Perlakuan Panas Pasca-Las dan Penghilang Stres

Post-Weld Heat Treatment (PWHT) adalah proses penting yang digunakan untuk mengurangi tekanan internal dan meningkatkan kekuatan pada komponen baja, serta untuk mencegah keretakan dan patah getas pada material.

PWHT (Pressure Wash Heating & Torching) melibatkan pemanasan bahan di bawah suhu deformasi kritisnya dan kemudian membiarkannya mendingin secara seragam selama periode waktu tertentu. Berbagai suhu PWHT dan waktu rendam dapat digunakan untuk mencapai hasil yang diinginkan.

Pengurangan Tekanan Internal

Pengelasan dapat menghasilkan tekanan internal yang tinggi pada material, sehingga mengurangi sifat ketangguhan retak dan meningkatkan kerentanannya terhadap retak korosi tegangan (SCC). PWHT adalah proses perlakuan panas yang efisien untuk mengurangi tegangan sisa ini; proses ini melibatkan pemanasan area pengelasan di bawah rentang transformasinya sebelum mendinginkannya secara perlahan untuk mengurangi tegangan internal sekaligus meningkatkan sifat mekanik sambungan las.

Perlakuan panas pasca las (PWHT) biasanya diwajibkan oleh kode untuk peralatan bertekanan dengan ketebalan melebihi ambang batas tertentu, dan juga digunakan untuk melindungi komponen struktural seperti tangki, bejana, dan pipa. Ada berbagai faktor yang perlu dipertimbangkan ketika menentukan apakah suatu proyek memerlukan PWHT seperti jenis material, persyaratan suhu, dan waktu perendaman ketika membuat penentuan ini.

PWHT sering digunakan untuk mengembalikan toleransi dimensi dan meminimalkan distorsi yang disebabkan oleh kondisi pemanasan dan pendinginan yang tidak merata. Logam las dapat mendingin dengan kecepatan yang berbeda dari logam dasar di sekitarnya, yang menyebabkan tekanan yang tidak terdistribusi secara seragam yang harus diringankan untuk membantu meminimalkan distorsi. Menghilangkan tegangan menghilangkan dan mendistribusikan kembali tegangan ini untuk membantu meminimalkan distorsi.

PWHT juga dapat mengurangi retak yang diinduksi hidrogen (HIC). HIC terjadi ketika logam ulet terpapar tekanan tarik dalam lingkungan asam dan mengalami tekanan, sehingga membuat diagnosis dan perawatan menjadi sulit. PWHT dapat membantu menurunkan insiden HIC dengan mengurangi tekanan tensional yang berkontribusi terhadap SCC.

Pengurangan Kekerasan

Pengelasan dapat menyebabkan tekanan internal pada material yang menyebabkan korosi tegangan dan retak yang disebabkan oleh hidrogen, dan untuk mengatasi risiko ini, proses postweld heat treatment (PWHT) sering kali digunakan. PWHT bekerja dengan memanaskan material untuk waktu yang lama sebelum mendinginkannya kembali secara bertahap; selain itu, proses ini juga mengurangi kekerasan sehingga memudahkan pekerjaan tukang las.

Suhu dan durasi akan tergantung pada material yang dilas, proses pengelasan yang digunakan, dan hasil yang diinginkan. Agar PWHT yang efektif dapat terjadi, peralatan dan fasilitas yang tepat harus digunakan, pemanasan dilakukan dalam waktu yang memadai pada suhu yang dapat diterima, dan laju pendinginan dikontrol dengan baik.

Prosedur PWHT yang salah atau lalai dapat menyebabkan tegangan sisa bergabung dengan tegangan beban melebihi batas desain material, yang menyebabkan kegagalan pengelasan, potensi retak yang lebih tinggi, dan kerentanan terhadap fraktur getas. Hal ini pada akhirnya dapat menyebabkan kegagalan las.

