1. ISSN 0854 – 5561
Hasil-hasil Penelitian EBN Tahun 2006
PENGARUH ARUS PENGELASAN TERHADAP KEKUATAN TEKAN
DAN KEKERASAN HASIL LAS ZIRKALOI-2 DENGAN MFW
(MAGNETIC FORCE WELDING)
Ir. Maradu Sibarani, M.Si, Djoko Kisworo
ABSTRAK
PENGARUH ARUS PENGELASAN TERHADAP KEKUATAN TEKAN DAN
KEKERASAN HASIL LAS ZIRKALOI-2 DENGAN MFW (MAGNETIC FORCE
WELDING). Telah dilakukan perbaikan pada alat MFW, kemudian dilakukan pengujian
alat untuk mengelas kelongsong dan tutup zirkaloi-2 untuk elemen bakar tipe CireneHWR dengan parameter las seperti yang telah ditetapkan maka dengan pengujian
secara visual terlihat bahwa hasil las telah dapat beroperasi dengan baik. Untuk
memeriksa hasil las lebih terinci maka telah dilakukan uji kekerasan dan uji tekanan
terhadap hasil las untuk melihat hubungan parameter las dengan kualitas hasil las. Pada
penelitian ini telah dilakukan pengelasan pada kelongsong dan tutup pin elemen bakar
tipe Cirene-HWR dengan memberi variasi arus las, sementara parameter yang lain
dibuat konstan. Dari hubungan arus las terhadap hasil las dan sifat kemampuan
kekerasan telah didapat parameter arus yang terbaik adalah sebesar 75 %, kemudian
dari hasil uji hidrostatik bahwa hasil las bocor pada tekanan dibawah yang diijinkan yaitu
78,3 bar.
PENDAHULUAN
Untuk mendukung program Batan sebagai promotor pendirian PLTN di Indonesia pada
tahun 2016, maka Pusat Teknologi Bahan Bakar Nuklir (PTBN) melalui Bidang Bahan Bakar Nuklir
terus melakukan kualifikasi dalam proses perakitan elemen bakar baik dalam sumber daya manusia
maupun proses yang menyangkut peralatan yang digunakan. Perakitan pin elemen bakar nuklir
dilakukan dengan mengisi pelet bahan bakar ke dalam kelongsong yang salah satu ujungnya telah
dilas dengan tutup pertama dan dilanjutkan dengan pengelasan tutup ujung yang ke dua. Hasil las ini
harus benar-benar baik untuk menjaga kebocoran produksi fisi dan mampu menahan gaya-gaya
mekanik yang terjadi terhadap pin saat digunakan di teras reaktor. Proses pengelasan tutup dan
kelongsong akan mengakibatkan perubahan struktur mikro pada daerah las, yang terdiri dari daerah
las (weld zone), daerah terpengaruh panas (heat affected zone = HAZ), dan daerah yang tidak
terpengaruh panas (based metal). Pada daerah yang terpengaruh panas, dalam proses pengelasan
terjadi rekristalisasi yang mengakibatkan perubahan pada mikro strukturnya sekaligus akan merubah
sifat-sifat mekanik.
Dari sisi kekuatan konstruksi elemen bakar maka pengelasan menjadi daerah paling
menghuatirkan, sehingga dari proses perakitan hasil las menjadi hal penting untuk diperhatikan.
Sesuai dengan dimensi dan sifat mekanik dari zirkaloi-2 di atas maka dalam proses
sambungan pengelasan digunakan pengelasan dengan MFW yang dilas pada ruang las yang
dikondisikan dalam ruang vakum serta dengan gas pelindung helium. Untuk mendapatkan hasil
pengelasan yang baik maka dilakukan penelitian: Pengaruh arus pengelasan terhadap kekuatan
185

2. Hasil-hasil Penelitian EBN Tahun 2006
ISSN 0854 - 5561
tekan dan kekerasan dari hasil las zirkaloi-2 dengan MFW, sehingga dari hasil penelitian ini dapat
merekomendasikan bentuk dan ukuran bagian yang dilas serta parameter arus yang terbaik yang
digunakan dalam proses pengelasan ditinjau dari kemempuan tekan dan kekerasan pada daerah
las.
