Pemilihan electrode atau filler wire merupakan salah satu aspek paling penting dalam welding engineering karena secara langsung mempengaruhi kualitas sambungan las, kekuatan mekanik, ketahanan korosi, ketahanan temperatur tinggi, serta integritas struktur hasil pengelasan. “Electrode/Filler Wire Selection Table” memberikan gambaran praktis mengenai pemilihan consumable welding berdasarkan jenis base metal, komposisi kimia, P-Number, serta jenis proses pengelasan yang digunakan seperti GTAW, SMAW, FCAW, dan SAW.
Dalam dunia industri, khususnya pada sektor:
- oil & gas,
- petrokimia,
- power plant,
- pressure vessel fabrication,
- piping system,
-
offshore structure,
pemilihan filler metal tidak boleh dilakukan secara sembarangan. Ketidaksesuaian antara base metal dan filler metal dapat menyebabkan: - cracking,
- lack of fusion,
- hydrogen embrittlement,
- corrosion failure,
- weld metal brittleness,
- premature failure.
Oleh karena itu, welding consumable harus dipilih berdasarkan:
- mechanical properties,
- chemical compatibility,
- service temperature,
- corrosion resistance,
- welding process,
- applicable code dan standard.
Material Electrode/Filler Wire dibagi menjadi tiga kelompok utama:
- Carbon Steel,
- Alloy Steel,
- Stainless Steel.
Setiap material memiliki karakteristik metalurgi berbeda sehingga membutuhkan electrode atau filler wire yang sesuai.
Fungsi Electrode dan Filler Wire
Dalam proses welding, electrode atau filler wire memiliki fungsi utama sebagai:
- material pengisi sambungan,
- penghantar arus listrik,
- pembentuk weld bead,
- pelindung weld pool,
- pengontrol sifat mekanik weld metal.
Pada proses tertentu seperti SMAW, electrode sekaligus berfungsi sebagai:
- filler metal,
- pembentuk shielding gas,
- pembentuk slag.
Sedangkan pada GTAW, filler wire terpisah dari elektroda tungsten yang tidak habis terkonsumsi.
Pentingnya Pemilihan Filler Metal
Pemilihan filler metal yang benar bertujuan untuk:
- memastikan kekuatan sambungan,
- menjaga ketahanan korosi,
- mengontrol hardness,
- meningkatkan toughness,
- mencegah weld cracking,
- mempertahankan ketahanan temperatur tinggi.
Filler metal juga harus mampu mengakomodasi:
- thermal expansion,
- dilution,
- residual stress,
- metallurgical transformation.
Jika salah memilih filler, sambungan dapat mengalami:
- brittle fracture,
- sensitization,
- weld decay,
- SCC (Stress Corrosion Cracking),
- creep failure.
Carbon Steel Welding Consumable
Bagian material carbon steel seperti:
- ASTM A106 Gr A/B/C,
- A333 Gr 6,
- A671 CB60,
- A671 CC60.
Semua material tersebut memiliki:
P-No. 1 (P1)
menurut klasifikasi ASME Section IX.
Material carbon steel umumnya memiliki komposisi:
C-Mn-Si
yang menunjukkan dominasi:
- karbon,
- mangan,
- silikon.
Filler Metal untuk GTAW pada Carbon Steel
Filler:
ER70S-2
Filler ini sangat umum digunakan untuk GTAW carbon steel karena memiliki:
- stabilitas arc baik,
- deoxidizer tinggi,
- kemampuan root pass sangat baik.
ER70S-2 cocok untuk:
- root welding piping,
- pressure vessel,
- critical weld.
Angka “70” menunjukkan tensile strength sekitar:
70 ksi (70.000 psi).
Electrode SMAW untuk Carbon Steel
Untuk SMAW digunakan:
E7018
E7018 merupakan low hydrogen electrode yang sangat populer dalam industri.
Karakteristik:
- low hydrogen,
- smooth arc,
- toughness tinggi,
- crack resistance baik.
E7018 banyak digunakan pada:
- piping,
- structural steel,
- pressure vessel,
- refinery fabrication.
Keunggulan utama:
- mengurangi hydrogen induced cracking,
- weld metal toughness tinggi,
- cocok untuk critical structure.
