DOI: http://dx.doi.org/10.22146/jmdt.63215 e-ISSN: 2685-8029, ISSN: 2716-1293
Studi Eksperimental Pengendalian Heat Input Guna Pencegahan Burn-Through pada Perbaikan Pipa Dengan Metode Weld-Deposition
K. A. Pambudi * dan M. N. Ilman
Departemen Teknik Mesin dan Industri, Fakultas Teknik, Universitas Gadjah Mada Jl. Grafika 2, Yogyakarta 55281, Indonesia E-mail: kurniawan4480@gmail.com

## Abstrak
Pada industri minyak dan gas bumi, selain digunakan dalam proses penyambungan pipa minyak dan gas bumi, pengelasan juga digunakan untuk perbaikan penguatan dinding pipa ketika terjadi penurunan ketebalan, salah satunya dengan metode perbaikan yang dilakukan adalah weld-deposition . Namun demikian, metode ini memiliki risiko kegagalan berupa burn-through dan hydrogen cracking . Pada penelitian ini, dilakukan pengelasan deposisi pada pipa API 5L X52 dengan nominal diameter 4 inchi (101.6 mm) dan sisa ketebalan dinding pipa 4 mm yang dialiri air dengan kecepatan 15,4 liter per menit (lpm). Dari hasil pengujian ini, akan didapatkan nilai temperatur pada dinding pipa dan waktu yang diperlukan untuk terjadi penurunan suhu dari 800 o C ke 500 o C ( Δ t 8/5 ). Pengujian menggunakan beberapa nilai heat input yang merupakan manifestasi dari kuat arus I antara 160 – 200 A, voltase V sekitar 24 – 30 V, dan kecepatan pengelasan v bervariasi dengan interval 2 – 10 mm/s yang menghasilkan heat input pada rentang 0,3031 kJ/mm sampai dengan 1,6907 kJ/mm, sedangkan parameter lain diasumsikan tetap. Penelitian ini menghasilkan rekomendasi pengelasan dengan metode weld-deposition pada pipa i n-service dengan mengaplikasikan heat input pada rentang 0,5388 kJ/mm sampai dengan 1,3526 kJ/mm untuk debit alir fluida air 15,4 lpm untuk menghindari potensi timbulnya hydrogen crack dan burn-through . Burn-through sendiri terjadi pada heat input 1,6907 kJ/mm pada kecepatan pengelasan 2 mm/s.
Kata kunci : API 5L X52, weld-deposition, burn-through, hydrogen crack, heat input, in-service welding.

## Abstract
In the oil and gas industry, welding is widely used for joining welded steel and pipelines. A welding technique is also used for repair damage of the piping system due to a decrease in thickness. One of the repair methods used is weld-deposition. However, this method causes a risk of failure in the form of burn-through and hydrogen cracking. In this study, deposition welding was carried out on API 5L X52 pipe having a nominal diameter of 4 inches (101.6 mm) and the remaining thickness of the pipe wall of 4 mm in which water was flowed at average speed of 15.4 litres per minutes (lpm). The welding process was conducted at current I of 160 - 200 A, the voltage V of around 24 - 30 V whereas the welding speed v was varied in the intervals of 2 - 10 mm/s hence resulting in different weld heat inputs of 0, 3031 kJ/mm to 1,6907 kJ/mm while other parameters are assumed to be constant. During experiments, the pipe wall temperatures were measured using thermocouples from which the cooling time from 800 o C to 500 o C, na mely  Δt 8/5 for various welding speeds were obtained. This research produces recommendations for welding with the weld-deposition method on in-service pipes by applying heat input in the range 0.5388 kJ/mm to 1.3526 kJ/mm for a water flow rate of 15,4 lpm to avoid potential hydrogen crack and burn-through. Results show that increasing heat input hence lowering welding speed tends to decrease the HAZ and burn through occurs at the heat input of 1,6907 kJ/mm corresponding to the welding speed of 2 mm/s.
Keywords : API 5L X52, weld-deposition, burn-through, hydrogen crack, heat input, in-service welding.

