Pengelasan PWHT dan Baja Karbon

Baja karbon dan baja karbon-mangan serta baja paduan rendah yang memenuhi standar persyaratan kekerasan umumnya tidak memerlukan perlakuan PWHT, meskipun perbedaan antara kode untuk bejana tekan dan perpipaan (seperti yang dirinci pada Tabel 1) sering kali mempersulit proses rasionalisasi.

Tujuan artikel ini adalah untuk menjelaskan dan menguraikan persyaratan dan pengecualian PWHT yang berlaku untuk material karbon dan paduan rendah.

Menghilangkan Stres

Karena pengelasan menyebabkan tegangan sisa tetap berada di dalam logam, terutama baja karbon paduan rendah, hal ini dapat menyebabkan keretakan dan pelemahan. Untuk mengurangi tegangan internal ini, material menjalani perlakuan panas PWHT, di mana suhu yang lebih rendah dari suhu transformasinya digunakan dan direndam dalam waktu yang lama sebelum didinginkan secara merata di seluruh penampang dan area permukaannya.

PWHT membutuhkan suhu yang dapat meredakan tegangan akibat pengelasan sekaligus menghindari perubahan fasa metalurgi dan penggetasan temper, sehingga waktu pemanasan dan penahanan harus dikelola dengan baik untuk memaksimalkan manfaat dan memastikan realisasinya.

Perlakuan Panas Gelombang Tekanan, yang biasa digunakan pada peralatan bertekanan, tetapi juga dilakukan pada struktur lain seperti jembatan dan bangunan, harus dipahami agar dapat mengambil keputusan yang tepat terkait struktur apa pun yang Anda bangun atau renovasi. Sangat penting untuk mengetahui kapan proses ini diperlukan dan manfaatnya, sehingga dapat mengambil keputusan dengan pengetahuan maksimal terkait konstruksinya.

Pelepasan tegangan mekanis (MSR) mungkin menawarkan satu metode untuk menghilangkan tegangan sisa, tetapi tidak menawarkan keuntungan metalurgi yang sama dengan PWHT; oleh karena itu tidak boleh dianggap sebagai solusi alternatif. MSR mungkin masih terbukti berguna ketika memindahkan komponen langsung ke dalam oven untuk PWHT tidak praktis atau tidak memungkinkan, tetapi tidak boleh dilihat sebagai opsi perawatan pengganti.

Perubahan Suhu

Tergantung pada prosedur pengelasan yang digunakan, tegangan sisa dapat melebihi kekuatan luluh material dan menyebabkan kegagalan getas pada area las. PWHT mengurangi tegangan ini dengan redistribusi sehingga mengurangi risiko kegagalan pada struktur baja karbon yang dilas menggunakan prosedur pengelasan PWHT.

Perawatan pengelasan PWHT tidak hanya mengurangi pelepasan tegangan, tetapi juga dapat digunakan untuk melunakkan dan melembutkan struktur las yang keras - meningkatkan keuletan sekaligus mengurangi risiko retak akibat lingkungan - yang sangat berguna saat melakukan pengelasan untuk aplikasi perpipaan layanan asam.

Perubahan PWHT dapat membantu mengurangi korosi yang disebabkan oleh hidrogen pada baja karbon dan meningkatkan kinerja fatiknya, serta menurunkan risiko. Perlu dicatat, bagaimanapun, bahwa PWHT berbeda dengan proses tempering, perlakuan larutan atau penuaan (meskipun beberapa efeknya dapat dicapai melalui PWHT).

Persyaratan PWHT didefinisikan dalam berbagai kode, dengan batas ketebalan biasanya ditetapkan pada 32mm untuk bejana tekan dan aplikasi perpipaan yang membutuhkan PWHT. Mungkin juga terdapat perbedaan antara kode karena perbedaan energi Charpy atau standar inspeksi serta variasi komposisi kimia baja karbon atau C-Mn yang dicakupnya, sehingga membuat rasionalisasi tidak mungkin dilakukan.

Cacat Las

Tegangan sisa dapat menyebabkan cacat las yang terlihat dan tidak terlihat, termasuk diskontinuitas, porositas, dan percikan; cacat yang terlihat meliputi diskontinuitas las, porositas, dan percikan; cacat yang tidak terdeteksi meliputi fusi yang tidak sempurna, keuletan yang rendah, dan sifat mekanik yang buruk. Tegangan sisa juga mengganggu ketahanan las terhadap retak korosi tegangan sekaligus meningkatkan kerentanannya terhadap kegagalan fatik - terutama pada struktur yang kompleks atau aplikasi servis jangka panjang.

Sebagai patokan, semakin tinggi kandungan karbon dan paduan dalam material las dan ketebalan penampang struktur, semakin tinggi pula potensi kebutuhannya akan perlakuan panas pasca-las (PWHT). Hal ini karena tegangan sisa pengelasan mengurangi ketangguhan patah pada kondisi martensit temper sehingga membutuhkan PWHT.

Namun, persyaratan PWHT memiliki beberapa pengecualian. Menurut aturan standar kain saat ini, struktur tertentu dapat dikecualikan dari persyaratan PWHT jika dilas menggunakan prosedur perbaikan yang dirancang khusus dan ditentukan dengan faktor energi yang dihitung menggunakan pendekatan mekanika patah.

Pengelasan adalah proses aktif dan lasan yang dihasilkannya dapat mengalami regangan yang signifikan selama fase pendinginan, menciptakan tekanan yang harus dikelola agar lasan ini dapat digunakan dalam aplikasi kritis. Hal ini dapat dilakukan dengan mengurangi kecepatan gerak elektroda, membatasi penggunaan arus selama operasi pengelasan dan menggunakan gas pelindung dengan komposisi yang sesuai untuk jenis dan ketebalan material.

Keamanan

Pengelasan merupakan komponen integral dalam membangun dan memelihara aset pemrosesan minyak, gas, dan kimia. Namun, kinerja pengelasan yang tidak tepat dapat secara tidak sengaja melemahkan peralatan dengan menginduksi tegangan sisa ke dalam material dan melemahkan kekuatan. Untuk mengurangi efek ini, perlakuan panas pasca las (PWHT) harus dilakukan secara teratur setelah pengelasan untuk meminimalkan tegangan sisa pada material las, mengontrol tingkat kekerasan setelah proses pengelasan, dan dalam beberapa kasus meningkatkan kekuatan mekanis.

PWHT adalah prosedur isolasi yang menggunakan pemanas tahan suhu tinggi untuk menaikkan suhu las hingga sekitar 300degF-1.125degF tergantung pada jenis baja dan kandungan karbonnya. Panas diterapkan menggunakan pemanas resistansi listrik yang dirancang untuk ukuran pipa yang sesuai dengan lasan yang akan dirawat. Semua teknisi listrik yang terlibat dengan instalasi harus memahami implikasi keselamatannya selama operasi PWHT; semua koneksi harus ditutup dengan benar sementara area tersebut harus ditutup sebagai zona bahaya untuk melindungi orang yang tidak dikenal yang bersentuhan dengan kabel listrik bertegangan tinggi.

Persyaratan PWHT berbeda di antara kode fabrikasi. Sebagai contoh, ambang batas ketebalan di mana PWHT menjadi penting sangat bervariasi; misalnya BS 1113 [22] dan 2633 [23] membatasinya untuk baja karbon-mangan dengan kandungan karbon hingga 0,25% sementara PD 5500 dan Pr EN 13445 mengizinkan penggunaannya pada lasan dengan ketebalan hingga 140mm, asalkan memenuhi persyaratan ketangguhan mekanika retak yang telah ditentukan.