93

2.9. Pengujian Non Destructive Test

Non Desturuktive Testing secara garis besar dikelompokkan dalam 2 metode yaitu

metode radiasi dan non radiasi.

Metode radiasi yaitu metode pemeriksaan dengan memanfaatkan sinar radiasi yang

dipancarkan oleh isotop tertentu dan mesin pembangkit sinar-X. Sedangkan metode non

radiasi diantaranya adalah : Ultrasonik, Eddy Current, magnetik Partikel, Dye Penetrant,

Acustic emission dan lain-lain.

Pada dasarnya kedua metode tersebut tidak berdiri sendiri, tetapi saling melengkapi. Metode

pemeriksaan tersebut diaplikasikan sebagai “quality control” dalam : produk metalurgi, proses

metalurgi, komponen pembangkit tenaga listrik konvensional, PLTU, hydro electric power

stations, oil and gas pipelines, aircraft and ships concrete structure dan lain-lain.

Dari gambaran tersebut di atas maka metode NDT mempunyai peranan penting dalam

inspeksi dan control sehubungan dengan produksi industri, konstruksi, instalasi dan operasi

dari fasilitas industri, peralatan dan komponen untuk pabrik dan sebagainya. NDT juga

berperan dalam “in service section” dari power plants, refineries, aircraft, building,

production process and maintenance.

2.9.1. Pengujian Radiografi

1. Sumber radiasi untuk radiografi

Pembangkit Sinar-X

Prinsip kerja pesawat sinar-x : 2 (dua) buah kutub listrik katoda dan anoda diberi

perbedaan tegangan listrik yang cukup tinggi dan berada di ruang hampa. Pada katoda ( yang

berupa filament) akan dipancarkan electron, karena dalam tabung hampa maka electron-

elektron dari katoda akan bergerak sangat cepat kea rah anoda. Terjadi tumbukan antara

elektron akan kehilangan energi yang berubah menjadi panas (sebagian besar) dan pancaran

sinar-X (sebagian kecil).

94

Gambar 2.49. Tabung Sinar X.

Panas yang timbul di anoda harus didinginkan agar target tidak meleleh atau rusak.

Banyak electron yang dilepas oleh katoda sebanding dengan arus yang diberikan pada

filament, sedangkan tegangan-tegangan positif yang diberikan kepada anoda adalah

berhubungan erat dengan kecepatan electron yang menumbik anoda (target) dan mempunyai

hubungan dengan energi sinar yang dipancarkan.

Penetrasi sinar-x ditentukan oleh besar tegangan (kV) yang dihasilkan oleh pemancar

sinar-X.

Hubungan antara panjang gelombang dengan kV adalah :

kV A 12,4 o

=λ

Makin kecil λ daya tembus sinar-X semakin besar, sedang kuantitas sinar-X dapat diatur

melalui arus (mA) pada filamen.

Dual hal yang dapat diatur dalam „control box“ dari pesawat sinar-X adalah arus dan

tegangan.

Katoda Anoda

Target

Sinar X Filamen

95

2.50. Alat Uji Radiografi

2. Interaksi Sinar-X, γ dengan materi.

Bila suatu materi dengan ketebalan tertentu diradiasi maka intensitas radiasi semula

diperlemah setelah melewati material, karena terjadi proses atenuasi.

X-o .eI = I µ

I = intensitas sinar-X, setelah menembus material

Io = intensitas mula-mula

µ = koefisien pelemahan linier

X = tebal material

Perbadaan intensitas inilah yang dipakai sebagai dasar atau dinnfaatkan dalam teknik

radiografi.

I1

I2

I1

I1

I1< I2

96

Jika dipakai film sebagai detektor, maka perbedaan intensitas I1 dan I2 akan menghasilkan

tingkat kehitaman yang berbeda pada film radiografi.

Proses pelemahan sinar-X atau γ akibat interaksi dengan materi dapat dibedakan atas 3

(tiga) peristiwa, yaitu :

- efek photolistrik

- hamburan compton

- Pair production

3. Teknik Sumber Radiasi

Peralatan yang diperlukan untuk pelaksanaan adalah

- sumber radiasi

- benda uji

- film radiografi

- alat penunjang ( survey meter dan lain-lain)

A. Pemilihan Sumber Radiasi

Sumber radiasi dipilih berdasarkan material/benda uji karena daya tembus dari tiap

sumber berbeda. Untuk pesawat sinar-X, voltage dapat diatur berdasarkan ketebalan

material dengan rumus :

X B A V +=

dimana :

V = voltage dalam kilovolt ( kV)

X = tebal benda uji dalam mm

A,B = konstanta dalam tabel

Tebal ( mm ) Al Fe

A B A B

0.05 < x ≤ 5 20 5 40 10

X > 5 40 1.5 75 4.5

97

B. Pemilihan Film radiografi

Film diklasifikasikan sebagai berikut :

Tipe Film Kecepatan Kontras Butiran

1

2

3

4

Rendah

Medium

Tinggi

Sangat tinggi

Sangat tinggi

Tinggi

Medium

Rendah

Halus

Agak halus

Agak besar

Besar

C. Pemilihan SFD

“Source Film Distance“ (SFD) perlu dihitung agar gambar radiografi cukup tajam.

