Proses Pengelasan - FCAW (Flux cored arc welding)
Dasar – Dasar Pengelasan
Bab ini menjelaskan mengenai
proses-proses pengelasan yang banyak dipakai oleh berbagai perusahaan, beserta
keunggulan, kelemahan, dan masing-masing aplikasinya. Kemudian dijelaskan juga
mengenai disain sambungan dan jenis-jenis sambungan. Komposisi logam las juga
diterangkan, termasuk cara penyimpanan dan penanganan kawat las. Bab ini juga
menjelaskan mengenai preheat, alasan melakukan preheat dan metode yang
dipergunakan. Ada penjelasan khusus mengenai tujuan melakukan postweld heat
treatment, pemotongan dengan oxyfuel gas serta pemotongan dengan mempergunakan
busur logam.
Proses – Proses Pengelasan
Las busur adalah suatu proses
pengelasan dimana panas dihasilkan oleh busur listrik diantara elektroda dengan
benda kerja. Pada pengelasan dengan arus DC, benda kerja dihubungkan dengan
kutub negatif dan elektroda dengan kutub positif, sedangkan pada pengelasan
dengan polaritas lurus, benda kerja dihubungkan dengan kutub positif dan
elektroda dengan kutub negatif. Proses-proses pengelasan yang dibicarakan
disini adalah:
1. Shielded metal arc welding (SMAW).
2. Gas tungsten arc welding (GTAW).
3. Gas metal arc welding (GMAW).
4. Flux cored arc welding (FCAW).
5. Submerged arc welding (SAW).
6. Electroslag welding (ESW) dan electrogas welding (EGW).
7. Stud welding (SW).
8. Oxyfuel gas welding (OFW), braze welding dan brazing.
9. Cadwelding.
Flux cored arc welding atau las
busur berinti flux mirip dengan proses las GMAW, yaitu menggunakan elektroda
solid dan tubular yang diumpankan secara kontinyu dari sebuah gulungan.
Elektroda diumpankan melalui gun atau torch sambil menjaga busur yang terbentuk
diantara ujung elektroda dengan base metal. FCAW menggunakan elektroda dimana
terdapat serbuk flux di dalam batangnya. Butiran-butiran dalam inti kawat ini
menghasilkan sebagian atau semua shielding gas yang diperlukan. Jadi berlawanan
dengan GMAW, dimana seluruh gas pelindung berasal dari sumber luar. FCAW bisa
juga menggunakan gas pelindung tambahan, tergantung dari jenis elektroda, logam
yang dilas, dan sifat dari pengelasan yang dikerjakan.
Ada dua jenis variasi FCAW yang
memiliki kegunaan berbeda-beda tergantung dari metode gas pelindung.
- Gas Shielded (FCAW-G).
- Self-shielded (FCAW-SS).
Proses (FCAW-G) atau berpelindung
gas memerlukan shielding gas yang berasal dari sumber luar (biasanya CO2 atau
campuran argon-CO2
Proses (FCAW-SS) memiliki
pelindung sendiri misalnya Lincoln Innershield, dapat dikerjakan secara
otomatis atau semi-otomatis, tetapi yang paling banyak dipakai adalah proses
semi-otomatis.
Gas Shielded Flux Cored Arc
Welding
Elektroda FCAW-G dapat digunakan
untuk mengelas carbon steel, low alloy steel dan stainless steel. Berpedoman
pada AWS, elektroda-elektroda yang digunakan pada pengelasan FCAW dibicarakan
pada pasal 1.3.3. Pada pengelasan carbon steel dan low alloy steel, elektroda
berinti flux yang banyak dipakai adalah dari jenis T-1 (acid slag), T-2 (single
pass welding) dan T-5 (basic slag).
