## Pengaruh aliran dan kedalaman air terhadap hasil pengelasan dan kekerasan sambungan las bawah air baja SS400
Juan Anindito 1 , Fajar Paundra 1 , Triyono 2 , Nurul Muhayat 2
1 Program Studi Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Sebelas Maret
2 Staf Pengajar, Program Studi Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Sebelas Maret Jl. Ir. Sutami No.36 A, Pucangsawit, Jebres, Surakarta 57126
Email korespondensi: triyono74@staff.uns.ac.id

## Abstrak
Pengelasan bawah air basah banyak digunakan dalam perbaikan konstruksi lepas pantai maupun pipa bawah air dengan metode shielded metal arc welding (SMAW). Kajian ini dilakukan untuk mengetahui pengaruh dari aliran (0 m/s, 1 m/s, dan 2 m/s) dan kedalaman air (2,5 m dan 5 m) terhadap sifat fisik dan kekerasan sambungan las bawah air baja SS400. Variabel kontrol yang digunakan adalah kecepatan las 1,5 mm/s, arus 90 A, elektroda E6013  (RB26)  dengan  diameter  4  mm,  jenis  polaritas  elektroda  negatif,  jarak  penyemprotan  10  cm,  arah penyemprotan  berlawanan  arah  pengelasan,  dan  air  tawar.  Hasil  menunjukkan  bahwa  variasi  kecepatan  dan kedalaman air berpengaruh terhadap cacat, struktur mikro, dan kekerasan sambungan las bawah air. Cacat yang terjadi  meliputi  incomplete  penetration  (I)  yang  terjadi  di  semua  sambungan  las,  spatter  (S),  porositas  (P), undercut  (U),  concavity  (V),  dan  irregular  surface  (Z).  Meningkatnya  kecepatan  aliran  dan  kedalaman  air menyebabkan perbedaan struktur mikro bertambahnya porositas pada logam las. Porositas terbesar terjadi pada kedalaman 5 m dan kecepatan aliran air 2 m/s dengan diameter 1310 µm. Kenaikan kedalaman dan kecepatan aliran air menyebabkan struktur mikro ferrite with second phase (FSP) dan acicular ferrite (AF) semakin banyak muncul dan daerah HAZ akan terbentuk butir yang semakin halus. Kekerasan tertinggi terdapat pada pengelasan bawah air basah dengan kedalaman 5 m pada kecepatan aliran air 2 m/s dengan nilai kekerasan tertinggi pada daerah logam las 188,8 HV, daerah HAZ 233,7 HV, dan logam induk 110,7 HV.
Kata kunci : underwater wet welding, SS400, kedalaman air, kecepatan aliran air, cacat las, struktur mikro, kekerasan vickers.

## Abstract
Underwater wet welding (UWW) most used in maintenance process of offshore contruction or underwater pipe with shielded metal arc welding (SMAW) method. This study aims to determine the effect of flow (0 m/s, 1 m/s and 2 m/s) and depth of  water (2.5 m and 5 m) on physical properties and hardness of the underwater weld joint of SS400 steel. Control variable which used were 1.5 mm/s of welding velocity, 90 A of electric current, E6013 (RB26) of electrode  with 4 mm of diameter, the polarity  was negative electrode, 10 cm of spraying  distance, spraying direction  was  the  opposite  with  welding  direction,  and  tasteless  water.  The  result  shows  that  variation  of  the velocity and depth  of  water  were affect  to the weld  defective, microstructure and hardness of underwater  weld joint.  The  defective  that  happens  were  incomplete  penetration  (I)  in  all  weld  joints,  spatter  (S),  porosity  (P), undercut  (U),  concavity  (V)  and  irregular  surface  (Z). Increasing  of  the flow  rate  and  depth  of  water  affected different microstructure which increasing the porosity in weld metal. The highest porosity happens in 5 m depth of water and 2 m/s of flow rate with 1310 µm of diameter. Increase of depth and flow rate affected increasing the appear of ferrite with second phase (FSP) and acicular ferrite (AF) microstructure and HAZ zone would formed more smooth grain. The highest value of hardness happens in underwater welding with 5 m depth of water, 2 m/s of flow rate in 188.8 HV of weld metal zone, 233.7 HV of HAZ zone and 110.7 HV of base metal.
Keywords: underwater wet welding, SS400, depth of water, water flow rate, weld defective, microstructure, vickers hardness.

## 1. Pendahuluan
Pengelasan  merupakan  suatu  proses  penggabungan dua logam sejenis maupun lain jenis yang diharapkan kekuatan  logam  hasil  pengelasan  sama  dengan kekuatan  logam  induknya.  Salah  satu  penerapan metode pengelasan saat ini adalah pengelasan bawah air  atau  biasa  disebut underwater  welding yang merupakan  pengembangan  dari  proses  pengelasan yang umum dilakukan [1]. Metode pengelasan bawah air dibagi menjadi dua jenis utama, metode basah dan
kering. Proses pengelasan bawah air basah atau biasa disebut underwater  wet  welding (UWW)  dilakukan pada  lingkungan  yang  terkena  air  secara  langsung tanpa  penghalang  fisik  antara  air  dan  busur  las. Sedangkan pengelasan bawah air kering dilakukan di ruang  tertutup  kedap  air  pada  sekitar  struktur  yang akan dilas yang diisi dengan campuran gas helium dan oksigen [2].
UWW  banyak  digunakan  di  industri  lepas  pantai seperti konstruksi laut, perbaikan pipa dan
pembangkit  listrik  tenaga  nuklir.  Hal  ini  dilakukan karena  mudah  dilakukan,  fleksibel,  dan  memiliki biaya yang lebih rendah dibandingkan dengan metode pengelasan bawah air lainnya [3, 4]. Kerugian UWW adalah adanya pendinginan cepat dari logam las oleh air di sekitarnya. Hal tersebut meningkatkan kekuatan tarik lasan, namun mengurangi keuletan dan kekuatan impak  dari  lasan  serta  meningkatkan  kekerasan  [2]. Selain  itu,  karena  disosiasi  air  oleh  busur  las menyebabkan inklusi oksigen dan hidrogen di logam cair lasan yang  menyebabkan porositas dan retak [5, 6]. Hydrogen assist  cracking (HAC) adalah  masalah umum  pada  pengelasan  baja.  Efek  merusak  dari hidrogen  pada  baja,  umumnya  dikenal  sebagai hidrogen embrittlement .  Retak  pada heat  affected zone (HAZ)  terutama  dipengaruhi  oleh  kandungan hidrogen [7, 8].
