Download - 23 maradu (2)

ISSN 0854 – 5561 Hasil-hasil Penelitian EBN Tahun 2006

185

PENGARUH ARUS PENGELASAN TERHADAP KEKUATAN TEKAN DAN KEKERASAN HASIL LAS ZIRKALOI-2 DENGAN MFW

(MAGNETIC FORCE WELDING)

Ir. Maradu Sibarani, M.Si, Djoko Kisworo

ABSTRAK

PENGARUH ARUS PENGELASAN TERHADAP KEKUATAN TEKAN DAN KEKERASAN HASIL LAS ZIRKALOI-2 DENGAN MFW (MAGNETIC FORCE WELDING). Telah dilakukan perbaikan pada alat MFW, kemudian dilakukan pengujian alat untuk mengelas kelongsong dan tutup zirkaloi-2 untuk elemen bakar tipe Cirene-HWR dengan parameter las seperti yang telah ditetapkan maka dengan pengujian secara visual terlihat bahwa hasil las telah dapat beroperasi dengan baik. Untuk memeriksa hasil las lebih terinci maka telah dilakukan uji kekerasan dan uji tekanan terhadap hasil las untuk melihat hubungan parameter las dengan kualitas hasil las. Pada penelitian ini telah dilakukan pengelasan pada kelongsong dan tutup pin elemen bakar tipe Cirene-HWR dengan memberi variasi arus las, sementara parameter yang lain dibuat konstan. Dari hubungan arus las terhadap hasil las dan sifat kemampuan kekerasan telah didapat parameter arus yang terbaik adalah sebesar 75 %, kemudian dari hasil uji hidrostatik bahwa hasil las bocor pada tekanan dibawah yang diijinkan yaitu 78,3 bar.

PENDAHULUAN

Untuk mendukung program Batan sebagai promotor pendirian PLTN di Indonesia pada tahun 2016, maka Pusat Teknologi Bahan Bakar Nuklir (PTBN) melalui Bidang Bahan Bakar Nuklir terus melakukan kualifikasi dalam proses perakitan elemen bakar baik dalam sumber daya manusia maupun proses yang menyangkut peralatan yang digunakan. Perakitan pin elemen bakar nuklir dilakukan dengan mengisi pelet bahan bakar ke dalam kelongsong yang salah satu ujungnya telah dilas dengan tutup pertama dan dilanjutkan dengan pengelasan tutup ujung yang ke dua. Hasil las ini harus benar-benar baik untuk menjaga kebocoran produksi fisi dan mampu menahan gaya-gaya mekanik yang terjadi terhadap pin saat digunakan di teras reaktor. Proses pengelasan tutup dan kelongsong akan mengakibatkan perubahan struktur mikro pada daerah las, yang terdiri dari daerah las (weld zone), daerah terpengaruh panas (heat affected zone = HAZ), dan daerah yang tidak terpengaruh panas (based metal). Pada daerah yang terpengaruh panas, dalam proses pengelasan terjadi rekristalisasi yang mengakibatkan perubahan pada mikro strukturnya sekaligus akan merubah sifat-sifat mekanik.

Dari sisi kekuatan konstruksi elemen bakar maka pengelasan menjadi daerah paling menghuatirkan, sehingga dari proses perakitan hasil las menjadi hal penting untuk diperhatikan.

Sesuai dengan dimensi dan sifat mekanik dari zirkaloi-2 di atas maka dalam proses sambungan pengelasan digunakan pengelasan dengan MFW yang dilas pada ruang las yang dikondisikan dalam ruang vakum serta dengan gas pelindung helium. Untuk mendapatkan hasil pengelasan yang baik maka dilakukan penelitian: Pengaruh arus pengelasan terhadap kekuatan

Hasil-hasil Penelitian EBN Tahun 2006 ISSN 0854 - 5561

186

tekan dan kekerasan dari hasil las zirkaloi-2 dengan MFW, sehingga dari hasil penelitian ini dapat merekomendasikan bentuk dan ukuran bagian yang dilas serta parameter arus yang terbaik yang digunakan dalam proses pengelasan ditinjau dari kemempuan tekan dan kekerasan pada daerah las.

Ruang Lingkup Penelitian

Zirkaloi-2 yang dilas adalah dalam bentuk kelongsong dan tutup pejal yang disambung dengan proses pengelasan MFW.