Ruang Lingkup Penelitian
Zirkaloi-2 yang dilas adalah dalam bentuk kelongsong dan tutup pejal yang disambung dengan
proses pengelasan MFW.
Sifat mekanik yang diuji adalah kekerasan dan kemampuan hasil las terhadap tekanan.
Penelitian ini mencakup antara lain :
Penyiapan kelongsong sesuai bentuk dan ukurannya
Penyiapan tutup sesuai bentuk dan ukurannya
Melakukan pengecekan bentuk dan kerataan permukaan
Mengecek bentuk dan ukuran alur las yang direncanakan
Melakukan pengelasan MFW dengan variasi arus las
Melakukan uji NDT dan uji DT dengan uji hidrostatik dan uji kekerasan hasil las.
Tujuan Penelitian
Penelitian ini bertujuan untuk menguji operasi mesin las MFW setelah melakukan perbaikan
serta untuk mengetahui pengaruh parameter arus terhadap sifat tekan dan kekerasan hasil
pengelasan tutup dan kelongsong zirkaloi-2.
Teknologi Las
Pada proses pengelasan, perlu diketahui tiga fasa secara berurutan yang berperan dalam
proses manufaktur komponen/material yang dilas yaitu disain, produksi dan inpeksi[1]. Pada fasa
pertama desainer harus mengetahui tentang sumber peralatan dan teknik pengelasan yang tersedia
dilingkungan produksinya, mengetahui prinsip kerja berbagai jenis pengelasan termasuk kelemahan
dan keunggulannya, mampu memilih tipe sambungan yang cocok/tepat, menguasai mampu las
berbagai material, dan mengetahui tentang peraturan yang mengatur masalah desain konstruksi las.
Pada fasa ke dua teknik produksi harus memiliki latar belakang pengetahuan mengenai proses
pengelasan, mengetahui mampu las berbagai material, mengetahui cara mencegah terbentuknya
cacat las, melakukan perhitungan biaya sehingga dapat memilih las dengan biaya produksi yang
terendah untuk tingkat kualitas tertentu. Pada fasa ke tiga, inspektor harus mengetahui metode
inspeksi yang tersedia, menguasai prinsip kerja dari berbagai jenis proses pengelasan, mengetahui
mampu las berbagai material, mengetahui berbagai standar dan peraturan, sehingga dapat
mengklassifikasikan dan mengidentifikasikan penyebab terjadinya cacat las.
Pada proses pengelasan dibutuhkan semacam pelindung untuk mencegah oksigen bereaksi
dengan sambungan logam atau mencegah terjadinya proses oksidasi. Pelindung ini dapat berbentuk
gas yang tidak bereaksi dengan logam las atau berupa fluks, yaitu senyawa kimia yang mencair
bersama-sama dengan logam las sehingga dapat melindungi logam panas dari oksidasi. Solid state
welding merupakan proses penyambungan dimana dua buah logam dipanaskan hingga plastis
186

3. ISSN 0854 - 5561
Hasil-hasil Penelitian EBN Tahun 2006
(tanpa kawat pengisi) yang kemudian disatukan dengan bantuan tekanan. Pada proses ini logam
induknya tidak mengalami pencairan, penyambungan terjadi karena adanya difusi atom pada
permukaan sambungan.
Hasil las dikatakan baik apabila lasan (weldment) yang dihasilkan dapat memberikan
kontinuitas yang lengkap antara bagian yang disambung dengan setiap bagian sambungan sehingga
sambungan dan logam induknya tidak menunjukkan perbedaan yang jelas.
