Pengelasan Baja Stainless Steel

a. Ferritik
SS 430 (16-18% Cr) dan 407 (10-12% Cr)
Masalah yang dapat terjadi :
- Pengkasaran butir dan ketangguhan HAZ rendah karena laju difusi Fe tinggi
sehingga menyebabkan HI rendah
- Kemungkinan terbentuk martensit dari austenit (keras dan getas)
- Sensitasi : pembentukan endapan karbida atau nitrida akibat proses pemanasan

b. Austenitik(Ni>7%)
Paling mudah dilas dan yang paling umum dipakai SS304, cacat yang mungkin
terjadi adalah solidification cracking, weld decay, liquation cracking.

c. Ferritik-Austenitik (duplex)
Terdiri dari dua fasa yaitu ferrit dan austenit. Perbandingan fasa idealnya
50:50.
Masalah yang dapat terjadi :
- Low arc energy menyebabkan kandungan ferrit meningkat sedang sebaliknya akan
terbentuk fasa sigma.
- Sulit mendapat austenit 50% sehingga perlu ditambahkan nickel (over matching).
- Kemungkinan pertumbuhan butir (grain growth) dari full-ferrit pada HAZ
menyebabkan ketangguhan menurun, sehingga masukan panas perlu dikontrol.

d. Martensitik (Hi Carbon)
- Martensitik SS (AISI 400/UNS S 40000 series) paling sulit dilas
- Aplikasinya adalah untuk material tahan aus
- Masalah yang sering muncul adalah retak las yang dapat dihindari dengan
melakukan preheating.

SS mudah di las dengan berbagai metode. Struktur dan sifat yang terbentuk dari
hasil pengelasan sangat tergantung kepada komposisi kimia hasil lasan. SS dapat
dilas dengan metode SMAW, GTAW dan SAW. SS dapat dilas dengan baja karbon ( welding dissimilar metal ) dengan menggunakan filler 309 L yang menghasilkan dilusi 25%.

Weldability dari baja tahan karat adalah baja tahan karat mudah dilas dalam
berbagai metode. Struktur serta sifat yang terbentuk dari hasil pengelasan sangat bergantung kepada komposisi kimia hasil lasan. Jenis struktur ditentukan dari Diagram Schaefler dan De Long.

Urutan tertinggi hingga terendah dalam hal kemampulasannya :
a. Austenitik SS
b. Duplex SS
c. Ferritik SS
d. Martensitik SS

Mekanisme terjadinya Weld Decay.

Weld decay merupakan korosi intergranular yang terjadi pada daerah HAZ. Pada baja tahan karat austenitik yang mengalami pemanasan untuk waktu yang cukup lama dalam temperatur antara 550° - 580° C. Pada rentang temperatur tersebut endapan karbida Cr23C6 pada batas butir yang mengakibatkan terciptanya zona miskin akan Cr pada kedua sisi batas butir.

Cara pencegahannya :
- Menggunakan elektroda Ti jenis 321
- Penghilangan endapan karbida dengan solution treatment pada 1050°C diikuti
dengan pendinginan cepat
- Menggunakan “L” grades

Mekanisme terjadinya Solidification cracking

Solidification cracking terjadi jika logam las membeku sebagai fasa tunggal
gamma (γ), yaitu jika Crek/Niek < 1,5. Jenis cacat ini dapat dihindari dengan
menciptakan 5-10% δ-ferrite pada logam las melalui pemilihan kawat las yang
tepat.

Terjadinya retak tersebut tergantung pada :
- Geometri sambungan dan rigiditasnya yang menentukan derajat restraint sebagai
faktor penentu level tegangan yang ditimbulkan
- Rentang temperatur rapuh material
- Komposisi kimia baja


Cara pencegahannya :
Memastikan SS yang dilas tidak mengandung pengotor serta menggunakan fluks saat
mengelas untuk melindungi SS dari impurities.

Problem umum terjadi pada pengelasan baja tahan karat feritik.
- Perkembangan butir terjadi sangat cepat pada daerah HAZ yang dikarenakan kecepatan
difusi Fe pada struktur BCC yang tinggi. Mengatasinya dengan memberikan masukan
panas yang rendah
- Kemungkinan terbentuknya martensit. Posisi batas gamma + alpha sangat dipengaruhi
oleh interstisi C dan N yang merupakan unsur penstabil austenit. Jika komposisi
baja sedemikian rupa hingga pada waktu pemanasan memasuki daerah gamma loop, maka
akan terbentuk fasa austenit dan membentuk martensit sewaktu pendinginan
- Sensitasi atau embrittlement, jika baja tahan karat feritik mengalami pemanasan
hingga >950°C, maka akan mengakibatkan adanya pelarutan karbida dan atau karbida
yang membentuk endapan pada pendinginan.

