Welding, Problem Steel, Joining

1. WELDING CLAD STEEL
CLAD STEEL
Pipa atau plate dari carbon steel atau low alloy steel dapat dilakukan
pelapisan dengan logam lain atau pun campuran logam lainnya untuk
mendapatkan keuntungan dari segi ketahanan korosi dan ketahanan dari abrasi.
Karena itu dibandingkan dengan baja, logam cladding lebih mahal.
Logam cladding mungkin chromium stainless steel, austenitic stainless
steel, copper atau copper alloy, nickel or nickel alloy, silver atau titanium.
Penerapan cladding pada baja dapat dilakukan dengan cara rolling hot, explosion
welding, surfacing ( welding ), atau brazing. Ketebalan cladding dapat bervariasi
dari 5 sampai 50 persen dari total ketebalan, tetapi secara umum, 10 sampai 20
persen untuk sebagian besar aplikasi. Ketebalan praktis minimum adalah sekitar
0,06 inch.
Kedua bagian clad harus menjadi bagian yang integral dari structure.
Tidak hanya harus mendukung beban yang diterapkan, akan tetapi juga harus
mempertahan kan keseragaman karakteristik dari cladding itu sendiri. Bagian dari
clad dapat langsung dilakukan pengelasan bersama-sama, akan tetapi desain joint
yang tepat dan prosedure pengelasan harus digunakan untuk memastikan kinerja
yang sukses dalam pelaksanaan pengerjaan.
JOINT DESAIN
Joint desain untuk arc welding clad steel dari kedua belah pihak antara
steel dan clad di tunjukkan pada gambar 4.16 dan 4.17. Square-groove weld dapat
digunakan dengan bagian tipis [ 4.17 (A) dan (B) ], single U-groove, double V-
groove, atau kombinasi U dan V groove pengelasan dapat digunakan dengan
bagian tebal [gbr. 4.17 (E) melalui (H)].

2. Cladding dapat dilakukan pemesinan kembali untuk memastikan steel
filler metal tidak meleleh dengan clad metal [ gbr 4.16 (B), (D), (F), (G), dan (H)].
Pelelehan yang berlebihan oleh clad metal, seperti copper dan titanium, dapat
mengakibatkan embrittles pada steel weld metal.
Gbr.4.16-butt joint designs for welding clad steel from both sides
Dengan corner joint, cladding dapat berada didalam atau diluar. Dalam
kedua kasus, pada pengelasan pertama ketika cladding berada di dalam, seperti
yang ditunjukkan pada gambar 4.17 (A), weld metal kembali keluar dari sudut
bagian dalam sebelum bergabung dengan cladding. Ketika cladding berada diluar,
[4.17 (B)], steel di joint pada bagian dalam dengan las fillet. Akar las yang keluar

3. halus yang menjadi pass pertama pada sisi luar corner joint. Pass pertama
mungkin steel atau buttering filler metal, tergantung pada ketebalan bagian.
Gbr.4.17-corner joint design for welding clad steel from both sides
Ketika suhu leleh dari clad metal lebih tinggi dari baja, maka logam bisa
dikatakan compatible metallurgically, integritas dari cladding harus dipertahankan
dengan strip dukungan dari clad metal. Strip adalah fillet dilas ke cladding setelah

4. baja dilas. Ini dilakukan pada kasus cladding titanium, seperti yang akan
dijelaskan kemudian.
FILLER METALS
Filler metals yang cocok dengan dengan berbagai cladding metal diberikan
pada table 12.5. dalam banyak kasus, antara sebuah logam pengisi yang
digunakan untuk buttering dengan demikian dapat mengendalikan jumlah zat besi
pada final pass dari cladding metal. Baja harus dilas dengan filler logam yang
cocok dengan mekanikal propertis logam yang di tentukan..

