LAPORAN

PENELITIAN TUGAS AKHIR

ANALISA KOMPOSISI KIMIA MATERIAL PIPA

SUPERHEATER PADA BOILER TAKUMA N900R

KAPASITAS 24 TON/JAM DENGAN

ALAT SPECTRO MAX

SITI RAHAYU

1202377

PROGRAM STUDI

TEKNOLOGI PENGOLAHAN HASIL PERKEBUNAN

SEKOLAH TINGGI ILMU PERTANIAN

AGROBISNIS PERKEBUNAN

MEDAN

2016

LAPORAN

PENELITIAN TUGAS AKHIR

Diajukan Untuk Memperoleh Gelar Sarjana Sain Terapan Diploma IV

Pada Program Studi Tekonologi Pengolahan Hasil Perkebunan

Sekolah Tinggi Ilmu Pertanian

Agrobisnis Perkebunan

ANALISA KOMPOSISI KIMIA MATERIAL PIPA

SUPERHEATER PADA BOILER TAKUMA N900R

KAPASITAS 24 TON/JAM DENGAN

ALAT SPECTRO MAX

SITI RAHAYU

1202377

PROGRAM STUDI

TEKNOLOGI PENGOLAHAN HASIL PERKEBUNAN

SEKOLAH TINGGI ILMU PERTANIAN

AGROBISNIS PERKEBUNAN

MEDAN

2016

HALAMAN PERSETUJUAN LAPORAN PENELITIAN TUGAS AKHIR

Nama Lengkap : SITI RAHAYU

Nim : 1202377

Program Studi : TEKNOLOGI PENGOLAHAN HASIL PERKEBUNAN

Judul Tugas Akhir : ANALISA KOMPOSISI KIMIA MATERIA PIPA SUPERHEATER PADA BOILER TAKUMA N900R KAPASITAS 24 TON/JAM DENGAN ALAT SPECTRO MAX.

Mengetahui, Menyetujui, Ka. PS TPHP Pembimbing I Pembimbing II

Giyanto, STP., MT

Arnold PG Lbn Gaol, ST., MT

Mahyunis, ST., MT

HALAMAN PENGESAHAN LAPORAN PENELITIAN TUGAS AKHIR

Nama Lengkap : SITI RAHAYU

Nim : 1202377

Program Studi : TEKNOLOGI PENGOLAHAN HASIL PERKEBUNAN

Judul Tugas Akhir : ANALISA KOMPOSISI KIMIA MATERIA PIPA SUPERHEATER PADA BOILER TAKUMA N900R KAPASITAS 24 TON/JAM DENGAN ALAT SPECTRO MAX.

Menyetujui,

Pembimbing I Pembimbing II

Arnold PG Lbn Gaol, ST., MT Mahyunis, ST., MT

Mengetahui,

Ketua Ka. PS TPHP

Wagino, SP., MP Giyanto, STP., MT

Pembimbing Tugas Akhir : 1. Arnold PG Lbn Gaol, ST., MT

2. Mahyunis, ST., MT

Tim Penguji : 1. Zulham Effendi, ST., M.Sc.Eng

2. Giyanto, ST., MT

Telah diuji pada tanggal 10 bulan Oktober Tahun 2016

i

RINGKASAN

SITI RAHAYU, ANALISA KOMPOSISI KIMIA MATERIAL PIPA SUPERHEATER PADA BOILER TAKUMA N900R KAPASITAS 24 TON/JAM DENGAN ALAT SPECTRO MAX. Tugas Akhir Mahasiswa STIPAP Program Studi Teknologi Pengolahan Hasil Perkebunan Dibimbing oleh Arnold PG Lbn Gaol, ST., MT dan Mahyunis, ST., MT

Pipa superheater adalah salah satu komponen pada boiler yang berfungsi untuk merubah uap basah menjadi uap kering yang kemudian dikirim untuk memutarkan turbin, dengan suhu pemanasan 260oC s.d 350oC. Boiler Pengolahan pada Pabrik kelapa sawit terjadi kegagalan pada salah satu komponen pipa superheater dimana pipa tersebut mengalami pecah. Mengetahui penyebab kegagalan pada pipa tersebut dilakukan pengujian secara mekanik dengan pengujian komposisi kimia dengan menggunakakn spectro max. Sebagai pembanding digunakan data standart awal pipa superheater kode pipa JIS G3461 grade STB35 STB 340. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui unsur komposisi kimia yang terdapat didalam material pipa superheater dan mengetahui pengurangan unsur komposisi kimia pada material pipa superheater yang mengalami kerusakan. Penelitian ini dilaksanakan di Laboratrium Putra Baja Deli Belawan, Waktu penelitian selama 4 bulan, dari bulan Mei s.d Agustus 2016. Penelitian ini dilakukan dengan menggunakan metode eksperimental dengan penentuan titik sampel pada satu pipa superheater yang mengalami kerusakan, yaitu Titik sampel keadaan baik (Sampel A1) dan Titik sampel pecah (Sampel A3). Masing-masing titik sampel mengalami 4 kali pengulangan dalam pengujian. Jenis pengamatan yang dilakukan adalah Unsur komposisi kimia yang terkandung pada material pipa superheater. Hasil Penelitian komposisi kimia menunjukkan bahwa material pipa Superheater mengalami penurunan dengan selisih rata-rata Karbon (C) 0,15 %, Silikon (Si) 0,14 %, Mangan (Mn) 0,06 %, Belerang (S) 0,024 % dari persyaratan standart JIS3461 Grade STB35 STB 340 dan material pipa Superheater tergolong baja karbon rendah dengan presentase kadar Karbon (C) standart 0,18 %, < 0,30 % sehingga pipa superheater tersebut tidak tahan pada temperatur diatas 350 oC secara terus-menerus sehingga menyebabkan pipa tersebut mengalami pecah karena adanya proses perlakuan panas yang berlebih secara terus-menerus.

Kata Kunci :Boiler, Pipa Superheater, Standart JIS 3461 Grade STB35 STB 340, Pengujian Spectro Max, Unsur komposisi kimia.

ii

ABSTRACT

SITI RAHAYU, Analyzing the chemical composition pipe material SUPERHEATER in boiler TAKUMA N900R capacity 24 ton/hour by using SPECTRO MAX tool. STIPAP's student Thesis of Technology Study Program of Plantation Corps. Guided byArnold PG Lbn Gaol, ST., MT dan Mahyunis, ST., MT

Superheater pipe is a kind of component in boiler that is function is to change wet steam become dry steam which then sent to twiddle the turbine, by the climate warming 260 oC s.d 350 oC. In processing the palm factory happen the boiler failure in one superheater pipe component where the pipe is broken. To know the cause of failure is done examination mechanics way by examine the chemical composition by usingspectro max. As the comparison is used the started data standard superheater pipe in pipe code JIS G3461 grade STB35 STB 340. The purpose of the research is to know the chemical composition element that there is pipe superheater material and knowing the element decreasing of chemical composition in pipe superheater material that is having the damage. The research was done in Putra Baja Deli Belawan laboratory. The research time is four months, start from Mey s.d August 2016. The research was done by using experimental method by determining the sample point in a superheater pipe that is having damage, namely good condition of sample point that has 4 times in examination. The kind observation was done by chemical composition element which contain in superheater pipe material. The result research chemical composition show that the pipe superheater material has the decrease by the difference of average Carbon (c) 0,15 %, Silicon (Si) 0,14 %, Manganese (Mn) 0,06 %, Brimstone (S) 0,024 % from the standard qualification JIS3461 Grade STB35 STB 340 and pipe material superheater clasified low carbon steel with the percentage of carbon content (c) standard 0,18 %, < 0,30 % so that the superheater pipe can not stand in temperatures above 350 oC continously so that causes the pipe is broken because there is the hot treatment continously.

Key words : Boiler, pipe superheater, standard JIS 3461 Grade STB35 STB 340, examine Spectro Max, chemical composition element.

iii

DAFTAR ISI

Hal

RINGKASAN ...................................................................................................... i

DAFTAR ISI ........................................................................................................ iii

KATA PENGANTAR ......................................................................................... iv

RIWAYAT HIDUP ............................................................................................. vi

DARTAR TABEL ............................................................................................... vii

DAFTAR GAMBAR ........................................................................................... viii

BAB 1. PENDAHULUAN ................................................................................. 1 1.1 Latar Belakang............................................................................... 1 1.2 Urgensi Penelitian ......................................................................... 4 1.3 Tujuan Khusus ............................................................................... 4 1.4 Target Temuan............................................................................... 5 1.5 Kontribusi ...................................................................................... 5

BAB 2. TINJAUAN PUSTAKA ........................................................................ 6 2.1 Pengolahan Kelapa Sawit .............................................................. 6 2.2 Sistem Pembangkit Tenaga Pengolahan Pabrik Kelapa Sawit ...... 7 2.3 Boiler (Prinsip kerja, Termodinamika, Perpindahan Panas pada

Boiler) ............................................................................................ 9 2.4 Kontruksi Boiler Pipa Air .............................................................. 20 2.5 Komponen utama Boiler Pipa Air ................................................. 20 2.6 Perawatan (Maintenance) .............................................................. 24 2.7 Teori kegagalan Pipa Superheater................................................. 27 2.8 Hal – hal umum mengenai Bahan ................................................. 28 2.9 Karakteristik Bahan Logam ........................................................... 32 2.10 Besi dan Baja ................................................................................. 35 2.11 Pengaruh Unsur Panduan dalam Baja Besi dan Baja .................... 38 2.12 JIS (Japan Industrial Standart) ..................................................... 40 2.13 Material.......................................................................................... 41 2.14 Uji Komposisi Kimia ..................................................................... 42

BAB 3. METODE PENELITIAN ..................................................................... 43 3.1 Tempat dan Waktu ........................................................................... 43 3.2 Desain Penelitian ............................................................................. 43 3.3 Bahan dan Peralatan ........................................................................ 43 3.4 Tahapan Penelitian ........................................................................... 44 3.5 Pengamatan dan Indikator ............................................................... 45 3.6 Bagan Alur Penelitian ...................................................................... 46 3.7 Jadwal Penelitian ............................................................................. 47

iv

BAB 4. HASIL DAN PEMBAHASAN ............................................................. 48 4.1 Pengambilan Sampel ........................................................................ 48 4.2 Pengukuran Sampel ......................................................................... 49 4.3 Penentuan titik sampel ..................................................................... 50 4.4 Pemotongan dan Pengikisan sampel ................................................ 50 4.5 Hasil Pengujian Komposisi Kimia Pipa Superheater ...................... 51 4.6 Analisa Pembahasan ........................................................................ 55

BAB 5. KESIMPULAN DAN SARAN ............................................................. 61 5.1 Kesimpulan ...................................................................................... 61 5.2 Saran ................................................................................................ 62

DAFTAR PUSTAKA .......................................................................................... 63

LAMPIRAN ......................................................................................................... 65

1. Hasil pengujian komposisi kimia pada sampel pipa keadaan baik (A1) .......... 65 2. Hasil pengujian komposisi kimia pada sampel pipa pecah (A3) ...................... 66 3. Pengambilan sampel ......................................................................................... 67 4. Pengukuran, penentuan titik sampel, pemotongan dan pengikisan .................. 68 5. Pengujian sampel .............................................................................................. 69 6. Alat penelitian .................................................................................................. 70 7. Laporan uji komposisi kimia ............................................................................ 71 8. Standart Jis G3461 STB 340 ............................................................................. 74 9. Sketsa posisi pipa Superheater ......................................................................... 76

v

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur penulis ucapkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa yang Pemurah

dan Maha Penyayang, dan karena limpah karunia-Nya penulis dapat

menyelesaikan tugas akhir yang berjudul “Analisa Komposisi kimia material pipa

Superheater pada Boiler Takuma N900R Kapasitas 24 ton/jam dengan alat

Spectro Max dalam waktu yang ditetapkan.

