Pentingnya PWHT dalam Proses Pengelasan Pipa

Arus yang dihasilkan oleh kumparan frekuensi tinggi menghasilkan panas yang diperlukan, dan kemudian mendinginkannya melalui konveksi.

Penelitian telah menunjukkan bahwa tegangan sisa las dan masalah ketangguhan retak HAZ tidak memberikan justifikasi teknis yang cukup untuk menerapkan persyaratan PWHT pada material pipa dengan ketebalan dinding kurang dari 5/8 inci.

1. Meredakan Tekanan Sisa

Pengelasan menciptakan area besar dengan tegangan sisa tarik tinggi yang dapat berkontribusi pada keretakan yang dibantu oleh lingkungan atau patah getas pada rakitan baja yang dilas. Perlakuan panas pasca-las (PWHT) mengurangi ketegangan ini dan memungkinkan pipa untuk terus beroperasi dengan aman dalam layanan.

PWHT konvensional melibatkan pengelasan las pada suhu yang melebihi suhu transformasi minimumnya untuk kekuatan las yang optimal, korosi, ketahanan terhadap kelelahan, atau perlindungan terhadap kerusakan akibat hidrogen. Pemilihan suhu tergantung pada efek temper yang diinginkan serta tingkat ketahanan material yang diperlukan terhadap kelelahan korosi atau kerusakan hidrogen.

Ketika menggunakan PWHT lokal untuk mengurangi tegangan sisa di area kecil, memilih geometri geometri zona yang dipanaskan sangat penting. Penelitian telah mengungkapkan bahwa pita panas dengan lebar variabel mengurangi besaran tegangan secara lebih efektif daripada pita melingkar dengan lebar konstan karena analisis elastisitas menunjukkan tegangan sisa yang lebih besar setelah pendinginan dari penggunaannya dibandingkan dengan zona panas dengan lebar variabel.

Temuan ini menunjukkan bahwa batas pengecualian PWHT saat ini dalam kode perpipaan mungkin tidak akurat dan bahwa dimungkinkan untuk mengurangi persyaratan PWHT tanpa memengaruhi kemampuan las atau kinerja fatik material, terutama karena kode yang ada tidak mewajibkan pengujian ketangguhan patah pada las yang lebih tipis dari 5/8 inci.

2. Memperkuat Lasan

Post Weld Heat Treatment (PWHT) adalah komponen penting dalam proses pengelasan. PWHT mengurangi tegangan sisa pada material yang dapat menyebabkan distorsi dan retak; selain itu, PWHT meningkatkan kekuatan dengan menghilangkan konsentrasi tegangan yang dapat melemahkan lasan dalam kondisi pembebanan dinamis dan membuatnya rapuh dan gagal.

PWHT melibatkan pemanasan logam pada suhu tertentu untuk waktu yang telah ditentukan dan dengan berbagai teknik seperti anil, normalisasi, quenching, dan tempering untuk meningkatkan kekuatan sekaligus mengurangi risiko. Tujuan dari PWHT adalah untuk memperkuat lasan sekaligus mengurangi risiko retak.

Namun, ketika perawatan ini dilakukan dengan tidak benar, hal ini justru dapat melemahkan lasan. Hal ini terjadi ketika gradien termal tidak dikontrol dengan baik; ketika hal ini terjadi, las mengalami suhu yang lebih tinggi di beberapa titik daripada yang lain dan dipaksa untuk mengembang dan berkontraksi dengan kecepatan yang berbeda-beda, yang menyebabkan berkurangnya ketahanan terhadap retak korosi tegangan dan retak yang diakibatkan oleh hidrogen.

PWHT mungkin diperlukan atau tidak diperlukan tergantung pada jenis pipa, bahan las logam yang digunakan, dan faktor lainnya. Pipa yang terbuat dari baja karbon biasanya memerlukan PWHT sementara perlakuan panas penghilang stres sebelum memasang las mungkin diperlukan sebelum pemasangan untuk memastikan kekuatan yang cukup terhadap tekanan lingkungan.

3. Mengurangi Risiko Retak

Perlakuan panas pasca-las merupakan komponen integral dari fabrikasi baja. Proses pemanasan dan pendinginan yang terkendali ini mengurangi tegangan sisa, meredam struktur mikro pengelasan, menghilangkan hidrogen yang menyebar, mengurangi kerentanan terhadap retak korosi tegangan, meningkatkan kekuatan dan kekerasan, serta memberikan kekuatan yang lebih tinggi. Jika dilakukan dengan tidak benar atau sama sekali tidak dilakukan, pengelasan menjadi rentan terhadap retak trans-granular yang dapat merusak struktur seperti bejana tekan atau komponen pipa utama.

Teknik pengelasan PWHT juga dapat mengurangi retak dingin pada komponen pipa dengan meningkatkan keuletan pengelasan; untuk mencapai tujuan ini, logam pengisi dengan nilai penunjuk hidrogen yang dapat berdifusi rendah (mis. H4 atau H8) harus digunakan.

Penelitian telah menunjukkan bahwa menggunakan pemanasan awal dapat secara signifikan mengurangi tegangan sisa, sehingga mengurangi risiko retak fatik. Namun, harus diingat bahwa PWHT hanya memberikan kontribusi yang berdampak jika dikenai beban dengan besaran yang cukup secara bergantian dari waktu ke waktu.

Berdasarkan penelitian ini, PWHT menjadi kurang signifikan dengan bertambahnya diameter pipa untuk ketebalan dinding tertentu, yang menunjukkan bahwa pengecualian kode saat ini yang membatasi kapan PWHT harus dilakukan harus direvisi tanpa berdampak pada jadwal perpipaan pembangkit listrik standar.

4. Mengurangi Risiko Cacat

Banyak sistem perpipaan harus beroperasi di lingkungan yang tidak bersahabat dengan suhu dan tekanan tinggi, di mana lasan dapat mengalami kelelahan termal atau kegagalan patah tanpa perawatan PWHT. Namun, ketika mengalami PWHT, logam mereka dapat menahan tekanan ini dengan lebih baik, mengurangi risiko kegagalan sekaligus meningkatkan keamanan dan keandalan sistem.

Meskipun PWHT memberikan banyak keuntungan, namun terdapat risiko bahwa PWHT dapat diaplikasikan secara berlebihan atau tidak tepat pada kasus tertentu. Overdosis dapat mengurangi kekuatan tarik dan rangkak sekaligus mengurangi ketangguhan takik; aplikasi yang tidak tepat bahkan dapat menyebabkan retak dan retak trans-granular pada permukaan beton.

Oleh karena itu, berbagai kode yang berkaitan dengan perpipaan dan bejana tekan sering kali memiliki persyaratan yang berbeda dalam hal persyaratan PWHT. Sebagai contoh, ASME BP&V Bagian I dan VIII mengecualikan pengelasan yang terbuat dari material P-4 dan P-5A dengan ketebalan kurang dari 5/8 inci dari persyaratan ini; sementara kode lain seperti ANSI B31.3 hanya mengharuskan PWHT pada pengelasan dengan ketebalan 4 inci atau kurang.

Perbedaan ini dapat disebabkan oleh badan profesional yang berbeda yang menyusun kode dan dipandu oleh pengalaman dan praktik teknik mereka. Namun, telah ditemukan bahwa kemampuan las cenderung meningkat dengan bertambahnya diameter material pipa; sehingga PWHT menjadi kurang kritis pada pengelasan berdinding tebal dibandingkan dengan pengelasan berdinding tipis.