III-1
BAB III METODE PENELITIAN
3.1. Metode Pengumpulan Data Proses pengambilan data pada proses pembuatan WPS Repair dijelaskan dalam diagram proses dibawah ini : Studi Literatur
Menyusun draft prosedur / langkah – langkah yang dilakukan
Persiapan - Bahan - Peralatan - Juru Las
Pengelasan sesuai draft prosedur
NO Inspeksi visual dan NDT
Pembuatan Spesimen Uji
Pengujian Lab. 1. Uji tarik melintang 2. Uji bengkok melintang 3. Nick Break Test
NO Hasil pengujian & PQR
Dokumentasi hasil uji tersebut pada lembar Prosedur kualifikasi (WPS)
Gambar 3.1. Diagram Alur Penelitian
III-2
3.1.1. Menyusun draft prosedur kualifikasi reparasi pengelasan Sesuai dengan ASME section IX, prosedur atau langkah-langkah pembuatan prosedur kualifikasi reparasi pengelasan sesuai format PQR (yang di sarankan di dalam ASME IX edition 2004 dijabarkan sebagai berikut : 3.1.1.1. Welding Process (Proses Pengelasan) Sesuai dengan MPS, metode pengelasan menggunakan SMAW dikarenakan keunggulannya mampu menjangkau tempat yang sulit. 3.1.1.2. Joints (QW-402) Pemilihan kampuh las memakai u groove dikarenakan penghilangan cacat las menggunakan gerinda. Sumber Referensi : PT. BKSI
Gambar 3.2. Design Kampuh Las
3.1.1.3. Base metals (QW-403) Material yang digunakan sesuai dengan spesifikasi kontrak yang tertera pada MPS yang diberikan oleh klien yaitu :
S No. 1 Group No. 2
Material spec. API 5L
Type of Grade : Grade X-65
Kedalaman penggerindaan / gouging maksimal 8 mm
Diameter pipa : ∅24 inch
3.1.1.4. Filler metals (QW-404) Bahan elektroda yang dipakai mengacu kepada MPS adalah :
SFA Specification : ASME SFA A.1 : E7018
AWS Classification : AWS A5.1
Filler metal F. No. 4
III-3
Weld metal analisys A. No. 1
Size of filler metal : ∅3.2
Other : ESAB OK 48.04
3.1.1.5. Position (QW-405) Posisi pengelasan sesuai dengan MPS adalah posisi datar dan posisi yang kita pilih adalah 1G. Sumber Referensi : Sriwidharto, 1992
Gambar 3.3. Posisi Las 1G
[7]
3.1.1.6. Preheat (QW-406) Tidak diperlukan dikarenakan ukuran pelat/ pipa relatif tidak terlalu tebal dan luas penampang tidak signifikan untuk terjadinya pendinginan mendadak.
3.1.1.7. Post weld heat treatment (QW-407) Tidak diperlukan dikarenakan ukuran pelat/ pipa relatif tidak terlalu tebal dan luas penampang tidak signifikan untuk terjadinya pendinginan mendadak. 3.1.1.8. Gas (QW-408) Tidak diperlukan dikarenakan proses yang digunakan adalah SMAW, jadi tidak memerlukan gas shielding. 3.1.1.9. Electrical characteristic (QW-409) Karakteristik elektrikal yang di pakai :
Polarity menggunakan DCRP dikarenakan agar penetrasi las yang tidak dalam.
Ampere yang dipakai dengan range 132 – 135 dengan voltase 33-35 sesuai dengan elektroda yang kita pilih
3.1.1.10. Teknik pengelasan (QW-410) Teknik yang digunakan :
III-4
Travel speed : 88 – 134 mm/minute
Pengisian sambungan las : weave bead dengan multipass
Elektroda yang dipakai : Single electrode
3.1.2. Persiapan Persiapan untuk pelaksanaan pembuatan kualifikasi reparasi pengelasan meliputi :
Bahan
Bahan untuk persiapan benda uji ini sesuai dengan kontrak yang ada dalam MPS adalah Pipa Spiral dengan spesifikasi API 5L X-65 PSL 2 dengan ukuran 24” OD x 12.7 mm.
Gambar 3.4. Bahan
Persiapan peralatan Peralatan yang dipakai meliputi : a.
b.
Alat baku -
Mesin las listrik
-
Sumber tenaga listrik
-
Kabel las
-
Tang dan tangkai las
Alat keselamatan tukang las -
Helmet untuk mengelas dengan kaca hitam paling kecil no. 9 hingga 11
III-5
-
Sarung tangan las
-
Selongsong kaki las
-
Apron (jaket las)
-
Baju kerja dengan lengan panjang dan kerah leher yang dapat ditutup
c.
d.
e.