## 1. PENDAHULUAN
Pada industri minyak dan gas bumi, pengelasan sangat erat dengan penggunaan pipa baja yang digunakan sebagai moda transportasi minyak dan/atau gas bumi. Selain digunakan untuk menyambung pipa minyak dan gas bumi, pengelasan juga dilakukan untuk memperbaiki kerusakan yang terjadi pada sistem perpipaan. Kerusakan pada dinding pipa dapat mengakibatkan penurunan ketebalan pipa, sehingga mengakibatkan menurunnya kekuatan pipa dalam menahan tekanan fluida yang mengalir. Pada kondisi ini perkuatan dinding pipa perlu dilakukan salah satunya dengan metode weld-deposition . Namun demikian, metode ini memiliki risiko kegagalan berupa burn-through dan hydrogen crack . Pada studi ini, akan dilakukan pembahasan mengenai perbaikan pada sistem perpipaan dengan metode weld- deposition dengan lebih spesifik menentukan parameter–parameter pengelasan yang digunakan untuk mencegah terjadinya kegagalan burn-through pada proses pengelasan pipa yang dialiri fluida (in-service) dan mencegah terjadinya hydrogen crack. Sehingga, diharapkan ketika perbaikan dilakukan tanpa menghentikan aliran fluida dalam pipa, maka dapat mengurangi potential commercial lost.
Metode yang digunakan untuk mengidentifikasi terjadinya burn-through adalah mengukur temperatur maksimum pada dinding dalam pipa dan menggunakan distribusi temperatur untuk mengetahui penurunan kekuatan dari pipa. Boring dkk (2008) menyatakan bahwa temperatur di dinding dalam pipa harus dijaga agar tetap berada di bawah suhu 982oC untuk alasan keamanan. Nilai ini sudah mengakomodasi faktor keamana sebesar 278oC sesuai kajian Bruce dan Amend (2009) yang menyatakan bahwa burn-through tidak terjadi pada temperatur di bawah 1260oC. Wade (1978) menggunakan pipa X60 dan elektroda berdiameter 3,2 dan 4,0 mm pada pipa dengan ketebalan sampai dengan 6 mm menggunakan heat input 1,8 kJ/mm menghasilkan kesimpulan bahwa untuk pipa dengan ketebalan 5 mm perlu dilakukan pembatasan tekanan dalam pipa maksimum 3 MPa dan heat input maksimum 1,4 kJ/mm. Burn-through juga dapat terjadi pada pipa dengan ketebalan kurang dari 3 mm meskipun pada tekanan dalam pipa yang sangat rendah. Penentuan potensi terjadinya hydrogen crack dilakukan dengan mengukur kekerasan pada HAZ dengan siklus termal las yang selanjutnya menentukan nilai besaran waktu yang diperlukan untuk penurunan temperatur dari suhu 800oC menjadi 500oC dan dikenal dengan nama cooling time (Δt8/5). Waktu pendinginan Δt8/5 ini akan mempe ngaruhi kekerasan pada HAZ. Tingkat kekerasan pada HAZ ini secara umum digunakan sebagai indikator dalam menetukan potensi akan terjadinya hydrogen crack. Nilai kekerasan di bawah 350 VHN dinilai memiliki potensi yang rendah untuk terjadi crack. Bailey (1970) menyatakan bahwa pada pengelasan Shielded Metal Arc Welding (SMAW) dengan elektroda rendah hidrogen tidak menimbulkan crack pada nilai kekerasan HAZ di bawah 350 VHN sebagai batas atas konservatif pada pengelasan dengan hidrogen rendah. Cola dan Treadgill (1988) menggunakan pipa baja dengan CE 0,3 – 0,5 dan kemudian menyatakan bahwa crack akan terjadi apabila Δt8/5 kurang dari 5 detik dan pada kekerasan >400 VHN.
Penelitian ini diharapkan dapat menjadi literatur pada proses pengelasan untuk menentukan parameter– parameter pengelasan pada pipa apabila akan diperbaiki dengan metode weld-deposition untuk mencegah terjadinya burn-through dan hydrogen crack pada ketebalan dinding yang tersedia. Data akuisisi dilakukan dengan metode eksperimental dalam menentukan parameter–parameter pengelasan untuk dapat beroperasi dalam kondisi aman. Hal ini dapat menjadi aspek pertimbangan dalam industri yang menggunakan sistem perpipaan seperti industri minyak dan gas bumi untuk memilih metode yang tepat dalam pelaksanaan perbaikan apabila terjadi kerusakan atau cacat pada sistem perpipaan yang dimiliki tanpa menghentikan aliran fluida.

