B-127
INSPEKSI SAMBUNGAN LAS PADA H BEAM ROOF STRUCTURE TANGKI
AMONIAK MENGGUNAKAN METODE MAGNETIC PARTICLE INSPECTION
(MPI)
Dewin Purnama 1, Yorgie 1
1 )Jurusan Teknik Mesin, Politeknik Negeri Jakarta Kampus Baru UI Depok 16424
Email : dewinto@gmail.com Abstract
In tank construction that is consist of a roof structure, wall construction to the floor foundations required inspection process at the part of welded joint with a testing method called Non Destructive Test (NDT) ie Magnetic Particle Inspection Method (MPI). The selection of this method is set by inspection selection of Inspection Test Plan (ITP). Therefore any welds need to go through the process of Quality Control (QC) that is useful for controlling the results of quality welding and also to avoid all kind of damage in ammonia tank which will caused leakage of ammonia gas. This study aims to determine the types of discontinuities that occurs in the weld joint with MPI method and determine the quality control of welded joint whether is accepted or rejected according to the standards used.
Testing methods used for inspection roof structure in the construction of ammonia tank using Wet Visible Continuous which means using the wet method that is applied to a specimen along with the flow of magnetization current.
Based on research and field inspections carried out in accordance with the procedure based on the work of NDT MPI American Society of Mechanical Engineers (ASME) Section V article 6 for Magnetic Particle Inspection (MPI), the interpretation results of discontinuities on the Roof Structure P.4 with code number H Beam 4 Weld Joint 1 which using the method of Magnetic Particle Inspection (MPI) is the porosity along the 5 mm and undercut measuring 4 mm, both of these discontinuities is rejected and should be in repair.
Keywords: Non Destructive Test, MPI, ASME, Porosity and Undercut
PENDAHULUAN Latar Belakang
Pada konstruksi tangki yang terdiri dari struktur atap, konstruksi dinding hingga pada fondasi lantai diperlukan proses inspeksi pada bagian yang terdapat sambungan las dengan suatu metode pengujian Non Destructive Test (NDT) yaitu Metode Magnetic Particle Inspection (MPI). Pemilihan metode MPI ini sudah diatur pemilihan jenis inspeksinya berdasarkan Inspection of Test Plan (ITP). Di dalam ITP, segala jenis proses inspeksi untuk tiap bagian pada konstruksi tangki telah di atur sesuai dengan tingkat bahaya yang akan terjadi, terutama pada konstruksi tangki amoniak, dimana nantinya tangki ini digunakan sebagai tempat penyimpanan Liquid Gas yang berbahan NH3 (Amoniak). Liquid Gas jenis NH3 sangat berbahaya, apabila tangki ini mengalami kebocoran yang terjadi pada sambungan las nya.
Oleh karena itu setiap hasil pengelasan perlu melalui proses Quality Control (QC) yang berguna untuk mengontrol mutu dari hasil pengelasan tersebut serta berguna untuk menjaga tangki amoniak tersebut dari segala macam jenis kerusakan yang dapat mengakibatkan kebocoran dari gas amoniak. Bagian yang menjadi perhatian khusus dalam konstruksi tangki amoniak ini salah satunya adalah pada konstruksi struktur atap, dimana konstruksi struktur atap ini adalah bagian yang melindungi penyimpanan Liquid Gas dari kebocoran yang diakibatkan karena adanya tekanan Liquid Gas Amoniak. Maka pengujian yang menggunakan metode Magnetic Particle Inspection (MPI) ini mendapat porsi 100 persen dari seluruh proses inspeksi, dikarenakan pengujian menggunakan metode MPI ini memiliki kehandalan yang cukup baik serta tingkat sensitivitas yang jauh lebih baik dari metode inspeksi lainnya dimana bentuk sesungguhnya dari diskontiunitas yang ada dapat dimunculkan dengan jelas disamping biaya yang dikeluarkan untuk alat, bahan kimia dan ahli inspeksi pada metode ini relatih lebih murah.