Dalam penyusunan laporan tugas akhir ini penulis banyak mendapatkan

bimbingan, bantuan dan dorongan dari beberapa pihak , untuk itu penulis

mengucapkan terimakasih kepada:

1. Bapak Wagino Selaku, SP., MP selaku Ketua Kampus STIP-AP Medan.

2. Bapak Giyanto, STP., MP selaku Ketua Prodi Program Studi Teknologi

Pengolahan Hasil Perkebunan

3. Bapak Arnold PG Lbn Gaol, ST., MT Selaku dosen pembimbing I yang telah

bersedia meluangkan waktu, tenaga dan pikiran dalam membantu penulisan

Tugas Akhi ini sehingga tugas akhir ini dapat terselesaikan

4. Bapak Mahyunis, ST., MT Selaku dosen pembimbing II yang telah bersedia

meluangkan waktu, tenaga dan pikiran dalam membantu penulisan Tugas

Akhir ini sehingga tugas akhir ini dapat terselesaikan.

5. Ibunda Tercinta Kasminah yang telah memberikan dukungan, semangat,

materi maupun doa.

6. Abang, dan Kakak Saya yang sangat saya sayangi yang telah banyak

memberi dukungan baik materi maupun doa.

7. Bapak Zulham Effendi, ST., M.Sc.Eng selaku penguji I yang telah bersedia

meluangkan waktu, tenaga dan pikiran dalam membantu penulisan tugas

akhir ini.

8. Bapak Giyanto, STP., MT selaku penguji II yang telah bersedia meluangkan

waktu, tenaga dan pikiran dalm membantu penulisan tugas akhir ini.

9. Abang Nurdiansyah Tanjung, SST yang telah memberikan waktu dan pikiran

dalam membantu dan memberikan masukkan dalam penulisan tugas akhir ini

sehingga tugas akhir ini dapat terlselesaikan.

vi

10. Bapak Mislan, ST yang telah bersedia meluangkan waktu dan pikiran dalam

membantu dan memberikan masukkan dalam penulisan tugas akhir ini

sehingga tugas akhir ini dapat terselesaikan.

11. Abang Samuel A. Sinaga dan Deddy Ir Manurung selaku karyawan

Laboratrium PT. Putra Baja Deli - Belawan yang telah membantu dalam

penelitian tugas akhir ini.

12. Roni Permana Setiawan, ATT III yang telah memberikan dukungan dan

semangat dalam penulisan tugas akhir ini.

13. Team Boiler dan Komposisi kimia yang telah turut membantu dan

memberikan masukkan dalam menyelesaikan tugas akhir ini.

14. Teman – teman Devi Elwina Silalahi, Dewi Anggraini, Rani Febri Monica,

Triayu Alami Mariono, Rica sari ayu lestari, Ayudha Rezki yang telah

membantu dan memberikan dukungan dalam menyelesaikan tugas akhir ini.

15. Teman – teman kelas TPHP IV F dan G 2012 yang selalu mendukung dan

memberikan semangat.

Semoga tugas akhir ini dapat bermanfaat dan menambah informasi bagi pembaca

sekalian. Penulis menyadari masih banyak kekurangan pada penelitian ini. Oleh

karena itu kritik dan saran dari pembaca terhadap isi tugas akhir ini sangat penulis

harapkan. Akhir kata penulis mengucapkan terima kasih.

Medan, Oktober 2016

Penulis

vii

DAFTAR RIWAYAT HIDUP

Penulis dilahirkan di Pantai Cermin, Kec. Tanjung Pura, Kab. Langkat. Sumatera

Utara pada tanggal 17 Agustus 1994, merupakan anak kesebelas dari sebelas

bersaudara dari Ayahanda Alm. Ponimin dan Ibu Kasminah.

Penulis menyelesaikan pendidikan Sekolah Dasar Swasta Muhammadiyah Desa

Pantai Cermin, Kec. Tanjung Pura, Kab. Langkat pada tahun 2006. Kemudian

melanjutkan ke SMP Negeri 2 Tanjung Pura, dikota Pantai Cermin, Kec. Tanjung

Pura, Kab. Langkat dan lulus pada tahun 2009. Pendidikan lanjut Tingkat Atas di

dari SMK N 1 Tanjung Pura, dikota Pantai Cermin, Kec. Tanjung Pura, Kab.

Langkat lulus pada tahun 2012.

Pada tahun 2012 penulis melanjutkan pendidikan di Sekolah Tinggi Ilmu

Pertanian Agrobisnis Perkebunan pada Program Studi Teknologi Pengolahan

Hasil Perkebunan. Pada tahun 2014 tepatnya semester III, penulis melakukan

praktek kerja lapangan (PKL) pertama di Pabrik Kelapa Sawit (PKS) GUNUNG

BAYU PTPN IV. Selama PKL I penulis mempelajari alur proses dan pengenalan

alat pada pengolahan kelapa sawit. Penulis juga melakukan PKL II pada tahun

2015 tepatnya semester V di Pabrik Kelapa Sawit Gedong Biara PT. MOPOLI

RAYA, Kuala Simpang, Aceh. selama melaksanakan PKL II penulis

memperdalam pengetahuan tentang aplikasi alat dan mesin pada proses

pengolahan di PKS dan manajemen mutu pada pabrik kelapa sawit. Penulis juga

melaksanakan kunjungan praktikkum di beberapa PKS dan Pabrik Pengolahan

Karet (PPK), diantaranya PKS Dolok Ilir PTPN IV, PKS Sei Silau PTPN III, PPK

Sei Silau PTPN III, PPK Gunung Para PTPN III. Penulis melaksanakan penelitian

yang berjudul ” Analisa Komposisi Kimia Material Pipa Superheater pada Boiler

Takuma N900R Kapasitas 24 ton/jam dengan alat Spectro Max”. Sebagai salah

satu syarat untuk memperoleh gelar sarjana sains terapan (SST) di STIP-AP

Medan.

viii

DAFTAR TABEL

No Judul Hal

2.1 Standart Komposisi kimia .............................................................................. 42

4.1 Hasil pengujian pipa superheater ................................................................... 52

4.2 Standart komposisi kimia Jis G3461 ............................................................... 52

ix

DAFTAR GAMBAR

No Judul Hal

1.1 Posisi pipa Superheater ................................................................................. 2

1.2 Pipa Superheater Pecah ................................................................................ 3

2.1 Alur proses pengolahan kelapa sawit ............................................................ 6

2.2 Skematik pembangkit tenaga uap.................................................................. 7

2.3 Siklus Rankine sederhana ............................................................................. 8

2.4 Kontruksi boiler pipa air ............................................................................... 20

3.1 Bagan Alur penelitian ................................................................................... 46

4.1 Denah Pengambilan sampel .......................................................................... 48

4.2 Pipa Superheater Pecah ................................................................................ 49

4.3 Pengukuran sampel ....................................................................................... 49

4.4 Penentuan titik sampel pipa Superheater ...................................................... 50

4.5 Pemotongan Pipa ........................................................................................... 50

4.6 Pengikisan Pipa ............................................................................................. 50

4.7 Sampel Ex pakai baik (A1) ........................................................................... 51

4.8 Sampel pecah (A3) ........................................................................................ 51

4.9 Grafik Hasil pengujian sampel A1 ................................................................ 53

4.10 Grafik hasil pengujian sampel A3 ................................................................. 54

4.11 Grafik hasil pengujian sampel A1 dan A3 .................................................... 55

1

BAB 1

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Pabrik Kelapa Sawit ( PKS ) merupakan pabrik yang mengolah TBS sebagai

bahan baku menjadi minyak kelapa sawit atau CPO dan Inti sawit dengan

menggunakan berbagai tahapan-tahapan proses pengolahan dari mulai stasiun

penerimaan bahan baku, perebusan, pemipilan, penggempaan, pemisahan

minyak dan sludge, pemurnian minyak, pengeringan inti sampai stasiun

penimbunan. Dalam tahapan- tahapan proses pengolahan tersebut pabrik

kelapa sawit ( PKS ) sangat dominan dalam pencapaian rendemen dan mutu

yang optimal atau mencapai target yang telah di tentukan, karena sebagian

besar pabrik kelapa sawit mempunyai prinsip, yaitu mengutip minyak

semaksimal mungkin dan memaksimalkan pengurangan non minyak.

Industri pengolahan kelapa sawit membutuhkkan boiler sebagai pembangkit

tenaga uap yang digunakan untuk proses pengolahan kelapa sawit. Boiler

yang digunakan pada pabrik kelapa sawit adalah boiler yang menghasilkan

uap superheated, dimana uap ini digunakan pertama kali untuk memutarkan

turbin sebagai pembangkit tenaga listrik kemudian sisa uap dari pembangkit

tersebut digunakan untuk proses pengolahan yaitu, Sterilizer ( alat untuk

merebus tandan buah segar ) dan proses pemurnian minyak ( Klarifikasi )

(Rahmat.2002).

Dalam industri pengolahan kelapa sawit Boiler merupakan alat yang sangat

penting dalam berjalannya operasional pabrik, sehingga perlu dilakukan

maintenance secara rutin dan periodik. Untuk menghindari terjadinya

kerusakan pada boiler yang akan menyebabkan produksi steam keunit proses

terhenti dan akibatnya terjadi stagnasi pada proses pengolahan kelapa sawit

yang pada akhirnya akan menimbulkan kerugian. Adapun tujuan dilakukan

perencanaan sistem maintenance, untuk menjamin kelangsungan fungsional

2

suatu sistem sehingga sistem tersebut dapat diharapkan menghasilkakn out

put sesuai dengan yang dikehendaki tanpa mengalami kerusakan.

Kerusakan pada boiler umumnya terjadi pada pipa yaitu kebocoran,

menggumpalnya kerak, retak, penipisan dan pecah. Kerusakan tersebut

seringnya terjadi pada pipa water wall, superheater dan Header, meskipun

banyak bagian – bagian lain yang berpotensi terjadinya kerusakan. Kerusakan

tersebut kemungkinan terjadi karena faktor seperti kesalahan memilih

material, salah desain, kondisi operasi tidak sesuai dan salah perawatan

sehingga dapat merubah sifat – sifat dari suatu material. karena suatu material

logam mempunyai sifat-sifat tertentu yang dibedakan atas sifat fisik,

mekanik,dan kimia (Ing. Schonment Alois dan Gruber Karl, 2003).

Pada salah satu pabrik kelapa sawit ditemukan kasus kerusakan pada sistem

pembangkit tenaga yaitu Boiler kapasitas 24 ton/jam Merk Takuma N- 900R,

dimana kerusakan tersebut pada pipa super heater yang mengalami Pecah,

dengan kode pipa STB 340 JIS G3461 A35. Lokasi pipa Superheater tersebut

berada pada pipa ke delapan dengan standart suhu pemanasan 260 oC – 350

oC. Berikut adalah gambar Posisi Pipa yang mengalami kerusakan :

Gambar 1.1 Posisi Pipa Superheater

Lokasi pipa

3

Pipa Superheater yang mengalami kerusakan :

Gambar 1.2. Pipa Superheater

Dugaan awal kerusakan disebabkan oleh kerena pipa superheater yang

berkerja merubah uap basah menjadi uap kering dengan proses secara

langsung dengan pipa, yang kemungkinan menggunakan temperatur tinggi,

dan tekanan tinggi secara terus menerus dan sistem operasional yang kurang

baik, yang dapat merubah sifat yang dimiliki oleh logam, salah satunya sifat

mekanik antara lain kekuatan, keuletan, kekerasan, ketangguhan. Sifat – sifat

mekanik tersebut dipengaruhi oleh beberapa faktor antara lain komposisi

kimia, perlakuan yang diberikan. Untuk mengetahui penyebab kerusakan

tersebut maka perlunya dilakukan analisa kegagalan material yang meliputi

Uji kekerasan, Uji tarik, Uji metalografi, dan Uji komposisi kimia.