Parameter UWW seperti laju aliran air, suhu air, dan tekanan  air  memiliki  dampak  yang  signifikan  pada busur  las.  Kualitas  pengelasan  akan  berubah  sesuai kondisi lingkungan air yang berbeda seperti laju aliran air  yang  berbeda.  Peningkatan  kecepatan  aliran  air menyebabkan  penurunan  stabilitas  busur  yang  akan mempengaruhi hasil lasan [9]. Laju pendinginan yang sangat  cepat  mengganggu  pertumbuhan  butir  yang menyebabkan ukuran butir lebih kecil sehingga pada heat affected zone (HAZ) didominasi oleh martensite [10, 11, 12, 13]. Penggerindaan dan perlakuan impak ultrasonik  bawah air  menunjukkan peningkatan sifat fatigue dari  sambungan  las  basah  bawah  laut  serta pengurangan  tegangan  sisa  yang  signifikan  pada sambungan las [14]. Gelembung pelindung busur las mempengaruhi stabilitas busur [5, 10, 11]. Gelembung  pelindung  busur  las  merupakan  faktor kunci  yang  dapat  menjaga  busur  tetap  menyala. Ukuran  gelembung  yang  lebih  besar  didapat  proses pengelasan  yang  lebih  stabil.  Ukuran  maksimum gelembung  pelindung  menurun  secara  bertahap seiring dengan meningkatnya tekanan air [6].
Sebagian besar kajian terdahulu hanya berfokus pada karakter mikrostruktur dan sifat mekanik pengelasan bawah air basah yang dilakukan pada air yang diam, sedangkan  pada  pengelasan  dalam  kondisi  air  yang mengalir  hanya  berfokus  pada  stabilitas  busur.  Pada kondisi di lapangan, UWW banyak dilakukan pada air dengan  kondisi  mengalir  pada  kedalaman  dan kecepatan tertentu. Kondisi tersebut banyak ditemukan pada pengelasan  bawah  air  basah di  laut, pelabuhan  maupun  sungai.  Masih  sangat  terbatas ditemui  kajian  mengenai  pengaruh  aliran  air  dan kedalaman pada pengelasan bawah air basah terhadap sifat  fisik  dan  kekerasan.  Chen  telah  mempelajari pengaruh aliran air pada stabilitas busur dan transfer logam  dalam  UWW  menggunakan  jenis  pengelasan flux  cored  arc  welding (FCAW)  pada  material  baja karbon  rendah  (Q235)  [9].  Informasi  mengenai  sifat fisik  dan  kekerasan  hasil  UWW  menggunakan  jenis pengelasan shielded metal arc welding (SMAW) pada air  yang  mengalir  pada  kecepatan  dan  kedalaman
tertentu belum didapatkan. Oleh karena itu, kajian ini dilaksanakan  untuk  mengamati  cacat  hasil  UWW yang  dilakukan  pada  air  yang  mengalir  pada  variasi kedalaman  tertentu  dengan  kecepatan  aliran  yang divariasi.

## 2. Metode
Bahan  yang  digunakan  dalam  kajian  ini  adalah  baja karbon rendah SS400 dengan dimensi 400 mm x 100 mm  x  4  mm  yang  ditunjukkan  Gambar  1.  SS400 merupakan  golongan  baja  karbon  rendah  yang memiliki  tingkat  kemurnian  sebesar  96,4  %  [17]. Komposisi  kimia  berdasarkan  uji  spectrometer ditunjukkan pada Tabel 1.
Gambar 1. Dimensi spesimen (mm).
Tabel  1. Komposisi  kimia  baja  SS400  berdasarkan  uji spectrometer.
Pengelasan  dilakukan  di  dalam  air  dengan  pompa penyemprot  yang  dibuat  sedemikian  rupa  agar mendapatkan  kecepatan  aliran  air  yang  ditentukan. Pompa  yang  digunakan  adalah  Yamamax  1,5  HP dengan  debit  450  liter/menit  serta  saluran  input  dan output sebesar 2 inchi dengan ukuran ujung nozzle 1 ¼”.  Pengukuran  kecepatan  aliran  diukur  di  darat. Sistem  penyemprot  aliran  air  ditunjukkan  pada Gambar 2.
Gambar 2. Sistem penyemprot aliran air.
Variabel terkontrol dalam kajian ini adalah kecepatan las pada 1,5 mm/s, arus 90 A, elektroda E6013 (RB26) dengan  diameter  4  mm,  jenis  polaritas  elektroda negatif,  jarak  penyemprotan  10  cm,  arah  aliran  air berlawanan  dengan  arah  pengelasan,  dan  air  tawar. Pengujian yang dilakukan antara lain; pengujian foto
radiografi  untuk  mengetahui  cacat  pada  sambungan las,  pengujian  makro  untuk  mengetahui  cacat  dan kedalaman penetrasi, pengujian mikro untuk mengetahui  struktur mikro, dan pengujian kekerasan vickers untuk mengetahui perbedaan kekerasan  hasil las. Variabel bebas yaitu, kedalaman air (darat, 2,5 m, dan 5 m) dan kecepatan aliran air (0 m/s, 1 m/s, dan 2 m/s). Skema pengelasan ditunjukkan pada Gambar 3.
Gambar 3. Skema pengelasan (mm).

