Carbon Equivalent Vs Preheat Temperature: Teknik Mesin Unimma

Pengelasan adalah salah satu proses penting dalam dunia manufaktur dan konstruksi, terutama ketika bekerja dengan logam seperti baja. Namun, di balik proses ini terdapat berbagai tantangan teknis, salah satunya adalah risiko retak hidrogen yang dapat menyebabkan kegagalan struktur secara signifikan. Untuk meminimalkan risiko ini, salah satu metode yang terbukti efektif adalah penerapan preheat sebelum proses pengelasan berlangsung.

Mengapa Preheat Penting dalam Pengelasan?

Preheat, atau pemanasan awal, merupakan proses pemanasan logam induk sebelum pengelasan dilakukan. Tujuan utama dari preheat adalah untuk:

1. Mengurangi tegangan sisa pada daerah las dan zona pengaruh panas (HAZ).
2. Memperlambat laju pendinginan, terutama pada kisaran suhu 500–800°C, guna menghindari pembentukan struktur yang keras dan getas seperti martensit.
3. Memfasilitasi difusi gas hidrogen dari logam las, terutama pada suhu sekitar 300°C, sehingga mencegah akumulasi gas yang bisa menyebabkan retak.

Penerapan preheat sangat krusial, terutama saat mengelas baja kekuatan tinggi yang rentan terhadap retak hidrogen, juga dikenal sebagai retak dingin.

Apa Itu Retak Hidrogen dan Mengapa Berbahaya?

Retak hidrogen merupakan jenis kerusakan yang sering muncul dalam pengelasan, biasanya terjadi beberapa jam hingga beberapa hari setelah pengelasan selesai. Karakteristik utamanya adalah:

1. Terjadi pada suhu rendah, di bawah 200°C.
2. Umumnya muncul di daerah Heat Affected Zone (HAZ) akibat akumulasi hidrogen dan tegangan sisa.
3. Pada baja kekuatan tinggi, retakan bahkan bisa muncul di logam las itu sendiri, biasanya 5–15 mm di bawah permukaan pada sambungan multilayer.

Retakan ini terjadi karena adanya kombinasi tiga faktor:

1. Hidrogen yang terperangkap di logam.
2. Tegangan tarik residual.
3. Struktur logam yang getas, biasanya akibat pendinginan yang terlalu cepat.

Menentukan Suhu Preheat yang Tepat

Salah satu aspek penting dalam menentukan suhu preheat adalah komposisi kimia logam induk, yang kemudian dihitung dalam bentuk Carbon Equivalent (Ceq). Nilai ini memberikan indikasi tingkat kekerasan dan kemampuan las logam. Uuntuk baja karbon rendah (C < 0,18%), rumus perhitungan Ceq adalah:

C_eq= C+ (Si/30) + (Mn+Cr+Cu)/20+ (Ni/60) + (Mo/15) + (V/10) + 5B  ……(1)

Interpretasi nilai Ceq:

Carbon EquivalentValue (Ceq)

Weldability

0,30

Excellent

0,31 - 0,36

Sangat baik

0,37 – 0,40

Baik

0,41 – 0,45

Cukup

Lebih dari 0,45

Jelek

untuk C_equiv    0,45 – 0,60 suhu preheat adalah 93^oC – 204^oC (200^oF – 400^oF) dan untuk C_equiv  lebih dari  0,60 suhu preheat adalah  204 ^oC – 371^oC (400^oF -700^oF).

Pemahaman yang mendalam tentang komposisi kimia logam, perhitungan Ceq, serta pemilihan metode preheat yang tepat adalah kunci sukses dalam proses pengelasan yang andal dan bebas cacat.

Bagaimana Melakukan Preheat?

Ada beberapa metode untuk menerapkan preheat, tergantung pada skala dan kebutuhan proyek:

1. Furnace (tungku pemanas): Cocok untuk komponen besar yang bisa dimasukkan ke dalam ruang tertutup.
2. Gas torch: Fleksibel untuk penggunaan di lapangan.
3. Pemanas listrik (electric pad): Lebih efisien dan merata, sering digunakan dalam penelitian atau produksi presisi.
4. Ceramic pad heater: Digunakan dalam penelitian ini karena mampu memberikan panas merata dan terkontrol.

Penerapan preheat bukan sekadar prosedur tambahan dalam proses pengelasan, melainkan strategi preventif yang esensial untuk memastikan kualitas sambungan las, terutama saat bekerja dengan baja kekuatan tinggi. Dengan memperlambat laju pendinginan dan memungkinkan gas hidrogen berdifusi keluar dari logam, preheat secara signifikan mengurangi risiko retak hidrogen, memperpanjang umur struktur, dan meningkatkan keselamatan operasional.