PENGELASAN BAJA STAINLESS - KHOIRUMANSYAH BATUBARA MAHASISWA TEKNIK INDUSTRI UISU MEDAN

BAB 2

PENGELASAN BAJA STAINLESS

A.   Baja Tahan Karat ( Stainless Steel)

Baja tahan karat mempunyai sifat yang berbeda dengan baja karbon atau jenis baja lainnya.jika dibandingkan dengan baja karbon rendah, baja tahan karat mempunyai perbedaan ssb:

a.     Sifat penghantar panas (thermal connectivity) sangat rendah.

b.     Sifat mengembang karena panas (thermal expansion) lebih besar.

c.      Baja ini lebih tahan karat terhadap zat tertentu dibandingkan dengan baja karbon dan lebih tahan terhadap pengaruh oksidasi pada tempratur yang tinggi.

d.     Tahan terhadap pengaruh oksidasi sampai tempratur pemanasannyamendekati atau di atas titik leburnya.

e.      Beberapa jenis baja stainless mertensitic memiliki sifat-sifat yang dapat dikeraskan, karena baja ini mengandung persentase yang tinggi.

f.       Baja stainless autenitic adalah baja yang tidak bersifat magnet (non-magnetic).

Gambar baja tahan karat (stainless steel)

1.     Baja Tahan Karat Kromium

Baja ini mengandung (4-6)% kromium (Al-SI  501 dan 502). Baja ini dapat di las dengan baik dengan kawat las E.502. Endapan lasnya sama dengan logam induknya. Dalam prakteknya sehari hari dapat juga dilakukan hal-hal sbb:

a.     Panaskan daerah tempat yang akan di las sekitar (715-750) C atau (1.325 – 1.375) drajat Fahrenheit selama 4 jam.

b.     Kemudian, dinginkan lambat lambat di udara terbuka (dibiarkan dingin dengan sendirinya).

Gambar baja tahan karat kromium

2.     Baja stainless martensitic

Baja stainless martensitic sama halnya dengan baja stainless ferritic, trgolong dalam seri AISI 4XX. Semua baja stainless mertensitic dapat dikeraskan dengan perlakuan panas (heat treathment). Jika baja baja ini dipanaskan melebihi 816 C (1500 drajat Fahrenheit) , maka terbentuklah struktur austenic.

Gambar struktur pembentuk martensitic

Baja stainless matersitic

3.     Baja Stainless Ferritic

Baja tahan karat jenis ini, sama halnya dengan baja martensitic, campuran utamanya adalah kromium, kadang-kadang dengan sedikit atau tanpa campuran nikel.pada hakikatnya baja ini tak dapat dikeraskan melalui pemanasan. Baja yang mengandung (14-18)% kromium(AISI 430) adalah batas antara baja stainless matersitic dan ferritic.

Gambar stainless ferritic

4.     Baja tahan karat ELC

ELC adalah extra low carbon. Baja ini dalam seri nomor AISI ditandai dengan huruf tambahan L di belakang angka AISI, misalnya AISI 304 L, AISI 316 L, dan sebagainya.

·        Baja seri AISI 304 L akan mencapai hasil terbaik jika di las dengan kawat las AWS E.347.

·        Baja seri AISI 316 L mengandung molybdenum (Mo) untuk memperbesar daya tahannya terhadap karat akibat zat kimia tertentu.

Gambar produk baja tahan karat ELC

5.     Baja tahan karat yang stabil ( stabilized stainless steel)

Baja ini adalah baja tahan karat yang komponen campurannya tidak berubah sewaktu proses las berlangsung. Baja ini mengandung kolumbium (Cb), yaitu unsure yang membuat paduan baja tahan karat stabil.