Rumus untuk menghitung SFD adalah :

t-SFD

d - t Ug =

dimana :

t = tebal material

d = diameter sumber

Ug = penombra/unsharpness

Kalau tidak ada syarat lain, maka sebagai patokan dapat diambil Ug = 0.02 inchi = 0.5

mm , d = 2 mm.

Substitusi ke rumus di atas maka akan didapat SFD min = 5 t

D. Pemilihan Penetrameter

Kalau tidak diberikan syarat patokan (spesifikasi), maka pemilihan nomor penetrameter

(peny) dapat diambil 2 % dari tebal benda uji. Misalnya, bila tebal benda uji = 2, maka tebal

peny yang akan digunakan = 0.04.

E. Pemilihan Screen

Screen berfungsi untuk memperpendek waktu penyinaran berlaku untuk kV > 120. Bila

tegangan < 120, maka screen tidak berfungsi. Screen juga berfungsi untuk mengabsorpsi

sinar-sinar pantul. Screen depan dipasang di depan film, screen belakang film.

98

F. Waktu penyinaran dan voltage ( kV)

Waktu penyinaran dan voltage ( kV) dapat dilihat pada tabel (exposure chart), dengan

mengukur tebal benda uji yang akan diperiksa. Arus ditentukan sebesar dengan 5 mA. Tebal

diberikan pada saat pengujian

G. Pelaksanaan Pengujian

1. Set-up Alat

Susunlah peralatan sesuai dengan gambar di bawah

Yang perlu disiapkan sebelum pelaksanaan penyinaran ( lihat exposure chart) adalah :

- waktu penyinaran

- voltage ( kV)

- SFD, Peny, Film

Perhatikan , pintu harus tertutup rapat dan tidak seorangpun ada di dalam ruangan radiasi

pada saat control box akan di on-kan.

2. Film Processing

Film yang telah disinari, harus diproses di ruang gelap agar film dapat diamati dengan viewer.

Urutan proses adalah sebagai berikut :

S = sumber radiasi

F = Film

B = benda uji

Sh = shim

P = penetrameterSFD

1 2 3 41. Devoloper, 3-8 menit2. Air mengalir , 1-2 menit 3. Fixer, 6-15 menit4. Air mengalir , 15-30 menit

5. Dryer , 10-15 menit

99

3. Eveluasi

Setelah film kering, maka dapat dilakukan pengamatan dan evaluasi dari film dengan bantuan

cahaya viewer.

- catat dan identifikasikan cacat yang tampak pada film radiografi

- ukurlah bearnya cacat dengan jangka sorong

- buatlah kesimpulan tentang mutu film radiografi, terutama mengenai kontras film,

density film dan cacat film pada saat processing

- buat kesimpulan dari data-data cacat

2.10. Pengujian Ultrasonik

Ultrasonik adalah salah satu metode uji tanpa merusak (NDT – Nondestructive

Testing) yang menggunakan pancaran gelombang bunyi berfrekuensi tinggi. Gelombang

bunyi yang melalui benda uji tersebut mengalami pengurangan /pelemahan energi (atenuansi)

dan dipantulkan pada batas-permukaan (interface), yang selanjutnya dideteksi di deteksi dan

dianalisa untuk mengetahui ada tidaknya cacat serta lokasi cacat pada benda uji.

Aplikasi utama metode ultrasonik dalam pemeriksaan logam adalah untuk mendeteksi

cacat-dalam secara rinci (lokasi, ukuran, bentuk dan jenis cacat). Disamping itu, metode

ultrasonik digunakan juga untuk mendeteksi cacat-permukaan, mengetahui karakteristik

sambungan (bonding), mengukur ketebalan, mengetahui tingkat korosi, dan menentukan sifat-

sifat fisik, struktur ukuran butir, dan konstanta elastis.

Dalam pemeriksaan logam, dibandingkan dengan metode NDT lainnya, ultrasonik

mempunyai kelebihan :

- Mempunyai tenaga penetrasi paling besar, yaitu dapat pemeriksa sampai kedalaman 6 m.

- Kepekaan sangat tinggi, memungkinkan mendeteksi cacat yang relatif sangat kecil.

- Lebih teliti dalam menentukan letak, estimasi ukuran, bentuk, dan jenis cacat-dalam.

- Indikasi ditampilkan seketika sehingga akan sesuai untuk otomatisasi, pemeriksaan yang

cepat, pemantauan produksi dan kontrol proses.

- Dapat memeriksa benda uji secara keseluruhan (volume).

- Tidak membahayakan operator, peralatan dan bahan disekitarnya.

- Portabel.

Disamping kelebihan-kelebihan diatas, metode ultrasonik mempunyai kelemahan-

kelemahan sebagai berikut :

100

- Benda uji yang kasar, bentuk tidak beraturan, sangat kecil atau tipis, atau tidak homogen

akan sulit untuk diperiksa.

- Benda uji yang kasar, bentuk tidak beraturan, sangat kecil atau tipis, atau tidak homogen

akan sulit untuk diperiksa.

- Diperlukan kuplan untuk menghantarkan gelombang dari transduser ke benda uji yang

diperiksa.

- Diperlukan standar acuan untuk kalibrasi peralatan dan karakterisasi cacat.

