## PENGARUH ARUS PENGELASAN SMAW PADA KEKUATAN SAMBUNGAN PIPA ASTM A335 GRADE P11

## Bahrul Ilmi
Program Studi Teknik Mesin Universitas IBA Email : bahrulilmi@iba.ac.id

## ABSTRAK
Pada artikel ini, dilakukan penelitian terhadap pengaruh kuat arus pengelasan pada sambungan pipa ASTM A335 grade P11 dengan metode pengelasan SMAW (Shielded  Metal Arc Welding) menggunakan elektroda E8018-B2. Material disambung dengan bentuk kampuh V  dengan sudut 60 derajat. Spesimen pengujian tarik dibuat berdasarkan standar API 1104. Pengelasan dilakukan dengan tegangan 28 V, polaritas terbalik dan arus divariasikan yaitu 70 A, 110 A dan 150 A. Dari hasil pengujian yang dilakukan untuk arus 70 A didapat rerata kekuatan tarik sebesar 416,6 N/mm 2 , rerata kekuatan luluh 211,9 N/mm 2 dan rerata regangan sebesar 28,6 %, untuk arus 110 A didapat rerata kekuatan tarik sebesar 457,7 N/mm 2 , rerata kekuatan luluh 228,8 N/mm 2 dan rerata regangan sebesar 28,9 %, untuk arus 150 A didapat rerata kekuatan tarik sebesar 440,1 N/mm 2 , rerata kekuatan luluh 219,4 N/mm 2 dan rerata regangan sebesar 28,6 %. Dari penelitian ini dapat  disimpulkan  bahwa  arus  pada  las  SMAW  berpengaruh  signifikan  pada  kekuatan  hasil  pengelasan sambungan pipa A335 grade P11, kekuatan tarik, kekuatan luluh dan regangan tertinggi didapat pada arus 110 A.
Kata Kunci: arus pengelasan, las SMAW, pipa A335 P11

## 1. PENDAHULUAN
Pengelasan adalah suatu ikatan metalurgi pada sambungan logam paduan yang dilakukan dalam  keadaan  cair.  Dari  definisi  tersebut  dapat  dijelaskan  lebih  lanjut  bahwa  las  adalah sambungan setempat dari beberapa batang logam menggunakan energi panas (Beumer, 1994).
Pada  las  SMAW (Shielded  Metal  Arc  Welding), elektroda  akan  meleleh  dan  ditransfer melalui busur listrik ke benda kerja yang disambung. Besarnya arus pengelasan tergantung pada jenis material yang dilas, jenis dan diameter elektroda yang digunakan, geometri sambungan dan posisi pengelasan (Widhiarto, 2001). Pada pengelasan pipa, prosedur dan kemampuan juru las juga  berpengaruh  pada  kualitas  hasil  lasan  (Irzal,  et.al,  2014).  Oleh  sebab  itu  penentuan  kuat arus  pengelasan  tidak  boleh  sembarangan  dan  harus  tepat  agar  hasil  pengelasan  memenuhi keinginan dan standar yang telah ditetapkan.
Pada  penelitian  ini  dilakukan  serangkaian  eksperimen  dengan  memvariasikan  arus pengelasan pada pengelasan pipa ASTM A335 Grade P11 dengan tujuan untuk melihat pengaruh perbedaan  arus  pengelasan  terhadap  kekuatan  sambungan  yang  dihasilkan  oleh  pengelasan SMAW arus searah.  Dari hasil pengujian tarik akan  dilihat apakah ada  perbedaan dan berapa besar nilai kekuatan tarik, kekuatan luluh dan regangan dari spesimen yang diuji.