FCAW untuk Carbon Steel
Yaitu :
E71T-1
FCAW wire ini digunakan untuk:
- productivity tinggi,
- deposition rate besar,
- semi automatic welding.
Keunggulan:
- cocok untuk thick material,
- efisien untuk fabrication shop,
- penetrasi baik.
SAW untuk Carbon Steel
Untuk submerged arc welding digunakan:
EM12K
SAW sangat umum digunakan pada:
- long seam welding,
- heavy wall vessel,
- pipe fabrication.
EM12K menghasilkan:
- weld quality konsisten,
- deposition tinggi,
- penetration dalam.
Alloy Steel Welding Consumable
Bagian berikutnya membahas alloy steel:
- A335 P5,
- P9,
- P11,
- P22,
- P91.
Material ini digunakan pada:
- power plant,
- boiler,
- high temperature piping,
- refinery heater.
A335 P5
P5 memiliki komposisi:
5Cr–0.5Mo
Digunakan pada temperatur tinggi dengan ketahanan creep baik.
Filler:
- GTAW → ER80S-B6,
- SMAW → E8018-B6,
- FCAW → E81T1-B6,
- SAW → F8P0EB6.
Chromium meningkatkan:
- oxidation resistance,
- creep resistance.
Molybdenum meningkatkan:
- high temperature strength.
A335 P9
P9 memiliki:
9Cr–1Mo
Material ini digunakan pada:
- superheater,
- reheater piping,
- steam line.
Consumable:
- ER80S-B8,
- E8018-B8,
- E91T1-B8.
P9 membutuhkan kontrol ketat terhadap:
- preheat,
- interpass,
- PWHT.
Karena material ini rentan:
- cracking,
- hardness tinggi,
- creep damage.
A335 P11 dan P22
P11:
1.25Cr–0.5Mo
P22:
2.25Cr–1Mo
Kedua material ini umum digunakan pada:
- refinery heater,
- boiler tube,
- process piping.
Filler:
- ER80S-B3,
- E8018-B2/B3,
- E81T1-B2/B3.
Keunggulan:
- tahan temperatur tinggi,
- creep resistant,
- oxidation resistant.
A335 P91
P91 merupakan material advanced creep resistant steel dengan:
9Cr–1Mo–V
Material ini sangat kritis dan membutuhkan prosedur welding ketat.
Consumable:
- ER90S-B9,
- E9018-B9,
- E91T1-B9.
P91 memiliki:
- creep strength sangat tinggi,
- ketahanan temperatur tinggi,
- ketahanan fatigue thermal.
Namun sangat sensitif terhadap:
- heat input,
- PWHT,
- cooling rate.
Kesalahan welding pada P91 dapat menyebabkan:
- Type IV cracking,
- creep rupture,
- brittle HAZ.
Stainless Steel Welding Consumable
Antara lain :
- TP304,
- TP304L,
- TP316,
- TP316L,
- TP321,
- TP347,
- TP309,
- TP310.
TP304 / TP304L
Komposisi:
18Cr–8Ni
Filler:
ER308L / E308L
304L memiliki karbon rendah sehingga lebih tahan terhadap:
- sensitization,
- intergranular corrosion.
Aplikasi:
- food industry,
- chemical plant,
- piping,
- tank.
TP316 / TP316L
Komposisi:
16Cr–12Ni–2Mo
Filler:
ER316L / E316L
Molibdenum meningkatkan:
- pitting resistance,
- chloride resistance.
Digunakan pada:
- offshore,
- marine,
- chemical process,
- pharmaceutical industry.
TP321 dan TP347
321 menggunakan stabilisasi:
titanium (Ti)
347 menggunakan:
niobium (Nb)
Tujuannya:
- mencegah sensitization,
- meningkatkan high temperature stability.
Filler:
- ER321,
- ER347.
Aplikasi:
- heat exchanger,
- high temperature piping,
- exhaust system.
TP309 dan TP310
309:
23Cr–12Ni
310:
25Cr–20Ni
Material ini digunakan untuk:
- high temperature service,
- dissimilar metal welding.
