PROSIDING SEMINAR PENELITIAN DAN PENGELOLAAN PERANGKAT NUKLIR Pusat Teknologi Akselerator don Proses Bahan Yogyakarta, 28 Agustus 2008
PENGUJIAN TANGKI BERTEKANAN UNTUK SISTEM PEMERCEP AT PADA MBE LATEKS Sutadi, Suhartono, Toni Rahardjo, Sukidi
ABSTRAKS PENGUJIAN TANGKI BERTEKANAN UNTUK SISTEM PEMERCEPA T PADA MBE LA TEKS. Telah dilakukan pengujian tangki bertekanan sebagai penyungkup tegangan tinggi MBE 300 keV120 mA untuk industri lateks. Tangki bertekanan dibuat menggunakan $$-304 dengan tebal 0,5 cm dan bagian dasar dibuat menggunakan $$-304 dengan tebal 3 cm. Untuk mengetahui unjuk kerja kekuatan las dan ketebalan dinding tangki di/akukan pengujian dengan udara dan air bertekanan. Hasi/ pengujian menunjukkan bahwa tangki bertekanan mampu dioperasikan pada tekanan 8 atm udara dan 15 atm air, dan tidak ada kebocoran pada sambungan las, dinding tangki, maupun sambungan antar flange. Disimpulkan bahwa tangki bertekanan ini layak digunakan sebagai penyungkup tegangan tinggi pada sistem pemercepat MBE 300 keV120 mA untuk industri lateks.
ABSTRACT PRESSURE TANK TESTING FOR ACCELERATOR SYSTEM AT LATEX ELECTRON BEAM MACHINE (EBM). Pressure tank for cover the high voltage at EBM 300 keV120 mA has been tested, to find this characteristic performance. This pressure tank was made by $$-304, with 0.5 cm of wall thickness and base plate thickness about 3 cm. Performance of the welding strength and wall thickness will tested with the pressurized air and water. The result of the testing shown that the pressure tank can be operate at 8 atm of air pressure and 15 atm of water pressure, and no leaking at the weld joint, tank wall, and the flange joint. It has concluded that the pressure tank was feasible to operate at high voltage for the electron beam machine (EBM) 300 keV120 mA for latex irradiation.
PENDAHULUAN
Dalam bangunrangka MBE
menunjang program 300 keV/20 mA untuk rancang industri lateks, dibutuhkan sistem isolasi pada lokasi medan listrik tegangan tinggi di sekitar sumber elektron dan tabung akselerator. Suatu teknik isolasi tegangan tinggi yang banyak digunakan pada MBE adalah dengan tangki bertekanan yang bensi gas dengan tekanan tertentu sebagai medium isolator. Bagan konstruksi bejana tekan untuk MBE lateks seperti ditampilkan pada Gambar I. Komponen MBE ini berfungsi untuk mengungkung tegangan tinggi pada sistem pemercepat dan sumber elektron dalam suatu medium gas sebagai isolator tegangan tinggi, guna mencegah terjadinya discharge maupun breakdown voltage saat MBE beroperasi (I). Berdasarkan pertimbangan teknis dan aspek keselamatan pada rancangan, telah dipilih gas Sutadi, dkk.
isian berupa campuran N2 (50%) .;- CO2 (50%), di mana pada tekanan 7 atm (100 Psi) mampu menghasilkan gradien tegangan dadal 640 kVlinchi(2). Sesuai dengan jenis gas isian yang akan dipergunakan dalam rancangan, dibutuhkan tekanan minimum 7 atm dan maksimum 15 atm guna menghasilkan gradien tegangan dadal yang optimum sehingga tidak terjadi dadal listrik, namun dinding bejana masih mampu menahan beban tekanan gas isian pada saat MBE dioperasikan(3). Tangki bertekanan dibuat sesuai rancangan detil yang memuat kemampuan mengisolasi tegangan tinggi dari gas isian yang dipilih, perhitungan kekuatan mekanik bahan tangki, sistem perapat sambungan antar flange, serta teknik pengelasan sambungan. Berdasarkan aspek keselamatan, tangki bertekanan harus mampu menahan tekanan gas isian sebesar 8 atm sebagai persyaratan(3).