2.9.1.1. GELOMBANG ULTRASONIK

Berdasarkan frekuensi, bunyi dapat diklasifikasikan sebagai berikut :

Infrasonic : f < 16 Hz

Audible sonic : 16 Hz < f < 20 kHz

Ultrasonic : f > 20 kHz

Hypersonic : f > 1 GHz

A. Mekanisme Gelombang

Ultrasonik merupakan gelombang mekanis dimana partikel-partikel (atom

atau molekul) bergetar atau beroskilasi disekitar posisi kesetimbangannya.

Gelombang ultrasonik dapat merambat dalam medium elastis seperti padat, cair atau gas,

tetapi tidak dalam ruang hampa. Ketika partikel-partikel suatu bahan elastis

berpindah dari posisi kesetimbangan karena adanya gaya luar, tegangan-dalam akan

bekerja untuk mengembalikan partikel tersebut ke posisi asalnya. Karena

adanya gaya antar-atom antara partikel-partikel yang berdekatan, perpindahan satu

partikel akan menyebabkan perpindahan partikel didekatnya, demikian seterusnya sehingga

terjadi perambatan gelombang.

Amplitudo, model getaran dan kecepatan dari gelombang berbeda-beda untuk

padat, cair dan gas dikarenakan perbedaan jarak antara partikel-partikelnya

yang menyebabkan gaya tarik antara partikel dan sifat elastis bahan akan berbeda.

101

B. Jenis Gelombang

Ada 4 jenis gelombang:1) gelombang longitudinal, 2) gelombang transversal, 3)

gelombang permukaan, dan 4) gelombang Lamb. Dari keempat jenis gelombang

diatas, yang paling banyak digunakan adalah gelombang longitudinal dan transversal.

Gelombang longitudinal dikenal juga sebagai gelombang kompresi dimana partikel

bergerak maju dan mundur searah dengan perambatan gelombang. Gelombang longitudinal dapat

merambat pada semua media padat, cair dan gas.

Gambar 2.51. Gelombang longitudinal

Gelombang transversal atau gelombang geser mempunyai gerakan partikel yang

tegak lurus dengan arah gerakan gelombang. Gelombang ini mempunyai kecepatan kira-

kira 1/2 kecepatan gelombang longitudinal. Gelombang transversal tidak dapat merambat

pada media cair dan gas, kecuali cairan yang sangat kental atau cairan yang merupakan

lapisan yang sangat tipis.

Gambar 2.52. Gelombang transversal

pertikel berbentuk clip. Gelombang ini mempunyai kecepatan ± 0.9 kecepatan

gelombang transversal dan merambat pada permukaan dengan kedalaman aman tidak lebih

besar dari panjang gelombangnya. Oleh karena itu biasanya gelombang permukaan digunakan

untuk memeriksa benda uji yang berbentuk rumit.

102

Gambar 2.53. Gelombang permukaan

Tabel 2.2. Kecepatan gelombang untuk berbagai jenis bahan (km/det)

NO B A H A N V 1 V t V S

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

Baja karbon

Baja paduan

Besi tuang

Baja tahan karat

Aluminium

Udara

Kaca

Plexiglas

Karet

Air

5,94

5,90 - 5,95

3,50 - 5,60

5,39 - 45,01

6,25 - 6,35

0,331

5,57 - 5,77

2,67

2,3

1,49

3,24

- 3,23 - 3,26

2,20 - 3,20

2,99 - 3,36

3,10

-

3,43 - 3,44

1,12

-

-

3,0

3,0

-

2,16 - 3,12

2,79 - 2,90

-

3,13 - 3,14

1,13

-

-

Catatan :

Vl : kecepatan gelombang longitudinal

Vt : kecepatan gelombang transversal

Vs : kecepatan gelombang permukaan

C. Frekuensi

Hubungan antara kecepatan (V) dengan frekuensi frekuensi (f) dan panjang

gelombang (λ) diberikan oleh persamaan berikut :

103

V = f.λ

Kecepatan gelombang akan bergantung pada media yang dilaluinya. Jadi kecepatan

adalah tetap untuk bahan yang sama. Sedang frekuensi adalah bergantung pada

transduser yang dipergunakan. Dimana tiap transduser mempunyai frekuensi yang

tertentu.

Kepekaan, atau kemampuan untuk mendeteksi cacat yang sangat kecil

semakin besar dengan semakin besarnya frekuensi yang dipergunakan, akan

tetapi atenuasi akan semakin besar pula. Oleh karena itu dalam pemeriksaan

dengan ultrasonik hal-hal tersebut mesti dipertimbangkan, terutama dalam pemeriksaan

bahan-bahan yang mempunyai homogenitas yang rendah atau ukuran butir yang relatif

besar. Mempertimbangkan hal tersebut, maka bahan-bahan tertentu akan sesuai

untuk diperiksa dengan menggunakan frekuensi yang tertentu, yaitu:

Tabel 2.3. Frekuensi transduser yang sesuai untuk berbagai jenis bahan.

