2012

VOLUME 30 NOMOR 1, APRIL 2015

Penanggung Jawab: Kapuslit Metalurgi dan Material – LIPI Dewan Redaksi : Ketua Merangkap Anggota: Dr. Ika Kartika, M.T Anggota : Dr. Ir. Djusman Sajuti Dr. Ir. Rudi Subagja Dr. Ir. Florentinus Firdiyono Dr. Ing. Andika W. Pramono, M. Sc Ir. Adil Jamali, M.Sc Ir. Budi Priyono Dr.Nono Darsono Mitra Bestari : Dr. Ir. Hadi Suwarno, M.Eng (BATAN) Dr. Nyoman Jujur (BPPT) Dr. Sugeng Supriyadi (UI) Dr. Tim Pasang (AUT University, New Zealand) Pelaksana Redaksi: Dr. Latifa Hanum Lalasari Dr. M.Ikhlasul Amal Yosephin Dewiani R, S.Si Nadia C. Natasha, S.T M. Yunan Hasbi, S.T Agus Budi Prasetyo, M.T Arif Nurhakim, S.Sos Heri Nugraha, A.Md Noor Hidayah, S.Ip Bahari, BE Galih Senopati, S.T Sigit Dwi Yudhanto, M. Si Dedi Irawan, M.T Penerbit: Pusat Penelitian Metalurgi dan Material – LIPI Ged. 470, Kawasan Puspiptek Serpong, Tangsel Telp: (021) 7560911, Fax: (021) 7560553

Alamat Sekretariat: Pusat Penelitian Metalurgi dan Material – LIPI Ged. 470, Kawasan Puspiptek Serpong, Tangsel Telp: (021) 7560911, Fax: (021) 7560553 E-mail : [email protected]

Majalah ilmu dan teknologi terbit berkala setiap tahun, satu volume terdiri atas 3 nomor

ISSN 0126 – 3188

AKREDITASI : SK 442/AU2/P2MI-LIPI/08/2012 Pengantar Redaksi.......................................

iii

Abstrak…………………………………………...

v

Corrosion Behavior Of Nb-Base Material Containing 24 wt% Sn At Various Sodium Chloride Concentrations Gadang Priyotomo, dkk……………….……..... 1 Pengaruh Kualitas Air Dari Waduk Jatiluhur Sebagai Pendingin Terhadap Korosi Pada Unit Penukar Panas Saefudin, dkk…………………………………… 7 Pengaruh Proses In–Service Welding Pada Nilai Kekerasan Sambungan E.Martides, dkk………………………….……… 19 Preparasi, Sintesis dan Karakterisasi Material Oksida Ca3Co4O9 Sigit Dwi Yudanto, dkk……………………….. 25 Analisis Sifat Listrik Nanokomposit Fe0,5-C0,5 Yunasfi,………………………………................... 31 Pembuatan Kawat Superkonduktor MultiFilamen Cu-Nb-Sn Dengan Metoda Serbuk Dalam Tabung Florentinus Firdiyono, dkk………….…………. 39 Indeks

ii | Majalah Metalurgi, V 30.1.2015, ISSN 0126-3188

PENGANTAR REDAKSI Syukur Alhamdulillah Majalah Metalurgi Volume 30 Nomor 1, April 2015 kali ini menampilkan 6 buah tulisan. Tulisan pertama hasil penelitian disampaikan oleh Gadang Priyotomo dan Kawankawan menulis tentang “Corrosion Behavior Of Nb-Base Material Containing 24wt% Sn At Various Sodium Chloride Concentrations”. Selanjutnya Saefudin dan Kawan-kawan menulis tentang “Pengaruh Kualitas Air Dari Waduk Jatiluhur Sebagai Pendingin Terhadap Korosi Pada Unit Penukar Panas”. Sedangkan E.Martides dan Kawan-kawan juga menulis tentang “Pengaruh Proses In–Service Welding Pada Nilai Kekerasan Sambungan”. Sigit Dwi Yudanto dan Kawan-kawan menulis tentang “Preparasi, Sintesis dan Karakterisasi Material Oksida Ca3Co4O9”. Yunasfi juga menulis tentang “Analisis Sifat Listrik Nanokomposit Fe0,5-C0,5”, dan selanjutnya Florentinus Firdiyono dan Kawan-kawan menulis tentang “Pembuatan Kawat Superkonduktor Multi-Filamen Cu-Nb-Sn Dengan Metoda Serbuk Dalam Tabung”. Semoga penerbitan Majalah Metalurgi volume ini dapat bermanfaat bagi perkembangan dunia penelitian di Indonesia. REDAKSI

