ANALISA PERHITUNGAN, PEMBUATAN DAN PENGUJIAN KEKUATAN MATERIAL PLATE SA 516 GR 70 UNTUK SHELL TEST SEPARATOR 1219 mm ID x 3048 mm S/S BAB 1 PENDAHULUAN 1.1.Latar Belakang Sumber daya manusia yang handal, bermutu tinggi serta siap pakai yang dapat bersaing dalam menjawab tantangan di masa mendatang sangatlah dibutuhkan di zaman modern dan serba maju seperti sekarang ini. Terlebih lagi memasuki perkembangan dunia perindustrian dan fabrikasi yang berkembang pesat dan cukup baik di negara kita. Untuk menjawab tantangan ini maka ilmu dan teknologi yang diperoleh dalam perkuliahan tidaklah cukup. Karena para mahasiswa juga membutuhkan suatu kegiatan praktek secara langsung untuk mengaplikasikan ilmu pengetahuan yang diperolehnya di bangku perkuliahan. Maka melalui praktek kerja lapangan ini, mahasiswa dapat belajar secara langsung dan juga dapat menerapkan ilmu yang diperoleh diperkuliahan secara nyata. Praktek ini juga mengenalkan mahasiswa pada pola kerja dan perilaku kerja professional di Industri sebagai referensi pengetahuan sebelum memasuki dunia kerja yang sebenarnya. Atas dasar itu maka, dalam pelaksanaan Praktek Kerja Lapangan ini, Mahasiswa Fakultas Teknik Universitas Pattimura telah menjalin hubungan kerjasama dengan PT. Grand Kartech. Dimana PT. Grand Kartech adalah salah satu Perusahaan yang bergerak di bidang Perancangan dan Fabrikasi Pressure Vessel (bejana tekan). Jenis Pressure Vessel yang diproduksi di perusahhan inipun beragam, baik yang bekerja secara vertical maupun horizontal dengan tekanan yang berbeda-beda pula. Pressure Vessel hasil produksi PT. Grand Kartech umumnya digunakan sebagai wadah penyimpanan fluida baik gas maupun cairan yang bertekanan. Yang mana merupakan salah satu aset penting dalam menentukan keberhasilan usaha produksi suatu pabrik. Salah satu bagian terpenting dari pressure vessel / bejana tekan adalah shell yang merupakan dinding atau badan dari bejana tekan tersebut. Sebagai bagian dari bejana bertekanan, tentu saja shell harus diperhitungkan dengan baik karena fungsi shell sendiri adalah sebagai dinding dari bejana tekan yang harus mampu menahan segala bentuk gaya dan tekanan relatife besar.
Selain faktor manufacturing, masalah lain yang sangat perlu diperhatikan dalam pembuatan shell adalah masalah pengujiannya. Adapun pengujian yagn digunakan untuk pengujian kekerasan shell adalah uji kekerasan brinell dan uji radiografi. Laporan ini menjelaskan tentang perhitungan, pembuatan dan pengujian shell salah satu pressure vessel yang diproduksi oleh PT. Grand Kartech yaitu Test Separator (V-1020), dimana untuk fabrikasi shellnya sendiri menggunakan bahan plate SA 516 Gr 70, dan juga rangkaian kegiatan yang telah dilakukan penulis berkaitan dengan Praktek Kerja Lapangan yang dijalani. 1.2.Permasalahan Proses produksi ini dan pabrikasi boiler pada PT. Grand Kartech, terdapat berbagai masalah yang dihadapi. Diantaranya meliputi, adanya keterbatasan material dalam proses produksi, rusaknya sebagian mesin produksi, dan kurangnya pemahaman sebagian kecil para pekerja tentang bekerja secara ekonomis ( dalam konteks waktu ). Adapun material baku yang di gunakan lebih banyak menggunakan material yang di impor dari luar sehingga menyebabkan proses produksi/fabrikasi berjalan lambat yaitu tidak sesuai dengan waktu yang di tentukan karena adanya keterlambatan datangnya material. Permasalahan lain yang juga dapat penulis tangkap dalam proses produksi ini adalah bagaimana mendapatkan suatu bentuk produk shell yang dibuat dengan menggunakan material tipe pelat tertentu, sekaligus dapat berlangsung berdasarkan dengan data teknis yang ada dan sesuai dengan standar ASME VIII Division 1 edisi 2010. Pemeriksaan kondisi fisik material seperti ketidaklurusan material, pemeriksaan permukaan material serta pemeriksaan dimensi panjang, lebar dan ketebalan haruslah dilakukan dengan amat teliti. 1.3 Tujuan Penulisan Adapun tujuan dari penulisan laporan praktek kerja lapangan (PKL) ini adalah sebagai berikut:
Dapat menjelaskan proses fabrikasi shell dari pressure vessel Test Separator (V-1020) 1219.2 mm ID x 3048 mm S/S.
