PRAKTIKUM UJI TAK RUSAK METODA ULTRASONIK
A. Tujuan
Setelah melaksanakan praktikum ini mahasiswa diharapkan mampu : 1. Melakukan kalibrasi jarak tempuh probe normal maupun probe sudut,
2. Melakukan penentuan ukuran dan posisi cacat pada material dengan aplikasi probe normal dan probe sudut,
3. Menentukan jenis cacat dengan aplikasi probe normal dan probe sudut pada material plat
B. Teori Dasar
Ultrasonic Testing (UT) Merupakan salah satu metode Non Destructive Testing yang menggunakan energi suara frekuensi tinggi untuk melakukan proses pengujian atau proses pengukuran. Metode UT bisa digunakan untuk deteksi cacat, evaluasi material, pengukuran dimensi, analisis karakteristik material dan lainnya. Sebagai ilustrasi dari prinsip inspeksi dasar UT, pada gambar 1 merupakan konfigurasi jenis puls echo dapat dijadikan sebagai bahan pembelajaran.
Peralatan UT terdiri dari beberapa bagian yang memiliki fungsi dan perannya maing- masing seperti Pulser/receiver, tranducer, dan display. Pulser/receiver adalah peralatan elektronik yang dapat memproduksi pulsa elektrik bertegangan tinggi. Dikendalikan oleh pulser, tranduser memproduksi energi ultrasonic berfrekuensi tinggi. Energi ultrasonic tersebut dikeluarkan dan disebarkan melintasi material uji dalam bentuk gelombang. Jika terdapat discontinuity (seperti crack) pada lintasan gelombang, sebagian energi akan direfleksikan kembali dari permukaan discontinuity tersebut. Gelombang sinyal yang direfleksikan tersebut dirubah menjadi sinyal elektrik oleh tranduser dan ditampilkan pada display. Pada ilustrasi dibawah, kekuatan sinyal yang direfleksikan ditampilkan pada pada grafik display signal strength versus selisih waktu antara sinyal dipancarkan dan diterima kembali oleh tranduser. Selisih waktu tersebut juga dapat merepresentasikan jarak perjalanan sinyal melewati material uji. Dari sinyal tersebut kita dapat mengetahui lokasi dari discontinuity, ukuran, orientasi, dan lainya.
Ultrasonic Inspection adalah salah satu metode NDT yang bermanfaat dan serbaguna. Beberapa keunggulan dari UT diantaranya:
Sensitif terhadap discontinuity yang ada pada surface maupun subsurface dari benda uji
Kedalaman jangkauan pendeteksian discontinuity menggunakan UT lebih baik daripada
metode NDT lainya
Tingkat keakuratan yang tinggi dalam menentukan posisi discontiouity, serta estimasi bentuk dan ukurannya
Peralatan yang sederhana
Peralatan elektronik yang digunakan pada UT memberikan hasil pengujian secara instant
Gambaran terperinci dari hasil pengujian dapat diperoleh dengan automated system
dapat digunakan untuk penggunaan lainya, seperti pengukuran ketebalan
Gambar 1. konfigurasi sederhana puls echo
seperti metode NDT lainya, UT juga punya beberapa batasan dan kelemahan diantaranya:
Permukaan benda uji harus dapat diakses untuk mentransmisikan gelombang ultrasonic
Skill dan training yang dibutuhkan untuk menjadi UT-Man handal lebih luas disbanding
metode NDT lainnya
Membutuhkan media perantara untuk mentransfer energi suara pada material uji
Material yang permukaanya kasar, bentuknya itrguler, terlalu kecil, terlalu tipis, atau
tidak homogen, agak susah kalau menggunakan UT
Besi tempa dan material yang memiliki butiran kasar sangat sulit diispeksi karena
transmisi suara akan rendah dan banyak terjadi noise
Kalau ada defec yang orientasinya parallel dengan arah rambatan gelombang
ultrasoniknya, biasanya sulit terdeteksi
Butuh reference standard untuk kalibrasi alat dan analisis karakteristik dari sinyal yang
C. Alat dan Bahan
1. Ultrasonik Flaw Detector Set (USM GO/ USM-36) 2. Probe Normal Single (MEB-4S)