Metalurgi Las
Aspek metalurgi adalah meliputi siklus termal dan pengaruhnya terhadap perubahan struktur
mikro serta faktor-faktor yang mempengaruhi sifat mampu las (weldability) dari logam yang
disambung[2]. Kualitas sambungan las biasanya dikaitkan dengan kekuatan, ketangguhan atau sifat
mekanis lainnya, maka perlu dibahas hubungan antara struktur mikro dengan sifat-sifat terhadap
tekanan dan kekerasan dari sambungan las.
Siklus termal akan dapat menimbulkan perubahan-perubahan metalurgi yang rumit,
deformasi dan tegangan-tegangan termal ataupun cacat pada logam las. Perubahan yang paling
penting dalam pengelasan adalah perubahan struktur-mikro yang akan menentukan sifat-sifat
mekanis sambungan las. Pada umumnya struktur mikro yang terjadi tergantung pada komposisi
kimia dari logam induk, kondisi logam induk seperti geometri atau proses pengerjaan sebelumnya,
teknik pengelasan yang diterapkan, serta perlakuan panas yang diberikan.
Tingkat perubahan mikro struktur yang terjadi disamping dipengaruhi oleh faktor-faktor dari
material yang dilas juga tergantung pada temperatur maksimum yang dicapai ketika pengelasan,
waktu/lamanya temperatur itu terjadi dan kecepatan pendinginan. Faktor utama yang mengontrol
perubahan struktur tersebut adalah besarnya masukan panas (heat input) yang diberikan kepada
sambungan logam (termasuk kalau ada pemanasan mula).
Kecepatan pendinginan mempengaruhi sifat-sifat mekanis sesuai dengan jenis fasa dan
butiran logam yang terbentuk. Pendinginan yang cepat menghasilkan struktur yang kuat, keras dan
kurang ulet. Pendinginan yang lambat menghasilkan sifat-sifat sebaliknya. Menahan logam pada
temperatur tinggi (di atas temperatur kritis) untuk waktu yang lama dapat menghasilkan struktur
dengan butiran yang kasar, namun demikian selama pengelasan berlangsung ada bagian logam
yang letaknya bersebelahan dengan las berada pada temparatur tinggi untuk waktu yang sangat
singkat.
Masukan Panas (Heat Input)
Siklus termal yang terjadi selama pengelasan dipengaruhi oleh masukan panas (heat input)
yang diberikan. Besarnya masukan panas yang terjadi pada proses pengelasan tergantung pada
faktor-faktor seperti:
•
Daya hantar (heat conductivity) dari logam yang disambung
•
Geometri seperti tebal logam yang disambung
•
Jenis sambungan dan bentuk alur
•
Teknik pengelasan termasuk parameter las yang diterapkan.
187

4. Hasil-hasil Penelitian EBN Tahun 2006
ISSN 0854 - 5561
Besarnya masukan panas per satuan panjang las untuk pengelasan busur listrik diberikan
oleh persamaan berikut:
1
E = CV 2 ..................................................................................... (1)
2
dimana:
E
= energi atau masukan panas dalam joule
C
= kapasitans dalam farads
V
= tegangan listrik dalam volt
Tidak seluruhnya energi panas yang diberikan itu digunakan untuk menyambung logam,
tetapi sebagian akan hilang ke udara luar.
Pada proses pengelasan masukan panas yang dapat diberikan tergantung pada kerapatan
energi (energy density) dari teknik pengelasan tersebut. Semakin besar kerapatan energinya maka
semakin rendah masukan panas yang diberikan untuk suatu proses pengelasan. Jenis logam dan
kerapatan yang diberikan akan menentukan kecepatan pemanasan (heating rate) dari logam yang
dilas.
Masukan panas akan menentukan temperatur tertinggi yang terjadi pada logam las dan
berarti mempengaruhi terhadap struktur-mikro serta sambungan las.
Sifat Mampu Las (Weldability)
Zirkonium mempunyai kemampuan las yang baik dibanding material konstruksi yang lain,
seperti baja paduan dan beberapa paduan aluminium. Pengelasan zirconium mempunyai
penampilan yang baik dan mudah dilas[3]. Metal mempunyai koefisien ekspansi termal yang rendah
dan konstribusi ini menghasilkan distorsi yang rendah selama pengelasan. Sebab modulus
elastisitas zirconium rendah maka akan menyebabkan tegangan sisa yang rendah pada hasil las.
