Pengaruh kecepatan Flame Heating terhadap laju perambatan retak fatik las busur rendam pada pengelasan baja ASTM A-572 Grade 50

ISMAIL, Rifky, M. Noer Ilman, ST.,M.Sc.,Ph.D

2007 | Tesis | S2 Teknik Mesin

Baja ASTM A572 Grade 50 merupakan baja paduan rendah yang banyak digunakan pada struktur jembatan. Proses penyambungan dalam pembuatan struktur ini menggunakan las busur rendam (submerged arc weld) karena tingkat efisiensi dan kehandalan yang tinggi. Kelemahan dari proses pengelasan ini adalah adanya tegangan sisa tarik akibat proses pengelasan yang dapat mengakibatkan sambungan las mengalami patah fatik. Penelitian ini bertujuan untuk mempelajari pengaruh kecepatan pemanasan pasca pengelasan (PWHT) menggunakan flame heating terhadap laju perambatan retak fatik sambungan las busur rendam baja ASTM A572 Grade 50. Proses pengelasan busur rendam menggunakan heat input sebesar 1,5 kJ/mm dengan ketebalan pelat material logam induk 10 mm. Pemanasan pasca pengelasan dilakukan dengan jarak 3,75 mm simeteri dari pusat las dengan variasi kecepatan translasi 10,9; 4; 2,8; and 1,6 mm/s. Pengujian fatik dilakukan menggunakan stress level 20% dari tegangan luluh, R = 0,1, dan frekuensi 11 Hz. Sebagai data pendukung, pengujian ini disertai dengan pengujian kekerasan mikro, kekekuatan tarik serta pengamatan struktur mikro menggunakan mikroskop optik dan SEM untuk mendukung analisis data. Hasil penelitian menunjukkan bahwa PWHT menggunakan flame heating yang digerakkan dengan kecepatan 2,8 mm/s menaikkan umur fatik hingga 230 % dibandingkan dengan material tanpa perlakuan panas. Nilai konstanta A dan n dari persamaan Paris didapat 1,77 E-16 dan 5,9853. Struktur mikro logam induk yang mengalami proses pemanasan langsung mengalami perubahan. Batas butir ferit dan perlit tidak terlihat jelas. Cementit (Fe3C) yang memberikan warna gelap pada perlit terlihat memisahkan diri dari struktur ferit-perlit.

ASTM A572 Grade 50 steel is a high strength low alloy steel (HSLA) which is used for bridge structures. The assembling process of this structure mostly uses submerged arc welding (SAW) because of its high efficiency and good reliability. However, the lack of this process is the existence of residual stress which causes fatigue failure on weld material. The aim of this research is studying effect of flame heating speed on fatigue crack growth rate behavior of submerged arc weld joint of ASTM A572 Grade 50 steel, using oxy-acetylene flame heating as post weld heat treatment (PWHT). The 10 mm thick A572 Grade 50 steel plate was welded by using heat input of 1,5 kJ/mm. Flame heating was located at distance of 3,75 mm symmetrically from the center of weld with some variation of speed, namely 10,9; 4; 2,8; and 1,6 mm/s. Each velocity gave different effect on base metal and weld metal temperature. A sequence of tests were carried out including micro hardness test, crack propagation fatigue test, tensile strength test and followed by the optical microscope and SEM observations on the microstructures. The result shows that fatigue life of weld metal with flame heating velocity of 2,8 mm/s increase 230% higher than the weld metal with no heat treatment. The values A and n of Paris Equation are 1,77 E-16 and 5,9853 respectively. The microstructures of base metal with a direct heat treatment slightly change where pearlite structures on grain boundary are dissolved in ferrite matrix and form the new cluster of small grains.

Kata Kunci : Perambatan Retak Fatik,Flame Heating,Struktur Mikro, SAW; Flame heating; Fatigue crack growth; Microstructure