Pengelasan Baja Tahan Karat

Pengelasan baja tahan karat memerlukan perhatian ekstra terhadap sifat material, pengendalian panas, dan kebersihan untuk menghindari cacat seperti distorsi, retak, dan sensitisasi. Selama pengelasan, suhu baja tahan karat yang berdekatan dengan titik las mencapai tingkat di mana transformasi mikrostruktur terjadi, dan oleh karena itu pengelasan TIG adalah teknik yang paling umum karena presisi dan kesesuaiannya dengan karakteristik baja tahan karat.

 

Keterangan

 

Baja tahan karat dikategorikan menjadi beberapa jenis berdasarkan struktur mikro dan komposisinya, yang mempengaruhi sifat mekanik, ketahanan korosi, dan kemampuan lasnya. Jenis utamanya adalah baja tahan karat pengerasan austenitik, feritik, martensit, dupleks, dan presipitasi, dan masing-masing jenis memiliki pertimbangan pengelasan spesifik dan teknik pengelasan yang sesuai karena perbedaan dalam konduktivitas termal, ekspansi termal, dan kerentanan terhadap cacat seperti retak atau sensitisasi.

 

 

Jenis & Teknik Pengelasan Baja Tahan Karat

 

Baja tahan karat adalah paduan dasar besi yang mengandung 15% atau lebih kromium bersama dengan persentase nikel tertentu, yang dapat memberikan sifat tahan korosi yang luar biasa. Kandungan kromium dapat disesuaikan bersama dengan elemen paduan lainnya untuk memenuhi penggunaan akhir atau persyaratan produksi tertentu, dan di bawah ini adalah ikhtisar jenis baja tahan karat yang paling umum.

 

• √Baja Tahan Karat Austenitik

Kromium tinggi (16-26%) dan nikel (6-22%), seringkali dengan molibdenum (misalnya, 304, 316). Ini non-magnetik, ketahanan korosi yang sangat baik, dan sifat mampu bentuk yang baik, dan rentan terhadap sensitisasi (presipitasi karbida) jika terkena suhu 450-850 derajat untuk waktu yang lama, yang menyebabkan korosi intergranular. Selain itu, ia memiliki ekspansi termal yang tinggi dan konduktivitas termal yang rendah, sehingga meningkatkan risiko distorsi. Kelas yang populer adalah 304, 304L (rendah karbon), 316, 316L (rendah karbon), 321 (distabilkan dengan titanium). Karena sifat tahan korosinya yang baik, bahan ini banyak digunakan dalam peralatan pemrosesan makanan, tangki kimia, perpipaan, konstruksi, infrastruktur, telekomunikasi, dan industri medis.

Teknik Pengelasan yang Cocok

1. 1. Pengelasan TIG (GTAW) sangat direkomendasikan untuk bagian tipis dan aplikasi kritis karena kontrol panas yang tepat, meminimalkan sensitisasi dan distorsi. Gunakan gas pelindung argon atau argon-helium.
2. 2. Pengelasan MIG/MAG (GMAW) lebih cocok untuk bagian yang lebih tebal dan produksi lebih cepat, menggunakan gas tri-campuran (argon, helium, CO2) untuk menstabilkan busur dan dapat mengurangi percikan.
3. 3. Pengelasan tongkat (SMAW) biasanya digunakan untuk perbaikan lapangan atau aplikasi non-kritis dengan elektroda karbon-rendah (misalnya, E308L untuk 304L).

•  
• √Baja Tahan Karat Feritik

Kromium tinggi (10,5-30%), nikel rendah, dan karbon rendah (misalnya 430), bersifat magnetis, tahan korosi sedang, dan biaya lebih rendah dibandingkan kadar austenitik. Sementara itu, bahan ini kurang rentan terhadap sensitisasi namun rentan terhadap pertumbuhan butiran dan penggetasan pada suhu tinggi, dan memiliki ekspansi termal yang lebih rendah dibandingkan kualitas austenitik, sehingga mengurangi risiko distorsi. Nilai yang umum adalah 409, 430, 439, dan jenis logam feritik ini telah banyak digunakan untuk sistem pembuangan otomotif, peralatan dapur, dan peralatan industri.

