## PENENTUAN PARAMETER PROSES PENGELASAN YANG TEPAT UNTUK MENGHILANGKAN CACAT LINEAR INDICATION PADA PRODUK GATE VALVE
Zikri1 1 , Mahfudz Al Huda2 2
1 Mahasiswa Magister Teknik Mesin, Universitas Pancasila, Jakarta, Indonesia
2 Dosen Magister Teknik Mesin, Universitas Pancasila, Jakarta, Indonesia
1 zikri.sagitarius@gmail.com, 2 huda1126@gmail.com

## Abstrak
Valve  merupakan  bagian  terpenting  dalam  satu  integrasi  welhead  dan  x-mas  tree  sebagai  kepala  sumur  bor. Valve memiliki jenis yang beragam, seperti gate valve, ball valve, plug valve, butterfly valve, dan lainnya. Jenis yang beragam tersebut dibagi berdasarkan fungsi, ukuran, dan tekanan kerja yang disesuaikan dengan keadaan dan  kebutuhan  di  lapangan.  Penelitian  ini  akan  meneliti  gate  valve  untuk  keperluan  proses  eksplorasi  dan eksploitasi  minyak  dan  gas  bumi  yang  beroperasi  pada  tekanan  tinggi.  Dimana  gate  valve  ini  ter  integrasi dengan wellhead dan X-mas tree. Permasalahan yang di hadapi saat ini adalah Indikasi Linier di temukan pada proses  pengelasan  saat  melakukan  pengecekan  ultrasonic  yang  mana  indikasi  yang  di  temukan  tidak  sesuai dengan  kriteria  acceptance  di  bawah  prosedur10002939412  Ver.07  Appendix  II  Paragraph  8.  ini  merupakan single indikasi yang menunjukan di center ID Cavity bawah. Beberapa parameter yang akan di tentukan Ampere (A), Voltase (v) dan Travel Speed (cm/mm). Percobaan ini di lakukan 21 kali pengelasan dari raw material AISI 4130  alloy  steel  dengan  proses  pengelasan  menggunakan  logam  isian  material  Inconel  625  ERNICrMo  dari berbagai  macam  perubahan  parameter  yang  beda-beda  berdasarkan  desain  matrik  percobaan.  kemudian  hasil pengelasan  diuji  Kekuatan  Tarik,  Kekerasan  dan  Uji  Bending,  metode  penelitian  yang  di  pakai  yaitu  metode evaluasi yaitu data yang didapat dievaluasi untuk mendapatkan hasil yang optimal. Dan metode Anova (Analisi of varian). Dari hasil penelitian dan pengujian yang dilakukan dengan menggunakan parameter 285 A, 13 Volt dan  15  cm/mm  travel  speed  yang  memiliki  kekuatan  tarik  maksimum  dan    nilai  kekerasan  yang  tinggi  yaitu 634.5 N/mm2 dan 338 HV serta juga di lakukan uji bending untuk membuktikan hasil yang kualitatif.
Kata kunci : valve, linier indication

