Setiap protokol pengujian (Brinell, Rockwell, Vickers) memiliki prosedur khusus untuk objek yang diuji.Uji-t Rockwell berguna untuk menguji pipa berdinding tipis dengan cara memotong pipa memanjang dan memeriksa dinding pipa berdasarkan diameter dalam daripada diameter luar.
Memesan pipa mirip seperti pergi ke dealer mobil dan memesan mobil atau truk.Kini ada banyak pilihan yang tersedia yang memungkinkan pembeli untuk menyesuaikan mobil dengan berbagai cara – warna interior dan eksterior, paket trim, pilihan gaya eksterior, pilihan powertrain, dan sistem audio yang hampir sebagus sistem hiburan rumah.Dengan semua pilihan ini, Anda mungkin tidak akan puas dengan mobil standar tanpa embel-embel.
Hal ini berlaku untuk pipa baja.Ini memiliki ribuan pilihan atau spesifikasi.Selain dimensi, spesifikasi tersebut menyebutkan sifat kimia dan beberapa sifat mekanik seperti kekuatan luluh minimum (MYS), kekuatan tarik ultimit (UTS), dan perpanjangan kegagalan minimum.Namun, banyak orang di industri ini—insinyur, agen pembelian, dan produsen—menggunakan istilah industri ini dan menyerukan pipa las yang “sederhana” dan hanya mencantumkan satu karakteristik: kekerasan.
Usahakan memesan mobil sesuai dengan satu karakteristik (“Saya butuh mobil bertransmisi matic”), dan dengan penjualnya Anda tidak akan jauh-jauh.Dia harus mengisi formulir dengan banyak pilihan.Hal ini terjadi pada pipa baja: untuk mendapatkan pipa yang sesuai untuk suatu aplikasi, produsen pipa memerlukan lebih banyak informasi daripada informasi kekerasan.
Bagaimana kekerasan dapat diterima sebagai pengganti sifat mekanik lainnya?Ini mungkin dimulai dari produsen pipa.Karena pengujian kekerasan cepat, mudah, dan memerlukan peralatan yang relatif murah, penjual pipa sering menggunakan pengujian kekerasan untuk membandingkan dua jenis pipa.Yang mereka perlukan untuk melakukan uji kekerasan hanyalah sepotong pipa halus dan alat uji.
Kekerasan pipa berkaitan erat dengan UTS dan aturan praktis (kisaran persentase atau persentase) berguna untuk memperkirakan MYS, sehingga mudah untuk melihat bagaimana pengujian kekerasan dapat menjadi proksi yang sesuai untuk properti lainnya.
Selain itu, tes lainnya relatif sulit.Meskipun pengujian kekerasan hanya membutuhkan waktu sekitar satu menit pada satu mesin, pengujian MYS, UTS, dan perpanjangan memerlukan persiapan sampel dan investasi yang signifikan pada peralatan laboratorium besar.Sebagai perbandingan, operator pabrik pipa menyelesaikan uji kekerasan dalam hitungan detik, sementara ahli metalurgi melakukan uji tarik dalam beberapa jam.Melakukan uji kekerasan tidaklah sulit.
Ini tidak berarti bahwa produsen pipa teknik tidak menggunakan uji kekerasan.Dapat dikatakan bahwa mayoritas melakukan hal ini, namun karena mereka mengevaluasi pengulangan dan reproduktifitas instrumen di semua peralatan pengujian, mereka sangat menyadari keterbatasan pengujian tersebut.Kebanyakan dari mereka menggunakannya untuk mengevaluasi kekerasan tabung sebagai bagian dari proses pembuatan, namun tidak menggunakannya untuk mengukur sifat-sifat tabung.Itu hanya tes lulus/gagal.
Mengapa saya perlu mengetahui MYS, UTS dan perpanjangan minimum?Mereka menunjukkan kinerja rakitan tabung.