Pada penelitian ini peneliti akan melakukan pengujian pada pengujian

komposisi kimia dan pada pengujian lain akan dilakukan pada kesempatan

lain. Pengujian komposisi kimia dapat dilakukan dengan menggunakan

Spectro Max yang berfungsi untuk mengetahui komposisi kimia bahan yang

terkandung pada material berupa kandungan Carbon (C), Sulfur (S), Silikon

(Si), Mangan (Mn), Posfor (P), dan lain - lain. Adapun manfaat pengujian

komposisi kimia adalah untuk mengetahui kualitas suatu logam juga

4

kaitannya dengan pemilihan bahan baku yang akan dipergunakan dalam

kontruksi suatu alat, selain itu juga bisa membuktikan suatu teori yang ada

ataupun penemuan baru dibidang metalurgi. Oleh karena itu penulis tertarik

melakukan penelitian uji komposisi kimia material Pipa Super heater dengan

judul “ Analisa Komposisi kimia Material Pipa Superheater pada boiler

TAKUMA N900R Kapasitas 24 ton/jam dengan Alat Spectro Max“

1.2 Urgensi Penelitian

Boiler merupakan alat yang sangat penting dalam proses pengolahan.

Dimana, jika terjadi kerusakan pada boiler tersebut akan menyebabkan

kerugian. Ditemukan kasus kerusakan pada boiler di salah satu pabrik kelapa

sawit terjadinya pecah pipa superheater, ada dugaan – dugaan yang

menyebabkan pipa mengalami kerusakan seperti kesalahan memilih material,

salah desain, kondisi operasi tidak sesuai dan salah perawatan sehingga dapat

merubah sifat – sifat dari suatu material. Salah satu sifat material adalah sifat

mekanik, dimana dipengaruhi oleh komposisi kimia dan proses perlakuan

yang diberikan. Oleh karena itu perlunya dilakukan pengujian analisa

kegagalan material salah satunya pengujian komposisi kimia untuk

mengetahui unsur komposisi kimia terkandung pada material pipa

superheater dan mengetahui berapa jumlah pengurangan unsur komposisi

kimia pada pipa yang mengalami kerusakan serta mampu menemukan solusi

untuk menghindari kerusakan yang sama pada masa yang akan datang.

1.3 Tujuan Khusus

1. Mendapatkan unsur komposisi kimia yang terkandung pada material pipa

super heater yang mengalami kerusakan.

2. Mendapatkan selisih jumlah pengurangan komposisi kimia material pipa

superheater yang mengalami kerusakan dengan membandingkan antara

komposisi kimia bahan yang dilakukan pengujian pada standart

komposisi kimia bahan tersebut.

5

1.4 Target Penemuan

Mendapatkan unsur komposisi kimia bahan pada material pipa Super heater,

mengetahui jumlah pengurangan unsur komposisi kimia pipa superheater

dengan membandingkan standart komposisi kimia Dan mampu menemukan

solusi agar tidak terjadi suatu kejadian yang sama dimasa yang akan datang.

1.5 Kontribusi

Dapat memberikan solusi terhadap perawatan dan pencegahan agar tidak

terjadinya kerusakan pada boiler, dapat dijadikan bahan pertimbangan oleh

perusahan ketika akan melakukan redisign pipa – pipa Super heater pada

boiler dan dapat dijadikan referensi untuk penelitian lebih lanjut khususnya

mahasiswa Sekolah Tinggi Ilmu Pertanian Agrobisnis Perkebunan (STIP-AP)

Medan jurusan Teknologi Pengolahan Hasil Perkebunan (TPHP).

2.1 Pengolahan kelapa

Pabrik kelapa sawit mengelolah TBS (Tandan Buah Segar

(crude palm oil)

Kelapa Sawit merupakan produk setengah jadi. Stasiun proses pengolahan

Tandan buah segar menjadi minyak kelapa sawit dan inti kelapa sawit

umumnya terdiri dari stasiun utama dan stasiun pendukung. St

berfungsi sebagai berikut penerimaan buah

(Sterilizer), Pemipilan

(Presser), Pemurnian

stasiun pendukung berfungsi s

Laboratrium (Laboratory),

produk (bulking),

Gambar 2.1

6

BAB 2

TINJAUAN PUSTAKA

Pengolahan kelapa sawit

k kelapa sawit mengelolah TBS (Tandan Buah Segar

(crude palm oil) dan inti sawit. CPO dan inti yang dihasilkan dari Pabrik

Kelapa Sawit merupakan produk setengah jadi. Stasiun proses pengolahan

Tandan buah segar menjadi minyak kelapa sawit dan inti kelapa sawit

umumnya terdiri dari stasiun utama dan stasiun pendukung. St

berfungsi sebagai berikut penerimaan buah (Fruit receptoin),

Pemipilan (Stripper), pencacahan (digester ) dan pengempaan

Pemurnian (Clarifier), Pemisahan biji dan kernel. Sementara,

stasiun pendukung berfungsi sebagai berikut, Pembangkit tenaga

(Laboratory), Pengolahan air (water treatment)

(bulking), Bengkel (workshop) (Pahan, 2006).

Gambar 2.1 Alur proses Pengolahan kelapa sawit

k kelapa sawit mengelolah TBS (Tandan Buah Segar) menjadi CPO

dan inti sawit. CPO dan inti yang dihasilkan dari Pabrik

Kelapa Sawit merupakan produk setengah jadi. Stasiun proses pengolahan

Tandan buah segar menjadi minyak kelapa sawit dan inti kelapa sawit

umumnya terdiri dari stasiun utama dan stasiun pendukung. Stasiun utama

(Fruit receptoin), rebusan

dan pengempaan

Pemisahan biji dan kernel. Sementara,

ebagai berikut, Pembangkit tenaga (power),

(water treatment), Penimbunan

engolahan kelapa sawit

7

2.2 Sistem Pembangkit Tenaga Pengolahan Pabrik Kelapa Sawit

2.2.1 Pembangkit Listrik Tenaga Uap (PLTU)

Dalam pembangkit listrik tenaga uap, energi primer yang dikonversikan

menjadi energi listrik adalah bahan bakar. Bahan bakar yang digunakan dapat

berupa batubara (padat), minyak (cair), dan gas. Konversi energi tingkat yang

pertama yang terjadi di pembangkit listrik tenaga uap adalah konversi energi

primer menjadi energi panas (Kalor). Hal ini dilakukan dalam ruang bakar

dari ketel uap. Energi panas ini kemudian dipindahkan ke dalam air yang ada

dalam steam drum. Uap dari steam drum dialirkan ke turbin uap. Dalam

turbin uap, energi uap dikonversikan menjadi energi mekanis penggerak

generator, dan akhirnya energi mekanik dari turbin uap dikonversikan

menjadi energi listrik oleh generator.

Gambar 2.2 Skematik Pembangkit Tenaga uap

Siklus ideal yang mendasari siklus kerja dari suatu pembangkit daya uap

adalah siklus Rankine. Siklus Rankine berbeda dengan siklus-siklus udara

ditinjau dari fluida kerjanya yang mengalami perubahan fase selama siklus

pada saat evaporasi dan kondensasi. Perbedaan lainnya secara

termodinamika, siklus uap dibandingkan dengan siklus gas adalah bahwa

perpindahan kalor pada siklus uap dapat terjadi secara isotermal. Proses

perpindahan kalor yang sama dengan proses perpindahan kalor pada siklus

8

Carnot dapat dicapai pada daerah uap basah dimana perubahan entalpi. fluida

kerja akan menghasilkan penguapan atau kondensasi, tetapi tidak pada

perubahan temperatur. Temperatur hanya diatur oleh tekanan uap fluida.

Kerja pompa pada siklus Rankine untuk menaikkan tekanan fluida kerja

dalam fase cair akan jauh lebih kecil dibandingkan dengan pemampatan

untukcampuran uap dalam tekanan yang sama pada siklus carnot.

Gambar 2.3. Siklus Rankine Sederhana

Siklus Rankine ideal terdiri dari 4 tahapan proses :

1-2 kompresi isentropik dengan pompa

2-3 penambahan panas dalam boiler secara isobar

3-4 ekspansi isentropik pada turbin

4-1 pelepasan panas pada kondenser secara isobar dan isotermal

Air masuk pompa pada kondisi 1 sebagai cairan jenuh dan dikompresi sampai

tekanan operasi boiler. Temperatur air akan meningkat selama kompresi

isentropik karena menurunnya volume spesifik air. Air memasuki boiler

sebagai cairan terkompresi (compressed liquid) pada kondisi 2 dan akan

menjadi uap superheated pada kondisi 3. Dimana panas diberikan ke boiler

pada tekanan yang tetap. Boiler dan seluruh bagian yang menghasilkan steam

ini disebut steam generator. Uap superheated pada kondisi 3 kemudian akan

9

memasuki turbin. untuk diekspansi secara isentropik dan akan menghasilkan

kerja untuk memutar shaft yang terhubung dengan generator listrik sehingga

dpat dihasilkan listrik. Tekanan dan temperatur dari steam akan turun selama

proses ini menuju keadaan 4 dimana steam akan masuk kondensor dan

biasanya sudah berupa uap jenuh. Steam ini akan dicairkan pada tekanan

konstan didalam kondensor dan akan meninggalkan kondenser sebagai cairan

jenuh yang akan masuk pompa untuk melengkapi siklus ini (Yunus A. Cengel

dan Michael A. Boles, 1994).

2.3 Boiler ( Prinsip kerja, Thermodinamika, Perpindahan panas pada Boiler)

2.3.1 Pengertian dan Prinsip Kerja Boiler

Ketel Uap merupakan bejana tertutup dimana panas pembakaran dialirkan ke

air sampai terbentuk air panas atau steam berupa energi kerja. Air adalah

media yang berguna dan murah untuk mengalirkan panas kesuatu proses. Air

panas atau steam pada tekanan dan suhu tertentu mempunyai energi kalor

kesuatu proses. Jika air didihkan sampai menjadi steam, maka volumenya

akan meningkat sekitar 1600 kali, menghasilkan tenaga yang menyerupai

bubuk mesiu yang mudah meledak, sehingga sistem Boiler merupakan

peralatan yang harus dikelola dan dijaga dengan sangat baik (Djokosetyardjo,

1990).

Ketel uap berfungsi sebagai konversi energi yang mengkonversikan energi

kimia (potensial) dari bahan bakar menjadi energi panas. Ketel uap terdiri

dari dua komponen utama yaitu :

a. Dapur, sebagai alat untuk merobah energi kimia menjadi energi panas.

b. Alat penguap (Evaporator) yang merubah energi pembakaran (energi

panas) menjadi energi potensial uap (energi panas).

Kedua komponen tersebut diatas telah dapat untuk memungkinkan sebuah

ketel uap untuk berfungsi. Sedangkan komponen – komponen lainnya

seperti:

10

1) Corong asap dengan sistem tarikan gas asapnya, memungkinkan dapur

berfungsi secara efektif.

2) Sistem pemipaan, seperti pipa api, pada ketel pipa api, pipa – pipa air,

pada pipa air, memungkinkan sistem penghantaran kalor yang efektif

antara nyala pipa atau gas panas dengan aior ketel.

3) Sistem pemanas uap lanjut, sistem pemanas udara pembakaran serta sistem

pemanas air pengisi ketel, berfungsi sebagai alat untuk menaikkan efesiensi

ketel (Muin, 1989).

Prinsip kerja boiler sebenarnya cukup sederhana dengan cara mendidihkan air

dengan kalor bahan bakar, dalam proses pendidihan air tersebut akan selalu

diiringi proses perpindahan panas yang melibatkan bahan bakar, distribusi

udara, material pipa, serta partikel air. Kalor dari bahan bakar akan

terpancarkan secara radiasi ke pipa – pipa evavorator sehingga memanaskan

pipa – pipa tersebut. Panas yang terserap oleh permukaan pipa akan secara

konduksi berpindah kesisi permukaan dalam pipa. Proses peyebaran panas

antar molekul air didalam aliran ini terjadi secara konveksi, secara bertahap

air akan berubah fase menjadi uap basah ( Djokosetyardjo, 1990).

