Blister dalam Baja: Penyebab, Deteksi & Pencegahan dalam Pengendalian Kualitas

Definisi dan Konsep Dasar

Sebuah blister dalam konteks industri baja mengacu pada cacat permukaan yang ditandai dengan tonjolan atau cekungan seperti blister yang terlokalisasi pada permukaan baja. Fitur-fitur ini biasanya disebabkan oleh gas yang terperangkap, penguapan inklusi, atau stres internal yang menyebabkan pembentukan ruang kosong atau gelembung di bawah permukaan.

Blister merupakan indikator signifikan dari masalah integritas permukaan dan dapat mengkompromikan sifat mekanik, ketahanan korosi, dan kualitas estetika produk baja. Mereka sangat penting dalam proses kontrol kualitas karena keberadaannya dapat menyebabkan kegagalan prematur, umur pakai yang berkurang, atau penolakan komponen baja.

Dalam kerangka jaminan kualitas baja yang lebih luas, blister diklasifikasikan sebagai cacat permukaan yang mungkin berasal dari berbagai tahap pembuatan, termasuk pengecoran, penggulungan panas, perlakuan panas, atau penyelesaian permukaan. Mendeteksi dan mengendalikan blister sangat penting untuk memastikan keandalan dan kinerja baja dalam aplikasi yang menuntut seperti bejana tekan, pipa, dan komponen struktural.

---

Sifat Fisik dan Dasar Metalurgi

Manifestasi Fisik

Di tingkat makro, blister muncul sebagai fitur yang terangkat atau tenggelam pada permukaan baja, sering kali menyerupai gelembung kecil atau jerawat. Mereka dapat bervariasi dalam ukuran dari beberapa mikrometer hingga beberapa milimeter dalam diameter, tergantung pada tingkat keparahan dan asalnya.

Secara mikroskopis, blister ditandai oleh ruang kosong atau kantong gas yang terletak di bawah lapisan permukaan. Ruang kosong ini sering dikelilingi oleh fitur mikrostruktur seperti batas butir, inklusi, atau mikroretakan. Di bawah pembesaran, area yang blistered mungkin menunjukkan mikrostruktur yang terganggu atau terdeformasi, dengan bukti penjebakan gas internal atau penguapan.

Fitur karakteristik yang mengidentifikasi blister termasuk bentuknya yang bulat, sifat terlokalisasi, dan adanya batas yang jelas antara blister dan baja yang sehat di sekitarnya. Pemeriksaan permukaan sering kali mengungkapkan film tipis, kadang-kadang retak, di atas blister, menunjukkan penumpukan tekanan internal.

Mekanisme Metalurgi

Pembentukan blister terutama didorong oleh penjebakan gas atau uap di dalam baja selama pemrosesan. Gas-gas ini dapat berasal dari berbagai sumber, termasuk hidrogen terlarut, nitrogen, atau karbon monoksida, yang terjebak selama pembekuan atau pendinginan.

Selama proses suhu tinggi seperti penggulungan panas atau perlakuan panas, gas-gas ini dapat mengembang karena efek termal, memberikan tekanan pada mikrostruktur di sekitarnya. Jika mikrostruktur baja atau kondisi permukaan mendukung, tekanan internal menyebabkan pemisahan atau delaminasi terlokalisasi, yang mengakibatkan pembentukan blister.

Penguapan inklusi, seperti inklusi oksida atau sulfida, juga dapat menghasilkan kantong uap internal yang menyebabkan blistering. Selain itu, stres residual dari pendinginan yang tidak merata atau deformasi dapat mendorong migrasi dan akumulasi gas di bawah permukaan.

Komposisi baja mempengaruhi kerentanan blister; misalnya, kandungan hidrogen yang tinggi atau elemen paduan tertentu yang mempromosikan retensi gas meningkatkan kemungkinan pembentukan blister. Parameter pemrosesan seperti suhu, laju pendinginan, dan kebersihan permukaan juga berdampak signifikan pada perkembangan blister.

Sistem Klasifikasi

Blister diklasifikasikan berdasarkan ukuran, kedalaman, dan tingkat keparahan. Kriteria klasifikasi umum meliputi:

• Blister Kecil: Tonjolan atau cekungan kecil yang dangkal kurang dari 0,5 mm dalam diameter, sering kali dapat diterima dalam toleransi yang ditentukan.
• Blister Besar: Blister yang lebih besar atau lebih dalam melebihi 0,5 mm, berpotensi mempengaruhi integritas permukaan.
• Blister Kritis: Blister yang luas yang mengkompromikan integritas permukaan atau struktural, sering kali mengarah pada penolakan.