## 3. Hasil dan Pembahasan

## Data Hasil Uji Radiografi
Berdasarkan  hasil  uji  radiografi  pada  Gambar  4 menunjukkan  bahwa  terjadi  berbagai  macam  cacat pada  sambungan  las  terutama  pada  kondisi pengelasan  bawah  air  basah.  Cacat  yang  terjadi meliputi incomplete  penetration ( I )  yang  terjadi  di semua  sambungan  las, spatter ( S ),  porositas  ( P ), undercut ( U ), concavity ( V ), dan irregular surface ( Z ). Incomplete penetration adalah kurangnya penembusan  logam  cair  lasan  yang  terjadi  karena teknik  pengelasan  yang  kurang  baik  terutama heat input yang kurang. Cacat spatter banyak terjadi pada pengelasan di darat yang disebabkan oleh suhu logam cair las yang terlalu tinggi. Cacat tersebut jumlah dan ukuran terbesar dapat dilihat pada Tabel 2.
Darat Kedalaman 2,5 m, tanpa aliran
Kedalaman 2,5 m, aliran 1 m/s
Kedalaman 2,5 m, aliran 2 m/s
Kedalaman 5 m, tanpa aliran Kedalaman 2,5 m, aliran 1 m/s Kedalaman 5 m, aliran 2 m/s
Gambar 4. Hasil pengelasan dan uji radiografi.
Pengelasan bawah air basah menyebabkan terjadinya cacat porositas  yang ditunjukkan pada Gambar 5 (d, e,  f,  dan  g)  dengan  jumlah  dan  ukuran  porositas terdapat  pada  Tabel  2.  Porositas  tersebut  terjadi karena  inklusi  hidrogen  yang  muncul  akibat  adanya kontak  dengan  air  secara  langsung.  Air  yang  terjadi kontak  langsung  dengan  busur  las  pada  suhu  yang tinggi terdisosiasi menjadi gas hidrogen dan oksigen [6].  Partikel  gas  tersebut  tidak  sempat  keluar  ke permukaan dan terjebak dalam logam cair lasan akibat pemadatan  yang  cepat  [13].  Tabel  2  menunjukkan bahwa  kedalaman  maupun  tekanan  air  yang meningkat  menyebabkan  meningkatnya  porositas pada logam las.
Tabel 2. Daftar cacat sambungan las hasil radiografi.
Undercut terlihat pada Gambar 5 (b, c, d, f, dan g) dan concavity terlihat  pada  Gambar  5  (c,  d,  f,  dan  g). Pengelasan dalam air dengan kecepatan aliran 2 m/s terdapat undercut dan concavity yang paling banyak. Berdasarkan  Tabel  2, Undercut lebih  banyak  terjadi pada  pengelasan  yang  terdapat  aliran  air.  Hal  ini terjadi karena meningkatnya disipasi panas pengelasan  akibat  kecepatan  aliran  air  yang  tinggi yang  mengakibatkan  penurunan  suhu  busur  dan penyusutan busur [9]. Kecepatan aliran air yang tinggi (2 m/s) mengakibatkan adanya banyak cacat irregular surface yang  ditunjukkan  pada  Gambar  5  (d  dan  g) serta Gambar 5 (d dan g) yaitu permukaan logam las yang terlalu lebar dan terlalu sempit serta permukaan yang terlalu cembung dan cekung. Irregular surface terjadi akibat stabilitas busur pengelasan yang buruk. Irregular  surface juga  terjadi  akibat  proses  transfer busur  logam  cair  yang  kurang  baik  akibat terdorong oleh aliran air yang tinggi [17, 9, 18, 20].
Darat
Kedalaman 2,5 m, tanpa aliran Kedalaman 2,5 m, aliran 1 m/s Kedalaman 2,5 m, aliran 2 m/s Kedalaman 5 m, tanpa aliran
Kedalaman 2,5 m, aliran 1 m/s
Kedalaman 5 m, aliran 2 m/s Keterangan:
I : incomplete penetration U : undercut P : porositas Z : irregular surface V : concavity S : spatter Gambar 5. Cacat las bawah air hasil uji radiografi.

## Data Foto Makro
Foto  makro  pada  Gambar  6  dan  Tabel  3  merupakan hasil pemotongan spesimen las yang dipotong secara melintang dan membujur. Pengujian foto makro pada Tabel  3  terlihat  bahwa  terjadi  perbedaan  kedalaman penetrasi  las  dan  porositas  akibat  perbedaan kedalaman  pengelasan  dan  kecepatan  aliran  air. Berdasarkan  hasil  uji  foto  makro  yang  ditunjukkan pada  Tabel  3  terlihat  jelas  akibat  peningkatan kecepatan  aliran  air  menyebabkan  adanya  porositas. Pengelasan bawah air basah pada kecepatan aliran air 2  m/s  seperti  pada  Tabel  3  (c  dan  f)  terlihat  jelas adanya porositas  yang  besar pada  logam  las. Inklusi gas akan  meningkat seiring dengan peningkatan  laju pendinginan  [21].  Pengelasan  yang  dialiri  air menyebabkan terjadinya perpindahan panas konveksi secara  paksa.  Kecepatan  aliran  air  yang  semakin tinggi  berbanding  lurus  dengan heat  loss [22].  Hal tersebut  menyebabkan  adanya  pendinginan  yang sangat  cepat  dibandingkan  pengelasan  di  darat maupun pada air yang diam. Pendinginan yang sangat cepat  tersebut  menyebabkan  pemadatan  logam  las yang cepat sehingga gas  yang ada dalam  logam cair tidak sempat keluar [7, 18]. Peningkatan arus las dan pengurangan kecepatan pengelasan dapat menaikkan heat  input . Heat  input yang  lebih  besar  akan mengurangi  kecepatan  pendinginan  dan  waktu pemadatan  logam  cair  las  yang  lebih  lama  sehingga gas dalam logam cair dapat keluar [24].

## Membujur
Gambar 6. Foto makro potongan melintang dan membujur las darat.