2.3.2 Thermodinamika

Thermodinamika adalah ilmu tentang energi, yang secara spesific membahas

tentang hubungan anatara energi panas dengan kerja.

a. Hukum Thermodinamika I

Hukum thermodinamika pertama menyatakan bahwa energi tidak dapat

diciptakan dan dimusnakan tetapi hanya dapat di ubah dari suatu bentuk ke

bentuk yang lain. Prinsip tersebut juga dikenal sebagai konversi energi.

Hukum pertama dapat dinyatakan secara sederhana : selama interaksi antara

sistem harus sama dengan energi yang dilepaskan oleh lingkungan, energi

dapat melintas dari suatu sistem tertutup dalam dua bentuk yang berbeda :

panas (heat) dan kerja (work).

11

1) Panas

Panas didefinisikan sebagai bentuk energi yang dapat berpindah antara dua

sistem (atau dari sistem lingkungan) dengan sifat perbedaan temperatur.

Panas adalah sebuah energi dalam keadaan transisi, dia di kenali jika hanya

melewati batas sistem sehingga dalam thermodinamika panas sering

diistilahkan dengan heat transfer panas. Suatu proses jika terjadinya

perpindahan panas disebut dengan proses adiabatis.

2) Kerja (Work).

Kerja seperti halnya panas adalah suatu bentuk interaksi antara sistem dan

lingkungan . jika suatu energi dapat melintasi batas sistem adalah bukan

panas dapat dipastikan bahwa bentuk energi tersebut adalah kerja. Kerja dapat

diartikan sebagai energi transfer yang berhubungan dengan gaya yang

menempuh sebuah jarak.

b. Hukum Thermodinamika II

Menurut pernyataan Kelvin – Plank melihat karakteristik dari sebuah mesin

kalor, maka tidak ada sebuah mesin kalor yang dapat mengubahnaya semua

menjadi kerja. Keterbatasan tersebut kemudian dibuat sebauh pernyataan oleh

kelvin – plank yang berbunyi adalah tidak mungkin untuk sebuah alat dan

mesin yang beroperasi dalam sebuah siklus menerima panas dari sebuah

reservoir tunggal dan memproduksi sejumlah kerja bensin. Pernyataan kelvi –

Plank (hanya diperuntukkan untuk mesin kalor ) diatas dapat juga diartikan

sebagai tidak ada sebuah mesin/alat yang berkerja dalam sebuah siklus

menerima panas dari reservoir bertemperatur tinggi dan mengubah panas

tetrsebut seluruh menjadi kerja bersih atau dengan kata lain tidak ada sebuah

mesin kalor yang mempunyai efesiensi 100 %.

Menurut pernyataan Clausius dapat diungkapkan sebagai berikut : Adalah

tidak mungkin membuat sebuah alat yang beroperasi dalam sebuah siklus

tanpa adanya efek dari luar untuk menstransfer panas dari media

bertemperatur tinggi.

12

Telah diketahui bahwa panas akan berpindah dari temperatur tinggi ke

temperatur rendah. Pernyataan Clausius tidak mengimplikasikan bahwa

membuat sebuah alat siklus yang bertemperatur tinggi adalah tidak mungkin

dibuat. Hal tersebut mungkin terjadi asalkan ada efek luar dalam kasus

tersebut dilakukan atau diwakili oleh kompresor yang mendapat energi dari

energi listrik. Mesin gerak Abadi Perpetual-Motion Machines kita

mempunyai pernyataan yang berulang – ulang bahwa sebuah proses tidak

dapat berlangsung jika tidak memenuhi hukum termodinamika pertama dan

kedua. Semua alat yang mendengar baik hukum thermodinamika pertama

pertama maupun kedua disebut dengan mesin gerak abadi ( Perpetual-Motion

Machines ). Sebuah alat yang melanggar hukum thermodinamika pertama

disebut dengan mesin gerak abadi tipe pertama (Perpetual-Motion Machines

of the first kind – PMM1) dan sebuah alat yang melanggar hukum

thermodinamika kedua disebut dengan mesin gerak abadi tipe kedua

Perpetual-Motion Machines of the first kind – PMM2 ) (Telaoembanoea,

2009).

2.3.3 Heat Transfer (Perpindahan Panas)

Dalam dapur terdapat hantaran kalor (heat transfer) dari sumber panas (hasil

pembakaran bahan bakar) terhadap bidang pemanas (heating suface) secara

pancaran dan rambatan ( radiasi dan konduksi ). Dari heating suface panas

dihantar lagi kepada air ketel secara koveksi (covencition). Hantarannya

panas secara rambatan (conduction) dari sebagian panas diabaikan. Oleh

karena itu perhitungan hantaran kalor dalam dapur ketel biasanya secara

rambatan diabaikan. Sebelum uraian mengenai hantaran kalor ini diteruskan,

perlu diingatkkan kembali bahwa hantaran kalor (heat transfer) berlangsung

dalam 3 cara yaitu :

a. Cara Rambatan (conduction).

b. Cara aliran (convection)

c. Cara pancaran (radiation)

13

Ada dua tipe hantaran kalor secara pancaran, yaitu :

a. Secara lansung (direct)

b. Secara tidak lansung (indirect)

Radiasi lansung (direct radiation) terjadi dari nyala yang bercahaya,

panggangan (kisi) bahan bakar yang sedang terbakar, hasil pembakaran yang

tidak bersinar. Radiasi tidak langsung (indirect) terjadi dari lapis dinding

dapur, hantaran panas secara pancaran terjadi karena getaran – getaran yang

dikirimkan oleh molekul – molekul yang lebih panas kemudian di serap (

absorbed) oleh molekul – molekul yang lebih dingin, dalam hal ini tidak

perlu adanya media perantara. Dengan kata lain dikatakan bahwa energi

panas yang terjadi karena gas gelombang electromagnetic. Energi panas dari

sumber panas dikonversikakn menjadi energi dalam bentuk gelombang

elegtromanetic. Dalam dapur sumber panas itu adalah nyala api ( flame ),

cahaya kuning dari nyala disebabkan oleh hydrocarbon, particle pijar dan

arang dan abu terbang dalam nyala. Radiasi dari nyala ditentukan terutama

oleh radiasi partikel – partikel yang memenuhi nyala. Jumlah dan ukuran dari

partikel tergantung pada jenis bahan bakar yang terbkar, mode pembakaran,

bentuk dan volume dari dapur, jumlah udara yang dimasukkan dan lain –

lainnya.

2.3.4 Bidang – Bidang Pemanas

Bagian penghantaran panas dari sebuah ketel besar, terdiri dari alat penguap,

pemanas lanjut, pemanas ulang dan penguap disebut bidang pemanas primer

sedangkan pemanas udara dan ekonomiser disebut sebagai bidang pemanas

sekunder.

a. Bidang Pemanas Primer

Bidang pemanas primer pada ketel terdiri dari bagian evaporator (penguap),

bagaian pemanas lanjut (superheater), dan bagian pemanas ulang (reheater)

bila sistem memakai sebuah turbin pemanasan ulang (reheat turbine).

Permukaan evaporator biasanya dilletakkan pada bagian terpanas ketel

14

didekat zona pembakaran oleh karena air yang mendidih di dalam pipa

melindungi bahan dari pemanasan lanjut (over heating). Bagian evaporator

terdiri dari pipa – pipa dinding air (water wells), lantai air (water floor), dan

tirai air yang dipakai untuk mengerahkan aliran gas panas. Bagian pemanas

lanjut (superheater) ialah bidang penghantar panas di mana panas di

pindahkan ke uap jenuh (uap saturasi) untuk menaikkan temperaturnya

sehingga menaikkan energi potensial uap. Pemanas lanjut khususnya sangat

penting untuk produksi uap bagi turbin uap guna mengurangi kandungan

kelembaban (embun) dari uap ketika ia berekspansi di turbin. Biasanya

pemanas lanjut ini diklasifikasikan sebagai pemanas lanjut konveksi,

pemanas lanjut radiasi ataupun pemanas lanjut kombiansi, tergantung padda

bagaimana penggunaan energi termal. Biasanya diperlukan pula bahwa

temperatur akhir uap tetap konstan meskipun beban keel berbeda – beda. Bila

temperatur uap keluar melebihi ketentuan, maka sebagian unit menggunakan

atemporator ataupun des superheater yang didalamnya air pengisian yang

telah dimampatkan dan disemprotkan ke uap panas lanjut tersebut untuk

menurunkan temperaturnya, bagian pemanas ulang dari sebuah ketel besar

ialah bagian ketel dimana semua uap keluar dari turbin tekanan tinggi

dikembalikan untuk tambahan panas lanjut sebelum ia dikirm keturbin

tekanan menengah, pemanas ulang ini sangat mirip dengan pemanas lanjut

dalam bentuk dan lokasinya didalam ketel.

b. Bidang Pemanas sekunder

Bidang pemanas sekunder memperoleh dari gas asap setelah gas tersebut

memindahkan panasnya kebidang pemanas primer. Untuk memperoleh

effisiensi ketel yang tinggi, temperatur gas asap harus serendah sebisa

mungkin. Ada dua jenis bidang pemanas sekunder yaitu ekonomiser

memindahkan panas dari gas asap ke air pengisian ketel, sementara pemanas

udara memindahkan energi gas asap ke udara pembakaran. Meskipun

temperatur gas bekas keluar yang rendah dapat menaikkan efesiensi ketel,

namun temperatur tersebut tidak boleh diturunkan hingga dibawah 80o C

15

yaitu diatas temperatur titik embun gas bekas. Bila temperatur di rendahkan

jauh dibawah ini, kemungkinan akan terjadi kondensasi pada permukaan

saluran gas buang yang dingin itu. Semua kondensasi pada sistem gas asap

tidak diharapkan, karena cairan tersebut asam dan korosfi oleh karena adanya

sulfur dioksida dan sulfur trioksida didalam gas buang. Sayang sekali,

kehadiran sejumlah kecil saja sulfur dioksida didalam gas asap secara drastis

akan menaikkan temperatur titik embun gas buang. Ekonomiser biasanya dari

jenis alat penukar panas aliran silang dimana panas dipindahkan dari gas asap

ke air pengisian yang sedang masuk. Diperkirakan bahwa dari perolehan

panas di ekonomiser, kanaikkan sekitar 6 oC – 7 oC dapat meningkatkan

efesiensi ketel sebesar 1 %. Bukan hanya gas buang yang meninggalkan

ekonomiser harus paling tidak 80 oC diatas temperatur titik embun gas asap,

tetapi juga air meninggalkan ekonomiser haruslah paling tidak 30 oC dibawah

temperatur jenuh air pengisian ketel. Hal ini akan mencegah terjadinya

pendidihan dan aliran dua fasa yang disertai dengan penurunan tekanan yang

tinggi di dalam ekonomiser sebagai akibat flukstuasi tekanan didalam ketel.

Dalam rancangan ekonomiser biasanya dilakukan penempatan air tekanan

tinggi di sebelah dalam pipa – pipa ekonomiser. Oleh karena sisi gas

mempunyai koefisien pindahan panas yang rendah dan untuk pengaturan

koefisien pindahan panas di dalam sistem, juga sering di lakukan praktek

menggunakan perluasan permukaan (sirip) pada pipa – pipa ekonomiser. Satu

hal yang berkaitan dengan semua sistem pembakaran ialah kandungan abu

dari gas asap serta terjadinya pengendapan abu maupun kerak pada bidang

pemanas ketel, baik bidang primer maupun bidang sekunder. Terbetukknya

endapan ini khususnya berbahasa untuk bidang – bidang pemanas yang

memakai perluasan permukaan (Anonim, 2003).