Beberapa standar, seperti ASTM A480 atau ISO 10286, menyediakan sistem penggolongan terperinci yang menetapkan tingkat keparahan (misalnya, Kelas 1 hingga Kelas 3) berdasarkan persentase area permukaan yang terpengaruh dan kedalaman blistering. Klasifikasi ini membantu produsen dan inspektur dalam menentukan penerimaan dan tindakan perbaikan yang diperlukan.

Dalam aplikasi praktis, klasifikasi membimbing keputusan mengenai kegunaan produk, persyaratan penyelesaian permukaan, atau kebutuhan untuk pemrosesan ulang.

---

Metode Deteksi dan Pengukuran

Teknik Deteksi Utama

Metode yang paling umum untuk mendeteksi blister termasuk inspeksi visual, pengujian ultrasonik, dan mikroskopi permukaan.

• Inspeksi Visual: Metode yang paling sederhana dan langsung, melibatkan pemeriksaan di bawah pencahayaan dan pembesaran yang memadai. Ini secara efektif mengidentifikasi tonjolan permukaan, cekungan, atau perubahan warna yang terkait dengan blister.

• Pengujian Ultrasonik (UT): Memanfaatkan gelombang suara frekuensi tinggi untuk mendeteksi diskontinuitas internal. Blister, terutama yang berada di bawah permukaan, memantulkan sinyal ultrasonik, memungkinkan untuk lokalisasi dan pengukuran ukuran mereka.

• Mikroskopi Optik dan Elektron: Memberikan analisis permukaan dan mikrostruktur yang terperinci. Mikroskopi optik dapat mengungkap fitur permukaan, sementara mikroskopi elektron pemindaian (SEM) menawarkan pencitraan resolusi tinggi dari morfologi blister dan fitur internal.

Prinsip fisik di balik deteksi ultrasonik bergantung pada refleksi dan penyebaran gelombang suara di antarmuka antara material yang sehat dan ruang kosong atau kantong gas. Pengaturan peralatan melibatkan medium gel pengikat atau berbasis air, penempatan transduser, dan kalibrasi pada frekuensi tertentu yang sesuai untuk ukuran blister yang diharapkan.

Standar dan Prosedur Pengujian

Standar internasional yang relevan meliputi:

• ASTM E2130: Panduan Standar untuk Deteksi Cacat Permukaan dan Subpermukaan dalam Baja Menggunakan Pengujian Ultrasonik.
• ISO 16810: Pengujian non-destruktif—Pengujian ultrasonik—Prinsip umum.

Prosedur tipikal melibatkan:

1. Persiapan permukaan: membersihkan dan menghaluskan untuk menghilangkan skala, karat, atau kontaminan permukaan.
2. Kalibrasi: mengatur instrumen ultrasonik dengan standar referensi yang diketahui.
3. Pemindaian: secara sistematis memindahkan transduser di seluruh permukaan dalam pola grid.
4. Pencatatan data: menangkap sinyal yang menunjukkan fitur internal.
5. Interpretasi: menganalisis gema untuk mengidentifikasi potensi blister.

Parameter kritis termasuk pemilihan frekuensi (frekuensi lebih tinggi untuk detail permukaan, lebih rendah untuk deteksi yang lebih dalam), medium pengikat, dan kecepatan pemindaian. Variasi dalam parameter ini mempengaruhi sensitivitas dan akurasi deteksi.

Persyaratan Sampel

Sampel harus representatif dari batch produksi, dengan kondisi permukaan yang konsisten dengan produk akhir. Persiapan permukaan melibatkan pembersihan, penghalusan, atau penggoresan untuk meningkatkan visibilitas cacat.

Untuk penilaian yang akurat, spesimen harus bebas dari kontaminan permukaan dan kekasaran permukaan yang dapat mengaburkan deteksi blister. Dalam beberapa kasus, pemotongan atau penghalusan mungkin diperlukan untuk pemeriksaan subpermukaan.

Ukuran dan bentuk sampel tergantung pada metode pengujian; untuk pengujian ultrasonik, permukaan datar dan halus lebih disukai untuk memastikan pengikatan dan transmisi sinyal yang tepat.

Akurasi Pengukuran

Presisi pengukuran bergantung pada kalibrasi peralatan, keterampilan operator, dan kondisi permukaan. Repetabilitas dan reproduktifitas dicapai melalui prosedur standar dan rutinitas kalibrasi.

Sumber kesalahan termasuk kek