Hasil  pengelasan  pada  kedalaman  2,5  m  dan  5  m dengan kecepatan aliran 2 m/s pada Tabel 3 (c dan f) jika  dibandingkan  jelas  terlihat  bahwa  pengelasan dengan kedalaman 5 m menghasilkan porositas yang lebih  besar daripada pengelasan pada kedalaman  2,5 m.  Fydrych  dan  Rogalski  [25]  menyatakan  air merupakan salah satu sumber utama adanya hidrogen. Peningkatan arus pengelasan dan salinitas menyebabkan  penurunan  kandungan  hidrogen  [26]. Jumlah  difusi  hidrogen  tergantung  pada  tekanan  air atau  kedalaman  pengelasan  [25].  Peningkatan kedalaman air menyebabkan tekanan hidrostatis yang semakin  tinggi.  Tekanan  hidrostatis  menyebabkan gelembung  pelindung  las  semakin  cepat  naik  ke permukaan.  Peningkatan  kecepatan  gelembung pelindung  las  ke  permukaan  dan  ukuran  gelembung semakin kecil menyebabkan perlindungan pada busur las berkurang [27, 28]. Kurangnya perlindungan busur las  dari  gelembung  menyebabkan  meningkatnya porositas  [6].  Gas  penyebab  porositas  yang  muncul pada  logam  cair  akan  sulit  keluar  akibat  tekanan hidrostatis  yang  tinggi  seperti  yang  terlihat  pada skema Gambar 7 (b) [6]. Gambar 7 (c)  menjelaskan skema  porositas  yang  terjadi  pada  hasil  pengelasan pada  Tabel  3  (g)  di  mana  pada  saat  gelembung  gas porositas  mulai  keluar  dari  logam  cair  terjadi pembekuan  yang  sangat  cepat  sehingga  terbentuk porositas yang bentuknya seperti gelembung gas yang naik ke permukaan.
Tabel 3. Hasil foto makro potongan daerah sambungan las.
Gambar 7. Skeman analisa gaya pada ekspansi gas porositas pada saat transmisi droplet [6].
Hasil  pengukuran  kedalaman  penetrasi  logam  las secara  langsung  yang  ditunjukkan  pada  Gambar  8 membuktikan  bahwa  kedalaman  pengelasan  dan kecepatan  aliran  air  berpengaruh  terhadap  penetrasi logam las. Gambar 8 menunjukkan bahwa pengelasan tanpa  aliran  dengan  meningkatnya  kedalaman pengelasan mengakibatkan kedalaman penetrasi yang berkurang.  Pengelasan  bawah  air  basah  tanpa  aliran air  menghasilkan  kedalaman  penetrasi  yang  paling rendah  dengan  kedalaman  penetrasi  0,9  mm  pada kedalaman 2,5  m dan 0,8  mm pada kedalaman 5  m. Hasil pengelasan bawah air basah dengan kecepatan 1 m/s  menunjukkan  kedalaman  penetrasi  yang  paling tinggi  mencapai  1,7  mm  pada  kedalaman  2,5  m maupun  5  m.  Kedalaman  penetrasi  berkurang  pada aliran air dengan kecepatan 2 m/s dengan kedalaman penetrasi  1,4  mm  pada  kedalaman  2,5  m  maupun kedalaman 5 m. Kedalaman penetrasi akan berkurang seiring  dengan  kedalaman  air  yang  meningkat  [6]. Tekanan  tinggi  menaikkan  titik  didih  titik  air  dan
busur  las  terkompresi.  Bertambahnya  titik  didih mengakibatkan panas las lebih banyak hilang selama pengelasan  proses,  yang  menyebabkan  tingkat pengenceran  las  menurun  seiring  meningkatnya kedalaman.  Penurunan  panas  las  akan  menurunkan kedalaman penetrasi las [6].
Pengelasan dengan aliran air pada kecepatan aliran air 1 m/s menghasilkan kedalaman penetrasi yang paling dalam  yang  diakibatkan  oleh droplet yang  selama proses metal transfer terdorong oleh aliran air dengan skema  seperti  pada  Gambar  9  Logam  cair  las  juga terdorong oleh air menuju belakang elektroda las dan terkumpul  yang  menyebabkan  energi  panas  yang diterima base metal menjadi lebih banyak. Dorongan dari  aliran  air  yang  lebih  mendominasi  daripada kenaikan  kecepatan  pendinginan  ini  menyebabkan penetrasi  logam  las  yang  lebih  dalam.  Kecepatan aliran  air  yang  bertambah  tinggi  hingga  2  m/s menyebabkan  adanya heat  loss yang  tinggi.  Adanya heat  loss yang  tinggi  akibat  konveksi  paksa  ini menyebabkan  heat  input  yang  berkurang  sehingga logam cair volumenya menurun yang mengakibatkan kedalaman penetrasi berkurang [9].
Gambar 8. Grafik pengaruh kedalaman dan kecepatan aliran air terhadap kedalaman penetrasi logam las.
Gambar 9. Skema transfer droplet.

## Data Foto Mikro
Base metal pada baja SS400 berdasarkan pengamatan terlihat  seperti  pada  Gambar  10  (a)  dengan  struktur ferrite dan pearlite .  Struktur ferrite mempunyai kekerasan  dan  kekuatan  tarik  rendah  serta  ulet, sedangkan  struktur pearlite memiliki  kekuatan  tarik lebih kuat dan keras serta lebih getas dibanding ferrite [29].
Gambar  10  (b-h)  menunjukkan  daerah weld  metal hasil  pengelasan  dengan  variasi  kedalaman  dan kecepatan  aliran  air. Weld  metal terdiri  dari  empat jenis campuran ferrite : grain boundary ferrite (GBF), ferrite with second phase (FSP), acicular ferrite (AF) dan polygonal ferrite (PF) [30]. Pengelasan bawah air basah  dengan  aliran  air  yang  semakin  tinggi kecepatanya  menyebabkan  laju  pendinginan  yang semakin  tinggi  [9].  Laju  pendinginan  yang  tidak merata  dan  suhu  lingkungan  yang  lebih  rendah menyebabkan  struktur  mikro  daerah weld  metal kurang  seragam  dan  mengandung  lebih  sedikit  PF [10]. Bertambahnya heat input pengelasan menghasilkan ukuran butir meningkat dengan jumlah relatif  FSP  dan  AF  berkurang  serta  meningkatnya GBF  dan  PF.  Lebar  GBF  dan  FSP  juga  meningkat dengan  meningkatnya  input  panas  pengelasan. Heat input las  yang  meningkat  berarti  berkurangnya kecepatan  pendinginan  selama  proses  pengelasan. FSP  memiliki  sifat  dengan  nilai  impak  yang  rendah serta nilai persentase elongasi  yang rendah [30]. AF memiliki  sifat  kekuatan  tarik  dan  kekerasan  yang tinggi serta nilai impak yang bagus dibanding PF dan GBF [16].