No B A H A N FREKUENSI

1

2

3

4

5

6

7

Aluminium, besi, baja

Logam cor/tuang

Komposit

Karet

Keramik, batu bata

Kayu

Beton

2 - 6 MHz

0,5 - 2 MHz

0,5 – 2 MHz

1 – 5 MHz

0,25 – 1 MHz

0,05 – 0,5 MHz

0,025 – 0,25 MHz

D. Impedansi Akust ik

Impedansi akustik digunakan untuk menghitung jumlah energi yang dipantulkan

maupun yang diteruskan (ditransmisikan) pada batas-permukaan (interface) dari 2 media. Jika

2 media mempunyai impedansi akustik yang hampir sama, maka tidak akan ter jadi pantulan,

hampir semua energi 2 gelombang akan ditransmisikan. Sebal iknya jika impedansi akustik

dari 2 media jauh berbeda. Maka hampir semua energi gelombang akan dipantulkan. Impedansi

104

akustik (Z) suatu media berbanding lurus dengan berat jenis ( ρ ) dan kecepatan

gelombang (V) melewati media tersebut.

Z = ρ v

Untuk sudut datang 0ο (tegak lurus permukaan), prosentase energi yang dipantulkan

(R) dan yang ditransmisikan (T) dapat dihitung dari persamaan berikut :

R = (Z2 – Z1)2 /.(Z2 + Z1)2

T = 4Z2Z1 / (Z2 + Z1)2

E. Pelemahan (Atenuasi)

Terdapat 3 faktor utama yang menyebabkan terjadinya atenuasi energi

ultrasonik, yaitu: penyerapan (absorption), scattering dan difraksi (diffraction).

a) Penyerapan (absorption) :

Sebagian energi ultrasonik diubah menjadi panas ketika melewati suatu media.

b) Scattering

Ketidak-homogenan bahan seperti adanya inklusi, porositas, grafit dalam besi

tuang, perbedaan jenis kristal atau fasa akan menyebabkan terjadinya scattering.

c) Difraksi

Pembelokan gelombang pada ujung reflektor (interface). Dipengaruhi oleh

kekasaran, ukuran dan bentuk interface.

F. Perubahan Bentuk Gelombang ( Mode o f Conversion)

Ketika gelombang, ultrasonik datang pada suatu interface dengan sudut

datang 00 ( tegak-lurus permukaan), maka gelombang tersebut akan dipantulkan atau diteruskan

tanpa terjadi perubahan arah. Akan tetapi j ika sudut datang gelombang bukanah

00, maka akan terjadi perubahan bentuk gelombang ( mode of conversion ) dimana

akan dihasi lkan gelombang pantul dan gelombang bias yang dapat, berupa

gelombang longitudinal, transversal maupun permukaan (lihat gambar 2.54).

105

Gambar 2.54. Perubahan bentuk gelombang

Hubungan antara sudut dan gelombang datang, pantul dan bias pada gambar 2.54

dapat diberikan berdasarkan hukum Snellius, yaitu:

sin α1/V1(1) : sin α’1/V1(1) = sin α’t/V t(1)

= sin β1/V1(2) = sin βt/Vt(2) 2.9.1.2. Proses Pemeriksaan

Terdapat beberapa metode untuk membangkitkan gelombang ultrasonik, tetapi yang paling banyak dipakai dalam bidang NDT adalah metode yang berdasarkan pada prinsip PIEZOELECTRIC EFFECT, yaitu jika suatu jenis kristal dibebani (tarik atau tekan), maka akan dihasilkan muatan listrik pada permukaan kristal tersebut akan terjadi deformasi/vibrasi, merenggang atau menyempit bergantung pada jenis muatan yang diberikan.

Piezoelectric effect dapat dihasilkan oleh kristal-kristal berikut : quartz, barium titanat, turmalin, lithium sulfat, plumbum metaniobat, dan plumbum zirkonat titanat.

Gambar 2.55. Jenis-jenis probe.

106

Terdapat beberapa jenis probe (piezoelectric) yang biasa digunakan dalam

pemeriksaan ultrasonik, yaitu (lihat gambar 2.55)

a) Straight Beam (pancaran langsung)

Gelombang ultrasonik yang dipancarkan tegak lurus permukaan benda uji.

Probe ini dapat dipergunakan untuk metode pulse-echo (pulsa gema) atau transmisi.

Untuk metode pulsa-gema dapat digunakan satu atau 2 probe, dimana pemakaian

2 probe digunakan ketika memeriksa benda uji yang bentuknya tidak beraturan.

b ) Angle Beam (pancaran menyudut)

Gelombang u l t r a s on ik yang d ipancarkan membentuk sudu t te rhadap

permukaan benda uji . Probe ini biasanya digunakan untuk memeriksa plat,

pipa atau bejana, dan benda uji dengan bentuk y ang t idak dapa t d iper iksa

dengan probe s t ra ight beam.

c) Dual Element (berkristal dua)

D en g an memiliki dua buah kristal pada satu probe (yang sa tu ber fungs i

sebagai t ransmi ter dan yang la innya sebagai rece iver ) , maka akan

terbebas dar i pengaruh pulsa t ransmit te seh ingga dapat memeriksa cacat

yang berada di dekat perrmukaan.

d) Delay Tip (mempunyai penunda)

D en g an a danya batang penunda akan menghilangkan pengararuh "d ead

zon e" (d ae r ah y an g t idak d apat diperiksa) sehingga biasanya probe in i

d igunakan untuk pengukuran ketebalan plat yang t ip is .

e) Immersion (rendam)

Dengan adanya media air sebagai penunda dan sebagai kuplan, maka jenis

ini dapat digunakan untuk pemeriksaan benda uji yang t ip is dan mempunyai

kecepatan pemeriksaan yang t inggi serta pemeriksaan dapat diotomatisasi.