Sifat mekanik yang diuji adalah kekerasan dan kemampuan hasil las terhadap tekanan.

Penelitian ini mencakup antara lain :

� Penyiapan kelongsong sesuai bentuk dan ukurannya

� Penyiapan tutup sesuai bentuk dan ukurannya

� Melakukan pengecekan bentuk dan kerataan permukaan

� Mengecek bentuk dan ukuran alur las yang direncanakan

� Melakukan pengelasan MFW dengan variasi arus las

� Melakukan uji NDT dan uji DT dengan uji hidrostatik dan uji kekerasan hasil las.

Tujuan Penelitian

Penelitian ini bertujuan untuk menguji operasi mesin las MFW setelah melakukan perbaikan serta untuk mengetahui pengaruh parameter arus terhadap sifat tekan dan kekerasan hasil pengelasan tutup dan kelongsong zirkaloi-2.

Teknologi Las

Pada proses pengelasan, perlu diketahui tiga fasa secara berurutan yang berperan dalam proses manufaktur komponen/material yang dilas yaitu disain, produksi dan inpeksi[1]. Pada fasa pertama desainer harus mengetahui tentang sumber peralatan dan teknik pengelasan yang tersedia dilingkungan produksinya, mengetahui prinsip kerja berbagai jenis pengelasan termasuk kelemahan dan keunggulannya, mampu memilih tipe sambungan yang cocok/tepat, menguasai mampu las berbagai material, dan mengetahui tentang peraturan yang mengatur masalah desain konstruksi las. Pada fasa ke dua teknik produksi harus memiliki latar belakang pengetahuan mengenai proses pengelasan, mengetahui mampu las berbagai material, mengetahui cara mencegah terbentuknya cacat las, melakukan perhitungan biaya sehingga dapat memilih las dengan biaya produksi yang terendah untuk tingkat kualitas tertentu. Pada fasa ke tiga, inspektor harus mengetahui metode inspeksi yang tersedia, menguasai prinsip kerja dari berbagai jenis proses pengelasan, mengetahui mampu las berbagai material, mengetahui berbagai standar dan peraturan, sehingga dapat mengklassifikasikan dan mengidentifikasikan penyebab terjadinya cacat las.

Pada proses pengelasan dibutuhkan semacam pelindung untuk mencegah oksigen bereaksi dengan sambungan logam atau mencegah terjadinya proses oksidasi. Pelindung ini dapat berbentuk gas yang tidak bereaksi dengan logam las atau berupa fluks, yaitu senyawa kimia yang mencair bersama-sama dengan logam las sehingga dapat melindungi logam panas dari oksidasi. Solid state welding merupakan proses penyambungan dimana dua buah logam dipanaskan hingga plastis

ISSN 0854 - 5561 Hasil-hasil Penelitian EBN Tahun 2006

187

(tanpa kawat pengisi) yang kemudian disatukan dengan bantuan tekanan. Pada proses ini logam induknya tidak mengalami pencairan, penyambungan terjadi karena adanya difusi atom pada permukaan sambungan.

Hasil las dikatakan baik apabila lasan (weldment) yang dihasilkan dapat memberikan kontinuitas yang lengkap antara bagian yang disambung dengan setiap bagian sambungan sehingga sambungan dan logam induknya tidak menunjukkan perbedaan yang jelas.

Metalurgi Las

Aspek metalurgi adalah meliputi siklus termal dan pengaruhnya terhadap perubahan struktur mikro serta faktor-faktor yang mempengaruhi sifat mampu las (weldability) dari logam yang disambung[2]. Kualitas sambungan las biasanya dikaitkan dengan kekuatan, ketangguhan atau sifat mekanis lainnya, maka perlu dibahas hubungan antara struktur mikro dengan sifat-sifat terhadap tekanan dan kekerasan dari sambungan las.

Siklus termal akan dapat menimbulkan perubahan-perubahan metalurgi yang rumit, deformasi dan tegangan-tegangan termal ataupun cacat pada logam las. Perubahan yang paling penting dalam pengelasan adalah perubahan struktur-mikro yang akan menentukan sifat-sifat mekanis sambungan las. Pada umumnya struktur mikro yang terjadi tergantung pada komposisi kimia dari logam induk, kondisi logam induk seperti geometri atau proses pengerjaan sebelumnya, teknik pengelasan yang diterapkan, serta perlakuan panas yang diberikan.