MYS adalah gaya minimum yang menyebabkan deformasi permanen pada material.Jika Anda mencoba membengkokkan sedikit kawat lurus (seperti gantungan) dan melepaskan tekanannya, salah satu dari dua hal ini akan terjadi: kawat akan kembali ke keadaan semula (lurus) atau tetap bengkok.Jika masih lurus berarti anda belum sembuh dari MYS.Jika masih bengkok, Anda melewatkannya.
Sekarang ambil kedua ujung kawat dengan tang.Jika Anda dapat mematahkan kawat menjadi dua, Anda berhasil melewati UTS.Anda menariknya dengan kuat dan Anda memiliki dua potong kawat untuk menunjukkan upaya manusia super Anda.Jika panjang awal kawat adalah 5 inci, dan kedua panjang setelah kegagalan dijumlahkan menjadi 6 inci, kawat akan meregang 1 inci, atau 20%.Uji tarik sebenarnya diukur dalam jarak 2 inci dari titik putus, namun apa pun yang terjadi – konsep tegangan garis menggambarkan UTS.
Spesimen mikrograf baja harus dipotong, dipoles, dan digores dengan larutan asam lemah (biasanya asam nitrat dan alkohol) agar butirannya terlihat.Pembesaran 100x biasanya digunakan untuk memeriksa butiran baja dan menentukan ukurannya.
Kekerasan adalah ujian bagaimana suatu material bereaksi terhadap benturan.Bayangkan sebuah pipa pendek dimasukkan ke dalam catok dengan rahang bergerigi dan dikocok untuk menutup catok tersebut.Selain menyelaraskan pipa, rahang catok juga meninggalkan bekas pada permukaan pipa.
Beginilah cara kerja uji kekerasan, tetapi tidak terlalu kasar.Tes ini memiliki ukuran benturan yang terkendali dan tekanan yang terkendali.Gaya-gaya ini merusak permukaan, membentuk lekukan atau lekukan.Ukuran atau kedalaman penyok menentukan kekerasan logam.
Saat mengevaluasi baja, uji kekerasan Brinell, Vickers dan Rockwell biasanya digunakan.Masing-masing memiliki skalanya sendiri, dan beberapa di antaranya memiliki beberapa metode pengujian seperti Rockwell A, B, C, dll. Untuk pipa baja, spesifikasi ASTM A513 mengacu pada pengujian Rockwell B (disingkat HRB atau RB).Rockwell Test B mengukur perbedaan gaya penetrasi bola baja berdiameter 1⁄16 inci ke dalam baja antara beban awal ringan dan beban dasar 100 kgf.Hasil khas untuk baja ringan standar adalah HRB 60.
Ilmuwan material mengetahui bahwa kekerasan memiliki hubungan linear dengan UTS.Oleh karena itu, kekerasan yang diberikan memprediksi UTS.Demikian pula, produsen pipa mengetahui bahwa MYS dan UTS saling berkaitan.Untuk pipa yang dilas, MYS biasanya 70% hingga 85% UTS.Jumlah pastinya tergantung pada proses pembuatan tabung.Kekerasan HRB 60 setara dengan UTS 60.000 pon per inci persegi (PSI) dan sekitar 80% MYS, yaitu 48.000 PSI.
Spesifikasi pipa yang paling umum untuk produksi umum adalah kekerasan maksimum.Selain ukuran, para insinyur juga tertarik untuk menentukan pipa yang dilas dengan resistansi (ERW) dalam rentang pengoperasian yang baik, yang dapat menghasilkan gambar bagian dengan kemungkinan kekerasan maksimum HRB 60. Keputusan ini sendiri menghasilkan sejumlah sifat akhir mekanis, termasuk kekerasan itu sendiri.
