bahan-bahan yang

akan digunakan dalam percobaan atau studi kasus.

3.3 Studi Literatur

Studi literatur merupakan proses pengumpulan data maupun referensi

yang berhubungan dengan penelitian ini yang nantinya akan digunakan

sebagai acuan dalam penelitian. Data dan referensi yang digunakan

berkaitan dengan kebutuhan informasi mengenai analisa yang sedang

dilakukan untuk menyelasaikan tugas akhir.

3.4 Persiapan Data

Tahap persiapan data merupakan tahap untuk mempersiapkan data yang

berhubungan dengan permasalahan yang didapat yang berkaitan dengan

kebutuhan informasi mangenai analisa yang sedang dilakukan untuk

menyelesaikan tugas akhir yang mana meliputi sumber dari : Standart,

Code, Handbook, Jurnal serta sumber-sumber lainnya yang bisa dipercaya

kebenarannya. Data yang dikumpulkan berupa data-data yang bisa

menunjang penelitian ini.

3.5 Persiapan Material dan Alat

3.5.1 Persiapan Material

Material yang digunakan pada penelitian ini adalah baja karbon

rendah (low carbon steel) KI grade A dengan kandungan komposisi

0,26 % C, 0,85 – 1,35 % Mn, 0,04 % P, 0,05 % S, 0,04 Si, dan 0,2 %

Cu dengan tebal 8 mm dan kombinasi antara pengelasan plat yang

terbakar dengan plat yang terbakar dan pengelasan plat yang terkabar

dengan plat yang baru dengan menggunakan backing keramik. Pada

pembuatan spesimen penelitian harus sesuai dengan ketentuan

standart yang dipakai, dimana ukuran spesimen ini memiliki panjang

31

300×150×8 mm sebanyak 6 specimen dengan mempersiapkan

material seperti plat yang terbakar dengan plat yangmterbakar dan

plat yang terkabar dengan plat yang baru.

Gambar 3. 2Material yang akan digunakan (Dokumentasi pribadi)

3.5.2 Persiapan Alat

Peralatan yang dibutuhkan di dalam proses pada saat nanti

sebelum, saat dan sesudah spesimen dilas meliputi

1. Cutting machine

2. Peralatan pengelasan

3. Mesin las FCAW

4. Penggaris/meteran

5. Pengukur sudut dan Jangka sorong

6. Stopwatch dan Welding gauge

7. Oksigen dan Acetylin

8. Welding gauge

9. Sikat baja

3.6 Persiapan Pengelasan

3.6.1 Desain Sambungan

Desain sambungan yang akan dilakukan bisa dilihat pada

Gambar 3.2 berikut.

Gambar 3. 3Detail Sambungan Pengelasan (Dokumentasi Pribadi)

32

3.6.2 Dimensi Material

Material yang digunakan adalah BKI Grade A dengan panjang

300 dan tebal 8 mm sebanyak 6 buah dan tiap variasi ada 3 spesimen

dengan menggunakan backing kramik.

3.6.3 Pengelasan Spesimen

Proses pengelasan yang digunakan yaitu FCAW menggunakan

transformator DC EP dengan sambungan butt joint 1G dengan sudut

kampuh 60˚ ± 5˚ dengan menggunakan root backing kramik. selain

itu juga personal pengelasan (welder) harus terkualifikasi.. Sebelum

pengelasan material harus di cek visual yang mungkin bisa terjadi

cacat pada material ( crack, laminasi, dll)

1. Spesimen 1 (Variasi plat terbakar dengan terbakar)

Pengelasan spesimen material BKI Grade A yang telah

dilakukan bevel masing – masing 30˚ dilakukan pengelasan

dengan elektroda E 71T-1 menggunakan teknik pengelasan

FCAW. Material dilakukan fit up dengan root gap sebesar 6 mm.

Setelah proses fit up selesai maka dilakukan pengelasan dengan

elektroda E 71T-1 dengan arus yang sesuai pada WPS dengan

polaritas DC EP dimana dilakukan pada 3 buah specimen yang

sama.

2. Spesimen 2 (Variasi plat terbakar dengan baru)

Pengelasan spesimen material BKI Grade A yang telah

dilakukan bevel masing – masing 30˚ dilakukan pengelasan

dengan elektroda E 71T-1 menggunakan teknik pengelasan

FCAW. Material dilakukan fit up dengan root gap sebesar 6 mm.

