Tegangan sisa pengelasan disebabkan oleh distribusi suhu las yang tidak merata akibat pengelasan, pemuaian dan penyusutan termal logam las, dan sebagainya, sehingga tegangan sisa pasti akan timbul seiring dengan konstruksi pengelasan.
Metode yang paling umum untuk menghilangkan tegangan sisa adalah tempering suhu tinggi, yaitu, hasil las dipanaskan hingga suhu tertentu dan ditahan selama jangka waktu tertentu dalam tungku perlakuan panas, serta batas luluh material pada suhu tinggi dikurangi, sehingga aliran plastik terjadi di tempat dengan tegangan internal yang tinggi, Deformasi elastis secara bertahap berkurang, dan deformasi plastik secara bertahap meningkat untuk mengurangi tegangan.
1. Pemilihan metode perlakuan panas
Pengaruh perlakuan panas pasca-las terhadap kekuatan tarik dan batas mulur logam terkait dengan suhu dan waktu penahanan perlakuan panas. Pengaruh perlakuan panas pasca-las terhadap ketangguhan impak logam las bervariasi dengan mutu baja yang berbeda.
Perlakuan panas pasca-pengelasan umumnya menggunakan tempering suhu tinggi tunggal atau normalisasi dan tempering suhu tinggi. Untuk sambungan las gas, normalisasi dan tempering suhu tinggi digunakan. Hal ini karena butiran jahitan las gas dan zona yang terkena panas kasar, dan butiran perlu disempurnakan, sehingga normalisasi digunakan.
Namun, normalisasi tunggal tidak dapat menghilangkan tegangan sisa, sehingga diperlukan tempering suhu tinggi untuk menghilangkan tegangan. Tempering suhu sedang tunggal hanya cocok untuk perakitan dan pengelasan kontainer baja karbon rendah biasa berukuran besar yang dirakit di lokasi, dan tujuannya adalah untuk menghilangkan sebagian tegangan sisa dan menghilangkan hidrogen.
Dalam kebanyakan kasus, tempering suhu tinggi tunggal digunakan. Pemanasan dan pendinginan perlakuan panas tidak boleh terlalu cepat, dan dinding bagian dalam dan luar harus seragam.
2. Metode perlakuan panas untuk bejana tekan
Ada dua jenis metode perlakuan panas yang digunakan dalam bejana tekan: satu adalah perlakuan panas untuk meningkatkan sifat mekanis; yang lainnya adalah perlakuan panas pasca-las (PWHT). Secara umum, perlakuan panas pasca-las adalah perlakuan panas pada area yang dilas atau komponen yang dilas setelah benda kerja dilas.
Kandungan khususnya meliputi anil pelepas tegangan, anil lengkap, peleburan padat, normalisasi, normalisasi dan tempering, tempering, pelepas tegangan suhu rendah, perlakuan panas presipitasi, dan lain-lain.
Dalam arti sempit, perlakuan panas pasca-las hanya mengacu pada anil pelepas tegangan, yaitu, untuk meningkatkan kinerja zona pengelasan dan menghilangkan efek berbahaya dari tegangan sisa pengelasan, sehingga dapat memanaskan zona pengelasan dan bagian terkait secara merata dan menyeluruh di bawah titik suhu transisi fase logam 2. , dan kemudian proses pendinginan yang seragam. Dalam banyak kasus, perlakuan panas pasca-las yang dibahas pada dasarnya adalah perlakuan panas pelepas tegangan pasca-las.
3. Tujuan perlakuan panas pasca pengelasan
1) Meredakan tegangan sisa pengelasan.
2) Menstabilkan bentuk dan ukuran struktur serta mengurangi distorsi.
3). Meningkatkan kinerja logam dasar dan sambungan las, termasuk:
a. Meningkatkan plastisitas logam las.
b. Mengurangi kekerasan pada zona yang terkena panas.
c. Meningkatkan ketangguhan patah.
d. Meningkatkan kekuatan lelah.
e. Mengembalikan atau meningkatkan kekuatan luluh yang berkurang dalam pembentukan dingin.
4) Meningkatkan kemampuan menahan korosi tegangan.
5) Melepaskan lebih lanjut gas berbahaya dalam logam las, terutama hidrogen, untuk mencegah terjadinya retakan tertunda.
4. Penilaian atas perlunya PWHT
Perlunya perlakuan panas pasca pengelasan untuk bejana tekan harus ditetapkan dengan jelas dalam desain, dan spesifikasi desain terkini untuk bejana tekan mengharuskan hal ini.
Pada bejana tekan yang dilas, terdapat tegangan sisa yang besar di area pengelasan, dan tegangan sisa tersebut memiliki efek yang merugikan. yang terwujud dalam kondisi tertentu. Ketika tegangan sisa berpadu dengan hidrogen dalam lasan, hal itu akan mempercepat pengerasan zona yang terpengaruh panas, yang mengakibatkan perkembangan retakan dingin dan tertunda.
Bila tegangan statis sisa pada pengelasan atau tegangan beban dinamis pada operasi pembebanan digabungkan dengan efek korosi pada media, hal tersebut dapat menyebabkan korosi seperti retak, yaitu yang disebut korosi tegangan. Tegangan sisa pengelasan dan pengerasan logam dasar yang disebabkan oleh pengelasan merupakan faktor penting untuk retak korosi tegangan.
Hasil penelitian menunjukkan bahwa efek utama deformasi dan tegangan sisa pada material logam adalah mengubah logam dari korosi seragam menjadi korosi lokal, yaitu korosi intergranular atau transgranular. Tentu saja, baik korosi retak maupun korosi intergranular logam terjadi di media yang memiliki sifat tertentu untuk logam tersebut.
