JURNAL ILMIAHTEKNOLOGI DAN REKAYASA

VOLUME 15 NOMOR 3 - DESEMBER 2010

TABLE OF CONTENT

PEMANFAATAN ENERGI GRATIS SEBAGAI TENAGA PENGGERAK POMPA 139BERPENGISAP RANGKAPMbayak Ginting, Murdiaty

ANALlSA KEGAGALAN POROS POMPA AIR LAUTBPADA UNIT PLTUK 149Supriyono, Bintang Adjiantoro

PERANCANGAN 'ALAT MAINAN-OLARRAGA' UNTUK ANAK BALlTA 159DENGAN MENGGUNAKAN METODE QFDRahmaniyah Dwi Astuti, Bagus Hendra Majit, Wahyudi Sutopo

RANCANG BANGUN KONVEYOR PENGRITUNG BARANG DENGAN 168SISTEM KENDALl BERBASIS PLCSri Poernomo Sari

SIMULASI PERENCANAAN PRODUKSI JANGKA PANJANG 176MENGGUNAKANSAP-ERPMohammad Syarwani, Dedi Dharmawan, Mohammad Okki Hardian

PEMANAS DENGAN SISTEM PENDETEKSI SURU OTOMATIS DAN 186PENGAMAN KEBOCORAN PANASYulisdin Mukhlis, Any K. Yapie

PIXEL CMOS DESIGN USING CURRENT-MIRROR CIRCUIT 193Nur Sultan Salahuddin

SISTEM KENDALl CONVEYOR OTOMATIS BERBASIS 202MIKROKONTROLLER AT89S51Dyah Nur'ainingsih, Irwan Tri Handoyo

PROSES PENGOLAHAN AIR BUANGAN INDUSTRI TAPIOKA 213Budi Santoso

SUSUNAN REDAKSIJURNAL PENELITIAN ILMIAH TEKNOLOGI DAN REKAYASA

UNIVERSITAS GUNADARMA

Penasehat / PembinaProf. E.S. Margianti, S.E., M.M.

Prof. Suryadi H.S, S.Si., M.M.S.l.Drs. Agus Sumin, M.M.S.l.

Pemimpin Umum / Penanggung JawabDr. Ir. Hotniar Siringoringo, M.Sc.

Dewan PenyuntingProf. Syahbuddin, MSc, PhD. (ketua)

Dr. Ir. SudaryantoDr. Nur Sultan Salahuddin, MT.

Ahmad Syamil, PhD.Dr. Denny Syarif

Dr. RR Sri Poemomo Sari, MT.Ir. Mohammad Syarwani, MT. (anggota)

Penyunting PelaksanaMohammad Okki Hardian, ST, MT.

Doddy Ari Suryanto, ST, MT.

Tata LetakFitrianingsih, SKom, M.M.S.l.

WiraAdi Putra, ST

Alamat RedaksiLembaga Pene1itian

Universitas GunadarmaJ1. Margonda Raya No. 100 Depok 16424

Email: tekrek@gunadarma.ac.id

JURNAL ILMIAH TEKNOLOGI DAN REKAYASAISSN: 1410 - 9093

Jumal ini diterbitkan secara berkala tiga kali dalam setahun,April, Agustus, dan Desember. Jumal memuat artikel ilmiahhasil penelitian di bidang Teknik Mesin, Teknik Elektro,dan Teknik lndustri yang ditulis dalam bahasa Indonesiamaupun bahasa Inggris.

Analisa Kegagalan Poros Pompa Air LautPada Unit PLTU

Supriyono 1

Bintang Adjiantoro 2

I Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknologi Industri, Universitas Gunadarma2 Pusat Penelitian Metalurgi LIPI, Komplek PUSPIPTEK Serpong