Setelah proses fit up selesai maka dilakukan pengelasan dengan

elektroda E 71T-1 dengan arus yang sesuai pada WPS dengan

polaritas DC EP dimana dilakukan pada 3 buah specimen yang

sama berbeda.

33

3.7 Pengujian

Setelah proses pengelasan selesai maka hal yang akan dilakukan adalah

pengujian. Pengujian dilakukan untuk mengetahui mechanical properties

pada hasil pengelasan sesuai dengan variasi material yang berbeda . Jenis

jenis pengujian yang dilakukan antara lain yaitu:

3.7.1 Mikro test

Pengujian mikro etsa adalah suatu pengujian mengenai struktur

bahan melalui pembesaran dengan menggunakan mikroskop khusus

metallografy. Pengujian mikro bertujuan untuk apakah ada perubahan

struktur mikro pada material setelah terjadi kebakaran selama tiga jam

tersebut. Pengujian mikro dilakukan pada tiga daerah pengamatan yaitu

base metal, weld metal dan HAZ.

Langkah-langkah pengujian mikro :

A. Peralatan dan bahan

Peralatan : 1. Polishing Machine

2. Cawan kimia

3. Pipet

4. Mikroskop

5. Dryer

Bahan : 1. Potongan Spesimen

2. Kertas gosok (grid 320,400, 600, 1000, 1500,

2000, 5000)

3. Kain wool

4. Bubuk alumina

5. Larutan Krolls Etch (Alkohol 96% + 5 ml HNO3)

6. Kain bersih

7. Autosol

B. Langkah – langkah kerja :

1. Pemotongan spesimen uji

2. Grinding specimen uji

34

3. Mengambil kertas gosok yang paling kasar (grid 320) yang telah

digunting sesuai dengan bentuk piringan hand grinding dan

pasang pada hand polishing machine.

4. Menyalakan polishing machine, buka katup sehingga air mengalir

di kertas gosok tersebut dan sampai halus permukaan.

5. Mengangkat spesimen dan amati permukaan yang digosok. Bila

masih ada goresan yang tidak searah dengan orientasi gosokkan,

gosok lagi sampai tidak ada lagi goresan yang tidak searah.

6. Bila goresan sudah searah, matikan polishing machine dan aliran

air, kemudian ganti kertas gosok dengan grid yang lebih halus

(320, 400, 600 hingga 5000) dan gosok lagi seperti langkah

sebelumnya.

7. Bila proses grinding telah selesai, mematikan polisher dan aliran

polisher serta cuci spesimen dengan air.

8. Hal yang perlu di perhatikan dalam proses grinding yaitu setiap

pergantian kertas gosok maka arah orintasi penggosokan harus

tegak lurus dengan arah orientasi penggosokan sebelumnya.

9. Polishing benda uji menggunakan kain wool dan serbuk alumina.

1. Proses etsa

C. Proses Etsa

Proses etsa dilakukan dengan cara berikut :

1. Menyiapkan alat-alat yang diperlukan seperti : pipet, cawan kimia

& hair dryer.

2. Mengambil larutan HNO3 sebanyak 5 ml menggunakan pipet

kemudian dimasukan kedalam cawan kimia.

3. Campur HNO3 dengan alcohol 96%

4. Masukan spesimen kedalam cawan kimia selama beberapa detik

kemudian ambil dan siram dengan air.

5. Keringkan spesimen dengan hair dryer.

D. Pengamatan dengan mikroskop

1. Meletakkan spesimen di bawah lensa mikroskop

2. Mengatur pembesaran (100x atau 200x dan 500x)

35

3. Menyalakan lampu dan mengatur fokusnya

4. Pemotretan struktur mikro

5. Menganalisa gambar struktur mikro spesimen

3.7.2 Tensile Test

Adapun langkah kerja yang harus dilakukan pada pengujian ini

adalah:

1. Menyiapkan material

2. Pembuatan gauge length

Mengambil penitik dan menandai spesimen dengan dua titikan

sejauh 38 mm. Memposisikan gauge length tepat di tengah-

tengah spesimen.

Mengulangi langkah di atas untuk semua spesimen.

3. Pengukuran dimensi

Mengambil spesimen dan ukur dimensinya.

Mencatat jenis spesimen dan data pengukurannya pada lembar

kerja.

Mengulangi langkah di atas untuk semua spesimen.