2 .9 .1 .3 . Metode Pemeriksaan

Pemeriksaan dengan ultrasonik dilakukan dengan memonitor/memantau hal-hal

berikut :

─ Pantulan energi dari interface antara logam dan gas, logam dan cairan, atau

diskontinuitas yang ada di dalam benda uji.

─ Waktu tempuh gelombang buny i ke t ika melewati benda uji, dari transmitter ke

107

receiver.

─ Atenuasi pancaran gelombang bunyi ketika melewati benda uji.

─ Frekuensi resonansi benda uji.

Pada pr ins ipnya terdapat 3 macam metode pemeriksaan dengan ultrasonik,

yaitu :

A. Metode transmisi (transmission method).

B. Metode pulsa-gema (pulse-echo method).

C . Metode resonans i ( resonance method) .

A. Metode Transmisi

Metode transmisi di dasarkan pada pengukuran perubahan intensitas gelombang bunyi

yang ditransmisikan melewati benda uji. Pengukuran dilakukan dengan menggunakan 2 buah

probe, satu probe berfungsi sebagai pemancar (transmitter) dan satu probe sebagai penerima

(receiver) pengurangan intensitas gelombang setelah melewati benda uji dikarenakan sebagian

gelombang dibelokkan, dipantulkan dan sebagian lagi diteruskan yang kemudian diterima

oleh receiver (lihat gambar 2.56).

Gambar 2.56. Metode transmisi

Kekurangan dari metode ini adalah :

─ Kepekaan rendah.

─ Letak dan bentuk cacat tidak dapat diketahui, hanya mengetahui ada tidaknya cacat

didalam benda uji.

─ Transmitter dlan receiver harus saling berhadapan.

─ Permukaan benda uji dimana transmitter dan receiver ditempatkan harus

paralel/sejajar.

─ Permukaan benda uji harus bebas dari deposit.

108

B. Metode Pulsa-gema (pulse-echo)

Pada metode pulsa-gema, pulsa gelombang ultrasonic dipancarkan oleh probe kedalam

benda uji yang diperiksaa. Jika pulsa tersebut mengenai cacat atau permukaan lain, maka

pulsa gelombang akan dipantulkan kembali ke probe yang selanjutnya

dimonitor/dianalisa besarnya energi pulsa dan waktu tempuh pulsa yang

diterima.

Pulsa gelombang (pulsa mekanis) yang kembali ke probe diubah menjadi

pulsa listrik yang ditunjukkan sebagai titik tetapi karena kecepatannya sangat

tinggi maka pada layar akan terlihat sebagai garis. Untuk menunjukkan pulsa

gelombang yang dipantulkan oleh cacat atau permukaan yang lain, pulsa listrik

dibelokkan ke arah vertikal dan dibelokkan kembali ke bawah, ke garis dasar

layar. Titik yang dibelokkan terasebut dinamakan “ECHO”

Ketika pulsa listrik dikirimkan ke kristal untuk membangkitkan pulsa gelombang,

terdapat pulsa listrik yang dipantulkan kembali, sehingga di layar akan terlihat adanya

transmitter echo. Jadi, jika terjadi suatu pemeriksaan benda uj i terdapat cacat ,

maka di layar akan terdapat 3 macam echo yaitu (lihat Gambar 2.57).

─ Transrmitter echo : akibat pemancaran pulsa listrik.

─ Defect echo : dari cacat.

─ Back echo : dar i dinding/sisi belakang.

Gambar 2.57. Metode pulsa-gema (pulse-echo method)

Kelebihan dari metode puIsa-gema adalah:

- Untuk pemeriksaan hanya diperlukan satu permul:aan.

- Lokasi, bentuk, dan ukuran cacat dapat ditentukan.

109

Selain kelebihan di atas, metod e ini mempunyai kekurangan yaitu kemampuan

resolusi yang kecil, hanya dapa t memeriksa benda uji dengan ketebalan lebih besar dari

5 mm, kecuali dengan T - R (transmitter-receiver) probe yang mampu memeriksa benda uji

dengan tebal 1 mm.

C. Metode Resonansi

Resonansi adalah berkaitan dengan sifat fisik yang dimilikik oleh benda uji karena

dimensinya. Sifat tersebut m e n y e b a b k a n b e n d a u j i bergetar pada frekuensi-diri

ketika didekati suatu benda yang bergetar pada frekuensi tersebut.

Pada metode ultrasonik, resonansi terjadi ketika panjang lintasan gelombang

merupakan kelipatan setengah panjang gelombang. Jadi resonansi akan terjadi jika:

d = n .λ/2 atau d = n.V/2f

Dimana

d = P anjang lintasan gelombang

n = Bilangan bulat

λ = Panjang gelombang

V = Cepat rambat gelombang bunyi

f = frekuensi

Resonansi dipengaruhi oleh bahan, bentuk dan dimensi benda uji. Metode ini

biasanya hanya digunakan untuk pengukuran ketebalan benda uji.

KALIBRASI

Kalibrasi dilakukan setiap kali sebelum dilakukan pemeriksaan. Tujuan kalibrasi

adalah untuk:

- Menentukan karaktaristik operasi peraIatan dan probe.

