Pit: Cacat Kunci dalam Kontrol Kualitas dan Pengujian Baja

Definisi dan Konsep Dasar

Sebuah lubang dalam konteks industri baja mengacu pada cacat permukaan lokal yang ditandai dengan rongga atau depresi kecil, sering kali bulat atau tidak teratur, pada permukaan baja. Cacat permukaan ini biasanya terlihat dengan mata telanjang atau di bawah pembesaran dan dapat bervariasi dalam ukuran dari mikroskopis hingga beberapa milimeter dalam diameter. Lubang sangat signifikan karena dapat bertindak sebagai konsentrator stres, berpotensi memicu retakan atau korosi, sehingga mengorbankan integritas struktural dan daya tahan produk baja.

Dalam pengendalian kualitas dan pengujian material, deteksi dan evaluasi lubang sangat penting untuk memastikan keandalan komponen baja, terutama dalam aplikasi kritis seperti bejana tekan, pipa, dan kerangka struktural. Kehadiran lubang dapat menunjukkan masalah metalurgi yang mendasari, anomali pemrosesan, atau pengaruh lingkungan selama pembuatan atau layanan. Dengan demikian, identifikasi, klasifikasi, dan mitigasi lubang merupakan bagian integral dari proses jaminan kualitas baja, berkontribusi pada kinerja dan keselamatan struktur baja secara keseluruhan.

Sifat Fisik dan Dasar Metalurgi

Manifestasi Fisik

Di tingkat makro, lubang muncul sebagai depresi permukaan kecil, sering kali bulat atau tidak teratur, yang mungkin terlihat tanpa pembesaran. Mereka dapat dangkal atau dalam tergantung pada mekanisme pembentukannya dan tingkat keparahannya. Di bawah pemeriksaan mikroskopis, lubang menunjukkan diri mereka sebagai mikrorongga dalam mikrostruktur baja, sering kali terkait dengan inklusi, zona segregasi, atau lokasi korosi lokal.

Fitur karakteristik dari lubang termasuk bentuknya (lingkaran, oval, atau tidak teratur), ukuran, kedalaman, dan distribusi di seluruh permukaan baja. Mereka mungkin terisolasi atau terkelompok, dan tepinya bisa tajam atau membulat. Finishing permukaan dan pemolesan dapat mempengaruhi visibilitas lubang; permukaan yang lebih kasar cenderung menyembunyikan lubang kecil, sedangkan permukaan yang dipoles membuatnya lebih terlihat. Dalam beberapa kasus, lubang disertai dengan produk korosi, menunjukkan potensi asalnya dari proses korosif.

Mekanisme Metalurgi

Pembentukan lubang terutama dipengaruhi oleh proses korosi lokal, heterogenitas mikrostruktur, atau inklusi dalam baja. Korosi lubang biasanya dimulai di lokasi di mana film oksida pasif pada baja rusak, seperti di sekitar inklusi, mikrovakum, atau ketidakseragaman mikrostruktur seperti karbida atau elemen paduan yang tersegregasi.

Dari segi mikrostruktur, lubang sering kali berasal dari mikrovakum atau mikretakan yang terkait dengan inklusi non-logam seperti sulfida, oksida, atau silikat yang terbenam dalam matriks baja. Inklusi ini dapat bertindak sebagai situs katodik, mempromosikan pelarutan anodik lokal dari logam di sekitarnya. Kondisi pemrosesan seperti pendinginan yang tidak merata, perlakuan panas yang tidak tepat, atau kontaminasi dapat memperburuk pembentukan inklusi dan segregasi mikrostruktur, meningkatkan kerentanan terhadap lubang.

Komposisi kimia mempengaruhi pembentukan lubang; misalnya, baja dengan kandungan sulfur atau fosfor yang lebih tinggi cenderung lebih rentan terhadap lubang karena peningkatan pembentukan inklusi. Selain itu, faktor lingkungan seperti atmosfer kaya klorida atau media korosif mempercepat perkembangan lubang dengan mengganggu film pasif.

Sistem Klasifikasi

Klasifikasi standar lubang sering melibatkan tingkat keparahan berdasarkan ukuran, kedalaman, dan distribusi. Umumnya, lubang dikategorikan sebagai:

• Lubang kecil: Depresi kecil dan dangkal dengan dampak minimal pada integritas permukaan.
• Lubang sedang: Lubang yang lebih besar atau lebih dalam yang dapat mempengaruhi penampilan permukaan dan berpotensi menjadi lokasi inisiasi retakan.
• Lubang parah: Lubang yang dalam dan luas yang mengorbankan sifat mekanik dan dapat menyebabkan kegagalan.