ISSN 1410 - 8178
301
PRO SIDING SEMINAR PENELITIAN DAN PENGELOLAAN PERANGKAT NUKLIR Pusat Teknologi Akselerator Dan Proses Bahan Yogyakarta, 28 Agustus 2008
;:;
N ..•
>Flange Tebal3 em
/Feedthr<>ugh STT
5
'" ...: '"
Plat dum
+ dalam 75 em +luar76
em
+ fiange 89 em
Gambar I. Bagan Konstruksi Tangki Bertekanan untuk MBE 300 keV/20 mAAdapun tangki bertekanan dibuat dari bahan SS-304 dengan tebal 5 mm, di mana sesuai rancangan sudah mampu menahan tekanan 15 atm dengan faktor keselamatan 4 kali. Konstruksi tangki bertekanan yang telah dibuat dan siap diuji seperti ditampilkan pada Gambar i4).
~II'CI qIU):dl "~·UdU1.fljH
j-lUl~
ltb,
Id~d.;~1U
---
N1vcl l~u!ot(l'"jan ~a~:
~"-"NIJ~1 ~'II~~)J f~lahall
n;Ulil"-
"n,",,! \
(;;1\\;111 "':"1"11
Gambar 2. Konstruksi tangki bertekanan untuk MBE 300 keV/20 mA 302
ISSN 1410 - 8178
Sutadi, dkk.
PRO SIDING SEMINAR PENELITIAN DAN PENGELOLAAN PERANGKAT NUKLIR Pusat Teknologi Akselerator dan Proses Bahan Yogyakarta, TAT A KERJA
Guna mengetahui kelayakan unjuk kerja serta memperoleh jaminan keselamatan dari tangki bertekanan, setelah selesai dikonstruksi dilakukan pengujian terhadap kebocoran dan kekuatan sambungan las. Adapun pengujian dilakukan dengan 2 tahapan yaitu: pengujian dengan udara bertekanan 8 atm dan diJanjutkan pengujiao dengan air bertekanan 15 atm. Bahan dan Peralatan I. Tangki bertekaan yang telah sial' uji 2. Kompresor udara 3. Manometer 4. Hydraulic pressure test pump 5. Valve (stop kran)
6. Valve pengaman tekanan lebih 7. Slang udara 8. Slang air 9. Isolasi sambungan ulir (TBA) 10. Air sabun
Prosedur Pengujian I. Siapkan tangki bertekanan dengan posisi tegak dan rakit komponen valve, manometer, serta valve pengaman pada nipel sambungan yang tersedia dengan diberi lapisan isolasi perapat sambungan (TBA) untuk mencegah kebocoran. 2. Hubungkan valve antara tangki dengan kompresor dengan slang udara untuk sarana pengisian udara dari kompresor ke tangki yang akan diuji. 3. Hidupkan kompresor dan buka valve pada tangki dan kompresor untuk pengisian udara sampai manometer pada tangki menunjukkan tekanarl 8,5 atm. 4. TutuI' kedua valve yang ada dan kompresor dimatikan, lakukan pengamatan terhadap kebocoran sambungan pada tangki dengan buih air sabun yang telah disiapkan. 5. Beri tanda pada lokasi yang ditemukan adanya kebocoran, guna diJakukan perbaikan dan penyempumaan lebih lanjut. 6. Lakukan pengujian kebocoran tangki, dengan diulang sebanyak 5 kali. 7. Jika pengujian dengan udara telah selesai, dapat dilanjutkan dengan pengujian menggunakan air bertekanan 15 atm. 8. Pada pengujian dengan air bertekanan, tangki berada pada posisi tegak dengan dibuat saluran venting pada dinding atas untuk membuang sisa
28 Agustus 2008
udara pada tangki, sehingga seluruh ruangan tangki dapat terisi air secara penuh. 9. Lakukan pengisian air pada tangki sampai terisi penuh, di mana valve pada saluran venting dibuka agar dapat menunjukkan bahwa air sudah mengisi penuh seluruh ruangan tangki sampai bataspermukaan atas. 10. Buka valve yang menghubungkan tangki ke alat hidraulic pressure test pump, lakukan pemompaan air sehingga tekanan pada manometer mencapai 15 atm. 11. TutuI' valve yang menghubungkan tangki ke alat hidraulic pressure test pump, tekanan ditahan dan lakukan pengamatan pada seluruh sambungan yang ada untuk mengecek ada tidaknya kebocoran tangki. 12. Lakukan pengujian kebocoran tangki, dengan diulang sebanyak 5 kali. Pelaksanaan pengujian bertekanan 8 atm
dengan
udara
Pada pengujian dengan udara, tangki berada pada posisi tegak diisi dengan udara yang dialirkan dari kompresor hingga mencapai tekanan 8 atm yang dipantau dengan manometer dan valve pembatas tekanan sebagai pengaman. Adapun pada pengujian ini udara bertekanan 8 atm. ditahan selama 24 jam dan diulang sebanyak 5 kali. Berdasarkan hasiJ pengujian akan dapat diketahui ada dan tidaknya penurunan tekanan sebagai indikator ada tidaknya kebocoran pada dinding tangki, sambungan las, maul' un sambungan flange yang ada. Skema diagram pengujian tangki dengan udara bertekanan seperti ditampilkan pada Gambar 3, dan data pengujian tangki dengan udara bertekanan 8 atm, disajikan pada Tabel 1.