## 2. LANDASAN TEORI

## 2.1.  Las SMAW
Pengelasan busur listrik dengan logam terlindung ( Shielded Metal Arc Welding, SMAW) atau  biasa  disebut  juga  dengan  las  listrik,  adalah  suatu  proses  pengelasan  yang  menggunakan panas untuk mencairkan kawat elektroda las sebagai bahan pengisi dan material dasar atau logam induk yang disambung (Harsono, et.al, 2000), panas yang digunakan untuk mencairkan logam ini dihasilkan oleh lompatan ion listrik yang terjadi antara katoda dan anoda yang membentuk busur listrik.
Panas yang dihasilkan dari lompatan ion listrik ini besarnya dapat mencapai 4000 derajat Celcius  sampai  4500  derajat  Celcius.  Pada las  SMAW  ini  dapat  digunakan  dua  jenis  sumber tegangan,  yaitu  arus  bolak  balik  (AC)  dan  arus  searah  (DC).    Panas  yang  dihasilkan  akan mencairkan  elektroda  itu  sendiri  dan  logam  dasar  yang  akan  disambungnya,  sehingga  cairan
elektroda  dan  cairan  logam  dasar  akan  menyatu  menjadi  logam  lasan (weld  metal). Untuk menghasilkan kualitas busur yang baik dan konstan jarak ujung elektroda dan permukaan logam dasar dijaga tetap sama, yaitu 1,5 x diameter elektroda yang dipakai (Amstead, et.al, 1995).
Gambar 2.1 Las SMAW

## 2.2.  Elektroda Las
American Welding Society (AWS) memiliki klasifikasi untuk kawat elektroda las dengan kode elektroda dinyatakan dengan huruf E dan diikuti dengan empat atau lima digit angka yang artinya adalah sebagai berikut (Sonawan, et.al, 2003), yaitu: huruf E = Elektroda, dua atau tiga digit pertama menunjukkan nilai kekuatan tarik minimum x 1000 psi pada hasil pengelasan yang diperkenankan. Pada digit ketiga atau empat: menunjukkan tentang posisi pengelasan yang artinya sebagai berikut:
1 = Elektroda dapat digunakan untuk semua posisi (E xx1x). 2 = Elektroda dapat digunakan untuk posisi di bawah tangan (E xx2x). 3 = Hanya untuk posisi di bawah tangan saja (E xx3x).
4 = Untuk semua posisi kecuali arah turun (E xx4x).
Pada digit terakhir (keempat atau kelima) menunjukkan jenis arus dan tipe salutan. Digit tersebut  mulai  dari  angka  0  sampai  angka  8  yang  menunjukkan  tipe  arus  dan  polaritas  yang digunakan, dimana ada empat pengelompokan yang dapat menunjukkan tipe arus untuk tiap tipe elektroda, yaitu:
1. Elektroda  dengan  digit  terakhirnya  0  dan  5  dapat  digunakan  hanya  untuk  tipe  arus  searah polaritas terbalik (DCRP).
2. Elektroda dengan digit terakhirnya 2 dan 7 dapat digunakan untuk arus  bolak balik (AC) atau arus searah polaritas lurus (DCSP).
3. Elektroda dengan digit terakhirnya 3 dan 4 dapat digunakan untuk arus bolak balik (AC) atau arus searah polaritas terbalik dan lurus ( DCRP dan DCSP ).
4. Elektroda dengan digit terakhirnya 1, 6 dan 8 dapat digunakan untuk arus bolak balik (AC) atau arus searah polaritas terbalik (DCRP).
Tipe salutan  fluks  elektroda diklasifikasikan secara umum sebagai berikut:
1,0 dan 1 = tipe salutannya adalah: celluloce (E xxx0 atau E xxx1).
2,3 dan 4 = tipe salutannya adalah: rutile (E xxx2, E xxx3 atau E xxx4).
5,6 dan 8 = tipe salutannya adalah: basic (E xxx5, E xxx6).
7 = tipe salutannya adalah: oksida besi (E xxx7).
Berdasarkan penjelasan di atas, maka elektroda E8018-B2 adalah jenis elektroda las dengan kekuatan tarik minimum 80.000 psi, elektroda dapat digunakan untuk arus AC dan DC polaritas terbalik, dan tipe salutan basic.

