Cara Mengelas Paduan Nikel – Panduan Lengkap

Paduan nikel biasanya dipilih karena keserbagunaannya yang sangat baik, ketahanan terhadap korosi, dan kinerjanya di bawah suhu tinggi. Tidak mengherankan, hal ini membuat paduan nikel menjadi pilihan populer untuk digunakan di lingkungan ekstrem, terutama di turbin pesawat terbang, turbin uap, pembangkit listrik tenaga nuklir, serta industri petrokimia dan kimia.

Mengingat penggunaannya di lingkungan yang ekstrim, zona las paduan nikel harus memiliki sifat yang konsisten, ini adalah satu-satunya cara agar produk akhir yang dilas akan tahan terhadap lingkungan yang ekstrim. Selain itu, penting bahwa lasan berkualitas tinggi dan mengandung sedikit cacat, karena ini juga dapat memengaruhi kinerja di lingkungan yang keras.

Apa Itu Paduan Nikel?

Paduan nikel umumnya didefinisikan sebagai paduan yang menampilkan nikel, elemen serbaguna, sebagai elemen utamanya. Secara historis, paduan nikel didefinisikan sebagai yang memiliki lebih dari 50% nikel. Namun, paduan nikel yang digunakan saat ini umumnya memiliki kandungan nikel lebih tinggi dari 50%. Misalnya:

• Inconel 718:19Cr 3Mo .9Ti 5.1Cb .5Al 18Fe balance Ni
• Hastelloy X:22Cr 1.5Co 9Mo .6W 18.5Fe balance Ni

Pengelasan Nikel

Pengelasan nikel dilakukan dengan menggunakan salah satu dari banyak paduan nikel yang tersedia. Pengelasan busur dapat digunakan termasuk proses Stick, MIG, dan TIG. Menggunakan las tongkat, khususnya, akan membuat lasan lebih kuat dari logam dasar. Untuk pengelasan MIG nikel, gas pelindungnya adalah campuran helium dan argon 50/50.

Semua proses pengelasan konvensional cocok untuk pengelasan paduan nikel. Perbedaan utama adalah dalam ekspansi termal. Paduan nikel memiliki koefisien ekspansi termal yang lebih rendah daripada baja tahan karat, dan metode kontrol untuk distorsi sebenarnya serupa dengan yang Anda gunakan untuk baja karbon.

Paduan nikel dapat disambung dengan andal dengan semua jenis proses atau metode pengelasan, kecuali pengelasan tempa dan pengelasan oxyacetylene. Paduan nikel tempa dapat dilas dalam kondisi yang serupa dengan yang digunakan untuk mengelas baja tahan karat austenitik. Paduan nikel cor, terutama yang memiliki kandungan silikon tinggi, menimbulkan kesulitan dalam pengelasan.

Proses yang paling banyak digunakan untuk pengelasan paduan nikel tempa non-usia-keras (solid-solution-strengthened) adalah pengelasan busur gas-tungsten (GTAW), pengelasan busur gas-logam (GMAW), dan pengelasan busur logam terlindung (SMAW). ). Pengelasan busur terendam (SAW) dan pengelasan terak elektro (ESW) memiliki penerapan yang terbatas, seperti halnya pengelasan busur plasma (PAW). Meskipun proses GTAW lebih disukai untuk mengelas paduan yang dapat dikeraskan presipitasi, proses GMAW dan SMAW juga digunakan.

Paduan nikel biasanya dilas dalam kondisi larutan. Paduan presipitasi-keras (PH) harus dianil sebelum pengelasan jika telah mengalami operasi yang menimbulkan tegangan sisa yang tinggi.

Masalah Umum Saat Mengelas Paduan Nikel

Masalah paling umum dan serius yang terjadi saat mengelas paduan nikel adalah retak panas. Ini terjadi baik di garis fusi, di HAZ, atau di logam las (zona fusi), meskipun garis fusi adalah area yang paling sering terkena.

Biasanya, belerang dalam paduan atau di permukaan menciptakan keretakan ini, meskipun bismut, timbal, fosfor, dan boron juga dapat memiliki efek negatif. Untuk mencegah hal ini, HAZ dan logam las harus benar-benar bersih dari minyak, gemuk, kotoran, dan kontaminan lainnya. Kelebihan Sulfur dalam pengisi las atau bahan induk juga dapat menyebabkan masalah.

Untuk menyiapkan bahan, diperlukan degreasing, diikuti dengan stainless steel menyeluruh atau sikat kawat mesin. Pastikan Anda menggunakan pelarut yang dirancang untuk paduan nikel dan pengelasan dilakukan dalam waktu delapan jam setelah pembersihan untuk mencegah kontaminasi berikutnya.

Perlakuan panas hanya boleh dilakukan dengan tungku listrik atau dengan bahan bakar bebas Sulfur, di lingkungan vakum atau lembam.

Jika material telah digunakan atau sedang diperbaiki, material tersebut harus digiling atau dikerjakan dengan mesin untuk menghilangkan kontaminan yang mungkin terperangkap di permukaan area perbaikan las.

Porositas juga menjadi masalah, terutama ketika oksigen atau hidrogen menyebabkan kontaminasi permukaan dalam bentuk jebakan udara di kolam las. Untuk mengatasi hal ini, diperlukan pembersihan dan pelindung gas yang efisien, pada sisi muka dan akar lasan, dan semua selang gas harus dalam kondisi sempurna. Area pengelasan juga perlu disegel dari aliran angin apa pun.