## 1. Pendahuluan
Wellhead  dan  Christmas  Tree  adalah  produk  utama dalam  teknologi  completion  (penyele-  saian  akhir) dalam  tahap  akhir  proses  pengeboran  minyak. Keunggulan  produk  ini  akan  sangat  menentukan proses  selanjutnya  pada  saat  produksi  pengangkatan (lifting)  minyak  atau  gas.  Kegagalan  produk Wellhead dan Christmas Tree ini dapat menyebabkan kebocoran dan kecelakaan fatal di lokasi pengeboran minyak/gas  (RIG)  dan  platform  pengeboran  baik yang  berlokasi  di  darat  (on  shore)  maupun  yang berada di tengah laut (off shore).
Table 1. Data Cacat Proses Pemesinan
Gambar 1. bentuk cacat linier Indication.
Dari  data  di  atas  cacat  linier  indication  merupakan kontribusi  no.2  terbanyak  setelah  Dimension  error, jadi  dalam  penelitian  ini  lebih  tertarik  mempelajari Cacat  Linier  indication  ini  dan  parameter  yang berpengaruh belum dapat ditemukan secara pasti dan masih  menjadi  pertanyaan  besar  dari  pihak manajemen  untuk  segera  diselesaikan.  Untuk  itulah, pada  penelitian  ini  merasa  tertarik  untuk  melakukan penelitian  di  bidang  ini  dan  mencari  solusi  terbaik untuk  dapat  dilakukan  oleh  Pt.  Xyz  sehingga  dapat menghindari terjadinya  cost  yang  tidak  perlukan  dan terbuangnya  waktu  yang  sia-sia.  Indikasi  Linier
indition  ini  di  temukan  saat  pengecekan  ultrasonic yang  mana  indikasi  ini  tidak  sesuai  dengan  kriteria acceptance  di  bawah  procedure  0002939412  Ver.07 Appendix  II  Paragraph  8.  ini  merupakan  single indikasi yang menunjukan di center ID Cavity bawah.
Tujuan dari penelitian ini adalah :
1. Analisis  dan  mengukur  hubungan  antara variable  Travel  Speed,  Voltase  dan  Ampere terhadap proses
pengelasan
yang
berpengaruh  terhadap  penyebab  terjadinya Linear  Indication  pada  proses  Pengelasan overlay 625 cladding body Gate Valve.
2. Membandingkan  setting  parameter  terbaik dan  memberikan  solusi  untuk  setting parameter mesin yang akan digunakan untuk mengurangi  atau  menghindari  terjadinya cacat Linier Indication.
Penelitian ini dilakukan pada workshop PT. XYZ di  Batam,  yaitu  sebuah  perusahaan  PMA (penanaman  modal  asing)  yang  berasal  dari Norwegia  yang  memproduksi  produk  Wellhead dan  Christmas  Tree  untuk  proses  completion pengeboran  minyak  dan  gas.  Mesin  yang digunakan  adalah  satu  mesin  pengelasan  Fronius FPA9000.  Desain  produk  gate  valve  dibuat berdasarkan  spesifikasi  standar  internasional untuk  industri  migas,  yaitu  API  6A  (American Petroleum  Institute)  ,  6A  adalah  kode  untuk surface  products    (produk  yang  digunakan  untuk diatas permukaan laut) dalam teknologi pengeboran minyak .

