## Pengaruh PWHT terhadap struktur mikro pada lasan pipa baja ASTM A106 grade B
Andripa Sawaldi, Al Fathier, Akhyar Ibrahim
Jurusan Teknik Mesin Politeknik Negeri Lhokseumawe Jl.Banda Aceh-Medan Km.280 Buketrata Email : andripasawaldi15@gmail.com

## Abstrak
Pada  saat  dilakukan  pengelasan,  suatu  material  (terutama carbon  steel )  akan  mengalami  perubahan  struktur mikro  karena  terjadinya  proses  pemanasan  dan  pendinginan.  Perubahan  struktur  yang  menjadi  tidak  homogen inilah  yang  menyebabkan terjadinya tegangan sisa pada  material pasca pengelasan. Dampak dari tegangan sisa ini  material  akan  menjadi  lebih  keras  akan  tetapi  ketangguhannya  kecil.  Ini  tentu  sifat  yang  tidak  diharapkan. Oleh  sebab  itu,  material  harus  dikembalikan  ke  sifat  semula  dengan  cara  pemanasan  dengan  suhu  dan  tempo waktu  ( holding  time )  tertentu. Post  weld  heat  treatment (PWHT)  merupakan  proses  perlakuan  panas  ulang (reheating)  yang  dilakukan  pada  hasil  pengelasan  suatu  komponen.  Pemanasan  ini  dilakukan  hingga  mencapai temperatur  di  bawah  temperatur  transformasi  dengan  laju  pemanasan  yang  terkontrol  dan  juga  dilakukan penahanan  pada  temperatur  tersebut  pada  waktu  tertentu  kemudian  laju  pendinginan  yang  terkontrol.  Tujuan utama  dilakukan Post  weld  heat  treatment adalah  untuk  menghilangkan  tegangan  sisa  yang  terjadi  pada  hasil pengelasan.  Metode  eksperimen  yang  dilakukan  adalah  melihat  struktur  mikro  dari  variasi  temperatur  PWHT 300 °C ,  500 °C ,  700 °C dengan  lama  waktu  penahan  45  menit  menggunakan  material  pipa  baja  ASTM  A106 Grade B  yaitu pipa  baja cardon sedang. Pada tanpa perlakuan PWHT  memiki  struktur mikro  yang kasar, pada saat  temperatur  300 °C struktur  ferit  dan  perlite  mengalami  perubahan  menjadi  halus,  pada  temperatur  500 °C struktur  ferit  lebih  dominan  dari  pada  perlit,  pada  temperatur  700 °C struktur  perlit  dan  ferit  berubah  menjadi halus tetapi tidak sehalus pada saat tanpa PWHT.
Kata kunci : Pengelasan SMAW, PWHT, Metalografi

## Abstract
When  welding,  a  material  (especially  carbon  steel)  will  experience  changes  in  the  micro  structure  due  to  the heating  and  cooling  process.  It  is  this  change  in  structure  which  becomes  homogeneous  that  causes  residual stress in the post-welding material. The impact of this residual stress material will be harder but its toughness is small. This is certainly an unexpected trait. Therefore, the material must  be returned to  its original  nature by heating  with  a  certain  temperature  and  tempo  of  time  (holding  time).  Post  weld  heat  treatment  (PWHT)  is  a reheating process carried out on the welding results of a component. This heating is carried out until it reaches a  temperature  below  the  transformation  temperature  with  a  controlled  heating  rate  and  also  held  at  that temperature at a certain time then the controlled cooling rate. The main purpose of the Post weld heat treatment is to eliminate residual stresses that occur in the welding results. The experimental method used is to look at the microstructure of PWHT temperature variations of 300 ° C, 500 ° C, 700 ° C with 45 minutes holding time using ASTM  A106  Grade  B  steel  pipe  material  which  is  a  medium  cardon  steel  pipe.  In  the  absence  of  PWHT treatment, the microstructure is rough, at a temperature of 300 ° C the structure of ferrite and perlite changes smoothly, at a temperature of 500 ° C the structure of ferrite is more dominant than pearlite, at a temperature of 700 ° C the structure of the pearlite and ferrite changes to become smooth but not as smooth as without PWHT.
Keywords: SMAW Welding Process, PWHT, Metallography

