Nomor Ferit pada Las Baja Tahan Karat Duplex dan Austenitik: Pengukuran dan Pengendalian

Angka ferit, atau FN, mengukur jumlah ferit yang terkandung dalam las baja tahan karat, dan tukang las mengendalikannya karena angka ini menentukan kinerja las. Untuk las duplex dan super duplex, kandungan ferit target umumnya sekitar 30 hingga 70 FN, yang sesuai dengan struktur dua fasa yang seimbang, sedangkan untuk las austenitik biasanya ditargetkan kandungan ferit kecil namun tidak nol, yaitu sekitar 3 hingga 10 FN, guna mencegah retak panas. FN paling sering diukur menggunakan feritometer terkalibrasi dan diprediksi dengan diagram WRC-1992; FN merupakan parameter pengendali praktis yang menghubungkan prosedur pengelasan dengan ketahanan korosi dan ketangguhan.

Apa yang Diwakili oleh Angka Ferit
Angka ferit adalah indeks magnetik terstandarisasi, bukan persentase volume langsung. Angka ini muncul karena pengukuran awal "persen ferit" bervariasi luas antar laboratorium, sehingga industri mengadopsi skala yang dapat direproduksi, yang didefinisikan berdasarkan respons magnetik dan dapat dilacak ke standar sekunder. Pada kadar rendah, angka ferit (FN) dan persentase volume ferit hampir sama, tetapi keduanya menyimpang seiring peningkatan kandungan ferit—oleh karena itu spesifikasi duplex menyatakan penerimaan dalam bentuk FN atau dalam persentase terkonversi dengan metode yang ditetapkan. Angka ini penting karena ferit dan austenit berperilaku berbeda: ferit memberikan kekuatan serta ketahanan terhadap korosi retak akibat tegangan klorida, sedangkan austenit memberikan ketangguhan dan daktilitas. Las yang mengeras dengan keseimbangan yang salah mengorbankan satu sifat demi memperoleh sifat lainnya.

Mengapa Las Austenitik dan Duplex Berbeda
Pada kelas austenitik seperti 304L dan 316L, logam dasar pada dasarnya sepenuhnya austenitik, tetapi logam las sengaja diformulasikan agar mengalami pengerasan dengan sekitar beberapa persen ferrit delta. Fraksi ferrit kecil ini memutus batas butir austenit yang kontinu serta melarutkan pengotor seperti belerang dan fosfor, sehingga mencegah retak panas akibat pengerasan. Jumlah ferrit yang terlalu sedikit—di bawah sekitar 3 FN—berisiko menyebabkan retak; sementara jumlah yang terlalu banyak—di atas kisaran 10 hingga 12 FN—dapat menurunkan ketangguhan dan, setelah terpapar kondisi operasional, memicu kegetasan. Sebaliknya, kelas duplex sudah memiliki campuran seimbang pada logam dasarnya, sehingga tujuan pengelasan adalah mereproduksi keseimbangan tersebut pada sambungan las. Kelebihan ferrit dalam las duplex—yang terjadi ketika pendinginan las terlalu cepat sehingga austenit tidak sempat terbentuk kembali—menurunkan ketangguhan dan ketahanan korosi, sedangkan kelebihan austenit mengurangi kekuatan serta dapat menurunkan ketahanan terhadap korosi lubang (pitting) secara lokal.

Memprediksi FN dengan Diagram WRC-1992
Diagram WRC-1992 adalah alat modern untuk memprediksi ferrit las berdasarkan komposisi. Diagram ini memetakan ekuivalen kromium—yang merupakan jumlah unsur pembentuk ferrit—terhadap ekuivalen nikel—yang merupakan jumlah unsur pembentuk austenit—dan membaca nilai FN yang diharapkan. Ekuivalen kromium dihitung sebagai Cr + Mo + 0,7 × Nb, sedangkan ekuivalen nikel dihitung sebagai Ni + 35 × C + 20 × N + 0,25 × Cu. Koefisien besar pada nitrogen menunjukkan mengapa penambahan nitrogen mendorong las ke arah austenit, serta mengapa nitrogen sengaja ditambahkan dalam pengisi dan gas pelindung tipe duplex. Dengan membandingkan nilai FN yang diprediksi dari logam dasar, bahan pengisi, dan tingkat pengencerannya, insinyur pengelasan dapat memilih bahan habis pakai serta tingkat pengenceran yang menghasilkan nilai FN berada dalam rentang target sebelum membuat satu pun spesimen uji.