## Gambar 2. Penampang ID (inner diameter) dan
titik pengukuran

## Landasan Teori
Pengertian Pengelasan
Proses  pengelasan  GTAW  atau  TIG  adalah pengelasan  busur  proses  menggunakan  elektroda tungsten  yang  tidak  dapat  dikonsumsi  untuk menghasilkan  las.  Area  pengelasan  dilindungi  dari atmosfer dengan gas pelindung umumnya Argon atau Helium  atau  kadang-kadang  campuran  Argon  dan Helium. Logam pengisi juga bisa dimasukkan secara manual  untuk  pengelasan  yang  tepat.  GTAW  paling sering disebut Proses pengelasan TIG dikembangkan
selama  Dunia  Kedua  Perang.  Dengan perkembangan proses  pengelasan  TIG,  pengelasan  bahan  yang  sulit dilas  mis.  Aluminium  dan  Magnesium  menjadi mungkin. Penggunaan TIG saat ini telah menyebar ke berbagai  variasi  logam  seperti  stainless  steel,  baja ringan  dan  baja  tarik  tinggi,  Al  paduan,  paduan Titanium.  Seperti  sistem  pengelasan  lainnya,  TIG sumber  daya  pengelasan  juga  meningkat  dari  dasar tipe  transformator  dengan  daya  yang  sangat terkontrol secara elektronik sumber hari ini.
Pengelasan  TIG  (tungsten  inert  gas)  adalah  proses mengenali  yang  dipilih  dan  digunakan  secara  teratur untuk  pembuatan  struktur  dilas.  Awalnya,  teknik pengelasan  manual  ini  menawarkan  salah  satu  dari beberapa  kemungkinan  untuk  bergabung  dengan bahan  mulia  dan  beberapa  paduan  eksotis.  hasil  itu dicapai pada kualifikasi, ketangkasan dan pengalaman  tukang  las  yang  ditugaskan  untuk operasi
Valve  adalah  suatu  komponen  yang  berfungsi untuk  mengatur  dan  mengendalikan  besar  kecilnya aliran suatu fluida di dalam sebuah saluran atau pipa. Valve  terbuat  dari  material  yang  bermacam-macam, seperti baja, besi cor, plastik, kuningan, dan berbagai paduan  material  lainnya.  Valve  memiliki  jenis  yang beragam,  seperti  gate  valve,  ball  valve,  plug  valve, butterfly  valve,  dan  lainnya.  Jenis  yang  beragam tersebut  dibagi  berdasarkan  fungsi,  ukuran,  dan tekanan  kerja  yang  disesuaikan  dengan  keadaan  dan kebutuhan  di  lapangan.  Pada  studi  ini,  yang  akan dibahas  adalah  gate  valve  untuk  keperluan  proses eksplorasi dan eksploitasi minyak dan gas bum iyang beroperasi pada tekanan tinggi
Gate  valve  memiliki  beberapa  komponen  penyusun utama.  Komponen-  komponen  tersebut  dijelaskan pada gambar 2.
Gambar 3. Gate Valve Assy
Gate  valve  merupakan  valve  dengan  mekanisme kerja  berupa  sistem  membuka  dan  menutup komponen gate untuk mengatur fluida yang mengalir di  dalamnya.  Gate  valve  dapat  bekerja  secara  dua arah sehingga aliran dapat mengalir dari kiri ke kanan maupun  arah  sebaliknya.  Prinsip  kerja  gate  valve adalah sebagai berikut :
1)  Operator  memutar  handwheel  searah  dengan  arah jarum  jam  maupun  arah  sebaliknya  untuk  dapat menggerakkan komponen gate.
2)  Putaran  dari  handwheel  akan  mengakibatkan komponen bonnet juga ikut berputar.
3)  Gaya  rotasi  dari  bonnet  akan  berubah  menjadi gerak translasi komponen gate.
4)  Komponen  gate  akan  bergerak  naik  turun  sesuai dengan keinginan.
5)  Untuk  keadaan  terbuka  penuh,  komponen  gate diposisikan  di  atas,  hingga  lubang  diameter  pada komponen gate sejajar dengan komponen seat.
6)  Supaya  gate  valve  dalam  keadaan  tertutup penuh, putar  handwheel  hingga  komponen  gate  menyentuh bagian dasar dari body valve.
7)  Pada  saat  kondisi  tertutup  penuh  dan  aliran diasumsikan  mengalir  dari  arah  kiri  ke  kanan,  maka komponen  seat  dan  metal  seal  yang  bekerja  adalah yang  bagian  kanan.  Hal  ini  berlaku  juga  untuk  arah aliran sebaliknya.
8)  Saat  dalam  keadaan  tertutup  penuh,  diasumsikan terdapat  aliran  mengalir  dari  kiri  ke  kanan.  Fluida yang mengalir akan menekan komponen gate hingga komponen  gate  bergeser  lalu  menekan  komponen seat  hingga  pada  akhirnya  gaya  tekan  tersebut  akan ikut  mendorong  metal  seal.  Metal  seal  akan  bersifat elastis  dan  menutup  celah  yang  ada  sehingga  fluida tidak  akan  mampu  mengalir  keluar  karena  ditahan oleh  metal  seal  tersebut.  Jika  tidak  ada  fluida  yang mengalir  maka  dikatakan  gate  valve  tersebut  bekerja dengan baik.
Gate  valve  ini  bisa  bekerja  di  lingkangan  dengan tekanan  mulai  dari  2000  psi,  3000  psi,  5000  psi, 10000  psi,  15000  psi.  Dan  juga  dapat  bekerja  pada temperature -750 F sampai 6500 F.
Ketika  proses  pengelasan  telah  selesai  di laksanakan selama ultrasonic inspeksi dalam penelitian menemukan  cacat  yang  namanya  Linier  indication yang mana cacat ini telah di luar batas dari spesifikasi yang  di  bolehkan  bisa  mengacu  ke  prosedure 10002939412  Ver  07  Appendix  III  paragraf  8.  Di mana  disana  ada  sebuah  pengelasan  yang  melebihi referensi standard di tengah cavity ID di bawah .
Gambar  4.  Drawing  Gate  Valve  dengan  profile penglesan
Terjadinya  linier  indication  dapat  disebabkan  oleh beberapa faktor yang mempengaruhinya. Dari sekian banyak  faktor  yang  ada  dapat  disimpulkan  beberapa factor yang sangat berpengaruh antara lain :

## 1. Welding Current
Welding current adalah salah satu varibel yang sangat berpengaruh dalam arc proses pengelasan yang mana control  dari  tingkat  kebakaran  elektroda,  kedalaman pengelasan  geometri  pengelasaan.  Weld  Speed  pada WPS-BAT-100,  hanya  tertulis  8.0  inch/min,  dimana welder  tidak  dapat  mengurangi  kecepatan  karena kawatir melanggar prosedure.