## 1. Pendahuluan
Pada  saat  dilakukan  pengelasan,  suatu material  (terutama carbon  steel )  akan  mengalami perubahan  struktur  mikro  karena  terjadinya  proses pemanasan  dan  pendinginan.  Perubahan  struktur yang menjadi tidak homogen inilah yang menyebabkan terjadinya tegangan sisa pada material pasca  pengelasan.  Dampak  dari  tegangan  sisa  ini material  akan  menjadi  lebih  keras  akan  tetapi ketangguhannya  kecil.  Ini  tentu  sifat  yang  tidak
diharapkan.  Oleh  sebab  itu,  material  harus dikembalikan ke sifat semula dengan cara pemanasan  dengan  suhu  dan  tempo  waktu  ( holding time ) tertentu. [1] Post weld heat treatment (PWHT) merupakan proses  perlakuan  panas  yang  dilakukan  pada  hasil pengelasan suatu komponen. Pemanasan ini dilakukan  hingga  mencapai  temperatur  di  bawah temperatur  transformasi  dengan  laju  pemanasan yang  terkontrol  dan  juga  dilakukan  penahanan  pada
temperatur  tersebut  pada  waktu  tertentu  kemudian laju  pendinginan  yang  terkontrol.  Tujuan  utama dilakukan Post  weld  heat  treatment adalah  untuk menghilangkan tegangan sisa yang terjadi pada hasil pengelasan. [2]
Pengelasan  adalah  menyambung  logam dengan cara memanasi sampai mencair, dimana pada benda  kerja  yang  mencair  atau  meleleh  akan menyatu  dengan  bantuan  bahan  tambahan  sehingga terbentuklah  suatu  sambungan,  melelehnya  benda kerja  dan  bahan  tambahan  disebabkan  oleh  panas yang datang dari busur listrik, busur listrik ini terjadi pada  waktu  adanya  perpindahan  arus  listrik  dari batang  elektroda  ke  benda  kerja  lewat  udara  Busur listrik  ini  menyala  dalam  garis  lintang  udara  yang menyalurkan  arus  listrik,  oleh  karena  ada  tahanan listrik yang tinggi pada waktu perpindahan arus dari ujung  elektroda  ke  benda  kerja,  maka  pada  busur listrik  dicapai  suhu  sampai  6.000  derajat  Celcius. Oleh  karena  itu  pemanasan  ini  bersifat  setempat maka  bagian  benda  kerja  dan  ujung  elektroda  yang saling berdekatan akan mencair[3].
Adapun  tujuan  penelitian  ini  adalah  untuk m engetahui  pengaruh  PWHT  dalam  mengurangi kegetasan, tegangan sisa dan  sebagai  langkah untuk mengembalikan  kondisi  struktur  material,  pengaruh PWHT  dengan  holding  45  menit  pada  temperatur 300 °C ,  500 °C ,  700 °C pada  daerah  sambungan  las , base  metal, dan HAZ dan  untuk m engetahui  hasil perbandingan  struktur  mikro  sebelum  dan  sesudah proses PWHT.

## 2. Studi Literatur
PWHT  adalah  bagian  dari  process  heat treatment  yang  bertujuan  untuk  menghilangkan tegangan  sisa  yang  terbentuk  setelah  proses weldingan  selesai.  Material  terutama  carbon  steel akan  mengalami  perubahan  struktur  dan  grain karena  effect  dari  pemanasan  dan  pendinginan. Struktur yang tidak homogen ini menyimpan banyak tegangan  sisa  yang  membuat  material  tersebut memiliki sifat yang lebih keras namun ketangguhannya lebih rendah.
Diagram fasa adalah diagram yang menampilkan  hubungan  antara  temperature  dimana terjadinya perubahan fasa selama proses pendinginan  dan  pemanasan  yang  lambat  dengan kadar  karbon.  Pada  kesetimbangan,  struktur  paduan ini  dapat  digambarkan  dalam  suatu  diagram  yang disebut  diagram  fasa  dengan  parameter  suhu  versus komposisi  (mol  atau  fraksi  mol).  Tidak  seperti struktur  logam  murni  yang  hanya  dipengaruhi  oleh suhu,  sedangkan  struktur  paduan  dipengaruhi  oleh suhu  dan  komposisi.  Diagram  Fasa  Fe-C  terlihat seperti gambar 1 berikut.
Gambar 1. Diagram fasa Fe-C

## 1. Metalografi
Metalografi  adalah  suatu  metoda  analisa mengenai  struktur  logam  melalui  pembesaran dengan menggunakan mikroskop khusus metalografi sehingga  dapaat  mengindetifikasi  fasa-fasa  logam atau paduannya setelah mengalami proses perlakuan sebelumnya.
Analisa struktur Kristal butiran secara mikrokopis ini memungkinkan diperoleh pembesaran  berkisar  antar  100  sampai  2000  dan bahkan  dengan  bantuan  mikrokop  electron  dapat diperbesar sampai ratusan dan ribuan kali dari pada ukuran  benda  aslinya.  Dengan  cara  demikian,  akan diperoleh  gambar  atau  foto  yang  lebih  baik  dan dapat dianalisa dengan lebih baik pula.