Gambar 3. 4 Spesimen Uji Tarik (Dokumen Pribadi)

4. Pengujian pada mesin uji

Mencatat data mesin pada lembar kerja.

Mengambil kertas HVS yang digunakan untuk mencetak hasil

uji tarik dan memasang pada printer.

Mengambil spesimen dan letakkan pada tempatnya secara

tepat.

36

Menyeting beban dan memasukkan dimensi spesimen uji.

Memberikan beban secara kontinyu sampai spesimen patah.

Setelah patah, mengambil spesimen dan mengukur panjang

kemuluran dari gauge length.

Mencetak hasil uji tarik pada kertas HVS.

Mengulangi langkah di atas untuk semua spesimen

3.7.3 Hardness test

Pengujian hardness test dilakukan bertujuan untuk mengetahui

apakah ada perubahan nilai kekerasan setelah terjadi kebakaran

selama tiga jam tersebut. Dalam dengan metode hardness Vickers

ada beberapa persiapan meliputi:

1. Persiapan material uji yang meliputi :

a. Material uji dihaluskan permukaannya yang akan diamati

dengan menggunakan Polishing Machine dengan grid 320.

b. Apabila material uji dirasa belum halus dapat dihaluskan

kembali dengan menggunakan grid 320, 400, 800, 100

sampai grid 5000

Gambar 3. 5 Spesimen Uji Hardness (Dokumen Pribadi)

c. Jika sudah selesai, material dikeringkan dengan

menggunakan tissue

d. Benda uji di etsa dengan larutan (Alkohol 96% + HNO3)

guna mengetahui dan membedakan daerah weld metal, HAZ,

dan base metal.

e. Ditentukan beban indentor yang akan digunakan berdasarkan

jenis dan diameter indentor. Dalam penelitian ini

menggunakan beban 10 kgf dan waktu identasi 15 detik.

37

f. Buat titik titik dengan menggunakan pensil tiap (jika

diperlukan) daerah (base metal, HAZ dan weld metal) seperti

pada Gambar 3.8 berikut ini.

Gambar 3. 6 Pengambilan titik Uji Hardness (Dokumen Pribadi)

g. Geser handle pada penopang specimen seperti titik gambar

diatas.

h. Tekan tombol start pada layar. Untuk mulai penitikan atau

penetrasi.

i. Tunggu waktu 15 detik tekan tombol perbesaran agar bisa

diamati diameter hasil identasi. Lalu klik pada horizontal dan

vertical.

j. Tunggu hasil muncul di layar monitor.

k. Jika sudah mucncul hasil catat.

l. Lakukan langkah 5 – 9 untuk tiap tiap yang akan di uji

hardness

3.8 Analisis Data

Analisa data dilakukan ketika data sudah terpenuhi dan juga ketika

proses pekerjaan berlangsung. Untuk data dan hasil dari pengujian akan di

analisa dan dibandingkan dengan pembandingan-pembanding yang

ditentukan. Analisa dilakukan pada data yang ada pada struktur mikro, kuat

tarik, dan nilai kekerasan.

3.9 Kesimpulan

Setelah dilakukan analisa maka akan dilaksanakan pembahasan sesuai

permasalahan. Setelah itu diambil sebuah kesimpulan berdasarkan rumusan

masalah yang ada.

38


39

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Hasil Mikro Test

Pengujian mikro adalah salah satu jenis pengujian yang bertujuan untuk

mengetahui struktur mikro yang ada pada material. Pada pengujian ini

terdapat 6 joint yang mana terdiri dari 3 joint plat terbakar dengan terbakar

yaitu A1, A2, dan A3, dan 3 joint lagi plat terbakar dengan baru yaitu B1, B2,

dan B3. Pada pengambilan foto mikro setiap 1 joint terdapat 5 titik, untuk plat

terbakar dengan terbakar joint 1 A1 pada base metal terbakar 1, A1 pada base

metal terbakar 2, A1 pada HAZ terbakar 1, A1 pada HAZ terbakar 2, dan A1

pada weld metal. Untuk joint 2 A2 pada base metal terbakar 1, A2 pada base


pada weld metal. Untuk joint 3 A3 pada base metal terbakar 1, A3 pada base


pada weld metal. Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada gambar 4.1

pengambilan titik struktur mikro dibawah ini.