- Memberikan kondisi pengujian yang dapat diu1angi kembali.

- Membandingkan t i n g g i dan lokasi echo dari cacat di dalam benda uji dengan

echo cacat buatan di dalam tes blok.

Sesuai dengan penggunaannya, terdapat beberap macam tes blok:

Blok kalibrasi IIW (K1 atau V1)

Blok DIN 54122 (K2 atau V2)

110

Blok IOW

Blok acuan ASME

Blok area-amplitude

Blok distance-amplitude

Kalibrasi Pemakaian Normal Probe

Sesuai dengan tujuan praktikum ini, kalibrasi pemakaian normal probe bertujuan

untuk memperoleh nilai skala pada layar iloskop disesuaikan dengan kondisi pemeriksaan

yang akan dilakukan. Untuk melakukan kalibrasi digunakan blok kalibrasi (K1 atau V1).

Gambar 2.58. Peralatan Kalibrasi Pemakaian Probe

Misal untuk pengujian 200 mm, dan diketahui bahwa layar osiloskop mempunyai

10 skala kearah horisontal, maka:

mm/SKT 20SKT 10

mm 200(SKT) skala maksimumjumlah

pengujiadaerah gelombangLintasan ===K

s = K.T atau T = s/K

dimana:

T : jumlah skala (SKT)

s : lintasan gelombang

K : faktor perhitungan

111

Selanjutnya dengan nilai K=20 mm/SKT dan kalibrasi dilakukan pada blok

kalibrasi K 1 (V1) , jika ketika probe diletakkan pada:

1) s = 100 mm, maka echo akan muncul di T = 100/20 = 5 SKT.

2) s = 200 mm, maka echo akan muncul di T = 200/20 = 10 SKT.

2.9.1.4. Pemeriksaan dengan Normal Probe

Dalam praktikum ini hanya dibatasi pengenalan pemakaian normal probe, yaitu

untuk mendeteksi dan mengetahui posisi cacat buatan (lubang bor) didalam suatu benda

uji dan mengukur ketebalan suatu benda uji, untuk mendeteksi cacat dapat dilakukan

dengan langkah-langkah sebagai berikut:

(1) Melakukan kalibrasi sesuai dengan 5.1.

(2) Melakukan pemeriksaan benda uji dengan menggcser-geser probe pada

permukaan benda uji sampai diperoleh echo cacat (defect echo). Echo cacat akan

selalu terletak diantara transmitter echo dan back echo.

(3) Posisi cacat dapat dihitung, yaitu sebagai hasil perkalian antara faktor K dengan

jumlah SKT dari posisi echo cacat pada layar.

S = K.T (mm)

= jarak dari permukaan benda uji dengan permukaan cacat.

Hasil pemeriksaan akan nampak seperti ditunjukkan pada gambar

Gambar 2.59. Tampilan layar dengan adanya cacat

112

2.9.2. Pengujian Dengan Metode Magnetik Partikel

Berbagai jenis material seperti: baja, besi cor, alumunium, tembagta, nikel, kayu, dan

kertas didekati oleh magnet alam yang peramanen, maka ada sebagian material yang tertarik

dan sebagian lagi tak terpengaruhi. Dasar tersebut dapat diartika bahwa : besi, nikel dan

kobalt adalah material elektromagnetik.

Suatu batang magnet dipotong-potong menjadi kecil, maka tiap bagian yang kecil

tersebut masih bersifat magnet yang mempunyai kutub utara dan kutub selatan. Sifat magnet

ini masih dipunyai sampai pada elemen strukturnya yang disebut “Elemen Magnet”

Material ferromagnet, elemen magnet yang tidak teratur tersebut, mudah diserahkan

melalui magnetisasi. Dan melalui magnetisasi elemen magnet tersebut kembali menjadi tidak

teratur lagi.

Material non ferromagnetik, dalam magentisasi elemen magnetnya sukar disebabkan

(lihat gambar 2.60) skema dari material yang mengalami magnetisasi

Gambar 2.60. (a). Orientasi.-elemen yang tidak beraturan sebelum magnetisasi (b). Orientasi elemen magnet yang searah/teratur, waktu magnetisasi.

Medan Magnet

suatu batang magnet yang diletakkan diatas kertas dan kemudian ditaburi dengan

serbuk besi, maka pada permukaan kertas akan memperlihatkan garis-garis medan magnet.

Garis medan magnet tersebut tertutup, berjalan dari kutub utara ke kutub selatan.

113

Pada gambar berikut, menunjukkan bila 2 (dua) batang magnet saling

didekatkan kutub utara dari satu batang magnet dekat dengan kutub selatan dari

batang magnet yang lain. Dari gambar juga diperlihatkan adanya garis-

garis medan magnet bila pada daerah tersebut ditaburi dengan serbuk besi.

Sekarang bila diantara kedua batang magnet tersebut diletakkan sebuah

batang besi, maka fluk magnetik tambah tinggi, begitu pula kuat medan

magnetnya. Jadi batang besi mempunyai efek dapat menaikkan fluk

magnetik.

Sekarang akan diperlihatkan medan magnet yang ditimbu1kan oleh

suatu kawat konduktor yang dialiri arus 1istrik. Garis medan magnet yang

ditimbulkan akan berupa 1ingkaran yang mengelilinginya batang tersebut.