ER309 sangat populer untuk:
- carbon steel to stainless steel welding.
Perbedaan Proses Welding
Poster menunjukkan kompatibilitas filler terhadap berbagai proses:
- GTAW,
- SMAW,
- FCAW,
- SAW.
GTAW (Gas Tungsten Arc Welding)
Menggunakan:
- filler wire terpisah,
- shielding gas inert.
Keunggulan:
- precision tinggi,
- weld bersih,
- root pass sangat baik.
SMAW (Shielded Metal Arc Welding)
Menggunakan:
- flux coated electrode.
Keunggulan:
- portable,
- fleksibel,
- cocok untuk field welding.
FCAW (Flux Cored Arc Welding)
Menggunakan:
- tubular wire.
Keunggulan:
- productivity tinggi,
- deposition rate besar.
SAW (Submerged Arc Welding)
Menggunakan:
- wire dan flux.
Keunggulan:
- penetration tinggi,
- kualitas stabil,
- cocok untuk otomatisasi.
P-Number dalam ASME
P-No seperti:
- P1,
- P5,
- P9,
- P11,
- P22,
- P91.
P-Number digunakan untuk:
- grouping material,
- qualification simplification,
- WPS dan PQR.
ASME Section IX menggunakan P-No untuk:
- mengurangi jumlah qualification test,
- mengelompokkan material dengan weldability serupa.
Pentingnya Matching Chemical Composition
Filler metal harus memiliki komposisi kompatibel dengan base metal.
Tujuan:
- menjaga mechanical properties,
- menghindari dilution problem,
- mempertahankan corrosion resistance.
Misalnya:
- stainless steel memerlukan chromium dan nickel cukup,
- alloy steel membutuhkan chromium-molybdenum balance.
Pengaruh Filler terhadap Mechanical Properties
Filler metal menentukan:
- tensile strength,
- yield strength,
- toughness,
- ductility,
- creep resistance.
Karena itu pemilihan filler harus mempertimbangkan:
- service condition,
- operating temperature,
- pressure,
- corrosive environment.
Penyimpanan Electrode
Low hydrogen electrode seperti:
E7018
harus disimpan dalam:
- rod oven,
- kondisi kering.
Kelembaban dapat menyebabkan:
- hydrogen pickup,
- weld cracking.
Filler dan PWHT
Alloy steel seperti:
- P11,
- P22,
-
P91,
memerlukan PWHT setelah welding.
PWHT membantu:
- mengurangi residual stress,
- menurunkan hardness,
- meningkatkan toughness.
Welding Consumable dan Corrosion Resistance
Pada stainless steel, filler harus mempertahankan:
- chromium content,
- passive layer,
- pitting resistance.
Kesalahan filler dapat menyebabkan:
- weld decay,
- galvanic corrosion,
- SCC.
Kesimpulan
Pemilihan electrode dan filler wire merupakan aspek fundamental dalam welding engineering karena menentukan kualitas, keamanan, dan umur operasi sambungan las. Poster “Electrode/Filler Wire Selection Table” memberikan panduan praktis mengenai kompatibilitas filler metal untuk carbon steel, alloy steel, dan stainless steel pada berbagai proses pengelasan seperti GTAW, SMAW, FCAW, dan SAW.
Carbon steel umumnya menggunakan:
- ER70S-2,
- E7018,
- E71T-1,
- EM12K.
Alloy steel memerlukan filler khusus berbasis:
- chromium,
- molybdenum,
-
vanadium,
untuk menjaga creep resistance dan high temperature performance.
Stainless steel membutuhkan filler yang mampu mempertahankan:
- corrosion resistance,
- toughness,
- oxidation resistance.
Pemilihan filler yang tepat membantu:
- mencegah cracking,
- meningkatkan weld integrity,
- menjaga ketahanan korosi,
- memastikan compliance terhadap ASME dan AWS,
- meningkatkan reliability peralatan industri.
Dalam industri modern seperti oil & gas, petrochemical, refinery, offshore, dan power plant, pemahaman mengenai filler metal selection merupakan kompetensi penting bagi:
- welding engineer,
- inspector,
- QA/QC,
- fabrication engineer,
- piping engineer,
- metallurgist.