Pengantar Redaksi

| iii

iv | Majalah Metalurgi, V 30.1.2015, ISSN 0126-3188

METALURGI (Metallurgy) ISSN 0126 – 3188 Vol 30 No. 1 April 2015 Kata Kunci bersumber dari artikel. Lembar abstrak ini boleh diperbanyak tanpa izin dan biaya. UDC (OXDCF) 620.112 Gadang Priyotomo dan Pius Sebleku (Pusat Penelitian Metalurgi dan Material - LIPI) Sifat Korosi Dari Material Berbasis Nb yang Mengandung 24% Berat Sn Pada Berbagai Konsentrasi Natrium Klorida Metalurgi, Vol 30 No. 1 April 2015 Sifat korosi pada material berbasis Nb yang berisi 24% berat Sn yang terdiri dari fasa Nb3Sn dan NbSn2 telah diinvestigasi dengan menggunakan pengujian polarisasi, potensiostatik dan metode analisis permukaan (SEM dan EDS) di dalam larutan netral NaCl. Pelarutan terseleksi pada fasa NbSn2 terjadi dengan konsentrasi rendah pada Nb dibandingkan dengan fasa Nb3Sn. Melalui kurva polarisasi, rapat arus korosi dan laju korosi pada material meningkat dengan peningkatan konsentrasi klorida. Pada daerah pasif, pelarutan terseleksi tidak terjadi pada dua fasa yang ada, namun pelarutan tersebut terjadi di daerah transpasif. Peningkatan konsentrasi klorida memberikan efek mengganggu terhadap ketahanan korosi pada material. Hasil yang didapat juga menjelaskan efek galvanik antara fasa-fasa yang menyebabkan kelarutan terseleksi pada fasa NbSn2. Kata kunci : Kelarutan terseleksi, Korosi, Konsentrasi klorida, Uji polarisasi Corrosion Behavior Of Nb-Base Material Containing 24wt% Sn At Various Sodium Chloride Concentrations The corrosion behavior of Nb-base material containing 24wt% Snthat are consisted of Nb3Sn and NbSn2 phases, has been investigated using polarization test, potentiostatic test and surface analytical method (SEM; scanning electron microscope and EDS; Energy Dispersive Spectroscopy) in neutral NaClsolutions. It was found that the preferential dissolution of NbSn2 phase with a lower Nb concentration compared to Nb 3Sn phase. From polarization curves, the corrosion current density and corrosion rate of the material increase with the increase of chloride concentration. In passive region, there is no preferential dissolution in both the phases, whereas the preferential dissolution of NbSn2 takes place in transpassive region. The increase of chloride concentration has detrimental effect in the corrosion resistance of the material. The results obtained were also explained the galvanic effect between the phases generating for the preferential dissolution of NbSn2 phase. Keywords : Preferential dissolution, Corrosion, Chloride concentration, Polarization test

Abstrak

|v

METALURGI (Metallurgy) ISSN 0126 – 3188 Vol 30 No. 1 April 2015 Kata Kunci bersumber dari artikel. Lembar abstrak ini boleh diperbanyak tanpa izin dan biaya. UDC (OXDCF) 620.112 Saefudin dan Sundjono (Pusat Penelitian Metalurgi dan Material – LIPI) Pengaruh Kualitas Air Dari Waduk Jatiluhur Sebagai Pendingin Terhadap Korosi Pada Unit Penukar Panas Metalurgi, Vol 30 No. 1 April 2015 Masalah korosi dan pembentukkan kerak sering terjadi di sektor industri khususnya pada unit penukar panas. Faktor-faktor yang mempengaruhi korosi logam dan pembentukan kerak antara lain kualitas air pendingin, temperatur, pH dan jenis material logam. Telah dilakukan penelitian pengaruh air pendingin dari waduk jatiluhur terhadap korosi pada material pipa penukar panas dan utilitas yang terbuat dari baja karbon tipe: A179, C1045, A192 dan A515-70, dalam variasi temperatur: 32, 37 dan 50°C, dengan menggunakan teknik polarisasi dan prediksi kecenderungan pembentukan kerak, yang ditentukan dari hasil analisa kimia air pendingin berdasarkan metoda derajat kejenuhan Langelier. Dari hasil penelitian menunjukkan bahwa laju korosi baja karbon sebagai pipa pendingin dipengaruhi oleh kualitas air pendingin, temperatur, komposisi kimia, dan strukturmikro. Hasil analisa kimia air dari kedua contoh air pendingin mempunyai harga derajat indek kejenuhan negatif. Ini menunjukkan bahwa air pendingin dari waduk Jatiluhur cenderung korosif. Kata kunci : Korosi, Unit penukar panas, Kualitas air pendingin, Derajat kejenuhan Langelier, Waduk jatiluhur Effects Of Water Quality Of Reservoir Jatiluhur As To Corrosion On Cooling Unit Heat Exchanger The problems of corrosion and scale formation often occur in the industrial sector, especially in heat exchanger unit. The factors, which influence the corrosion of metals and scale formation are the quality of the cooling water, the temperature, pH and the kind of metals. Some of observations had been performed to analyze the influence of the cooling water from Jatiluhur Dam to corrosion at the material tube of the heat exchanger and utility which made from carbon steel type : A179C;1045; A192; and A515-70 in the variable of temperatures: 32, 37 and 50 °C, by means of the polarization method and the prediction of scale formation tendency, which determined from the chemical composition analysis of the cooling water on base of Langelier Saturation Index method. The results of observation showed that the corrosion rates of carbon steels are affected by the quality of the cooling water; the temperature, the chemicals composition. The analysis results from both samples of the cooling water have negative value of the saturation index degree. These showed that cooling water from the Jatiluhur Dam tend to a corrosive. Keywords : Corrosion, Heat exchanger unit, cooling water quality, Langelier saturation index, Jatiluhur dam