## 2. METODE PENELITIAN
Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui distribusi panas pada dinding pipa yang dilas dengan metode weld- deposition. Gas Metal Arc Welding (GMAW)/ Metal Inert Gas (MIG) otomatis digunakan untuk melakukan pengelasan pada sampel dengan elektroda yang consumable. Dampak dari diketahuinya distribusi panas ini akan menentukan parameter–parameter pengelasan yang kemudian menjadi variabel yang dapat dikendalikan untuk mencegah terjadinya kegagalan pengelasan burn-through dan/atau hydrogen crack. Analisis diawali dengan melakukan akuisisi data dari eksperimen untuk mendapatkan data pada kondisi tertentu dari dimensi pipa, aliran fluida, dan parameter pengelasan. Selanjutnya, perhitungan pada kondisi spesifik dimensi pipa, aliran gas, dan parameter  pengelasan  didapatkan  dari  interpolasi  dari  database  tersebut.  Nilai  Δt8/5  diperlukan  untuk mendapatkan nilai kekerasan HAZ yang dapat diterima untuk kondisi grade pipa yang spesifik menggunakan hubungan empiris antara nilai Δt8/5 dan kekerasan menggunakan hubungan sesuai dengan hasil studi dari Yurioka dkk. (1987). Nilai kekerasan ini akan diverifikasi dengan pelaksanaan pengukuran secara aktual pada sampel dengan alat uji kekerasan Vickers.
Untuk mencapai hasil tersebut, mula –  mula perlu dilakukan pengujian eksperimental dengan melakukan pengelasan deposisi pada pipa dengan diameter dan ketebalan tertentu. Dari hasil pengujian ini, akan didapatkan
nilai yang diinspeksi, yaitu temperatur pada dinding pipa dan waktu yang diperlukan untuk terjadi penurunan suhu dari 800oC ke 500oC (Δt8/5). Pengujian akan menggunakan beberapa nilai heat input yang merupakan manifestasi dari kuat arus I [A], voltase V [V], dan kecepatan pengelasan v [mm/s] serta kecepatan aliran fluida sebagai variabel kemampuan disipasi panas, sedangkan parameter lain diasumsikan tetap.

## 2.1. Prosedur Pengelasan
Metode Gas Metal Arc Welding (GMAW)/ Metal Inert Gas (MIG) otomatis digunakan untuk melakukan pengelasan pada sampel dengan elektroda yang consumable. Penggunaan pengelasan secara otomatis akan meminimalisasi terjadinya kesalahan pada parameter–parameter pengelasan yang digunakan untuk mendapatkan nilai heat input yang mungkin dapat terjadi pada pengelasan secara manual. Adapun parameter pengujian yang dilakukan dapat dilihat sesuai dengan Tabel 1.
Spesimen menggunakan material pipa API 5L X52 berdiameter 4 inchi yang memiliki spesifikasi material sebagaimana dapat dilihat pada Tabel 2. Spesimen uji diuji dengan melakukan pengelasan dengan metode weld- deposition langsung pada kondisi in-service. Fluida alir yang digunakan merupakan air yang bertekanan untuk mensimulasikan kondisi aktual fluida alir yang bertekanan. Skematik pemasangan spesimen uji dan kontrol atas parameter–parameter aliran fluida dapat dilihat pada Gambar 1.