## 2. Struktur Mikro
Struktur  mikro  yang  juga  disebut  fasa  itu dapat dijelaskan sebagai berikut:
1. Austenit ( Austenite )
Austenit adalah  larutan padat karbon bebas (ferit) dan besi dalam besi gamma. Pada pemanasan baja,  setelah  suhu  kritis  atas,  pembentukan  struktur selesai  menjadi  austenit yang  keras,  ulet  dan  non- magnetik.  Ia  mampu  melarutkan  karbon  dalam jumlah  besar. Hal  ini terjadi di antara rentang kritis atau  transfer  selama  pemanasan  dan  pendinginan baja.  Austenit  terbentuk ketika  baja  mengandung karbon  hingga  1,8  %  pada  1130  °  C.  Pada pendinginan  di  bawah  723  °  C,  ia  mulai berubah menjadi  perlit  dan  ferit.  Baja  Austenitik tidak  dapat  dikeraskan  dengan  metode  perlakuan panas yang biasa dan non-magnetik.
2. Ferit ( Ferrite )
Ferit mengandung sangat sedikit (atau tidak ada) karbon dalam  zat besi.  Ferit adalah  nama  yang diberikan  untuk  kristal  besi  murni yang  lunak  dan ulet. Pendinginan lambat dari baja karbon rendah di bawah  suhu  kritis menghasilkan  struktur  ferit.  Ferit tidak  mengeras  bila didinginkan dengan cepat. Ferit sangat lembut dan sangat magnetik.
3. Sementit( Cementite ) Sementit  adalah  senyawa  kimia  karbon dengan besi dan dikenal sebagai besi karbida (Fe3C).  Besi  cor  yang  memiliki  6,67% karbon  memiliki  struktur  sementit  yang  lengkap. Sementit  bebas,  ditemukan  di  semua  baja  yang mengandung  lebih  dari  0,83%  karbon.  Sementit meningkat  dengan  meningkatnya kadar  karbon
sebagaimana tercermin
dalam
diagram
Keseimbangan  Fe-C.  Kekerasan dan  kerapuhan  dari besi cor diyakini karena adanya sementit. Sementit mengurangi  kekuatan  tarik.  Sementit terbentuk ketika karbon membentuk kombinasi yang pasti dengan  besi  dalam  bentuk  besi  karbida  yang sangat keras di alam. Kerapuhan dan kekerasan besi cor  terutama  dikontrol  oleh  keberadaan  sementit  di dalamnya.  Sementit  bersifat  magnetik di  bawah temperatur 200 ° C.
4. Perlit (Perlite) Perlit adalah paduan eutektoid dari ferit dan sementit.  Perlit  terjadi  terutama  pada baja  karbon rendah  dalam  bentuk  campuran  mekanik  ferit  dan sementit  dalam  perbandingan 87:13.  Kekerasannya meningkat dengan proporsi perlit dalam  bahan  besi. Pearlite  relatif  kuat,  keras  dan  ulet,  sedangkan  ferit lemah, lunak dan ulet. Perlit berbentuk seperti lapisan  terang  dan  gelap  secara  bergantian. Lapisan-lapisan  ini  bergantian  antara  ferit  (terang) dan  sementit  (gelap).  Ketika  dilihat dengan  bantuan mikroskop, permukaan  memiliki penampilan seperti pearl  (mutiara)  mutiara,  karenanya  disebut perlit. Baja keras adalah campuran dari perlit dan sementit sedangkan baja lunak adalah campuran dari ferit dan perlit.
Karena  kandungan  karbon  meningkat  melebihi 0,2%  pada  suhu  di  mana  ferit pertama  kali  ditolak dari  penurunan  austenit  sampai,  pada  atau  di  atas 0,8% karbon, tidak ada ferit bebas, yang ditolak dari austenit.  Baja  ini  disebut  baja  eutektoid,  dan merupakan struktur
perlit
di dalam komposisinya. Karena  besi  yang  memiliki berbagai  persentase  kadar  karbon  (hingga  6%) dipanaskan dan didinginkan

