Post Weld Heat Treatment (PWHT) Untuk Baja Karbon

Banyak kode dan standar fabrikasi yang mengamanatkan perlakuan panas pasca-las (PWHT). Temperatur PWHT berbeda sesuai dengan setiap spesifikasi kualifikasi prosedur pengelasan seperti BS 1113, BS 2633 atau EN 13445.

PWHT dapat mengurangi dan mendistribusikan kembali tegangan sisa sekaligus meredistribusi daerah mikrostruktural yang keras atau berpotensi rapuh. Khanzadeh dkk. [15] menemukan bahwa dengan meningkatnya suhu dan waktu PWHT pada komposit Cu/stainless steel EXW, ketebalan lapisan difusi antarmuka meningkat seperti halnya ketebalannya.

Suhu

Baja dapat mengalami berbagai perlakuan panas karena berbagai alasan, termasuk tempering, quenching, dan PWHT. Suhu di mana suhu PWHT dicapai bervariasi sesuai dengan kandungan paduan dan ketebalan logam: umumnya baja karbon paduan rendah yang lebih tebal dari 0,75 inci (20 mm) biasanya memerlukan PWHT sementara yang mengandung kromium kurang dari 0,5% biasanya tidak.

Persyaratan PWHT bervariasi di antara kode dan standar yang berbeda, misalnya BS 2633 mensyaratkan PWHT hanya pada baja paduan rendah yang mengandung hingga 1,5% Cr dan =0,5% Mo, sementara kode lain seperti PD 5500 menetapkan bahwa PWHT dapat dilewati dengan baja setebal 35 mm.

Selama SR, sangat penting untuk memantau suhu dan waktu pemanasan ulang untuk menghindari pembentukan martensit keras di area pengelasan, yang mengurangi ketangguhan dan dapat menyebabkan keretakan. Selain itu, pemanasan baja yang terlalu lama dapat menyebabkan sensitisasi di mana struktur mikro berubah akibat paparan panas yang digabungkan dengan tegangan sisa yang ada untuk membentuk tegangan baru dan dengan demikian menurunkan ketahanan korosi sekaligus meningkatkan kerentanan terhadap retak korosi tegangan.

Waktu

Post Weld Heat Treatment (PWHT) adalah komponen integral dari pengelasan baja karbon. Ini membantu mengurangi tegangan sisa, mengontrol kekerasan material, dan meningkatkan kekuatan mekanis. Jika dilakukan secara tidak benar, tegangan sisa dapat bergabung dengan tingkat tegangan beban layanan hingga melebihi batas desain material, yang menyebabkan keretakan, patah getas, dan hilangnya kekuatan material pada kegagalan pengelasan yang memerlukan perbaikan dengan PWHT; tetapi PWHT memberikan kelegaan dengan mengurangi tegangan ini melalui reduksi dan redistribusi.

PWHT membutuhkan pemeliharaan suhu yang konsisten di seluruh komponen. Bahan isolasi dan termokopel dapat membantu memastikan hal ini terjadi dengan merekam pembacaan suhu di seluruh permukaannya - dan kemudian menggunakan pengukuran ini untuk menghitung suhu PWHT.

Selain mempertahankan suhu yang konstan, komponen juga harus mampu menopang beratnya pada suhu PWHT. Untuk mencapai hal ini, komponen tersebut harus ditopang pada penyangga yang terbuat dari bahan yang serupa dengan komponennya agar sesuai dengan koefisien muai panasnya.

Temperatur PWHT untuk pipa dan bejana tekan sering kali dirinci dalam spesifikasi kualifikasi prosedur pengelasan sebagai data tabel, dan setiap perubahan harus dikualifikasikan ulang dengan setiap revisi spesifikasi prosedur pengelasan. Persyaratan PWHT dapat dengan mudah ditentukan dari tabel-tabel ini serta melalui referensi grafik kalibrasi yang menampilkan hubungan antara suhu dan tingkat kekerasan.