## Tabel 1. Parameter Pengujian
Parameter Nilai Metode Pengelasan Gas Metal Arc Welding (GMAW) Menggunakan mesin las Tenjima model MIG 200S Tegangan listrik 24 – 30 volt (dihasilkan secara otomatis) Kuat arus listrik 160 – 200 ampere (dihasilkan secara otomatis) Material Induk API 5L X52 Nominal Diameter 4 inchi Elektroda E70S-6 Diameter 0,8 mm Kecepatan Pengelasan (mm/s) 10; 8; 6; 4; 3; 2. Kisaran Heat input (kJ/mm) 0,288 – 0,360; 0,360 – 0,450; 0,480 – 0,600; 0,720 – 0,900; 0,960 – 1,200; 1,440 – 1,800. Gas pelindung Gas CO 2 Debit Alir Fluida/ Kecepatan aliran * 15,4 liter per menit / 0,0317 m/s Tekanan Fluida * 1 barg (1 x 10 5 Pa)
* Kecepatan aliran fluida dan tekanan fluida didapatkan dari akuisisi pada pelaksanaan pengujian di lapangan
Tabel 2. Komposisi Spesimen Uji (API, 2007)
Komposisi (%)  C  Si  Mn  Cu  Ni  Mo  Cr  B V Nb  N API 5L X52 0,14 0,14 0,975  0,006  0,001 0,004 0,022 0,0003 0,005 0,038  0,014
Gambar 1. Diagram skematik kontrol dan spesimen uji
Sampel  material induk akan dibuat bevel dengan bentuk semi-silindris  horisontal dengan arah longitudinal (sejajar panjang pipa) untuk membuat simulasi bahwa telah terjadi penurunan ketebalan dari ketebalan asli material sesuai Gambar 2 dengan dimensi yang ditunjukkan pada Tabel 3 (API, 2007).
Gambar 2. Bentuk spesimen material induk
Tabel 3. Dimensi Spesimen Uji Parameter Nilai l ±70 mm d 2,02 mm t sisa 4 mm t 0 6,02 mm r i 51,13 mm

## 2.2. Akuisisi Data
Dari pengujian yang dilaksanakan, dilakukan akuisisi atas data Δt 8/5 dan temperatur di dinding pipa dengan pemasangan termocouple yang ditempelkan pada beberapa titik dengan cara ditanam di dalam material dengan blind hole . Temperatur pada zona pengelasan didapatkan menggunakan termocouple pada ujung akhir bevel lasan  yang dipasang untuk memantau perubahan suhu di area pengelasan pada jarak 2 mm dari ujung bevel . Titik – titik yang diukur untuk mendapatkan nilai temperatur dinding pipa dan skematik proses pengelasan untuk mengukur temperatur pada weld-zone dapat dilihat pada Gambar 3 dan Gambar 4. Temperatur dinding pipa dan temperatur lasan yang diukur akan dijadikan acuan sebagai indikator sampai terjadi burn-through . Pengujian dilakukan terhadap beberapa sampel yang kemudian dikomparasi untuk menentukan nilai batas aman terjadinya burn-through.
Gambar 3. Lokasi pengukuran temperatur dinding pipa dengan thermocouple

## Gambar 4. Skematik proses pengelasan spesimen uji
Data temperatur yang didapatkan dari termocouple ini kemudian dianalisis dan dihitung untuk mendapatkan nilai Δ t 8/5 dari berbagai nilai heat input sebagai masukan yang merupakan manifestasi dari variasi nilai kuat arus, voltase, dan kecepatan pengelasan, sedangkan jenis elektroda yang digunakan tetap. Selain mengacu kepada nilai Δ t 8/5 dari berbagai nilai heat input, nilai kekerasan mikro juga dilakukan secara langsung dengan metode pengukuran nilai kekerasan menggunakan metode Vickers untuk mendapatkan nilai VHN.

## 3. HASIL DAN PEMBAHASAN
Nilai heat input per satuan panjang lasan merupakan fungsi dari kuat arus I, voltase V, efisiensi panas elektroda pengelasan η e , dan kecepatan pengelasan v. Nilai kuat arus dan voltase yang didapatkan ini kemudian dijadikan basis perhitungan nilai besaran heat input per satuan waktu dengan nilai efisiensi panas elektroda sebesar 0,75 pada kondisi open arc, metal electrode (Rykalin, 1957) . Nilai pengukuran heat input dapat dilihat dalam Tabel 4 kolom (4) dan (5).