I supriyono@staff.gunadarma.ac.id

ABSTRAK

Pompa air yang digunakan untuk menghisap dan mengalirkan air laut menuju unit penukarkalor pada sebuah Pembangkit Listrik Tenaga Uap (PLTU), mengalami kerusakan. Untukmengetahui faktor penyebab dari fenomena kerusakan ini, maka poros yang patah dilakukanpenguj ian yang meliputi pengamatan visual, penguj ian fraktografi, metalografi, uji kekerasandan analisa komposisi kimia pada poros yang patah. Dengan mengetahui jenis dan penyebabkerusakan pada poros pompa air tersebut maka dapat dirumuskan langkah-Iangkah penang-gulangan atau pencegahan sehingga kerusakan yang sama dapat dihindari. Dari hasil pen-gujian diperoleh bahwa kadar karbon rata-rata lebih rendah dari standar AISI 316. Sedang-kan kekerasan rata-ratanya lebih rendah dari kekerasan standarnya. Kerusakan yang terjadipada poros pompa air CWP ini pada dasarnya disebabkan oleh patah lelah akibat bebankerja berlebihan berupa pembebanan dinamis.

Kata Kunci: poros, patah, pengujian, korosi, kelelahan bahan

Fatigue Analysis on Water Pump Shaftat Steam Power Plant Station Unit

ABSTRACT

Water pump is used to suck seawater and flow it into heat exchanger unit in Steam PowerPlant Station (PLTU). The lower shaft of the pump was broken because of fatigue, torsionand rotating bending. In order to understand the damage characteristic, the broken shaft wasexamined using visual test, fractography, metallography, hardness test, and chemical compo-sitional analysis. By knowing the nature of the damage, precautionary action is prepared toprevent similar incident in the future. The results showed that carbon value was lower thanAISI 316 standard. The results also show that the hardness was lower than the standard. Theconclus ion is the damage to the water pump was caused by fatigue fracture due to overburdenof dynamic loading.

Keywords: shaft, broken, testing, corrosion, fatigue

PENDAHULUAN Tenaga Uap (PLTU) di Jakarta. Pompa terse-but digunakan untuk menghisap air laut danmendorongnya ke unit penukar panas hinggamencapai tekanan 1 bar dengan kecepatanalir 600 tonlmenit. Pompa yang dipakai untukmengisi unit penukar kalor (heat exchanger)pada PLTU tersebut adalah jenis pompa sen-trifugal. .

Diketahui bahwa kerusakan pompaterse but tepatnya pada poros bagian bawah

Pompa air adalah alat yang digunakanuntuk menghisap dan mengalirkan air lautmenuju unit penukar kalor pada sebuah Pem-bangkit Listrik Tenaga Uap (PLTU). PadaMaret 2005, telah terjadi kerusakan padamesin pompa air laut untuk kebutuhan pend-ingin pada unit penukar panas (heat exchanger)milik sebuah perusahaan Pembangkit Listrik

Supriyono, Adjiantoro, Analisa Kegagalan ... 149

(lower shaft CWP 6). Poros merupakan salahsatu bagian yang penting dari setiap mesin,demikian juga pad a pompa air peranan porossangat penting untuk meneruskan putarandari motor atau penggerak ke impeller. Daridata yang diperoleh, diketahui bahwa porospompa tersebut telah dipakai selama 8 tahun.Poros tersebut terbuat dari material baja ta-han karat tipe 316, termasuk dalam kelompokbaja tahan karat austenitik.

Kegagalan komponen pompa air lautini harus dicari penyebabnya sehingga keru-sakan yang sarna tidak terulang lagi. Kega-galan komponen dapat terjadi pada saat de-sain, pembuatan, penyimpanan, pemakaian,atau transportasi. Kegagalan karena salahdesain misalnya kesalahan dalam pemilihanmaterial, penentuan beban, proses pengerja-an, penentuan kondisi lingkungan operasiyang sangat korosif. Selain itu kerusakan kar-ena korosi bisa saja terjadi. Oleh karena itu,perlu dianalisa dari sejumlah faktor tersebut,mana yang menjadi penyebab dari kegagalankomponen pada kasus pompa air laut ini.

Tujuan dari penelitian ini adalah un-tuk menentukan jenis dan faktor-faktor yangmenyebabkan kerusakan pada poros pompaair terse but. Dengan mengetahui jenis danpenyebab kerusakan, maka selanjutnya da-pat dibuat petunjuk dan saran-saran untukmelakukan langkah penanggulangan ataupencegahan sesuai denganjenis dan penyebabkerusakan. Tujuan akhirnya agar kerusakanyang sarna dapat dihindari dan tidak terulangkembali.