Gambar 4.1 Pengambilan struktur mikro plat terbakar dan terbakar

untuk plat terbakar dengan baru joint 1 B1 pada base metal terbakar , B1

pada base metal baru, B1 pada HAZ terbakar, B1 pada HAZ baru, dan B1

weld metal. Untuk joint 2 B2 pada base metal terbakar, B2 pada base metal

baru, B2 pada HAZ terbakar, B2 pada HAZ baru, dan B2 pada weld metal.

Untuk joint 3 B3 pada base metal terbakar, B3 pada base metal baru, dan B3

pada weld metal. Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada gambar 4.2

pengambilan titik struktur mikro dibawah ini.

40

Gambar 4.2 Pengambilan struktur mikro plat terbakar dan baru

Untuk Pengambilan foto mikro pada base metal antara plat terbakar

dengan terbakar dan plat terbakar dengan baru bisa dilihat pada Gambar 4.3

dan 4.4 berikut ini.

A1 Base Metal Terbakar dengan terbakar & B1 Base Metal Terbakar dengan baru

200x 500x

A1.1

B1.TB

Gambar 4. 3 Uji Mikro A1.1 Base Metal terbakar dengan terbakar & B1 terbakar

dengan terbakar (Sumber: Hasil Penelitian, 2019)

Dari hasil mikro yang dilakukan pada base metal tersebut didapatkan

struktur mikro yang relative sama karena pada daerah ini variasinya plat

terbakar dengan plat terbakar sehingga dari struktur mikro juga tidak jauh

berbeda. Dan hasil pengamatan pada daerah base metal menunjukkan fase

struktur mikro pearlite dan ferrite. Pearlite ditunjukkan daerah yang gelap

sedangkan ferrite ditunjukkan pada daerah yang terang. Pada daerah base

metal A1.1 memiliki prosentase pearlite sebesar 43,165 %. dan ferrite

Pearlite

Ferrite

Ferrite

Pearlite

41

sebesar 56,835 %. Sedangkan pada B1.TB memiliki prosentase pearlite

sebesar 38,686 % dan ferrite sebesar 61,314 %.

Base Metal Terbakar dengan terbakar & Terbakar dengan baru

200x 500x

A1.2

B1.BR

Gambar 4. 4 Uji Mikro A1.2 Base Metal terbakar dengan terbakar & B1 terbakar dengan

baru (Sumber: Hasil Penelitian, 2019)

Dari hasil mikro yang dilakukan pada base metal plat terbakar dengan

terbakar dan plat terbakar dengan baru, didapatkan struktur mikro yang

berbeda, dimana pada gambar B1.baru struktur didominasi oleh butir-butir

ferrite yang berwarna putih (bulatan bulatan yang lebar dan terang),

sedangkan fasa pearlite lebih sedikit (bulatan bulatan berwarna kehitaman).

Butir ferrite mengakibatkan karakteristik yang lunak dan ulet terhadap

material. Sedangkan fasa peralite meningkatkan ketangguhan dari material

baja. Dimana semakin banyak fasa ferrite dan pearlite yang terkandung

didalam struktur material, maka nilai kekuatan tarik dan kekerasan dari

material tersebut semakin rendah. (Saiful Askar, 2013). Hal ini didukung

dengan persentase fasa yang dianalisa dengan aplikasi Image analysis pada

daerah base metal A1.2 dengan prosentase pearlite sebesar 37,23 % dan

ferrite sebesar 62,770 %. Sedangkan pada daerah base metal B1.BR dengan

prosentase pearlite sebesar 51,458 % dan ferrite sebesar 48,542 %.

Pearlite

Ferrite

Pearlite

Ferrite

42

Untuk Pengambilan foto mikro pada Heat Affected Zone antara plat terbakar

dengan terbakar dan plat terbakar dengan baru bisa dilihat pada Gambar 4.5

dan 4.6 berikut ini.

Heat Affected Zone Terbakar dengan terbakar & Terbakar dengan baru

200x 500x

A1.1

B1.TB

Gambar 4. 5 Uji Mikro A1.1 Heat Affected Zone terbakar dengan terbakar & B1 terbakar

dengan terbakar (Sumber: Hasil Penelitian, 2019)

Dari hasil pengamatan pada daerah Heat Affected Zone menunjukkan fase


sedangkan ferrite ditunjukkan pada daerah yang terang. Prosentase fasa

pearlite pada setiap variasi juga berbeda-beda. Pada plat terbakar A1.1

prosentase pearlite sebesar 65,975 % dan prosentase ferrite sebesar 43,025

%. Sedangkan pada plat terbakar B1.TB prosentase pearlite sebesar 56,698

% dan prosentase ferrite sebesar 43,302 %.