3.1. Siklus Termal
Pengukuran temperatur dilakukan pada kampuh lasan. Alat ukur temperatur ( termocouple ) yang digunakan diletakkan pada titik akhir lasan, sehingga profil temperatur pada kampuh lasan yang dihasilkan menjadi lebih runcing akibat dari ekspos dan akumulasi panas yang semakin meningkat ketika elektroda lasan semakin mendekati alat ukur sebagaimana ditunjukkan pada Gambar 5. Sesaat sebelum mengenai alat ukur, pengelasan dihentikan dan alat ukur memantau penurunan temperatur pada kampuh lasan. Laju penurunan temperatur ini kemudian diamati dan diukur spesifik pada waktu yang diperlukan untuk terjadinya penurunan temperatur dari 800 0 C ke 500 0 C atau disebut  Δt 8/5 .  Nilai  Δt 8/5 ini kemudian akan menentukan nilai kekerasan pada pengelasan yang berpotensi memunculkan hydrogen crack sesaat sete lah pengelasan selesai atau pada kemudian hari. Nilai Δt 8/5 dituangkan dalam Tabel 4 pada kolom (6).
3.2. Kekerasan Material
Dari perhitungan Δ t 8/5 sebagaimana tertulis pada Tabel 4 pada kolom (6), maka akan dihitung nilai kekerasan berdasarkan korelasi yang di kembangkan oleh Yurioka, dkk (1987) sesuai dengan persamaan (1) sampai dengan (12). Komposisi material yang digunakan sebagai basis perhitungan sesuai dengan yang tertulis pada Tabel 2. Hasil perhitungan dikompilasi dan dituliskan pada Tabel 4 pada kolom (7).
Gambar 5. Profil temperatur pada kampuh lasan
𝐻𝐻 𝑣𝑣 = 𝐻𝐻 𝑀𝑀 +𝐻𝐻 𝐵𝐵 2 − 𝐻𝐻 𝑀𝑀 −𝐻𝐻 𝐵𝐵 2 , 2 × arctan( 𝑥𝑥 ) (1)
𝑥𝑥 = 4 × log� ∆𝑡𝑡 8 / 5 𝑡𝑡 𝑀𝑀 � � log�𝑡𝑡 𝐵𝐵 𝑡𝑡 𝑀𝑀 � � − 2 (2)
𝐻𝐻 𝑀𝑀 = 884 × 𝐶𝐶 (1 − 0,3. 𝐶𝐶 2 ) + 294
(3)
𝑡𝑡 𝑀𝑀 = exp (10,6. 𝐶𝐶𝐶𝐶 𝐼𝐼 − 4,8) (4)
𝐶𝐶𝐶𝐶 𝐼𝐼 = 𝐶𝐶 + 𝑆𝑆𝑆𝑆 24 + 𝑀𝑀𝑀𝑀 6 + 𝐶𝐶𝐶𝐶 15 + 𝑁𝑁𝑆𝑆 12 + 𝑀𝑀𝑀𝑀 4 + 𝐶𝐶𝐶𝐶 ( 1−0 , 16√𝐶𝐶𝐶𝐶 ) 8 + 𝑓𝑓 ( 𝐵𝐵 ) (5)
f (B) merupakan peningkatan tingkat kekerasan karena kandungan Boron pada kondisi C ≤ 0,8% dan N ≤ 0,01%.
