Abstrak — HP  Heater  adalah  sebuah  peralatan  Heat  Exchanger yang terdiri dari Shell & Tube yang digunakan untuk menaikkan temperatur  feed  water  sesuai  temperatur  yang  dipersyaratkan oleh  Boiler.Material  yang  cocok  digunakan  SA  213  TP  304  dan Inconel 625 dipilih Karena yang memiliki ketahanan korosi yang baik.  Sifat  ketahanan  korosi,ketahanan  terhadap  panas  dan tekanan  material  muncul  Karena  adanya  nickel  dan  chrom. Kedua  material  ini  dilas  menggunakan  metode  GTAW  (Gas Tungstan Arc Welding),akan tetapi sering di jumpai di lapangan terjadi  kebocoran  pada  material  ini..  Tujuan  dari  penelitian  ini adalah  untuk  menganalisis  pengaruh  heat  input  (arus)  terhadap sifat  mekanik  dan  struktur  mikro  pada  hasil  pengelasan  SA  266 GR2N  Inconel  625  dengan  SA  213  TP  304.  Pada  penelitian  ini material  dilas  menggunakan  GTAW.  Proses  pengelasan  yang dilakukan  menggunakan  variasi  heat  input  dengan  arus 65A,70A,75A,80A,85A, Pengujian yang dilakukan pada penelitian  kali  ini  adalah  uji  makro,  uji  mikro,  uji  XRD,  uji kekerasan. Dari pengujian tersebut didapatkan bahwa parameter aman  untuk  dilakukan  pengelasan  pada  arus  65A  dan 70A.Ditemukan persipitat karbida pada parameter 75A dan 80A.
Kata  Kunci — SA  213  TP  304,  Clad  Inconel  625,  GTAW,  arus, kecepatan pengelasan, struktur mikro, kekerasan.

## I. PENDAHULUAN
P Heater adalah  sebuah  peralatan  Heat  Exchanger  yang terdiri  dari Shell  &  Tube yang  digunakan  untuk menaikkan  temperatur  feed  water  sesuai  temperatur  yang dipersyaratkan oleh Boiler. Siklus tertutup adalah steam (uap) yang dihasilkan oleh Boiler digunakan oleh steam turbin untuk menggerakkan  generator  dikondensasi  menjadi  air condensate untuk  digunakan  kembali  menjadi  steam.  Proses  tersebut dilakukan  oleh Condenser,  Gland Condenser,  LP  Heater, Deaerator,  Boiler  Feed  Pump  dan  HP  Heater  Steam (uap) yang  telah  digunakan  oleh  steam  turbin  sebagian  dikeluarkan kepada HP  Heater digunakan  memanaskan  feed  water  yang masuk  melalui  Tube.  Uap  yang  mempunyai  temperatur  tinggi dialirkan  ke  dalam  Shell  dan  memanaskan  bagian  luar permukaan  Tube  sedangkan feed  water dialirkan  di  dalam Tube .  Bagian  penting HP  Heater yaitu Water  chamber (sisi Tube) terdiri dari Inlet dan outlet feed water . Sisi Sheel terdiri dari shell  dan  tube ,karena HP  Heater bekerja  pada  tekanan dan  temperatur  yang  tinggi.  Salah  satu  komponen  pada HP Heater yang sering mengalami kegagalan atau kerusakan yaitu retak  pada  daerah  las  antara tube  dan  tubesheet .  Kerusakan
tersebut  disebabkan  oleh  tekanan  tinggi  dari feedwater pada tube. GTAW ( Gas Tungsten Arc Welding) merupakan jenis las listrik  yang  menggunakan  elektroda  tidak  terkonsumsi. Elektroda  yang  digunakan  pada  metode  ini  hanya  untuk menghasilkan  busur  listrik.  Metode  ini  menggungakan  bahan tambahan  berupa filler (rod)  untuk  mencegah  oksidasi menggunakan  gas  mulia  (seperti  Argon,  Helium,  Ferron)  dan karbon  dioksida  sebagai  gas  lindung.  Dalam  proses pengelasan,  ada  beberapa  yang  perlu  diperhatikam,  seperti heat  input (meliputi  ampere,  voltase,  dan  kecepatan pengelasan) , elektroda  yang  digunakan,  serta  gas  pelindung yang  digunakan.  Parameter-parameter  di  atas  dapat  berubah- ubah  nilainya  tergantung  dari  material  yang  digunakan. Pemilihan heat  input yang  benar  akan  menghindari  cacat  las yang  terjadi.  Perubahan heat  input dapat  berpengaruh  pada lebar  HAZ.  Sifat  mekanik  dan  struktur  mikro  juga  dapat berubah  akibat  perubahan  parameter.  Selain  parameter pengelasan,  unsur  paduan  yang  terdapat  pada  material  dan kecepatan  pendinginan  juga  dapat  mempengaruhi  struktur mikro dan sifat mekanik.Di PT. PAL Indonesia sendiri SA 266 GR2N Inconel 625( tube sheet ) dengan SA 213 TP 304 ( tube ) ini  digunakan  untuk  komponen  yang  mengalirkan  fluida  pada HP  heater.  Penelitian  ini  dilakukan  untuk  mengetahui pengaruh  variasi heat  input terhadap  sifat  mekanik  dan struktur  mikro  pada  pengelasan  SA  266  GR2N  Inconel 625( tube sheet ) dengan SA 213 TP 304 ( tube ) dengan metode GTAW dengan pendinginan secara cepat

