Post Weld Heat Treatment (PWHT) dan Pre-Heat Treatment (PWHT)

Pengujian PWHT adalah elemen penting dari jaminan kualitas dalam industri seperti minyak dan gas serta pembangkit listrik, memberikan peningkatan ketahanan terhadap kelelahan termal serta meningkatkan keandalan.

Biaya dan keahlian merupakan dua kendala utama dalam hal fabrikasi bejana tekan dan sistem perpipaan, seperti yang ditunjukkan pada Tabel 1. Perbedaan di antara standar fabrikasi untuk bejana tekan dan perpipaan dapat membuat upaya rasionalisasi menjadi sangat menantang.

Perlakuan Panas Las

Perlakuan panas pasca pengelasan, yang biasa disebut sebagai penghilang tegangan, berfungsi untuk mengurangi dan mendistribusikan kembali tegangan sisa yang disebabkan oleh pengelasan. Proses ini melibatkan pemanasan lasan ke suhu yang tepat sebelum mendinginkannya secara perlahan untuk menghindari timbulnya tegangan baru; suhu dan durasi yang tepat akan ditentukan oleh kode yang berlaku.

PWHT juga memanfaatkan suhu yang lebih tinggi yang menginduksi perubahan metalurgi seperti tempering, presipitasi, dan penuaan yang membantu meningkatkan kekuatan pengelasan dengan menginduksi proses tempering, presipitasi, dan penuaan yang membantu menurunkan kekerasan, meningkatkan keuletan, dan meminimalkan risiko patah getas pada beberapa material. Proses ini membantu menurunkan kekerasan sekaligus meningkatkan keuletan serta mengurangi risiko patah pada material ini.

Pengujian PWHT sangat penting dalam banyak industri dan aplikasi, termasuk pembangkit listrik tenaga nuklir, jaringan pipa minyak dan gas, dan bejana tekan. PWHT adalah elemen penting dari perputaran untuk memastikan bahwa pengelasan pada peralatan penting ini dapat menahan suhu tinggi, tekanan, dan lingkungan yang sarat korosi di mana peralatan tersebut akan beroperasi.

Memanfaatkan sistem pemanas resistansi yang dapat dikontrol yang dipasangkan dengan termokopel untuk memantau suhu pengelasan secara akurat dan konsisten sangat penting untuk menghasilkan hasil yang akurat dan dapat diulang. Waktu perendaman juga harus diatur sedemikian rupa untuk meminimalkan gradien termal di seluruh lasan, sehingga tidak hanya memindahkan tegangan sisa yang ada. Pemanasan awal juga harus disesuaikan dengan jenis dan ketebalan material yang sedang diproses untuk efektivitas maksimum.

Perawatan Pra-Panas

Perlakuan panas adalah operasi yang mahal dan memakan waktu yang digunakan untuk meningkatkan kekuatan, ketangguhan, ketahanan terhadap korosi, dan tegangan sisa pada komponen yang dilas. Hal ini ditetapkan sebagai bagian dari banyak kode dan standar aplikasi pengelasan dan perlakuan pra-panas adalah prosedur penting lainnya yang mengurangi risiko retak selama proses pengelasan.

Pemanas awal pengelasan yang biasanya terbuat dari pemanas alas keramik atau pemanas strip listrik dapat ditempatkan di dalam atau berdekatan dengan area pengelasan dan dipanaskan sesuai dengan profil suhu tertentu. Temperatur pemanasan awal dikontrol secara elektronik melalui pengontrol elektronik yang dilengkapi dengan termokopel dan kemampuan perekaman data.

Untuk menentukan suhu pemanasan awal yang ideal, banyak faktor yang harus diperhitungkan, termasuk persyaratan kode, kimia logam dasar, ketebalan penampang, tingkat pengekangan, suhu lingkungan, dan kandungan hidrogen yang dapat berdifusi dari logam pengisi. Untuk menghindari keretakan lapisan las selama proses pengelasan dan kombinasi ketebalan penampang. Namun, secara optimal, nilai minimum harus dilampaui agar tidak gagal memenuhi persyaratan keselamatan untuk proses pengelasan logam dasar dan kombinasi ketebalan penampang tertentu.