Tingkat perubahan mikro struktur yang terjadi disamping dipengaruhi oleh faktor-faktor dari material yang dilas juga tergantung pada temperatur maksimum yang dicapai ketika pengelasan, waktu/lamanya temperatur itu terjadi dan kecepatan pendinginan. Faktor utama yang mengontrol perubahan struktur tersebut adalah besarnya masukan panas (heat input) yang diberikan kepada sambungan logam (termasuk kalau ada pemanasan mula).

Kecepatan pendinginan mempengaruhi sifat-sifat mekanis sesuai dengan jenis fasa dan butiran logam yang terbentuk. Pendinginan yang cepat menghasilkan struktur yang kuat, keras dan kurang ulet. Pendinginan yang lambat menghasilkan sifat-sifat sebaliknya. Menahan logam pada temperatur tinggi (di atas temperatur kritis) untuk waktu yang lama dapat menghasilkan struktur dengan butiran yang kasar, namun demikian selama pengelasan berlangsung ada bagian logam yang letaknya bersebelahan dengan las berada pada temparatur tinggi untuk waktu yang sangat singkat.

Masukan Panas (Heat Input)

Siklus termal yang terjadi selama pengelasan dipengaruhi oleh masukan panas (heat input) yang diberikan. Besarnya masukan panas yang terjadi pada proses pengelasan tergantung pada faktor-faktor seperti:

• Daya hantar (heat conductivity) dari logam yang disambung

• Geometri seperti tebal logam yang disambung

• Jenis sambungan dan bentuk alur

• Teknik pengelasan termasuk parameter las yang diterapkan.


188

Besarnya masukan panas per satuan panjang las untuk pengelasan busur listrik diberikan oleh persamaan berikut:

dimana:

E = energi atau masukan panas dalam joule

C = kapasitans dalam farads

V = tegangan listrik dalam volt

Tidak seluruhnya energi panas yang diberikan itu digunakan untuk menyambung logam, tetapi sebagian akan hilang ke udara luar.

Pada proses pengelasan masukan panas yang dapat diberikan tergantung pada kerapatan energi (energy density) dari teknik pengelasan tersebut. Semakin besar kerapatan energinya maka semakin rendah masukan panas yang diberikan untuk suatu proses pengelasan. Jenis logam dan kerapatan yang diberikan akan menentukan kecepatan pemanasan (heating rate) dari logam yang dilas.

Masukan panas akan menentukan temperatur tertinggi yang terjadi pada logam las dan berarti mempengaruhi terhadap struktur-mikro serta sambungan las.

Sifat Mampu Las (Weldability)

Zirkonium mempunyai kemampuan las yang baik dibanding material konstruksi yang lain, seperti baja paduan dan beberapa paduan aluminium. Pengelasan zirconium mempunyai penampilan yang baik dan mudah dilas[3]. Metal mempunyai koefisien ekspansi termal yang rendah dan konstribusi ini menghasilkan distorsi yang rendah selama pengelasan. Sebab modulus elastisitas zirconium rendah maka akan menyebabkan tegangan sisa yang rendah pada hasil las. Beberapa porositas mungkin dijumpai dalam las zirconium tetapi bila porositas terjadi, dapat dihindari dengan penaikan arus las, penurunan kecepatan las atau melakukan pemanasan awal.

Masalah utama yang timbul saat pengelasan zirconium adalah kontaminasi oksigen dan nitrogen dengan udara dan selalu naik selama pengelasan terjadi.

Sifat mampu las sering dikaitkan dengan mutu sambungan las yang dicapai. Mutu sambungan las sangat tergantung pada sifat-sifat mekanis yang dihasilkan yang dapat dipengaruhi oleh struktur mikro dan cacat atau retak yang mungkin terjadi.

Dengan demikian secara umum dapat dikatakan bahwa sifat mampu las dari suatu logam adalah kemampuan dari logam untuk dilas tanpa terjadi penggetasan atau retak. Karena itu pembahasan berikut ini akan diarahkan kepada masalah penggetasan dan terjadinya retak pada sambungan las.