Dapat melakukan perhitungan terhadap; pelat pada kondisi awal, tebal shell, tekanan shell, tekanan kerja maksimum, beban angin, umur dari silinder, tegangan kompresi pada shell dan getaran maksimum.
Dapat menjelaskan pengujian-pengujian yang digunakan dalam proses fabrikasi shell antara lain uji kekerasan brinell dan uji radiografi.
Dapat melaporkan rangkaian kegiatan yang telah dilakukan penulis berkaitan dengan kerja Praktek yang dijalani, khususnya berkaitan dengan proses fabrikasi shell pada Pressure Vessel. Laporan ini hanya membahas tentang perhitungan, proses pembuatan dan pengujian shell salah satu pressure vessel yang diproduksi pada PT. Grand Kartech yaitu Test Separator (V-1020) dengan tekanan desain 82,737 Bar (1200 Psi), diameter bagian dalam (ID) 1219,2 mm (48 inch) dan panjang shell (S/S) 3048 mm (120 inch).
BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Pengertian Umum 2.1.1 Bejana tekan (Pressure Vessels) Dalam beberapa industri dapat ditemui aplikasi sains yakni merubah suatu material dari satu bentuk ke bentuk yang lainnya baik secara kimia maupun secara fisika. Proses demikian membutuhkan penanganan dan penyimpanan material-materialnya dalam suatu tempat, tergantung sifat kimia dan fisika dari material tersebut, serta pelaksanaan yang dibutuhkan untuk pembentukannya. Untuk penenganan fluida-fluida tersebut membutuhkan tempat yang disebut Vessel. Langkah pertama dalam mendesain vessel adalah pemilihan tipe yang cocok untuk pelayanan proses yang diinginkan. Faktor terpenting dalam pemilihan adalah lokasi dan fungsi vessel, sifat fluida, temperature dan tekanan operasi serta proses. Bejana tekan (Pressure Vessels) adalah tempat penampungan suatu fluida baik berupa cair maupun gas dengan tekanan yang lebih tinggi dari tekanan atmosfir, pada umumnya sampai dengan 15.000 Psi. Dimana tekanan tersebut bisa lebih besar dari tekanan udara luar bejana atau lebih kecil dari tekanan udara luar bejana atau sering desebut dengan vacuum. Bejana tekan pada umumnya bekerja pada suhu antara -3500 F hingga di atas 10000 F, dengan kapasitas yang sangat besar hingga 95.000 gallon. Sehingga dapat pula digunakan sebagai ketel uap (Boiler), alat pertukaran panas (Heat exchanger), Air receiver, bejana penyimpanan fluida baik udara, maupun cairan. Pressure Vessels paling sering digunakan sebagai media penampung fluida cairan, uap air, atau gas pada tingkatan tekanan lebih besar dari tekanan udara. Pressure Vessels menampung suatu unsur yang digunakan secara luas untuk berbagai aplikasi industri yang mencakup bahan kimia, farmasi, makanan dan minuman, minyak dan bahan bakar, industri nuklir, dan industri plastik. 2.1.2
Klasifikasi Vessel (Bejana Tekan) Bejana tekan dapat diklasifikasikan menjadi beberapa jenis berdasarkan kontruksi dan bentuk, ukuran dan penggunaannya. Akan tetapi jenis bejana tekan yang diproduksi berdasarkan kontruksinya adalah jenis bejana tekan silinder Torispherical head, yang digunakan sebagai Test Separator.
Pada umumnya Pressure Vessel (Bejana Tekan) dapat digolongkan dalam beberapa bentuk, yaitu: 1. Open tanks 2. Flat bottomed, vertical cylindrical tanks 3. Vertical cylindrical 4. Horizontal vessel 5. Spherical vessel Bentuk vertical biasanya dipergunakan pada area yang sempit. Dan bentuk horizontal dipergunakan jika tersedia area yang cukup luas, sedangkan bentuk bola biasanya digunakan pada tempat yang memiliki fluktuasi temperature yang tinggi untuk mengantisipasi efek-efek perpindahan panas. Bejana tekan tersebut berbentuk layaknya sebuah silinder atau tabung. Bejana tekan ini merupakan awal dari pembuatan bejana tekan selanjutnya. Bejana tekan silinder dibagi lagi menjadi beberapa jenis sesuai dengan bentuk head yang digunakan. Adapun bejana tekan yang digolongkan sesuai dengan bentuk Headnya antara lain :
Bejana Tekan Elipsoidal Head.
Bejana Tekan Torispherical Head.
Bejana Tekan Hemispherical Head.
Bejana Tekan Conical Head.