Bila terdapat tegangan sisa, maka tegangan tersebut akan berubah-ubah sesuai dengan komposisi, konsentrasi, dan suhu media agresif, begitu juga dengan perbedaan komposisi, struktur, keadaan permukaan, keadaan tegangan, dsb. antara logam dasar dengan zona las, sehingga sifat kerusakan akibat korosi dapat berubah.
Apakah bejana tekan yang dilas perlu mengalami perlakuan panas pasca-pengelasan harus ditentukan secara komprehensif dari penggunaan dan ukuran bejana (terutama ketebalan pelat dinding), sifat bahan yang digunakan, dan kondisi kerja. Dalam salah satu situasi berikut, perlakuan panas pasca-pengelasan harus dipertimbangkan:
1) Kondisi penggunaan yang keras, seperti wadah berdinding tebal yang berisiko patah getas saat bekerja pada suhu rendah, dan wadah yang menahan beban besar dan beban bergantian.
2) Bejana tekan las dengan ketebalan melebihi batas tertentu. Termasuk boiler, bejana tekan petrokimia, dll. dengan peraturan dan spesifikasi khusus.
3) Bejana tekan dengan stabilitas dimensi tinggi.
4) Wadah yang terbuat dari baja dengan kecenderungan tinggi untuk mengeras.
5) Bejana tekan dengan risiko retak korosi tegangan.
6) Bejana tekan lain yang ditentukan berdasarkan peraturan, spesifikasi, dan gambar khusus.
Pada bejana tekan yang dilas baja, tegangan sisa hingga titik luluh terbentuk di daerah yang dekat dengan las. Pembentukan tegangan ini terkait dengan transformasi struktur yang dicampur dengan austenit. Banyak peneliti menunjukkan bahwa untuk menghilangkan tegangan sisa setelah pengelasan, tempering 650 derajat dapat memberikan efek yang baik pada bejana tekan yang dilas baja.
Pada saat yang sama, diyakini bahwa tanpa perlakuan panas yang tepat setelah pengelasan, sambungan las tahan korosi tidak selalu dapat diperoleh.
Secara umum dipercaya bahwa perlakuan panas penghilang tegangan adalah proses di mana benda kerja pengelasan dipanaskan hingga 500-650 derajat dan kemudian didinginkan secara perlahan. Pengurangan tegangan disebabkan oleh creep pada suhu tinggi, mulai dari 450 derajat pada baja karbon dan dari 550 derajat pada baja yang mengandung molibdenum.
Semakin tinggi suhu, semakin mudah untuk menghilangkan tegangan. Namun, begitu suhu tempering awal baja terlampaui, kekuatan baja akan menurun. Oleh karena itu, perlakuan panas untuk menghilangkan tegangan harus menguasai dua elemen suhu dan waktu, yang sangat diperlukan.
Namun, pada tegangan internal pengelasan, tegangan tarik dan tegangan tekan selalu menyertai, dan tegangan serta deformasi elastis terjadi pada saat yang bersamaan. Ketika suhu baja meningkat, kekuatan luluh menurun, dan deformasi elastis asli menjadi deformasi plastis, yang merupakan pelonggaran tegangan.
Semakin tinggi suhu pemanasan, semakin memadai pelepasan tegangan internal. Namun, ketika suhu terlalu tinggi, permukaan baja akan teroksidasi secara serius. Selain itu, untuk suhu PWHT baja yang dipadamkan dan ditempa, prinsipnya tidak boleh melebihi suhu tempering asli baja, yang umumnya sekitar 30 derajat lebih rendah dari suhu tempering asli baja, jika tidak, material akan kehilangan efek pendinginan dan tempering, dan kekuatan serta ketangguhan patah akan berkurang. Hal ini harus menjadi perhatian khusus bagi pekerja perlakuan panas.
Semakin tinggi suhu perlakuan panas pasca-pengelasan untuk menghilangkan tegangan internal, semakin besar tingkat pelunakan baja. Biasanya, tegangan internal dapat dihilangkan dengan memanaskan baja hingga mencapai suhu rekristalisasi. Suhu rekristalisasi berkaitan erat dengan suhu leleh.
Umumnya, suhu rekristalisasi K=0.4×suhu leleh (K). Semakin dekat suhu perlakuan panas dengan suhu rekristalisasi, semakin efektif untuk menghilangkan tegangan sisa.
5. Pertimbangan dampak komprehensif PWHT
Perlakuan panas pasca-pengelasan tidak sepenuhnya menguntungkan. Secara umum, perlakuan panas pasca-pengelasan bermanfaat untuk menghilangkan tegangan sisa, dan hanya dilakukan jika ada persyaratan ketat untuk korosi tegangan.
Namun, uji ketahanan benturan pada spesimen menunjukkan bahwa perlakuan panas pasca pengelasan tidak baik untuk ketahanan logam yang diendapkan dan zona yang terkena panas pengelasan, dan kadang-kadang retak antar butir dapat terjadi dalam kisaran pengasaran butir dari zona yang terkena panas pengelasan.
Lebih jauh, PWHT bergantung pada pengurangan kekuatan material pada suhu tinggi untuk mencapai pelepasan tegangan. Oleh karena itu, selama PWHT, struktur dapat kehilangan kekakuan. Untuk struktur PWHT keseluruhan atau sebagian, pengelasan pada suhu tinggi harus dipertimbangkan sebelum perlakuan panas. daya dukung.
Oleh karena itu, ketika mempertimbangkan apakah akan melakukan perlakuan panas pasca-pengelasan, kelebihan dan kekurangan perlakuan panas harus dibandingkan secara menyeluruh. Dari perspektif kinerja struktural, ada aspek peningkatan kinerja, dan ada aspek pengurangan kinerja. Penilaian yang wajar harus dibuat berdasarkan pertimbangan menyeluruh dari kedua aspek tersebut.