TATA KERJA

Bahan Utama : Kelongsong (sheath) dan batangan (bar) zirkaloi-2

Bahan Pendukung : Gas Helium sebagai gas pengisi

Bahan kimia untuk proses pikling, rinsing serta ultrasonik

Bahan untuk percobaan metalografi

(1) ..................................................................................... 21 2CVE =


189

Alat yang Digunakan : Mesin bubut (Precision Lathe); Mesin las MFW ; Mesin Pikling, Rinsing;

Ultrasonik; Mesin potong; Mesin Poles; Mikroskop Optik, Alat Uji Hidrostatik,

dan Alat Uji Kekerasan

Persiapan Eksperimen

Untuk melaksanakan pengelasan tutup dengan kelongsong, ada beberapa hal yang harus dipersiapkan, yaitu:

a. Pembuatan tutup

Tutup dibuat dari batang zirkaloi-2 dengan menggunakan mesin Precision Lathe, seperti bentuk dan ukuran pada Gambar 1. Permukaan kontak harus dibuat betul-betul tegak lurus (rata), dan dihaluskan dengan bantuan kertas pasir. Ukuran-ukuran tutup kemudian diperiksa dengan alat ukur Dimension Check Equipment.

Gambar 1. Dimensi tutup (satuan dalam mm)

b. Pembuatan/Pembentukan Kelongsong

Ujung kelongsong yang akan dilas harus baik yaitu rata/halus dan tegak lurus. Pekerjaan dilakukan dengan mesin bubut dengan alat bantu kikir dan di ampelas halus. Bentuk dan ukuran kelongsong seperti Gambar 2.

Gambar 2. Dimensi kelongsong (satuan mm)


190

c. Pikling, Rinsing dan Drying

Untuk menghilangkan kotoran dan lemak-lemak yang timbul saat pengerjaan penyiapan kelongsong dan tutup maka dilakukan proses pickling, rinsing dan drying.

Larutan pickling yang digunakan adalah H2O, Demineral water = 57,0 %; HNO3 = 65 % HF = 3,5 %. Tutup dan kelongsong dimasukkan ke dalam wadah yang berisi larutan di atas kemudian digetarkan dengan mesin ultrasonik.

Rinsing dilakukan dengan alat UltrasonicMachine yang diisi dengan cairan 25 % alkohol dicampur dengan 75 % air demineral kemudian digetarkan dengan jutaan Hertz sampai mega Hertz.

Drying dilakukan pada drying fan, kelongsong dan tutup dimasukkan ke wadah pengering kemudian dihembuskan dengan udara panas 800C selama 30 menit.

Kemudian sampel disimpan pada wadah yang bebas kotoran dan bebas lembab.

Proses Pengelasan dengan MFW

Pada mesin ini, arus las dapat diatur besar dan bentuknya dengan mengeset besarnya arus listrik dan arus magnet pada panel pengontrol, sesuai parameter yang dikehendaki. Alat ini menggunakan sistim silinder udara untuk menggerakkan langkah elektroda. Kombinasi gaya listrik dan dan gaya magnet yang direkomendasikan adalah 1/3 gaya tekan udara silinder dan 2/3 gaya elektromagnet yang timbul secara koaksial. Gaya tahan clamp yaitu gaya pemegang kelongsong dan tutup saat terjadi penekanan juga parameter yang menentukan terhadap hasil las. Pemberian panas yang berlebih sewaktu pengelasan akan mengakibatkan terjadinya cacat (defect) seperti cacat kawah (creater) dan daerah pengaruh panas yang luas sehingga menimbulkan tegangan sisa thermal. Cacat tersebut akan mengurangi ketahanan/kekuatan hasil las.

Pemeriksaan Visual

Yaitu pemeriksaan dengan menggunakan mata telanjang atau dengan menggunakan alat bantu (pembesar), tanpa merubah ataupun merusak material yang akan diperiksa , bertujuan :

� Memeriksa bahan baku, produk dan struktur yang difabrikasi atau dibuat sesuai dengan spesifikasi rancang bangun

� Memeriksa ketidaksempurnaan (cacat) yang terdapat pada produk

� Menganalisa penyebab kegagalan suatu produk dan struktur

Dari hasil uji visual ini akan dapat dideteksi cacat sebagai berikut[2]:

� Ketidakseragaman komposisi las-an yang mengakibatkan turunnya sifat mekanis antara lain: porosity, slag inclusions, excessive penetration, incomplete fusion, tungsten inclusions, whiskers, crater porosity & cracks, arc strikes, oxidation, excessive weld spatter, weld cracks and base metal cracks.