vi | Majalah Metalurgi, V 30.1.2015, ISSN 0126-3188

METALURGI (Metallurgy) ISSN 0126 – 3188 Vol 30 No. 1 April 2015 Kata Kunci bersumber dari artikel. Lembar abstrak ini boleh diperbanyak tanpa izin dan biaya. UDC (OXDCF) 671.5 E. Martides1 dan G. Gumilar2 (1Pusat Penelitian Tenaga Listrik dan Mekatronik – LIPI, 2Balai Besar Logam dan Mesin – Kementerian Perindustrian) Pengaruh Proses In–Service Welding Pada Nilai Kekerasan Sambungan Metalurgi, Vol 30 No. 1 April 2015 Pengelasan merupakan metode penyambungan dua buah material atau lebih yang handal yang sering digunakan untuk proses instalasi, perawatan dan perbaikan. In-service welding yaitu penyambungan material pipa dalam kondisi operasi berjalan yang dialiri fluida. Penyambungan dilakukan antara 2 buah pipa API 5L X60, dengan jenis sambungan fillet, proses SMAW dan posisi 5F. Hasil sambungan dilakukan pengujian dan pemeriksaan secara merusak di laboratorium, yang meliputi pengujian bengkok, kekerasan dan pemeriksaan struktur makro. Peranan pemanasan awal sangat penting untuk menghindari perbedaan signifikan antara temperatur di logam dasar, logam cair dan fluida kerja serta untuk menghindari retakan. Terjadi fenomena pendinginan cepat pada in-service welding yaitu pada daerah pengelasan yang mendekati pipa berfluida, sehingga menghasilkan nilai kekerasan pada daerah terpengaruh panas (HAZ) lebih tinggi dari logam dasar maupun logam cair. Kata kunci: In-service welding, API 5L X60, Kekerasan, Daerah terpengaruh panas (HAZ) Influence Of In – Service Welding Process On Joining Metal Hardness Value Welding is a reliabel method to joints two material or more, and its use in instalation process, maintenance and repairing process. In-services welding is joining the pipe material, where the pipe in working condition which still flowed by fluids. Joining process conduct between 2 API 5L X60 pipes using fillet joints type, SMAW process and 5F position. Specimen of welded materials tested and inspected in laboratory, the tests encompass bending, hardness, and macro structure. The roles of preheating is very important to avoid significant differentiation between temperature at the base metal, weld metal, and working fluids, also its to avoid craks. Rapid cooling phenomena occurs in in-services welding at welded area which near to the fluided pipe, as a result the area of heat affected zone (HAZ) has a higher hardness value than the base metal and weld metal. Keywords : In-service welding, API 5L X60, Hardness, Heat affected zone (HAZ)