Pearlite

Ferrite

Ferrite

Pearlite

43

Heat Affected Zone Terbakar dengan terbakar & Terbakar dengan baru

200x 500x

A1.2

B1.BR

Gambar 4. 6 Uji Mikro A1.2 Heat Affected Zone terbakar dengan terbakar & B1 terbakar

dengan baru (Sumber: Hasil Penelitian, 2019)

Dari hasil pengamatan pada daerah Heat Affected Zone menunjukkan fase


sedangkan ferrite ditunjukkan pada daerah yang terang. Prosentase fasa

pearlite pada setiap variasi juga berbeda-beda. Pada plat terbakar A1.2

prosentase pearlite sebesar 57,6 % dan prosentase ferrite sebesar 42,400 %.

Sedangkan pada plat baru B1.baru prosentase pearlite sebesar 56,698 % dan

prosentase ferrite sebesar 43,634 %.

Untuk Pengambilan foto mikro pada weld metal plat A1 dan B1, bisa

dilihat pada Gambar 4.7 berikut ini.

Pearlite Ferrite

Pearlite

Ferrite

44

Weld Metal Terbakar dengan terbakar & Terbakar dengan baru

200x 500x

A1

B1

Gambar 4. 7 Uji Mikro Weld Metal A1 & Weld Metal B1 (Sumber: Hasil Penelitian, 2019)

Keterangan

Area gelap menunjukkan fase

pearlite

Area terang menunjukkan fase ferrite

Dari hasil pengujian mikro pada daerah weld metal plat terbakar dengan

terbakar dan plat terbakar dengan baru terbentuk fasa pearlite dan ferrite.

Pada plat terbakar terlihat bahwa fasa ferrite lebih banyak daripada plat baru.

Hal ini didukung dengan persentase fasa yang dianalisa dengan aplikasi

Image analysis yang ada dibawah ini.

Tabel 4. 1 Hasil uji image analysis (dalam persen)

Plat terbakar dan terbakar Pearlite Ferrite

Spesimen A1 BM terbakar 1 43.165 56.835

Spesimen A1 BM terbakar 2 37.23 62.770

Spesimen A1 HAZ terbakar 1 65.975 43.025

Spesimen A1 HAZ terbakar 2 57.6 42.400

Spesimen A1 WM 40.091 59.091

Rata rata 48.8122

51.8215

Tabel 4. 2 Lanjutan Hasil uji image analysis (%)

Pearlite

Ferrite

Pearlite

Ferrite

45

Plat terbakar dan baru Pearlite Ferrite

Spesimen B1 BM terbakar 38.686 61.314

Spesimen B1 BM baru 51.458 48.542

Spesimen B1 HAZ terbakar 56.698 43.302

Spesimen B1 HAZ baru 56.634 43.366

Spesimen B1 WM 35.916 64.984

Rata rata 47.8784 52.3016

Sumber : Dokumen Pribadi 2019

4.2 Hasil Tensile Test

Uji tarik adalah suatu metode yang digunakan untuk menguji kekuatan

suatu bahan atau material dengan cara memberikan beban gaya yang

berlawanan arah dalam satu garis lurus. Kekuatan tarik menyatakan

kemampuan bahan untuk menerima tegangan tanpa menyebabkan patah.

Hasil dari pengujian tarik yang terdapat pada Tabel 4.2 adalah data uji tarik

pada base metal.

Tabel 4. 3 Hasil Pengujian Tarik Pada Base Metal

Identitas

Spesimen

Specimen

stamp

Yield

Stress

(MPa)

Ultimate

Stress

(MPa)

Average/

Joint

(MPa)