Alat Bantu tukang las -
Chipping hammer
-
Sikat metal
-
Pahat runcing
-
Hammer
-
Kapur tahan panas
Alat keselamatan umum -
Botol pemadam kebakaran
-
Dinding pelindung nyala
Alat-alat Bantu lainnya -
f.
Alat-alat P3K
g.
Alat-alat ukur
h.
i.
Portable grinding machine
-
Pengukur panjang
-
Pengukur level
-
Pengukur amper
Alat uji NDT -
Alat uji ultrasonic (ultrasonic flaw detector set USK 7S)
-
Alat uji radiography (Yxlon smart 300 HP)
-
Penetrant sprayer
Alat Uji DT -
Alat uji tarik (tensile) di laboratorium BKSI
-
Alat uji bengkok (bending) di laboratorium BKSI
-
Alat uji patah (nick break test) di laboratorium BKSI
Persiapan Juru Las Manusia sebagai pelaksanan pengelasan paling tidak harus memenuhi beberapa hal persyaratan meliputi :
III-6
-
Sehat jasmani dan rohani
-
Berketerampilan mengelas
-
Berpengalaman dalam pekerjaan konstruksi
-
Mengetahui sedikit ilmu bahan dalam pengelasan
-
Mengetahui syarat-syarat keselamatan dalam pengelasan
-
Lulus dan berijazah dalam prakualifikasi yang dilaksanakan pihak-pihak yang berwenang [2]
3.1.3. Pengelasan sesuai draft prosedur a. Pembersihan sambungan las Pembersihan sambungan dilakukan menggunakan gerinda dan gouging sesuai dengan manufacturing procedure specification (M.P.S) hal 15 dengan bentuk kampuh las sesuai gambar 3.2.
Gambar 3.5. Pembersihan Sambungan Las Menggunakan Gerinda b. Pengelasan sesuai draft prosedur Proses pengelasan menggunakan SMAW dengan filler metal dan parameter sesuai draft prosedur kualifikasi reparasi pengelasan.
III-7
Gambar 3.6. Proses reparasi pengelasan
3.1.4. Inspeksi visual dan NDT Inspeksi visual meliputi kesalahan supervisial atau dapat dilihat dengan mata seperti tertera pada paragraph 2.4.1., jika tidak ditemukan kesalahan supervisial, dilanjutkan dengan Inspeksi NDT meliputi : a.
Pengujian penetrant Metode Liquid Penetrant Test merupakan metode NDT yang paling sederhana. Metode ini digunakan untuk menemukan cacat di permukaan terbuka dari komponen solid, baik logam maupun non logam, seperti keramik dan plastik fiber. Melalui metode ini, cacat pada material akan terlihat lebih jelas. Caranya adalah dengan memberikan cairan berwarna terang pada permukaan yang diinspeksi. Cairan ini harus memiliki daya penetrasi yang baik dan viskositas yang rendah agar dapat masuk pada cacat dipermukaan material. Selanjutnya, penetrant yang tersisa di permukaan material disingkirkan. Cacat akan nampak jelas jika perbedaan warna penetrant dengan latar belakang cukup kontras. Seusai inspeksi, penetrant yang tertinggal dibersihkan dengan penerapan cleaner.
III-8
Gambar 3.7. Sprayer Penetrant [6]
b.
Pengujian Ultrasonik
Prinsip yang digunakan adalah prinsip gelombang suara. Gelombang suara yang dirambatkan pada spesimen uji dan sinyal yang ditransmisi atau dipantulkan diamati dan interpretasikan. Gelombang ultrasonic yang digunakan memiliki frekuensi 0.5 – 20 MHz. Gelombang suara akan terpengaruh jika ada void, retak, atau delaminasi pada material. Gelombang ultrasinic ini dibangkitkan oleh tranducer dari bahan piezoelektri yang dapat menubah energi listrik menjadi energi getaran mekanik kemudian menjadi energi listrik lagi. Langkah pengujian adalah memberikan grease untuk lokasi probe untuk mendeteksi cacat sesuai gambar 3.8.
Gambar 3.8. Pendeteksian Cacat Menggunakan Probe Manual Ultrasonic
III-9
Pada layar monitor manual ultrasonic akan muncul hasil pendeteksian apakah terdapat cacat pada sambungan las tersebut atau tidak dalam bentuk gelombang amplitudo.
Gambar 3.9. Alat Pengujian Manual Ultrasonic Gambar 3.10. merupakan lokasi probe untuk pengujian dengan lokasi di sisi kiri dan kanan sambungan las. Sumber Referensi : PT. BKSI
Gambar 3.8. Lokasi Pengujian test ultrasonic Gambar 3.10. Lokasi Pengujian Manual Ultrasonic Kriteria penerimaan untuk hasil test manual ultrasonic sesuai dengan API 5L tertera pada table di bawah ini.. Tabel 3.1. Kriteria Penerimaan Hasil Pengujian Ultrasonic [1]
Sumber Referensi : API 5L, 2004
III-10
c.