Beberapa standar, seperti ASTM atau ISO, menetapkan kriteria kuantitatif, misalnya:

• Ambang ukuran: Lubang yang kurang dari 0,1 mm dalam diameter dianggap kecil; yang melebihi 0,5 mm diklasifikasikan sebagai parah.
• Kriteria kedalaman: Lubang yang menembus lebih dari 10% dari ketebalan material dianggap kritis.

Interpretasi klasifikasi ini membimbing keputusan penerimaan atau penolakan selama inspeksi dan mempengaruhi pemrosesan atau tindakan perbaikan selanjutnya.

Metode Deteksi dan Pengukuran

Teknik Deteksi Utama

Inspeksi visual tetap menjadi metode paling sederhana untuk mendeteksi lubang, terutama pada permukaan yang sudah jadi. Mikroskop optik dengan pembesaran tinggi atau sistem pencitraan digital meningkatkan sensitivitas deteksi, memungkinkan pemetaan permukaan yang detail.

Untuk pengukuran yang lebih tepat, metode pengujian tidak merusak (NDT) seperti pengujian ultrasonik (UT), pengujian arus eddy (ECT), dan pengujian penetran pewarna (DPT) digunakan. Pengujian ultrasonik mendeteksi lubang di bawah permukaan dengan mengukur sinyal yang dipantulkan dari batas rongga. Pengujian arus eddy sensitif terhadap cacat yang memecah permukaan dan dapat mengukur dimensi lubang berdasarkan perubahan dalam konduktivitas listrik. Pengujian penetran pewarna melibatkan penerapan pewarna cair yang menembus celah permukaan, membuat lubang terlihat di bawah cahaya UV atau cahaya putih.

Standar dan Prosedur Pengujian

Standar internasional yang relevan termasuk ASTM E1417 (Praktik Standar untuk Pengujian Penetran Cair), ASTM E317 (Panduan Standar untuk Pengujian Ultrasonik), dan ISO 3452 (Pengujian tidak merusak—pengujian penetran). Standar ini menetapkan prosedur seperti:

• Pembersihan permukaan untuk menghilangkan kontaminan.
• Penerapan penetran atau agen penghubung.
• Waktu tunggu yang terkontrol untuk memungkinkan penetrasi pewarna.
• Pembuangan penetran yang berlebih dengan benar.
• Penerapan pengembang untuk mengungkap celah permukaan.
• Inspeksi di bawah kondisi pencahayaan yang ditentukan.

Untuk pengujian ultrasonik, parameter seperti frekuensi, durasi pulsa, dan pengaturan sensitivitas sangat penting. Kalibrasi dengan blok referensi memastikan akurasi pengukuran.

Persyaratan Sampel

Sampel harus representatif dari batch produksi, dengan permukaan yang disiapkan secara merata—dibersihkan, dipoles, atau diukir sesuai kebutuhan—untuk memfasilitasi deteksi cacat. Kondisi permukaan meminimalkan positif atau negatif palsu. Untuk inspeksi permukaan, permukaan yang halus dan bersih meningkatkan keandalan deteksi, sementara untuk metode volumetrik, ketebalan dan geometri spesimen yang sesuai sangat penting.

Akurasi Pengukuran

Presisi pengukuran tergantung pada kalibrasi peralatan, keterampilan operator, dan kondisi lingkungan. Repetisi dicapai melalui prosedur standar dan standar kalibrasi. Sumber kesalahan termasuk kekasaran permukaan, kebisingan dalam sinyal ultrasonik, atau penerapan penetran yang tidak tepat. Untuk memastikan kualitas pengukuran, kalibrasi rutin, pelatihan operator, dan kepatuhan terhadap standar adalah wajib.

Kuantifikasi dan Analisis Data

Satuan dan Skala Pengukuran

Lubang dikuantifikasi berdasarkan diameter (mm atau μm), kedalaman (μm atau mm), dan area (mm²). Misalnya, sebuah lubang mungkin memiliki diameter 0,2 mm dan kedalaman 50 μm. Jumlah lubang per unit area (misalnya, lubang/cm²) juga merupakan metrik umum.

Secara matematis, ukuran sebuah lubang dapat dicirikan oleh luas penampangnya (A = \pi r^2), di mana (r) adalah jari-jari. Pengukuran kedalaman sering diperoleh melalui teknik ultrasonik atau profilometri, memberikan profil tiga dimensi.

Faktor konversi cukup sederhana; misalnya, mengonversi mikrometer ke milimeter melibatkan pembagian dengan 1000.

Interpret