114

Bila dari kawat konduktor tersebut dibuat suatu kumparan, kemudian

dialiri listrik maka garis-garis medan magnet yang terjadi serupa.dengan garis

medan magnet yang ditimbulkan oleh batang magnet.

2.9.2.1. Pinsip Dasar

Bila medan magnet terdapat dalam suatu benda yang kebetulan terdapat

cacat (crack) dan arah panjangnya tegak lurus dengan arah lintasan

medan magnet, maka lintasan medan magnet akan dibelokkan (leakage filed).

Arah pembelokan seta bentuknva tergantung pada macam dan dimensi dari

cacat.

Bilamana diatas permukaan benda yang mempunyai cacat tersebut

ditaburi atau disemprot dengan butiran-.butiran yang bersifat magnet,

maka dipermukaan tepat diatas

115

Metoda magnetic partikel sangat terbatas sekali penggunaannya, yaitu

hanya dapat diterapkan pada benda atau material yang dapat bersifat

ferromagnetic (bila 0). Metoda ini selain dapat mendeteksi cacat diatas

permukaan juga cacat-cacat yang letaknva dekat dibawah permukaan.

Untuk membuat benda uji bersifat magnetic dapat dilakukan dengan jalan

mengalirkan arus listrik (self circulation), merambatkan medan magnet (joch

magnetizing) atau secara kombinasi dari kedua metoda diatas (lihat gambar 2.61)

prinsip metode magnetic partikel ).

Gambar 2.61(a). .Garis-garis medan magnet tidak terganggu karena tidak

ada retak dalam benda. (b). Garis-garis medan magnet akan terganggu pada lokasi

retak.

METODA MAGNETISASI

Dikenal beberapa metoda magnetisasi untuk membuat benda uji bersifat

magnet, yaitu :

a. Yoke magnetisasi

- magnet tetap

- elcktroinagnet

b. Magnetisasi dengan konduktor

- memakai kumparan

- memakai kabel

c. Current flow (aliran arus)

- self current flow

- induction current flow

d. Secara kombinasi

116

YOKE MAGNETISASI

Dalam metoda yoke magnetisasi, benda diletakkan diantara kedua kutub

dari magnet tetap atau elektromagnet.

Untuk ini arah panjang cacat harus tegak lurus degan garis penghubung

kedua kutub atau dengan perkataan lain cacat harus melintang dengan arah medan

magnet keuntungan dari metoda ini adalah dapat menghindari bagian benda yang

terbatas karena disini tidak ada arus listrik yang mengalir.

Sistem pemakaian metoda ini seperti terlihat dalam gambar 2.62.

Gambar 2.62. Magnetisasi benda dengan Yoke

KURVA HISTERISIS

Bila besi dikenakan kuat medan H, maka pada besi tersebut akan

muncul induksi magnet B. Hubungan antara kuat medan H dan induksi

magnet B dikenal dengan larva isterisis. Bila kuat medan H ditambah, maka

induksi magnet B juga bertambah besar yang pada harga tertentu,

walaupun harga H ditambah maka harga B akan konstan. Kondisi ini disebut

dalam keadaan jenuh.

Sekarang bila harga H kemudian diturunkan, maka harga B juga turun,

akan tetapi saat H =0, maka B tidak sama nol, tetapi B =a. Pada kondisi ini artinya

saat kuat medan tidak ada, akan tetapi induksi magnet masih tetap ada

dalam benda tersebut, ini dikenal dengan remanen. karena masih ada sisa

117

magnet, maka bentuk komponen-komponen tertentu setelah benda

diinspeksi perlu dilakukan dengan. Peristiwa histerisis secara lengkap

sererti tertera dalam gambar

VI . BUTIR MAGNETIK

Butiran magnetik yang dipakai bisa berupa butiran besi (Fe C) atau

oksida besi (Fo2 03 atau Fe3 04). Ukuran butiran (rain) berkisar 60 - 300

mµ .

Pemakaian butiran magnetik dapat dalam keadaan kering (dry method)

atau dalam keadaan basah (wet method). Pada metoda kering permukdaan

benda uji harus kering dan bebas dari minyak/oli.

Dalam metoda basah, partikel harus dicampur dengan medium cair, air

sebagai medium harus dicampur dengan bahan lain seperti bahan anti karat,

anti buih dan media basah. .

Gambar 2.63 . Peralatan Magnetik Partikel

118

2.9.3. Pengujian Dengan Metode Dye Penetrant

Pemeriksaan dengan penetrant ini dilakukan untuk cacat permukaan (cacat

retak) dan dapat digunakan untuk material metal atau non metal. Sedangkan untuk

cacat yang tidak sampai kepermukaan cara ini tidak dapat dipakai.

Persyaratan yang diperlukan untuk mendapatkan hasil yang sebaik

mungkin adalah :

• Benda yang diperiksa permukaannya harus bersih terhadap segala macam

kotoran, minyak, oli, parafin dan lain sebagainya. Dimana kotoran-kotoran

tersebut akan menutupi cacat yang diperiksa.

• Benda yang diperiksa harus dalam keadaan kering dan tidak keropos

(porous).

• Kalau permukaan benda dicat, maka hilangkan cat tersebut dengan kertas

anplas.