Beberapa porositas mungkin dijumpai dalam las zirconium tetapi bila porositas terjadi, dapat
dihindari dengan penaikan arus las, penurunan kecepatan las atau melakukan pemanasan awal.
Masalah utama yang timbul saat pengelasan zirconium adalah kontaminasi oksigen dan
nitrogen dengan udara dan selalu naik selama pengelasan terjadi.
Sifat mampu las sering dikaitkan dengan mutu sambungan las yang dicapai. Mutu
sambungan las sangat tergantung pada sifat-sifat mekanis yang dihasilkan yang dapat dipengaruhi
oleh struktur mikro dan cacat atau retak yang mungkin terjadi.
Dengan demikian secara umum dapat dikatakan bahwa sifat mampu las dari suatu logam
adalah kemampuan dari logam untuk dilas tanpa terjadi penggetasan atau retak. Karena itu
pembahasan berikut ini akan diarahkan kepada masalah penggetasan dan terjadinya retak pada
sambungan las.
TATA KERJA
Bahan Utama
: Kelongsong (sheath) dan batangan (bar) zirkaloi-2
Bahan Pendukung
: Gas Helium sebagai gas pengisi
Bahan kimia untuk proses pikling, rinsing serta ultrasonik
Bahan untuk percobaan metalografi
188

5. ISSN 0854 - 5561
Hasil-hasil Penelitian EBN Tahun 2006
Alat yang Digunakan : Mesin bubut (Precision Lathe); Mesin las MFW ; Mesin Pikling, Rinsing;
Ultrasonik; Mesin potong; Mesin Poles; Mikroskop Optik, Alat Uji Hidrostatik,
dan Alat Uji Kekerasan
Persiapan Eksperimen
Untuk melaksanakan pengelasan tutup dengan kelongsong, ada beberapa hal yang harus
dipersiapkan, yaitu:
a. Pembuatan tutup
Tutup dibuat dari batang zirkaloi-2 dengan menggunakan mesin Precision Lathe, seperti
bentuk dan ukuran pada Gambar 1. Permukaan kontak harus dibuat betul-betul tegak lurus (rata),
dan dihaluskan dengan bantuan kertas pasir. Ukuran-ukuran tutup kemudian diperiksa dengan alat
ukur Dimension Check Equipment.
Gambar 1. Dimensi tutup (satuan dalam mm)
b. Pembuatan/Pembentukan Kelongsong
Ujung kelongsong yang akan dilas harus baik yaitu rata/halus dan tegak lurus. Pekerjaan
dilakukan dengan mesin bubut dengan alat bantu kikir dan di ampelas halus. Bentuk dan ukuran
kelongsong seperti Gambar 2.
Gambar 2. Dimensi kelongsong (satuan mm)
189

6. Hasil-hasil Penelitian EBN Tahun 2006
ISSN 0854 - 5561
c. Pikling, Rinsing dan Drying
Untuk menghilangkan kotoran dan lemak-lemak yang timbul saat pengerjaan penyiapan
kelongsong dan tutup maka dilakukan proses pickling, rinsing dan drying.
Larutan pickling yang digunakan adalah H2O, Demineral water = 57,0 %; HNO3 = 65 % HF =
3,5 %. Tutup dan kelongsong dimasukkan ke dalam wadah yang berisi larutan di atas kemudian
digetarkan dengan mesin ultrasonik.
Rinsing dilakukan dengan alat UltrasonicMachine yang diisi dengan cairan 25 % alkohol
dicampur dengan 75 % air demineral kemudian digetarkan dengan jutaan Hertz sampai mega Hertz.
Drying dilakukan pada drying fan, kelongsong dan tutup dimasukkan ke wadah pengering
0
kemudian dihembuskan dengan udara panas 80 C selama 30 menit.