Misalnya, untuk pengelasan butt ASTM A572-Gr50 yang memerlukan perlakuan pascapanas lokal minimal 2 inci di sekitar lasannya, perlakuan pascapanas lokal diperlukan untuk memastikan bahwa suhu pemanasan awal cukup untuk mencegah keretakan selama pengelasan dan untuk mengurangi keretakan yang terkait dengan hidrogen dengan mengusir hidrogen yang tersisa dari pengelasan segera setelah pengelasan.

Perawatan Pasca-Panas

Perlakuan panas adalah proses manufaktur yang melibatkan pemanasan secara hati-hati dan kemudian mendinginkan logam dan paduan untuk mengubah struktur mikronya, yang memiliki pengaruh langsung terhadap sifat mekaniknya - terkadang mengarah pada peningkatan kekuatan dan ketangguhan yang signifikan.

Meskipun pasca-pemanasan dapat dimasukkan dalam prosedur pengelasan, tujuannya biasanya ditentukan oleh klien dan mungkin atau mungkin tidak diamanatkan oleh kode. Persyaratan klien biasanya menentukan suhu dan durasi perendaman. Ketika ditetapkan sebagai persyaratan kode, periode tersebut harus mencakup logam las dan logam dasar di kedua sisi; suhu harus tetap di bawah suhu kritis yang lebih rendah dan pendinginan terkendali harus dilakukan setelahnya.

Beberapa baja paduan rendah, seperti material yang dikeraskan dengan pendinginan yang ditemukan di lingkungan HAZ, memerlukan perlakuan panas pasca pengelasan untuk mencapai struktur mikro yang sesuai dalam hal kekuatan dan ketangguhan. Hal ini tidak hanya diwajibkan oleh persyaratan kode; tetapi juga berfungsi sebagai praktik keselamatan yang penting untuk menghindari keretakan hidrogen di masa depan.

Pengolah panas yang menangani material semacam itu biasanya lebih memilih solution annealing daripada quench annealing karena memungkinkan suhu yang lebih tinggi untuk membantu menghindari pembentukan fase atau partikel yang merusak yang akan terbentuk jika tidak pada quench annealing.

Pengecualian

Karena PWHT bisa jadi mahal, pembebasan dari persyaratannya dalam fabrikasi menjadi perhatian penting. Menentukan ambang batas ketebalan yang membutuhkan PWHT dapat menjadi tantangan pada rakitan baja besar yang menggunakan material yang kuat; beberapa standar fabrikasi dan kode inspeksi sekarang menetapkannya sebagai perlakuan PWHT yang diperlukan untuk pengelasan yang melebihi ambang batas ketebalan ini.

Artikel ini mengevaluasi dan membandingkan berbagai kode fabrikasi (terutama standar perpipaan dan bejana tekan) sehubungan dengan persyaratan PWHT di atas ketebalan tertentu, persyaratan uji ketangguhan (uji Charpy), serta kemungkinan rasionalisasi potensial antara BS 2633 [25], ASME VIII, dan standar ASME B31.1 dan B31.3.

Temuan menunjukkan bahwa, meskipun ada beberapa kesamaan di antara berbagai kode fabrikasi yang sedang dipertimbangkan, penyelarasan berdasarkan pengelompokan material tampaknya bukan pendekatan yang tepat untuk mencapai tingkat rasionalisasi tertentu. Lebih lanjut, program pengujian perlu diimplementasikan untuk menghilangkan beberapa anomali yang diamati dalam area persyaratan kode fabrikasi ini, sesuatu yang dibahas lebih lanjut di Bagian 2 artikel ini.