UNIVERSITAS INDONESIA

Perancangan Alat dan Proses

Tugas 1

Oleh:

Gifari Setyarso(1206263295)

Departemen Teknik KimiaFakultas TeknikUniversitas IndonesiaDepok, 20151. Apa saja tipe-tipe dari sambungan las?Pengelasan merupakan proses penyambungan dua bagian logam dengan cara memanaskan sampai lebur dengan memakai bahan pengisi atau konstruksi dengan cara menggunakan bahan pengisi atau tanpa bahan pengisi. Sambungan isi sangat banyak sekali penggunaannya. Sambungan dapat diterapkan pada konstruksi dan alat alat permesinan. Penghitungan dari kekuatan las disesuaikan dengan cara pengelasan dan jenis pembebanan yang mempengaruhi penampang yang di las tersebut. Keuntungan sambungan Las dibandingkan dengan sambungan baut dan keling:1. Lebih efisien, terutama terhadap tegangan tarik, sebab tidak ada lubang yang melemahkan penampang batang tarik2. Pengelasan merupakan penyambungan permanen3. Sambungan las dapat lebih kuat daripada logam induknya, bila digunakan logam pengisi yang memiliki kekuatan lebih besar dari pada logam induknya4. Pengelasan dapat dilakukan dalam pabrik atau lapangan5. Kampuh las lebih ringan, hanya 1-1,5 % dari berat konstruksi. Untuk sambungan keling dan baut mempunyai berat 2,5 % - 4 % dari berat konstruksi.

Kekurangan pada sambungan las:1. Rakitannya tidak bisa dilepas dikarenakan pengelasan merupakan sambungan permanen2. Upah tenaga kerja yang mahal karena dilakukan dengan manual3. Sambungan las sangat tergantung pada keahlian juru las.4. Berbahaya karena energi yang digunakan besar5. Sambungan las dapat menimbulkan bahaya akibat adaya cacat yang sulit dideteksi.

Terdapat beberapa jenis pengelasan, yang lebih mudah dideskripsikan dengan bentuknya yang terlihat pada cross section atau pertemuannya. Pengelasan atau welds yang paling terkenal adalah fillet welds, dinamakan dari bentuk pertemuannya. Tipe lain dari welds antara lain flange welds, plug welds, slot welds, seam welds, surfacing welds, dan backing welds. A. Single-welded (V) Butt Joint dengan dan tanpa Backing Strip

Gambar 1. Single-welded butt jointSumber: PPT Perkuliahan

Tipe sambungan pengelasan ini digunakan dengan backing yang tak dapat bercampur untuk pengelasan single pass dengan ketebalan 5/16-in atau lebih. Dengan model ini, penetrasi dan pengikatan yang baik dapat dihasilkan. Variasi pada voltase, arus, kecepatan pengelasan, and preparasi ujung menyebabkan kerusakan yang minimum pada backing. Dalam tipe pengelasan ini, digunakan jumlah kawat yang relatif ebih sedikit karena preparasi vee memberikan penetrasi yang dibutuhkan tanpa arus yang berlebihan dan volume dari vee biasanya lebih kecil ketimbang metode pengelasan lainnya. Dengan backing yang tidak dapat bercampur, dimensi dari root face berkisar antara 1/8 sampai dengan 3/16-in. Root gapa tidak boleh melebihi 1/16-in. Sedangkan untuk single vee butt joint tanpa backing strip secara umum sama seperti diatas, hanya saja penghilangan backing strip menyebabkan aplikasinya terbatas pada sambungan tumpul melingkar saja. Tidak dapat digunakan untuk pressure vessel dengan ketebalan lebih dari 5 / 8 inci dan diameter luar lebihd dari 24 inci.Tabel 1. Kelebihan dan Kekurangan dari Single Vee Butt Joint dengan Backing StripKelebihanKekurangan

Memiliki sambungan yang lebih baik ketimbang square but jointLempeng yang dapat disambungkan relative tipis, yakni berkisar antara -in hingga -in.

Penyambungan lebih simple dengan bentuk bentuk ujung yang berbentuk kotakPreparasi sambungan membutuhkan mesin bevel khusus

Kerusakan yang terjadi pada backing relatif lebih kecil Membutuhkan biaya yang lebih besar dibandingkan square butt joint