## II. METODE PENELITIAN

## A. Bahan yang digunakan
Bahan  yang  digunakan  pada  penelitian  ini  antara  lain,  SA 266 GR2N (tube sheet ), 2.  SA  213  TP  304  ( tube ),  Elektroda ERNiCrMo-3.

## B. Pengamatan Makroskopik
Pengamatan  makro  dilakukan  untuk  mengetahui  bentuk dan tampilan dari permukaan spesimen dan lebar HAZ setelah dilakukan pengelasan. Pengamatan makro dilakukan menggunakan kamera. perhitungan.
Analisis Pengaruh Variasi Arus terhadap Kualitas Sambungan Hasil Pengelasan GTAW pada Material SA 266 Gr 2N with Clad Inconel 625 ( Tube Sheet ) dengan SA 213 TP 304 ( Tube )
Praditya Hadi Prabowo, Rochman Rochiem dan Wikan Jatimurti Departemen Teknik Material dan Metalurgi, Fakultas Teknologi Industri, Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS)
e-mail : rochman@mat-eng.its.ac.id
H
Gambar 1. Hasil foto makro sepesimen parameter 65A.
Gambar 2. Hasil foto makro sepesimen parameter 70A.
Gambar 3. Hasil foto makro sepesimen parameter 75A.
Gambar 4. Hasil foto makro sepesimen parameter 80A.
Gambar 5. Hasil foto makro sepesimen parameter 85A.
Gambar 6. Lebar HAZ.
Lebar HAZ dapat ditentukan dengan formula di bawah ini:
(1) (2)
Dimana:
H nett = Heat Input (HI) (J/mm)
E      = Tegangan (Volt) I = Arus (Ampere) V      = Kecepatan pengelasan (mm/s) Ƞ = efisiensi pengelasan (GTAW= 0.6) ρC = 0.5 J/ mm3. oC
t      = Kecepatan las
To    = Temperetur Awal Tm    = Temperatur Leleh Tp    = Temperatur Puncak

## C. Pengamatan Mikroskopik
Pada  pengamatan  mikroskopik  dengan  mikroskop  optik dilakukan  untuk  menganalisis  fasa,  bentuk,  dan  ukuran
strukturmikro.  Pengujian  ini  dilakukan  dengan  menggunakan mikroskop optik Olympus BX51M-RF.

## D. Uji Senyawa
Uji  senyawa  dengan  sistem  karakterisasi  oleh  difraksi Sinar-X  (XRD)  yang  dilakukan  menggunakan  alat Pan Analitycal  XRD di  Laboratorium  Karakterisasi  Teknik Material  dan  Metalurgi.  Karakterisasi  ini  dilakukan  untuk melihat struktur kristal dan fase-fase yang terbentuk.

## E. Uji Kekerasan
Pengujian kekerasan dilakukan untuk mengetahui distribusi nilai  kekerasan  pada  spesimen  menggunakan  metode Vickers Hardness Test dengan beban 10 kgf berdasarkan ASTM E-92. Terdapat  5  daerah  yang  dilakukan  indentasi  yaitu  base  metal SS,  HAZ  SS,  Weld  Metal,  HAZ  Inconel  dan  base  metal Inconel  625 Pengujian ini menggunakan indentasi sebanyak 3 titik di setiap daerahnya.
Gambar 7. Pengamatan mikroskopik pada daerah Base Metal.
Gambar  8.  Pengamatan  mikroskopik  pada  daerah  HAZ  pada  parameter 65A,70A dan 85A.
Gambar  9.  Pengamatan  mikroskopik  pada  daerah  HAZ  pada  parameter  75A dan 80A.
Gambar 10. Pengamatan mikroskopik pada permukaan daerah Weld Metal.
Gambar 11. Pengamatan mikroskopik pada permukaan daerah Inconel 625.