Kemudian sampel disimpan pada wadah yang bebas kotoran dan bebas lembab.
Proses Pengelasan dengan MFW
Pada mesin ini, arus las dapat diatur besar dan bentuknya dengan mengeset besarnya arus
listrik dan arus magnet pada panel pengontrol, sesuai parameter yang dikehendaki. Alat ini
menggunakan sistim silinder udara untuk menggerakkan langkah elektroda. Kombinasi gaya listrik
dan dan gaya magnet yang direkomendasikan adalah 1/3 gaya tekan udara silinder dan 2/3 gaya
elektromagnet yang timbul secara koaksial. Gaya tahan clamp yaitu gaya pemegang kelongsong dan
tutup saat terjadi penekanan juga parameter yang menentukan terhadap hasil las. Pemberian panas
yang berlebih sewaktu pengelasan akan mengakibatkan terjadinya cacat (defect) seperti cacat
kawah (creater) dan daerah pengaruh panas yang luas sehingga menimbulkan tegangan sisa
thermal. Cacat tersebut akan mengurangi ketahanan/kekuatan hasil las.
Pemeriksaan Visual
Yaitu pemeriksaan dengan menggunakan mata telanjang atau dengan menggunakan alat
bantu (pembesar), tanpa merubah ataupun merusak material yang akan diperiksa , bertujuan :
Memeriksa bahan baku, produk dan struktur yang difabrikasi atau dibuat sesuai dengan
spesifikasi rancang bangun
Memeriksa ketidaksempurnaan (cacat) yang terdapat pada produk
Menganalisa penyebab kegagalan suatu produk dan struktur
Dari hasil uji visual ini akan dapat dideteksi cacat sebagai berikut[2]:
Ketidakseragaman komposisi las-an yang mengakibatkan turunnya sifat mekanis antara lain:
porosity, slag inclusions, excessive penetration, incomplete fusion, tungsten inclusions, whiskers,
crater porosity & cracks, arc strikes, oxidation, excessive weld spatter, weld cracks and base
metal cracks.
Ketidakseragaman (discontinuity) groove weld dimensional, dapat mendeteksi cacat las antara
lain:
misaligment, underfill, undercut, overlap, excessive reinforcement, excessive root
concavity, & incomplete penetration.
Ketidakseragaman (discontinuity) weld dimensional, dapat mendeteksi cacat las antara lain:
insufficient, undercut, overlap, excessive convexity, excessive concavity, insufficient leg, &
bridging.
190

7. ISSN 0854 - 5561
Hasil-hasil Penelitian EBN Tahun 2006
Perlakuan pemeriksaan visual dapat digolongkan menurut step/urutan pekerjaan:
Pemeriksaaan sebelum pengelasan
Pemeriksaan setelah fit-up dan sebelum pengelasan
Pemeriksaan selama pengelasan
Pemeriksaan setelah pengelasan
Pemeriksaan dengan Destructive Test (DT)
Uji Kekerasan
Kekerasan adalah ketahanan suatu logam terhadap deformasi plastis, yaitu kemampuan dari
atom di daerah pengujian mempertahankan kedudukannya. Jadi kalau atom-atom tersebut mudah
bergeser berarti logam tersebut lunak dan sebaliknya.
Uji kekerasan dilakukan dengan mengikuti prosedur ASTM E 82[4] (Reapproved 1992),
yakni metode uji baku untuk kekerasan Vickers dari bahan-bahan logam. Uji kekerasan vickers
adalah berapa uji kekeraan indentasi dengan memakai alat terkalibrasi untuk menekankan sebuah
indenter intan berbentuk piramid dengan dasar bujur sangkar, yang mempunyai sudut permukaan
0
tertentu yakni 136 .