2.3.5 Klasifikasi Ketel Uap

Ketel uap pada dasarnya terdiri dari bumbung (drum) yang tertutup pada

ujung pangkalnnya dan dalam perkembangannya dilengkapi dengan pipa –

pipa api maupun pipa air. Berbagai – bagai orang mengklasifikasikan ketel

16

uap tergantung pada sudut pandang masing – masing. Dalam buku ini ketel

uap diklasifikasikan dalam kelas yaitu :

a. Berdasarkan fluida yang mengalir dalam pipa, maka ketel uap uap

diklasifikasikan sebagai :

1) Ketel Pipa Api (Fire tube boiler).

2) Ketel Pipa Air (water tube boiler).

Pada ketel api, fluida yang mengalir dalam pipa adalah gas nyala (hasil

pembakaran), yang membawa energi panas (thermal energi), yang segera

menstransfer ke air ketel melalui bidang pemanas (heating surface). Tujuan

pipa – pipa api ini adalah untuk memudahkan distribusi panas (kalor) kepada

air ketel.

Pada pipa air, fluida yang mengalir dalam pipa adalah air, energi panas

ditransfer dari luar pipa (yaitu ruang dapur) ke air ketel.

b. Berdasarkan pemakaiannya, ketel uap diklasifikasikan sebagi :

1) Stasioner (Stationary boiler) atau ketel tetap.

2) Modal (Mobile boiler) ketel pipa atau portable boiler.

Yang termasuk stasioner adalah ketel – ketel yang didudukkan diatas fundasi

yang tetap, seperti boiler untuk pembangkit tenaga, untuk industri dan lain –

lain yang sepertinya. Yang termasuk ketel mobil, adalah ketel yang dipasang

pada fundasi yang berpindah – pindah (mobil), seperti boiler lokomotif, loko

mobil dan ketel panjang serta lain yang sepertinya termasuk ketel kapal

(marine boiler).

c. Berdasarkan letak dapur (Furnace positition), ketel uap diklasifikasikan

sebagai berikut :

1) Ketel dengan pembakaran didalam (internally fired steam boiler), dalam

hal ini dapur berada (pembakaran terjadi) di bagian dalam ketel.

Kebanyakan ketel pipa api memakai sistem ini.

17

2) Ketel dengan pembakaran diluar (ourtenally fired steam boiler), dalam

hal ini dapur berada (pembakaran terjadi dibagian luar ketel, kebanyakan

ketel pipa air memakai sistem ini.

d. Menurut jumlah lorong (Boiler tube), ketel diklasifikasikan sebagai

berikut:

1) Ketel dengan lorong tunggal (Single tube steam boiler).

2) Ketel dengan lorong ganda (Multi tubuler steam boiler).

Pada single tube steam boiler, hanya terdapat satu lorong saja, apakah itu

lorong api atau saluran air saja. Cornis boiler adalah single fire tube boiler

dan simple vertical boiler adalah single water tube boiler. Multi fire tube

boiler misalnya ketel scotch dan Multi water tube boiler misalnya ketel B &

W dan lain – lain.

e. Tergantung kepada poros tutup drum (shell), ketel diklasifikasikan

sebagai:

1) Ketel tegak (Vertical steam boiler), seperti ketel cochran, ketel Clarkson

dan lain – lain sepertinya.

2) Ketel mendatar (hoorizontal steam boiler), seperti ketel Cornish,

Lancashire, Scotch dan lain – lain.

f. Menurut bentuk dan letak pipa, ketel uap diklasifikasikan sebagai

berikut:

1) Ketel dengan pipa lurus, bengkok dan belekak – lekuk (straight, bent and

sinous tubuler heating surface).

2) Ketel dengan pipa miring – datar dan miring – tegak (horizontal, inclined

or vertical tubuler heating surface).

g. Menurut sistem peredaran air ketel (water circulation), ketel uap

diklasifikasikan sebagai berikut :

1) Ketel dengan peredaran alam (natural circulation steam boiler).

18

2) Ketel dengan peredaran paksa (forced circulation steam boiler).

Pada natural circulation boiler, peredaran air didalam ketel terjadi secara

alami, yaitu air yang ringan naik sedang yang berat turun, sehingga

terjadilah aliran conveksi alami. Umumnya ketel beroperasi secara aliran

alami, seperti ketel lancarshire, Babcock & Wilcox dan lain – lain.

Pada ketel dengan aliran paksa (Forced circulation steam boiler), aliran

paksa diperoleh dari sebuah pompa centrifugal yang digerakkan dengan

electric motor misalnya. Sistem aliran paksa dipakai pada ketel – ketel yang

bertekanan tinggi seperti La – Mont boiler, Benson Boiler, Loeffer Boiler

dan Velcan Boiler.

h. Tergantung kepada sumber panasnya (heat source) untuk pembuatan uap,

ketel uap dapat diklasifikasikan sebagai berikut :

1) Ketel uap dengan bahan bakar alami.

2) Ketel uap dengan bahan bakar buatan.

3) Ketel uap dengan dapur listrik.

4) Ketel uap dengan energi nuklir (Muin, 1998).

Pada umumnya ketel uap yang dipakai sebagai tenaga penggerak

mempunyai ruang api dan ruang berbentuk silinder. Jenis – jenis dapat

diklasifikasikan sebagai berikut :

a. Menurut penggunaanya

1) Stationary Boiler (ketel uap tetap)

Jenis ini banyak dijumpai di pabrik – pabrik dan digunakan menetap

disuatu tempat. Contohnya : steam power plant dan penghasil uap untuk

proses pemanasan / pemisahan di pabrik kelapa sawit dan pabrik gula.

2) Mobile boiler

Ketel uap yang diletakkan dalam body yang dapat berpindah – pindah.

Ketel seperti ini di jumpai di kapal – kapal lokomotif dan sebagainya

yang sifatnyta bergerak.

19

b. Menurut tekanan kerjanya

1) Low Pressure tekanan 2 – 16 atm.

2) Medium pressure tekanan 17 – 30 atm.

3) High pressure tekanan 31 – 140 atm.

4) Super high pressure tekanan 141 – 225 atm.

5) Super critical pressure tekanan 226 atau keatas.

c. Menurut kandungan pipanya

Yang dimaksud dengan kandungan pipa adalah bahan apa yang mengisi

ruangan didalam pipa. Berdasarkan ini ketel uap dibedakan atas :

1) Fire Tube Boiler ( ketel pipa api )

Ketel jenis ini mempunyai pipa – pipa yang didalamnya di alliri oleh api

atau gaas panas. Sedangkan bahagian luarnya dikelilingi oleh air didalam

drum ketel.

2) Water tube Boiler ( ketel pipa air )

Ketel jenis ini memiliki pipa – pipa yang bahagian dalamnya berisi air yang

dipanaskan sedangkan luarnya dikelilingi oleh api atau gas panas.

3) Combi boiler ( kombinasi ketel pipa api dan ketel pipa air

Ketel jenis ini adalah kombinasi antara ketel pipa api dan pipa air, dimana

bagian ruang dapur pipa – pipanya yang bagian dalamnya berisi air dan

bagian badan ketel (Boiler proper) pipa – pipanya dialiri oleh api atau gas

panas (Anonim, 2003).

20

2.4 Kontruksi Boiler Pipa Air

Kontruksi Boiler pipa air yang digunakan pada Pabrik Kelapa Sawit :

Gambar 2.4. Kontruksi boiler pipa air

2.5 Komponen Utama Boiler Pipa Air.

Boiler tersusun dari berbagai macam bagian bagian dengan fungsinya masing

- masing, berikut penjelasannya:

a. Tungku Pengapian (Furnace)

Bagian ini merupakan tempat terjadinya pembakaran bahan bakar yang akan

menjadi sumber panas, penerimaan panas oleh media air dilakukan melalui

pipa yang telah dialiri air, pipa tersebut menempel dinding tungku

pembakaran. Proses perpindahan panas pada furnace terjadi dengan tiga cara:

21

1) Radiasi : dimana akan terjadi pancaran panas dari api atau gas yang akan

menempel pada dinding tube.

2) Konduksi : Panas mengalir melalui hantaran dari sisi pipa yang menerima

panas kedalam sisi pipa yang memberi panas pada air.

3) Konveksi : panas yang terjadi dengan singgungan molekul molekul air

sehingga panas akan menyebar kesetiap aliran air. Didalam furnace, ruang

bakar terbagi atas dua bagian yaitu ruang pertama dan ruang kedua. Pada

pertama akan tejadi pemanasan langsung dari sumber panas yang diterima

langsung oleh tube sedangkan pada ruang kedua yang terdapat pada bagian

atas, panas yang diterima berasal dari udara hasil pembakaran dari ruang

pertama.

b. Steam Drum

Steam drum berfungsi sebagai tempat penampungan air panas serta tempat

terbentuknya uap, menampung uap jenuh (saturated steam) beserta air

dengan perbandingan antara 50% air dan 50% uap. menghindari agar air tidak

terbawa oleh uap, maka dipasangi sekat sekat,

air yang memiliki suhu rendah turun ke bawah dan air yang bersuhu tinggi

akan naik ke atas dan menguap.

c. Superheater

Merupakan tempat pengeringan steam, dikarenakan uap yang berasal dari

steam drum masih dalam basah sehingga belum dapat digunakan. Proses

pemanasan lanjutan menggunakan superheater dipanaskan dengan suhu

260°C sampai 350°C hingga uap benar - benar menjadi kering dan dapat

digunakan untuk menggerakkan turbin maupun untuk keperluan industri

lain.Uap Kering adalah uap yang sudah tidak mengandung butir – butir air.

Untuk mengetahui uap yang kering kita dapat hanya melihat temperatur uap

saja, karena tekanan uap juga menentukan kering tidaknya produksi steam.

Aliran uap di superheater :

22

1) Superheater tingkat satu ( Sekunder ) adalah uap dari steam drum

dipanaskan lanjut namun temperatur uap masih belum memenuhi

persyaratan untuk memutar sudu – sudu turbin, karena masih berbentuk

uap basah ( uap yang masih mengandung butiran – butiran air ), biasanya

uap dari superheater sekunder ini digunakan untuk pengoperasian soot

blower.

2) Superheater tingkat dua ( Primer) uap dari superheater sekunder

dipanaskan kembali sehingga temperatur uap benar – benar kering ( tidak

mengandung butiran – butiran air ) sehingga uap dari superheater primer

inilah yang akan digunkan untuk memutarkan sudu – sudu turbin.

d. Air Heater

Komponen ini merupakan alat yang berfungsi untuk memanaskan udara yang

digunakan menghembus/meniup bahan bakar agar dapat terbakar sempurna.