I.. Bahan-bahan yang diperlukan

Sebagai bahan pembersih untuk membersihkan benda yang akan diperiksa dapat digunakan

bensin, acetone atau bahan kimia lain yang bersifat serupa dengan bahan pembersih diatas. Sedangkan

bahan pembersih kedua yang fungsinya untuk membersihkan penetrant yang menempel pada benda

yang diperiksa adalah cairan pembersih (cleanr) dan biasanya dijual bersama satu set dengan penetrant dan

developer.

Tetapi dapat juga dipakai air hangat, minyak bensin atau acetone atau caira,i lain yang murah

harganya, tidak merusak benda yang diperiksa (menyebabkan berkar,it) dan tidak beracun.

Bahan yang diperlukan untuk pemeriksaan dengan penetrant :

- Penetrant, ada yang berwarna (merah) atau berpendar (fluorescent) pada

cahaya lampu ultraviolet

- Cleaner (pembersh)

- Developer, berbentuk serbuk atau cairan (serbuk tersebut dilarutkan

da1am pelarut) .

2. Prinsip Kerja

Setelah semua persyaratan diatas dilakukan dilakukan, maka pekerjaan dapat

dimulai

119

- Penetrant disemprotkan pada permukaan benda yang diperiksa sehingga

merata.

Maka penetrant tersebut akan meresap ke dalam cacat pada permukaan dari

benda, kemampuan meresapnya adalah merupakan ukuran sensitifitas. Jikalau

kemampuan meresapnya pada cacat yang kecil adalah baik, maka sensitifitasnya

adalah tinggi dan hal ini dicantumkan dari industri yang menghasilkan penetrant

tersebut sampai batas mana cacat permukaan dapat dideteksi.

- Biarkan penetrant pada permukaan benda 5-15 menit untuk memberi

kesempatan meresapnya penetrant pada cacat.

- Bersihkan penetrant tersebut dengan bahan pambersih dan

usahakan tak ada penetran pada permukaan benda yang diperiksa.

Perlu diketahui bahwa tersebut tetap/tinggal pada cacat

permukaan meskipun penetrant telah bersih ciri permukaan benda

(lihat gambar)

- Biarkan permukaan benda mengering dan setelah itu semprotkan

cairan caveloper. Karena cairan akan mengadakan reaksi dan

menarik penetrant kepermukaan serta akan memberikan warna

(merah).

120

Pre- Apply Remove

Apply inspectio

121

2.9.4. Pengujian dengan Metode Eddy Current

Pengujian tidak merusak diperlukan untuk mengetahui sifat atau keadaan

suatu bahan atau konstruksi, tanpa harus merusak bahan atau konstruksi yang

diperiksa. Sebagai contoh, untuk memeriksa ketebalan lapisan cat pada dinding

pesawat terbang, atau untuk memriksa keretakan halus yang tidak keluihatan

secara visual, tidak mungkin dilakukan dengan cara memotong atau membongkar

konstruksi pesawat. Dalam hal seperti inilah Pengujian Tidak Merusak

memegang peranan penting.

Metoda Eddy Current merupakan salah satu dari metoda dari beberapa Pengujian

Tidak Merusak (Non Destructive Testing; NDT).

Penggunaan Metoda Eddy Current dalam pengujian bahan/konstruksi meliputi :

1. Mengukur tebal lapisan pada logam (lapisan non logam dan logam)

2. Mendeteksi retak

3. Mengukur konduktivitas

4. Mengukur ketebalan (terbatas)

5. Menguji korosi

6. Menguji cacat material

Pengujian dengan metoda Eddy Current memiliki beberapa kelebihan

dibanding metoda NDT lainnya, yaitu :

1. Tidak memerlukan kontak listrik langsung dengan benda uji

2. Peralatan Eddy Current dapat dikembangkan untuk pengujian yang cepat dan

mudah dilaksanakan

3. Mampu mendeteksi retakan yang terjadi pada lapisan dalam yang terlindung

oleh lapisan logam lainnya

4. Pada setiap kali pengujian, lapisan cat/pelindung tidak perlu dihilangkan

2.9. Prinsip Pengujian

Bila pada benda uji terdapat retakan, maka pada daerah retakan, distribusi EC

terganggu, sehingga bila probe berada tepat pada retakan, impedansi probe relatif

lebih besar dibanding kalau probe berada pada bagian yang tidak ada retakannya.

122

Gambar 2.64. Peralatan Pengujian Eddy Current

Dalam pengujian, peralatan EC terlebih dahulu harus dikalibrasi; kita harus tahu,

pada simpangan jarum penunjuk berapa yang bisa diinterpretasikan sebagai ada

tidaknya retakan pada benda uji.

Pada percobaan mendeteksi retakan pada permukaan logam pada posisi probe di

bagian yang tidak ada retakan dianggap sebagai posisi referens. Pada posisi

referens ini harga impedansi dianggap impedansi referens (acuan/standard).

Dalam melacak retakan probe digeser-geser di daerah yang dicurigai ada retakan.

Tepat pada retakan impedansi probe, seketika membesar.

Impedansi yang membesar akan terbaca pada indikator display yang kemudian

dapat diinterpretasikan sebagai retakan.

Benda Uji

Probe

Indikator meter

1