## III. HASIL DAN PEMBAHASAN

## A. Pengamatan Makroskopik
Pengamatan  secara  makro  ini  dilakukan  dengan  etsa glycergia. Pada  gambar 1 hingga 5 hanya terlihat batas antara weld  metal dan base  metal, pada  gambar  5  weld  metal menunjukan  adanya  pengurangan  dimensi  pada  permukaan pipa.
Bentuk  dan  lebar  HAZ  pada  umumnya  dipengaruhi  oleh besarnya heat  input yang  diberikan  dan  kecepatan
pengelasan . didapatkan  hasil  perhitungan  lebar  HAZ  adalah didapatkan semakin tingginya heat input yang diberikan, lebar HAZ  semakin  membesar.  Hal  ini  disebabkan  semakin  tinggi masukan panas,menyebabkan daerah HAZ semakin melebar.
Gambar 12. Hasil XRD pada daerah HAZ Stainles steel 213 TP 304.
Gambar 13. Daerah indentasi pengujian kekerasan pada spesimen las.
Gambar 14. Grafik persebaran nilai kekerasan pada spesimen las.

## B. Pengamatan Mikroskopik
Dari  hasil  struktur  mikro,  didapatkan  perbedaan  struktur  di antara  daerah base  metal, HAZ,  dan weld metal. Pada daerah HAZ ukuran butir yang terbentuk lebih halus daripada daerah base  metal. Hal  ini  dikarenakan  daerah  HAZ  mendapatkan panas  yang  lebih  tinggi  dari  pemberian heat  input daripada daerah base  metal. Pada  base  metal  material  SA  213  TP  304 parameter  65A,70A  dan  85A  menunjukan  daerah  austenite yang lebih luas.
Gambar 9 pada parameter 75A dan 80A terbentuk persipitat karbida  yang  ditunjukan  dengan  adanya  penyempitan  daerah austenite  dan grain  boundary yang  menujukan  penebalan, karena adanya penurunan kadar krom ( cromium depelted zone ) yang  pada  daerah  dekat  batas  butir  [1],  Pada  saat  pengelasan pada parameter 75 A dan 80A panas masuk ( heat input ) dalam daerah  sensisitas  untuk stainless  steel sehingga  terbentuk presipitat karbida
Pada  weld  metal  didapatkan  hasil  struktur  mikro  eutectic ferrite ini terjadi karena adanya pembentukan delta ferrite pada daerah  weld  metal,  perubahan  dari  logam  cair  menjadi  padat pada  weld  metal  ini  mengakibatkan  strukturmikro  dendritik pada  daerah  weld  metal.  Austenitik  terbentuk  melalui  reaksi peritektik-eutektik  dan  terdapat  pada  batas  solidifikasi  akhir delta  ferit  di  akhir  solidifikasi . Pada  akhir  solidifikasi  delta ferit,  reaksi  peritektik-eutektik  membentuk  austenit  sepanjang sel ferit dan batas dendrit. Ketika pendinginan selesai, struktur mikro  teridiri  dari  dendrit  feritik  dan  layer  interdendritik austenit.  Banyaknya  austenit  yang  terbentuk  tergantung  pada kondisi  pendinginan.  Pembekuan weld metal melalui dua fasa ferit-austenit, ferit menjadi tidak stabil dan austenit mereduksi ferit  melalui  reaksi  difusi  [2] Pada  daerah  HAZ  Inconel  dan base  metal  Inconel  didapatkan  hasil  struktur  mikro  eutectic lamellar  dengan  butir  dengan  kandungan  dominan  Ni  yang ditunjukan  dengan  warna  lebih  cerah  dan  Cr  yang  memiliki warna lebih gelap

## C. Uji Senyawa
Pada hasil pengujian senyawa pada parameter 65A dan 85A menggunakan XRD pada weld metal Fe dan Cr-Ni, didapatkan hasil  bahwa  tidak  ditemukan  senyawa  yang  mengindikasikan adanya  persipitat  karbida,akan  tetapi  pada  daerah  HAZ Stainless  steel dengan  parameter  75  dan  80A  ditemukan senyawa (persipitat karbida)Presipitasi karbida terbentuk . ditunjukan  dengan  adanya  penebalan  batas  butir ( chromium depleted zone ) yang ditunjukan pada gambar 9.