Elektroda T-1 memiliki
sifat-sifat pengelasan bagus, tetapi acid slag tidak membantu menjaga logam las
menjadi rendah hydrogen kecuali bila dibuat secara khusus. Hanya sejumlah
tertentu elektroda berinti flux yang memenuhi syarat low hydrogen (kurang dari
10 ml/100 g logam las), dan ini adalah yang paling banyak tersedia dari jenis
T-1. Elektroda tipe T-1 bisa digunakan baik dengan gas pelindung CO2 ataupun
campuran argon-CO2. Elektroda T-1 akan memiliki busur lebih halus dan percikan
las lebih sedikit bila menggunakan gas pelindung argon-CO2, meskipun logam las
mempunyai unsur Mn dan Si sedikit lebih tinggi. Elektroda EX0T-1 didisain hanya
untuk mengelas pada posisi datar dan horizontal saja. Elektroda EX1T-1 dibuat
untuk pengelasan semua posisi dengan diameter hingga 1/16 inch. Pengelasan
posisi vertikal umumnya dikerjakan dengan arah las naik.
Elektroda tipe T-2 dirancang
untuk pengelasan single pass pada logam-logam berkarat, dan mempunyai
deoxidizer Mn dan Si lebih tinggi. Elektroda T-2 ini jangan sekali-kali
digunakan untuk pengelasan multipass karena peningkatan unsur Mn dan Si
menyebabkan tensile strength logam las yang tidak terlarut akan bertambah besar
(lebih dari 100 ksi), sehingga menimbulkan masalah retak ketika sedang dilas
atau pada kondisi pemakaian sour service.
Elektroda tipe T-5 mempunyai
basic slag dengan kandungan hydrogen logam las lebih rendah dan memperbesar
impact properties dan daya tahan terhadap retak yang memuaskan. Meskipun
demikian, elektroda ini juga mempunyai sifat-sifat pengelasan lebih buruk
dibandingkan dengan elektroda T-1. Saat ini elektroda T-1 terbaru sudah
dikembangkan yang menggabungkan dua jenis elektroda yang paling baik, sehingga
elektroda T-5 menjadi jarang dipakai lagi.
Self Shielded Flux Cored Arc
Welding
Elektroda EX1T-8 adalah elektroda
FCAW-SS (Lincoln Innershield) untuk pengelasan carbon steel dan low alloy steel
yang mendapat perhatian besar dari beberapa perusahaan. Elektroda ini bisa
dipakai untuk pengelasan semua posisi, notch toughness bagus dan pada umumnya
mempunyai kandungan hydrogen rendah (kurang dari 10 ml/100 logam las).
Elektroda-elektroda ini digunakan dengan berbagai diameter mulai dari 0,068
hingga 3/32 inch. Pengelasan semua posisi dilakukan dengan elektroda diameter
5/64 inch atau lebih kecil, sementara elektroda dengan ukuran lebih besar hanya
digunakan untuk pengelasan posisi datar dan horizontal saja. Las turun umumnya
tidak dilakukan kecuali bila menggunakan elektroda khusus yang dirancang untuk
pengelasan pipe line. Elektroda self-shielded mempunyai denitrifiers guna
menghindarkan porosity karena tangkapan nitrogen selama proses pengelasan. Pada
umumnya aluminum dipakai sebagai denitrifyng las, karena deposit las dengan
kandungan aluminum hingga 1% dianggap tidak berbahaya.
Pengelasan dengan proses FCAW-SS
pada pekerjaan-pekerjaan yang kritikal seperti sambungan T-Y-K dan kombinasinya
pada anjungan lepas pantai, membutuhkan juru las yang dilatih secara khusus dan
mematuhi prosedur las yang sudah dibuat dengan ketat, seperti elektroda, lebar
ayunan, tebal lapisan dan pemanasan awal.
Keuntungan
Proses FCAW-G mempunyai
keunggulan yaitu penetrasinya lebih dalam dan laju pengisian lebih tinggi
dibandingkan dengan proses SMAW. Dengan demikian proses las ini menjadi lebih
ekonomis pada pekerjaan di bengkel-bengkel las. Unsur-unsur paduan bisa
ditambahkan pada inti flux untuk membuat jenis komposisi menjadi lebih banyak,
termasuk beberapa logam paduan rendah dan stainless steel. Flux memberikan
perlindungan bagus pada kawah las dengan membentuk selubung gas pelindung dan
lapisan slag. Meskipun demikian, proses ini tidak mentolerir tiupan angin lebih
dari 5 mph tanpa porosity berlebihan. FCAW-G cocok untuk pengelasan semua
posisi tanpa menimbulkan masalah lack of fusion seperti yang terdapat pada GMAW
hubungan singkat.