Gambar baja tahan karat yang stabil

6.     Baja tahan karat mangan tinggi

Baja tahan karat dengan kadar mangan yang tinggi termasuk baja tahan karat seri AISI 2XX. Baja tahan karat yang tergolong AISI 2XX adalah sederajat dengan baja tahan karat kronium-nikel AISI 3XX, kecuali baja yang mengandung mangan (Mn) yang lebih tinggi dan nikel yang lebih rendah. Baja tahan karat mangan tinggi dipakai sebagai bahan pengganti apabila unsure nikel kekurangan atau tidak ada sama sekali.

Gambar baja tahan karat mangan tinggi

Cara Pengelasan Baja Stainless Steel

Gambar pengelasan baja stainless steel

a. Ferritik
SS 430 (16-18% Cr) dan 407 (10-12% Cr)
Masalah yang dapat terjadi :
- Pengkasaran butir dan ketangguhan HAZ rendah karena laju difusi Fe tinggi
sehingga menyebabkan HI rendah
- Kemungkinan terbentuk martensit dari austenit (keras dan getas)
- Sensitasi : pembentukan endapan karbida atau nitrida akibat proses pemanasan

b. Austenitik(Ni>7%)
Paling mudah dilas dan yang paling umum dipakai SS304, cacat yang mungkin
terjadi adalah solidification cracking, weld decay, liquation cracking.

c. Ferritik-Austenitik (duplex)
Terdiri dari dua fasa yaitu ferrit dan austenit. Perbandingan fasa idealnya
50:50.
Masalah yang dapat terjadi :
- Low arc energy menyebabkan kandungan ferrit meningkat sedang sebaliknya akan
terbentuk fasa sigma.
- Sulit mendapat austenit 50% sehingga perlu ditambahkan nickel (over matching).
- Kemungkinan pertumbuhan butir (grain growth) dari full-ferrit pada HAZ
menyebabkan ketangguhan menurun, sehingga masukan panas perlu dikontrol.

d. Martensitik (Hi Carbon)
- Martensitik SS (AISI 400/UNS S 40000 series) paling sulit dilas
- Aplikasinya adalah untuk material tahan aus
- Masalah yang sering muncul adalah retak las yang dapat dihindari dengan
melakukan preheating.

SS mudah di las dengan berbagai metode. Struktur dan sifat yang terbentuk dari
hasil pengelasan sangat tergantung kepada komposisi kimia hasil lasan. SS dapat
dilas dengan metode SMAW, GTAW dan SAW. SS dapat dilas dengan baja karbon ( welding dissimilar metal ) dengan menggunakan filler 309 L yang menghasilkan dilusi 25%.

Weldability dari baja tahan karat adalah baja tahan karat mudah dilas dalam
berbagai metode. Struktur serta sifat yang terbentuk dari hasil pengelasan sangat bergantung kepada komposisi kimia hasil lasan. Jenis struktur ditentukan dari Diagram Schaefler dan De Long.

Urutan tertinggi hingga terendah dalam hal kemampulasannya :
a. Austenitik SS
b. Duplex SS
c. Ferritik SS
d. Martensitik SS

Mekanisme terjadinya Weld Decay.

Weld decay merupakan korosi intergranular yang terjadi pada daerah HAZ. Pada baja tahan karat austenitik yang mengalami pemanasan untuk waktu yang cukup lama dalam temperatur antara 550° - 580° C. Pada rentang temperatur tersebut endapan karbida Cr23C6 pada batas butir yang mengakibatkan terciptanya zona miskin akan Cr pada kedua sisi batas butir.

Cara pencegahannya :
- Menggunakan elektroda Ti jenis 321
- Penghilangan endapan karbida dengan solution treatment pada 1050°C diikuti
dengan pendinginan cepat
- Menggunakan “L” grades

Mekanisme terjadinya Solidification cracking

Solidification cracking terjadi jika logam las membeku sebagai fasa tunggal
gamma (γ), yaitu jika Crek/Niek < 1,5. Jenis cacat ini dapat dihindari dengan
menciptakan 5-10% δ-ferrite pada logam las melalui pemilihan kawat las yang
tepat.