PWHT dapat membantu mengurangi masalah tersebut, dan menawarkan beberapa keuntungan dalam prosesnya. Misalnya, dapat mengurangi kekerasan logam, sehingga lebih mudah untuk dikerjakan. Selain itu, PWHT dapat membantu mengurangi retak yang disebabkan oleh hidrogen dengan mengusir hidrogen yang diserap yang dapat berkontribusi pada retak yang disebabkan oleh hidrogen dalam proses pengelasan tertentu.

Peningkatan Kekuatan

Pelepasan tegangan sering kali diamanatkan oleh kode, sebagai cara yang efektif untuk meredakan tekanan internal pada komponen baja setelah pengelasan. Praktik ini membantu meningkatkan kekuatan sekaligus menghindari keretakan dalam kondisi pembebanan dinamis; selain itu, pelepas tegangan memungkinkan lasan mempertahankan sifat keuletan dan ketangguhannya.

Prosesnya melibatkan pemanasan area las ke suhu tertentu sebelum mendinginkannya, yang mengurangi tekanan dan mendistribusikannya secara merata ke seluruh logam, meningkatkan kekerasan dan keuletan, yang meningkatkan ketahanan terhadap kelelahan serta membantu mengurangi keretakan yang disebabkan oleh hidrogen pada baja kelas tertentu.

Berdasarkan jenis material dan lasan yang diolah, berbagai metode perlakuan panas dapat diterapkan, seperti anil, temper, pendinginan, dan normalisasi. Masing-masing memiliki kelebihan dan kekurangannya sendiri, sehingga sangat penting untuk menggunakan metode yang sesuai dan mematuhi parameter waktu/suhu yang direkomendasikan.

Penelitian mengenai mekanika pelepasan tegangan sisa telah menghasilkan hasil yang beragam dan sering kali tidak dapat dipahami, sehingga interpretasi menjadi lebih menantang daripada yang diantisipasi. Masih belum jelas apakah deformasi plastis yang dibuktikan dengan perubahan kekuatan luluh dan modulus Young berperan dalam relaksasi tegangan; dan, saat ini, tidak ada hubungan kuantitatif antara temperatur PWHT dan waktu penahanan untuk menghasilkan hasil yang diinginkan.

Pengurangan Retak Kelelahan

Tegangan yang dihasilkan dari pengelasan dapat mengganggu kinerja jangka panjang komponen dan menyebabkan retak fatik, tetapi penghilangan tegangan dapat mengurangi kecemasan ini dengan menghilangkan tegangan yang disebabkan oleh pengelasan dan membuat komponen lebih tahan terhadap kegagalan fatik di bawah beban siklik. Selain itu, penghilang stres memungkinkan proses pengendapan temper atau penuaan pada material berlangsung - berpotensi meningkatkan keuletan sekaligus mengurangi risiko patah getas.

PWHT melibatkan pemanasan bagian di atas suhu transformasinya selama periode tertentu. Hal ini menciptakan gradien suhu yang menyebabkan tekanan internal mengendur, membantu mencegah korosi tegangan dan retak yang disebabkan oleh hidrogen sekaligus mengurangi sensitivitas pengelasan terhadap beban dalam layanan. PWHT mungkin diperlukan saat bekerja dengan fabrikasi atau pengecoran yang rumit dengan toleransi dimensi yang ketat dan beban kritis yang memerlukan pertimbangan khusus selama proses pengelasan atau pengecoran.

Penelitian telah menunjukkan bahwa PWHT seragam dapat menghasilkan pelepasan tegangan sisa yang signifikan pada lasan tertentu, dengan variasi yang bergantung pada berbagai faktor seperti sifat material, geometri, dan ukuran lasan. Pengembangan regangan mulur memainkan peran yang jauh lebih besar daripada deformasi plastis dalam proses PWHT seragam berbasis tungku - dan sebagian besar pengembangan regangan mulur terjadi sebelum waktu penahanan PWHT dimulai; akibatnya, waktu penahanan PWHT yang lebih pendek tidak mungkin dapat mencapai efek penghilang tegangan yang sama dengan waktu penahanan yang lama.