5. WELDING PROCEDURE
Composite Welds
Baja dasar biasanya dilas pertama dengan steel filler metal. Pass pertama
dari carbon steel tidak harus menembus ke dalam logam clad. Pelelehan dari
logam clad dapat menyebabkan embrittle atau retak pada weld metal, dan ini tidak
dapat diterima bagi sebagian besar aplikasi. Desain joint yang sesuai harus
ditetapkan untuk baja clad tertentu selama tetap mengacu pada kualifikasi
procedure pengelasan.
Pelelehan dari steel weld metal bukan masalah ketika cladding dikupas
kembali dari joint, namun operasi menambah biaya dan meningkatkan persyaratan
untuk clad filler metal. Jika pengupasan tidak dilakukan, wajah akar dan celah
akar harus dirancang untuk membatasi penetrasi oleh logam las baja. Dalam setiap
kasus, akar dari steel weld harus tembus.
Efek dilusi harus dipertimbangkan ketika pengelasan sisi clad joint.
Beberapa logam cladding memiliki toleransi rendah untuk pelelehan oleh baja.
Oleh karena itu, satu atau lebih lapisan buttering dari filler metal yang dipilih
harus di terapkan sebelum menaruh salah satu cladding weld metal atas lapisan
buttering. Buttering filler metal harus toleran dari beberapa pengenceran oleh baja
dasar.
Dalam prakteknya, langkah khusus untuk operasi weld cladding tidak
selalu tersedia ketika membuat joint dalam clad steel. Tanpa menggunakan
langkah ini, prosedur khusus harus digunakan untuk meminimalkan dilusi.
Langkah-langkah ini adalah :
1. Gunakan elektroda berdiameter kecil
2. Gunakan electrode paduann tinggi dari paduan cladding untuk pelelehan
3. Jika memungkinkan gunakan beberapa lapisan lasan, dan mengupas
bagian dari lapisan pertama jika diperlukan
4. Dengan otomatis welding, oscillate the welding head, seperti pada
surfacing

6. 5. Bila memungkinkan gunakan arus searah, elektroda negative dengan busur
yang berada pada weld pool karena arah maju, dan diarahkan kembali
terhadap manik las sebelumnya.
Ketika cladding tidak dilucuti kembali sebelum pengelasan, weld metal
harus kembali menembus dengan demikian, menghasilkan alur dalam baja.
Prosedur ini memungkinkan pengendapan dari beberapa lapisan weld metal
cladding untuk mengontrol cairan dalam layer terakhir.
Salah satu kondisi yang harus dihindari dengan submerged arc welding,
atau proses pengelasan yang mempunyai penetrasi dalam, penetrasi berlebihan
dan meleleh melalui weld metal. Control yang tepat dari penetrasi yang
diperlukan untuk menghindari dilusi dari logam steel weld metal dengan cladding
metal. Fluks yang tepat untuk las busur terendam adalah salah satu yang
memungkinkan pengelasan dengan arus searah, elektroda negative, atau arus
bolak-balik untuk meminimalkan pelelehen.
Ketika pengelasan pass pertama pada sisi baja dari joint dimana cladding
merupakan bagian dari wajah akar, praktek terbaik adalah dengan menggunakan
prosedur pengelasan low-hydrogen. Low-hydrogen steel weld metal
memungkinkan untuk tidak terjadi retak jika beberapa logam cladding yang
meleleh dengan paduan itu. Meskipun tidak dianjurkan, beberapa pelelehan baja
carbon oleh cladding stainless steel dapat ditoleransi, namun pelelehan terbatas
dari logam lainnya, seperti copper atau paduannya, harus dihindari. Dalam
beberapa struktur, las penetrasi parsial memadai pada clad plat. Lasan tersebut
menyederhanakan control dilusi.
Akar dari weld metal dapat kembali menembus dengan arc air-carbon,
dengan chipping, atau dengan menggerinda. Alur yang menembus harus
dibersihkan dari residu sebelum buttering dilakukan.