Teknik pengelasan yang cocok:

1. 1. Pengelasan TIG (GTAW) cocok untuk bagian tipis dan pengelasan berkualitas tinggi, yang dapat memberikan kontrol yang baik terhadap masukan panas untuk mencegah pertumbuhan butiran.
2. 2. Pengelasan MIG/MAG (GMAW) efektif untuk material yang lebih tebal dan pengelasan yang lebih cepat. Gunakan gas pelindung berbasis argon-dengan CO2 rendah untuk menghindari oksidasi berlebihan.
3. 3. Pengelasan Tongkat (SMAW) dapat diterima untuk-aplikasi non-kritis dengan elektroda yang sesuai (misalnya, E430).

 

• √Baja Tahan Karat Martensit

Kromium tinggi (11,5-18%), karbon sedang, dan nikel rendah (misalnya, 410), serta bersifat magnetis, berkekuatan tinggi, dan keras namun ketahanan terhadap korosi lebih rendah dibandingkan jenis lainnya. Oleh karena itu, bahan ini rentan terhadap keretakan yang disebabkan oleh hidrogen-dan memerlukan pemanasan awal dan perlakuan panas pasca-pengelasan untuk menghindari kerapuhan. Ia memiliki konduktivitas termal yang tinggi dan ekspansi termal yang lebih rendah. Nilai yang umum adalah 410, 420, 440, dan banyak digunakan untuk instrumen bedah dan bilah turbin.

Teknik Pengelasan yang Cocok:

1. 1. Pengelasan TIG (GTAW), cocok untuk presisi dan kontrol masukan panas dengan menggunakan gas pelindung argon.
2. 2. Stick Welding (SMAW), banyak digunakan untuk perbaikan atau bagian yang lebih tebal dengan elektroda yang cocok (misalnya E410).
3. 3. Pengelasan MIG/MAG (GMAW), kurang umum tetapi dapat digunakan untuk material yang lebih tebal dengan parameter yang terkontrol.

 

• √Baja Tahan Karat Dupleks

Campuran austenit dan ferit yang seimbang dengan kromium tinggi (20-30%), molibdenum, dan nitrogen (misalnya, 2205), dan menggabungkan kekuatan tinggi dan ketahanan korosi yang sangat baik, terutama di lingkungan klorida. Meskipun demikian, ia rentan terhadap pembentukan fase sigma (intermetalik rapuh) jika pengelasannya tidak tepat pada suhu tinggi. Ia memiliki ekspansi dan konduktivitas termal yang moderat. Nilai yang umum adalah 2205, 2507 dll, dan banyak digunakan dalam jaringan pipa minyak dan gas, pemrosesan kimia, lingkungan kelautan.

Teknik Pengelasan yang Cocok:

1. 1. Pengelasan TIG (GTAW), ideal untuk pengelasan-berkualitas tinggi dengan masukan panas terkontrol untuk menghindari pembentukan fase sigma dengan menggunakan gas pelindung argon atau argon-nitrogen.
2. 2. Pengelasan MIG/MAG (GMAW), cocok untuk bagian yang lebih tebal dengan gas pelindung yang tepat (campuran argon-helium dengan CO2 rendah).
3. 3. Pengelasan Tongkat (SMAW) untuk pengelasan lapangan dengan elektroda khusus dupleks (misalnya, E2209).

 

• √Curah Hujan-Pengerasan Baja Tahan Karat

Mengandung elemen paduan seperti aluminium, tembaga, atau niobium untuk diperkuat melalui perlakuan panas (misalnya, 17-4 PH), dan memiliki kekuatan tinggi serta ketahanan terhadap korosi sedang, sehingga memerlukan pengelasan terkontrol untuk menghindari-penuaan berlebihan atau hilangnya sifat mekanik. Nilai yang populer adalah 17-4 PH, 15-5 PH, dan banyak digunakan untuk komponen luar angkasa, reaktor nuklir, pengencang berkekuatan tinggi.

Teknik Pengelasan yang Cocok:

1. 1. Pengelasan TIG (GTAW) untuk presisi dan input panas minimal untuk menjaga sifat mekanik.
2. 2. Pengelasan MIG/MAG (GMAW), cocok digunakan untuk bagian yang lebih tebal dengan parameter yang terkontrol.