## 2. Ampere Meter
Ampere  pada  WPS-BAT-100,  hanya  tertulis  250, dimana  welder  tidak  dapat  menaikkan/  mengurangi karena  kwatir  melanggar  procedure,  dikarenakan kecepatan  yg  tinggi  dan  Ampere  yang  tidak  dapat dinaikkan  diperkirakan  terjadi  lack  of  fusion  pada area tersebut.

## 3. Skill operator
Welders  tidak  mengurangi  kecepatan  (travel  speed) pada  saat  pengelasan  mendekati  di  diameter  <  1”, sehingga  pada  area  tersebut  sulit  mengontrol pengelasan.
4. Kesalahan operator pengguna (human error)
Ketika  pengelasan  akan  atau  selesai,  welder  tidak teliti/  memeriksa  apakah  pengelasan  telah  benar- benar tertutup.

## 5. Operator baru
Welding  Machine  Fronius  FPA9000  masih  baru, Welders masih perlu waktu untuk menyesuaikan.
Pada  gambar  3  menunjukkan  skema  atau  cara pelaksanaan pengelasan GTAW. Prosesnya menggunakan  gas  pelindung  untuk  mencegah terjadinya oksidasi pada bahan las yang panas. Untuk menghasilkan busur nyala, digunakan elektroda yang tidak  terkonsumsi  terbuat  dari  logam  tungsten  atau paduannya yang mempunyai titik lebur sangat tingi
Busur  nyala  dihasilkan  dari  arus  listrik  melalui konduktor  dan  mengionisasi  gas  pelindung.  Busur terjadi antara ujung elektroda tungsten dengan logam induk.  Panas  yang  dihasilkan  busur  langsung mencairkan  logam  induk  dan  juga  logam  las  berupa kawat  las  (rod).  Penggunaan  kawat  las  tidak  selalu dilaksanakan  (hanya  jika  dirasa  perlu  sebagai  logam penambah).  Pencairan  kawat  las  dilaksanakan  di ujung  kolam  las  yang  sambil  proses  pengelasan berjalan.  Terdapat  4  (empat)  komponen  dasar  atau komponen utama dari las GTAW, yaitu
1. Obor (torch)
2. Elektroda tidak terkonsumsi (tungsten)
3. Sumber arus las
4. Gas pelindung
Gambar 4. Drawing Gate Valve