Terjadinya retak tersebut tergantung pada :
- Geometri sambungan dan rigiditasnya yang menentukan derajat restraint sebagai
faktor penentu level tegangan yang ditimbulkan
- Rentang temperatur rapuh material
- Komposisi kimia baja

Cara pencegahannya :
Memastikan SS yang dilas tidak mengandung pengotor serta menggunakan fluks saat
mengelas untuk melindungi SS dari impurities.
Problem umum terjadi pada pengelasan baja tahan karat feritik.
- Perkembangan butir terjadi sangat cepat pada daerah HAZ yang dikarenakan kecepatan
difusi Fe pada struktur BCC yang tinggi. Mengatasinya dengan memberikan masukan
panas yang rendah
- Kemungkinan terbentuknya martensit. Posisi batas gamma + alpha sangat dipengaruhi
oleh interstisi C dan N yang merupakan unsur penstabil austenit. Jika komposisi
baja sedemikian rupa hingga pada waktu pemanasan memasuki daerah gamma loop, maka
akan terbentuk fasa austenit dan membentuk martensit sewaktu pendinginan
- Sensitasi atau embrittlement, jika baja tahan karat feritik mengalami pemanasan
hingga >950°C, maka akan mengakibatkan adanya pelarutan karbida dan atau karbida
yang membentuk endapan pada pendinginan.

Problem yang umumnya terjadi pada pengelasan baja tahan karat duplex adalah
- Pada logam las, jika dilas tanpa kawat las maka kandungan austenit pada logam las
akan berkurang jauh di bawah 50%, dan jumlah yang tepat tergantung pada kecepatan
pendinginan. Umumnya pada pengelasan baja jenis ini digunakan kawat las dengan
kadar nikel yang tinggi sehingga kesetaraan Ni meningkat dan jumlah austenit dapat
dibuat seimbang dengan ferrit.
- Pada daerah HAZ. Pada temperatur tinggi akan terbentuk seluruhnya ferrit dan
terjadi pertumbuhan butir. Pada pendinginan akan terbentuk fasa austenit pada
batas butir. Ketangguhan pada daerah HAZ sangat rendah, oleh karena itu untuk
mengatasinya diberikan masukan panas yang terkontrol.

Problem yang umumnya terjadi pada pengelasan baja tahan karat martensit
- Retak las akibat terbentuknya struktur yang keras dan rapuh(martensit) di HAZ.
Preheating dan interpass temperature yang tergantung dari kadar karbonnya, yakni
antara 100-320°C atau yang direkomendasikan untuk mencegah terjadinya retak las.
- Post Weld Heat Treatment (PWHT) diperlukan untuk meningkatkan sifat mekanis dan
mengurangi tegangan sisa. Untuk sambungan yang kompleks PWHT dilakukan sesaat
setelah pengelasan selesai yaitu pada saat mencapai temperatur martensite start
(130-150°C).
- Kandungan hidrogen harus rendah dan pakai austenitic filler metal.

Proses finishing yang dilakukan pada pengelasan baja tahan karat austenitik
- Proses pickling : dengan larutan asam atau pasta untuk mencegah / menghilangkan
kontaminasi besi oksida, untuk menghilangkan tanda terbakar (heat tint) maupun
scale yang terbentuk akibat pemanasan pada temperatur tinggi.
- Proses pasivasi : untuk menghilangkan tanda terbakar dan menghilangkan besi pada
permukaan SS agar tidak terjadi korosi pitting. Degreasing merupakan proses
penghilangan lemak, minyak, oli dll dari permukaan stainless steel. Jika proses
degreasing tidak dilakukan maka akan menimbulkan korosi pada daerah las (misalnya
Stress Corrosion Cracking karena adanya tegangan yang diakibatkan oleh adanya
tegangan yang ditimbulkan oleh karbon yang terkandung dalam minyak)Bila tidak
dilakukan maka akan terjadi korosi