� Ketidakseragaman (discontinuity) groove weld dimensional, dapat mendeteksi cacat las antara lain: misaligment, underfill, undercut, overlap, excessive reinforcement, excessive root concavity, & incomplete penetration.

� Ketidakseragaman (discontinuity) weld dimensional, dapat mendeteksi cacat las antara lain: insufficient, undercut, overlap, excessive convexity, excessive concavity, insufficient leg, & bridging.


191

Perlakuan pemeriksaan visual dapat digolongkan menurut step/urutan pekerjaan:

� Pemeriksaaan sebelum pengelasan

� Pemeriksaan setelah fit-up dan sebelum pengelasan

� Pemeriksaan selama pengelasan

� Pemeriksaan setelah pengelasan

Pemeriksaan dengan Destructive Test (DT)

Uji Kekerasan

Kekerasan adalah ketahanan suatu logam terhadap deformasi plastis, yaitu kemampuan dari atom di daerah pengujian mempertahankan kedudukannya. Jadi kalau atom-atom tersebut mudah bergeser berarti logam tersebut lunak dan sebaliknya.

Uji kekerasan dilakukan dengan mengikuti prosedur ASTM E 82[4] (Reapproved 1992), yakni metode uji baku untuk kekerasan Vickers dari bahan-bahan logam. Uji kekerasan vickers adalah berapa uji kekeraan indentasi dengan memakai alat terkalibrasi untuk menekankan sebuah indenter intan berbentuk piramid dengan dasar bujur sangkar, yang mempunyai sudut permukaan tertentu yakni 1360.

Uji Tekanan (Hydrostatic Test)

Untuk mengetahui kemampuan pengelasan terhadap tekanan yang bekerja dalam pipa (Gambar 3). Setelah spesimen uji disiapkan seperti Gambar pengetesan, mula-mula spesimen diisi dengan fluida kemudian menekan sampel pengelasan secara perlahan-lahan dari yang terkecil sampai terbesar dan sampai spesimen pecah. Dari uji ini akan diketahui kemampuan benda kerja untuk menahan tekanan serta diharapkan lokasi pecahnya benda kerja ada diluar daerah pengelasan.

Untuk mencari besarnya tekanan pada Hydrostatic test ini dapat dihitung dengan rumus Barlow berikut:

dimana : P = tekanan hidrostatik internal, N/mm2

σ = tegangan ijin pipa yang diakibatkan tekanan hidrostatik internal, N/mm2

= 583,25 N/mm2 .

t = tebal pipa = 0,51 mm

Do = diameter luar pipa = 18,98 mm

Tekanan maksimum yang dapat diterima oleh pipa adalah:

2 x 583,25 x 0,51

P x Do σ = ---------------- 2 x t

2 x σ x t P = ---------------- Do

dan


192

P = ------------------------------------- = 31,34 MPa = 313,4 bar

18,98

Gambar 3. Sistem untuk Uji Hidrostatik

KELONGSONG DAN TUTUP YANG TELAH DILAS

LAS


193

HASIL DAN PEMBAHASAN

Hasil Uji Visual

Proses pengelasan pada kelongsong dan tutup zirkaloi-2 ini belum ada parameter yang pasti, maka penelitian ini sekaligus untuk mencari parameter proses las yang tepat untuk bahan dan dimensi pada penelitian ini, untuk itu dilakukan proses pengelasan dengan mencoba-coba guna mendapatkan parameter las yang tepat, antara lain besar arus yang digunakan dan waktu termasuk besar arus pada masing-masing tahapan proses pengelasan

Dari hasil kegiatan proses pengelasan kelongsong dan tutup zirkaloi-2 dengan menggunakan mesin Magnetic Force Welding (MFW) telah didapat:

A. Setelah beberapa tahun peralatan MFW dalam keadaan rusak dan telah selesai diperbaiki, maka kegiatan ini adalah termasuk uji fungsi alat. Dari hasil uji fungsi telah diperoleh bahwa:

Alat MFW telah dicoba untuk mengelas kelongsong dan tutup zirkaloi-2 untuk bahan bakar tipe Cirene = HWR (sesuai spsifikasi alat) dengan posisi saklar pada panel seperti pada tabel 1. Dari hasil proses pengelasan telah didapat hasil yang baik, dengan pengujian secara visual, dengan hasil las seperti Gambar 4.