Problem yang umumnya terjadi pada pengelasan baja tahan karat duplex adalah

- Pada logam las, jika dilas tanpa kawat las maka kandungan austenit pada logam las
akan berkurang jauh di bawah 50%, dan jumlah yang tepat tergantung pada kecepatan
pendinginan. Umumnya pada pengelasan baja jenis ini digunakan kawat las dengan
kadar nikel yang tinggi sehingga kesetaraan Ni meningkat dan jumlah austenit dapat
dibuat seimbang dengan ferrit.
- Pada daerah HAZ. Pada temperatur tinggi akan terbentuk seluruhnya ferrit dan
terjadi pertumbuhan butir. Pada pendinginan akan terbentuk fasa austenit pada
batas butir. Ketangguhan pada daerah HAZ sangat rendah, oleh karena itu untuk
mengatasinya diberikan masukan panas yang terkontrol.

Problem yang umumnya terjadi pada pengelasan baja tahan karat martensit

- Retak las akibat terbentuknya struktur yang keras dan rapuh(martensit) di HAZ.
Preheating dan interpass temperature yang tergantung dari kadar karbonnya, yakni
antara 100-320°C atau yang direkomendasikan untuk mencegah terjadinya retak las.
- Post Weld Heat Treatment (PWHT) diperlukan untuk meningkatkan sifat mekanis dan
mengurangi tegangan sisa. Untuk sambungan yang kompleks PWHT dilakukan sesaat
setelah pengelasan selesai yaitu pada saat mencapai temperatur martensite start
(130-150°C).
- Kandungan hidrogen harus rendah dan pakai austenitic filler metal.

Proses finishing yang dilakukan pada pengelasan baja tahan karat austenitik

- Proses pickling : dengan larutan asam atau pasta untuk mencegah / menghilangkan
kontaminasi besi oksida, untuk menghilangkan tanda terbakar (heat tint) maupun
scale yang terbentuk akibat pemanasan pada temperatur tinggi.
- Proses pasivasi : untuk menghilangkan tanda terbakar dan menghilangkan besi pada
permukaan SS agar tidak terjadi korosi pitting. Degreasing merupakan proses
penghilangan lemak, minyak, oli dll dari permukaan stainless steel. Jika proses
degreasing tidak dilakukan maka akan menimbulkan korosi pada daerah las (misalnya
Stress Corrosion Cracking karena adanya tegangan yang diakibatkan oleh adanya
tegangan yang ditimbulkan oleh karbon yang terkandung dalam minyak)Bila tidak
dilakukan maka akan terjadi korosi


Untuk melakukan pengelasan beda logam antara baja karbon dengan baja tahan austenitik maka digunakan proses pengelasan SMAW dengan arus sebesar 60 amper. Masukan panas dijaga rendah untuk menghindari crack atau embrittlement. Elektroda yang dapat digunakan antara lain (tergantung jenis baja) E 304 and R 990. (Widia Setiawan , Nugroho Santos. Pengelasan Dissimilar Metal Baja Karbon Rendah ST 37 dan Baja Austenitik SUS 304 (Tahan Karat)Pada Pengelasan SMAW Terhadap Sifat Mekanik)

Penggunaan kawat las akan berpengaruh terhadap besarnya daerah dilusi, dilusi
ialah perbandingan daerah base metal yang berfusi dibagi dengan seluruh
daerah kampuh las

syarat-syarat dalam mengelas dissimilar metal agar dicapai struktur mikro dan
kekuatan yang baik antara lain:
- Pemilihan Jenis filler elektroda yang tepat: analisis diagram Schaffler
menunjukkan bahwa penggunaan elektroda jenis E 308 sudah memenuhi syarat untuk
menyambung bahan dissimilar metal antara baja stainless SUS 304 dengan baja karbon
rendah.
- Heat input yang tepat : Masukan panas dijaga rendah untuk menghindari crack atau
embrittlement

Dilusi pada dissimilar metal adalah perbandingan daerah base metal yang berfusi dibagi dengan seluruh daerah kampuh las.