Menguasai Pengelasan Logam Nikel: Teknik Komprehensif & Praktik Terbaik

Legas nikel biasanya dipilih karena kecepatan luar biasa, resistensi korosi, dan performa di bawah suhu tinggi. Tidak heran, ini membuat legas nikel menjadi pilihan populer untuk digunakan di lingkungan ekstrim, khususnya di turbin pesawat, turbin uap, pembangkit listrik tenaga nuklir, dan industri petrokimia dan kimia.

Mengingat penggunaan di lingkungan ekstrim, zona las legas nikel harus memiliki properti yang konsisten, ini adalah satu-satunya cara produk las yang selesai akan tahan di lingkungan ekstrim. Selain itu, penting bahwa las berkualitas tinggi dan mengandung sangat sedikit cacat, karena hal ini juga dapat mempengaruhi performa di lingkungan yang sulit.

Apa Itu Legas Nikel?

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

• 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 menggunakan salah satu dari banyak legas nikel yang tersedia. Pengelasan busa dapat digunakan termasuk Stick, MIG, dan TIG proses. Penggunaan pengelasan batang, khususnya, akan menghasilkan las yang lebih kuat dari logam dasar. Untuk pengelasan MIG nikel, gas pelindung adalah campuran 50/50 helium dan argon.

Semua proses pengelasan konvensional cocok untuk pengelasan legas nikel. Perbedaan utama ada pada ekspansi termal. Legas nikel memiliki koefisien ekspansi termal yang lebih rendah daripada baja tahan karat, dan metode kontrol untuk distorsi sebenarnya mirip dengan yang Anda gunakan untuk baja karbon.

Legas nikel dapat digabungkan dengan andal oleh semua jenis proses atau metode pengelasan, dengan pengecualian pengelasan paksa dan pengelasan oxyacetylene. Legas nikel terpukal dapat di-las dalam kondisi yang mirip dengan yang digunakan untuk melas baja tahan karat austenitic. Legas nikel cetak, khususnya yang memiliki kandungan silikon yang tinggi, menunjukkan kesulitan dalam pengelasan.

Proses yang paling banyak digunakan untuk pengelasan legas nikel terpukal yang tidak dapat dikeras usia (solid-solution-strengthened) adalah gas-tungsten arc welding (GTAW), gas-metal arc welding (GMAW), dan shielded metal arc welding (SMAW). Submerged arc welding (SAW) dan electro slag welding (ESW) memiliki適用 terbatas, begitu juga arc plasma welding (PAW). Meskipun proses GTAW disukai untuk pengelasan legas yang dapat dikeras presipitasi, baik proses GMAW maupun SMAW juga digunakan.

Legas nikel biasanya di-las dalam kondisi solution-treated. Legas yang dapat dikeras presipitasi (PH) harus dianil sebelum pengelasan jika telah melalui operasi apa pun yang memperkenalkan stres residu tinggi.

Masalah Umum Saat Mengelasi Legas Nikel

Masalah paling umum dan serius yang terjadi saat mengelasi legas nikel adalah retakan panas. Ini terjadi di garis perpaduan, di HAZ, atau di logam las (zona perpaduan), meskipun garis perpaduan adalah area yang paling sering terpengaruh.

Biasanya, Sulfur dalam legas atau pada permukaan menciptakan retakan ini, meskipun bismut, timbal, fosfor, dan boron juga dapat memiliki efek negatif. Untuk mencegah ini, sangat penting bahwa baik HAZ maupun logam las sepenuhnya bebas dari minyak, lemak, kotoran, dan pengotor lainnya. Sulfur berlebihan di penisi pengisi atau bahan induk juga dapat menyebabkan masalah.

Untuk menyiapkan bahan, degreasing, diikuti oleh penggosokan menyeluruh dengan kawat baja tahan karat atau mesin diperlukan. Pastikan Anda menggunakan pelarut yang dirancang untuk legas nikel dan bahwa pengelasan dilakukan dalam delapan jam setelah pembersihan untuk mencegah kontaminasi selanjutnya.

Perawatan panas hanya boleh dilakukan dengan listrik atau dengan bahan bakar bebas sulfur, dalam vakum atau lingkungan iners.

Jika bahan sudah pernah digunakan atau sedang diperbaiki, ia harus digosokkan atau dimesin untuk menghapus kontaminasi apa pun yang mungkin telah terperangkap pada permukaan area perbaikan las.

Porositas juga merupakan masalah, terutama ketika oksigen atau hidrogen menyebabkan kontaminasi permukaan dalam bentuk penangkap udara di kolam las. Untuk mengatasi ini, gas purge dan pelindung yang efisien diperlukan, pada sisi muka dan akar las, dan semua selang gas harus dalam kondisi sempurna. Area pengelasan juga perlu diisolir dari setiap tirai udara.