## 3. Metode Penelitian
Material  yang  digunakan  pada  penelitian  ini adalah  pipa  baja  ASTM  A106  grade  B.  Adapun langkah-langkah  proses  pengujian  PWHT  sebagai berikut:
1. Menyiapkan  spesimen  uji  sebanyak  4  buah, masing-masing  1  buah  untuk  setiap  perlakuan holding time .
2. Memasukkan 1  spesimen untuk perlakuan  yang pertama  kedalam  oven  pemanas  dengan temperature  300 o C  dan  dilakukan holding  time selama  45  menit.  Setelah  itu  spesimen  di keluarkan dari dalam oven dan dilakukan proses pendinginan secara alami.
3. Memasukkan 1  spesimen untuk perlakuan  yang kedua kedalam oven pemanas dengan temperature  500 o C  dan  dilakukan holding  time selama  45  menit.  Setelah  itu  spesimen  di keluarkan dari dalam oven dan dilakukan proses pendinginan secara alami.
4. Memasukkan 1  spesimen untuk perlakuan  yang ketiga kedalam oven pemanas dengan temperature  700 o C  dan  dilakukan holding  time selama  45  menit.  Setelah  itu  spesimen  di keluarkan dari dalam oven dan dilakukan proses pendinginan secara alami.
4. Hasil dan Pembahasan
4.1 Komposisi  Kimia Baja Karbon A106 Grade B
Hasil  uji  komposisi  kimia  pada  baja  karbon A106  Great  B  seperti  yang  terlihat  pada  table  2 dibawah:
Tabel 2 Hasil Uji Komposisi Kimia
𝐶𝐸 = 𝑐 + 𝑀𝑁 6 + 𝐶𝑟 + 𝑀𝑜 + 𝑉 5 + 𝑁𝑖 + 𝐶𝑢 15 𝐶𝐸 = 0,30 + 1,06 6 + 0,40 + 0,15 + 0,08 5 + 0,40 + 0,40
15
𝐶𝐸 = 0,30 + 0,17 + 0,126 + 0,05
CE = 0,64 %
Dari perhitungan diatas didapat hasil CE 0,64 %, apabila CE lebih dari 0,60%  maka harus dilakukan proses PWHT.

## 4.2 Hasil Pengelasan
Pada  penelitian  ini  menggunakan  proses pengelasan  SMAW  dengan  polaritas  DCEP,  Arus yang  digunakan  80  Ampere,  elektroda  yang digunakan 6010 dan 7018 Setelah  selesai  dilakukan pengelasan, hasil lasan tersebut dilakukan pengujian tidak merusak berupa penetrant test . Hasil penetrant test menunjukkan  tidak  ada  indikasi  terjadi  cacat pada area pengelasan seperti terlihat pada gambar  2 dibawah ini.
Gambar 2 Hasil Pengujian Penetrant

## 4.3 Hasil PWHT

## Gambar 3 Diagram TTT
Pelaksanaan  perlakuan  panas  terhadap  baja melibatkan
penggunaan
bermacam-macam kecepatan  pendinginan.  Meskipun  pengaruh  waktu tidak terlihat secara jelas pada diagram besi-karbon. Dengan demikian studi tentang fenomena transformasi  menjadi  penting  dan  transformasi  fasa untuk  bermacam-macam  baja  tercatat  hubungannya terhadap perubahan waktu dan juga temperatur.
Diagram  diatas  untuk  melihat  hasil  dari pengaruhnya  pendinginan,  apabila  didinginkan dengan  cepat  maka  struktur  yang  didapat  yaitu martensit.  pada  kasus  ini  saya  menggunakan pendingin udara yang dihasil oleh pendinginan udara yaitu struktur ferit
4.4 Pemeriksaan Metalografi
1. Struktur Mikro pada Base
Gambar 4 Titik Pengujian pada Base
Secara  umum  hasil  dari  pengujian  pada  Base dapat dilihat pada gambar  5 di bawah ini.
Gambar 5 Struktur mikro base metal pada temperatur (a) PWHT 300°C (b) PWHT 500°C (c) PWHT 700°C dan (d) Tanpa Perlakuan
Pada  base  metal  dengan  temperatur  300°C memiliki  struktur  mikro  perlit  dan  perlit  yang  lebih halus dibandingkan dengan temperatur yang lainnya, pada  temperatur  500°C  terjadi  perubahan  struktur kristal  yang  semakin  membesar,  pada  temperatur 700°C  terlihat  lebih  rapi  dan  beraturan,  pada  tanpa perlakuan memiliki struktur yang besar.