Elongation

(%) Result

Plat

terbakar

dengan

terbakar

A1 303.84 425.51 7,24 Accepted

A1.1 336.51 461.31 10,33 Accepted

A2 291.82 421.92 438.32 10,56 Accepted

A2.1 309.62 436.42 12,50 Accepted

A3 326.26 444.56 10,92 Accepted

A3.1 317.34 440.17 7,29 Accepted

Plat

terbakar

dengan

baru

B1 291.13 421.32 9,21 Accepted

B1.1 306.02 430.58 8,67 Accepted

B2 318.08 421.06 428.06 7,09 Accepted

B2.1 291.14 423.76 6,91 Accepted

B3 292.24 435.15 4,67 Accepted

B3.1 308.19 436.49 11,27 Accepted

Sumber: Dokumen Pribadi 2019

Dari data hasil uji tarik pada tabel 4.2 diatas, dapat diketahui bahwa

semua spesimen dinyatakan accepted dikarenakan patah pada base metal

dengan rata-rata ultimate tensile strength untuk plat terbakar dengan terbakar

yaitu 438,32 MPa dan untuk plat terbakar dengan baru yaitu 428,06 MPa. Jika

dilihat dari BKI volume V 2014 Rules of Material Semua spesimen

46

memenuhi standart nilai kekuatan tarik minimal yaitu 400 MPa untuk

ultimate tensile strengh-nya dan 235 MPa untuk yield strength-nya.

Pada gambar 4.8 dibawah ini adalah merupakan gambar perpatahan dari

hasil pengujian tarik dimana semua specimen patah pada base metal.

Gambar 4.8 Perpatahan Uji Tarik (Dokumen Pribadi)

Dari hasil pengujian didapatkan daerah patahan semua spesimen terdapat

pada base metal yang telah terkena kebakaran karena adanya multi layer pada

daerah weld metal sehingga kekuatan daerah weld metal meningkat,

sedangkan pada daerah base metal yang telah terbakar mengalami penurunan

kekuatan dibandingkan base metal normal yang tidak terkena kebakaran.

(Yhogie Yhumanta, 2016).

Hasil dari uji tarik tersebut mengakibatkan struktur mikronya memiliki

kandungan ferrite yang tinggi dibandingkan dengan pearlite dikarenakan

proses laju pendinginan cepat sehingga dapat menghasilkan machanical

properties yang lebih tinggi. Berikut hasil perbandingan grafik rata rata nilai

kuat tarik spesimen A dan spesimenn B dapat dilihat pada Gambar 4.9 di

bawah ini.

47

Gambar 4. 9 Grafik Perbandingan Nilai Kuat Tarik (Hasil Penelitian, 2019)

Pada nilai rata-rata kuat tarik spesimen untuk nilai kuat tarik tertinggi

terdapat pada plat terbakar dan terbakar pada temperature 700 0C dengan nilai

kuat tarik sebesar 438,32 N/mm2 sedangkan nilai rata-rata kuat tarik terendah

terdapat pada plat terbakar dengan baru dan nilai kuat tarik sebesar 428,06

N/mm2. Daerah patahan terdapat pada base metal, Sedangkan jika dilihat dari

hasil patahan pada spesimen, dapatdisimpulkan bahwa material bersifat

ductile.

4.3 Hasil Hardness Test

Pengujian kekerasan adalah salah satu jenis pengujian merusak yang

dilakukan guna mengetahui nilai kekerasan dari suatu material. Pengujian ini

dilakukan di beberapa titik diantaranya base metal, HAZ dan weld metal.

Untuk semua data Hardness ada pada lampiran.