METODOLOGI PENELITIAN

Penelitian ini dilaksanakan dengansebelumnya melakukan penelusuran ka-jian pustaka, kemudian dilanjutkan denganpengujian material poros pompa di labora-torium. Pendekatan kajian pustaka diarah-kan pada analisa terhadap teori-teori yangberhubungan dengan permasalahan yangdihadapi, kemudian dikaitkan dengan faktakerusakan yang terjadi pada poros tersebut.Sedangkan uji laboratorium diarahkan untukmempelajari fenomena-fenomena yang terja-di pada material poros pompa yang meng-alami kerusakan.

150 Jurnal Ilmiah Teknologi & Rekayasa, Volume J 5 No.3, Desember 2010

Dalam penelitian ini dilakukan berb-agai pengujian dan analisis, meliputi pengu-jian fraktografi, pengujian metalografi, peng-ukuran dimensi, pengujian mekanis atau ke-kerasan, dan analisa komposisi kimia terha-dap material poros pompa air laut. Prosedurpenelitian yang digunakan dalam penelitianini dapat dilihat pada Gambar 1.

Pemeriksaan Visual

Pengujian dalam penelitian ini diawalidengan pemeriksaan secara visual, yaitu pe-meriksaan secara langsung dari poros pompaair sentrifugal yang mengalami kerusakan.Bagian yang diperiksa terutama pada permu-kaan patahan. Pemeriksaan secara visual me-liputi mencari awal retak atau patah, pengam-bilan gambar foto dari berbagai arah, menan-dai posisi-posisi penting sebagai identifikasiinformasi kerusakan.

Pemeriksaan Fraktografi

Pemeriksaan fraktografi digunakanuntuk mengetahui adanya cacat materialseperti adanya porositas, impurities, korosi,tingkat pertumbuhan retakan. Pemeriksaanfraktografi juga bertujuan menentukan lokasidimulainya kerusakan atau retakan awal. Pe-meriksaan ini juga untuk mengetahui jeniskerusakan, apakah karena tegangan tarik, te-kan, geser, atau yang lain.

Penguj ian fraktografi dilakukan den-gan menggunakan mikroskop stereo yangbermanfaat untuk mengetahui karakteris-tik permukaan patahan (surface fracture)pada bagian poros yang patah. Pemeriksaanfraktografi dapat dilakukan pada dua skalapengamatan, yaitu makroskopik dan mik-roskopik. Pemeriksaan makro fotografi den-gan menggunakan optik mikroskop. Sebe-lum dilakukan pengujian spesimen benda ujidibersihkan dari kotoran melalui pencelupanke dalam gelas beaker yang bersisi ethanelyang ditempatkan pada alat ultrasonic clean-er, selanjutnya dikeringkan dengan alat peng-enng.

IDENTIFlKASI KERUSAKANMATERIAL POROS POMPA

.J

IINFORMASI DAN

IPENGUMPULAN DATA "

~

IPEMERIKSAAN

IVISUAL

~PENGUKURANDIMENSI POMPA

~PENGUJIAN LAB I

1.J ~ ~ ~PENGUJIAN I METALOGRAFI I ANA LISA KIMIA I FRAKTOGRAFI IMEKANIS MATERIAL

POROS

Il

II ANALISA DAN PEMBAHASAN LITERATUR

~

I KESIMPULAN & SARAN IGambar I, Diagram Alir Penelitian

Pemeriksaan Metalografi

Pengujian metalografi bertujuan untukmengamati struktur mikro dari bagian porasyang patah, kemudian dibandingkan denganmaterial yang tidak mengalami kegagalan.Dengan melakukan pemeriksaan metalo-grafi, dapat diketahui apakah ada perubahanstruktur mikro yang terjadi pada materialyang mengalami kerusakan.

Pengujian Tarik

Pengujian kekuatan tarik dilakukanpada material poros dengan bentuk atauukuran sample uji menggunakan standarASTM-A 370 seperti ditunjukkan padaGambar 2. Dimensi spesimen uji tarik ada-lah panjang 50 mm dan diameter 12,5 mm.

Supriyono, Adjiantoro, Analisa Kegagalan ...