Uji Tekanan (Hydrostatic Test)
Untuk mengetahui kemampuan pengelasan terhadap tekanan yang bekerja dalam pipa
(Gambar 3). Setelah spesimen uji disiapkan seperti Gambar pengetesan, mula-mula spesimen diisi
dengan fluida kemudian menekan sampel pengelasan secara perlahan-lahan dari yang terkecil
sampai terbesar dan sampai spesimen pecah. Dari uji ini akan diketahui kemampuan benda kerja
untuk menahan tekanan serta diharapkan lokasi pecahnya benda kerja ada diluar daerah
pengelasan.
Untuk mencari besarnya tekanan pada Hydrostatic test ini dapat dihitung dengan rumus
Barlow berikut:
P x Do
σ = ---------------2xt
dan
dimana : P = tekanan hidrostatik internal, N/mm
2xσxt
P = ---------------Do
2
σ = tegangan ijin pipa yang diakibatkan tekanan hidrostatik internal, N/mm
2
= 583,25 N/mm .
t
= tebal pipa = 0,51 mm
Do = diameter luar pipa = 18,98 mm
Tekanan maksimum yang dapat diterima oleh pipa adalah:
2 x 583,25 x 0,51
191
2

8. Hasil-hasil Penelitian EBN Tahun 2006
P =
-------------------------------------
ISSN 0854 - 5561
= 31,34
MPa =
313,4 bar
18,98
LAS
KELONGSONG DAN TUTUP
YANG TELAH DILAS
Gambar 3. Sistem untuk Uji Hidrostatik
192

9. ISSN 0854 - 5561
Hasil-hasil Penelitian EBN Tahun 2006
HASIL DAN PEMBAHASAN
Hasil Uji Visual
Proses pengelasan pada kelongsong dan tutup zirkaloi-2 ini belum ada parameter yang
pasti, maka penelitian ini sekaligus untuk mencari parameter proses las yang tepat untuk bahan dan
dimensi pada penelitian ini, untuk itu dilakukan proses pengelasan dengan mencoba-coba guna
mendapatkan parameter las yang tepat, antara lain besar arus yang digunakan dan waktu termasuk
besar arus pada masing-masing tahapan proses pengelasan
Dari hasil kegiatan proses pengelasan kelongsong dan tutup zirkaloi-2 dengan
menggunakan mesin Magnetic Force Welding (MFW) telah didapat:
A. Setelah beberapa tahun peralatan MFW dalam keadaan rusak dan telah selesai diperbaiki, maka
kegiatan ini adalah termasuk uji fungsi alat. Dari hasil uji fungsi telah diperoleh bahwa:
Alat MFW telah dicoba untuk mengelas kelongsong dan tutup zirkaloi-2 untuk bahan bakar tipe
Cirene = HWR (sesuai spsifikasi alat) dengan posisi saklar pada panel seperti pada tabel 1. Dari
hasil proses pengelasan telah didapat hasil yang baik, dengan pengujian secara visual, dengan
hasil las seperti Gambar 4.
Hasil pengelasan
Gambar 4. Gambar pisik hasil pengelasan dengan MFW
193

10. Hasil-hasil Penelitian EBN Tahun 2006
ISSN 0854 - 5561
Tabel 1. Parameter proses pengelasan dengan pengelasan MFW
Saklar
Weld 1 half
cycle
Magnetic Force
Half Cycle
Magnetic Force
Neg. Percent
Current
Squeeze
Hold
Posisi
OFF
OFF
Saklar
Weld time (second)
Posisi
15
Flux Reset 1
9
60
Percent Current
35
45
20
Force Delay 1
Weld Neg. Percent
Current
Saklar
Percent Current
Flux Reset
Mag. Force 1
Posisi
60
Percent Current
Mag. Force
20
10
45
75
B. Kemudian dilakukan penelitian terhadap hasil pengelasan dengan variasi arus las (73, 75, 77,)%
sementara parameter yang lain dibuat konstan, dari hasil penelitian dapat disimpulkan;
- Arus las salah satu parameter penting dalam proses pengelasan, sehingga dapat diperoleh:
Semakin besar arus las maka daerah pengaruh panas las (heat effected zone= HAZ) akan
semakin besar, hal ini tidak dikehendaki karena HAZ yang semakin besar sekaligus akan
memperbesar ukuran butir hasil las sekaligus akan mengurangi sifat mekanik hasil las,
sebaliknya semakin kecil arus las yang digunakan akan menghasilkan sambungan las yang
tidak baik = terlihat adanya rongga pada hasil las (pengelasan tidak sempurna). Dari hasil
penelitian didapat besar arus yang terbaik adalah sebesar 75 %
Pemeriksaan visual dilakukan pada semua sampel dengan mempergunakan mata telanjang
(visual check) atau dengan mempergunakan kaca pembesar atau microscope-streo. Pada
pemeriksaan visual ini dapat segera diketahui beberapa cacat yang terjadi, misalnya cacat kawah,
ketidaksempurnaan penyambungan dan ketidak sempurnaan alur las serta pencekungan alur las
akibat panas yang berlebih. Untuk arus pengelasan diatas 75 % terlihat cacat hasil pengelasan
seperti Gambar 5, dan untuk arus las di atas 77 % tidak tejadi penyambungan sempurna dan hasil
las dinyatakan cacat.