## 2.3.  Metalurgi Las
Pada pengelasan terjadi pemanasan sehingga logam mencair, pemanasan ini berpengaruh pada material dan akan mengakibatkan perubahan struktur mikro di sekitar daerah lasan (Harsono, et.al, 2000), hal ini dapat dijelaskan pada gambar berikut ini.
Gambar 2.2 Daerah Pengaruh Panas pada Sambungan las
1. Fusion  Zone adalah  daerah  dimana  terjadi  pencairan  logam  dengan  cepat  dan  kemudian membeku.
2. Weld Interface adalah daerah  perbatasan  antara daerah  yang mengalami pencairan dan  yang tidak mencair. Daerah ini sangat tipis sekali sehingga dinamakan garis gabungan antara logam las dan HAZ.
3. HAZ  adalah  daerah  yang  dipengaruhi  panas dan juga  logam  dasar  yang  bersebelahan dengan logam las yang selama proses pengelasan  mengalami siklus termal pemanasan dan pendinginan cepat, sehingga terjadi perubahan struktur.
4. Base Metal adalah logam dasar di mana panas dan temperatur pengelasan tidak menyebabkan terjadinya perubahan struktur dan sifat.
Pada proses pengelasan terjadi suatu siklus termal las yaitu proses pemanasan dan pendinginan yang terjadi pada daerah lasan atau dapat dikatakan proses perubahan panas yang bersifat lokal, tidak seperti proses perubahan panas pada umumnya (Harsono, et.al, 2000).
Data
cukup?

## Gambar 2.3 Siklus Termal Las

## 3. METODE PENELITIAN
Langkah-langkah  yang  dilakukan  dalam  penelitian  ini  dapat  dilihat  pada  diagram  alir penelitian berikut ini:
Tidak Ya
Gambar 3.1 Diagram Alir Penelitian

## 3.1. Bahan dan Alat
Bahan-bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah:
1. Baja A335 Grade P11.
2. Elektroda E8018-B2 diameter 3,2 mm.
Baja A335 Grade 11 yang digunakan adalah dibentuk menjadi spesimen sejumlah sembilan potong spesimen. Bentuk kampuh las yang dibuat adalah bentuk kampuh V dengan sudut 60 derajat. Komposisi dan karakteristik material ASTM A335 Grade P11 yang digunakan dapat dilihat pada Tabel 3.1 berikut ini.
Mulai Persiapan Spesimen Baja A335 P11
Las dengan Arus 70 A Las dengan Arus
110 A Las dengan Arus 150 A Uji Tarik Pengolahan Data Analisa Kesimpulan Selesai

## Tabel 3.1 Komposisi dan Karakteristik Pipa ASTM A335 Grade P11
Komposisi (%) Kekuatan Tarik (N/mm²) Kekuatan Luluh (N/mm²) Carbon Mangan Phospor Sulfur Silicon Chromium Molybdenum 0,05 - 0,15  0,30 - 0,60  < 0,025  < 0,025  0,50 – 1,00  1,00 – 1,50  0,44 – 0,65 413,68 206,84

## Sumber: ASTM A335 P11 Specification
Elektroda yang digunakan adalah elektroda E8018-B2 (_______, E8018-B2 Welding Rod) dengan diameter 3,2 mm (Kobelco, 2001). Proses pengelasan dilakukan dengan menggunakan mesin las    listrik  (SMAW)  arus  searah  (DC),  dengan  tegangan  28  Volt,  arus  70  A,  110  A,  150  A  dan polaritas terbalik (RP).
Peralatan  yang digunakan pada penelitian ini adalah: 1. Mesin Las DC.
2. Mesin Fris.
3. Sikat kawat.
4. Gerinda.
5. Jangka Sorong.
6. Mesin Uji Tarik GT-7001-LC-50.

## 3.2.  Persiapan Spesimen
Spesimen  uji  tarik  yang  dibuat  berjumlah  sembilan  spesimen,  masing-masing  spesimen dibentuk sesuai dengan standar  API 1104, yaitu metode pengujian tarik sambungan las pipa. Bentuk dan dimensi spesimen dapat dilihat pada Gambar 3,1 dibawah ini (Widharto, 2013).
Gambar 3.1 Bentuk dan Dimensi Spesimen Uji Tarik
Setelah dibentuk sesuai standar, kemudian dilakukan uji tarik pada masing-masing spesimen untuk mendapatkan data kekuatan tarik, kekuatan luluh dan regangan.