Persiapan Las untuk Legas Nikel

Persiapan las sangat penting saat mengelasi legas nikel. Aspek terpenting dari desain adalah memastikan ada akses yang cukup untuk lampu las, dan bahwa penetrasi penuh dapat tercapai jika diperlukan.

Desain perselisihan punggung terbaik adalah perselisihan punggung persegi, namun ini terbatas oleh ketebalan karena ketidakmampuan untuk menembus perselisihan. Oleh karena itu, persiapan U atau V sering digunakan, dengan sudut 30° hingga 40° pada ketebalan 10mm, untuk memungkinkan penetrasi dan pass isian berikutnya.

Terkait persiapan gas, dapat berguna untuk menambahkan hingga 10% hidrogen ke campuran gas iners, karena ini meningkatkan kecepatan aliran di kolam las.

Pra-pemanasan tidak diperlukan untuk pengelasan legas nikel kecuali ada persyaratan untuk menghapus kondensasi. Pengelasan nikel biasanya memerlukan suhu antar pass maksimum 250 ̊C, meskipun legas tertentu hanya boleh menggunakan maksimum 100 ̊C.

Beberapa gosokan pasca las mungkin diperlukan untuk menghapus lapisan oksia yang menempel yang dapat terbentuk pada permukaan kolam las. Kadang-kadang, penggosokan kawat tidak akan cukup untuk menghapus sisa pasca las ini.

Perawatan Pasca Las

Tidak diperlukan perawatan pasca las, baik termal maupun kimiawi, untuk mempertahankan atau memulihkan resistensi korosi, meskipun dalam beberapa kasus anilasi solusi penuh akan meningkatkan resistensi korosi.

Perawatan panas mungkin diperlukan untuk memenuhi persyaratan spesifikasi, seperti penanggahan stres dari struktur terbuat untuk mencegah pengerasakan usia atau retakan stres-korosi (SCC) dari hasil las dalam uap asam hidroflorik atau soda kaustik. Jika pengelasan menginduksi stres residu sedang hingga tinggi, maka legas PH akan memerlukan anilasi penanggahan stres setelah pengelasan dan sebelum aging.

Nikol dan legas nikel rentan terhadap kerapuhan oleh timbal, sulfur, fosfor, dan elemen titik leleh rendah lainnya. Bahan ini dapat ada dalam lemak, minyak, cat, kreta penanda atau tinta, pelumas, cairan pemotong, kotoran bengkel, dan kimia proses.

Work-piece harus sepenuhnya bebas dari bahan asing sebelum dipanaskan atau di-las. Kotoran bengkel, minyak, dan lemak dapat dihapus oleh degreasing uap atau mengusap dengan aceton atau pelarut nontoksik lainnya.

Cat dan bahan lain yang tidak larut dalam pelarut degreasing mungkin memerlukan penggunaan metilena klorida, pembersih alkali, atau komponen proprietary khusus. Jika pembersih alkali yang mengandung sodium karbonat digunakan, maka pembersih itu sendiri harus dihapus sebelum pengelasan. Pengeringan atau menggosok dengan air panas direkomendasikan. Tinta penanda biasanya dapat dihapus dengan alkohol.

Bahan proses yang telah terselubung dalam logam kerja dapat dihapus dengan menggiling, penyemburan abrasif, dan mengusap dengan larutan 10% HCl, diikuti oleh pencucian air yang menyeluruh. Oksida juga harus dihapus dari area yang terlibat dalam operasi pengelasan, terutama karena perbedaan antara titik leleh oksida dan logam dasar. Oksida biasanya dihapus dengan menggiling, pemesinan, penyemburan abrasif, atau pickling.

Legas nikel, baik cetak maupun terpukal dan baik solid-solution-strengthened atau precipitation-hardenable, dapat di-las oleh proses GTAW. Penambahan penisi biasanya direkomendasikan. Direct current electrode negative (DCEN) direkomendasikan untuk pengelasan manual dan mesin.

Gas Pelindung

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

Pengelasan Legas Nikel Cetak

Legas nikel cetak dapat digabungkan oleh proses GTAW, GMAW, dan SMAW. Untuk hasil optimum, cetakan harus dianil solusi sebelum pengelasan untuk mengurangi beberapa stres cetakan dan memberikan homogenisasi beberapa dari struktur cetakan.

Peening ringan pada logam yang mengeras setelah pass pertama akan mengurangi stres dan, demikian, mengurangi retakan di pertemuan logam las dan logam cetak. Peening pada pass berikutnya memiliki manfaat yang sedikit, jika ada. Penanggahan stres setelah pengelasan juga diinginkan.