HASIL LAS
YANG CACAT
Gambar 5. Sampel hasil pengelasan yang gagal setelah pemeriksaan visual.
194

11. ISSN 0854 - 5561
Hasil-hasil Penelitian EBN Tahun 2006
Uji Kekerasan
Dengan menggunakan uji kekerasan seperti pada prosedur DIN 50133, yaitu dengan
metoda pengujian vickers, hasil uji kekerasan dapat dilihat pada Tabel 2. dengan data: beban = 0,3
0
kg, waktu 15 detik, temperatur uji = 30 C.
Tabel 2. Kekerasan pada sampel pada masing-masing daerah pengelasan.
Sampel 1
(Arus las 73 %)
Posisi Las
Sampel 1
(Arus las 75%)
Sampel 1
(Arus las 77%)
No.
Daerah/lokasi
HV
HV
HV
1
Base Metal
Kelongsong (1)
171
171
171
172
172
172
173
173
173
140
200
140
135
201
125
137
202
128
200
228
245
8
199
229
244
9
201
230
243
190
210
180
198
211
186
195
209
187
152
152
152
153
153
153
154
154
154
2
3
4
5
HAZ dengan
kelongsong (2)
6
7
10
11
Weld metal (3)
HAZ dengan tutup
(4)
12
13
14
Base Metal Tutup
(5)
15
Diagram Kekerasan Hasil Las
300
Kekerasan
250
200
Sampel 1
150
Sampel 2
100
Sampel 3
50
0
1
3
5
7
9
11 13 15
Posisi Las
Gambar 6. Grafik Hubungan Posisi bagian las dan Kekerasan
Untuk uji kekerasan struktur mikro dengan beban 100 gram, waktu 15 detik, temperatur uji
30 C adalah seperti Tabel 2.
0
195

12. Hasil-hasil Penelitian EBN Tahun 2006
ISSN 0854 - 5561
Dari hasil pengujian kekerasan terlihat bahwa distribusi kekerasan dari yang paling tinggi
sampai paling rendah adalah sebagai berikut (Gambar 6): daerah logam las (fusion zone), daerah
HAZ dan based metal. Hal ini terjadi disebabkan oleh terjebaknya fasa β akibat proses pendinginan
yang cepat sehingga membentuk presipitat Zr(Fe,Cr)2, juga terjadinya tegangan sisa pada daerah
HAZ tersebut. Sedangkan pada daerah fusion zone presipitat juga terjadi hanya pada pada batas
butir (tidak menyebar) yang menyebabkan kekerasan yang tidak homogen.
Hal ini menunjukkan bahwa pada daerah logam las akan lebih keras (lebih kuat), tetapi
akan cenderung lebih getas karena adanya tegangan sisa dan ketidak homogenan struktur mikro.