Bejana Tekan Toriconical Head. Macam-macam bagian dan komponen pendukung bejana tekan yang sering terdapat dan yang sering digunakan pada bejana tekan pada umumnya diklasifikasikan sebagai berikut:
1. Shells 2. Heads 3. Flange 4. Katup (Valve) 5. Stud Bolt dan Gasket 6. Lifting Lugs 7. Saddle Plate 8. Lubang Lalu Orang dan Lubang Pembersih 9. Pelat Nama
Komponen-komponen tersebut terhubung menjadi satu kesatuan hingga menjadi suatu bejana tekan. Adapun komponen tersebut terhubung satu dengan yang lainnya dengan berbagai cara, ada yang dengan proses pengelasan (permanent) atau dengan proses baut (dapat dibuka-pasang). 2.1.3
Fungsi Shell Vessel Shell adalah berfungsi sebagai dinding dari bejana tekan. Pada proses pembuatan shell, biasanya digunakan jenis bahan sesuai dengan kegunaan dari bejana tekan tersebut saat di lapangan nanti. Untuk jenis bahan yang diperlukan pada proses produksi shell digunakan material tipe pelat SA 516 grade 70, yang merupakan suatu bentuk material standar baja Amerika dengan tipe/nomor 516 memiliki tensile strength atau kekuatan tank sebesar 70.000 Psi dan tekanan material pada suhu -20 sampai 650° F sebesar 17500 Psi. Tekanan desain (P) ditetapkan sebesar 82.737 bar atau 1200 Psi dengan temperatur desain 150 °F. Material tersebut memiliki jumlah unsur paduan khusus < 8.0%. Baja tersebut merupakan paduan dari unsur C-Mn-P-S-Si-Cb.
2.2 Teori Pengujian 2.2.1 Uji Kekerasan Brinell Pengujian kekerasan digolongkan ke dalam kelompok pengujian untuk melihat sifat mekanik dari suatu material. Pengujian kekerasan biasa dilakukan setelah benda kerja mengalami beberapa pengerjaan yang mengakibatkan perubahan terhadap beberapa struktur mikro dari suatu bahan. Karena pada dasarnya kekerasan sebanding dengan kekuatan tank sedang ketahanan aus berbanding terbalik dengan kekerasaan. Karena kekerasan mudah ditentukan maka cara pengujian ini sering digunakan untuk pengendalian mutu pada proses-proses perlakuan panas, pembentukan dingin maupun pembentukan panas. Bila nilai kekerasan merata, dapat disimpulkan bahwa sifat-sifat mekaniknya akan seragam pula. Salah satu cara pengukuran kekerasan adalah dengan metode Brinell. Pengujian Brinell digunakan secara luas pada hasil-hasil pengecoran maupun penempaan. Pengujian kekerasan Brinell menggunakan bola karbida berdiameter 10 mm atau 5 mm, sebagai penekan
(indenter), yang diberikan gaya (beban = F) sebesar 500 sampai 3000 kg. Beban tersebut dipertahankan selama 10 - 15 second. Untuk mendapatkan hasil pengujian yang baik, maka perlu dipersiapkan benda uji dengan permukaan yang akan diuji dihaluskan dengan gerinda, dan pembacaan diameter bekas penekanan (d) menggunakan kaca pembesar. Untuk menghitung kekerasan bahan, digunakan rumus HB sebagaimana tercantum pada gambar di atas. Pada alat penguji yang modern, pembacaan dapat dilakukan langsung pada layar monitornya. 2.2.2 Uji Radiografi Radiografi adalah suatu pengujian tanpa merusak benda kerja, dalam hal ini shell. Dimana pada proses ini menggunakan sinar X atau sinar γ yang mampu menembus hampir semua logam kecuali Timbal dan material padat lainnya sehingga dapat digunakan untuk melihat cacat atau ketidaksesuaian dibalik dinding metal atau didalam bahan metal itu sendiri. Sinar X berasal dari arus listrik yang bertegangan antara 100 - 500 K volt Peak. dimana sinar X dapat dikendalikan dengan mengatur besar kecilnya arus. Demikian juga pengarahannya sangat terfokus sehingga radiasinya tidak menyebar kemana-mana. Sebaliknya pada sinar gamma (y) yang merupakan sinar jenis penyinaran yang dilakukan pada bejana tekan yang dibahas, berasal dari Zat radioaktif seperti iridium 192 yang biasa dikenal dengan isotop, pada saat melakukan proses penyinaran sinar radiasinya
menyebar
kesegala
arah
sebagaimana
sinar
matahari,
Sehingga
untuk
mernfokuskannya hams dimasukkan kedalam kemasan khusus yang terbuat dari timbal atau uranium yang lazim disebut dengan kamera dengan bukaan tertentu. Dari bukaan inilah seberkas sinar radioaktif γ terpancar dan kemudian dimanfaatkan untuk pengujian pada benda kerja. Pada prakteknya jarak yang biasa diambil antara sumber penyinaran dengan benda kerja pada saat penyinaran berlangsung ialah 40 inci atau setara dengan 1,016 m. Pada fabrikasi Shell sendiri teknik radiografi adalah untuk mendeteksi cacat-cacat konstruksi dan material akibat bawaan dari asli, pengaruh pekerjaan las serta akibat dari pengoprasian peralatan.