## 2. 3. Metodologi Penelitian
Penelitian  ini  menggunakan  metode  evaluasi  yang mana  akan  di  cari  parameter  setting  optimum  dalam pengelasan.  Diagram  alir  pada  penelitian  ini  adalah sebagai berikut :
Gambar 5. Diagram Alir Penelitian
Tahapan  awal  dimulai  dengan  mencari  thema  atau topik,mencari  atau  mengkoleksi  literatur  yang berhubungan  dengan  topik,  menentukan  thema, spesifikasi  thema  yang  akan  di  ambil,  buat  jadwal penelitian atau thesis, langkah selanjutnya mengindentifikasi masalah, setelah masalah diindentifikasi, langkah selanjutnya adalah perencanaan  alur  proses  penelitian,  dimana  alur penelitian yang dilakukan adalah persiapan pelaksanaan  pengujian,  penentuan  material,  jenis elektroda  dan  diameter  elektroda,  penentuan  kuat arus,  dilanjutkan  dengan  pengujian  tarik,  kekerasan dan  pengujian  struktur  mikro,  serta  pemeriksaan, sehingga pada akhirnya didapat hasil penelitian. Metode  dan  langkah-langkah  penelitian  yang dilakukan  dalam  penelitian  ini  secara  umum  adalah sebagai berikut :
1.Melakukan  studi  literatur  untuk  membandingkan hasil  analisa  secara  teoritis  dengan  aplikasi dilapangan.
2.Melakukan  survei  lapangan  untuk  mendapatkan informasi  proses,  karakteristik  mesin,  dan  variabel- variabel yang berpengaruh.
3.Menentukan jumlah dan range level setiap variabel.
4.Persiapan  pelaksanaan  pengujian  yang  dilakukan bersamaan dengan prosedur kualifikasi record
5.Menyiapkan dan menentuan material 6.Melakukan pengecekan dimensi
7.Persiapan pengelasan
8.Membersihkan  permukaan  dari  segala  macam kotoran, debu dsb.
9.Dilakukan NDT sebelum pengelasan
10.Menyiapkan  filler  material  (wire  spool)  Inconel
625 11.Memulai Welding Proses :
a. proses preheat selama + 2 Jam. b. Mulai Pengelasan c. Monitoring Parameter d. Welding 2 Layar
e. Visual Inspection
f. PWHT post weld heat treatment
12.Melakukan mesin setelah pengelasan
13.Pengecekan kekerasan dengan vicker 14.Melakukan uji bending 15.Melakukan ultra sonic test 16.Melakukan pitting corrosion 17.Melakukan  analisa  berdasarkan  hasil  yang diperoleh.
Tabel  3.3.  Parameter  pengelasan  GTAW  untuk percobaan
Akan  di  lakukan  perhitungan  secara  manual  dengan menggunakan  rumus  heat  input  di  bawah  Lasan. tingkat  input  panas  berbanding  lurus  dengan tegangan  dan  saat  ini  berbanding  terbalik  dengan kecepatan pengelasan
4. Analisis Hasil Pengolahan Data
Data  dari  hasil  percobaan  pengamatan,  pengukuran, pengujian selanjutnya
terhadap  masing-masing  benda  uji,  benda  uji pengelasan dengan arus masing-masing 260 Ampere, 270  Ampere,  285  Ampere,dan  dengan  Voltase  12 Volt, 12.5  Volt  dan  13  Volt     serta travel  speed  atau kecepatan  pengelasan    15  cm/  m,  20  cm/  m  dan  25 cm/  m.  data  yang  akan  diperlihatkan  pada  bab  ini bersamaan  dengan    data-data  hasil  setiap  pengujian. Dari  hasil  perhitungan  nanti  di  harapkan  penelitian bisa  menetukan  paramater  optimum  yang  dapat menghilang cacat dari linier indication.
pengujian  di  atas  akan  mengambil  sample  3 diantaranya  current  (A)  260  A,  270  A  dan  285  A, Voltase  (V)  12  Volt,  12.5  Volt  dan  13  Volt,  travel speed 15 cm/ m, 20 cm/m, 25 cm/ m
Heat Input
Tensile Strenght
Hardness
5. Kesimpulan
Dari  hasil  percobaan  yang  telah  dilakukan  dengan setting parameter yang telah ditentukan untuk proses pengelasan a.  Untuk  pengujian  kekuatan  tarik  didapat  kekuatan tarik  maksimum  tertinggi  terdapat  pada  pengujian dengan  arus  285  ampere,  Voltase  13v,  dan  laju pengelasan  15  cm/mm  dengan  nilai  sebesar  634.5 N/mm2. b. Untuk pengujian kekerasan didapat nilai kekerasan tertinggi  terdapat  pada  pengujian  kekerasan  dengan
arus 285 ampere, Voltase 13v, dan laju pengelasan 15 cm/mm sebesar 338 HV.

## Daftar Pustaka
API.  Institute,  2016  Specification  for Wellhead  and Christmas Tree Equipment - API  specification 6A , Washington. 21th Edition. Mr.  A.  D.  Sarolkar,  “ A  review  of  (GTAW)  Gas Tungsten  Arc  Welding  and  its  Parameters  for Joining Aluminum Alloy. ” International journal of Department  of  Mechanical EngineeringVolume  3 Issue 8 –AUGUST 2017 ISSN [ONLINE]: 2395- 1052
Mohd.  Shoeb,  Mohd.  Parvez,  and  Pratibha  Kumari “Effect  January  2013,  of MIG  welding  input process  parameters  on  weld  bead  geometry  on HSLA Steel.” International Journal of Engineering Science  and  Technology  (IJEST),  Vol.  5,  No.01, pp.200-212
Poly  Soude,  2011  The  Art  Of  Welding,  Mechanised
Tig  Cladding  For  Industrial  Applications,
Polysoude Nantes France SAS
Sriwidharto,  1987, Petunjuk  Kerja  Las ,  PT.  Pradnya Paramita, Jakarta.
Wiryosumarto  Harsono,  Okumura  Toshie  Okumura, 2000 “ Teknologi Pengelasan Logam ”, Cetakan ke delapan Jakarta, PT Raja Grafindo Persada,