Lingkungan

PWHT (Post Weld Heat Treatment) sangat penting saat mengelas baja karbon. PWHT membantu mengurangi tegangan sisa dan mempertahankan kekerasan material; tanpanya, tegangan beban servis dapat melebihi nilai desain untuk material dan menyebabkan tegangan sisa yang berlebihan bergabung bersama dan melebihi nilai desain untuknya. Dengan mengurangi tegangan sisa melalui perlakuan PWHT, kekuatan mekanis lasan meningkat seperti halnya ketahanan terhadap keretakan; PWHT memainkan peran integral dalam proses penjaminan kualitas semua proyek pengelasan baja karbon.

Sebagai bagian dari proses pengelasan, sering kali terdapat gradien suhu yang ekstrem antara logam induk dan lasan, menciptakan tegangan sisa yang pada akhirnya dapat menyebabkan kegagalan pengelasan jika mencapai tingkat yang tidak dapat diterima. Selain itu, perubahan mikrostruktur dapat meningkatkan kekerasan sekaligus menurunkan ketangguhan dan keuletan lasan; PWHT membantu mengurangi tegangan sisa tersebut sekaligus meningkatkan sifat tariknya.

Perlakuan panas pasca las (PWHT) sangat penting dalam melindungi bejana tekan dan pipa yang dilas dari fraktur getas. Namun, kebutuhannya baru-baru ini menjadi perdebatan karena penelitian terbaru menunjukkan bahwa baja karbon dapat dikecualikan jika ketebalannya berada dalam nilai ambang batas ASME Section VIII Divisi 1 Tabel UCS 56 [1].

Perlakuan PWHT memerlukan pemanasan logam pada suhu yang lebih tinggi dari kekuatan tariknya, yang mengarah pada transformasi fasa yang menyebabkannya menjadi rapuh. Pendinginan cepat yang dikenal sebagai quenching harus dilakukan setelah hal ini terjadi agar dapat berfungsi dengan baik; dua penelitian yang dilakukan untuk memastikan pengaruhnya terhadap kekerasan baja karbon rendah dan kerentanan terhadap SSC menunjukkan peningkatan resistensi yang signifikan setelah PWHT diterapkan - setiap percobaan menunjukkan peningkatan resistensi material secara signifikan terhadap keretakan akibat SSC.

Keamanan

Baja karbon selama PWHT harus dipantau secara ketat untuk mencegahnya melebihi batas kritis, menggunakan termokopel untuk mengukur suhu dan menghubungkannya ke komputer yang mencatatnya setiap detik. Pemantauan waktu nyata kemudian memungkinkan penyesuaian untuk mempertahankan batas kritis ini - tugas yang sangat berbahaya yang hanya boleh dilakukan oleh personel terlatih.

PWHT mungkin diperlukan untuk baja karbon tertentu tergantung pada kondisi material dan layanannya untuk menjaga integritas strukturalnya, terutama jenis baja berkekuatan tinggi dan paduan rendah. PWHT juga membantu mengurangi tegangan sisa yang tercipta selama pengelasan yang berpotensi menyebabkan keretakan dan distorsi.

PWHT juga membantu baja karbon menahan korosi dengan membatasi pembentukan karbida yang berkontribusi terhadap korosi - efek yang dikenal sebagai sensitisasi.

PWHT tidak hanya mencegah korosi tetapi juga dapat meningkatkan kekuatan komponen tekanan baja karbon - fitur penting untuk memastikan komponen tersebut dapat bertahan dalam pengujian hidrotesting dan tekanan operasi.

Persyaratan PWHT bervariasi di antara kode pengelasan, namun prinsip-prinsipnya tetap konstan. Persyaratan suhu pemanasan awal tergantung pada ketebalan las dan kandungan kromium material - misalnya baja karbon dengan ketebalan dinding lebih besar dari 0,75 inci (20 mm) umumnya membutuhkan pemanasan awal sebelum pengelasan.