Khususnya didunia pengelasan, teknik radiasi sangat dominan dalam menentukan mutu atau kualitas dari suatu sambungan las, sekaligus menentukan batasan-batasan penerimaan dan penolakan suatu produk.
BAB 3 METODE PENELITIAN
3.1 Waktu dan Tempat Penelitian 1.
Waktu Penelitian di mulai pada tanggal 10 September sampai dengan 29 November 2012.
2.
Tempat Penelitian Praktek Kerja Lapangan di laksanakan di PT. Grand Kartech Rawabali dan PT. Prima Jabar Steel, dimana keduanya terletak di Pulo Gadung Industrial Estate, Jakarta-Indonesia, dan di PT. Grand Kartech Karawang yang terletak di Kawasan Industri Surya Cipta, Karawang-Indonesia.
3.2 Variabel Penelitian Variabel yang diteliti pada laporan ini yaitu shell pada pressure vessel (tangki bejana tekan). 3.2 Populasi dan Sampel Penelitian 1. Populasi Populasi dalam penelitian adalah workshop PT. Grand Kartech. 2. Sampel Berdasarkan populasi di atas, maka yang menjadi sampel dalam penelitian ini adalah PT. Grand Kartech, berupa tangki bejana tekan yaitu Test Separator. 3.3 Metode Pengumpulan Data Penulisan dalam laporan Praktek Kerja Lapangan ini menggunakan metode-metode pengambilan data sebagai berikut :
1.
Observasi Metode pegumpulan data ini dilakukan dengan cara mengadakan pengamatan dan pelaksanaan kerja secara langsung di PT.Grand Kartech.
2.
Interview Dilaksanakan dengan cara mengadakan tanya jawab secara langsung dengan pembimbing lapangan serta karyawan-karyawan bagian Kontruksi , welder , dan machining.
3.
Studi Pustaka Metode pengumpulan data ini dilakukan dengan mempelajari buku-buku kuliah, pencarian data tambahan melalui internet dan panduan manual serta berkas-berkas lain yang disediakan di Enginering Document pada PT Grand Kartech.
3.5 Metode Analisa Data
Data yang telah dihimpun atau diperoleh dalam kegiatan praktek kerja lapangan kemudian dianalisis dengan menggunakan langkah-langkah sebagai berikut: 1.
Pengelompokan data, yaitu pengumpulan beberapa bahan dan pernyataan yang saling berkaitan.
2. Reduksi data yaitu menganalisis data-data kasar yang muncul dari percatatan lapangan secara keseluruhan kemudian diberikan penilaian sesuai dengan tema, untuk mencari bagian-bagian yang saling terkait agar lebih sederhana. 3. Verifikasi data yaitu menafsirkan dan mengelompokkan semua data supaya tidak terjadi tumpang tindih dan kerancuan karena perbedaan. BAB 4 HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Perhitungan 4.1.1
Perhitungan Pelat Pada Kondisi Awal Data teknis awal yang didapat dari pihak costumer adalah tekanan desain = 82.737 bar (1200 Psi) dan diameter bagian dalam (d) = 48 inci ≈ 1219.2 mm, atau r ≈ 609.6 mm (24 inci). Jika pelat tersebut dilakukan proses pengerolan, maka tinggi silinder (h) merupakan lebar dari pelat (L). Dengan demikian panjang dari pelat tersebut adalah :
PxL=2xπxrxh P x 1219.2 = 2 x 3.14 x 609.6 x 1219.2 P= P = 3828.288 mm Volume atau isi (V) dari satu buah silinder (pemisah bagian dalam bejana diabaikan) adalah : V=πxxh = 3.14 x x 1219.2 = 1422638373 mm3 = 1.42 m3 Maka volume (V) untuk dua buah shell pembentuk silinder adalah : V = 2 x 1.42 m3 = 2.84 m3
4.1.2
Perhitungan Pada Silinder Shell
Circumferential joint atau longitudinal stress (S 1 ) dan longitudinal joint atau circumferential stress (S2) merupakan tipe sambungan dan jenis tekanan yang terjadi pada daerah shell. a. Tebal (t) Shell Pada Dimensi Bagian Dalam Berdasarkan tabel standar maka tebal rim dan tebal minimal untuk dimensi bagian dalam atau pada daerah longitudinal joint (circumferential stress) dengan tekanan desain sebesar 1200 Psi, jari-jari dari diameter bagian dalam ½ ID = 24 inci, nilai tekanan untuk material SA 516 Gr 70 dengan temperatur kerja sampai 650oF = 17500 Psi sesuai pada tabel. , Efficiency kerja = 1, dan CA (Corrosion Allowance) maka dapat dirumuskan sebagai berikut :