Tangki bertekanan
Gambar 3. Skema diagram pengujian dengan udara bertekanan 8 atm.
tangki
Tabel I. Data hasil pengujian tangki dengan udara bertekanan 8 atm 8pengisian 808Keterangan dan 08.30 suhu konstan 09.15 Jam Tekanan tetap/tidak teriadi kebocoran Tekanan Pengisian (atm) udara dihentikan dankondensasi ditahan Start 8,5 udara dgn kompresor Teriadi 8,2 kondensasidantekananturun ditahan masih terjadi Hari / Tanggal 09.21 15.20 11.30 12.30
Sutadi, dkk.
ISSN 1410 - 8178
303
PENELITIAN
PRO SIDING SEMINAR DAN PENGELOLAAN PERANGKA T NUKLIR
Pusat Teknologi
Akselerator
Yogyakarta,
Dan Proses Bahan
28 Agustus 2008
88Keterangan 08.30 09.00 08.20 Jam teriadi Tekanan tetap/tidak Tekanan (atm) terjadi kebocoran Hari / Tanggal 15.35 15.30 12.30 13.00 11.30 15.25
Tabel 2. Data hasil pengujian tangki dengan air bertekanan 15 atm 15 08.10 09.20 08.30 tekanan 0Keterangan 08.45 09.00 konstan Jam teriadi uji tercapai dan ditahan Beiana diisi air sampai penuh Tekanan tetap/tidak teriadi kebocoran tetap /tidak ada kebocoran Pengisian udara dihentikan dan ditahandengan Hydro-test Ada kebocoran Tekanan (atm) terjadi kebocoran (nipel dikencangkan, pada15 sambungan nipel Penambahan tekanan Hari / Tanggal 15.20 15.35 15.25 12.30 13.30 15.15 11.30 09.30 13.00 11.50
13,2
Pelaksanaan pengujian bertekanan 15 atm
dengan
air
Selanjutnya dilakukan pengujian tangki dengan air bertekanan, dimana untuk memperoleh tekanan air sebesar 15 atm digunakan alat Hydraulic Pressure Test Pump. Pada pengujian ini tangki berada pada posisi horizontal dan diisi dengan air sampai penuh dengan diberi fasilitas valve pembuang udara sebagai sarana venting. lIustrasi pengujian dengan air bertekanan seperti ditampilkan pada gambar 4. I
~•... Gambar 4. Pengujian tangki dengan air bertekanan 15 atm 304
Adapun pada pengujian ini, setelah tekanan air pada tangki mencapai 15 atm selanjutnya ditahan selama 24 jam dan diulang sebanyak 5 kali. Data hasil pengujian ditampilkan pada tabel 2. HASIL DAN PEMBAHASAN
Tangki bertekanan telah diuji dengan udara maupun air bertekanan guna mengevaluasi kelayakan unjuk kerjanya. Adapun maksud . pengujian tangki adalah untuk mengetahui kekuatan mekanik dan dinding tangki maupun sambungan las, serta menguji ada tidaknya kebocoran pada sambungan las maupun sambungan antar flange yang ada guna penyempumaan lebih lanjut, sebelum tangki tersebut dipergunakan. Hal ini bertujuan untuk memperoleh jaminan keselamatan tangki, pada saat digunakan untuk menunjang operasi MBE 300 keY/20 mA. Sesuai dengan hasil pengujian menunjukkan bahwa tangki bertekanan yang telah dibuat, mampu menahan tekanan udara 8 atm
ISSN 1410 - 8178
Sutadi, dkk.