Tabel: Rentang Target Ferrit Khas

Mengukur Ferrit dalam Praktik
Ferriteskop merupakan alat utama di lantai produksi. Alat ini menerapkan medan magnet pada lasan dan mengukur responsnya, yang berbanding lurus dengan kandungan ferit, sehingga menghasilkan pembacaan FN langsung dalam hitungan detik setelah dikalibrasi terhadap standar bersertifikat. Metode ini bersifat non-destruktif, portabel, serta sangat cocok untuk pemeriksaan produksi pada jalur akar (root pass) maupun jalur puncak (cap pass). Untuk keperluan arbitrase atau penelitian, penghitungan titik metalografis pada penampang melintang yang telah di-etch memberikan persentase volume; kedua metode tersebut diatur dalam standar yang diakui. Lakukan beberapa pembacaan di sepanjang lasan dan zona terpengaruh panas (heat-affected zone), bukan hanya di satu titik, karena pengenceran dan laju pendinginan bervariasi sepanjang serta melintang sambungan. Perlu diingat pula bahwa ferriteskop hanya membaca wilayah permukaan yang bersentuhan dengannya, sehingga pengamplasan, deformasi dingin (cold work), dan kontaminasi permukaan dapat memengaruhi hasil pengukuran; selain itu, pembacaan pada pipa berdiameter kecil berbentuk lengkung mungkin memerlukan koreksi geometri. Di laboratorium yang dilengkapi peralatan memadai, pengukuran ferit dipasangkan dengan uji impak dan uji korosi guna memastikan bahwa nilai ferit yang baik benar-benar berarti kinerja mekanis dan ketahanan korosi yang dapat diterima.

Mengendalikan Ferrit Melalui Prosedur
Dua tuas proses mendominasi pengendalian ferit: input panas dan nitrogen. Input panas mengatur laju pendinginan, dan laju pendinginan menentukan seberapa banyak austenit dapat terbentuk kembali dari ferit yang pertama kali mengkristal. Dalam pengelasan duplex, input panas yang terlalu rendah menghasilkan pendinginan cepat (quench) yang ‘membekukan’ terlalu banyak ferit dan menghambat pembentukan austenit, sehingga menurunkan ketangguhan; sementara input panas yang terlalu tinggi memperlambat pendinginan sedemikian rupa sehingga fasa antarlogam dapat terbentuk. Kisaran terkendali—sering kali dengan batas suhu antar-lapisan (interpass temperature) sekitar 150 derajat Celsius—menjaga keseimbangan struktur. Nitrogen berperan sebagai tuas kimia: penambahan beberapa persen nitrogen ke dalam gas pelindung argon serta pemilihan filler yang mengandung kelebihan paduan (over-alloyed), kaya nikel dan nitrogen, mendorong pembentukan kembali austenit dan meningkatkan ketahanan korosi pada las. Kasus autogenous memerlukan kehati-hatian ekstra, karena las tanpa filler dan tanpa nitrogen dalam gas pelindung bergantung sepenuhnya pada komposisi logam dasar dan cenderung menghasilkan kelebihan ferit—alasan utama mengapa las akar (root pass) duplex hampir selalu menggunakan gas pelindung belakang (backing gas) yang mengandung nitrogen. Kesalahan dalam hal ini berdampak nyata. Las duplex yang terlalu kaya ferit menunjukkan ketangguhan Charpy rendah dan rentan retak di bawah tegangan klorida; las yang kekurangan ferit kehilangan kekuatan serta ketahanan terhadap pit; dan las austenitik dengan ferit terlalu sedikit dapat retak selama proses solidifikasi. Tetapkan jendela FN (Ferrite Number), prediksi dengan WRC-1992, kendalikan input panas dan kadar nitrogen, serta verifikasi menggunakan ferritescope—dengan demikian kualitas las menjadi hasil yang terkendali dan terdokumentasi, bukan sekadar harapan.

Pertanyaan yang Sering Diajukan
T: Angka ferit berapa yang seharusnya dimiliki las duplex 2205?
J: Las duplex 2205 yang seimbang umumnya menargetkan angka ferit (FN) sekitar 30 hingga 60; terlalu banyak ferit mengurangi ketangguhan dan ketahanan korosi, sedangkan terlalu sedikit menurunkan kekuatan.
T: Bagaimana angka ferit diukur pada las jadi?
J: Paling umum menggunakan ferritescope terkalibrasi, yang membaca FN secara non-destruktif dalam hitungan detik; perhitungan titik metalografi digunakan untuk penyelesaian sengketa dan memberikan persentase volume.

Untuk pipa duplex dan austenitik yang dilas dan diuji sesuai target angka ferit terkendali, hubungi Zhejiang Wenqiang Stainless Steel Co., Ltd. Tel +86 577 8922 2595 \/ https://www.chinawqsteel.com/