Udara yang akan dihembuskan melewati air heater memiliki suhu yang sama

dengan suhu normal (suhu luar) yaitu 38°C namun setelah air heater suhunya

akan meningkat menjadi 230°C sehingga dapat menghilangkan kandungan air

dalam yang dapat menganggu proses pembakaran.

f. Dust Collector (pengumpul abu)

Bagian ini berfungsi untuk menangkap atau mengumpulkan abu yang berada

pada aliran pembakaran dengan gas buang, keuntungan dalam penggunaan

alat ini yaitu gas hasil pembakaran yang dibuang bebas debu yang dapat

mencemari lingkungan dan mengurangi kemungkinan kerusakan pada alat

akibat gesekan abu maupun pasir.

g. Pengatur pembuangan gas bekas (asap)

Asap dari ruang pembakaran dihisap oleh blower IDF (induced draft fan)

melalui dust collector selanjutnya dibuang melalui cerobong asap. damper

pengatur gas asap diatur terlebih dahulu sesuai kebutuhan IDF dinyalakan,

23

karena semakin besar damper dibuka maka akan semakin besar isapan yang

akan terjadi dalam dapur.

h. Safety Valve (Katup pengaman)

Alat ini berfungsi untuk membuang uap apabila tekanan uap telah melebihi

standar yang telah ditentukan. ini terdiri dari dua buah yaitu katup pengaman

uap basah dan katup pengaman uap kering. safety valve diatur sesuai dengan

aspek maksimum yang telah ditentukan, pada uap basah biasanya diatur pada

21 kg/cm2, sedangkan untuk katup pengaman uap kering diatur pada tekanan

20,5 kg/cm2.

i. Gelas Penduga (Sight Glass)

Gelas penduga dipasang pada drum bagian atas yang berfungsi untuk

mengetahui ketinggian air di dalam agar memudahkan pengontrolan jumlah

air dalam ketel selama proses operasi berlangsung. Gelas penduga harus

dicuci secara berkala untuk menghindari terjadinya penyumbatan yang

membuat level air tidak dibaca.

j. Pembuangan Air Ketel

Pada komponen ini berfungsi untuk membuang air dalam drum bagian atas,

pembuangan air dilakukan terdapat zat – zat.

yang tidak dapat terlarut, contoh sederhananya ialah munculnya busa yang

dapat menganggu

pengamatan terhadap gelas penduga. Untuk mengeluarkan air dari dalam

drum, digunakan blowdown yang terpasang pada drum atas, katup ini bekerja

bila jumlah busa sudah melewati batas yang ditentukan (Anonim, 2003)

24

2.6 Perawatan ( Maintenance )

Dalam istilah perawatan disebutkan bahwa disana tercakup dua pekerjaan

yaitu istilah “perawatan” dan “perbaikan”. Perawatan dimaksudkan sebagai

aktifitas untuk mencegah kerusakan, sedangkan istilah perbaikan

dimaksudkan sebagai tindakan untuk memperbaiki kerusakan.

Secara umum, ditinjau dari saat pelaksanaan pekerjaan perawatan, dapat

dibagi menjadi dua cara:

a. Perawatan yang direncanakan (Planned Maintenance).

b. Perawatan yang tidak direncanakan (Unplanned Maintenance).

2.6.1 Bentuk-bentuk Perawatan

a. Perawatan Preventif (Preventive Maintenance)

Adalah pekerjaan perawatan yang bertujuan untuk mencegah terjadinya

kerusakan, atau cara perawatan yang direncanakan untuk pencegahan

(preventif).

Ruang lingkup pekerjaan preventif termasuk: inspeksi, perbaikan kecil,

pelumasan dan penyetelan, sehingga peralatan atau mesin-mesin selama

beroperasi terhindar dari kerusakan.

b. Perawatan Korektif

Adalah pekerjaan perawatan yang dilakukan untuk memperbaiki dan

meningkatkan kondisi fasilitas/peralatan sehingga mencapai standar yang

dapat diterima.

Dalam perbaikan dapat dilakukan peningkatan-peningkatan sedemikian rupa,

seperti melakukan perubahan atau modifikasi rancangan agar peralatan

menjadi lebih baik.

25

c. Perawatan Berjalan

Dimana pekerjaan perawatan dilakukan ketika fasilitas atau peralatan dalam

keadaan bekerja. Perawatan berjalan diterapkan pada peralatan-peralatan

yang harus beroperasi terus dalam melayani proses produksi.

d. Perawatan Prediktif

Perawatan prediktif ini dilakukan untuk mengetahui terjadinya perubahan

atau kelainan dalam kondisi fisik maupun fungsi dari sistem peralatan.

Biasanya perawatan prediktif dilakukan dengan bantuan panca indra atau alat-

alat monitor yang canggih.

e. Perawatan setelah terjadi kerusakan (Breakdown Maintenance)

Pekerjaan perawatan dilakukan setelah terjadi kerusakan pada peralatan, dan

untuk memperbaikinya harus disiapkan suku cadang, material, alat-alat dan

tenaga kerjanya.

f. Perawatan Darurat (Emergency Maintenance)

Adalah pekerjaan perbaikan yang harus segera dilakukan karena terjadi

kemacetan atau kerusakan yang tidak terduga.

Disamping jenis-jenis perawatan yang telah disebutkan diatas, terdapat juga

beberapa jenis pekerjaan lain yang bisa dianggap merupakan jenis pekerjaan

perawatan seperti:

a. Perawatan dengan cara penggantian (Replacement instead of maintenance)

Perawatan dilakukan dengan cara mengganti peralatan tanpa dilakukan

perawatan, karena harga peralatan pengganti lebih murah bila dibandingkan

dengan biaya perawatannya. Atau alasan lainnya adalah apabila

perkembangan teknologi sangat cepat, peralatan tidak dirancang untuk waktu

yang lama, atau banyak komponen rusak tidak memungkinkan lagi

diperbaiki.

26

b. Penggantian yang direncanakan (Planned Replacement)

Dengan telah ditentukan waktu mengganti peralatan dengan peralatan yang

baru, berarti industri tidak memerlukan waktu lama untuk melakukan

perawatan, kecuali untuk melakukan perawatan dasar yang ringan seperti

pelumasan dan penyetelan. Ketika peralatan telah menurun kondisinya

langsung diganti dengan yang baru. Cara penggantian ini mempunyai

keuntungan antara lain, pabrik selalu memiliki peralatan yang baru dan siap

pakai.

2.6.2 Strategi Perawatan

Pemilihan program perawatan akan mempengaruhi kelangsungan

produktivitas produksi pabrik. Karena itu perlu dipertimbangkan secara

cermat mengenai bentuk perawatan yang akan digunakan terutama berkaitan

dengan kebutuhan produksi, waktu, biaya, keterandalan tenaga perawatan dan

kondisi peralatan yang dikerjakan. Dalam menentukan strategi perawatan,

banyak ditemui kesulitan-kesulitan diantaranya:

1) Tenaga kerja yang terampil

2) Ahli teknik yang berpengalaman

3) Instrumentasi yang cukup mendukung

4) Kerja sama yang baik diantara bagian perawatan

Faktor-faktor yang mempengaruhi pemilihan strategi perawatan:

1) Umur peralatan/mesin produksi

2) Tingkat kapasitas pemakaian mesin

3) Kesiapan suku cadang

4) Kemampuan bagian perawatan untuk bekerja cepat

5) Situasi pasar, kesiapan dana dan lain-lain (Anonim, 2009).

27

2.7 Teori Kegagalan Pipa Superheater

Pada penelitian sebelumnya pada pengujian komposisi kimia pernah

dilakukan dengan “judul Analisis Kerusakan Pipa Superheater yang

digunakan pada Boiler Pipa Air”. Dimana terjadi kerusakan pipa super

heater JIS G3461 STB 340 mengalami pecah, dengan kesimpulan pipa

superheater memiliki kandungan baja karbon yang rendah sehingga

material pipa tersebut tidak tahan terhadap temperatur diatas 400o C secara

terus menerus, mengingat unsur paduan yang tahan terhadap temperatur

tinggi seperti Cr, Mo, V, Cu relatif sangat kecil (Hermansyah, 2005)

Mekanisme kegagalan pada boiler tube seringkali disebabkan karena

kenaikan temperatur metal secara perlahan atau cepat. Kenaikan temperatur

disebabkan adanya kerak pada bagian dalam tube. Lapisan oksidasi internal

atau pembentukan deposit biasanya terjadi pada kasus berlebih yang cukup

lama (long term overheating). Dengan pembentukan lapisan oksidasi

internal, maka proses perpindahan panas akan tergangu dan menyebabkan

terjadinya overheating pada metal tube. Dan memperpendek umur tube.

Pada superheater dan reheater tube kenaikan temperatur pada metal

biasanya terjadi pada start up dimana aliran uap belum sepenuhnya terjadi

sehingga temperatur metal bisa mencapai 595oC pada temperatur uap

540oC. Sedangkan desain metal tube pada kondisi operasi normal,

kegagalan superheater biasanya terjadi karena peristiwa creep atau

mekanisme streess rupture. Pembentukan oksidasi atau kerak pada sisi uap

terjadi karena reaksi uap dan logam (steel) seperti berikut : 3 Fe + 4 H2O =

Fe3 O4 + 4 H2. Terjadinya oksidasi terhadap waktu merupakan fungsi

parabolik. Kondukvitas termal dari kerak lebih kecil daripada tube.

Akibatnya adalah kenaikan temperatur pada metal tube. Semakin tebal

lapisan kerak, kenaikan temperatur pada tube akan semakin tinggi sehingga

kosekuensi dari penuan (aging) pada superheater adalah adanya kenaikan

temperatur pada tube yang disebabkan oleh tergangunya proses

perpindahan panas karena adanya lapisan kerak. Kerak atau korosi

28

sepanjang pipa terjadi karena adanya kontak antara logam tube dengan gas

atau fuel ash. efek dari wastage adalah berkurangnya tebal dinding tube.

Dengan berkurangnya tebal dinding tube, maka hoop strees semakin besar.

Makin lama pembentukan lapisan kerak makin tebal, sehingga temperatur

tube bertambah diikuti dengan kenaikan tegangan sehingga memperpendek

creep life dan menyebabkan kegagalan sebelum umur sesuai desain ( design

life time ) dengaan mekanisme stess rupture (French,1982 ).

Korosi merupakan proses elektrokimia yang terjadi pada logam dan tidak

dapat dihindari karena merupakan suatu proses alamiah, berbagai faktor

yang menyebabkan korosi yaitu : sifat logam, yang meliputi perbedaan

potensial, ketidakmurnian, unsur paduan, perlakuan panas yang dialami,dan

tegangan, serta faktor yang meliputi udara, temperatur, mikroorganisme

( Harli, 2009).

2.8 Hal – hal umum mengenai Bahan

Bahan ialah wujud asal benda kerja. Menurut awalnya terdapat bahan alami

yang langsung diolah (kayu,batu), bahan alami yang diubah wujud melalui

proses fisika dan kimia ( contohnya, biji menjadi logam ), bahan buatan

yang didapat tidak secara alami , melainkan dari bahan mentah melalui

proses kimia yang rumit (contohnya, gelas, seluloid,perlon, plexiglass,

bakelit). Bahan mentah untuk pembuatan bahan tidak dapat diperoleh dari

alam jumlah tak terbatas, pemakaian yang kian meningkat, memaksa orang

untuk berhemat dan sedapat mungkin memanfaatkan kembali bahan bekas (

terutama logam). Logam yang sejak awalnya sudah memiliki sifat – sifat

penggunaan teknis tertentu dan dapat diperoleh dalam jumlah cukup ialah :

besi, tembaga, seng, timah, timbel, nikel, aluminium, magnesium.

Kemudian tampil logam – logam lain bagi penggunaan khusus dan paduan,

seperti : perak, emas, platina, iridium, wolfram, tantal, molybdenum,

titanium, koblat, anti monium ( metaloid), krom, vanadium, berylium.

Sebenarnya logam mulia termasuk kedalam logam berat. Didalam buku ini,

29

yang disebut logam berat ialah Cu, Mn, Pb, Zn, Sn,Si (Schonment dan

Gruber, 2003 ).

Dalam penggunaannya serta pemakaian, logam pada umumnya tidak

merupakan senyawa logam, tetapi merupakan paduan. Logam dan

paduannya merupakan bahan teknik yang penting, dipakai untuk kontruksi

mesin, kendaraan, jembatan, bangunan, dan pesawat terbang. Sehubungan

dengan pemakaiannya pada teknik mesin, sifat logam yang penting adalah

sifat mekanis, fisik dan kimia sangat menentukan kualitasnya. Bahan teknik

dapat dibagi menjadi dua, yaitu bahan logam dan non logam.

a. Bahan Logam.

Logam dapat dibagi menjadi dua golongan yaitu logam ferro atau logam

besi dan logam nonferro yaitu logam bukan besi.

1) Logam Ferro ( Besi ).

Logam ferro adalah suatu logam paduan yang terdiri dari campuran unsur

karbon dengan besi. Untuk menghasilkan suatu logam paduan yang

mempunyai sifat yang berbeda dengan besi dan karbon maka dicampur

dengan bermacam logam lainnya. Logam ferro terdiri dari komposisi kimia

yang sederhana antara besi dan karbon. Masuknya unsur karbon didalam

besi dengan berbagai cara, jenis logam ferro adalah sebagai berikut :

Besi Tuang.