Gambar 4. Gambar pisik hasil pengelasan dengan MFW

Hasil pengelasan


194

Tabel 1. Parameter proses pengelasan dengan pengelasan MFW

Saklar Posisi Saklar Posisi Saklar Posisi

Weld 1 half cycle

OFF Weld time (second) 15 Percent Current Flux Reset

60

Magnetic Force Half Cycle

OFF Flux Reset 1 9 Mag. Force 1 10

Magnetic Force Neg. Percent Current

60 Percent Current 35 Percent Current Mag. Force

20

Squeeze 45 Force Delay 1 45

Hold 20 Weld Neg. Percent Current

75

B. Kemudian dilakukan penelitian terhadap hasil pengelasan dengan variasi arus las (73, 75, 77,)% sementara parameter yang lain dibuat konstan, dari hasil penelitian dapat disimpulkan;

- Arus las salah satu parameter penting dalam proses pengelasan, sehingga dapat diperoleh:

Semakin besar arus las maka daerah pengaruh panas las (heat effected zone= HAZ) akan semakin besar, hal ini tidak dikehendaki karena HAZ yang semakin besar sekaligus akan memperbesar ukuran butir hasil las sekaligus akan mengurangi sifat mekanik hasil las, sebaliknya semakin kecil arus las yang digunakan akan menghasilkan sambungan las yang tidak baik = terlihat adanya rongga pada hasil las (pengelasan tidak sempurna). Dari hasil penelitian didapat besar arus yang terbaik adalah sebesar 75 %

Pemeriksaan visual dilakukan pada semua sampel dengan mempergunakan mata telanjang (visual check) atau dengan mempergunakan kaca pembesar atau microscope-streo. Pada pemeriksaan visual ini dapat segera diketahui beberapa cacat yang terjadi, misalnya cacat kawah, ketidaksempurnaan penyambungan dan ketidak sempurnaan alur las serta pencekungan alur las akibat panas yang berlebih. Untuk arus pengelasan diatas 75 % terlihat cacat hasil pengelasan seperti Gambar 5, dan untuk arus las di atas 77 % tidak tejadi penyambungan sempurna dan hasil las dinyatakan cacat.

Gambar 5. Sampel hasil pengelasan yang gagal setelah pemeriksaan visual.

HASIL LAS YANG CACAT


195

Diagram Kekerasan Hasil Las

0

50

100

150

200

250

300

1 3 5 7 9 11 13 15

Posisi Las

Kek

eras

an Sampel 1

Sampel 2

Sampel 3

Uji Kekerasan

Dengan menggunakan uji kekerasan seperti pada prosedur DIN 50133, yaitu dengan metoda pengujian vickers, hasil uji kekerasan dapat dilihat pada Tabel 2. dengan data: beban = 0,3 kg, waktu 15 detik, temperatur uji = 300C.

Tabel 2. Kekerasan pada sampel pada masing-masing daerah pengelasan.

Posisi Las

Sampel 1 (Arus las 73 %)

Sampel 1 (Arus las 75%)

Sampel 1 (Arus las 77%)

No. Daerah/lokasi HV HV HV

1 171 171 171

2 172 172 172

3

Base Metal Kelongsong (1)

173 173 173

4 140 200 140

5 135 201 125

6

HAZ dengan kelongsong (2)

137 202 128

7 200 228 245

8 199 229 244

9

Weld metal (3)

201 230 243

10 190 210 180

11 198 211 186

12

HAZ dengan tutup (4)

195 209 187

13 152 152 152

14 153 153 153

15

Base Metal Tutup (5)

154 154 154

Gambar 6. Grafik Hubungan Posisi bagian las dan Kekerasan

Untuk uji kekerasan struktur mikro dengan beban 100 gram, waktu 15 detik, temperatur uji 300C adalah seperti Tabel 2.


196

Dari hasil pengujian kekerasan terlihat bahwa distribusi kekerasan dari yang paling tinggi sampai paling rendah adalah sebagai berikut (Gambar 6): daerah logam las (fusion zone), daerah HAZ dan based metal. Hal ini terjadi disebabkan oleh terjebaknya fasa β akibat proses pendinginan yang cepat sehingga membentuk presipitat Zr(Fe,Cr)2, juga terjadinya tegangan sisa pada daerah HAZ tersebut. Sedangkan pada daerah fusion zone presipitat juga terjadi hanya pada pada batas butir (tidak menyebar) yang menyebabkan kekerasan yang tidak homogen.