Pengujian Kekerasan

Pengujian kekerasan material porosdilakukan di Laboratorium Uji Konstruksi(LUK) BPPT dengan menggunakan metodekekerasan brinell (brinell hardness) denganstandar ASTM-A 370. Pengujian ini dilaku-kan untuk mengetahui kekerasan materialporos pada daerah sekitar patahan dan padaporos bagian lain yang tidak terpengaruh pa-tahan. Sebagai penetrator dipergunakan bolabaja yang telah dikeraskan. Bola baja tersebutditekan masuk ke dalam benda uji dengan be-ban dan waktu tertentu. Besamya beban yangdikenakan pada penetrator tergantung padadiameter bola baja danjenis logam benda uji.Prinsip pengujian adalah dengan menghitungperbandingan beban yang digunakan terha-dap luas daerah tekan.

151

Analisis Komposisi Kimia

Analisis komposisi kimia yang dilaku-kan pada material poros pompa air laut dilaku-kan di Laboratorium Analisa Kimia PusatPenelitian Metalurgi-LIPI. Pengujian dilaku-kan dengan menggunakan spectrometer. Tu-juannya untuk mengetahui jenis kandunganun sur kimia berikut prasentasenya dari mate-rial poros pompa air yang mengalami keru-sakan. Pengujian ini untuk mengetahui unsurutama material, seperti kandungan C, Mn, P,S, Si, Cr, atau Ni. Hasil pengujian kompo-sisi kimia tersebut dicocokkan dengan datastandar spesifikasi material. Dengan cara inidapat diketahui jenis material yang dipakaiporas pompa air tersebut.

PEMBAHASAN

Pompa merupakan salah satu unit pen-ting dalam sistem hidrolik, yang berfungsiuntuk menggerakkan aliran fluida dan men-yalurkannya ke seluruh rangkaian pemipaandan unit proses atau suatu pompa yang dapatmengubah tenaga mekanik atau motor men-jadi tenaga hidraulik atau fluida. Pompa ber-fungsi untuk memindahkan fluida dari sebuahreservoir ke unit proses. Menurut Dietzel,bentuk impeler pompa dibedakan menjadipompa sentrifugal, pompa helikal, pompa di-agonal dan pompa propeler (Dietzel, 1992).Beberapa jenis pompa yang digunakan padasuatu pusat pembangkit tenaga listrik, adalahpompa pengisi ketel, pompa kondensat, pom-pa sirkulasi air, dan sebagainya.

Kerusakan atau kegagalan komponendapat didefinisikan sebagai suatu perubahankomponen atau struktur mesin atau peralatan

praduksi, sedemikian rupa sehingga kompo-nen terse but tidak mampu lagi melaksanakanfungsi sebenamya secara memuaskan (Alex-ander, 2000). Pada dasamya suatu kerusakanyang dialami oleh komponen dapat terjadidalam 2 tingkatan. Pertama, kerusakan sistem(system failure) yaitu apabila mekanisme darisistem tersebut tidak berfungsi secara keselu-ruhan. Kedua adalah kerusakan komponen(component failure), yaitu apabila satu ataulebih dari suatu komponen mengalami keru-sakan sehingga menyebabkan fungsi suatusistem terganggu. Kegagalan komponendapat terjadi pada saat pemakaian, dapat pulaterjadi pada saat pembuatan, penyimpananatau transportasi. Kegagalan dapat juga ter-jadi karena salah desain, misalnya kesalahandalam pemilihan material, penentuan beban,prases pengerjaan, penentuan kondisi ling-kungan operasi yang sangat korosif.

Pada kasus pompa PLTU ini, keru-sakan pompa tersebut tergolong kerusakankomponen, yaitu komponen poras bagianbawah. Poros pompa yang meng-alami patahtersebut selama operasi mengalami pembe-banan dinamis, sehingga ada kemungkinanporos tersebut patah karena lelah (fatigue).Pada saat benda mengalami pembebanandengan beban berulang atau beban dinamis,maka kerusakan dapat terjadi pada tingkat be-ban yang sangat rendah dibandingkan deng-an ketahanan terhadap kondisi statis (Dieter,1992). Walau pembebanan dinamis itu ter-jadi pada daerah elastis, tetapi sudah mampumenimbulkan deformasi plastis secara lokalpada bagian logam yang lemah, atau disebutplastis mikro.