## 4.  PENGOLAHAN DATA
Kekuatan tarik dihitung berdasarkan persamaan berikut ini (Dieter, et.al, 1996):
σ  = 𝐹𝑚𝑎𝑘𝑠 𝐴
.............. (4.1)
dimana:
σ = Kekuatan tarik maksimum (N/mm2) Fmaks = Beban tarik maksimum (N) A = Luas penampang (mm2)
Regangan dihitung berdasarkan persamaan berikut ini:
ε  = 𝐿𝑓−𝐿𝑜
𝐿𝑜 x 100%  .............. (4.2)
dimana:
ε = Regangan (%) Lf = Panjang setelah diberi beban (mm) Lo = Panjang mula-mula (mm)
Data-data  hasil  pengujian  tarik  yang  telah  dilakukan  untuk  semua  arus,  dapat  dilihat  pada tabel-tabel berikut ini.
Tabel 4.1  Data Uji Tarik untuk Arus 70 A
No. Luas (mm2) Beban Maks (N) Kekuatan Tarik (N/mm2) Kekuatan Luluh (N/mm2) Regangan (%) 1 120, 9 50312 416,1 208,1 28,9 2 120,9 50491 417,6 208,8 29,1 3 120,9 50298 416,0 218,9 28,8 Rerata 120,9 50367 416,6 211,9 28,6

## Tabel 4.2  Data Uji Tarik untuk Arus 110 A
No. Luas (mm2) Beban Maks (N) Kekuatan Tarik (N/mm2) Kekuatan Luluh (N/mm2) Regangan (%) 1 120, 9 55419 458,4 229,1 28,9 2 120,9 55293 457,3 228,6 28,9 3 120,9 55312 457,5 228,7 28,9 Rerata 120,9 55341,3 457,7 228,8 28,9
Tabel 4.3  Data Uji Tarik untuk Arus 150 A No. Luas (mm2) Beban Maks (N) Kekuatan Tarik (N/mm2) Kekuatan Luluh (N/mm2) Regangan (%) 1 120, 9 53413 441,8 220,4 28,3 2 120,9 53099 439,2 218,8 28,8 3 120,9 53111 439,3 218,9 28,8 Rerata 120,9 53207,7 440,1 219,4 28,6

## 5.  HASIL DAN PEMBAHASAN

## 5.1.   Hasil
Dari data-data hasil pengujian tarik yang telah dilakukan dan disajikan pada tabel-tabel di atas, maka  dibuat  tabel  nilai  rerata  kekuatan  tarik,  rerata  kekuatan  luluh  dan  rerata  regangan  hasil pengujian tarik untuk semua perlakuan, yang dapat dilihat pada Tabel 5.1. berikut ini.
Tabel 5.1 Nilai Rerata Uji Tarik
No. Kuat Arus Luas (mm2) Beban Maks (N) Kekuatan Tarik (N/mm2) Kekuatan Luluh (N/mm2) Regangan (%) 1 70 A 120,9 50367 416,6 211,9 28,6 2 110 A 120,9 55341,3 457,7 228,8 28,9 3 150 A 120,9 53207,7 440,1 219,4 28,6
Dari tabel di atas maka dibuat grafik perbandingan nilai rerata kekuatan tarik, rerata kekuatan luluh dan rerata regangan hasil pengujian.
Gambar 5.1 Grafik Rerata Uji Tarik
416,6 457,7 440,1 211,9 228,8
219,4
28,6 28,9 28,6 28,45 28,5 28,55 28,6 28,65 28,7 28,75 28,8 28,85 28,9 28,95 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 70 A 110 A 150 A
Kekuatan Tarik (N/mm2) Kekuatan Luluh (N/mm2) Regangan (%)