Pada penelitian ini akan dilakukan pengujian terhadap sambungan las di Joint 1 konstruksi struktur atap tangki pada struktur H Beam P.4.1 nomor 4 dengan metode Magnetic Particle Inspection (MPI) dengan menggunakan Yoke AC yang mempunyai prinsip electromagnet agar tidak menyebabkan robohnya konstruksi atap tangki yang bisa berdampak pada bocornya gas ammoniak.
B-128 Tujuan Penelitian
Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui jenis-jenis diskontiunitas yang terjadi pada sambungan las dengan metode MPI serta menentukan kualitas mutu dari sambungan las tersebut apakah ditolak atau diterima sesuai dengan standar yang digunakan
TINJAUAN PUSTAKA
Teori Umum Magnetic Particle Inspection (MPI)
Sebuah logam ferromagnetik apabila di aliri sebuah gaya magnet maka benda tersebut akan menjadi sebuah logam yang memiliki medan magnet. Apabila pada logam ferromagnetik tersebut terdapat suatu keretakan atau sebuah patahan maka secara alamiah garis-garis medan magnet tersebut akan berpindah arah mencari kembali kerapatan dari logam ferromagnetik tersebut agar bisa membentuk kembali siklus medan magnet dari kutub utara kembali ke kutub selatan. Prinsip inilah yang diaplikasikan pada pengujian tanpa merusak dengan metode MPI dimana pada patahan atau retakan tersebut diberikan chemical atau cairan yang berisikan serbuk besi yang memiliki daya kapilaritas sehingga cairan tersebut dapat berpenetrasi masuk sampai ke ujung patahan logam tadi. (http://sersasih.wordpress.com/2011/06/25)
Gambar 1. Arah medan magnet terpotong oleh retakan (http://sersasih.wordpress.com/2011/06/25) Pada saat chemical tadi sudah mengisi lubang yang dibentuk dari patahan logam tersebut selanjutnya serbuk besi akan ikut terangkat kembali ke permukaan logam membentuk sebuah gambaran seberapa panjang ataupun besarnya diskontiunitas yang ada. (http://sersasih.wordpress.com/2011/06/25)
Gambar 2. Garis Gaya Magnet (http://sersasih.wordpress.com/2011/06/25) Pada inspeksi MPI terdapat dua jenis magnet yang digunakan, yaitu:
a. Magnet Permanen :
Merupakan bahan-bahan logam tertentu yang jika di magnetisasi maka bahan logam tersebut akan mampu mempertahankan sifat magnetnya dalam jangka waktu yang lama (permanen). Garis-garis gaya magnet dari sebuah magnet permanen memiliki sifat sebagai berikut :
- Membentuk rangkaian tertutup antara kutub utara dan selatan - Tidak memotong satu sama lainnya
- Selalu mencari lintasan dengan tahanan magnetis yang terkecil - Kerapatannya berkurang dengan bertambahnya jarak dari kutub
- Memiliki arah, menurut kesepakatan, dari kutub utara ke kutub selatan diluar magnet dan dari kutub selatan ke kutub utara di dalam magnet
B-129
Gaya yang menarik material magnet lain ke kutub suatu magnet dinamakan Flux Magnetis. Flux Magnetis tersusun dari semua garis-garis gaya magnet. Salah satu contoh magnet permanen adalah magnet yang berbentuk seperti tapal kuda. (Wing Hendroprasetyo AP, 2012)
b. Elektromagnet
Merupakan magnet yang terbuat dari bahan ferromagnetik yang jika diberikn arus listrik maka bahan tersebut akan menjadi magnet, tetapi jika pemberian arus listrik di hentikan, maka sifat magnet pada bahan tersebut akan hilang. Contoh benda yang menggunakan prinsip electromagnet adalah Yoke AC.