Abstrak

| vii

METALURGI (Metallurgy) ISSN 0126 – 3188 Vol 30 No. 1 April 2015 Kata Kunci bersumber dari artikel. Lembar abstrak ini boleh diperbanyak tanpa izin dan biaya. UDC (OXDCF) 620.16 Sigit Dwi Yudanto dan Septian Adi Chandra (Pusat Penelitian Metalurgi dan Material – LIPI) Preparasi, Sintesis dan Karakterisasi Material Oksida Ca3Co4O9 Metalurgi, Vol 30 No. 1 April 2015 Penelitian dilakukan untuk membuat material oksida Ca3Co4O9 dengan menggunakan proses reaksi padat. Material oksida Ca3Co4O9 merupakan material termoelektrik yang mempunyai kestabilan yang baik dan sudah banyak diaplikasikan. Bahan baku sintesis Ca3Co4O9 adalah serbuk CaO dan CoCO3. Proses pembuatan diawali dengan penimbangan bahan baku, dilanjutkan dengan penggerusan, kalsinasi, kompaksi dan sintering. Pelet disinter pada suhu 700, 750, 800, dan 850°C ditahan selama 24 jam dengan kondisi atmosfir udara. Pola difraksi sinar-x menunjukkan bahwa mayoritas puncak pantulan adalah fasa Ca3Co4O9. Kata kunci : Ca3Co4O9, Reaksi padat, Penggerusan, Fasa, Difraksi Preparation, Synthesis and Characterization Of Ca3Co4O9 Oxide Material

The study was conducted to make Ca3Co4O9 oxide material using solid state reaction process. Ca3Co4O9 oxide material is a thermoelectric material that has good stability and has been widely applied. The raw materials are CaO and CoCO3 powders. Synthesis process begins with the weighing of raw materials, followed by grinding, calcination, compaction and sintering. Samples sintered at temperatures 700, 750, 800, dan 850°C for 24 hours in air atmospheric conditions. X-ray diffraction pattern shows that the majority of the reflection is Ca3Co4O9 phase. Keywords : Ca3Co4O9, Solid state reaction, Milling, Phase, Diffraction

viii | Majalah Metalurgi, V 30.1.2015, ISSN 0126-3188

METALURGI (Metallurgy) ISSN 0126 – 3188 Vol 30 No. 1 April 2015 Kata Kunci bersumber dari artikel. Lembar abstrak ini boleh diperbanyak tanpa izin dan biaya. UDC (OXDCF) 620.118 Yunasfi (Pusat Sains dan Teknologi Bahan Maju-Batan) Analisis Sifat Listrik Nanokomposit Fe0,5-C0,5 Metalurgi, Vol 30 No. 1 April 2015 Telah dilakukan analisis sifat listrik nanokomposit Fe0,5-C0,5. Penelitian ini dilakukan untuk mendapat bahan nanokomposit berbasis karbon yang memiliki sifat listrik lebih tinggi, dalam rangka pengaplikasiannya di bidang elektronik. Nanokomposit Fe0,5-C0,5 dibuat dari campuran serbuk Fe dan serbuk grafit dengan perbandingan berat 1 : 1, kemudian dilakukan proses milling selama 50 jam. Hasil identifikasi pola difraksi sinar-X (X-ray diffraction) menunjukkan bahwa proses milling selama 50 jam terdapat puncak intensitas difraksi yang didominasi oleh fasa C(002) dan Fe(101), dan analisis data XRD menunjukkan ukuran butiran serbuk C sekitar 8 nm dan Fe sekitar 16 nm. Morfologi permukaan yang diukur dengan SEM menunjukkan bahwa ukuran serbuk Fe-C sebelum proses milling>10 µm, dan setelah proses milling selama 50 jam menunjukkan ukuran sekitar 50 nm.Hasil analisis ukuran partikel dan luas permukaan nanokomposit Fe0,5C0,5 masing-masing adalah 50 nm dan 705 m2/g. Dengan demikian, proses milling selama 50 jam terhadap campuran komposit Fe0,5-C0,5 dapat menghasilkan nanokomposit Fe0,5-C0,5. Sifat listrik nanokomposit Fe0,5C0,5 yang diukur dengan alat LCR (Inductance : L, Capacitance : C, and Resistance : R) meter menunjukkan nilai konduktivitas 2,56 S/cm dan kapasitansi 0,15 µF pada frekuensi 100 kHz. Nanokomposit Fe-C menunjukkan sifat listrik lebih tinggi bila dibanding dengan komposit Fe-C berukuran mikro. Kata kunci : Nanokomposit Fe0,5-C0,5, Proses milling, Sifat listrik Analysis Of Electrical Properties Of Fe0.5-C0.5 Nanocomposite Analysis of electrical properties of Fe0.5-C0.5 nanocomposite has been carried out. This study was conducted to obtain carbon-based composite material that has higher electrical properties in the framework of its application in electronics field. Fe0.5-C0.5 nanocomposite was prepared from a mixture of Fe powder and graphite powder with weight ratio of 1: 1. Then it milled for 50 hours. Identification of X-ray diffraction (XRD) pattern showed that during such 50-hours milling process, the intensity of the diffraction peaks was dominated by phase C (002) and Fe (101). The results of XRD data analysis showed the grain size of powder of about 25 nm and 36 nm for C and Fe, respectively. Surface morphology measured by SEM showed that the size of the Fe-C powder before milling process >10 µm, and after milled for 50 hours showed a size of about 50 nm.The analysis results of particle size and surface area of Fe0.5-C0.5 nanocomposite obtained, i.e. 50 nm and 705m2/g, respectively.Thus, the process of milling for 50 hours against a mixture of Fe 0.5-C0.5 composite can produce Fe0.5-C0.5 nanocomposite. Electrical properties of nanocomposite Fe0.5-C0.5 measured by a LCR (Inductance : L, Capacitance : C, and Resistance : R) meter showed the value of conductivity of 2.56 S / cm and capacitance of 0.15 μF at frequency of 100 kHz. Fe 0.5-C0.5 nanocomposite shows the higher the electric properties when compared with the Fe-C micro-sized composite. Keywords : Fe0.5-C0.5 nanocomposite, Milling process, Electrical property