7. Thin Clad Plate
Ketika welding clad steel plate adalah 0.38 inch. Lebih tebal atau kurang
dari itu, mungkin akan lebih ekonomis untuk mengelas seluruh joint dengan
logam pengisi yang mirip dengan cladding. Namun, sambungan las harus
mempunyai sifat mekanik yang diperlukan dan ketahanan dari korosi. Sebuah las
square-groove atau single V-groove dapat digunakan, tergantung pada ketebalan
joint. Buttering dari face baja harus dipertimbangkan.
Austenitic Stainless Steel Cladding
Beberapa baja tahan karat austenite, seperti jenis 304 dan 316,
mengandung carbon yang cukup untuk membentuk karbida kromium stabil saat
didinginkan perlahan-lahan melalui rentang 1500-800 F. ketika ini terjadi,
stainless steel rentan terhadap korosi antar granular di beberapa titik. Low-carbon
stainless steel seperti 304L atau 316L, dan baja stainless stabil dengan Cb atau Ti
biasanya kebal terhadap perilaku ini.
Ketika stainless steel yang rentan terhadap prestipasi karbida secara
perlahan didinginkan, yang harus dipanaskan diatas 1800F, untuk melarutkan
kembali karbida, dan cepat didinginkan untuk mengembalikan ketahanan korosi.
Akan tetapi perlakuan tersebut dapat merusak baja dasar.
Ketika joint dari baja dilapisi dengan corrosion-sensitive austenitic
stainless steel, beberapa langkah dapat membantu untuk memepertahankan
ketahanan korosi. Cladding harus dikupas kembali dari joint edge. Preheat dan
interpass temperature harus disimpan untuk menghindari overheating cladding.
Layer dari clad harus di kembalikan dengan pengelasan.
Ketika depositing austenitic stainless steel filler metal pada baja, welding
heat input harus rendah dan sambungan dibiarkan mendingin menjadi passes
kedua. Dengan plate tipis, beberapa cara menghilangkan panas mungkin cocok
selama cladding berlangsung

8. Chromium Stainless Steel Cladding
Kromium stainless steel cladding dapat di las dengan austenitic stainless
steel atau Ni-Cr-Fe filler metal untuk menghindari low ductility dari chromium
stainless steel weld metal (lihat tabel 12. 5). Apabila hal ini tidak cocok, pasangan
kromium stainless steel harus digunakan bersama dengan preheat sekitar 300 F.
dalam kasus ini, sambungan las harus bebas dari stress pada suhu compatible yang
baik dengan plat dasar dan memastikan ketahanan korosi yang baik dan ductility
dalam cladding.
Atau, tipe 340 steel clad mungkin juga diberikan perlakuan panas pada
1600-1650 F diikuti dengan pendinginan udara. Perawatan ini mengubah setiap
martensite pada batas butir, meningkatkan ductility cladding stainless steel, dan
menormalkan baja carbon. Untuk ketahanan korosi yang optimal, perlakuan panas
1600-1650 F harus diikuti dengan pengembalian stabilisasi karbida pada 1250 F.
plate clad tidak harus diberi perlakuan panas pada 1450-1500 F yang
direkomendasikan untuk tipe 430 stainless steel.sebagian kisaran suhu akan
mengubah baja carbon dan akan mengubah sifat mekaniknya, khusus nya
ketangguhannya.
Copper and Copper Alloy Cladding
Pelat baja biasanya dilapisi baik dengan deoxidized atau oxygen free
copper. Metode terbaik untuk pengelasan copper dan copper-nickel alloy cladding
adalah dengan salah satu proses gas shielded arc welding. Desain sambungan
yang sesuai untuk pengerjaan pada baja cladding adalah seperti yang ditunjukkan
pada gambar (12.16 dan 12.17). untuk cladding copper ketebalan sekitar 0,125
inc, pre heat sekitar 300 F atau dianjurkan lebih tinggi ketika tembusan dengan
consumable elektroda tembaga lebih kecil dari 0,062 inch dalam diameter. Ketika
pre heat digunakan dengan cladding yang relatife tipis, bagian dari lapisan
permukaan harus dihapus sebelum deposition lapisan weld metal untuk
mengontrol pencairan low-iron dan mempertahankan ketahanan korosi.