Yoke AC dapat dipakai untuk memagnetisasi specimen secara memanjang. Pada dasarnya Yoke merupakan sebuah magnet tapal kuda kontemporer yang dibuat dari inti besi lunak, mempunyai retensivitas atau retentivity yang rendah dimana Yoke AC ini dimagnetisasi memaki kumparan kecil di sekeliling batang horizontalnya
Gambar 3. Prinsip kerja MPI dengan Yoke AC (http://pancaur.blogspot.com, 2014) Keterangan : 1. Benda Uji, 2. Medan Magnet, 3. Bentuk indikasi yang muncul Klasifikasi metode MPI (ASME Section V, 2010)
a. Metode Dry Visible
Metode pengujian ini menggunakan Chemical bersifat kering dan hanya membutuhkan cahaya sebesar 1000 lux untuk dapat mengintepretasikan hasil pengujian
b. Metode Wet Visible
Metode pengujian ini menggunakan Chemical yang bersifat basah atau lebih cair untuk proses pengujiannya, dengan metode ini pun membutuhkan cahay sebesar 1000 lux untuk mengintepretasi hasil pengujian
c. Metode Wet Flouresence
Pengujian logam dengan metode MPI Wet Flourescent pada dasarnya hampir sama dengan metode Wet visible, hanya metode ini menggunakan serbuk maget yang akan terlihat dengan sinar UV (20 Lux) dan Black ight (1000 Lux).
Kategori Diskontiunitas (Wing Hendroprasetyo AP, 2012) Diskontiunitas dapat dibagi menjadi 3 kategori : a. Bawaan
Biasanya berhubungan dengan diskontiunitas yang ditemukan dalam logam cair. Lebih sering ditemukan sebelum proses pengolahan logam baik itu dalam material yang langsung diambil dari alam maupun material yang diolah kembali menjadi bahan baku lewat proses fabrikasi. Biasanya terjadi karena peleburan dan pembekuan ingot
b. Proses
Biasanya berhubungan dengan aneka proses manufaktur seperti permesinan, pembentukan, extruding, pengerolan, pengelasan, laku panas, dan pelapisan. Contohnya saat proses pengelasan diluar tangki, factor kencangnya angin dan intensitasnya angin yang besar sehingga setelah proses pengelasan dilakukan banyak ditemukan Porosity¸Blow hole, dan Worm hole
c. Diskontiunitas servis
Berhubungan dengan aneka kondisi pengoperasian seperti korosi tegangan, kelelahan, dan erosi
B-130 EKSPERIMEN
Diagram alir metode inspeksi MPI
Gambar 4. Gambar diagram alir metode inspeksi MPI Acceptance Criteria dan Examination Procedure
Acceptance Criteria atau yang disebut standar yang diterima pada saat proses interpretasi hasil inspeksi NDT berdasarkan pada American Society of Mechanical Engineers (ASME) VIII mandatory app.6 paragraph 6-4 2010 dan American Welding Society (AWS) D1.1 masing –masing digunakan dalam lingkup pengujian tanpa merusak atau Non Destructive Test (NDT) untuk metode pengujian Magnetic Particle Inspection (MPI) dan standar untuk konstruksi.
Sebelum pengujian dengan menggunakan metode MPI ada beberapa hal yang perlu di persiapkan yaitu menguji kekuatan yoke terlebih dahlu (Power Lifting of Yoke) berdasarkan ASME section V Article 7 ( T-762(b) ), yaitu untuk arus AC yoke harus mampu mengangkat beban sebesar 4,5 kg ( 10 lb ) pada maximum pole spacing-nya. Apabila yoke masih dapat mengangkat beban yang disyaratkan, maka yoke tersebut masih bisa untuk digunakan. Chemical yang digunakan adalah White Contrast Paint (WCP-2) dan 7HF-MPI INK (Berwarna hitam).
Sesuai dengan standar American Society of Mechanical Engineers (ASME) section V article 7 ( T-762(a)), kalibrasi alat yang menggunakan elektromagnetik minimum di kalibrasi selama 1 tahun sekali dan bersamaan dengan itu juga dikeluarkan sertifikat kalibrasi umum yang di kalibrasi selama 1 tahun sekali dan bersamaan dengan itu juga di keluarkan sertifikat kalibrasi Yoke tersebut.
