Pengelasan Aluminium untuk Bejana Tekan dan Tangki Penyimpanan

Mengapa bejana dan tangki menggunakan paduan aluminium

Paduan aluminium memiliki rasio kekuatan terhadap berat yang tinggi; lapisan oksida yang terbentuk secara alami pada permukaannya memberikan ketahanan korosi yang baik, dan material ini tidak mengalami transisi getas pada suhu rendah — karena itu paduan aluminium banyak digunakan untuk tangki penyimpanan suhu rendah, truk tangki, serta bejana kimia dan bejana di kawasan pesisir. Dibandingkan bejana baja, bejana paduan aluminium jauh lebih ringan, dapat meniadakan proses pelapisan antikorosi tambahan, dan tetap andal pada kondisi kriogenik seperti LNG dan oksigen cair. Bagi truk tangki yang menjadikan biaya transportasi dan kapasitas muat sebagai pertimbangan utama, manfaat keseluruhan dari bobot ringan terasa sangat nyata.

Karena harus menahan tekanan dan menampung media, logam induk bejana jenis ini umumnya menggunakan paduan aluminium-magnesium seri 5xxx (yang umum adalah 5083, 5086, dan 5454). Kekuatan sambungan dan kepadatan lasan secara langsung menentukan lolos atau tidaknya seluruh bejana pada tahap penerimaan. Oleh karena itu, pemilihan logam pengisi adalah langkah pertama dalam perancangan prosedur — jika pemilihannya tepat, kualifikasi prosedur las dan pengujian tidak merusak selanjutnya juga lebih mudah lulus.

Poin penting pengelasan

Lasan bejana umumnya harus diperiksa dengan uji radiografi atau ultrasonik. Poin-poin proses berikut telah terbukti efektif dalam praktik pengelasan aluminium; menerapkannya membantu menghasilkan lasan yang padat, bebas porositas, dan memenuhi persyaratan mekanis — berlaku baik untuk pengelasan manual maupun pengumpanan kawat dengan mesin.

• Bersihkan permukaan secara menyeluruh sebelum mengelas. Sebelum pengelasan, gunakan sikat kawat baja tahan karat khusus untuk menghilangkan lapisan oksida pada permukaan, lalu gunakan pelarut seperti aseton untuk menghilangkan minyak dan kelembapan. Porositas sebagian besar berasal dari lapisan oksida serta kontaminasi minyak dan air — tahap ini tidak boleh dilewatkan.
• Kendalikan porositas. Gunakan gas pelindung argon kemurnian tinggi, pastikan laju alir gas mencukupi dan cakupan nosel tepat, serta cegah hembusan angin mengganggu gas pelindung di area busur; jaga kawat las tetap kering dan bersih, dan hindari menyentuh kawat dengan tangan telanjang sebelum pengumpanan.
• Kendalikan suhu antar lapis pada pengelasan multi-lapis. Badan tangki berdinding tebal umumnya memerlukan pengelasan multi-lapis; di antara jalur las, kendalikan suhu antar lapis (untuk seri aluminium-magnesium umumnya tidak melebihi sekitar 120°C), segera bersihkan percikan serta oksida di sela jalur las, dan hindari masukan panas yang berlebihan. Panas berlebih akan menurunkan kekuatan dan ketahanan korosi lasan.
• Pengumpanan kawat yang stabil menghasilkan busur yang stabil. Kawat dengan penggulungan presisi lapis demi lapis dan diameter kawat yang seragam terurai tanpa kusut dan berjalan tanpa tersendat; dipadukan dengan liner yang bersih dan roda penggerak yang sesuai, diperoleh busur yang stabil dan penetrasi yang merata — pada pengelasan kontinu jangka panjang, mesin lebih jarang berhenti dan operasi lebih lancar. Kemampuan pengumpanan yang baik dan pasokan yang stabil itulah nilai yang dihadirkan kawat las TGM bagi produksi industri umum.

Apa yang membuat lasan ditolak saat pemeriksaan — dan mengapa porositas baru sebagian dari persoalan

Lasan bejana umumnya diperiksa secara volumetrik — paling sering dengan uji radiografi, dan dengan ultrasonik pada kasus yang diizinkan standar sebagai pengganti radiografi. Kriteria penerimaan memperlakukan dua kelompok cacat dengan cara yang sangat berbeda. Membedakan keduanya sebelum hasil filmnya keluar sangatlah berguna.

Sesuai ASME Section VIII, Division 1, penerimaan radiografi diatur oleh UW-51: retak, penetrasi tidak sempurna (lack of penetration / LOP), dan fusi tidak sempurna (lack of fusion / LOF) sama sekali tidak diterima — satu indikasi saja sudah cukup untuk menolak lasan tersebut, dan tidak ada batas ukuran yang bisa ditawar. Sebaliknya, indikasi bulat, yaitu porositas, dinilai berdasarkan bagan porositas dalam standar, dan di sini baik ukuran pori maupun cara pori-pori itu mengelompok sama-sama menentukan: sekelompok pori berukuran kecil yang terkumpul rapat pada satu ruas lasan yang pendek tetap dapat ditolak meskipun tidak ada satu pori pun yang melebihi batas ukuran maksimum. Pemeriksaan ultrasonik memiliki kriteria penerimaannya sendiri (UW-53 dengan Lampiran Wajib 12), tetapi pembagian yang sama tetap berlaku: cacat serupa retak tidak memiliki batas toleransi sama sekali.

Konsekuensi praktisnya bagi fabrikator bejana aluminium: porositas paling banyak mendapat perhatian karena paling sering ditemukan, tetapi cacat fusi justru yang paling mahal akibatnya bila sampai ditemukan, karena untuk cacat fusi tidak ada batas penerimaan sedikit pun. Akar penyebab keduanya pun berbeda. Porositas adalah persoalan hidrogen — kelembapan dan kontaminasi pada kawat, di dalam sambungan, atau di saluran gas. Fusi tidak sempurna adalah persoalan panas dan lapisan oksida: aluminium menghantarkan panas keluar dari area sambungan dengan sangat cepat, sehingga di awal jalur las, atau di mana pun masukan panas terlalu rendah untuk ketebalan tersebut, kolam las bisa hanya menempel pada dinding kampuh tanpa benar-benar membasahinya. Lapisan oksida yang melekat kuat juga menghambat fusi pada bidang tersebut, dan karena aluminium hampir tidak berubah warna menjelang titik leburnya, juru las nyaris tidak mendapat peringatan visual bahwa hal itu terjadi.

Dari indikasi ke penyebab

Panduan awal untuk membaca temuan pemeriksaan pada bejana aluminium: apa yang biasanya ditandakan oleh temuan tersebut, dan apa yang perlu diubah pada sambungan berikutnya. Penerimaan selalu dinilai berdasarkan standar yang berlaku dan prosedur las Anda yang telah dikualifikasi.

Bacaan lanjutan: urutan penelusuran saat lasan mengalami porositas, prosedur pembersihan sebelum pengelasan, dan pemeriksaan gas pelindung — lihat panduan mengatasi porositas pada las aluminium.