Pertama, kekerasan HRB 60 tidak memberi tahu kita banyak.Pembacaan HRB 60 adalah bilangan tak berdimensi.Bahan yang diberi peringkat HRB 59 lebih lembut daripada yang diuji pada HRB 60, dan HRB 61 lebih keras daripada HRB 60, namun seberapa banyak?Hal ini tidak dapat diukur seperti volume (diukur dalam desibel), torsi (diukur dalam pon-kaki), kecepatan (diukur dalam jarak versus waktu), atau UTS (diukur dalam pon per inci persegi).Membaca HRB 60 tidak memberi tahu kita sesuatu yang spesifik.Ini adalah properti material, bukan properti fisik.Kedua, penentuan kekerasan saja tidak sesuai untuk menjamin keterulangan atau reproduktifitas.Evaluasi dua lokasi pada suatu sampel, meskipun lokasi pengujian berdekatan, sering kali menghasilkan pembacaan kekerasan yang sangat berbeda.Sifat tes memperburuk masalah ini.Setelah pengukuran satu posisi, pengukuran kedua tidak dapat dilakukan untuk memeriksa hasilnya.Pengulangan pengujian tidak dimungkinkan.
Ini tidak berarti bahwa pengukuran kekerasan tidak nyaman.Sebenarnya, ini adalah panduan bagus mengenai materi UTS, dan merupakan tes yang cepat dan mudah.Namun, siapa pun yang terlibat dalam definisi, pengadaan, dan pembuatan tabung harus menyadari keterbatasannya sebagai parameter pengujian.
Karena pipa “biasa” tidak didefinisikan dengan jelas, produsen pipa biasanya mempersempitnya menjadi dua jenis baja yang paling umum digunakan dan pipa seperti yang didefinisikan dalam ASTM A513:1008 dan 1010 jika diperlukan.Bahkan setelah semua jenis pipa lainnya disingkirkan, kemungkinan sifat mekanik kedua jenis pipa ini tetap terbuka.Faktanya, pipa jenis ini memiliki sifat mekanik yang paling luas dari semua jenis pipa.
Misalnya, sebuah tabung dianggap lunak jika MYS-nya rendah dan perpanjangannya tinggi, yang berarti tabung tersebut memiliki kinerja lebih baik dalam hal regangan, deformasi, dan deformasi permanen dibandingkan tabung yang digambarkan sebagai kaku, yang memiliki MYS relatif tinggi dan perpanjangan relatif rendah. ..Demikian pula perbedaan antara kawat lunak dan kawat keras seperti gantungan baju dan bor.
Pemanjangan sendiri merupakan faktor lain yang mempunyai dampak signifikan pada aplikasi pipa kritis.Pipa dengan perpanjangan tinggi dapat menahan peregangan;bahan dengan elongasi rendah lebih rapuh dan oleh karena itu lebih rentan terhadap kegagalan kelelahan yang parah.Namun, pemanjangan tidak berhubungan langsung dengan UTS, yang merupakan satu-satunya sifat mekanik yang berhubungan langsung dengan kekerasan.
Mengapa sifat mekanik pipa sangat bervariasi?Pertama, komposisi kimianya berbeda.Baja adalah larutan padat besi dan karbon, serta paduan penting lainnya.Untuk mempermudah, kami hanya akan membahas persentase karbon.Atom karbon menggantikan beberapa atom besi, menciptakan struktur kristal baja.ASTM 1008 adalah grade primer komprehensif dengan kandungan karbon dari 0% hingga 0,10%.Nol adalah angka khusus yang memberikan sifat unik pada kandungan karbon yang sangat rendah dalam baja.ASTM 1010 mendefinisikan kandungan karbon dari 0,08% hingga 0,13%.Perbedaan-perbedaan ini tampaknya tidak besar, namun cukup untuk membuat perbedaan besar di tempat lain.
Kedua, pipa baja dapat dibuat atau diproduksi dan selanjutnya diproses dalam tujuh proses manufaktur yang berbeda.ASTM A513 mengenai produksi pipa ERW mencantumkan tujuh jenis:
Jika komposisi kimia baja dan tahapan pembuatan pipa tidak mempengaruhi kekerasan baja, lalu apa?Jawaban atas pertanyaan ini berarti mempelajari detailnya dengan cermat.Pertanyaan ini mengarah pada dua pertanyaan lain: detail apa dan seberapa dekat?