B. Double-V Groove Butt Joint

Gambar 2. Double-V Groove Butt JointSumber: PPT Perkuliahan

Jenis sambungan las ini merupakan bentuk dasar untuk two pass submerged arc welding. Sambungan ini baik untuk semua kondisi beban. Bentuk ini biasanya digunakan untuk ketebalan lempeng yang mencapai 2-in. Double vee groove joint umumnya didesain dengan root face yang besar untuk menyediakan sokongan yang cukup bagi pengelasan awal yang mana berfungsi untuk menopang pengelasan dari arah yang berlawanan.Root gap yang diperbolehkan dalam metode ini maksimal ialah 1/32-in. Apabila root gap lebih besar dari nilai ini, aliran material melalui gap ini harus dihindari pada saat pengelasan awal . Untuk menjamin 100 persen penetrasi dan menghilangkan porositas pada bagian bawah dari pengelasan backing, pengelasan finishing harus mampu melakukan penetrasi dan mencegah pengelsan backing pada kedalaman 3/16-in hingga 5/16-in. Tabel 2. Kelebihan dan Kekurangan dari Double Vee Butt Joint.KelebihanKekurangan

Logam pengisi yang diguakan relative lebih sedikit dibandingkan dengan single-v butt jointWaktu preparasi yang dibutuhkan lebih lama dibandingkan single-v butt joint

Hasil pengelasan yang dihasilkan lebih simetris dibandingkan dengan single-v butt jointPengelasan yang dilakukan harus melalui 2 tahap, pada sisi yang satu terlebih dahulu kemudian mengelas bagian lainnya

Bengkokan yang ditemukan lebih sedikit dibandingkan dengan single-v butt jointRasio antara ketebalan sambungan terhadap diameter silinder harus dijaga minimal 1/25, bila kurang, maka bentuk pengelasan akan tidak beraturan.

Digunakan untuk menyambung logam yang lebih tebal dibandingkan dengan logam untuk single-v butt joint

C. Single & Double-U Groove Butt Joints

Gambar 3. Double-U Groove Butt JointsSumber: PPT Perkuliahan

Sambungan single-U groove butt joint biasanya digunakan untuk multipass submerged arc welds. Segala macam ketebalan dari material atau bahan dapat dilas dengan menggunakan desain sambungan ini. Sebuah las manual backing kecil biasanya dibuat pada bagian balik dari sambungan. Jika las manual tidak dibuat, maka root faces harus memiliki sela yang rapat (1/32-in. maximum root gap).Pada aplikasi dengan ketebalan bahan yang yang ekstrim, maka dapat menggunakan double-U groove but joints. Sambungan ini merupakan dua buah single-U groove boot joints dengan common root sehingga akan menghasilkan sambungan yang lebih kuat dibandingkan dengan sambungan tunggal dan cocok digunakan untuk bahan dengan ketebalan yang sangat ekstrim.D. Sambungan Lewatan (lap joints)Sambungan lewatan atau lap joints merupakan salah satu jenis sambungan las yang paling umum digunakan. Terdapat banyak sekali jenis dari sambungan lewatan, seperti: beveled lap, joggle lap, single lap, double lap, dan double butt lap.

Gambar 4. Jenis-jenis sambungan lewatanSumber: info.admet.com

a) Single fillet full lap jointSingle fillet full lap joint merupakan sambungan dalam pengelasan yang mudah di las atau disambung. Hal tersebut dikarenakan logam pengisi sangat mudah untuk disisipkan sepanjang sambungan. Kekuatan dari sambungan ini tergantung kepada ukuran dari fillet. Logam dengan ketebalan hingga 0,5 inci dan digunakan untuk menahan beban yang tidak terlalu berat dapat menggunakan sambungan tipe ini. Apabila beban yang diberikan pada sambungan tipe ini terlalu besar, efek yang terjadi dapat kita lihat pada gambar diatas. Salah satu logam yang disambung akan sedikit berpisah dengan logam lain. Hal ini berbeda dengan sambungan tipe satunya yaitu double fillet lap joint. Perubahan yang terlalu signifikan pada material yang disambung menyebabkan benda tidak bisa diberi beban yang berat.

b) Double full flilet lap jointKetika sambungan digunakan untuk menahan beban yang sangat berat, kita dapat menggunakan double fillet lap joint. Sambungan pada pengelasan dengan metode ini memiliki kekuatan yang sangat dekat dengan logam. Di gambar berkutnya kita dapat melihat pengaruh pada sambungan dengan tipe ini apabila sambungan diberi beban. Sambungan ini apabila diberi beban akan mengalami perubahan bentuk. Namun, bentuk yang terjadi masihlah baik dikarenakan perubahan yang tdak terlalu signifikan dan kedua ujung dari benda yang disambung masih menyatu.