Hal ini menunjukkan bahwa pada daerah logam las akan lebih keras (lebih kuat), tetapi akan cenderung lebih getas karena adanya tegangan sisa dan ketidak homogenan struktur mikro. Untuk menurunkan kegetasan pada daerah logam las tersebut dapat dilakukan dengan proses pemanasan kembali (post welding heat treatment = PWHT).

Uji Hidrostatik (Burst test)

Dari hasil uji hidrostatis telah didapat dimensi benda uji setelah diberi tekanan pada 10 bar, 50 bar, 100 bar, dan 130 bar dengan data pada Tabel 3.

Tabel 3. Data Hasil uji Hydrostatic Test

Tekanan (bar) 10,7 78,3 101,5 109,8 122,2 128,2 83,1 66,7 52,1 0 Peregangan (mikro m/m)

168 1236 1597 1729 1920 2012 1258 1009 1000 48

Hasil penekanan yang dilakukan adalah sampai dengan 128,2 bar, terjadi penggelembungan di dekat pengelasan dan terjadi kebocoran pada daerah las. Hubungan antara tekanan hidrostatik dan pembesaran diameter kelongsong dapat dilihat pada Gambar 7.

Dari hasil pengujian hidrostatik terlihat bahwa pada tekanan 78,3 bar menyebabkan peregangan kelongsong sebesar 1236 µm, dan tekanan 128,2 bar terjadi kebocoran pada hasil las dengan peregangan kelongsong sebesar 2012 µm, sepeti Gambar 8.

Jika dibandingkan dengan spesifikasi bahan zirkaloi-2 seharusnya kelongsong pecah pada tekanan di atas 313,4 bar sehingga dapat dinyatakan bahwa kualitas hasil las belum sesuai dengan yang diinginkan.

0

2 0

4 0

6 0

8 0

10 0

12 0

14 0

1 8 ,9 8 20 ,2 2 20 ,7 1 20 ,9 9 1 9,9 9 1 9,03

T ek a n an

D iam ete r k elon gs on g (m m )

Tek

anan

hidr

osta

tik

(Pa)

Gambar 7. Hubungan tekanan dan pembesaran diameter


197

Gambar 8. Gambar sampel yang ditekan sampai 128,2 bar

KESIMPULAN

1. Mesin Magnetic Force Welding (MFW) telah dapat berfungsi setelah dilakukan perbaikan.

2. Dari uji operasi telah diperoleh besar arus yang terbaik adalah sebesar 75 % dari arus las.

3. Dari uji hidrostatik diperoleh bahwa pada tekanan 128,2 bar, hasil las mengalami kebocoran. Menurut spesifikasi, kelongsong mampu ditekan sampai 313,4 bar sehingga hasil las belum sempurna sesuai dengan yang diinginkan.

DAFTAR PUSTAKA

[ 1 ] MUHAMMAD ANIS,; Teknologi Las, Diktat pada Welding Inspector Coarse, Program Pascasarjana-Program Studi Ilmu Material, Fakultas MIPA Universitas Indonesia, 2001.

[ 2 ] ADNYANA, DN.,; Metalurgi Las, Diktat pada Welding Inspector Coarse, Program Pascasarjana-Program Studi Ilmu Material, Fakultas MIPA Universitas Indonesia, 2001.

[ 3 ] BENJAMIN LUSTMAN AND FRANK KERZE, JR.; The Metallurgy of Zirconium, New York - Toronto -London, Mc Graw-Hill Book Company, Inc, 1955.


198

[ 4 ] AMERICAN SOCIETY FOR TESTING AND MATERIALS (ASTM).; Annual Book of ASTM Standards, A 370 – 90a, Standard Test Methods and Defenitions for Mechanical testing of Steel Products, Philadelphia: ASTM, 1990

[ 5 ] YORK CHICHESTER BRISBANE, Toronto - Singapure,1991

[ 6 ] WIRYOSUMARTO HARSONO, DKK,; Teknologi Pengelasan Logam, Cetakan ke- 4, Jakarta: Pradnya Paramita, 1988.