Informasi detail mengenai butiran penyusun baja adalah jawaban pertama.Ketika baja diproduksi di pabrik primer, baja tersebut tidak mendingin menjadi massa yang sangat besar dengan satu properti.Saat baja mendingin, molekul-molekulnya membentuk pola berulang (kristal), mirip dengan pembentukan kepingan salju.Setelah pembentukan kristal, mereka digabungkan menjadi kelompok yang disebut butiran.Saat biji-bijian mendingin, mereka tumbuh, membentuk seluruh lembaran atau piring.Pertumbuhan butir berhenti ketika molekul baja terakhir diserap oleh butir.Ini semua terjadi pada tingkat mikroskopis, dengan butiran baja berukuran sedang berukuran sekitar 64 mikron atau 0,0025 inci.Meskipun setiap butir mirip dengan butir berikutnya, namun keduanya tidaklah sama.Mereka sedikit berbeda satu sama lain dalam ukuran, orientasi, dan kandungan karbon.Batas antar butir disebut batas butir.Ketika baja mengalami keruntuhan, misalnya karena retak lelah, maka baja cenderung mengalami keruntuhan pada batas butir.
Seberapa dekat Anda harus melihat untuk melihat partikel yang berbeda?Perbesaran 100 kali atau 100 kali ketajaman penglihatan mata manusia sudah cukup.Namun, hanya dengan melihat baja mentah hingga pangkat 100 tidak akan banyak membantu.Sampel dibuat dengan memoles sampel dan mengetsa permukaannya dengan asam, biasanya asam nitrat dan alkohol, yang disebut etsa asam nitrat.
Butir dan kisi internalnyalah yang menentukan kekuatan tumbukan, MYS, UTS, dan perpanjangan yang dapat ditahan oleh baja sebelum patah.
Langkah-langkah pembuatan baja seperti pengerolan strip panas dan dingin mentransfer tegangan ke struktur butiran;jika mereka terus-menerus berubah bentuk, ini berarti tegangan telah merusak bentuk butiran.Langkah pemrosesan lainnya seperti melilitkan baja menjadi gulungan, melepas gulungan dan melewati pabrik tabung (untuk membentuk tabung dan ukurannya) merusak butiran baja.Gambar dingin pipa pada mandrel juga memberikan tekanan pada material, begitu pula langkah-langkah pembuatannya seperti pembentukan ujung dan pembengkokan.Perubahan struktur butir disebut dislokasi.
Langkah-langkah di atas menguras keuletan baja, kemampuannya menahan tegangan tarik (sobek).Baja menjadi rapuh, yang berarti kemungkinan besar akan patah jika Anda terus mengerjakan baja tersebut.Pemanjangan adalah salah satu komponen plastisitas (kompresibilitas adalah komponen lainnya).Penting untuk dipahami di sini bahwa kegagalan paling sering terjadi pada tegangan, dan bukan pada kompresi.Baja cukup tahan terhadap tegangan tarik karena perpanjangannya yang relatif tinggi.Namun, baja mudah berubah bentuk di bawah tekanan tekan—dapat ditempa—yang merupakan suatu keuntungan.
Bandingkan dengan beton yang mempunyai kuat tekan sangat tinggi namun daktilitas rendah.Sifat-sifat ini berlawanan dengan baja.Inilah sebabnya mengapa beton yang digunakan untuk jalan, gedung, dan trotoar sering kali diperkuat.Hasilnya adalah produk yang memiliki kekuatan kedua material tersebut: baja kuat terhadap tarik dan beton kuat terhadap tekan.
Selama pengerasan, keuletan baja menurun dan kekerasannya meningkat.Dengan kata lain, itu mengeras.Tergantung situasinya, hal ini bisa menjadi keuntungan, namun juga bisa menjadi kerugian, karena kekerasan sama dengan kerapuhan.Artinya, semakin keras baja, semakin kurang elastis dan oleh karena itu semakin besar kemungkinan baja tersebut patah.