Gambar 10 (b) menunjukkan daerah weld metal hasil pengelasan darat terdapat PF, FSP, dan GBF. FSP dan GBF  memiliki  ukuran  yang  paling  besar  dibanding pengelasan  di  dalam  air  yang  disebabkan  oleh kecepatan  pendinginan  yang  lambat.  Meningkatnya kecepatan  aliran  air  hingga  1  m/s  pada  pengelasan dengan kedalaman 2,5 m menghasilkan struktur GBF dan FSP yang lebih kecil dan pipih yang ditunjukkan pada  Gambar  10  (d).  Struktur  AF  banyak  yang muncul dengan berkurangnya struktur PF. Kecepatan aliran  2  m/s  pada  kedalaman  2,5  m  menyebabkan struktur  GBF  tidak  muncul  namun  struktur  AF menjadi  lebih  banyak  serta  struktur  PF  juga bertambah banyak.
Pengelasan  bawah  air  basah  pada  kedalaman  5  m memiliki struktur mikro yang sedikit berbeda dengan pengelasan pada kedalaman 2,5 m. Hasil pengelasan tanpa aliran jika dibandingkan dengan kedalaman 2,5 m memiliki struktur mikro GBF dan FSP yang lebih kecil  dan  pipih.  Kedalaman  5  m  dengan  kecepatan aliran  1  m/s  menghasilkan  FSP  dan  AF  yang  lebih banyak  dan  rapat  dibandingkan  dengan  kedalaman 2,5.  Struktur  mikro  kecepatan  aliran  2  m/s  pada kedalaman  5  m  banyak  mengandung  FSP  dan  AF dibanding kedalaman 2,5 m maupun kedalaman 5 m dengan  kecepatan  aliran  1  m/s  maupun  tanpa  aliran. Jumlah PF juga mengalami banyak penyusutan akibat tidak ada waktu yang cukup untuk berkembang [10].
Adanya  AF  dan  FSP  menjadi  faktor  utama  daerah weld metal memiliki kekerasan yang tinggi. Semakin banyak  struktur  AF  maka weld  metal akan menghasilkan  hasil  uji  kekerasan  yang  semakin tinggi.  Dengan  demikian  berdasarkan  pengamatan struktur mikro pada pengelasan dengan kedalaman 5
m  dan  kecepatan  aliran  2  m/s  akan  menghasilkan kekerasan yang tinggi.
Base metal Weld metal las darat
Weld metal kedalaman 2,5 m tanpa aliran
Weld metal kedalaman 2,5 m aliran 1 m/s
Weld metal kedalaman 2,5 m aliran 2 m/s
Weld metal kedalaman 5 m tanpa aliran
Weld metal kedalaman 5 m aliran 1 m/s
Weld metal kedalaman 5 m aliran 2 m/s Gambar 10. Struktur mikro base metal dan weld metal.
Daerah HAZ hasil pengelasan menghasilkan struktur mikro  yang  terdiri  dari ferrite dan pearlite [31]. Gambar 11 menunjukkan bahwa semakin dalam dan semakin  tinggi  kecepatan  aliran  air  membentuk struktur butir pada daerah HAZ yang semakin halus. Butir-butir  paling  halus  terdapat  pada  pengelasan bawah air basah dengan kedalaman 5 m dan kecepatan aliran  air  2  m/s  seperti  pada  Gambar  11  (g). Base metal memiliki  ukuran  butir  yang  lebih  kasar  jika dibandingkan  pada  daerah  HAZ  pada  pengelasan  di darat.  Kenaikan  kecepatan  aliran  air  menyebabkan adanya kenaikan laju pendinginan dan berkurangnya heat input pengelasan. Laju pendinginan yang sangat cepat mengganggu pertumbuhan butir dan menyebabkan ukuran butir jauh lebih halus daripada pengelasan di udara [10].
Daerah  HAZ  hasil  pengelasan  mengasilkan  struktur mikro  yang  terdiri  dari ferrite dan pearlite .  Gambar 11 menunjukkan bahwa semakin dalam dan semakin tinggi kecepatan aliran air  membentuk struktur butir pada  daerah  HAZ  yang  semakin  halus.  Butir-butir paling  halus  terdapat  pada  pengelasan  bawah  air basah dengan kedalaman 5 m dan kecepatan aliran air 2  m/s  seperti  pada  Gambar  11  (g).  Berdasarkan Gambar 11 (a dan b) ukuran butir pada pengelasan di darat memiliki ukuran yang jauh lebih kasar daripada pengelasan  di  dalam  air.  Kenaikan  kecepatan  aliran
air  menyebabkan  adanya  kenaikan  laju  pendinginan dan  berkurangnya heat  input pengelasan.  Laju pendinginan yang sangat cepat mengganggu pertumbuhan  butir  dan  menyebabkan  ukuran  butir jauh lebih halus daripada pengelasan di udara [10].
Sifat mekanik logam dipengaruhi oleh struktur mikro. Ukuran  butir  logam  hasil  pengelasan  akan  berubah sesuai  dengan  kecepatan  pendinginan.  Kenaikan kecepatan  pendinginan  akan  menghasilkan  ukuran butir yang semakin kecil. Semakin halus ukuran butir menyebabkan  kekuatan  tarik  dan  kekerasannya meningkat [32]. Berdasarkan hasil dari struktur mikro tersebut kedalaman pengelasan hingga 5 m memiliki efek  yang  lebih  besar  terhadap  perubahan  struktur mikro  jika  dibandingkan  dengan  pengaruh  dari kecepatan aliran hingga 2 m/s. Gelembung pelindung pengelasan  yang  semakin  cepat  naik  ke  permukaan berakibat  logam  las  semakin  sering  bersentuhan dengan  air  yang  berakibat  naiknya  kecepatan pendinginan [6].