Selain dari itu, poros pompa air yangpatah bekerja dalam lingkungan air laut yang

50

62,5

Gambar 2. Bentuk dan Ukuran Sampel Uji Tarik

152 Jurnal Ilmiah Teknologi & Rekayasa, Volume 15 No.3, Desember 2010

sudah sudah dipakai selama beberapa tahun,sehingga penyebab kerusakan karena korosibisa saja terjadi. Korosi adalah penurunanmutu (degradasi) material logam atau nonlogam karena interaksi secara kimia atauelektrokimia dengan lingkungannya. Bentukserangan korosi yang terjadi pada baja ataumaterial logam adalah korosi merata, korasisumuran (pitting corrosion), korosi celah,galvanis, tegangan, selektif, antar butir, erosidan korosi lelah (fatigue carras ion) (Widiar-to, 1999).

Pengamatan Visual dan Pengukuran Di-mensi Poros CWP

Sebagaimana direncanakan, analisispertama yang dilakukan terhadap komponenyang mengalami kerusakan adalah peng-amatan visual. Pada tahap awal ini dilakukanjuga pengukuran dimensi poros CWP. Peng-ukuran dimensi juga dilakukan terhadapkomponen poros atas yang tidak meng-alamikerusakan sebagai pembanding. Hasil peng-ukuran dimensi poros CWP terlihat pada Ta-

bel 1 sementara hasil pengamatan visual ter-lihat pada Gambar 3.

Berdasarkan hasil pengukuran kelu-rusan poros yang dilakukan, temyata ada ke-lengkungan baik di paros atas maupun porosbawah. Terjadinya kelengkungan pada porospompa air ini awalnya dariausnya bantalan(bearing). Ausnya bantalan yang terbuat darilapisan belzona itu menyebabkan terjadinyaputaran poros yang tidak stabil atau disebutjuga putaran lengkung (rotating bending) dantorsi. Akibat terjadinya putaran poros yangtidak stabil tersebut, timbul tegangan tarikdan tekan pada titik-titik tertentu sepanjangporos bawah dan poros atas. Tegangan tarikke arah horizontal mengakibatkan lengkungmomen (moment bending) yang menyebab-kan lengkungan pada poros meskipun secarafisik tidak nampak. Setelah diadakan peng-ukuran temyata terjadi kelengkungan padaporos atas sebesar 0,4 - 0,6 mm dan porosbawah sebesar 9 mm.

Pemeriksaan visual termasuk melaku-kan pengambilan gambar secara langsung

Tabel 1. Data Hasil Pengukuran Kondisi PorosKondisi Poros Poros Poros

CWP Atas BawahPanjang 2800 mm 3701 mmBesar 0,4 - 0,6 9 mmkelengkungan mmterhadappermukaan porosDiameter dekat 165 mm 165 mmpatahanBerat 450 kg 620 kg

Gambar 3. Pusat Awal Patahan pada PenampangLuar Poros

Supriyono, Adjiantoro, Analisa Kegagalan ... 153

Gambar 4. Posisi Pengamatan Struktur Makro

pada poros bawah yang mengalami patah.Lokasi pengambilan gambar adalah pada pe-nampang patahan dan daerah luar poras seki-tar awal patahan. Pada Gambar 3 bisa dilihatkerusakan yang dialami poros. Pada daerahluar poros terdapat korosi sumuran dekat awalpatahan. Kerusakan tidak begitu jelas terlihatpada penampang patahan karena sedikit ru-sak akibat benturan dan korosi permukaan,namun awal patahan dan patah akhir masihkelihatanjejaknya. Penampang patahan porosakan diperjelas pada pengujian fraktografi.Gambar 4 memperlihatkan potongan penam-pang poros yang patah terse but.

Pengujian Fraktografi

Pada Gambar 5 terlihat adanya se-rangan korosi pada daerah penampang luarporos yang jauh dari awal patahan. Hal inimenunjukkan bahwa poros pompa memangsudah banyak terserang korosi. Dari peng-amatan pada Gambar 5 juga tampak bahwakorosi paling dalam menyerang pada daerahawal patahan.