tr = P = 1200 Psi R = 24 inci S = 17500 Psi E=1 Maka :
tr = = 1.716 inci ≈ 43.586 mm Sehingga tebal minimal (tm) dari shell untuk dimensi bagian dalam, adalah :
tm = + CA tm = + 0.125 = 1.841 inci ≈ 46.76 mm maka digunakan pelat dengan tebal tm = 1.8 inci ≈ 45.72 mm ≈ 45 mm
b. Tekanan Shell Pada Dimensi Bagian Dalam Untuk tekanan kerja rim yang diijinkan (P) dan tekanan kerja maksimum yang diijinkan (Pa) untuk shell berdasarkan dimensi bagian dalam atau pada bidang longitudinal joint (circumferential stress) adalah : P= P= = 1199.78 Psi ≈ 0.84 kg/mm2
Sehingga tekanan kerja maksimum yang diijinkan (Pα) untuk dimensi bagian dalam adalah : Pα = Pα = = 1255,981 Psi ≈ 0.88 kg/mm2 c. Tebal Shell Pada Dimensi Bagian Luar Tebal rim (tr) dan tebal minimal (tm) pada dimensi bagian luar atau pada daerah circumferetial joint (longitudinal stress) adalah :
tr = tr = = 1.66 inci ≈ 42.164 mm Dimana R ( jari-jari ) yang digunakan adalah R=
= = 24.9 inci ≈ 632.46 mm Sedangkan tebal minimal (tm) untuk dimensi bagian luar atau pada daerah
circumferential joint (longitudinal stress) adalah :
tm = + CA tm = + 0.125 = 1.66 + 0.125 = 1.785 inci ≈ 45.339 mm Dimana CA adalah Corrosion Allowance. d. Tekanan Shell Pada Dimensi Bagian Luar Tekanan kerja rim yang diijinkan (P) dan tekanan kerja maksimum yang diijinkan (Pα) untuk shell berdasarkan dimensi bagian luar atau pada bidang circumferential joint (longitudinal stress) adalah : P=
P= = 1198.63 Psi ≈ 0.84 kg/mm2 Sehingga tekanan kerja maksimum yang diijinkan (Pα) pada shell berdasarkan dimensi bagian dalam atau bidang circumferential joint (longitudinal stress) adalah : Pα = Pα = = 1291.55 Psi ≈ 0.91 kg/mm2 e. Tekanan Kerja Maksimum (Pα) dibawah Tekanan Kerja Eksternal Berdasarkan dimensi bagian dalam dengan tebal 1.8 inci atau 45.27 mm dan tekanan shell 1255.981 Psi atau 0.88 kg/mm2, maka didapat tekanan kerja maksimum dibawah tekanan kerja eksternal dengan modulus elastisitas bahan (E) 27.000.000 Psi pada temperature 5000F adalah: Pα =
B= Dimana A = A= A = 9.036 x 10-3 = 0,00904 Jadi nilai B dapat dicari : B = = 122040 Psi
Do adalah diameter luar dapat dirumuskan sebagai berikut : Do = ID + tm = 48 + 1.8 = 49.8 inci Ro = = 24.9 inci
Maka tekanan kerja maksimum dibawah tekanan kerja eksternal (Pα) adalah : Pα = = = Pα = 5881.45 Psi ≈ 4.14 kg/mm2 f. Tekanan Kerja Maksimum dengan Faktor Keamanan (Pfs) Karena shell tersebut termasuk kedalam golongan gerak dinamis yang mempunyai faktor keamanan (dinamis 1 = 5 – 8),
maka tekanan kerja maksimum dengan memperhatikan faktor keamanan (Pfs) adalah : Pfs = = Pfs = 750 Psi ≈ 0.527 kg/mm2 g. Tekanan pada Daerah Pengelasan (S1, S2) Untuk tekanan kerja maksimum (Pα) yang terjadi didalam shell harus lebih kecil dari tekanan pada daerah pengelasan (S1) dan (S2), dimana Dc adalah diameter antara ( mean diameter) dari shell, besarnya S1 adalah : ( P = 1200 Psi ; tn = 1.8 inci ) Dc = = Dc = 48.9 inci Maka :
S1 = =
S1 = = 8150 Psi ≈ 5.73 kg/mm2
S2 = = S1 = = 16300 Psi ≈ 11. 46 kg/mm2 Dimana S1 ≥ Pa ≤ S2 Pengujian terhadap kemungkinan terjadinya suatu kegagalan dalam suatu silinder shell yang dikarenakan tekanan yang berlebihan adalah dengan cara perbandingan antara kemungkinan shell terjadi pecah pada daerah circumferential joint (S1) dan shell mengalami patah / belah pada daerah longitudinal joint (S2), dengan S adalah harga regangan pada material (17500 Psi). Dimana kemungkinan terbesar shell untuk mengalami kerusakan adalah pada daerah S1 atau shell akan mengalami pecah. Kekuatan dari tegangan pada S2 tersebut dapat mengikuti persamaan : Pada S1 :
π x R2 x P = 2 x π x R x t x S RxP=2xtxS S=
Sedangkan pada S2 : 2 x π x R2 x P x L = 2 x π x R x t x S x L RxP=txS S= Dengan demikian tekanan pada S1 adalah 2 x S2 , sehingga kemungkinan terbesar jika shell terkena tekanan yang berlebihan maka shell akan mengalami pecah (S1). 4.1.3