Pengujian radiografi Metode NDT ini dapat untuk menemukan cacat pada material dengan menggunakan sinar X dan sinar gamma. Prinsipnya, sinar X dipancarkan menembus material yang diperiksa. Saat menembus objek, sebagian sinar akan diserap sehingga intensitasnya berkurang. Intensitas akhir kemudaian direkam pada film yang sensitif. Jika ada cacat pada material maka intensitas yang terekam pada film tentu akan bervariasi. Hasil rekaman pada film ini lah yang akan memperlihatkan bagian material yang mengalami cacat.
Gambar 3.11. Tempat Film Radiografi
Gambar 3.12. Tempat Penyimpanan Isotop - IR 192
III-11
Lokasi tempat diadakannya uji radiografi harus memasang rambu-rambu daerah bahaya radiografi seperti Gambar 3.13.
Gambar 3.13. Lokasi Pengujian Radiografi Berikut proses pendeteksian cacat menggunakan radiografi sesuai Gambar 3.12.
Gambar 3.14. Shooter Radiografi Dari film yang ada di dalam pipa dari hasil tembakan sinar radiografi, untuk membaca film radiografi, harus dilakukan langkah pencucian seperti Gambar 3.15.
III-12
Gambar 3.15. Pencucian Film Radiografi Setelah mengalami pencucian, film di keringkan sesuai Gambar 3.16.
Gambar 3.16. Pengeringan Film Setelah kering, baru terlihat hasil visualnya seperti terlihat di bawah ini.
Gambar 3.17. Film Hasil Pengujian Radiografi
III-13
Kriteria penerimaan untuk cacat las pada hasil pembacaan radiografi berdasarkan API 5L adalah sebagai berikut :: Sumber Referensi : API 5L, 2004
Gambar 3.18. Maksimum pola distribusi indikasi slug inclusion dan kantung gas (porosity) [1] Sumber Referensi : API 5L, 2004
Gambar 3.19. Maksimum pola distribusi indikasi slug inclusion memanjang [1]
III-14
3.1.5. Pembuatan Spesimen Benda Uji Setelah hasil NDT dinyatakan masuk kualifikasi, dilanjutkan dengan pengujian merusak. Langkah pertama yang dilaksanakan adalah membuat gambar pada bahan sesuai dengan gambar 3.20. dan di lanjutkan dengan pemotongan sesuai gambar 3.21.
Gambar 3.20. Gambar Spesimen Pengujian Merusak
Gambar 3.21. Pemotongan Spesimen Menggunakan Cutting Torch
III-15
Setelah benda kerja di potong, spesimen uji di press dengan mesin press sesuai gambar 3.22. untuk mendapatkan spesimen uji yang datar
Ganbar 3.22. Pengepresan Spesimen Uji Merusak Setelah benda kerja dalam posisi datar, maka dilanjutkan ke pembuatan spesimen uji berdasarkan API 5L.
3.1.5.1. Spesimen Pengujian Transverse Tensile Spesimen benda uji lebarnya harus sekitar 38.1 mm dan harus mempunyai sambungan las melintang tegak lurus dengan memotong garis tengah dari test specimen sesuai gambar 3.23. Lasan harus dihilangkan dari kedua muka benda uji. Tegangan tarik maksimal paling tidak menyamai atau lebih dari minimum spesifikasi dari grade pipa yang digunakan. Sumber Referensi : API 5L, 2004
Gambar 3.23. Spesimen Pengujian Transverse Tensile [1]
III-16
Spesimen kerja di bentuk menggunakan mesin sekrap untuk mempermudah pembuatan benda uji.
Gambar 3.24. Pembentukan Spesimen Uji Menggunakan Mesin Skrap
Setelah spesimen uji siap sesuai gambar 3.25. , pengujian dilakukan sesuai gambar 3.26. dengan cara menjepit kedua ujung spesimen uji ke ragum mesin tensile dan dilakukan penarikan hingga putus.