Untuk melakukan pengelasan beda logam antara baja karbon dengan baja tahan austenitik maka digunakan proses pengelasan SMAW dengan arus sebesar 60 amper. Masukan panas dijaga rendah untuk menghindari crack atau embrittlement. Elektroda yang dapat digunakan antara lain (tergantung jenis baja) E 304 and R 990. (Widia Setiawan , Nugroho Santos. Pengelasan Dissimilar Metal Baja Karbon Rendah ST 37 dan Baja Austenitik SUS 304 (Tahan Karat)Pada Pengelasan SMAW Terhadap Sifat Mekanik).Penggunaan kawat las akan berpengaruh terhadap besarnya daerah dilusi, dilusiialah perbandingan daerah base metal yang berfusi dibagi dengan seluruhdaerah kampuh las.
syarat-syarat dalam mengelas dissimilar metal agar dicapai struktur mikro dan
kekuatan yang baik antara lain:
- Pemilihan Jenis filler elektroda yang tepat: analisis diagram Schaffler
menunjukkan bahwa penggunaan elektroda jenis E 308 sudah memenuhi syarat untuk
menyambung bahan dissimilar metal antara baja stainless SUS 304 dengan baja karbon
rendah.
- Heat input yang tepat : Masukan panas dijaga rendah untuk menghindari crack atau
embrittlement. Dilusi pada dissimilar metal adalah perbandingan daerah base metal yang berfusi dibagi dengan seluruh daerah kampuh las.

Kawat Las Spesial untuk Stainless Steel

EDZONA-100
Electroda untuk penyambungan baja yang tidak sama jenisnya. Hasil las memiliki struktur austenite chromium-nikel-molybdenum dan sedikit mengandung struktur delta ferrite. Ketahanannya terhadap scaling bisa mencapai hingga temperatur 850ºC. Kawat las memiliki ketahanan terhadap keretakan yang sangat baik dan sangat cocok untuk penyambungan baja yang sulit dilas serta sebagai buffer layer yang ulet untuk pengelasan baja yang sangat sensitif terhadap keretakan, atau sebagai landasan sebelum dilakukan pengelasan hard facing. Temperatur operasi untuk penyambungan baja yang tidak sama jenisnya bisa mencapai hingga temperatur 300ºC. Hasil las dapat di-work-hardening.

EDZONA-108
EDZONA-108 adalah kawat las stainless steel yang sangat umum dan luas penggunaannya. Dengan 20% Chromium dan 10% nikel, membuat hasil las tahan terhadap karat/oksidasi. Dengan tensile strength yang tinggi serta deposit las tanpa porosity membuat EDZONA-108 cocok untuk konstruksi berat. Slag yang mengelupas secara otomatis, serta warna deposit yang bersih mengurangi pekerjaan menyikat.

EDZONA-108 sangat cocok untuk perbaikan atau untuk pengelasan seperti tangki dan pipa pengolahan makanan, obat-obatan, minuman, farmasi, kosmetik, arsitektural, dll.

EDZONA-109
EDZONA-109 adalah kawat las stainless steel yang serba guna. Dapat menyambung dengan baik stainless steel dengan baja karbon atau baja paduan (alooy). Membentuk martensit yang homogen dengan logam yang dilas sehingga mengikat dengan kuat dan tidak lepas.

EDZONA-109 sangat cocok untuk perbaikan atau untuk pengelasan seperti baja karbon, baja alloy rendah, besi, berbagai jenis stainless steel, dan penggabungan dari bahan-bahan tersebut.

EDZONA-110
EDZONA-110 adalah kawat las yang tahan terhadap panas extra tinggi. 1100oC-1200oC adalah temperatur kritis untuk beberapa jenis baja, tetapi EDZONA-110 tahan pada temperatur ini tanpa ada tanda-tanda rusak/karbonasi. Deposit las sangat halus dengan penetrasi yangd alam. Sangat sesuai dengan problem steel, terutama pada cast steel juga cast iron dengan kandungan karbon rendah. EDZONA-110 adalah kawat las untuk komponen panas extra tinggi. Juga sangat tahan terhadap karat, oksidasi, serta bahan kimia karena mengandung nikel diatas 20%.