Sambungan ini mempunyai dua keuntungan utama, yakni: Mudah disesuaikan. Potongan yang akan disambung tidak memerlukan ketepatan dalam pembuatannya bila dibanding dengan jenis sambungan lain. Potongan tersebut dapat digeser untuk mengakomodasi kesalahan kecil dalam pembuatan atau untuk penyesuaian panjang. Mudah disambung. Tepi potongan yang akan disambung tidak memerlukan persiapan khusus dan biasanya dipotong dengan nyala (api) atau geseran. Sambungan lewatan menggunakan las sudut sehingga sesuai baik untuk pengelasan di bengkel maupun di lapangan. Potongan yang akan disambung dalam banyak hal hanya dijepit (diklem) tanpa menggunakan alat pemegang khusus. Kadang-kadang potongan-potongan diletakkan ke posisinya dengan beberapa baut pemasangan yang dapat ditinggalkan atau dibuka kembali setelah dilas. Keuntungan lain sambungan lewatan adalah mudah digunakan untuk menyambung plat yang tebalnya berlainan.E. Sambungan Tegak (Tee joint)Jenis sambungan ini dipakai untuk membuat penampang bentukan (built-up) seperti profil T, profil 1, gelagar plat (plat girder), pengaku tumpuan atau penguat samping (bearing stiffener), penggantung, konsol (bracket). Umumnya potongan yang disambung membentuk sudut tegak lurus. Jenis sambungan ini terutama bermanfaat dalam pembuatan penampang yang dibentuk dari plat datar yang disambung dengan las sudut maupun las tumpul.

Gambar 5. Types of Tee JointSumber: PPT Perkuliahan

F. Sambungan sudut (corner joint)Sambungan sudut dipakai terutama untuk membuat penampang berbentuk boks segi empat seperti yang digunakan untuk kolom dan balok yang memikul momen puntir yang besar.

Gambar 6. Types of Corner JointSumber: PPT Perkuliahan

Sambungan sudut dapat dibuat dengan tiga cara, yaitu:1. Sambungan sudut rapatSambungan ini banyak dijumpai pada konstruksi-konstruksi dengan bahan dasar pelat tipis 3 mm. Pada tebal pelat 3 mm 5 mm perembesan dapat dicapai sempurna bilas dilas dari dua sisi.2. Sambungan sudut setengah terbukaSambungan sudut setengah terbuka dapat digunakan pada tebal pelat 4 mm 6 mm. Sambungan ini lebih tahan dibanding ikatan rapat, tetapi tidak disarankan untuk menerima gaya bending.3. Sambungan sudut terbukaKetebalan pelat 6 mm 25 mm memungkinkan dengan cara seperti ini. Perembesan bahan pengisian pada pelat-pelat yang disambung juga mudah dicapai.

G. Sambungan sisi (edge joint)Sambungan sisi umumnya tidak struktural tetapi paling sering dipakai untuk menjaga agar dua atau lebih plat tetap pada bidang tertentu atau untuk mempertahankan kesejajaran (alignment) awal. Sambungan ini hanya cocok untuk tebal pelat kurang dari 3 mm. Perembesan yang sempurna tidak mungkin dapat dicapai. Sambungan ini hanya digunakan untuk menahan beban kecil dan tidak digunakan untuk tegangan yang besar.

Gambar 7.Types of Edge JointsSumber: PPT Perkuliahan2. Bagaimanakah cara mengukur laju korosi yang terjadi pada vessel?I. PendahuluanKegagalan struktur pada pemipaaan, reaktor, dan vessel bertekanan dapat dilihat dalam kehidupan sehari-hari. Korosi merupakan salah satu bentuk atau penyebab paling umum dari kegagalan struktur. Kegagalan struktur seperti ini dapat menyebabkan kerugian biaya pada industri dan yang terpenting, dapat menyebabkan bahaya bahkan sampai dapat mengancam nyawa dari orang yang bekerja pada lingkungan tersebut. Korosi, terutama karat, merupakan penyebab utama penyebab kegagalan pada struktur dan bahan logam.Korosi merupakan reaksi elektrokimia antara logam dan lingkungannya; meliputi perpindahan elektron dan membutuhkan anoda, katoda, dan elektrolit. Bahan atau material akan menyebabkan kegilangan massa serta kekuatan ketika korosi terjadi. Karat banyak sekali ditemukan pada benda atau objek berbahan logam di kilang, pabrik, dan tempat pemrosesan lainnya. Pada banyak industri, korosi telah menjadi hal yang harus dievaluasi dan dimasukkan kedalam biaya produksi. Total biaya tahunan yang harus dikeluarkan akibat korosi yang terjadi pada industri migas di perkirakan mencapai $1,372 milyar (CPV, 2014).