Dengan kata lain, setiap langkah proses memerlukan keuletan pipa.Seiring diprosesnya bagian tersebut menjadi lebih berat, dan jika terlalu berat maka pada prinsipnya tidak ada gunanya.Kekerasan adalah kerapuhan, dan tabung yang rapuh rentan terhadap kegagalan saat digunakan.
Apakah pabrikan punya pilihan dalam kasus ini?Singkatnya, ya.Opsi ini adalah anil, dan meskipun tidak terlalu ajaib, opsi ini sama ajaibnya.
Sederhananya, anil menghilangkan semua efek dampak fisik pada logam.Dalam prosesnya, logam dipanaskan hingga mencapai suhu pelepas tegangan atau suhu rekristalisasi, yang menghasilkan penghilangan dislokasi.Dengan demikian, proses tersebut mengembalikan keuletan sebagian atau seluruhnya, tergantung pada suhu dan waktu tertentu yang digunakan dalam proses anil.
Annealing dan pendinginan terkontrol mendorong pertumbuhan butir.Hal ini bermanfaat jika tujuannya adalah untuk mengurangi kerapuhan material, namun pertumbuhan butiran yang tidak terkendali dapat melunakkan logam terlalu banyak, sehingga tidak dapat digunakan sesuai tujuan penggunaan.Menghentikan proses anil adalah hal lain yang hampir ajaib.Pendinginan pada suhu yang tepat dengan bahan pengeras yang tepat pada waktu yang tepat dengan cepat menghentikan proses dan mengembalikan sifat baja.
Haruskah kita mengabaikan spesifikasi kekerasan?TIDAK.Sifat-sifat kekerasan sangat berharga, pertama-tama, sebagai pedoman dalam menentukan karakteristik pipa baja.Kekerasan adalah pengukuran yang berguna dan salah satu dari beberapa sifat yang harus ditentukan saat memesan bahan berbentuk tabung dan diperiksa pada saat diterima (didokumentasikan untuk setiap pengiriman).Apabila uji kekerasan digunakan sebagai standar pengujian, uji tersebut harus memiliki nilai skala dan batas kendali yang sesuai.
Namun, ini bukanlah ujian kelulusan (penerimaan atau penolakan) materi yang sebenarnya.Selain kekerasan, produsen harus memeriksa pengiriman dari waktu ke waktu untuk menentukan sifat lain yang relevan seperti MYS, UTS, atau perpanjangan minimum, tergantung pada aplikasi pipa.
Wynn H. Kearns is responsible for regional sales for Indiana Tube Corp., 2100 Lexington Road, Evansville, IN 47720, 812-424-9028, wkearns@indianatube.com, www.indianatube.com.
Tube & Pipe Journal diluncurkan pada tahun 1990 sebagai majalah pertama yang didedikasikan untuk industri pipa logam.Saat ini, publikasi ini tetap menjadi satu-satunya publikasi industri di Amerika Utara dan telah menjadi sumber informasi paling tepercaya bagi para profesional tubing.
Akses digital penuh ke The FABRICATOR kini tersedia, memberikan akses mudah ke sumber daya industri yang berharga.
Akses digital penuh ke The Tube & Pipe Journal kini tersedia, memberikan akses mudah ke sumber daya industri yang berharga.
Nikmati akses digital penuh ke STAMPING Journal, jurnal pasar stamping logam dengan kemajuan teknologi terkini, praktik terbaik, dan berita industri.
Akses penuh ke edisi digital The Fabricator en Español kini tersedia, memberikan akses mudah ke sumber daya industri yang berharga.
Di bagian kedua dari pertunjukan dua bagian kami bersama Adam Heffner, pemilik dan pendiri toko Nashville…
Waktu posting: 27 Januari 2023