Input panas nyata selama pengelasan bawah air adalah sekitar 8% lebih rendah daripada di udara. Suhu busur pengelasan  bawah  laut  sekitar  4%  lebih  rendah  dari busur  pengelasan  di  udara  dan  perbedaannya  lebih besar untuk air yang lebih dalam [10].
HAZ las darat
HAZ kedalaman 2,5 m tanpa aliran
HAZ kedalaman 2,5 m aliran 1 m/s
HAZ kedalaman 2,5 m aliran 2 m/s
HAZ kedalaman 5 m tanpa aliran
HAZ kedalaman 5 m/s aliran 1 m
HAZ kedalaman 5 m aliran 2 m/s Gambar 11. Struktur mikro weld metal daerah HAZ.
Gambar  12  menunjukkan  diagram  transformasi  fasa continuous  cooling  transformation (CCT)  dari  baja karbon  rendah  dengan  kadar  C  sebesar  0,34%. Kandungan  kadar  C  tersebut  sangat  mirip  dengan material  yang  digunakan  sebagai base  metal dalam pengelasan  ini.  Tingkat  pendinginan,  terutama  di pengelasan  bawah  air  di  mana  waktu  pendinginan sangat  singkat.  Waktu  ( Δt )  8/5  (waktu  pendinginan dari 800 o hingga 500 o C) adalah antara 1 dan 6 detik yang  merupakan pendinginan  yang sangat cepat dan tidak memberikan cukup waktu untuk gas meninggalkan kolam las [33].
Pendinginan ke kisaran suhu 700-550°C ditunjukkan pada  Gambar  12,  FSP  tumbuh  pada  daerah proeutektoid  ferrite atau austenite dan  meluas  ke interior  butir austenite yang  tidak  dapat  berubah. Pendinginan  sekitar  500°C  AF  akan  tumbuh  pada inklusi  yang  terletak  di  interior  butir austenite dan tumbuh dalam bentuk jarum. Pada pendinginan lebih lanjut  ke  suhu  kamar, austenite yang  tersisa  dapat berubah sepenuhnya atau sebagian menjadi martensite .  Secara  umum,  struktur  mikro ferrite acicular dengan kombinasi kekuatan dan ketangguhan yang sangat baik menjadi struktur mikro yang menguntungkan [21].
Gambar 12. Diagram transformasi fasa CCT baja karbon rendah [21].

## Data Uji Kekerasan (Micro Vickers)
Berdasarkan  hasil  pengujian  kekerasan  dengan  uji keras vickers maka  data  kekerasan  hasil  pengelasan dapat  dijabarkan pada Gambar 13 dan 14 Kekerasan paling  rendah  terdapat  pada  pengelasan  di  darat dengan  nilai  kekerasan  tertinggi  pada  daerah weld metal 131,4  HV,  daerah  HAZ  139,5  HV,  dan base metal 108  HV.  Sedangkan  nilai  kekerasan  tertinggi terdapat  pada  pengelasan  bawah  air  basah  dengan kedalaman 5 m pada kecepatan aliran air 2 m/s dengan nilai kekerasan tertinggi pada daerah weld metal 188,8 HV,  daerah  HAZ  233,7  HV,  dan base  metal 110,7 HV.  Pengelasan  bawah  air  basah  yang  memiliki kekerasan  paling  rendah  terdapat  pada  pengelasan dengan  kedalaman  2,5  m  tanpa  aliran  air.  Nilai kekerasan tertinggi pada daerah weld metal 141,7 HV, daerah HAZ 157 HV, dan base metal 109,6 HV.
Peningkatan  kedalaman  pengelasan  dari  kedalaman 2,5 m ke 5 m berpengaruh terhadap kekerasan secara signifikan yang grafiknya dapat dilihat pada Gambar 13 dan 14. Kedalaman pengelasan memiliki pengaruh yang  lebih  besar daripada kenaikan kecepatan aliran air  terhadap  nilai  kekerasan  pada  daerah weld  metal maupun HAZ. Daerah HAZ pada pengelasan dengan kedalaman  2,5  m  pada  kecepatan  aliran  2  m/s mempunyai  kekerasan  tertinggi  sebesar  170,6  HV sedangkan  kekerasan  tertinggi  pada  kedalaman  5  m dengan aliran 2 m/s adalah 233,7 HV.
Kenaikan  kekerasan  sambungan  las  akibat  kenaikan kedalaman air dan kecepatan aliran aliran air tersebut diakibatkan  kecepatan  pendinginan  yang  meningkat atau  akibat  berkurangnya heat  input .  Hal  tersebut terjadi karena weld metal dan base metal bersentuhan langsung  dengan  air  dan  terjadi  konveksi  paksa karena adanya aliran air [9]. Peningkatan kedalaman pengelasan  mengakibatkan  gelembung  pelindung cepat  naik  ke  permukaan  sehingga  sambungan  las lebih banyak terkena air secara langsung [5, 35, 39]. Peningkatan kecepatan pendinginan atau berkurangnya heat input akan menyebabkan pertumbuhan  AF  dan  FSP  yang  meningkat. Peningkatan AF dan FSP berperan terhadap kenaikan kekerasan  sambungan  las  bawah  air  basah.
Peningkatan heat input menghasilkan butir yang kasar sehingga  akan  mengurangi  kekerasan  dan  kekuatan pada  daerah  HAZ  [35].  Semakin  halus  ukuran  butir menyebabkan  kekuatan  tarik  dan  kekerasannya meningkat [32].
Gambar 13. Distribusi kekerasan dari weld metal, HAZ dan base metal kedalaman 2,5 m.