9. Pada saat ketebalan cladding kurang dari 0,09 inch, copper weld metal
dapat didepositkan langsung pada baja dengan hati-hati. Semiautomatic gas metal
arc welding dengan teknik backhand dapat memberikan layer pertama yang
contents untuk besi kurang dari 5 persen, ketika busur diarahkan ke molten weld
pool dari pada diarahkan ke baja.
Mungkin menguntungkan untuk menutupi baja dengan lapisan buttering
nickel-copper atau nickel filler metal sebelum muncul kepermukaan dengan
copper atau copper alloy filler metal. Prosedur ini sangat dianjurkan dengan
copper-nickel cladding. Nickel-copper dan nickel filler metal. Selain itu, buttering
menghindari penetrasi copper dari batas butir baja, yang dapat menyebabkan
retak.
Nickel and Nickel Alloy
Nickel, nickel-copper, dan nickel chromium-iron filler metals dapat
mentolelir beberapa pelelehan dari besi. Oleh karena itu, mereka dapat diterapkan
langsung pada baja dengan menggunakan teknik pengelasan yang meminimalkan
pelelehan. Dua atau lebih lapisan cladding mungkin diperlukan untuk mengurangi
pelelehan oleh besi untuk tingkat yang dapat diterima.
Silver Cladding
Baja dapat dilapisi dengan perak untuk mengambil keuntungan dari
ketahanan korosinya. Untuk pengelasan fabrikasi, cladding perak harus
mempunyai ketebalan minimal 0,06 inchi. Lithium-deoxidized silver sheet dan
jenis Bag-8A brazing filler metal yang dianjurkan. plate Silver-clad dapat
diproduksi dengan menggunakan teknik roll bounding.
Ketika pengelasan dilakukan antara silver-clad dan plat baja dilakukan
beersama-sama, kontaminasi silver harus dihindari. Besi dan perak memiliki

10. kelarutan timbal balik yang sangat terbatas, dan sushu leleh besi adalah beberapa
ratus derajat di atas silver. Kondisi ini untuk menjaga integritas silver cladding.
Rekomendasi untuk urutan pengelasan untuk logam clad lainnya
umumnya diikuti dengan silver clad plate. Gas tungsten arc welding dianjurkan
untuk depositing pada silver filler metal. Suhu preheat yang rendah dapat
digunakan untuk mengurangi panas pengelasan yang diperlukan. Pengelasan harus
dilakukan dalam posisi datar untuk control terbaik dari molten silver.
Titanium Cladding
Titanium dan baja yang tidak compatible metallurinya. Oleh karena itu
baja dan titanium cladding harus dilas secara independen. Bersama desain yang
ditunjukkan pada gambar 4.16 (B), (D) dan (F) yang cocok. The titanium harus
dikupas kembali ketitik dimana panas dari pengelasan agar baja tidak akan terlalu
panas. Titanium menyerap oksigen ketika dipanaskan diatas 1200 F dari udara
dengan menghasilkan penurunan pada ductilitas.
Gambar 4.18 menunjukkan pengaturan untuk membuat butt joint. Baja
yang dilas pertama dari sisi joint. Akar dari steel weld kembali mucul pada
material. Setelah pengelasan back weld selesai kemudian tambah dengan lapisan
baja.
Gbr.4.18-design of a titanium-clad steel Welded joint