EDZONA-110 sangat cocok untuk perbaikan pada komponen industri logam, oven, tungku pembakaran, komponen incinerator, galvanizing, boiler/heater, komponen hydrolic, perbaikan as dan roda gigi, dll.

EDZONA-112
EDZONA-112 (PROBLEM STEEL Electrodes) adalah jawaban untuk segala problem anda dalam pengelasan berbagai macam baja. Dengan satu product EDZONA-112 anda tidak perlu memilih banyak jenis kawat las yang sesuai untuk berbagai keperluan. Tensile strength extra tinggi 700-840 N/mm2 dan kepadatan hasil las yang sangat sempurna, menghasilkan mutu las yang tidak ada tandingannya. Tidak retak, tidak lepas, tahan tekukan, tarikan dan benturan. Slag yang lepas secara otomatis dan dapat diulang tanpa membuang sisa yang lama, karena mengandung formula khusus pada coating-nya.

EDZONA-112 sangat cocok untuk pengelasan berbagai macam baja seperti Baja karbon, baja perkakas, baja pegas, baja mangan, baja tuang stainless steel dan berbagai macam baja lainnya.Dan sangat baik untuk reparasi seperti roda gigi, perbaikan as, baja alloy, bahan baja cor, dan baja yang tidak diketahui komposisinya.

EDZONA-116
EDZONA-116 adalah kawat las dengan kandungan Molibdenum yang memberikan ketahanan extra terhadap korosi bahan kimia. Dengan kemampuan pengelasan yang sangat baik membuat EDZONA-116 cocok untuk berbagai keperluan pengelasan stainless steel pada pabrik pengolahan bahan kimia. Hasil las tanpa retak, slag lepas secara otomatis serta warna deposit yang bersih membuat EDZONA-116 sesuai untuk pembuatan tangki-tangki pengolahan makanan, minuman dan farmasi. Dapat digunakan pada segala posisi dengan penetrasi sangat dalam.

EDZONA-116 sangat cocok untuk perbaikan atau pengelasan semua benda dengan bahan stainless steel dengan ketahanan terhadap bahan kimia sangat baik.

EDZONA-11 TIG
Paduan baja carbon rendah serba bisa untuk maintenance untuk pengelasan semua baja umumnya. Memudahkan semua posisi pengelasan dengan baik sekali kualitas deposite lasnya sangat baik. Digunakan dengan las argon.

Besi Siku, Stamping, Container, Baja-baja Serambi Setasion, Baja Lembaran pipa-pipa Baja, Dasar-dasar Mesin, Frame, Casinet, Bracket, Penyambungan Saw Blade, dll.

EDZONA-108 TIG
Parts Industri Kimia, Farmasi, Textile, Food industri dll.

Batang las berupa rod untuk pengelasan Characteristic Stainless Steel Low Carbon yang disesuaikan untuk Stainless steel keperluan umum dengan grade 301, 302, 304, 308, 309. Tahan Korosi, Hot Crack, tahan kimia serta tidak beracun. Digunakan dengan las argon.

EDZONA-112 TIG
As Baja, as Pump, penyambungan parts Baja, Chasis, House Gear, Piston, Hydroulic, Per/Spring, penyambungan semua jenis baja termasuk Baja Treatment, Gear Box, Saft, Helical Gear, termasuk penyambungan Baja dengan Besi atau Stainless steel dll.

Batang las berupa rod untuk semua jenis Characteristic Baja dan paduannya, termasuk yang sulit, hasil pengelasannya mempunyai kekuatan tarik tinggi serta tahan terhadap korosi dan panas.Digunakan dengan las argon.