Beban Angin (Pw) Dengan mengamsumsikan shell siap pakai dengan kondisi lapangan adalah laut dengan percepatan angin rata-rata sebesar 17.25 mph (
[email protected]) maka beban angin atau Pw (psf) yang terjadi pada shell adalah sebesar : Pw = 0.0025 x 17.252 = 0.74 psf = 0.005 psi ≈ 3,5 x 10-6 kg/mm2
4.1.4
Umur Silinder Shell
Perhitungan umur shell didasarkan pada pemakaian shell dengan ketebalan awal 1.75 inci. Dengan anggapan dalam 24 tahun pemakaian akan mengalami penurunan ketebalan sebesar 0.18 inci, akan tetapi jika pemakaiannya dilanjutkan untuk 3 tahun kedepan, maka shell akan mengalami penurunan ketebalan sebesar 0.26 inci (Anthony l. Kohan, Hal.334). Sama halnya dengan pelat yang memiliki ketebalan 2.785 inci, berdasarkan referensi diatas dalam 24 tahun pertama akan mengalami penurunan ketebalan menjadi 2.605 inci. Untuk 3 tahun kedepan akan mengalami penurunan ketebalan hingga tebal dari shell tersebut menjadi 2.345 inci. Dengan demikian umur dari shell tersebut adalah : Long – term corrosion rate, Inches per year = = 0.018 inci/year = 0.46 mm/year Present corrosion rate, Inches per year = = 0.087 inci/year = 2.21 mm/year
Maka ketebalan yang diijinkan sebelum ketebalan minimum dicapai dari ketebalan shell awal sebesar 1.8 inci atau 45.72 mm adalah :
t = 2.345 – 1.8 = 0.545 inci = 13.843 mm Sehingga umur dari shell tersebut berdasarkan dengan ketebalan diatas adalah : Umur Shell = = 6.3 years 4.1.5
Tegangan Kompresi (Sk) Pada Shell Untuk tegangan kompresi (Sk) yang terjadi pada shell, dimana (c = mean diameter) adalah sebesar :
Sk = =
Sk = 2219.27 psi ≈ 1.56 kg/mm2 4.1.6 Analisa Kalkulasi Cutting Plate Untuk Shell
Rumus untuk menghitung panjang bentangan plate yang akan dipotong (cutting plate) adalah sebagai berikut: 1. Untuk Shell-1 dengan dimensi sebagai berikut :
Diameter Dalam (ID)
Tebal Plate (Thickness)
= = =
Lebar Plate
1219 mm 45 mm 3.14
=
1828 mm
Penyelesaian: Panjang Bentangan Plate
=
ID + ( Thickness x 3.14 ) =
1219 + ( 45 x 3.14 )
=
1360.3 mm
Untuk Gambar Cutting Platenya, dengan Ukuran plate SA 516 Gr 70 yang tersedia pada gudang workshop PT. Grand Kartech dengan dimensi sebagai berikut : Panjang x Lebar = 6069 x 1829 dalam satuan millimeter (mm)
2. Untuk Shell-2 dengan dimensi sebagai berikut :
Diameter Dalam (ID)
Tebal Plate (Thickness)
= = =
Lebar Plate
1219 mm 45 mm 3.14
=
1220 mm
Penyelesaian: Panjang Bentangan Plate
=
ID + ( Thickness x 3.14 ) =
1219 + ( 45 x 3.14 )
=
1360.3 mm
Untuk Gambar Cutting Platenya, dengan Ukuran plate SA 516 Gr 70 yang tersedia pada gudang workshop PT. Grand Kartech dengan dimensi sebagai berikut : Panjang x Lebar = 6069 x 1829 dalam satuan millimeter (mm)
4.2 Proses Produksi (Proses Fabrikasi)
Proses pembuatan tangki dimulai dengan memilih bahan baku. Untuk tangki bertekanan tinggi (tangki bejana tekan) diperlukan material plat yang lebih tebal karena membutuhkan kekuatan yang tinggi untuk menahan gaya dari tekanan tangki tersebut, sedangkan tangki air dibuat dari material plat yang lebih tipis. Pertama-tama pembuatan ballfront (head vessel). Pembuatan ballfront (head vessel) dengan menggunakan mesin press hydraulic untuk mendapatkan bentuk yang diinginkan kemudian dilanjutkan dengan proses pembuatan bibir ballfront dengan mesin bending. Kemudian body tangki dikerjakan dengan rolling process. Plat datar di rolling sampai plat tersebut melengkung sehingga akan membentuk suatu tabung silindris dengan diameter tertentu, lalu body tersebut disambungkan dengan proses pengelasan. Setelah membentuk ballfront dan body tangki, keduanya disambung atau digabungkan dengan proses pengelasan. Untuk tangki bejana tekan digunakan proses handwelding dan automatic arc welding karena tangki bejana tekan mempunyai ketebalan plat yang cukup tinggi sehingga memungkinkan untuk dilakukan proses automatic arc welding.