3. Probe Normal Twin (MSEB-4S)
4. Probe Sudut 45o, 60o dan 70o (MWB-45, MWB-60 dan MWB-70)
5. Blok Kalibrasi V1 dan V2 (IIW Calibration Block) 6. Penggaris dan marker
7. material benda uji 8. Kuplan (Couplant)
D. Tata Laksana Percobaan
a) Kalibrasi Jarak tempuh secara manual
1. Probe Normal
a. Pilih range (R) disesuaikan dengan tebal material yang akan diperiksa. R minimal sama dengan tebal material (misal dipilih range = 100mm)
b. Tempatkn probe normal pada Blok Kalibrasi V1 dengan ketebalan 25 mm
c. Atur cepat rambat gelombang ultrasonic sehingga iperoleh jumlah pulsa (n) = R/tebal (diperoleh n=100/25= 4 pulsa)
d. Tempatkan posisi skala horizontal pada posisi dengan mengatur velocity dan probe delay menjadi sebagai berikut :
- Pulsa I = t/R x 100 ==== 25/100 x 100 = 25
- Pulsa II = 2t/Rx100 ==== 2 x 25/100 x 100 = 50
- Pulsa III = 3t/R x 100 ==== 3 x 25/100 x 100 = 75
- Pulsa IV = 4t/R x 100 ==== 4 x 25/100 x 100 = 100
e. Kalibrasi selesai instrument siap dipergunakan untuk memeriksa material 2. Probe Sudut
a. Pilih Range (R) dengan ketentuan minimal = 2t/cos α misal dipilih R = 100
b. Tempatkan probe sudut pada blok V2 menghadap lengkungn dengan jari-jari 25 mm c. Atur posisi pulsa dengan mengatur velocity dan probe delay menjadi sebaga berikut :
- Pulsa I = t/R x 100 === 25/100 x 100 = 25
- Pulsa II = t + (25 + 50)/100 x 100 ====== 25 + 75/100 x 100 = 100
b) Kalibrasi jarak tempuh dengan metode Auto Calibration (Auto cal)
1. Probe Normal (misal R = 100 mm dan probe ditempatkan pada tebal blok 25 mm) a. Masuk ke menu dB ref kemudian atur lebar gate sesai dengan lebar pulsa dan
threshold diatur minimal 30% tinggi layar
b. Masuk ke menu autocal kemudian atur sinyal refferent 1 (sreff 1) pada posisi 25 mm dan sinyal refferent 2 (sreff2) pada posisi 50 mm (perhitungan sama dengan cara manual namun pada saat mengkalibrasi dengan autocal ini hanya dibutuhkan dua buah sinyal)
c. Atur tombol a start gate sampai gate pada layar menyentuh pulsa I kemudian pilih tombol record referent 1, kemudian atur a start gate berikutnya sampai gate pada layar menyentuh pulsa II kemudian tekan pilih record referent 2
d. Kalibrasi selesai dan instrument siap digunakan untuk mememeriksa material 2. Probe Sudut
Langkah-langkah kalibrasi pada probe sudut sama sama dengan probe normal hanya gate reference datur sesuai dengan perhitungan kalibrasi pada probe sudut.
c) Menentukan Ujung Cacat
Metoda yang digunakan pada penentuan ujung cacat adalah 6 dB drop, dimana amplitude sinyal menjadi setengah dari tinggi amplitude cacat, kemudian geser posisi probe ke ujung berikutnya sampai diperoleh bentuk cacatnya.
d) Menentukan Area Scanning pada material las
73.68mm+ HAZ 36.84mm+HAZ L HAZ 1 HAZ 2
E. Perhitungan
Kalibrasi Manual (minimal 2 pulsa) 1.Pada probe normal:
Dengan cara menentukan jumlah pulsa berdasarkan range dan tebal benda uji. Range (R) = 100 mm
Tebal = 25 mm
Jumlah pulsa(N)= R/t= (100mm/25mm)= 4 pulsa
Letak Pulsa Pertama
Letak Pulsa Kedua
Letak Pulsa Ketiga
Letak Pulsa Keempat
2.Pada probe sudut:
Range minimal: 2t/cosα 2(12,6)/cos(70)= 73,67.
Maka digunakan Range: 100
Dengan menempatkan probe sudut pada blok V2 menghadap lengkungn dengan jari-jari 25 mm, maka:
- Pulsa I = t/R x 100 === 25/100 x 100 = 25
- Pulsa II = t + (25 + 50)/100 x 100 ====== 25 + 75/100 x 100 = 100
Gambar: ilustrasi hasil kalibrasi manual probe sudut Penetuan Area Scanning:
L1=12,60mm/cos 70= 36.84 mm+ HAZ L2= 2( 12,60mm)/cos 70= 73.68 mm+ 2HAZ
Menentukan Ukuran dan Posisi Cacat dengan Probe sudut 70’:
Menentukan Panjang Leg.