𝑓𝑓 ( 𝐵𝐵 ) � 𝐵𝐵 ≤ 0,0001 𝑓𝑓 ( 𝐵𝐵 ) = 0 0,0001 < 𝐵𝐵 < 𝐵𝐵𝑥𝑥 𝑓𝑓 ( 𝐵𝐵 ) = 0,09. 𝑓𝑓 ( 𝐶𝐶 ). 𝐵𝐵−0 , 0001
𝐵𝐵𝐵𝐵−0 , 0001
𝐵𝐵𝑥𝑥 ≤ 𝐵𝐵
𝑓𝑓 ( 𝐵𝐵 ) = 0,09. 𝑓𝑓 ( 𝐶𝐶 ) (6)
dengan,
𝐵𝐵𝑥𝑥 = 0,0004 + 0,0006. 𝑁𝑁−0 , 0020 0 , 0080 (7)
𝑓𝑓 ( 𝐶𝐶 ) = 𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐 � 𝜋𝜋 2 . 𝐶𝐶 0 , 80 � (8)
𝐻𝐻 𝐵𝐵 = 145 + 130. tanh(2,65. 𝐶𝐶𝐶𝐶 𝐼𝐼𝐼𝐼 − 0,69) (9)
𝐶𝐶𝐶𝐶 𝐼𝐼𝐼𝐼 = 𝐶𝐶 + 𝑆𝑆𝑆𝑆 24 + 𝑀𝑀𝑀𝑀 5 + 𝐶𝐶𝐶𝐶 10 + 𝑁𝑁𝑆𝑆 18 + 𝐶𝐶𝐶𝐶 5 + 𝑀𝑀𝑀𝑀 2 , 5 + 𝑉𝑉 5 + 𝑁𝑁𝑁𝑁 3 (10)
𝑡𝑡 𝐵𝐵 = exp (6,2. 𝐶𝐶𝐶𝐶 𝐼𝐼𝐼𝐼𝐼𝐼 − 0,74) (11)
𝐶𝐶𝐶𝐶 𝐼𝐼𝐼𝐼𝐼𝐼 = 𝐶𝐶 + 𝑀𝑀𝑀𝑀 3 , 6 + 𝐶𝐶𝐶𝐶 20 + 𝑁𝑁𝑆𝑆 9 + 𝐶𝐶𝐶𝐶 5 + 𝑀𝑀𝑀𝑀 4 (12)
Selain mendasarkan nilai kekerasan material pada perhitungan melalui metode Yurioka, dkk (1987), nilai kekerasan juga divalidasi dengan pengukuran secara langsung menggunakan alat uji kekerasan Vickers. Namun demikian, pelaksanaan uji nilai kekerasan ini hanya dilakukan pada 3 sampel yang dinilai cukup mewakili keseluruhan spesimen pada variabel pengujian yang dilakukan. Hasil Pengukuran secara langsung ini dapat dilihat pada Gambar 6 dan nilai interpolasi yang  diperlukan untuk menentukan batas aman 350 VHN dituangkan dalam Tabel 4 pada kolom (8).

## Gambar 6. Hasil Pengukuran Kekerasan Vickers pada HAZ
Peningkatan nilai kekerasan pada sampel dengan kecepatan pengelasan 2 mm/s yang mengalami burn-through disebabkan karena sesaat setelah burn-through terjadi, proses pengelasan langsung dihentikan, sehingga heat input berhenti seketika. Sementara itu, penghentian aliran fluida tidak serta merta langsung berhenti mengingat bahwa fluida dalam pipa adalah fluida bertekanan yang mengalami depressurizing . Proses penurunan tekanan ini membuat pendinginan masih berlangsung ketika heat input telah berhenti . Hal ini menyebabkan spesimen mengalami pendinginan secara tiba–tiba sebagaimana efek  pada proses quenching yang mengakibatkan nilai kekerasan meningkat jika dibandingkan dengan nilai kekerasan pada parameter kecepatan sebelumnya (4 mm/s).
3.3. Struktur Mikro
Semakin rendah kecepatan pengelasan, maka semakin tinggi heat input yang diberikan. Dengan meningkatnya heat input , maka laju pendinginan pada material akan menurun. Semakin tinggi heat input yang diberikan, maka akan semakin tinggi pula temperatur puncak pada material di HAZ dan semakin banyak waktu bagi material untuk berada pada temperatur tinggi. Dengan demikian, ukuran butir pada HAZ akan semakin besar pula. Efek dari besaran heat input terhadap kekuatan HAZ dapat dilihat pada Gambar 7. Hal ini dapat menjelaskan ukuran butir pada HAZ yang ditunjukkan pada Gambar 8 yang semakin besar dengan semakin meningkatnya besaran heat input yang merupakan manifestasi dari menurunya kecepatan pengelasan.