Proses sandblast dilakukan pada tangki yang sudah jadi untuk membersihkan tangki dari karat dan kotoran-kotoran yang melekat. Setelah tangki benar-benar bersih, kemudian dilakukan proses pengecatan sesuai dengan warna standar jenis tangki. Untuk bagian dalam tangki dilakukan pengecatan dengan epoxy coating, sedangkan untuk bagian luar dilakukan pengecatan dengan air spray. Dengan melihat proses pembuatan tangki diatas, maka dapat diketahui bahwa sangat disesalkan apabila terjadi kerusakan atau kebocoran pada waktu dilakukan pengujian akhir pada pressure vessel tersebut. Oleh karena itu, ada baiknya dilakukan analisa terlebih dahulu apakah bahan yang digunakan cukup untuk menahan tekanan dari fluida yang terdapat di dalam tangki atau tidak. Dengan melakukan analisa terlebih dahulu, akan mengurangi kerugian yang dapat ditimbulkan. 4.2.1
Sequence / Urutan Fabrikasi Adapun urutan fabrikasinya adalah sebagai berikut:
1. Pre Fabrikasi a) Prepare atau persiapan material atau alat-alat yang akan digunakan b) Marking atau proses pengukuran plate c) Cutting atau pemotongan plate sesuai dengan ukuran yang telah di marking d) Rolling Plate adalah proses dimana plate dibentuk atau dirolling menjadi berbentuk lingkaran
e) Machining adalah proses dimana material-material yang dibutuhkan ada yang harus dibor, dibubut,atau difrais dll. 2. Assembly a) Setting adalah proses dimana Quality Control (QC) bekerja memeriksa dan mengukur ukuran lingkaran plate sesuai diameter yang diinginkan, penempatan pipa, nozzle dan lainnya sesuai dengan yang ada pada gambar perojek, setelah itu akan dilubangi dan dilanjutkan dengan proses pemasangan. b) Welding atau proses pengelasan, baik itu proses pengelasan shell, pengelasan nozzle flange atau pipa-pipa, dan Leg Support atau kaki tangki. c) NDT (Non Destrtructive Testing) adalah aktivitas tes atau inspeksi terhadap suatu benda untuk mengetahui adanya cacat, retak, atau discontinuity lain tanpa merusak benda yang kita tes atau inspeksi. Apabila terdapat cacat maka akan disetteing kembali. Dalam proses ini terdapat:
Liquid Penetrant Test yaitu proses pengetesan untuk mengetahui kualitas pengelasan
Leaktest yaitu proses pengisian air pada tangki sampai penuh untuk mengetahui kualitas tangki, apakah mengalami kebocoran atau tidak.
Radiographic Inspection yaitu Pemeriksaan radiografi dan X-ray merupakan metode NDT yang mendeteksi cacat dalam bahan oleh penetrasi foto energi tinggi.
Pengujian Ultrasonik (UT) menggunakan energi surya berfrekuensi tinggi untuk melakukan pemeriksaan dan membuat pengukuran.