## D. Uji Kekerasan
Gambar  13  menunjukkan  daerah  indentasi  uji  kekerasan pada spesimen las. Gambar 14 memperlihatkan kenaikan nilai kekerasan  dari  daerah  Base  SS,  HAZ  SS,Weld  Metal,HAZ Inconel  dan  Base  Inconel.  Pada  hasil  pengujian  kekerasan, didapatkan  hasil  bahwa  daerah base  metal memiliki  nilai kekerasan yang rendah dibandingkan daerah weld metal . Nilai kekerasan  pada weld  metal tinggi  dikarenakan  oleh  proses peleburan  dari  3  material  yang  memiliki  kekerasan  yang berbeda(Inconel  625,SS  304,ERNiCrMo-3),perambatan  panas yang  mengakibatkan  adanya  perubahan  pada  batas butir(grain boundary)  dan  Sedangkan  pada  daerah  HAZ  memiliki  nilai
kekerasan  yang  lebih  tinggi  dari base  metal. hal  ini disebasbkan  oleh  ukuran  butir  austenit  yang  lebih  halus  pada HAZ daripada daerah base metal . Dan semakin bertambahnya heat  input, nilai  kekerasannya  semakin  bertambah  [3]. Berdasarkan  gambar  11  Material  Inconnel  625  memiliki kekerasan yang lebih tinggi dari baja SS 304.

## IV. PEMBAHASAN
Berdasarkan  hasil  pengujian  yang  telah  dilakukan,  faktor- faktor  penyebab  kegagalan  dapat  disederhanakan  menjadi  2 aspek yaitu pengaruh Heat Input dan kekerasan material. Dari aspek Heat  Input ,  dapat  diketahui  bahwa  adanya  Cr 23 C 6 pada temperature  600 o C-800 o C  mengakibatkan  penurunan  kadar crome  karena  crome  diikat  oleh  carbon  yang  mengakibatkan terjadi  penebalan  batas  butir  dimana  carbide  mengendap  di batas  butir  Selanjutnya,  aspek  kekerasan,  daerah base  metal memiliki  nilai  kekerasan  yang  rendah  dibandingkan  daerah weld  metal .  Nilai  kekerasan  pada weld  metal tinggi dikarenakan  oleh  proses  peleburan  dari  3  material  yang memiliki kekerasan yang berbeda (Inconel 625,SS 304,ERNiCrMo-3),perambatan  panas  yang  mengakibatkan adanya  perubahan  pada  batas  butir(grain  boundary)  dan Sedangkan  pada  daerah  HAZ  memiliki  nilai  kekerasan  yang lebih  tinggi  dari base  metal. hal  ini  disebasbkan  oleh  ukuran butir austenit yang lebih halus pada HAZ daripada daerah base metal .  Dan  semakin  bertambahnya heat  input, nilai kekerasannya semakin bertambah.

## V. KESIMPULAN/RINGKASAN
Berdasarkan  hasil  penelitian  yang  didapatkan,  dapat  ditarik kesimpulan sebagai berikut:
1. Hasil  dari  proses  pengelasan  didapatkan  parameter optimal  adalah  65A  dan  70A  yang  dapat  ditinjau  dari struktur mikro yang tidak terdapat cacat
2. Ditemukan persipitat karbida pada parameter 75A dan 80. Munculnya  persipitat  karbida  ini  disebabkan  oleh terikatnya  Cr  dengan  C  membentuk  persipitat  karbida yang mengendap di batas butir,ditunjukan dengan adanya penebalan batas butir.
3. Hasil  kekerasan  pada  Inconel  625  lebih  tinggi dibandingkan  dengan  stainless  steel  304.  Hal  ini disebabkan  oleh  kadar  nickel  Inconel  625  yang  lebih tinggi dari stainless steel 304.

## DAFTAR PUSTAKA
[1]
A.  Koscieova, “ Study  Of  The  Sensitazion  On The Grain Boundary In Austenitc Stainless Steel AISI 316, ” Bratislava, 2014.
[2] A. F. Sunandar, “ Perbedaan Karakteristik Hasil Pengelasan GTAW dan SMAW Terhadap Baja Tahan Karat 316 L, ” Jakarta, 2012.
[3] M. I. Khan, Welding Science and Technology . Lucknow: New Age International Publisher, 2007.