Persiapan Las untuk Paduan Nikel

Persiapan las sangat penting saat mengelas paduan nikel. Aspek terpenting dari desain ini adalah memastikan ada akses yang cukup untuk obor las, dan penetrasi penuh dapat dicapai jika diperlukan.

Desain sambungan butt terbaik adalah butt persegi, tetapi ini dibatasi oleh ketebalan karena ketidakmampuan untuk menembus sambungan. Oleh karena itu, preparasi U atau V sering digunakan, dengan sudut 30° hingga 40° pada tebal 10mm, untuk memungkinkan penetrasi dan pengisian berikutnya.

Mengenai persiapan gas, akan berguna untuk menambahkan hingga 10% hidrogen ke dalam campuran gas inert, karena ini meningkatkan fluiditas di kolam las.

Tidak diperlukan pemanasan awal untuk pengelasan paduan nikel kecuali jika ada persyaratan untuk menghilangkan kondensasi. Pengelasan nikel biasanya membutuhkan suhu inter-pass maksimum 250 C, meskipun paduan tertentu hanya boleh menggunakan maksimum 100 C.

Beberapa pasca-las penggilingan mungkin diperlukan untuk menghilangkan lapisan oksida yang melekat yang dapat terbentuk di permukaan kolam las. Terkadang, menyikat kawat tidak cukup untuk menghilangkan residu pasca-las ini.

Perawatan Pasca-las

Tidak ada perawatan pasca-las, baik termal atau kimia, yang diperlukan untuk mempertahankan atau mengembalikan ketahanan korosi, meskipun dalam beberapa kasus anil solusi penuh akan meningkatkan ketahanan korosi.

Perlakuan panas mungkin diperlukan untuk memenuhi persyaratan spesifikasi, seperti penghilangan tegangan dari struktur fabrikasi untuk menghindari pengerasan usia atau retak korosi tegangan (SCC) dari lasan dalam uap asam fluorida atau soda kaustik. Jika pengelasan menyebabkan tegangan sisa sedang hingga tinggi, maka paduan PH akan membutuhkan anil pelepas tegangan setelah pengelasan dan sebelum penuaan.

Nikel dan paduan nikel rentan terhadap penggetasan oleh timbal, belerang, fosfor, dan elemen titik leleh rendah lainnya. Bahan-bahan ini bisa ada dalam minyak, oli, cat, krayon penanda atau tinta, pelumas pembentuk, cairan pemotong, kotoran toko, dan bahan kimia pemrosesan.

Benda kerja harus benar-benar bebas dari bahan asing sebelum dipanaskan atau dilas. Kotoran, minyak, dan lemak dari toko dapat dihilangkan dengan degreasing uap atau usap dengan aseton atau pelarut tidak beracun lainnya.

Cat dan bahan lain yang tidak larut dalam pelarut penghilang lemak mungkin memerlukan penggunaan metilen klorida, pembersih alkali, atau senyawa khusus. Jika pembersih alkali yang mengandung natrium karbonat digunakan, maka pembersih itu sendiri harus dihilangkan sebelum pengelasan. Penyemprotan atau scrubbing dengan air panas dianjurkan. Menandai tinta biasanya dapat dihilangkan dengan alkohol.

Pengolahan bahan yang telah tertanam dalam logam kerja dapat dihilangkan dengan penggilingan, peledakan abrasif, dan swabbing dengan larutan HCl 10%, diikuti dengan pencucian air menyeluruh. Oksida juga harus dihilangkan dari area yang terlibat dalam operasi pengelasan, terutama karena perbedaan antara titik leleh oksida dan logam dasar. Oksida biasanya dihilangkan dengan penggilingan, permesinan, peledakan abrasif, atau pengawetan.

Paduan nikel, baik yang dicor dan ditempa dan baik yang diperkuat dengan larutan padat atau yang dapat dikeraskan dengan presipitasi, dapat dilas dengan proses GTAW. Penambahan pengisi biasanya dianjurkan. Negatif elektroda arus searah (DCEN) direkomendasikan untuk pengelasan manual dan mesin.

Gas Pelindung

Baik argon atau helium, atau campuran keduanya, digunakan sebagai gas pelindung untuk pengelasan nikel dan paduan nikel. Penambahan oksigen, karbon dioksida, atau nitrogen pada gas argon biasanya akan menyebabkan porositas atau erosi pada elektroda. Argon dengan sejumlah kecil hidrogen (biasanya 5%) dapat digunakan dan dapat membantu menghindari porositas dalam nikel murni, serta membantu mengurangi pembentukan oksida selama pengelasan.

Pengelasan Paduan Nikel Cor

Paduan nikel cor dapat digabungkan dengan proses GTAW, GMAW, dan SMAW. Untuk hasil yang optimal, pengecoran harus dianil larutan sebelum pengelasan untuk menghilangkan beberapa tekanan pengecoran dan memberikan homogenisasi struktur cor.

Pengupasan ringan pada logam yang dipadatkan setelah lintasan pertama akan menghilangkan tegangan dan, dengan demikian, mengurangi retak pada sambungan logam las dan logam tuang. Peening pada operan-operan berikutnya hanya sedikit, jika ada, bermanfaat. Menghilangkan stres setelah pengelasan juga diinginkan.