Gambar 7. Efek heat input pada (a) lebar HAZ (b) siklus termal dan ukuran butir HAZ (c) profil kekerasan (Kou, 2003)
v =10 mm/s v =4 mm/s v =2 mm/s
Gambar 8. Komparasi ukuran grain pada fusion zone dan HAZ (perbesaran 200x) Tabel 4. Hasil Pengukuran dan Perhitungan No. Debit Alir Fluida (lpm) Kecepatan Pengelasan (mm/s) Heat Input per satuan panjang Δ t 8/5 (detik) Kekerasan HAZ (VHN) (J/mm) (kJ/mm) Yurioka, dkk (1987) Pengukuran Spesimen Uji (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) 1 15,4 10 303,1379 0,3031 2,1881  1134,1405 376,88 2 8 415,2639 0,4153 2,7877  629,9225 360,30** 3 6 538,8319 0,5388 3,4207  416,6273 342,03** 4 4 783,8015 0,7838 4,1301  348,4588 328,69 5 3 1117,4986  1,1175 4,5280  327,6413 6 2 1690,6907  1,6907 N/A N/A 373,97 ** nilai yang didapatkan dari interpolasi dengan basis besaran heat input .

## 3.4. Parameter Rekomendasi
Parameter pengelasan yang direkomendasikan adalah rentang nilai tertentu yang dinilai aman untuk dilakukan pengelasan. Rentang parameter yang aman ini memiliki dua batasan, yaitu batas atas yang merupakan besaran nilai heat input yang diaplikasikan saat proses pengelasan berlangsung sampai dengan terjadinya burn-through dikalikan dengan faktor keamanan (safety factor) 80% dan batas bawah yang merupakan besaran heat input yang memadai untuk melakukan pendinginan dalam jangka waktu tertentu agar meminimalisasi timbulnya hydrogen crack pada kekerasan lebih dari 350 VHN (Fischer dkk., 1981).
Pada Tabel 4 kolom (8), interpolasi dilakukan untuk mendapatkan nilai kekerasan pada HAZ pada kecepatan pengelasan 8 mm/s dan 6 mm/s. Interpolasi dilakukan secara linear dengan basis heat input untuk mengetahui letak batas bawah nilai yang dapat diterima, yaitu nilai kekerasan kurang dari 350 VHN. Nilai batas bawah ini didapatkan ketika pengelasan dilakukan pada kecepatan 6 mm/s dengan nilai heat input 0,5388 kJ/mm yang menghasilkan nilai kekerasan 342,03 VHN yang dapat diterima. Sedangkan nilai kekerasan pada kecepatan pengelasan 2 mm/s yang mengalami anomali sebagaimana dijelaskan pada angka 3.2, dinilai tidak relevan dijadikan
acuan dalam menentukan batas penerimaan 350 VHN karena pada nilai ini telah terjadi kegagalan lain yang digunakan sebagai batas atas penerimaan, yaitu terjadi burn-through.
Dari Tabel 5, dapat dituliskan batas bawah, batas atas, dan batas aman rekomendasi heat input berdasarkan nilai tingkat kekerasan material yang dibentuk maksimal sebesar 350 VHN yang terbentuk pada Δt8/5 selama 4,1055 detik dengan mengambil nilai sebesar 0,7513 kJ/mm yang didapatkan pada kecepatan pengelasan sekitar 4 mm/s. Batas atas yang digunakan adalah nilai saat percobaan mengalami burn-through. Nilai batas atas yang ini dikoreksi dengan safety factor (SF) sebesar 80% dari nilai batas atas atau sebesar 1,3526 kJ/mm.
Nilai rekomendasi heat input di atas merupakan nilai yang didapatkan berdasarkan perhitungan menggunakan formula  yang  dikembangkan  oleh  Yurioka,  dkk  (1987).  Nilai  ini  dikomparasi  berdasarkan  hasil  pengukuran spesimen uji dan interpolasi berbasis besaran heat input sebagaimana tertuang dalam Tabel 4 kolom (8). Sehingga, pada material pipa API 5L X52 yang dialiri fluida dengan dinding pipa yang memiliki sisa ketebalan 4 mm, direkomendasikan untuk melakukan pengelasan dengan metode weld-deposition pada pipa on-service dengan mengaplikasikan heat input pada rentang 0,5388kJ/mm sampai dengan 1,3526 kJ/mm untuk debit alir fluida air 15,4 lpm untuk menghindari potensi timbulnya hydrogen crack dan burn-through sebagaimana tertulis dalam Tabel 5.