Daerah awal retak yang diberi tandapanah menunjukkan adanya tanda berupapil-ling marks yang terpusat dan sudah menjalarke dalam pusat poros. Tanda tersebut kurangjelas karena awal retak sudah rusak akibatterbentur dan tergores saat proses pelepasan.Daerah ini terletak di permukaan poros yangterkena oleh korosi sumuran (pitting corro-sion) yang sudah menjalar ke dalam porossehingga menimbulkan konsentrasi teganganyang tinggi.

Gambar 5. Posisi Pengambilan Sampel StrukturMikro pada Awal Patahan Penampang Poras

Terjadinya serangan korosi sumurandiperkirakan disebabkan oleh genangan airlaut yang diam pada awal pemasangan porn-pa. Pada saat pemasangan, pompa tidak lang-sung pakai dan selama menunggu beroperasiporos tergenang air laut. Kemungkinan pe-nyebab yang lain adalah adanya unsur klorida(CI) dalam air laut.

Daerah penjalaran retak (crack prop-agation) ditunjukkan oleh pola berbentukgaris yang berbeda, yaitu garis kasar danhalus. Daerah tersebut terbagi menjadi 2 ba-gian, yaitu daerah fatik kasar terletak di awalretak dan daerah fatik halus terletak di akhirretak. Terlihat pada Gambar 6 bahwa konturpermukaan patahan menunjukkan adanya de-formasi plastis. Deformasi plastis akibat pa-tah ulet juga terlihat pada Gambar 7.

Daerah patah akhir (final fracture) ter-jadi pada akhir siklus tegangan, yaitu padasaat sisa penampang poros tidak mampu lagimenahan beban poros. Patah lelah bisa dike-nali dari permukaan patahannya, yaitu adadaerah yang halus akibat efek gesekan ketikaretakan menjalar akibat siklus pembebanan.Ciri lainnya adalah adanya sisa permukaanyang kasar sebagai daerah patah akhir akibatbeban berlebih. Patah akhir ini bisa bersifatrapuh, ulet, atau kombinasi dari keduanya.Analisis keadaan pembebanan dikaitkan de-ngan bentuk permukaan patahan yang terjadidilakukan dengan melihat referensi penam-pang patahan akibat lelah sebagaimana ter-lihat pada Gambar 8. Pada Gambar 8 terli-hat secara sketsa beberapa kondisi tegangankerja (high nominal stress) atau (low nominal

154 Jurnal Ilmiah Teknologi & Rekayasa, Volume 15No.3, Desember 2010

Gambar 6. Struktur Makro Pada Sampel B.Pembesaran l2x.

stress) untuk beberapa pembebanan.Hasil perbandingan antara Gambar 3

hingga Gambar 8 dengan Gambar 9 sebagaireferensi, yang mirip dengan kerusakan padalower shaft CWP adalah kerusakan yang di-sebabkan oleh pembebanan dinamis. Pembe-banan dinamis disini adalah gabungan antararotating bending dan torsi dengan tingkatpembebanan low nominal stress. Keadaanini menunjukkan bahwa poros bawah CWPtesebut dalam pengoperasiannya menerimabeban yang normal, tetapi dengan adanyarotating bending maka poros menjadi me-lengkung. Faktor awal yang menyebabkanporos terse but patah adalah adanya kelelahandan dipicu juga oleh bagian permukaan yangterkena korosi sumuran yang sudah meram-bat ke pusat poros pompa air.

Pengujian Kekerasan

Pengujian kekerasan dilakukan padamaterial poros pompa air yang patah denganmenggunakan metoda Hardness Brinell (HB).Hasil pengujian kekerasan ditunjuk-kan padaTabe12. Pengujian mengambi14 titik sampelpada penampang patahan (XI' Xl' X3 dan Xc),Keempat nilai yang didapat kemudian dihi-tung rata-ratanya sehingga nilai kekerasan-nya lebih akurat.

Pengujian kekerasan terhadap penam-pang patahan poros dilakukan pada 4 titik,XI' x, X3, dan Xc' Hal ini dimaksudkan un-tuk mencari nilai kekerasan yang lebih akuratdari penampang potongan poros. Nilai ke-kerasan penampang potongan poros hampir

Supriyono, Adjiantoro, Analisa Kegagalan. ..