Gambar 14. Distribusi kekerasan dari weld metal, HAZ dan base metal kedalaman 5 m.

## 4. Kesimpulan
Kesimpulan  yang  diperoleh  dari  kajian  ini  adalah bahwa  peningkatan  kecepatan  aliran  dan  kedalaman air menyebabkan porositas yang semakin banyak dan besar. Pengelasan dalam air dengan kecepatan aliran 2  m/s  terdapat undercut dan concavity yang  paling banyak  serta  terjadinya  cacat irregular  surface . Porositas  terbesar  terjadi  pada  pengelasan  dengan kedalaman  5  m  dengan  kecepatan  aliran  2  m/s. Peningkatan  kedalaman  air  pada  pengelasan  tanpa aliran  menyebabkan  berkurangnya  penetrasi weld metal .  Kecepatan aliran 1 m/s menghasilkan penetrasi logam  las  paling  tinggi  di  semua  kedalaman pengelasan  dengan  kedalaman  1,7  mm.  Struktur mikro acicular  ferrite (AF)  dan ferrite  with  second phase (FSP)  meningkat  seiring  dengan  kenaikan kedalaman  dan  kecepatan  aliran  air.  AF  dan  FSP paling  banyak  ditemui  pada  kedalaman  5  m  dan kecepatan  aliran  air  2  m/s.  Daerah  HAZ  memiliki struktur  mikro  yang  semakin  kecil  seiring  dengan kenaikan  kedalaman  dan  kecepatan  aliran  air. Kekerasan sambungan  las  meningkat seiring  dengan kenaikan  kedalaman  dan  kecepatan  aliran  air. Kedalaman pengelasan 5  m dengan kecepatan aliran 2  m/s  memiliki  kekerasan  yang  paling  tinggi  pada
daerah weld metal maupun HAZ. Kekerasan tertinggi daerah weld metal 188,8 HV dan daerah HAZ 233,7 HV.

## Daftar Pustaka
[1] H.  Sagara,  Y.  Nishio,  dan  H.  Wada,  1997, “Method of Underwater Welding,” United States Pat., no. 19, hal. 1–6.
[2] E.  F.  Alajmi  dan  A.  A.  Alqenaei,  2017, “Underwater Welding Techniques,” Int. J. Eng. Res. Appl., vol. 7, no. 2, hal. 14–17.
[3] B. Chen, C. Tan, dan J. Feng, 2016, “A Study on the  Arc  Caracteristics  of  Underwater  Wet Welding Process,” Int. J. Adv. Manuf. Technol., vol. 86, no. 1–4, hal. 557–564.
[4] Q. J. Sun, W. Q. Cheng, Y. B. Liu, J. F. Wang, C. W. Cai, dan J. C. Feng, 2016, “Microstructure and  Mechanical  Properties  of  Ultrasonic Assisted  Underwater  Wet  Welding  Joints,” Mater. Des., vol. 103, hal. 63–70.
[5] C.  L.  Tsai  dan  K.  Masubuchi,  1979, “Mechanisms  of  Rapid  Cooling  in  Underwater Welding,”  Appl. Ocean Res., vol. 1, no. 2, hal. 99–110.
[6] H. Chen, N. Guo, X. Shi, Y. Du, J. Feng, dan G. Wang, 2018, “Effect of Hydrostatic Pressure on Protective  Bubble  Characteristic  and  Weld Quality  in  Underwater  Flux  Cored  Wire  Wet Welding,” J. Mater. Process. Tech., vol. 259, no. 2, hal. 159–168.
[7] D.  Fydrych,  A. ͆wierczynska,  dan  G.  Rogalski, 2015,  “Effect  of  underwater  wet  welding conditions on the diffusible hydrogen content in deposited metal,” Metall. Ital., vol. 107, no. 11– 12, hal. 47–52.
[8] N.  Saini,  C.  Pandey,  dan  M.  Mohan,  2017, “Effect  of  Diffusible  Hydrogen  Content  on Embrittlement  of  P92  Steel,”  Int.  J.  Hydrogen Energy, vol. 42, no. 27, hal. 17328–17338.
[9] H.  Chen,  N.  Guo,  X.  Shi,  Y.  Du,  dan  J.  Feng, 2018, “Effect of Water Flow on the Arc Stability and  Metal  Transfer  in  Underwater  Flux  Cored Wet Welding,”  J. Manuf. Process., vol. 31, hal. 103–115.
[10] Y.  Zhang,  C.  Jia,  B.  Zhao,  J.  Hu,  dan  C.  Wu, 2016, “Heat Input and Metal Transfer Influences on  the  Weld  Geometry  and  Microstructure During  Underwater  Wet  FCAW,”  J.  Mater. Process. Technol., vol. 238, hal. 373–382.
[11] S.  Narayan,  S.  Tanaka,  A.  Mori,  dan  K. Hokamoto, 2017, “Welding of Sn and Cu Plates Using  Controlled  Underwater  Shock  Wave,”  J. Mater. Process. Technol., vol. 245, hal. 300–308.
[12] J. Wang, Q. Sun, L. Wu, Y. Liu, J. Teng, dan J. Feng,  2017,  “Effect  of  Ultrasonic  Vibration  on Microstructural  Evolution  and  Mechanical Properties of Underwater Wet Welding Joint,” J. Mater. Process. Technol., vol. 246, hal. 185–197.
[13] R.  Johnson,  1997,  The  Effect  of  Water Temperature  on  Underbead  Cracking  of
Underwater  Wet  Weldments,  no.  September. Monterey: Naval Postgraduate School.
[14] W.  Gao,  D.  Wang,  F.  Cheng,  C.  Deng,  Y.  Liu, dan W. Xu, 2015, “Enhancement of the Fatigue Strength of Underwater Wet Welds by Grinding and  Ultrasonic  Impact  Treatment,”  J.  Mater. Process. Technol., vol. 223, hal. 305–312.