Abstrak

| ix

METALURGI (Metallurgy) ISSN 0126 – 3188 Vol 30 No. 1 April 2015 Kata Kunci bersumber dari artikel. Lembar abstrak ini boleh diperbanyak tanpa izin dan biaya. UDC (OXDCF) 621.35 Florentinus Firdiyono, Andika W. Pramono, Pius Sebleku, B. Bandriyono dan Anton Suryantoro (Pusat Penelitian Metalurgi dan Material - LIPI) Pembuatan Kawat Superkonduktor Multi-Filamen Cu-Nb-Sn Dengan Metoda Serbuk Dalam Tabung Metalurgi, Vol 30 No. 1 April 2015 Telah dilakukan percobaan pembuatan konduktor Nb 3Sn dengan cara PIT (powder-in-tube) untuk aplikasi medan magnet tinggi. Superkonduktor Cu-Nb-Sn adalah salah satu jenis superkonduktor temperatur rendah yang cocok untuk aplikasi pada peralatan MRI (magnetic resonance imaging). Percobaan pembuatan kawat superkonduktor multi-filamen jenis Cu-Nb-Sn ini dilakukan melalui beberapa tahapan proses yaitu: preparasi bahan, proses pemesinan, penarikan kawat, dan proses perlakukan panas. Proses pencampuran serbuk Nb dan Sn dilakukan menggunakan HEM (high energy milling) agar diperoleh campuran yang sempurna. Perlakuan panas terhadap kawat dilakukan pada temperatur 700°C selama 96 jam agar serbuk Nb dan serbuk Sn dapat berdifusi satu sama lain membentuk fasa inter-metalik Nb3Sn sehingga kawat menjadi bersifat superkonduktor. Pengamatan mikrostuktur kawat multi-filamen dilakukan terhadap potongan penampang melintang maupun membujur. Pengamatan mikrostruktur dengan SEM (scanning electron microscopy) dan EDS (energy dispersive spectroscopy) dilakukan terhadap kawat hasil perlakuan panas tersebut untuk melihat adanya pembentukkan Nb3Sn di dalam kawat multi-filamen. Kata kunci : Kawat superkonduktor Cu-Nb-Sn, MRI, Low temperature superconductor, Kawat multifilamen, Powder-in-tuber, Nb3Sn Production Of Cu-Nb-Sn Multifilamenary Superconductor Wire By Powder-In-Tube Method Experimental process to produce Nb 3Sn conductors, based on the powder-in-tube (PIT) method, have been developed for application high field magnets. Cu-Nb-Sn superconductor is one type of low temperature superconductor that suitable to be applied for MRI eqiupment. The experiments to produce these multifilamen superconductor wires were done through some steps such as: sample preparation, machining process, wire drawing, and heat treatment process. Perfectly mixing of Nb - Sn powder was needed, so the process was done by using High Energy Mill (HEM). The wires containing Nb-Sn powder was subsequently heat treated at 700°C in 96 hours for the formation of the superconducting Nb 3Sn phase by diffusion reaction of Nb-Sn powder mixture. Microstructure observation of multi-filamen wires was done through the longitudinal dan transverse cross section. Microstructure observation was done by using SEM and EDS to observed the formation of the superconducting Nb3Sn phase inside the multi-filamen wires. Key words : Cu-Nb-Sn superconductor wire, MRI, Low temperature superconduktor, Multi-filamen wire, Powder-in-tuber, Nb3Sn

x | Majalah Metalurgi, V 30.1.2015, ISSN 0126-3188