PENELITIAN
PROSIDING SEMINAR DAN PENGELOLAAN PERANGKAT
NUKLIR
Pusat Teknologi Akselerator dan Proses Bahan Yogyakarta, 28 Agustus 2008
maupun tekanan air 15 atm sesuai dengan persyaratan dalam rancangan MBE, di mana selama pengujian juga tidak ditemukan adanya kebocoran baik pada dinding, sambungan las maupun sambungan antar flange. Dengan demikian konstruksi tangki bertekanan sudah sesuai disain, sehingga layak untuk digunakan sebagai isolator tegangan tinggi guna mendukung program rancangbangun MBE 300 keV/20 mA di PTAPB-BATAN.
2. J.D. CRAGGS, "High Voltage Laboratory Technique", Butter worths Scientific, 1954. 3. SAMINTO, dkk.,"Rancangan Detil Bejana Tekan untuk MBE 300 keVI20 mA", P3TM BATAN, Yogyakarta, 2005 4. DARSONO, DKK,"Konstruksi dan Pengujian Tangki Bertekanan untuk lsolasi Tegangan Tinggi MBE 300 ke VI20 mA ", Prosiding Pertemuan dan Presentasi I1miah, PTAPBBATAN, Yogyakarta, 15 Juli 2008.
KESIMPULAN
Telah berhasil dilakukan pengujian tangki bertekanan untuk sistem pemercepat pada MBE 300 keV/20 mA, dengan tujuan untuk mengetahui kekuatan mekanik dari dinding tangki maupun sambungan las, serta menguji ada tidaknya kebocoran pada sambungan las maupun sambungan antar flangf~ yang ada guna penyempurnaan lebih lanjut sebelum tangki bertekanan yang dimaksud digunakan. Berdasarkan hasil pengujian, baik menggunakan udara maupun air bertekanan, dapat disimpulkan bahwa secara mekanis tangki bertekanan layak digunakan, di mana mampu dioperasikan pada tekanan 8 atm sesuai dengan tekanan minimal yang dipersyaratkan dari gas isian berupa campuran N2 (50%) + CO2 (50%) yang akan dipergunakan untuk mengisolasi tegangan tinggi pemercepat pada MBE 300 keV/20 mA. UCAPAN
TERIMA
KASIH
Penulis mengucapkan banyak terima kasih kepada Ir. Suprapto atas segala saran dan masukannya, serta kepada seluruh staf BEM dan BTAFN atas segal a bantuan teknis selama pengujian sehingga terlaksananya pengujian tangki bertekanan sampai dengan penulisan karya tulis ini. ACUAN
TANYAJAWAB Tundjung
~ ~ ~ ~
Mengapa SS-304? Berapa lifetime-nya? Apa yang membatasi lifetime tersebut? Bagaimana dengan komposit? Sutadi ~ Karena bahan ini kuat, ulet, tahan terhadap korosi, mudah dalam pengerjaan serta mudah diperoleh di pasaran. ~ Diasumsikan laju korosi gas dalam (N2+C021 terhadap tangki adalah ±0,025 mm/thn, maka untuk tebal tangki 5 mm (4 mm untuk penyangga tekanan kerj) sehingga lifetime sekitar 40 tahun. ~ Batasan lifetime: I. Gas dalam (jenisnya) korosi atau tidak. 2. Angka keamanan bahan. 3. Laju korosi gas terhadap bahan tangki. 4. Ageinglpenurunan bahan. ~ Komposit I. Dari segi materiallebih ekonomis. 2. Dari segi kekuatan mekanik cukup baik. 3. Teknik pengerjaan cukup sufit a/au maha/. 4. Teknik penyambungan tangki terhadap flange perfu dikaji lebih dahulu.
I. M.S. LIVINGSTONE, "Particle Accelerator .., Me. Graw Hill, 1962.
Sutadi, dkk.
ISSN 1410 - 8178
305