Filler metal FCAW-SS
menghilangkan kebutuhan terhadap gas pelindung dari luar dan mentoleransi
kondisi angin yang lebih kuat tanpa menimbulkan porosity. Proses ini dianggap
sama dengan proses elektroda terbungkus terhadap toleransi angin. Dengan juru
las yang dilatih dengan baik dan pengawasan yang berhati-hati, FCAW-SS bisa
digunakan untuk pengelasan dari arah satu sisi, pada sambungan T-Y-K seperti struktur
anjungan lepas pantai untuk menggantikan elektroda terbungkus. FCAW-SS juga
bisa digunakan untuk fill pass pengelasan semua posisi pada butt weld atau
fillet weld. Juru las perlu dilatih dengan prosedur khusus tetapi proses
tersebut mudah dipakai. Aplikasi proses FCAW-SS meliputi pengelasan benda-benda
tebal, pipelines dan pelapisan.
Kelemahan
FCAW-G dan FCAW-SS kedua-duanya
membentuk lapisan slag yang harus dikikis diantara lapisan-lapisan las. Baik
FCAW-G ataupun FCAW-SS bukan merupakan proses low hydrogen; filler metal harus
dibeli dari pabrik elektroda yang dilengkapi dengan syarat-syarat low hydrogen.
Pengelasan yang dilakukan dengan proses ini dapat menimbulkan notch toughness
yang buruk. Filler metal yang digunakan harus memenuhi persyaratan uji impak
seperti elektroda T-1, T-5 dan T-8. Elektroda-elektroda ini umumnya memiliki
kandungan hydrogen lebih rendah dan mempunyai persyaratan kimia khusus untuk
menghasilkan sifat yang lebih konsisten. Proses pengelasan FCAW-G tidak boleh
dilakukan apabila kecepatan angin lebih dari 5 mph karena ada resiko porosity
berlebihan. Menaikkan aliran gas untuk mengatasi hembusan angin yang tinggi
bukan menyelesaikan masalah, karena dapat menimbulkan kondisi yang lebih buruk
karena menghasilkan turbulensi yang akan menarik udara disekitarnya.
Proses FCAW-G menghasilkan lebih
banyak asap dari pada kawat solid GMAW. Kawat FCAW-SS bahkan menimbulkan lebih
banyak asap, sehingga pada pekerjaan di bengkel-bengkel las dibutuhkan
ventilasi yang memadai dan kadang-kadang memerlukan alat khusus pembuang asap
di daerah welding gun. Tingkat asap pada FCAW-SS stainless steel atau pada
kawat-kawat FCAW-G hampir sama dengan elektroda stick, dan lebih kecil dari
pada kawat carbon steel berpelindung diri (self-shielded wires). Pengelasan
yang dilakukan dengan kawat FCAW-SS perlu kontrol yang ketat terhadap tebal dan
lebar bead dan elektrode stickout guna mendapatkan sifat-sifat ketangguhan yang
tinggi.
Aplikasi pada Pekerjaan
Proses FCAW-G dapat dilakukan
dengan semua posisi untuk pengelasan struktural, pipa atau pressure vessel
secara butt weld atau fillet weld. Proses FCAW-SS terutama mempunyai keunggulan
karena dapat digunakan untuk pengelasan struktur, seperti bangunan dan anjungan
lepas pantai dimana lokasi lapangan atau rumitnya struktur membuat pemakaian
peralatan las SAW menjadi tidak praktis dan penggunaan proses SMAW kurang
kompetitif. Elektroda-elektroda berpelindung diri (self-shielded wires) bisa
digunakan untuk pengelasan root pass dan fill pass dari arah satu sisi pada
sambungan T-Y-K pada anjungan lepas pantai, apabila pihak Kontraktor dapat
mendemontrasikan bahwa mereka mempunyai pengalaman dengan proses tersebut,
welder dan inspektor yang terlatih, serta memiliki prosedur las yang sudah
diakui.