## 2. Struktur Mikro pada HAZ

## Gambar 6 Titik Pengujian pada HAZ
Secara  umum  hasil  dari  pengujian  pada  HAZ dapat dilihat pada gambar  7 di bawah ini.
Gambar 7struktur  mikro HAZ pada temperatur (a)
PWHT 300°C (B) PWHT 500°C (c) PWHT 700°C
(d) tanpa perlakuan
Pada  daerah  HAZ  temperatur  300°C memiliki  ukuran  struktur  yang  berbeda  dengan daerah  base  metal,daerah  HAZ  memiliki  struktur kristal yang lebih besar, perubahan ini terjadi akibat pengaruh  dari  panas  saat  proses  pengelasan, perubahan  ini  juga  dialami  oleh  temperatur  500°C, 700, dan tanpa perlakuan.

## Base
HAZ

## 3. Struktur Mikro pada Kampuh

## Gambar 8 Titik Pengujian pada HAZ
Secara  umum  hasil  dari  pengujian  pada Kampuh dapat dilihat pada gambar  4.7 di bawah ini.
Gambar 9 struktur mikro kampuh las pada temperatur (a)  PWHT 300°C (b) PWHT 500°C (c) PWHT 700°C (d) tanpa perlakuan
Perubahan  juga  terjadi  pada  kampuh, struktur  mikro  pada  kampuh  ukuran  kristal  lebih besar  dari  pada  HAZ,  perubah  ini  terjadi  karena pengaruh  panas  yang  lebih  tinggi  dari  pada  daerah HAZ.  Sedangkan  pada  daerah  HAZ  adalah  daerah base  yang  terkena  pengaruh  panas  pada  saat pengelasan.
Pada temperatur 300°C, 500°C, 700°C, dan tanpa  PWHT  struktur  ferit  (butiran  yang  berwarna terang)  lebih  banyak  dibandingkan  dengan  pearlit (butiran yang berwarna gelap).
5 Kesimpulan
Dari  hasil  perhitungan  carbon  equivalent didapat  sebesar  0,64%  .  Pada  base  metal  dengan temperatur 300°C memiliki struktur mikro perlit dan perlit  yang  lebih  halus  dibandingkan  dengan temperatur  yang  lainnya,  pada  temperatur  500°C terjadi  perubahan  struktur  kristal  yang  semakin membesar, pada temperatur 700°C terlihat lebih rapi dan  beraturan,  pada  tanpa  perlakuan  memiliki struktur  yang  besar.  Pada  daerah  HAZ  temperatur 300°C  memiliki  ukuran  struktur  yang  berbeda dengan  daerah  base  metal,daerah  HAZ  memiliki struktur  kristal  yang  lebih  besar,  perubahan  ini
terjadi  akibat  pengaruh  dari  panas  saat  proses pengelasan,  perubahan  ini  juga  dialami  oleh temperatur  500°C,  700,  dan  tanpa  perlakuan. Perubahan juga terjadi pada kampuh, struktur mikro pada  kampuh  ukuran  kristal  lebih  besar  dari  pada HAZ,  perubah  ini  terjadi  karena  pengaruh  panas yang lebih tinggi dari pada daerah HAZ. Sedangkan pada  daerah  HAZ  adalah  daerah  base  yang  terkena pengaruh panas pada saat pengelasan.

## Daftar Pustaka
[1] Achmad  Arifin.  “Post  Weld  Heat  Treatment (PWHT) pada Proses Pengelasan »”. Retrieved January 15, 2019, from http://achmadarifin.com/post-weld-heat- treatment-pwht-pada-proses-pengelasan. 2016 [2]  Achmad Arifin. “Pengelasan SMAW; pengertian dan prosedur pelaksanaanya [bagian-1] »”.  Retrieved  January  28,  2019, from http://achmadarifin.com/pengertian- pengelasan-smaw. 2018 [3] Muchlisin  Riadi.  Apa  itu  Pengelasan?  - KajianPustaka.com.  Retrieved  January  28, 2019, from https://www.kajianpustaka.com/2016/03/apa- itu-pengelasan.html. 2016
[4]     Wiryosumarto,  H.  dan  Okumura, T.  Teknologi
Pengelasan  Logam. Jakarta:  PT.  Pradya Paramita. 1996.
Kampuh