Pengambilan titik fokus pada bagian weld metal, base metal,dan HAZ

dikarenakan melihat variasi pada tugas akhir ini yaitu antara plat terbakar

dengan plat terbakar dan plat terbakar dengan plat baru. Spesimen uji

kekerasan berjumlah ada 6 spesimen menggunakan beban 10 kgf dengan

waktu 15 detik. Untuk hasil uji kekerasan bisa dilihat pada tabel 4.3

48

Tabel 4. 4 Hardness plat terbakar dengan terbakar

Lokasi No HVN

A1 A2 A3 Rata rata

Base

Metal

Terbakar

1 132,89 132,80 133,50

132,84 2 132 132,96 132,87

Rata-

rata 132,445 132,88 133,19

HAZ

terbakar

1 136,37 136,80 136,84

136,71 2 136,72 137 136,51

Rata-

rata 136,55 136,9 136,68

Weld

Metal 146,03 143,28 144,38 144,56


Tabel 4. 5 Hardness plat terbakar dengan baru

Lokasi No HVN

A1 A2 A3 Rata rata

Base

Metal

Terbakar

dan baru

TB 130,91 130,16 130,56

129,19 BR 128,55 126,98 127,98

Rata-

rata 129,73 128,57 129,27

HAZ

terbakar

dan baru

TB 135,25 135,6 135,25

132,21 BR 129,48 128,95 128,70

Rata-

rata 132,37 132,28 131,98

Weld

Metal 141,27 141,07 141,69 141,34


Tabel 4. 6 Rata rata hardness plat terbakar dan terbakar

Lokasi HVN

Plat terbakar dengan terbakar

Base Metal terbakar dengan terbakar 132,84

HAZ terbakar dengan terbakar 136,71

Weld Metal 144,56


49

Tabel 4. 7 Rata rata hardness plat terbakar dan baru

Lokasi HVN

Plat terbakar dengan terbakar

Base Metal terbakar dengan baru 129,19

HAZ terbakar dengan baru 132,21

Weld Metal 144,56


Gambar 4. 10 Perbandingan Nilai Kekerasan (Hasil Penelitian, 2019)`

Berdasarkan data hasil pengujian kekerasan, yang memiliki nilai rata –

rata tertinggi pada hasil pengelasan plat terbakar dengan terbakar pada

temperatur 700 0C di daerah Weld Metal adalah 144,56 HVN. Sedangkan

hasil pengelasan pada plat terbakar dengan temperature 700 0C dan tanpa

perlakuan di daerah Weld Metal memiliki nilai rata – rata sebesar 141,34

HVN. Dari data semua hasil pengujian kekerasan, yang memiliki nilai

tertinggi pada hasil pengelasan yaitu di daerah Weld Metal. Hal ini dapat

terjadi karena proses laju pendinginan paling cepat terjadi pada daerah

tersebut. (Bagas Sasangka, 2016). Pada data pengujian hardness diatas juga

dapat diketahui bahwa pada penggunaan plat terbakar material akan

mengalami kenaikan pada nilai kekerasan, kekuatan, akan tetapi material

tersebut menjadi getas daripada material baru tanpa perlakuan. (Zulkarnain

Fatoni, 2015)

50


51

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan dengan variasi material BKI

grade A yang terbakar dengan terbakar dan terbakar dengan yang baru maka

dapat ditarik beberapa kesimpulan berdasarkan dari hasil pengujian yang

telah dilakukan antara lain sebagai berikut:

1. Hasil pada pengujian struktur mikro adanya perubahan struktur mikro pada

plat terbakar dengan baru, dimana ferrite pada plat terbakar lebih tinggi

daripada ferrite pada plat baru. Hal ini dikarenakan terjadi pendinginan

secara cepat pada plat terbakar tersebut.

2. Berdasarkan hasil pengujian tarik didapatkan bahwa daerah patahan

terdapat pada base metal yang telah terkena kebakaran. Untuk semua

spesimen dinyatakan accepted karena daerah patah pada base metal yang

masuk syarat keberterimaan dari pengujian tarik pada BKI (Vol V) Rules

of Material. Nilai kuat tarik tertinggi terdapat pada spesimen A dengan

material terbakar dan terbakar dengan nilai 438,32 MPa, sedangkan nilai

kuat tarik terendah terdapat pada spesimen B dengan material terbakar dan

baru dengan nilai 428,06 MPa. Sedangkan dilihat dari hasil patahan pada

spesimen sifat material BKI grade A ini bisa dikatakan ductile.

3. Berdasarkan data hasil pengujian hardness pada daerah weld metal, base

metal terbakar, base metal baru, HAZ terbakar,dan HAZ baru. Didapatkan

data nilai kekerasan paling besar pada material terbakar dengan terbakar

pada temperature 700 0C didaerah weld metal dengan nilai kekerasan

sebesar 144,56 HVN. Hal ini dapat terjadi karena proses laju pendinginan

yang cepat terjadi pada material terbakar sehingga menaikkan nilai

kekerasan, kekuatan, akan tetapi material tersebut menjadi getas.

Sedangkan pada variasi material terbakar dengan baru mendapatkan nilai

kekerasan terendah pada weld metal sebesar 141,34 HVN.

52

5.2 Saran

Dalam pengerjaan tugas akhir ini masih terdapat beberapa kekurangan,

sehingga nantinya bisa digunakan sebagai bahan evaluasi agar lebih bisa

berkembang dan lebih baik lagi. Beberapa saran yang agar mencapai hasil

yang maksimal :

1. Adanya variasi material baru dengan baru sebagai perbandingan

antara material terbakar dengan terbakar dan material terbakar dengan

baru.

2. Untuk mendapatkan hasil yang lebih baik dan teliti dalam penelitian

maka perlujumlah sampel yang lebih banyak.