Tabel 5. Nilai Batas yang Direkomendasikan dari Berbagai Besaran Debit Alir Fluida Debit Alir Fluida (lpm) Heat Input (kJ/mm) Keterangan Batas Bawah Batas Bawah (Koreksi) Rekomendasi Batas Aman (SF 80%) Batas Atas 15,4 0,7513  0,5388 1,3526 1,6907 Terjadi burn-through pada nilai batas atas

## 4. KESIMPULAN
Berdasarkan studi eksperimental pengendalian heat input guna pencegahan burn-through pada perbaikan pipa dengan metode weld-deposition yang telah dilakukan, dapat disimpulkan beberapa hal berikut:
1. Heat input yang diaplikasikan pada proses pengelasan dengan metode GMAW dihasilkan secara otomatis oleh mesin las Tenjima model 200S yang secara umum semakin meningkatnya heat input , maka semakin tinggi pula temperatur puncak pada grafik profil temperatur pada kampuh lasan.
2. Burn-through dapat terjadi apabila heat input yang diberikan terlalu tinggi.  Terjadinya Burn-through dapat diakibatkan oleh penurunan kekuatan dinding pada pipa, yang menyebabkan dinding pipa tidak mampu menahan tekanan fluida yang mengalir.
3. Pada material pipa API 5L X52 yang dialiri fluida dengan dinding pipa yang memiliki sisa ketebalan 4 mm, direkomendasikan untuk melakukan pengelasan dengan metode weld-deposition pada pipa on-service dengan mengaplikasikan heat input pada rentang 0,5388 kJ/mm sampai dengan 1,3526 kJ/mm untuk debit alir fluida air 15,4 liter/menit untuk menghindari potensi timbulnya hydrogen crack dan burn-through .
Selanjutnya, metode pengelasan dengan weld-deposition dapat dilakukan dengan arah pengelasan lain, misalkan dengan arah sirkumferensial (arah melingkar pipa) atau secara raster untuk membentuk luasan area untuk memperluas validitas kajian.

## 5. DAFTAR PUSTAKA
American Petroleum Industry, 2007, ANSI/API Spesification 5L: Spesification for Line Pipe 44 th Edition, Washington. Bailey, N., 1970, Welding Procedures for Low Alloy Steels , The Welding Institute Cambridge, England. Boring M.A., Zhang W., Bruce W.A., 2008, Improve Burnthrough Prediction Model for In-Service Welding . Proceedings of ICP 2008, 7 th International Pipeline Conference, Calgary.
Bruce, W. A, Amend, W.E., 2009, Guidelines for Pipeline Repair by Direct Deposition of Weld Metal , WTIA/APIA Welded Pipeline Symposium, Welding Institute of Australia, Sydney, Australia. Cola, M. J., Threadgill, P. L., 1988, Final Report on Criteria for Hot Tap Welding , American Gas Association, Edison Welding Institute Project J7038. Fischer, R. D., Kiefner, J. F., Whitacre, G. R., 1981, User Manual for Model 1 & Model 2 Computer Programs for the Predicting Critical Cooling Rates and Temperatures During Repair and Hot Tap Welding on Pressurised Pipelines , Battelle Memorial Institute Report, Colombus.
Kou, Sindo, 2003, Welding Metallurgy 2 nd Edition , A John Wiley & Sons, Inc., Publication, Hokoben Rykalin, N.N.,1957, Berechnung der Wiirmevorgiinge beim SchweiBen , VEB Verlag Technik, Berlin, (Original: 1951, Raschety Teplovykh Protsessov Pri Svarke , Mashgiz, Moscow)
Wade,  J.B., 1978, Hot Tapping of Pipelines , Australian Welding Research Association Research Report, Snowy Mountains Corporation, Melbourne.
Yurioka, N., Okumura, M., Kasuya, T., Cotton, H.J.U., 1987, Prediction of HAZ Hardness of Transformable Steels , Metals Construction, Vol 19, pp. 217R - 223R.