11. Strip pengisi titanium ditempatkan pada alur dangkal yang terbentuk oleh
cladding dan oleh baja dasar. Tack weld dari strip ke cladding berjarak 4 sampai
6 inch interval dengan pengalasan gas tungsten arc welding. Teck weld tidak
harus menembus dan melelehkan baja welding procedure yang cocok untuk
titanium harus digunakan.
Strip penutup titanium ditempatkan diatas strip filler, dan diposisikan
untuk tumpang tindih cladding pada kedua sisi joint. Udara di rongga bawah dari
strip harus dipindahkan dengan argon sebelum pengelasan strip penutup untuk
cladding dilakukan. Hal ini dapat dilakukan melalui lubang yang terdapat pada
steel weld, ini ditunjukkan pada gambar 4.18, strip pengisi harus membuat lubang
sepanjang panjangnya sebelum strip penutup dipasang untuk menyediakan gas di
sepanjang bagian joint.
Strip penutup titanium dilakukan pengelasan fillet ke cladding titanium
dengan gas tungsten arc welding proses dan titanium filler metal yang cocok.
Pengelasan torch gas nozzle harus cukup besar untuk cukup melindungi titanium
weld metal dan tip titanium dari kontaminasi udara luar. Sebuah pelindung gas
yang mengikuti mungkin diperlukan pada welding torch. Las titanium tidak harus
memperpanjang untuk baja. Dua atau lebih kecil las weld passes harus digunakan
dalam pengelasan fillet.
Ini adalah praktik yang baik untuk mengisolasi setiap join las dalam
struktur dari bawah rongga titanium cover strip. Sebagai contoh, void di balik
strip penutup pada setiap join melingkar dan setiap join memanjang dar vessel
harus diisolasi dari satu sama lain. Setiap rongga terisolasi harus disediakan
dengan minimal dua 0,25 inci diameter lubang gas pembersihan melalui weld
metal. Lubang harus ditempatkan sedekat mungkin ke titik-titik tinggi dan
rendahnya join longitudinal dan sampai ke ujung setiap segmen dari join
melingkar (circumferential join). Lubang ini juga digunakan untuk menguji
kebocoran lasan titanium fillet sebelum dan selama pelaksanaan.

12. Sebuah desain yang cocok untuk intrance nozzle untuk titatium clad vessel
ditunjukkan pada gambar 4.19. panjang weld-neck nozzle biasanya sering untuk
bejana tekan untuk memudahkan instalasi liners titanium. Ujung bagian dalam
nosel dipersiapkan dengan radius transisi yang mulus, dan dipasang flush dengan
vessel cladding. Rongga di balik setiap garis nozzle dilengkapi dengan dua 0,25
inci diameter lubang gas pembersihan memperluas melalui logam dasar untuk
garis tersebut. Permukaan flange dan daerah nozzle attachment dilindungi dari
cairan korosif oleh komponen titanium. Flens titanium yang dihadapi adalah
mengeraskan bagian yang dilas pada permukaan baja flange. Sebuah lembaran
titanium memiliki diameter sama dengan flange nyamaka harus dilakukan las
braze ke pelat penutup baja untuk nozzle.
Titanium dapat di lakukan pengelasan braze ke baja dengan perak murni
(B VAg-O) atau silver-copper-lithium (BAg-19) brazing filler metal. Paduan filler
metal mungkin lebih mudah untuk mengontrol karena meleleh pada rentang 1400-
1635 F, sedangkan perak meleleh langsung di 1760 F. panas untuk braze welding
diterapkan dengan gas tungsten arc welding torch menggunakan pelindung gas
argon. Pelindung gas nozzle dan laju aliran gas harus cukup besar untuk
mencegah oksidasi titanium selama operasi. Permukaan baja flange harus
dilakukan precoated dengan brazing filler metal untuk meningkatkan pembasahan
selama operasi welding braze. Atau, komponen titanium dapat dilakukan furnace
braze ke komponen baja dalam kemurnian tinggi argon atau vakum.
Desain untuk lap dan T-joint pada baja titanium clad ditampilkan masing-
masing dalam gambar 4.20 dan 4.21. Prinsip-prinsip desain ini adalah sama
dengan yang untuk butt joint (gambar 4.18).

13. Gbr. 4.19-Typical nozzle design for titanium-clad steel vessel

14. Gbr.4.20-design of a lap joint in titanium-clad steel
Gbr.4.21-design of a T-joint in titanium-clad steel