Untuk menurunkan kegetasan pada daerah logam las tersebut dapat dilakukan dengan proses
pemanasan kembali (post welding heat treatment = PWHT).
Uji Hidrostatik (Burst test)
Dari hasil uji hidrostatis telah didapat dimensi benda uji setelah diberi tekanan pada 10 bar,
50 bar, 100 bar, dan 130 bar dengan data pada Tabel 3.
Tabel 3. Data Hasil uji Hydrostatic Test
Tekanan (bar)
Peregangan
(mikro m/m)
10,7
168
78,3
1236
101,5
1597
109,8
1729
122,2
1920
128,2
2012
83,1
1258
66,7
1009
52,1
1000
0
48
Tekanan hidrostatik (Pa)
140
120
100
80
T ekanan
60
40
20
0
D ia m e te r k e lo n g s o n g (m m )
1 8 ,9 8 2 0 ,2 2 2 0 ,7 1 2 0 ,9 9 1 9 ,9 9 1 9 , 0 3
Gambar 7. Hubungan tekanan dan pembesaran diameter
Hasil penekanan yang dilakukan adalah sampai dengan 128,2 bar, terjadi penggelembungan
di dekat pengelasan dan terjadi kebocoran pada daerah las. Hubungan antara tekanan hidrostatik
dan pembesaran diameter kelongsong dapat dilihat pada Gambar 7.
Dari hasil pengujian hidrostatik terlihat bahwa pada tekanan 78,3 bar menyebabkan peregangan
kelongsong sebesar 1236 µm, dan tekanan 128,2 bar terjadi kebocoran pada hasil las dengan
peregangan kelongsong sebesar 2012 µm, sepeti Gambar 8.
Jika dibandingkan dengan spesifikasi bahan zirkaloi-2 seharusnya kelongsong pecah pada tekanan
di atas 313,4 bar sehingga dapat dinyatakan bahwa kualitas hasil las belum sesuai dengan yang
diinginkan.
196

13. ISSN 0854 - 5561
Hasil-hasil Penelitian EBN Tahun 2006
Gambar 8. Gambar sampel yang ditekan sampai 128,2 bar
KE S IM PUL AN
1. Mesin Magnetic Force Welding (MFW) telah dapat berfungsi setelah dilakukan perbaikan.
2. Dari uji operasi telah diperoleh besar arus yang terbaik adalah sebesar 75 % dari arus las.
3. Dari uji hidrostatik diperoleh bahwa pada tekanan 128,2 bar, hasil las mengalami kebocoran.
Menurut spesifikasi, kelongsong mampu ditekan sampai 313,4 bar sehingga hasil las belum
sempurna sesuai dengan yang diinginkan.
DAFTAR PUSTAKA
[1]
MUHAMMAD ANIS,; Teknologi Las, Diktat pada Welding Inspector Coarse, Program
Pascasarjana-Program Studi Ilmu Material, Fakultas MIPA Universitas Indonesia, 2001.
[2]
ADNYANA, DN.,; Metalurgi Las, Diktat pada Welding Inspector Coarse, Program
Pascasarjana-Program Studi Ilmu Material, Fakultas MIPA Universitas Indonesia, 2001.
[3]
BENJAMIN LUSTMAN AND FRANK KERZE, JR.; The Metallurgy of Zirconium, New York Toronto -London, Mc Graw-Hill Book Company, Inc, 1955.
197

14. Hasil-hasil Penelitian EBN Tahun 2006
ISSN 0854 - 5561
[4]
AMERICAN SOCIETY FOR TESTING AND MATERIALS (ASTM).; Annual Book of ASTM
Standards, A 370 – 90a, Standard Test Methods and Defenitions for Mechanical testing of
Steel Products, Philadelphia: ASTM, 1990
[5]
YORK CHICHESTER BRISBANE, Toronto - Singapure,1991
[6]
WIRYOSUMARTO HARSONO, DKK,; Teknologi Pengelasan Logam, Cetakan ke- 4, Jakarta:
Pradnya Paramita, 1988.
198