 

 

Pertimbangan untuk Pengelasan Baja Tahan Karat

 

Baja tahan karat memiliki konduktivitas termal yang tinggi dan ekspansi termal yang rendah, sehingga meningkatkan risiko distorsi dan lengkungan selama pengelasan. Selain itu, rentan terhadap sensitisasi (kehilangan ketahanan terhadap korosi) jika terkena suhu tinggi terlalu lama, terutama pada grade austenitik seperti 304 dan 316. Untuk menghindari cacat pengelasan ini, tukang las perlu mempertimbangkan aspek-aspek berikut:

 

• √Pra-Pembersihan

Bersihkan sambungan las dari kontaminan seperti cat, oli, gemuk, primer, senyawa pemotong, dan hidrokarbon lainnya. Kontaminan tersebut dapat memasukkan karbon ke dalam lasan, mengganggu ketahanan terhadap korosi, dan melemahkan sambungan. Catatan yang sangat penting adalah tukang las perlu menggunakan sikat khusus baja tahan karat untuk membersihkan sambungan, dan pastikan tidak menggunakan sikat yang sebelumnya digunakan pada baja karbon karena dapat mencemari benda kerja baja tahan karat.

• √Seleksi Pengisi

Pemilihan bahan pengisi yang sesuai tergantung pada ruang lingkup pekerjaan, dan bahan tersebut harus sesuai dengan kualitas baja tahan karat, sehingga mencapai sifat yang hampir sama.

• √Desain Sambungan Las

Desain sambungan las melengkapi struktur las, teknik pengelasan dan material, dan merupakan salah satu faktor utama yang menentukan kekuatan dan kualitas pengelasan. Oleh karena itu, sangat penting untuk memahami gaya yang diterapkan pada lasan, dan mengintegrasikannya ke dalam desain sambungan akan mencegah kegagalan struktural.

• √Seleksi Kelas

Pemilihan Kelas, kelas yang berbeda (misalnya, austenitik, feritik, martensit, dupleks) berperilaku berbeda, kelas karbon rendah (misalnya, 304L, 316L) dapat meminimalkan risiko pengendapan karbida dan korosi antar butir.

• √Kontrol Masukan Panas

Kontrol Masukan Panas, panas yang berlebihan dapat menyebabkan pertumbuhan butiran, distorsi, dan hilangnya ketahanan terhadap korosi, dan sebaiknya gunakan masukan panas rendah dan hindari paparan suhu tinggi dalam waktu lama. Secara umum, arus pengelasan harus sekitar 20% lebih kecil dibandingkan baja karbon untuk mencegah korosi.

• √Gas Pelindung

Gas Pelindung, pilihan gas pelindung dalam proses seperti pengelasan MIG dan TIG sangat penting dalam melindungi kolam las dari kontaminasi. Komposisi gas pelindung yang tepat akan mengurangi risiko cacat las dan meningkatkan hasil pengelasan secara keseluruhan.

 

Oleh karena itu, untuk menghasilkan pengelasan yang baik, tukang las yang berpengalaman perlu mempertimbangkan parameter yang komprehensif termasuk kualitas baja tahan karat, teknik pengelasan, masukan panas, gas pelindung, catu daya, sudut obor, kecepatan gerak, dan laju pengendapan. Hanya dengan menggunakan parameter pengelasan ini secara efektif, tukang las dapat mencapai kualitas las yang tinggi dan konsisten.

 

Cacat dan Pencegahannya

 

Cacat pengelasan yang paling umum pada baja tahan karat meliputi retakan, porositas, inklusi terak, kurangnya fusi, penetrasi tidak sempurna, potongan bawah, percikan, dan distorsi, serta kontaminasi dari partikel besi, warna panas, dan pembusukan las. Cacat ini mengurangi sifat mekanik dan ketahanan korosi las dan dapat disebabkan oleh pembersihan yang tidak tepat, pengaturan elektroda/gas yang salah, masukan panas yang berlebihan, atau konduktivitas termal yang rendah.

 

• √Melengkung

Baja tahan karat memiliki konduktivitas termal yang rendah dan ekspansi termal yang tinggi, sehingga rentan terhadap lengkungan. Masukan panas yang berlebihan selama pengelasan atau perubahan suhu yang cepat menyebabkan logam mengalami tekanan, yang mengakibatkan distorsi saat mendingin. Solusi yang paling umum adalah mengurangi masukan panas sekaligus menghindari kualitas las yang buruk karena fusi yang tidak sempurna antara benda kerja, dan solusi lainnya adalah membuat heat sink dengan menjepit tembaga atau kuningan di belakang atau di samping lapisan las, sehingga menyerap panas yang tidak perlu.