Gambar 7. Struktur Makro Sampel A.Pembesaran 12x.

merata, setelah dirata-rata dari 4 titik hasilpengujian maka nilai kekerasan penampangporos adalah 127,15 BHN.

Perbandingan pada Tabel 2 menun-jukkan bahwa material poros pompa air nilaikekerasannya relatif lebih rendah dibanding-kan dengan nilai kekerasan material standarAISI 316. Hal ini kemungkinan karena pen-garuh dari material poros yang tidak homo-gen atau komposisi kimia yang kurang se-suai standar. Jika ditinjau hasil uji komposisikimia maka kadar karbonnya lebih rendahdari kadar karbon material standar AISI 316yang akan berakibat terhadap nilai kekerasanmaterial menjadi rendah.

Pengujian Tarik

Pengujian tarik dilakukan pada mate-rial poros sebanyak tiga kali menggunakanmesin uji tarik UPM lOOO. Hasil penguji-annya terlihat pada Tabe1 3. Pengujian tarikdilakukan sebanyak 3 kali pada ujung dekatpenampang patahan poros, yaitu sampel 1,sampe12 dan sampel 3. Ketiga sampel terse-but kemudian diambil nilai kekuatan tarikrata-ratanya sehingga mendapat nilai kekua-tan tarik yang lebih akurat. Sampel uji tarikdibentuk sesuai spesimen uji tarik menurutstandar ASTM - A 370.

Perbandingan kekuatan tarik porospom-pa dengan material standar AISI 316 di-lakukan dalam tiga parameter, yaitu kekuatantarik (tensile strength), kekuatan luluh (yieldstrength), dan perpanjangan (elongation).Perbandingan tersebut terlihat pada dua baristerbawah pada Tabel 3. Nilai kekuatan tarik

155

Gambar 8. Kontur Deformasi Plastis dariPenampang Awal Patahan.Pembesaran 200x Lokasi 3.

...- .•..,,~c::JSJHu.t __ .• ,_ ~("

Gambar 9. Perbedaan Bentuk Permukaan Patahan Akibat KelelahanBerbagai Jenis Pembebanan dan Tingkat Pemusatan Tegangan

Sumber: Adnyana (2003)

material poros pompa air lebih rendah (sebe-sar 7,56%) dari kekuatan tarik material AISI316, tetapi material poros tersebut kekuatanluluhnya naik (sebesar 17,27%) dan perpan-jangannya juga naik (sebesar 17%) diban-dingkan dengan material AISI 316. Hal inimenunjukkan bahwa material poros pompaair terse but bersifat ulet. Akibat sifat materialyang seperti itu maka kecenderungan akanterjadi perpan-jangan atau mulur dan keleng-kungan poros.

156

Analisis Kimia

Analisis komposisi kimia dilakukanpada material poros menggunakan Spectro-meter. Pengujian komposisi kimia ini dila-kukan pada tiga daerah pada poros pompaair. Pengambilan data pada tiga tempat inibertujuan agar hasil pengujian lebih akurat.Hasil pengujian terlihat pada Tabel 4. Peng-ujian komposisi kimia dilakukan pada mate-rial poros yang dipakai. Dua dari tiga hasiluji komposisi kimia menunjukkan bahwa

Jurnal Ilmiah Teknologi & Rekayasa, Volume 15No.3, Desember 2010

Tabel 2. Data Hasil Pengujian Kekerasan BrinellPosisi Xl X2 X3 x, Rata-

pengujian rataPoros 128,2 125,6 129,6 125,2 127,15PompaAirStandar 150AISI316(kondisiannealed)

Tabel3. Data Hasil Pengujian TarikSam pel Sifat Mekanik

Uji Tarik Kekuatan KekuatanTarik Luluh(at), (cry),

N/mm2 N/mm2

Perpan-jangan(e), %

Sampell 533,81 242,64 65Sampe12 549,09 282,62 65Sampe13 541,89 323,50 63Rata-rata 541,60 282,92 64,33NilaiStandarAISI316 585,9 241,25 55(kondisi

annealed)

Tabel 4. Data Komposisi Kimia I Poros CWP dan Komposisi StandarnyaUnsur Hasil Standar 316 Standar 316L StandarKimia Pengukuran (% berat) (% berat) 304L

