analisa perhitungan pv.docx
DESCRIPTION
PVTRANSCRIPT
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 Umum2.1.1 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 4HASIL 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 :
P x L = 2 x π x r x h
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 = π x x h
= 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 (S1) 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 PsiR = 24 inciS = 17500 PsiE = 1Maka :
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
R x P = 2 x t x S
S =
Sedangkan pada S2 : 2 x π x R2 x P x L = 2 x π x R x t x S x L
R x P = t x S
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) = 1219 mm
Tebal Plate (Thickness) = 45 mm
= 3.14
Lebar Plate = 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) = 1219 mm
Tebal Plate (Thickness) = 45 mm
= 3.14
Lebar Plate = 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.