 

• √Retak

Retak dapat terjadi selama atau setelah pengelasan dan dapat dipengaruhi oleh tekanan termal yang tinggi atau laju pendinginan yang tidak tepat.

Ada dua jenis keretakan utama: keretakan panas dan keretakan dingin. Retakan panas terjadi pada saat pemadatan proses pengelasan karena banyaknya kotoran seperti belerang atau fosfor pada lasan, yang dapat menurunkan titik leleh pada area tertentu sehingga menyebabkan terbentuknya retakan saat logam mengeras. Hal ini sering terjadi di-zona las bersuhu tinggi. Retak dingin terjadi setelah lasan mendingin selama beberapa waktu mulai dari beberapa jam hingga beberapa hari, dan sering kali disebabkan oleh tegangan sisa yang tertinggal pada logam setelah pengelasan atau oleh hidrogen yang terserap ke dalam lasan. Untuk mencegah retak, sebaiknya gunakan bahan pengisi yang tepat dan kendalikan laju pendinginan dengan sangat hati-hati, sementara pemanasan awal bahan dasar dapat menjadi cara yang baik untuk mengurangi tekanan termal sebelum pengelasan.

 

• √Porositas

Ini adalah cacat dimana kantong gas terperangkap di dalam lasan, menyebabkan lubang atau rongga kecil, dan sering kali disebabkan oleh kontaminan seperti kotoran, minyak, karat, yang dapat memasukkan gas ke dalam pengelasan. Gas-gas ini kemudian terperangkap dalam kolam las cair, membentuk rongga saat logam mendingin. Penggunaan gas pelindung yang tidak tepat juga dapat menyebabkan porositas. Kelembapan dan kelembapan pada bahan dasar atau pengisi dapat menguap selama pengelasan, sehingga menimbulkan gelembung gas pada lasan. Oleh karena itu, penting untuk menjaga bahan dasar dan batang pengisi tetap bersih dan kering, serta menggunakan gas pelindung yang benar untuk menjaga aliran yang konsisten selama proses pengelasan.

 

• √Fusi yang buruk

Fusi yang buruk terjadi ketika logam las tidak menyatu dengan baik dengan bahan dasar, dan hal ini menciptakan titik lemah pada sambungan dimana kedua bahan tidak menyatu sepenuhnya. Hal ini dapat secara serius mengurangi kekuatan las secara keseluruhan dan meningkatkan risiko kegagalan. Cacat ini sering disebabkan oleh panas yang tidak mencukupi, sudut pengelasan yang salah, dan kecepatan gerak yang cepat.

 

• √Percikan Las

Ini adalah tetesan kecil logam cair yang didorong keluar dari kolam las selama pengelasan, dan tidak terlalu melemahkan lasan. Namun hal tersebut mempengaruhi penampilan, yang dapat menyebabkan pekerjaan pasca perawatan yang tidak diperlukan. Percikan sering kali disebabkan oleh pengaturan arus tinggi yang dapat menghasilkan percikan berlebihan karena logam cair dikeluarkan dengan keras dari kolam las. Panjang busur yang salah dan gas pelindung yang tidak tepat juga dapat menyebabkan percikan selama pengelasan baja tahan karat. Oleh karena itu, penting untuk mengurangi percikan, menyesuaikan pengaturan arus dan menjaga kestabilan busur sambil menggunakan gas pelindung yang benar dengan aliran yang stabil ke seluruh pengelasan.

 

 

Pengelasan baja tahan karat memerlukan perhatian pada banyak parameter seperti sifat material, gas pelindung, bahan pengisi, masukan panas, dan kebersihan untuk menghindari cacat seperti distorsi, retak, dan sensitisasi. Tukang las berpengalaman di Fabmann mengikuti praktik terbaik untuk menyetel mesin dengan voltase, arus listrik, dan mereka mengetahui cara mengelas dengan kecepatan gerak yang benar berdasarkan ketebalan bahan baja tahan karat dan jenis baja tahan karat untuk menghasilkan las tahan korosi-berkualitas tinggi. Fabmann memasok braket khusus baja tahan karat berkualitas tinggi untuk industri energi surya, suku cadang mesin, danpenutup ventilasiuntuk sektor konstruksi rumah.