53

DAFTAR PUSTAKA

Askar, Saiful. (2013). Pengaruh Preheat dan Tempering terhadap

Kekerasan dan Struktur Mikro Hasil Pengelasan Baja JIS SS

400. Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Mataram,

Nusa Tenggara Barat.

BKI Volume V. (2014). Rules of Material, Jakarta.

BKI Volume IV. (2015). Rules of Welding, Jakarta.

Callister, J. (2007). Material Science and Engineering. New York.

Imam, Bihaqi (2015). Studi Metode Perbaikan Kontruksi Lambung

Kapal Pasca Terbakar. Surabaya: Politeknik Perkapalan Negeri

Surabaya

M. M. Munir dan M. Thoriq Wahyudi, (2015), Modul Praktek Uji Bahan,

Jurusan Teknik Bangunan Kapal, Politeknik Perkapalan Negeri

Surabaya.

Rajan, TJ, Sharma, (1997). Heat Treatment Principles and Techniques.

Prentice Hallof India Private Limited, New Delhi.

Sonawan, H. & Suratman, R. (2004). Pengantar Untuk Memahami

Pengelasan Logam. Bandung: ALFABETA.

Sasangka, Bagas. (2016). Analisa Hasil Repair Sambungan Las Baja Sa36

Pasca Terbakar Metode Pengelasan SMAW Filler E7016

Diameter 2.6 mm Dengan Variasi Temperatur Pemanasan

Terhadap Sifat Mekanik Material. Jurusan Teknik Mesin, ITS.

Surabaya.

Wiryosumarto, H., & Okamura, T. (2000). Teknologi Pengelasan Logam.

Jakarta: PT. Pradnya Paramita.

Yhumanta, Yhogie. (2016) Analisa Hasil Repair Sambungan Las Baja

Sa36 Setelah Kebakaran Yang Disambung Ulang Dengan Baja

Sa36 Baru Dengan Pengelasan SMAW Menggunakan Filler

E7016 Diameter 2.6 mm Terhadap Sifat Mekanik Material.

Jurusan Teknik Mesin, ITS. Surabaya.

54

Zulkarnain Fatoni (2015). Pengaruh Kontruksi Baja Yang Terbakar

Diberi Perlakuan Pendinginan Air. Surabaya: Politeknik

Perkapalan Negeri Surabaya

55

LAMPIRAN

LAMPIRAN 1

Welding Procedure Spesification

56


57

Lampiran 2

Sertifikat Material

58


59

LAMPIRAN 3

Sertifikat Filler E71T-1

60


61

LAMPIRAN 4

Welding Parameter

62


63

Lampiran 5

Image Analysis

Base Metal terbakar 1 pada A1

Base Metal terbakar 2 pada A1

64

HAZ terbakar 1 pada A1

HAZ terbakar 2 pada A1

65

Base Metal terbakar pada B1

Base Metal baru pada B1

66

HAZ terbakar pada B1

HAZ baru pada B1

67

Weld Metal A1

Weld Metal B1

68


69

Lampiran 6

Pengujian Tarik

Dokumentasi spesimen sebelum pengujian tarik

Dokumentasi spesimen sesudah pengujian tarik

82


83

Lampiran 7

Uji kekerasan

Waktu 15 detik dengan beban 10 kgf

86


87

BIODATA MAHASISWA

Nama : Achmad Usron Asaroni

NRP : 0715040005

Jurusan : Teknik Bangunan Kapal

Program Studi : D4 Teknik Pengelasan

Agama : Islam

Jenis Kelamin : Laki-laki

Alamat Rumah : RT05/RW03 Ds. Kowang, Kec. Semanding, Kab Tuban,

Jawa Timur

Telp : 085755119570

Email : [email protected]

TTL : Tuban, 01 Maret 1996

Nama Ayah : Tajib

Nama Ibu : Kasmu

Telp. Orang tua : 085774599012

Riwayat Pendidikan

SD : MI Sumbersari Kowang

SMP : MTs Sumbersari Kowang

SMA : SMK YPM 12 Tuban

Perguruan Tinggi : Politeknik Perkapalan Negeri Surabaya

ANALISIS STRUKTUR MIKRO, KEKUATAN TARIK, DAN NILAI ...repository.ppns.ac.id/2466/1/0715040005 -...

Documents

Transcript of ANALISIS STRUKTUR MIKRO, KEKUATAN TARIK, DAN NILAI ...repository.ppns.ac.id/2466/1/0715040005 -...