## 5.2.   Pembahasan
Dari hasil pengujian pada tiga perlakuan, yaitu pada arus 70 A, 110 A dan 150 A, didapat hasil terbaik pada arus 110 A, dimana nilai rerata kekuatan tarik, kekuatan luluh dan regangan memiliki nilai tertinggi dibanding dua perlakuan lain.
Nilai rerata kekuatan tarik pada arus 110 A adalah 457,7 N/mm 2 , nilai ini lebih tinggi dibandingkan rerata kekuatan tarik pada arus 70 A yaitu 416,6 N/mm 2 dan rerata kekuatan tarik pada arus 150 A yaitu 440,1 N/mm 2 . Nilai rerata kekuatan luluh pada arus 110 A adalah 228,8 N/mm 2 , nilai ini lebih  tinggi dibandingkan rerata kekuatan luluh pada arus 70 A yaitu 211,9 N/mm 2 dan rerata kekuatan luluh pada arus 150 A yaitu 219,4 N/mm 2 . Nilai rerata regangan pada arus 110 A adalah 28,9 %, nilai ini lebih tinggi dibandingkan rerata regangan pada arus 70 A dan 150 A yaitu 28,6 %.
Pada arus 70 A masih kurang dari kebutuhan, kurangnya arus pengelasan mengakibatkan nyala busur kurang stabil, panas yang dihasilkan tidak cukup sehingga kurangnya penetrasi las, sehingga  kekuatan  sambungan  jadi  berkurang.  Sedangkan  pada  arus  150  A  berlebihan  dari kebutuhan,  arus  yang  berlebih  dapat  mengakibatkan  inti  elektroda  dan  fluks  mencair  terlalu cepat,  menghasilkan  lasan  yang  melebar  dan  sambungan  kurang  menyatu,  sehingga mengakibatkan kekuatan sambungan juga berkurang.

## 6.   KESIMPULAN
Dari pembahasan terhadap hasil penelitian di atas, maka dapat ditarik kesimpulan sebagai berikut:
1. Arus pengelasan memiliki pengaruh yang signifikan pada nilai kekuatan tarik, kekuatan luluh dan  regangan  pada  sambungan  pipa  ASTM  A335  Grade  P11 dengan  las  SMAW  arus  searah menggunakan elektroda E8018-B2 .
2. Nilai kekuatan tertinggi didapat dari pengelasan dengan arus 110 A.

## DAFTAR PUSTAKA
_______, ASTM A335 P11 Specification:
http://www.sunnysteel.com/blog/wp- content/uploads/  2012/10/ASTM-A335-P11-specification.pdf .  (Diakses  tanggal  2  Agustus 2018). _______, E8018-B2 Welding Rod: http://chrome-moly-pipe.com/info-5.html . (Diakses tanggal 2 Agustus 2018).
_______.  Kobelco  Welding  Today,  October  2002  Vol.5  No.4: http://www.kobelco.co.jp/ english/welding/files/kwt2002-04.pdf . (Diakses tanggal 2 Agustus 2018).
Amstead,  B.H,  Phillip  F.  Oswald  dan  Myron  L.  Begemen.  1995. Teknologi Mekanik. Jilid 2. Penerbit Erlangga. Jakarta.
Beumer. 1980. Pengetahuan Bahan. Penerbit Bhatara Karya Aksara. Jakarta. Dieter, E. George. 1996. Metalurgi Mekanik. Penerbit Erlangga. Jakarta. Harsono, Wiryosumarto dan  Okumura Toshie. 2000. Teknologi Pengelasan Logam. PT Pradnya Paramita. Jakarta.
Irzal, Hendri Nurdin. 2014. Analisis Kekuatan Tarik Sambungan Las Pada  Pipa Baja Karbon Menggunakan  Elektroda  E-7018  Dengan  Posisi  Pengelasan  5g. Prosiding  Konvensi  Nasional APTEKINDO VII dan Temu Karya XVIII FPTK/FT-JPTK Se-Indonesia. Bagian III. Hal 374 – 579. (Diunduh tanggal 7 Agustus 2018) . Sonawan, Hery dan Suratman Rochim. 2003. Pengantar Untuk Memahami Proses Pengelasan Logam. Penerbit Alfabeta. Bandung.
Widharto, Sri. 2013. Welding Inspection, Penerbit Wacana Media, Bekasi.