Tebal plat= 12,6 mm. Maka:
Panjang 1 leg= 36,8 mm Panjang 2 leg= 73,6 mm
1. Pada jarak 3,5 cm dari ujung area scan: S=47 mm (2 leg)
Lebar Cacat = Jarak antar ½ gelombang = 55 mm – 40 mm = 15 mm
Kedalaman cacat = 2t – S Cos
= 2(12,6) – 47 x cos 70 = 25,2 – 16
= 9,2 mm Jarak cacat dari probe = S sin
= 47 sin 70
= 44 mm dari probe
Gambar: Tampak Lintang plat 2. Pada jarak 8 cm dari ujung area scan:
S= S = 53 mm (2 Leg)
Lebar cacat = Jarak antar ½ gelombang = (57 – 47) mm
Kedalaman cacat
Jarak Cacat
dari probe
Gambar: Tampak Lintang plat
3. Pada jarak 10,4 cm dari ujung area scan: S=50 mm (2 leg)
Lebar Cacat = Jarak antar ½ gelombang = 59 mm – 46 mm = 13 mm
Kedalaman cacat = 2t – S Cos
= 2(12,6) – 50 x cos 70 = 25,2 – 17,10
= 8,09 mm Jarak cacat dari probe = S sin
= 50 sin 70
= 46 mm dari probe
4. Pada jarak 12 cm dari ujung area scan: S=50 mm (2 leg)
Lebar Cacat = Jarak antar ½ gelombang = 54 mm – 44 mm = 10 mm
Kedalaman cacat = 2t – S Cos
= 2(12,6) – 50 x cos 70 = 25,2 – 17,10
= 8,09 mm Jarak cacat dari probe = S sin
= 50 sin 70
= 46 mm dari probe
Gambar: Tampak Lintang plat
5. Pada jarak 16,5 cm dari ujung area scan: S= S = 53 mm (2 Leg)
Lebar cacat = Jarak antar ½ gelombang = (57 – 47) mm
= 10 mm Kedalaman cacat
Jarak Cacat
dari probe
Letak Kecacatan:
F. Pembahasan
Pada praktikum Uji Tak Rusak kali ini adalah memeriksa kecacatan dari sebuah plat berukuran 30cm x 25 cm dengan ketebalan 12,6 mm dengan menggunakan alat UT “krautkramer USM 36”. Metode UT ini memiliki kelebihan dapat mengecek adanya cacat yang panjang dan jauh. UT memiliki 2 jenis probe yang dapat digunakan, yakni probe normal untuk permukaan yang datar dan probe sudut untuk mengecek pada permukaan yang tidak rata.
Sebelum digunakan, praktikan harus terlebih dahulu melakukan pengkalibrasian alat baik apabila menggunakan probe normal maupun menggunakan probe sudut agar nilai pengukuran yang dihasilan akurat. Pengkalibrasian yang telah dilakukan oleh praktikan adalah secara manual dan secara autocal baik dengan probe normal maupun probe sudut. Berikut adalah penjelasannya:
a. Secara manual
Secara manual, baik dengan probe sudut ataupun probe normal dilakukan perhitungan seperti pada subbab perhitungan. Setelah dilakukan perhitungan, barulah dilakukan kalibrasi pada alat UT, yakni dengan mengatur Range, Probe Delay, dan Velocity nya agar sesuai dengan hasil perhitungan.
b. Secara Autocal
Secara Autocal, dapat dilakukan seperti pada petunjuk praktikum.
Setelah dilakukan kalibrasi, praktikan dapat melakukan cross cek. Yakni untuk probe sudut, dapat dilakukan cross cek pada blok V2 yang akan tertampil lucutan gelombang sinyal pada display UT di posisi 100. Sedangkan untuk probe normal, dapat dilakukan cross cek pada blok V1 yang akan muncul lucutan gelombang sinyal pada display UT di posisi 15 mm dan 45 mm saat probe berada tegak lurus dengan lubang pada blok V1.
Setelah praktikan melakukan kalibrasi, maka selanjutnya praktikan dapat menscan plat menggunakan probe sudut 70º. Pada prosesnya, praktikan melihat pada display UT. Praktikan mencari adanya puncak gelombang sinyal tertinggi. Dengan diperolehnya gelombang sinyal, maka dapat diindikasi adanya cacat. Kemudian praktikan mencari posisi setengah puncak gelombang. Jarak antara kedua posisi setengah puncak gelombang merupakan lebar cacat. Dengan diperolehnya nilai pada posisi cacat, maka dapat dihitung kedalaman cacat lasan dan juga posisi cacat dari probe seperti pada subbab perhitungan.
G. Kesimpulan
1. Dapat dilakukan pengujian tak merusak menggunakan metode Ultrasonic Testing pada
material Plat.
2. Ditemukan 5 titik kecacatan, yakni pada jarak 3,5 cm, 8 cm, 10,4 cm, 12 cm, dan 16,5 cm dari panjang plat.
3. Pada jarak 3,5 cm dari panjang plat , diperoleh lebar cacat sebesar 15 mm , kedalaman cacat lasan sebesar 9,2 mm dan posisi cacat dari probe sejauh 44 mm.
4. Pada jarak 8 cm dari panjang plat, diperoleh lebar cacat sebesar 10 mm, kedalaman cacat lasan sebesar 7,072 mm dan posisi cacat dari probe sejauh 49,8 mm.
5. Pada jarak 10,4 cm dari panjang plat, diperoleh lebar cacat sebesar 13 mm, kedalaman cacat lasan sebesar 8,09 mm dan posisi cacat dari probe sejauh 46 mm.
6. Pada jarak 12 cm dari panjang plat, diperoleh lebar cacat sebesar 10 mm, kedalaman cacat lasan sebesar 8,09 mm dan posisi cacat dari probe sejauh 46 mm.
7. Pada jarak 16,5 cm dari panjang plat, diperoleh lebar cacat sebesar 10 mm, kedalaman cacat lasan sebesar 7,072 mm dan posisi cacat dari probe sejauh 49,8 mm.
H. Daftar Pustaka
Praptono, dkk. 2018.Petunjuk Praktikum Uji Tak Rusak.Yogyakarta:STTN-BATAN
Yogyakarta, 1 April 2018 Praktikan,