[15] J. Feng, J. Wang, Q. Sun, H. Zhao, L. Wu, dan P. Xu, 2017, “Investigation on Dynamic Behaviors of  Bubble  Evolution  in  Underwater  Wet  Flux Cored Arc Welding,” J. Manuf. Process., vol. 28, hal. 156–167.
[16] A.  J.  Wang,  Q.  Sun,  S.  Zhang,  L.  Wu,  dan  J. Feng, 2017, “Through a Visual Sensing Method Characterization of the Underwater Welding Arc Bubble  Through  a  Visual  Sensing  Method,”  J. Mater. Process. Tech.
[17] J.  W.  D.  Callister,  2001,  Fundamentals  of Materials Science and Engineering.
[18] X.  Liu,  G.  Wang,  Y.  Shi,  dan  J.  Zhong,  2007, “Finite Element Simulation of Three Dimensional  Temperature  Field  in  Underwater Welding,” Int J Adv Manuf Technol, vol. 16, hal. 59–65.
[19] H.  L.  Li,  D.  Liu,  Y.  T.  Yan,  N.  Guo,  dan  J.  C. Feng, 2016, “Microstructural Characteristics and Mechanical Properties of Underwater Wet Flux Cored Wire Welded 316L Stainless Steel Joints,” J. Mater. Process. Technol., vol. 238, hal. 423– 430.
[20] J.  Wang,  Q.  Sun,  J.  Ma,  J. Teng,  P.  Jin,  dan  J. Feng, 2019, “Investigation of Acoustic Radiator Affecting  Bubble  Acoustic  Interaction  in Ultrasonic  Wave  Assisted  UWW  at  Shallow Water,”  J.  Manuf.  Process.,  vol.  37,  no. September 2018, hal. 563–577.
[21] X.  Di,  S.  Ji,  F.  Cheng,  D.  Wang,  dan  J.  Cao, 2015, “Effect of Cooling Rate on Microstructure
, Inclusions and Mechanical Properties of Weld Metal  in  Simulated  Local  Dry  Underwater Welding,” Mater. Des., vol. 88, hal. 505–513.
[22] F. P. Incropera, D. P. Dewitt, T. L. Bergman, dan A.  S.  Lavine,  2011,  Fundamentals  of  Heat  and Mass  Transfer,  7th  ed.  New  York:  John  Wiley and Sons.
[23] W. G. D. Wang, F. C. C. Deng, dan W. Xu, 2015, “Underwater  Wet  Welding  for  HSLA  Steels :
Chemical Composition , Defects , Microstructures  ,  and  Mechanical  Properties,” Acta Metall. Sin. (English Lett.).
[24] Y.  Shi,  Y.  Hu,  Y.  Yi,  S.  Lin,  dan  Z.  Li,  2017, “Porosity and Microstructure of Underwater Wet FCAW  of  Duplex  Stainless  Steel,”  Metallogr. Microstruct. Anal., vol. 6, no. 5, hal. 383–389.
[25] P.  Taylor,  D.  Fydrych,  dan  G.  Rogalski,  2011, “Effect  of  Shielded  Electrode  Wet  Welding Conditions  on  Diffusion  Hydrogen  Content  in Deposited Metal,” Weld. Int., no. January 2015, hal. 37–41.
[26] D.  Fydrych  dan  G.  Rogalski,  2017,  “Diffusible Hydrogen Management in Underwater Wet Self Shielded  Flux  Cored  Arc  Welding,”  Int.  J. Hydrogen Energy, hal. 1–9.
[27] N. Guo, Y. Du, J. Feng, W. Guo, dan Z. Deng, 2015,  “Study  of  Underwater  Wet  Welding Stability Using an X-ray Transmission Method,”
J. Mater. Process. Technol., vol. 225, hal. 133–
138.
[28] H.  Chen,  N.  Guo,  L.  Huang,  X.  Zhang,  dan  J. Feng,  2019,  “Effects  of  Arc  Bubble  Behaviors and  Characteristics  on  Droplet  Transfer  in Underwater Wet Welding Using In Situ Imaging Method,” Mater. Des., hal. 107696.
[29] Y. Zhao, X. Tong, X. H. Wei, S. S. Xu, S. Lan, dan  Z.  W.  Zhang, 2019,  “Effects  of Microstructure  on  Crack  Resistance  and  Low Temperature  Toughness  of  Ultra  Low  Carbon
High Strength Steel,” Int. J. Plast., vol. 64, hal. 1–35.
[30] W. Gao, D. Wang, F. Cheng, X. Di, C. Deng, dan W.  Xu,  2016,  “Microstructural  and  Mechanical Performance  of  Underwater  Wet  Welded  S355 Steel,” J. Mater. Process. Technol., vol. 238, hal. 333–340.
[31] J. Nixon dan J. Billingham, 1987, “A Survey of Underwater  Welding  Techniques,”  Pergamon Journals Ltd., vol. 11, no. 3, hal. 143–148.
[32] F.  C.  Liu  dan  T.  W.  Nelson,  2018,  “A  Grain Structure  Evolution  ,  Grain  Boundary  Sliding and  Material  Flow  Resistance  in  Friction Welding of Alloy 718,” Mater. Sci. Eng. A, vol. 710, no. October 2017, hal. 280–288.
[33] E.  C.  P.  Pessoa  dan  S.  Liu,  2003,  “Study  of Porosity  Location  in  Fresh  Water  Wet  Welds,”
Offshore Mech. Arct. Eng., hal. 1–7.
[34] J. Wang, Q. Sun, Z. Pan, J. Yang, dan J. Feng, 2018,  “Effects  of  Welding  Speed  on  Bubble Dynamics  and  Process  Stability  in  Mechanical Constraint-Assisted Underwater Wet Welding of Steel Sheets,” J. Mater. Process. Tech.
[35] R.  Kumar,  S.  Chattopadhyaya,  dan  S.  Kumar, 2015,  “Influence  of  Welding  Current  on  Bead Shape  ,Mechanical  and  Structural  Property  of
Tungsten  Inert  Gas  Welded  Stainless  Steel,” Mater. Today Proc., vol. 2, no. 4–5, hal. 3342– 3349.