Komposisinya yaitu campuran besi dan karbon. Kadar karbon sekitar 4 %

sifatnya rapuh, tidak dapat ditempa, baik untuk dituang, liat dalam

pemadatan, lemah dalam tegangan. Digunakan untuk membuat alas mesin,

meja perata, badan ragum, bagian – bagian mesin bubut, blok slinder dan

cicin tora

Besi Tempa.

Komposisi besi tempa terdiri dari 99 % besi murni, sifat dapat ditempa, liat,

dan tidak dapat dituang. Besi tempa anatara lain dapat digunakan untuk

membuat rantai jangkar, kait keran dan landasan kerja plat.

30

Baja Lunak.

Komposisi campuran besi dan karbon, kadar karbon 0,1% - 0,3 %,

mempunyai sifat dapat ditempa dan liat. Digunakan untuk membuat mur,

sekrup, pipa, dan keperluan umum dalam pembangunan.

Baja karbon sedang.

Komposisi campuran besi dan karbon, kadar karbon 0,4 % - 0,6 %. Sifat

lebih kenyal dari yang keras. Digunakan untuk membuat benda kerja tempa

berat, poros, dan rel baja.

Baja karbon tinggi.

Komposisi campuran besi dan karbon, kadar karbon 0,7 – 1,5 %. Sifat dapat

ditempa, dapat disepuh keras dan dimudakan. Digunakan untuk membuat

kikir, pahat, gergaji, tap, stempel, dan alat mesin bubut.

Baja karbon tinggi dengan campuran.

Komposisi baja karbon tinggi ditambah nikel atau kobalt, krom atau

tungsten. Sifat rapuh, tahan suhu tinggi tanpa kehilangan kekerasan, dapat

disepuh keras, dan dimudahkan. Digunakan untuk membuat mesin bubut

dan alat – alat mesin.

2) Logam Nonferro

Logam non ferro yaitu logam yang tidak mengandung unsur besi (fe).

Logam non ferro antara lain sebagai berikut :

Tembaga (cu)

Warna kecoklat kemerah – merahan, sifatnya dapat ditempa, liat, baik untuk

pengahantar panas, listrik dan kukuh. Tembaga digunakan untuk membuat

suku cadang listrik, radio penerangan , dan alat – alat dekorasi.

Aluminium (Al).

Warna biru putih. Sifatnya dapat ditempa, liat, bobot ringan, penghantar

panas dan listrik yang baik, mampu dituang. Aluminium digunakan untuk

membuat peralatan masak, elektronik, industri mobil, dan industri pesawat

terbang.

31

Timbel (Pb).

Warna biru kelabu, sifatnya dapat ditempa, sangat liat, tahan korosi,asam,

dan bobot sangat berat. Timbel digunakan sebagai bahan pembuat kabel,

baterai, bubungan atap, dan bahan pengisi.

Timah (Sn).

Warna kuning keperak – perakkan, sifatnya dapat ditempa, liat, dan bahan

korosi. Timah digunakan sebagai pelapis lembaran baja lunak ( pelat timah)

dan industri pengawetan.

b. Bahan Nonlogam.

Bahan nonlogam adalah suatu bahan teknik yang tidak termasuk kedalam

kelompok logam yang didapat dari bahan galian, tumbuhan atau hasil proses

pengolahan minyak bumi. Bahan – bahan nonlogam antaralain asbes, karet,

dan plastik.

1) Asbes

Asbes adalah suatu jenis mineral terdiri dari asam kaerbik dan magnesium

yang berbentuki serat. Untuk beberapa mineral sangat berbeda dalam

komposisi kekuatan, fleksibilitas, dan kualitas dari serat – seratnya.

2) Karet

Karet diperoleh dari getah pohon Heave Brasiliensi yang tumbuh didaerah

tropis. Pohon – pohon itu disayat kulitnya untuk mendapatkan getah putih

yang disebut dengan lateks. Lateks yang diperoleh terdiri dari bola karet dan

air.

3) Plastik.

Kita dapat membagi plastik dalam dua golongan yaitu golongan

“termoplast” dan golongan “termohard”. Sifat kedua golongan plastik

tersebut dapat dijelaskan sebagai berikut :

Termoplast, dibentuk dengan molekul – molekul panjang, jadi termoplast

adalah bahan yang dapat digunakan menjadi plastik oleh pemanasan dan

dalam keadaan ini bahan tersebut dapat dibentuk.

32

Termohard, terbentuk dari molekul – molekul bentuk jaringan besar, jadi

termohard adalah bahan yang dengan pemanasan tidak menjadi lembek

dan tidak dapat cair (Hariamanto dan. Daryanto, 1999).

2.9 Karakteristik Bahan Logam.

2.9.1 Sifat Mekanis

Yang dimaksud degan sifat mekanis suatu logam adalah kemampuan atau

kelakuan logam untuk menahan beban yang diberikan, baik beban statis atau

dinamis pada suhu biasa, suhu tinggi maupun suhu dibawah 0oC . Beban

statis adalah beban yang tetap, baik besar maupun arahnya pada setiap saat,

sedangkan beban dinamis adalah beban yang besar dan arahnya berubah

menurut waktu. Beban statis dapat berupa beban tarik, tekan lentur, puntir,

geser dan kombinasi dari beban tersebut. Sementara itu, beban dinamis dapat

berupa beban tiba – tiba, berubah – ubah, dan beban jalar. Sifat mekanis

logam meliputi kekuatan, kekenyalan, keliatan, kekerasan, kegetasan,

keuletan, tahan aus, dan batas penjalaran.

a. Kekuatan (Strenght)

Merupakan kemampuan suatu material untuk menerima tegangan tanpa

menyebabkan material menjadi patah. Berdasarkan pada jenis beban yang

berkerja, kekuatan dibagi dalam beberapa macam yaitu : kekuatan tarik,

kekuatan geser, kekuatan tekan, kekuatan torsi, dan kekuatan lengkung.

b. Kekakuan (Stiffness)

Kemampuan suatu material untuk menerima tegangan atau beban tanpa

mengakibatkan terjadinya deformasi atau difleksi. Kemampuan material pada

tekukan.

c. Penjalaran.

Yang dimaksud dengan penjalaran adalah pertambahan panjang yang terus –

menerus pada beban yang konstan. Bila suatu bahan mengalami pembebanan

33

terik tertentu dan tetap maka pertambahan panjangnya mungkin tidak berhenti

sampai ia patah atau mungkin tergantung pada besarnjya beban tarik tersebut.

d. Sifat logam terhadap Beban tiba – tiba.

Bila deformasi mempunyai kecepatan rengangan yang tinggi maka bahan

umumnya akan mengalami patah getas, akibat bahan dikenai beban tiba –

tiba. Untuk melihat sifat tersebut dilakukan percobaan pukul, yang dilakukan

pada batang uji dan diberi tarikkan menurut standart yang telah ditentukan.

e. Sifat kekerasan Logam.

Kekerasan adalah ketahanan bahan terhadap deformasi karena pembebanan

setempat pada permukaan berupa goresan atau penekanan. Sifat ini banyak

hubungan dengan kekuatan, daya tahan aus, dan kemampuan dikerjakan

dengan mesin.

f. Ketangguhan (Toughness)

Merupakan kemampuan material untuk menyerap sejumlah energi tanpa

mengakibatkan terjadinya kerusakan.

g. Kelelahan (Fatigue)

Merupakan kecenderungan dari logam untuk menjadi patah bila menerima

beban bolak – balik yang besarnya masih jauh dibawah batas kekakuan

elastiknya.

h. Sifat rendaman logam.

Apabila suatu logam ditarik atau ditekan sehingga terjadi deformasi elastis.

Kemudian beban tersebut dihilangkan maka energi yang dibutuhkan untuk

mengubah bentuk asal selalu lebih rendah daripada energi untuk deformasi

elastis, karena penekanan atau tarikkan tersebut. Hal ini terjadi karena adanya

tahanan dalam. Tahanan dalam adalah kemampuan logam untuk merendam

beban atau getaran tiba – tiba.

34

i. Sifat Plastis.

Sifat plastis adalah kemampuan suatu logam atau bahan dalam keadaan padat

untuk dapat diubah bentuk tanpa pecah. Sifat itu penting untuk pertimbangan

dalam pengolahan bentuk suatu logam. Kebanyakan logam pada suhu tinggi

mempunyai sifat plastis yang baik dan cenderung bertambah dengan

kenaikkan suhu. Logam yang tidak plastis pada suhu tinggi disebut getas

panas, yaitu mudah retak karena deformasi disebabkan adanya suatu beban

pada suhu tersebut.

2.9.2 Sifat Fisik

Sifat fisik adalah sifat bahan mengalami peristiwa fisika, seperti adanya

pengaruh panas dan listrik.

a. Sifat karena pengaruh panas antara lain mencair, perubahan ukuran, dan

struktur karena proses pemanasan.

b. Sifat listrik yang terkenal adalah tahanan dari suatu bahan terhadap aliran

listrik atau sebaliknya sebagai daya listrik.

2.9.3 Sifat pengerjaan atau sifat teknologis.

Suatu pengerjaan logam adalah sifat suatu bahan yang timbul dalam proses

pengolahannya. Sifat itu harus diketahui lebih dahulu sebelum pengolahan

bahan dilakukan. Pengujian yang dilakukajn antara lain pengujian mampu las,

mampu mesin, mampu cor, dan mampu keras.

2.9.4 Sifat Kimia

Sifat kimia dari suatu bahan mencakup kelarutan bahan tersebut pada larutan

basa atau garam, dan pengoksidasian bahan tersebut. Hampir semua sifat

kimia erat hubungan dengan kerusakan (deterisasi) secara kimia. Kerusakan

tersebut berupa gejala korosi gejala korosi dan ketahanan bahan terhadap

serangan korosi. Hal ini snagat penting dalam praktek (Schonment dan

Gruber, 2003 ).

35

2.10 Besi dan Baja

Baja dan besi adalah terletak pada kadar karbonnya. Besi disini berarti

ferrous tanpa kadar C. Proses pembuatan baja dimulai dari pemisahan bijih

besi serta penyucian dari kotoran – kotoran. (suharto, 1992 )

Besi atau baja yang dihasilkan dari dapur – dapur baja disebut besi atau

baja karbon, yaitu campuran antara besi dan zat arang (karbon). Sedangkan

unsur lainnya seperti fosfor, belerang dan sebagainya juga da didalamnya,

namun presentase sangat kecil sehingga dianggap tidal mempengaruhi nya.

Apabila unsur lainnya itu sengaja dimasukkan kedalamnya, dikatakan

sebagai baja paduan. Unsur paduan itu diberikan dengan maksud

memperbaiki atau memberi sifat baja yang sesuai dengan sifat sifat yang

dikehendaki pada baja. Berdasarkan banyaknya zat arang yang dikandung

besi atau baja,dapat dibedakan menjadi dua bagian.

a. Mengandung karbon antara 0,01 % - 1,7 % disebut besi atau baja

tempa.

b. Mengandung karbon antara 2,3 % - 3, 5 % disebut besi atau baja tuang.

Baja ini sangat tidak baik untuk ditempa. Besi atau baja yang kadar

karbonnya anatara 1,8 % - 2,2 % memang tidak dibuat karena sifatnya

kurang baik.

2.10.1 Baja Karbon

Baja karbon adalah baja yang mengandung karbon maksimum 1,7 %.

Berdasarkan tingkatan banyaknya kadar karbon dalam baja, digolongkan

menjadi tiga tingkatan.

a. Baja Karbon Rendah.

Yaitu baja yang mengandung karbon antara 0,10 % - 0,30 % . baja karbon

rendah dalam perdagangan dibuat dalam bentuk plat, profil, batangan

untuk keperluan ditempa, perkerjaan mesin dan lain – lain.