Visual Test yaitu proses pengetasan tanpa menggunakan alat apapun hanya dengan mata telanjang saja.
d) Hydrostatic Test ialah pengujian dengan tekanan tertentu dengan menggunakan media air sebagai pengujinya. 3. Finishing a) Blasting Painting atau proses pengecatan pada dinding shell b) Packing – projek siap dikirim 4.2.2 Hal Yang Perlu Diperhatikan Dalam Pembuatan Bejana Tekan 1. Pengaruh Korosi Korosi merupakan salah satu penyebab utama kerusakan pada bejana tekan. Hampir semua logam dan paduan-paduannya yang berhubungan dengan udara atau medium lain yang mengelilinginya, secara bertahap akan mengalami perusakan, dimulai dari permukaannya. Peristiwa perusakan permukaan logam secara bertahap yang disebabkan oleh media yang
mengelilinginya ini disebut korosi. Jadi, korosi adalah reaksi kimia atau elektrokimia antara suatu logam dengan media disekitarnya yang mengakibatkan perusakan. Cepat atau lambatnya reaksi perusakan ini terutama tergantung pada 3 faktor yaitu; sifat kimia dari logam atau paduan itu sendiri, sifat kimia dari media yang mengelilinginya dan temperature media tersebut. 2. Faktor Keamanan Factor keamanan digunakan karena tidak ada proses menufaktur yang bisa menjamin 100 % kualitas. Setiap bejana tekan harus memiliki factor keamanan. Factor keamanan digunakan untuk memperhitungkan ketidakpastian atau bisa dikatakan ketidaksempurnaan dalam material, peracangan dan fabrikasi. Yang dimaksudkan dengan ketidakpastian dalam material bisa termasuk diskontinuitas yang terjadi pada material. Ketidakpastian dalam perancangan bisa berarti ketidakmampuan untuk memperhitungkan berbagai konsentrasi tegangan yang terjadi. Ketidakpastian dalam fabrikasi bisa meliputi ketidakmampuan untuk mendeteksi sambungan-sambungan las yang kurang baik. Factor keamanan dirumuskan: N= Atau dapat juga dihitung dengan menggunakan rumus berikut : N= Dimana:
N = factor keamanan
= yield point atau tegangan luluh material
= tegangan ultimate (ultimate strength) dari material
S = tegangan maksimum yang diijinkan pada konstruksi pressure vessel
4.3 Pengujian 4.3.1
Uji Kekerasan Brinell Pengujian kekerasan Brinell yang dilakukan pada pelat shell bertujuan untuk mengetahui nilai dari kekerasan awal terhadap bagian dari pelat shell yang sudah terimbas panas dikarenakan beberapa proses fabrikasi yang telah berlangsung. Dengan beban 3000 kg dan bola baja yang berdiameter 10 mm, bola tersebut ditekankan ke pelat shell dengan beban mula yang ada dan tertentu. Seiring dengan kenaikan
beban yang diberikan terhadap bola baja tersebut, maka nilai kekerasan pada layar dibaca, yaitu selisih dari kedalaman yang ditimbulkan oleh beban akhir terhadap beban mula. Jika nilai kekerasan hasil pengujian dari penekanan bola tersebut masih di atas 225 Brinell Hardness Number (BHN), maka penghilangan regangan dianggap masih belum sempurna dan harus diulang lagi. Minimal dibawah atau sama dengan 225 BHN. Bila nilai kekerasan merata, maka dapat disimpulkan bahwa sifat-sifat mekanikanya akan seragam pula. Dalam praktiknya, pengujian brinell biasa dinyatakan dalam (contoh) : HB 5 / 750 / 15 hal ini berarti bahwa kekerasan brinell hasil pengujian dengan bola baja (identor) berdiameter 5 mm, beban uji adalah sebesar 750 N per 0,102 dan lama pengujian 15 detik. Mengenai lama pengujian itu tergantung pada material yang akan diuji. Untuk semua jenis baja lama pengujian adalah 15 detik sedang untuk material bukan besi lama pengujian adalah 30 detik.
Nilai kekerasan pengujian ini dinyatakan dalam satuan BHN (Brinell Hardness Number) yang dihitung berdasarkan diameter indentasi dengan persamaan sebagai berikut :
BHN = 2P/[(πD){D – (D2 – d2)1/2}]
Dimana : -
P = Gaya tekan (Kg)
-
D = Diameter bola indentor (mm)
-
d = Diameter indentasi dalam mm
4.3.2
Uji Radiografi Uji radiografi dilakukan dengan tata letak dalam penempatan peralatan sebagaimana dapat dilihat pada gambar Tujuan dari pengujian yang dilakukan adalah untuk mendeteksi cacat-cacat konstruksi dan material bawaan dari asli dan khususnya akibat dari pengaruh pekerjaan las. Sehingga dapat ditentukan apakah hasil dari lasan tersebut dapat diterima atau ditolak. Apabila benda kerja ditolak, maka benda kerja tersebut dikembalikan pada bagian pengelasan.
4.4 Waktu Produksi / Produk Waktu produksi per produk menjelaskan tentang jumlah waktu dan man power yang dibutuhkan untuk membuat sebuah shell dimana pada dasarnya memberikan gambaran tentang waktu yang dibutuhkan untuk pembuatan sebuah shell dan waktu total yang dibutuhkan dalam sebuah tahapan pengerjaan. Total waktu pengerjaan shell diperkirakan: 81 jam.