Poros CWP (% berat)(% berat)

C 0,038 0,08 0,03 0,030Si 0,41 1,00 1,00 1,00S 0,004 0,030 0,030 0,030P 0,03 0,045 0,045 0,045Mn 1,27 2,00 2,00 2,00Ni 8,49 10,00 - 14,00 10,0 - 14,0 8,00 - 12,00Cr 18,92 16,0 - 18,0 16,0 - 18,0 18,0 - 20,0Mo 0,093 2,0 - 3,0 2,0 - 3,0 0V 0,132 0 0 0Cu 0,16 0 0 0W <0,0001 0 0 0Ti 0,005 0 0 0Sn O,QI 0 0 0Al 0,012 0 0 0Nb 0,011 0 0 0Zr 0,006 0 0 0Zn 0,QI5 0 0 0Fe 70,4 61,845 61,895 64,9

Supriyono, Adjiantoro, Analisa Kegagalan ... 157

· .material poras pompa air tersebut mendekatispesifikasi material standar AISI 316.

SIMPULAN DAN SARAN

Kerusakan yang terjadi pada porospompa air CWP ini pada dasamya disebab-kan oleh patah lelah (fatigue fracture). Keru-sakanjenis ini terjadi akibat beban kerja yangdisebabkan oleh pembebanan dinamis berupatorsi dan rotating bending dengan tingkatpembebanan yang masih dalam ambang ba-tas yang diijinkan (low nominal stress).

Kerusakan akibat kelelahan yang ter-jadi pada poros tersebut bisa disebabkan olehkadar karbon pada material poros pompa air(0,06 %C) yang lebih rendah dari standarAISI 316 (0,08 %C). Kerusakan juga bisaditimbulkan oleh kekerasan material porospompa air yang lebih rendah diban-dingkandengan nilai standar stainless steel 316. Fak-tor yang lain adalah ditemukannya sifat uletdan kecenderungan terjadi mulur atau keleng-kung an pada poros. Faktor terakhir adalahadanya korosi sumuran (pitting corrosion)yang menyerang pada permukaan poros yangmerambat ke pusat poras sehingga mengaki-batkan konsentrasi tegangan. Kerusakan po-ros pompa air bisa disebabkan oleh salah satuatau kombinasi dari faktor-faktor tersebut.

Perlu dikembangkan lagi penelitianyang sejenis dengan memilih material poraslain dengan spesifikasi material yang lebihtinggi (terutama ketahanan korasi , kekua-tan tarik dan kekerasan) atau jenis material

158

yang sarna namun dengan spesifikasi yangmemenuhi standar. Analisa kerusakan poraspompa air laut dapat ditambahkan dengananalisa getaran sehingga faktor penyebabkerusakan poros akan lebih cepat diketa-hui. Analisa getaran juga akan memberikanmasukan perlu tidaknya pemantauan getaran(vibration monitoring) selama operasi.

Hal lain yang juga perlu untuk lebihdiperdalam analisanya adalah pengetahuantentang komposisi air laut yang dialirkanmelalui pompa tersebut. Ini agar bisa diketa-hui kandungannya, terutama yang berpotensiterhadap korasi. Harapannya, pada pengem-bangan selanjutnya bisa dibuat adanya usahapencegahan korasi, seperti penggunaan in-hibitor, pelapisan bahan anti karat, atau se-jemsnya.

DAFTAR PUSTAKA

Adnyana, D.N. 2003. Struktur dan Sifat Me-kanis Material Logam. Diktat Kuliah.Program Pasca Sarjana (S2) ISTN. Ja-karta.

Alexander, W.O. 2000. Dasar Metalurgi un-tuk Rekayasawan. Gramedia. Jakarta.

Dietzel, F. 1992. Turbin, Pompa dan Kom-presor. Erlangga. Jakarta.

Vlack, L.H.Y. 1992. Ilmu dan Teknologi Ba-han (Ilmu Logam dan Bukan Logam). Er-langga. Jakarta.

Widiarto, S. 1999. Karat dan Pencegahan-nya. Pradnya Paramita. Jakarta.

Jurnal Ilmiah Teknologi & Rekayasa, Volume 15 No.3, Desember 2010