Baja Tahan Karat PWHT

Baja tahan karat banyak digunakan dalam peralatan industri karena ketahanan korosi dan kemampuan lasnya, namun hanya dapat digunakan dalam lingkungan operasi suhu tinggi jika perlakuan panas pasca las (PWHT) dilakukan untuk mencegah penggetasan penggetasan fase sigma dan keretakan berikutnya.

PWHT sering kali dilakukan di atmosfer seperti argon atau nitrogen untuk meminimalkan pembentukan fase berbahaya yang menyebabkan ketahanan korosi menurun dan sifat mekanik menurun seiring waktu.

Ketahanan Korosi

Kromium adalah elemen utama dalam baja tahan karat, menciptakan lapisan oksida pelindung terhadap oksidasi dan korosi lebih lanjut. Penambahan elemen paduan lain seperti nikel (Ni) atau molibdenum (Mo) dapat meningkatkan ketahanan korosi lebih lanjut tergantung pada kondisi lingkungan dan kebutuhan aplikasi; nilai biasanya tergantung pada kebutuhan industri atau kebutuhan aplikasi untuk menentukan komposisinya.

Baja tahan karat tidak meleleh pada suhu tinggi seperti banyak logam lainnya; namun, proses pengelasan dapat menghasilkan panas yang hebat dan siklus pendinginan yang cepat yang menyebabkan perubahan struktur mikro terjadi di dalamnya. Seperti pengasaran logam las (HAZ) dan pengendapan karbida kromium. Modifikasi tersebut dapat mengganggu kekuatan, keuletan, dan kemampuan ketahanan terhadap korosi.

Pengelasan dapat menyebabkan korosi galvanik, yang terjadi ketika dua logam bersentuhan. Sebagai contoh, pengelasan baja tahan karat dapat menimbulkan korosi akibat serangan galvanik yang disebabkan oleh tembaga (Cu) yang terdapat dalam logam las yang bereaksi dengan oksigen dari gas las.

Baja tahan karat dupleks seperti 17-4 dan PH13-8Mo memberikan ketahanan korosi yang lebih besar daripada baja austenitik seperti 304 dan 316; namun, baja ini masih rentan terhadap sensitisasi dan korosi antar butir. Untuk mengatasi masalah ini, lasan baja tahan karat dupleks harus ditempatkan di lingkungan yang bebas dari korosi; sebagai alternatif, perlakuan panas pasca las (PWHT) dapat mengurangi sensitivitas kepekaan serta meningkatkan kekuatan tarik dan kekerasan yang baik setelah pengelasan.

Sifat Mekanis

Baja tahan karat umumnya merupakan bahan yang kuat dan tangguh; namun, mereka rentan terhadap perubahan selama proses pengelasan. Ketika terpapar pada suhu ekstrem selama proses pengelasan, logam las dan HAZ dapat menjadi rapuh karena proses siklus termal yang cepat yang menyebabkan perubahan mikrostruktur di dalam kain dan bahan las / HAZ.

PWHT harus selalu diterapkan setelah pengelasan untuk membantu melindungi dan menjaga integritas komponen yang dilas bersama, meskipun kebutuhannya sangat bergantung pada jenis pengelasan dan kondisi servis yang dimaksudkan.

Grade kromium-nikel austenitik yang dirancang untuk digunakan di lingkungan korosi yang parah mungkin memerlukan PWHT untuk meminimalkan sensitisasi pada paparan suhu tinggi, sementara grade yang ditujukan untuk aplikasi yang tidak terlalu agresif atau yang sebelumnya telah diberi perlakuan panas mungkin tidak memerlukan proses tambahan ini.

Studi terbaru telah mengeksplorasi efek PWHT pada struktur mikro dan sifat mekanik las baja tahan karat austenitik 316L yang dilas dengan busur plasma dan sifat mekanik selama perlakuan panas kawat plasma (PWHT). Mereka menemukan bahwa ketika suhu PWHT meningkat, begitu pula kandungan ferit; namun kekuatan tarik, ketangguhan patah, perpanjangan seragam dan total semuanya menurun dengan setiap peningkatan waktu yang dihabiskan untuk PWHT.

Proses Pengelasan

Pengelasan dapat memiliki efek dramatis pada sifat mekanik dan ketahanan korosi baja tahan karat, tetapi dengan memilih parameter pengelasan yang sesuai dan menerapkan perlakuan panas pascapanen, para insinyur dan tukang las dapat meminimalkan efek samping ini dan memaksimalkan potensinya.

Baja tahan karat yang dilas dapat menjalani perlakuan panas pasca-las (PWHT) untuk mengurangi tegangan sisa dan meningkatkan kemampuan las, terutama untuk bagian material yang lebih besar atau lebih tebal. Sayangnya, PWHT juga dapat menyebabkan distorsi pada bagian las; untuk membatasi kemungkinan ini, bagian tersebut harus dibiarkan cukup longgar sehingga ekspansi dan kontraksinya tidak menyebabkan distorsi pada sambungan utama.

PWHT tidak hanya mengurangi tegangan tetapi juga dapat menurunkan kerentanan penggetasan fase sigma dan kerusakan creep suhu tinggi dengan meminimalkan gradien suhu antara pelepasan tegangan dan suhu anil larutan.

Di bawah input panas pengelasan yang berbeda, mikroskop optik digunakan untuk menilai efek pengelasan pada struktur mikro lapisan las. Kandungan ferit meningkat dengan meningkatnya input panas pengelasan; hal ini mengindikasikan bahwa delta ferit secara istimewa telah berubah menjadi sigma ferit selama fusi, yang mengarah pada penurunan berat yang diukur melalui pengujian ketahanan korosi sumuran dalam lingkungan korosif buatan.

Persyaratan

Perlakuan panas pasca-pengelasan pada baja tahan karat harus mempertahankan sifat mekaniknya. Hal ini terutama berlaku untuk grade austenitik di mana lapisan permukaan austenit yang dibentuk oleh pembentukan lapisan pasif yang mengandung kromium oksida tetap stabil setelah pengelasan untuk meminimalkan masalah korosi; Namun, perlakuan PWHT dapat membongkar penghalang ini dan oleh karena itu mengurangi ketahanan korosi bahan-bahan ini.

Oleh karena itu, sangat penting bagi setiap orang untuk mengetahui kapan baja tahan karat memerlukan perlakuan panas pasca las atau tidak setelah pengelasan. Kebutuhan akan PWHT sangat bergantung pada grade, kondisi servis yang diharapkan, dan prosedur pengelasan.

Banyak aplikasi industri yang menggunakan baja tahan karat tidak memerlukan PWHT, seperti pengelasan di pabrik bertekanan. Hal ini dapat disebabkan oleh teknik pengelasan yang canggih, pengelasan yang lebih kecil, dan lingkungan tanpa masalah korosi intergranular.

Ada beberapa pengelasan tertentu yang membutuhkan PWHT, seperti yang berada di lingkungan yang tidak bersahabat atau kondisi tegangan tinggi. Retak likuifikasi batas butir dapat menyebabkan hilangnya keuletan yang signifikan dan peningkatan kerentanan terhadap retak korosi tegangan klorida; PWHT bekerja dengan memanaskan sambungan pada suhu yang mendorong pembentukan niobium atau molibdenum karbida yang halus sambil secara bersamaan menekan pertumbuhan bagian ferit dari suatu paduan yang disebut "fase sigma", atau yang dikenal sebagai stabilisasi termomekanis.