Metode pengujian yang digunakan untuk inspeksi Roof Structure pada pembangunan tangki amoniak ini yaitu menggunakan metode Wet Visible Continous yang artinya pengujian dengan menggunakan metode basah yang diaplikasikan pada suatu spesimen bersamaan dengan mengalirnya arus magnetisasi. Berikut adalah langkah-langkah pengujian MPI yang diatur sesuai dengan prosedur pengujian yang digunakan:
a.
Harus melalui tahap Visual Inspection terlebih dahulu oleh Welding Inspectorb.
Pengecekan kekuatan medan magnetPengecekan medan magnet ini diatur dalam ASME section V article 7 ( T-764.2) yang didalamnya disebutkan bahwa alat yang digunakan untuk mengukur kemampuan medan magnet Yoke menggunakan Pie Shaped Magnetic Field Indicator dan Artificial Flaw Shim.
c.
Pre CleaningMulai
Pre Cleaning
Pengecekan medan magnet
Aplikasi WCP-2 Aplikasi Yoke AC Aplikasi 7HF-MPI
k
Marking & Repair
Selesai Interpretasi hasil inspeksi
ada cacat
B-131
d.
Apply White Contrast Painte.
Apply AC Yoke and 7HF-MPI INKNyalakan AC/DC yoke, lalu benda kerja mulai di magnetisasi, magnetisasi benda uji dimaksudkan agar benda uji dapat menarik serbuk ferromagnetik yang nantinya serbuk ferromagnetik tersebut akan mendeteksi adanya cacat pada benda uji tersebut. Seiring dengan dinyalakannya Yoke maka pengaplikasian 7HF pun bersamaan dilakukan untuk memunculkan diskontiunitas yang terdapat pada hasil pengelasan.
f.
InspectionUntuk meneliti bentuk cacat yang terdapat pada benda uji. Selain itu juga dari hasil pengevalusian kita akan dapat menentukan apakah benda uji harus di perbaiki atau tidak.
g.
InterpretationUntuk melihat dan menentukan langkah yang diambil untuk memperbaiki diskontiunitas yang tampak setelah metode inspeksi dijalankan
HASIL DAN PEMBAHASAN Spesifikasi benda yang diujikan :
• Roof Structure model H Beam no. P.4
• Tebal : 12 [mm]
• Panjang : 2391 [mm]
• Jenis material : Steel
• Proses pengelasan : FCAW (Flux-Cored Arc Welding) – Fillet Joint Hasil Penelitian
Berdasarkan penelitian dan inspeksi di lapangan yang dilakukan sesuai dengan prosedur pekerjaan NDT MPI yang berdasarkan American Society of Mechanical Engineers (ASME) Section V article 6 for Magnetic Particle Inspection (MPI), maka hasil interpretasi diskontiunitas pada Roof Structure kode P.4 dengan no. H Beam 4 Weld Joint 1 yang menggunakan inspeksi Magnetic Particle Inspection (MPI) berupa :
a. Porosity
Porosity yang ditemukan pada hasil pengelasan ini disebabkan karena kondisi angin yang cukup kencang disekitar lokasi pengelasan sehingga membuat suatu lubang yang besar dan menjadi sebuah cacat. Setelah proses inspeksi menggunakan metode MPI ini ditemukan satu indikasi diskontiunitas yang berbentuk melingkar pada sambungan las 1 seperti ditunjukkan pada gambar 5.
Cairan yang 7HF-MPI Ink yang disemprotkan membentuk sebuah gambaran melingkar yang sesuai dengan besar dari diskontiunitas tersebut. Setelah ditemukannya indikasi diskontiunitas tersebut langkah berikutnya adalah mengukur besar diskontiunitas tersebut.