Gambar 3.25. Spesimen Uji Tensile
III-17
Gambar 3.26. Gambar Mesin Uji Tarik [5] Untuk hasil tegangan tarik dapat dihitung menggunakan formula engineering stress :
σ = F A
σ : Tegangan Stress ( (N/mm2) F : Beban (N) A : Luasan Benda Uji (mm2)
Pada benda uji no.1 dengan ukuran (a x b); a = 38.27 mm, b = 12,71 mm di dapatkan beban maksimum pada saat di tarik sebesar 282.44 kN maka tegangan tarik (Tensile stress) material tersebut adalah; Dimana :
F = 282,440 N A = (38.27 x 12.71) = 486.41 mm2
Maka :
σ 282,440 N / 486.41 mm2 = 580.66 N/mm2 = (580.66 MPa) = (84,217.59 Psi) hampir sama dengan yang tertera di pembacaan alat uji tarik dengan hasil sebesar 84,219.75 Psi
Pada benda uji no.2 dengan ukuran (a x b); a = 38.25 mm, b = 12,72 mm di dapatkan beban maksimum pada saat di tarik sebesar 282.93 kN maka tegangan tarik (Tensile stress) material tersebut adalah;
Dimana :
F = 282,930 N A = (38.25 x 12.72) = 486.54 mm2
III-18
Maka :
σ 282,930 N / 486.54 mm2 = 581.51 N/mm2 = (581.51 MPa) = (84,340.87 Psi) hampir sama dengan yang tertera di pembacaan alat uji tarik dengan hasil sebesar 84,343.43 Psi Grafik 3.1. Kurva Tegangan Tarik [5]
Dilihat dari grafik diatas, maksimum kekuatan metal terlihat pada puncak garis lengkung setelah itu baru metal tersebut putus, pada step yield point adalah batasan elastis metal tersebut yang disebut juga yield strength. Sesuai dengan API 5L edisi ke 43 tahun 2004, bahwa kriteria yang diijinkan untuk pengujian transverse tensile, hanya memerlukan data tensile strength (tegangan tarik) dengan tegangan tarik minimal sama dengan grade pipanya.
3.1.5.2. Spesimen Transverse Guided Bend Spesimen benda uji harus mengacu kepada gambar 3.27. Sambungan las dibuat seperti bentuk groove sesuai dengan gambar 3.27. Setiap spesimen harus ditempatkan pada jig sesuai dengan gambar 3.28. dengan permukaan yang terbuka di daerah sambungan las. Dimensi dari jig harus mengikuti table 3.2.
III-19
Sumber Referensi : API 5L, 2004
Gambar 3.27. Spesimen Pengujian Guided Bend
[1]
Sumber Referensi : API 5L, 2004
Gambar 3.28. Alat Pengujian Jig Bend
[1]
III-20
Tabel 3.2. Dimensi Jig Test guided bend
[1]
Sumber Referensi : API 5L, 2004 Roler dipilih sesuai table 3.2. yaitu RA 57.5 dan RB 69.9. Terlampir contoh gambar roller seperti dibawah ini.
Gambar 3.29. Roller untuk Pengujian Bending Benda kerja di gerinda untuk spesimen bend test sehingga didapatkan spesimen sesuai gambar 3.30.
III-21
Gambar 3.30. Spesimen Pengujian Bending Setelah spesimen jadi, dilaksanakan pengujian bending dengan meletakkan benda uji ke ragum, kemudian di tekan menggunakan alat bending.
Gambar 3.31. Pengujian Bending
III-22
Kriteria penerimaan Test bend : diterima jika tidak ada crack atau cacat las yang lain melebihi 3.2 mm di setiap sisi sambungan las atau benda uji setelah pengujian dilakukan. Crack yang terjadi diantara sisi dari benda uji selama test dan diukur kurang dari 6.4 mm di setiap sisi tidak diterima.
3.1.5.3. Spesimen Pengujian Nick Break Spesimen benda uji nick break harus mengacu ke gambar 3.32. Lasan harus dibuat sesuai kampuh di dalam gambar. Setiap spesimen harus di coak dari kedua sisi di tengah sambungan las Sumber Referensi : API 5L, 2004
Gambar 3.32. Spesimen Pengujian Nick Break [1]
Terlampir spesimen nick break yang telah siap seperti gambar di bawah ini.
Gambar 3.33. Spesimen nick break
Setelah specimen benda uji jadi sesuai gambar 3.33, spesimen di patahkan dengan menggunakan pukulan di tengah benda uji sesuai gambar 3.34.
III-23
Gambar 3.34. Pengujian Nick Break [4]
Permukaan yang terbuka harus di lihat secara visual dan dapat diterima jika memenuhi criteria sebagai berikut : a.
Tidak ada kantung gas tidak melebihi 1.6 mm di setiap sisinya
b.
Tidak lebih dari kantung gas untuk semua ukuran yang spesifik untung ketebalan 6.4 mm dan kurang.
c.
Tidak lebih dari 2 kantung gas di setiap ukuran ketebalan dinding 12.7 mm atau kurang akan tetapi melebihi 6.4 mm
d.
Tidak lebih dari 3 kantung gas di setiap ukuran untuk spesifikasi ketebalan dinding nelebihi dari 12.7 mm
e.
Inklusi terak harus menyebar tidak lebih dari 12.7 mm dari ketebalan nya dan tidak melebihi dari 1.6 mm dalam lebar dan 4.8 mm di panjang.