Gambar 8. Kegagalan Pressure Vessel Akibat KaratSumber: wermac.org

Ketahanan suatu bahan terhadap korosi merupakan faktor yang terpenting yang mempengaruhi pemilihan bahan tersebut dalam aplikasinya. Cara paling umum yang digunakan dalam pemilihan bahan terhadap korosi untuk aplikasi pada vessel adalah dengan menggunakan corrosion allowance. Corrosion allowance merupakan ketebalan logam tambahan yang ditambahkan pada ketebalan minimum yang dibutuhkan dalam aplikasi logam tersebut. Hal ini berarti bahwa kita telah menambahkan kompensasi terhadap pengurangan ketebalan yang akan terjadi akibat korosi dalam penggunaannya.II. Penentuan Laju KorosiA. Untuk vessel baru atau vessel yang kondisi pengunannya sedang digantiSalah satu metode dapat digunakan untuk menentukan laju korosi pada vessel: Laju korosi seharusnya dihitung berdasarkan data yang dikumpulkan dari vessel yang memiliki penggunaan sama atau menyerupai. Apabila data penggunaan vessel yang sama atau menyerupai tidak tersedai, laju korosi dapat ditentukan dari pengalaman perusahaan pembuatnya atau dari data yang dipublikasi. Jika laju korosi masih tidak dapat ditentukan dengan kedua cara diatas, pengukuran ketebalan on-stream seharusnya dibuat untuk kurang lebih 1000 jam penggunaan. Pengukuran berikutnya akan dilakukan setelah selang waktu tersebut sampai laju korosi dapat ditentukan.

Laju korosi jangka panjang (kurang lebih sekitar lima tahun) dapat ditentukan dengan rumus berikut:

Sedangkan untuk laju korosi jangka pendek (kurang lebih sekitar satu tahun) dapat ditentukan dengan rumus berikut:

Dimana:t actual = ketebalan sesungguhnya, dalam millimeter, diukur saat waktu inspeksi dilakukan.t initial = ketebalan mula-mula, dalam millimeter, diukur pada lokasi yang sama dengan t actual dan diukur saat instalasi/pemasangan.t previous = ketebalan dalam millimeter yang diukur pada lokasi sama dengan t actual saat inspeksi sebelumnya.

B. Pengukuran kehilangan berat Metode kehilangan berat adalah perhitungan laju korosi dengan mengukur kekurangan berat akibat korosi yang terjadi. Metode ini menggunakan jangka waktu penelitian hingga mendapatkan jumlah kehilangan akibat korosi yang terjadi. Untuk mendapatkan jumlah kehilangan berat akibat korosi digunakan rumus sebagai berikut:Metode ini adalah mengukur kembali berat awal dari benda uji (objek yang ingin diketahui laju korosi yang terjadi padanya), kekurangan berat dari pada berat awal merupakan nilai kehilangan berat. Kekurangan berat dikembalikan kedalam rumus untuk mendapatkan laju kehilangan beratnya. Metode ini bila dijalankan dengan waktu yang lama dan suistinable dapat dijadikan acuan terhadap kondisi tempat objek diletakkan (dapat diketahui seberapa korosif daerah tersebut) juga dapat dijadikan referensi untuk treatment yang harus diterapkan pada daerah dan kondisi tempat objek tersebut.

Contoh perhitungan laju korosi dengan metode Weight Loss :Spesimen baja karbon rendah dengan ukuran 0,2 x 0,1 x 0,03 m dipaparkan pada lingkungan industri kimia. Dalam waktu 1 minggu, setelah dilakukan produk korosinya dihilangkan, ternyata berat spesimen berkurang sebanyak 0,0006 kg. Hitunglah laju korosi dari spesimen tersebut ?

Penyelesaian :1. Dik : Dimensi spesimen baja karbon rendah = 0,2 x 0,1 x 0,03 m Waktu pemaparan= 1 minggu = 168 jam Weight loss= 0,0006 kg = 0,6 gram Densitas baja karbon =7,86 g/cm3

C. Pengukuran sisa umur akibat korosiSisa umur penggunaan dari vessel dapat dihitung dengan menggunakan rumus berikut:

t actual = ketebalan sesungguhnya, dalam millimeter, diukur saat waktu inspeksi dilakukan.t required = ketebalan yang dibutuhkan, dalam millimeter, pada lokasi yang sama dengan t actual, dihitung berdasarkan formula desain sebelum ditambahkan corrosion allowance dan toleransi pabrik.

DAFTAR PUSTAKA

1. The Everyday Pocket Handbook on Welded Joint Details for Structural Applications oleh American Welding Society.2. Weld Joints and Weld Types oleh The Goodheart-Willcox Co.3. Pressure Vessels Design Procedures oleh Butch G. Bataller.4. Sambungan Las oleh Achfas Jacoeb.5. DETERMINATION OF CORROSION RATE AND REMAINING LIFE OF PRESSURE VESSEL USING ULTRASONIC THICKNESS TESTING TECHNIQUE Global Journal of Engineering, Design & Technology oleh Agyenim-Boateng dkk.