Gambar 5. Diskontiunitas Porosity
Setelah diskontiunitas tersebut diukur langkah selanjutnya adalah mencocokan ukuran diskontiunitas dengan Acceptance Criteria atau standar yang digunakan untuk menentukan diskontiunitas tersebut Reject atau Acceptable. Acceptance Criteria yang digunakan adalah American Society of Mechanical Engineers (ASME) VIII Divison 1 app.6 2011a paragraph 6-4. Pada ASME VIII Division 1 app.6 paragraf 6-4(b) disebutkan bahwa dalam satu sambungan las harus bebas dari sebuah indikasi diskontiunitas yang bentuknya melingkar atau bulat yang ukurannya, mengacu pada standar ini, maka diskontiunitas porosity ini dinyatakan reject atau harus segera di repair. Langkah yang diambil setelah dinyatakan reject adalah repair yaitu dengan cara di gerinda sepanjang 1cm ke
B-132
samping kiri dan kanan diskontiunitas hingga sambungan las tersebut habis, nantinya akan diisi kembali dengan sambungan las yang baru.
b. Undercut
Undercut, seperti yang ditunjukkan pada gambar 6 adalah suatu alur atau takikan yang terjadi pada perbatasan sisi-sisi lasan yang sejajar arah pengelasan sehingga bagian kaki lasan mengalami penipisan. Karena di dalam Acceptance Criteria pengujian NDT ini tidak diatur untuk diskontiunitas jenis undercut maka standar yang digunakan yaitu American Welding Society D1.1 Tabel Visual Inspection 6.1 point 7 yang mengatur tentang diskontiunitas undercut.
Langkah berikutnya setelah ditemukannya diskontiunitas yaitu dengan mengukur panjang dari Undercut yang ditemukan, dan hasilnya ditemukan bahwa undercut yang ditemukan sepanjang 4 mm. Sesuai dengan Acceptance Criteria yang digunakan yaitu mengacu pada American Welding Society D1.1 Visual Inspection Acceptance Criteria Table 6.1. Pada point 7 diatur tentang standar penerimaan diskontiunitas undercut, disebutkan “Apabila sebuah material dengan tebal kurang dari 1inch atau 25,4 mm maka undercut tidak boleh lebih dari 1mm. Setelah dicocokan dengan standar yang digunakan maka jenis diskontiunitas ini dinyatakan reject atau harus segera di repair. Proses dari repair itu sendiri hanya dengan proses gerinda saja hingga undercut tersebut hilang sehingga secara visual sudah tidak terlihat kembali.
Gambar 6. Diskontiunitas Undercut
Setelah semua proses repair selesai maka hasil inspeksi kemudian bisa diberikan sebuah marking yang menandakan bahwa proses inspeksi pada bagian joint 1 ini sudah selesai dilakukan dan joint 1 dikatakan sudah accept sesuai dengan acuan standar yang digunakan.
KESIMPULAN
a. Pada Roof Structure P.4 H Beam model no. 4 Joint 1 ditemukan diskontiunitas berupa porosity dan undercut sehingga hasil pengelasan ini harus di repair sesuai dengan Acceptance Criteria dalam ASME Section VIII Division 1 Mandatory Appendix 6 for Magnetic Particle Inspection (ASME VIII Div.1 app.6 paragraph 6-4).
b. Mengacu pada Acceptance Criteria kedua diskontiunitas yang ditemukan pada joint 1 harus direpair dengan cara di gerinda dan penambahan las-lasan untuk diskontiunitas porosity, dan untuk diskontiunitas undercut direpair. Untuk jenis diskontiunitas ini pengambilan langkah selanjutnya untuk repair ditangani langsung oleh welder.
DAFTAR PUSTAKA
American Society of Mechanical Engineers (ASME) Section V, 2010
http://pancaur.blogspot.com/2013/04/magnet.html, diakses pada tanggal : 6 Juli 2014
http://sersasih.wordpress.com/2011/06/25/laporan-ndt-ft-untirta-2, diakses pada tanggal : 30 April
2014.