36

b. Baja karbon Sedang.

Baja ini mengandung karbon antara 0,30 % - 0,60 %. Didalam

perdagangan biasa digunakan sebagai alat perkakas, baut, poros engkol,

roda gigi , pegas, dan lain – lain.

c. Baja karbon Tinggi.

Baja karbon tinggi ialah baja yang mengandung antara 0,70 % - 1, 5 %.

Baja karbon ini banyak digunakan untuk keperluan pembuatan alat – alat

kontruksi yang berhubungan dengan panas yang tinggi atau dalam

penggunaanya akan menerima dan mengalami panas, misalnya landasan,

palu gergaji, pahat, kikir, bor, bantalan peluru dan lain sebagainya.

Berdasarkan penggunaanya baja dapat diklasifikasikan dalam dua grup

yaitu baja kontruksi dan baja perkakas. Baja kontruksi termasuk kontruksi

bangunan dan mesin. Baja kontruksi bangunan umumnya mengandung

karbon sampai 0,3 % dengan kekuatan tarik dan batas regangan rendah,

serta dapat dikeraskan. Sedangkan baja mesin umumnya memiliki karbon

sekitar 0,3 % - 0,6 % dan mempunyai kekerasan yang lebih besar serta

kekuatan tarik dan batas regang agak tinggi. Baja mesin dapat dikeraskan.

Kedua grup baja diatas masih digolongkan lagi menjadi baja yang tidak

dipadu, baja paduan rendah dan baja paduan tinggi.

1) Baja yang tidak dipadu mengandung 0.06 % - 1,5 % karbon, dengan

sedikit mangan (Mn), Silisium (Si), Fosfor (P), dan belerang (S).

2) Baja paduan rendah mengandung 0,03 % - 2,2 % karbon dengan lebih

dari satu bahan paduan sebanyak 5 % atau lebih (Sucahyono Bagyo.

1999).

2.10.2 Baja Paduan (Alloy Stell)

Paduan – paduan tertentu baja dimaksud untuk mendapatakan sifat – sifat

tertentu seperti diharapkan. Campuran – campuran utama yang digunakan

pada umumnya yaitu : Ni, Cr, Ci, Mn, Mo, dan Ti. Dari hasil penelitian,

dengan pemaduan bahan – bahan tersebut diatas dapat ditingkat tensile

37

strenght dari baja. Adanya unsur Ni, Cr, Mn, dan Ti maka bisa

memperlambat kecepatan pendingin kritis, sehingga bisa diperoleh struktur

butiran – butiran yang halus. Adanya unsur Cr, Ni sebagai campuran yang

mendominasi, dan kadang disuplai unsur Al, Si, dan Cu ada pada roda

gigi, worm, coupling, poros – poros, anti friction bearing. Didalam dunia

permesinan dipakai paduan C = ( 0,15 + 0,5 ) % dan Cr = ( 0,7 + 1 )

%tambahn 0,1 + 0,2 % Vanadium. Vanadium pada baja karbon bisa

menghasilkan produk yang tahan panas. Apabila baja krom ditambah 0,2 +

0,5 % Molybdenum, maka bisa dikurangi kerapuhan panas ( tahan panas

). Biasanya jenis baja ini dipakai untuk beban – beban berat misalnya roda

gigi, poros, pinion, pen dan lain – lain. Untuk yang diperlukan sifat elastis

tinggi atau disebut baja silikon biasanya (0,5 + 0,6 ) %. Bahan ini dipakai

untuk pegas – pegas sedang untuk baja tahan karat dippaduan Cr (14 + 18 )

%. Untuk baja yang tahan asam keras pada temperatur tinggi misalnya

pada ketel uap dipakai jenis Scale.

Resistancae steel yaitu paduan :

Cr : 11,5 – 14 %

Al : 1 – 1,8 %

Si : 1,2 – 2 %

Untuk bahan – bahan turbine blade, velve petroleum dipakai paduan Cr

dan Ni yang tinggi atau disebut heat ressistance steel. Dan untuk bahan

yang harus tahan beban impact serta gesek/panas dipakai paduan Mn.

2.10.3 Besi Tuang.

Secara teoroitis besi adalah Fe, namun secara praktis sebenarnay baja/besi

tuang: sebab nyatanya untuk mendapatkan Fe dengan 0 %C. Besi tuang

kelabu terjadi karena banyak terdapat grafit pada kristalnya. Ia tahan

gesek, karena mengandung palung – palung grafit. Palung – palung ini

biasanya menyimpan pelumas. Oleh karena itu ia tahan gesek serta

mampu meredam getaran. Besi tuang kelabu mampu dikerjakan mesin

dengan baik. Sebenarnya unsur penolong terjadinya besi tuang kelabu

karena slow cooting rate, sebaiknya besi tuang putih karena high cooling

38

rate sehingga mendorong timbulnya sementit yaitu tersebarnya butiran –

butiran yang besar – besar dan keras namun rapuh. Memang ditinjau dari

kekuatan besi tuang kelabu dibedakan :

1. Bertegangan rendah.

2. Medium

3. Tinggi

4. Mampu tempa/mampu mesin.

Sedangkan kecenderungan terjadinya slow cooting rate dipengaruhi oleh

semakin tebalnya cetakkan, serta unsur C, Al, Ni, dan Si. Sementara Cr,

Mn, Mo, V, W mendorong terjadinya high cooling rate. Silisium

mempunyai sifat memisahkan besi dari zat arang, oleh sebab itu besi tuang

yang banyak mengandung silsium disebut besi tuang kelabu. Sedangkan

Mangan mempunyai sifat mencegah perpisahaan besi dari zat kelabu

(suharto, 1992)

2.11 Pengaruh Unsur Paduan dalam Baja.

1) Karbon (C) : unsur karbon adalah unsur campuran yang paling penting

dalam pembuatan baja, unsur karbon merupakan unsur non logam

yang bersifat padat. Serta presentase dan bentuknya membawa

pengaruh yang amat besar terhadap sifatnya. Tujuan utama

penambahan unsur lain kedalam baja adalah mengubah pengaruh dari

karbon. Unsur karbon dapat bercampur dalam besi dan baja setelah

didinginkan secara perlahan dengan suhu kamar dalam bentuk sebagai

berikut :

Larut dalam besi untuk membentuk larutan pada ferit yang

mengandung karbon diatas 0,006 % pada temperatur 725 oC. Ferit

bersifat lunak, tidak kuat dan kenyal.

Sebagai campuran kimia dalam besi, campuran ini disebut sebagai

simetit (Fe3C) yang mengandung 6,67% karbon. Sementit bersifat

keras dan rapuh.

39

2) Posfor (P) : Unsur posfor membentuk larutan besi fosfida. Baja yang

mengandung unsur fosfor sekitar 0,05 % mempunyai titik cair yang

rendah tetap menghasilkan sifat yang keras dan rapuh.

3) Belerang (S) : Unsur belerang membahayakan sulfida yang

mempunyai titik cair rendah dan rapuh. Kandungan belerang harung

rendah – rendahnya 0,05 % . (Indiyanto Rus, 2008)

4) Silikon (Si) : Pada konsentrasi tinggi membuat baja tahan kondisi

asam, pada konsentrasi rendah memperbaiki sifat megnetik dan sifat

listrik baja.

5) Silisium (Sr) : Terkandung dalam jumlah kecil didalam semua bahan

besi dan dibubuhkan dalam jumlah yang lebih besar pada jenis – jenis

istimewa.

Meningkatkan : kekuatan, kekerasan, kesudian diperkeras secara

keseluruhan, keknyalan, ketahanan aus, ketahanan terhadap panas dan

karat, ketahanan terhadap keras.

6) Mangan (Mn) : seperti Si terkandung didalam semua bahan besi dan

dibubuhkan dalam jumlah besar pada jenis – jenis istimewah (

contohnya baja keras mangan dengan 13 % Mn ).

Meningkatkan : kekuatan, kekerasan, kesudihan temper menyeluruh,

ketahanan aus, penguatan pada pembentukan dinmgin.

Menurunkan : kesudian serpih.

7) Khrom (Cr) : merupakan unsur yang terpenting untuk baja kontruksi

dan perkakas, baja tahan karat dan asam.

Meningkatkan : kekerasan, kekuatan, batas rentang ketahanan aus,

kesudian diperkakas, kesudian temper menyeluruh, ketahanan panas,

kerak, karat, dan asam, kemudahan pemolesan.

8) Nikel (Ni) : jika baja dan nikel dipadu, maka paduan ini dapat dilas,

disolder, dan diberi penggarapan mengelupas serpih dengan baik serta

dapat dibentuk dalam keadaan dingin dan panas, dapat dipoles, dpaat

dimagnetisasikan.

40

Meningkatkan : keuletan, kekuatan, pengerasan menyeluruh,

ketahanan karat, tanan listrik.

Menurunkan : kepekaan terhadap sengatan panas yang melewati batas

pada perlakuan panas.

9) Wolfram (W) : merupakan unsur paduan terpenting bagi baja olah

cepat dan logam keras. Berkat titik leburnya yang tinggi, maka

digunakan untuk kawat pijar dan logam keras.

Menurunkan : Regangan (sedikit).

10) Kobalt (Co) : Digunakan sebagai bubuhan terhadap baja olah cepat

dan baja terkeras. Magnet permanen mengandung pula kobalt.

Meningkatkan : kekerasan, ketahanan aus, ketahanan karat dan panas,

daya hantar listrik dan kejenuhan magnetis.

11) Titanium (Ti) : memiliki kekuatan yang sama seperti baja,

mempertahankan sifatnya hingga 4.000 C, oleh karena itu merupakan

paduan kawat las. Karbid titanium memiliki kekerasan yang tinggi dan

titik lebur yang tinggi merupakan unsur logam keras.

12) Tantalum (Ta) : sangat tahan karat ( hanya diserang asam fluor zat air

). Baja khrom anti karat menjadi dapat dilas baik dengan Ta. Titik

lebur 3150 oC. Unsur campuran logam keras. Berat jenis = 16,6

daN/mm3 (Schonment dan Gruber, 2003).

2.12 JIS ( Japan Industrial Standart )

Jepang merupakan salah satu negara maju yang juga memiliki standar

nasional sendiri untuk produk yang dihasilkan di negaranya. Badan yang

mengatur tentang standardisasi di Jepang adalah Japanese Industrial

Standards Committe (JISC). JISC terdiri dari banyak komite nasional dan

memiliki peran utama dalam kegiatan standardisasi di Jepang. Tugas JISC

adalah membentukan dan menetapkan Japanese Industrial Standard (JIS),

administrasi akreditasi dan sertifikasi, partisipasi dan kontribusi dalam

kegiatan standardisasi internasional, dan pengembangan standar pengukuran

dan infrastrukstur teknis untuk standardisasi. Standardisasi industri

41

merupakan standardisai di sektor industri dan di Jepang Japanese Industrial

Standar ditetapkan sebagai standar industri nasional. Hal ini dilakukan agar

Jepang dapat memastikan kenyamanan dalam kegiatan ekonomi dan sosial

(mengamankan kompatibilitas), meningkatkan efisiensi produksi, jaminan

keuntungan konsumen dan penyederhanaan transaksi, mempromosikan

kemajuan teknologi (dukungan untuk menciptakan pengetahuan baru dan

pengembangan/penyebaran teknologi baru), menjada keselamatan dan

kesehatan dan pelestarian lingkungan (Japanese Industrial Standards

Committe, 2005). Salah satu standar nasional di Jepang yang mengatur

tentang kebijakan dalam kegiatan pengolahan produk panel yaitu papan

serat adalah JIS A 5905:2003 yang telah direvisi dari JIS 5905 : 1994.

Jumlah suatu Standar Industri Jepang (JIS) terdiri dari sebuah simbol huruf

Inggris dan empat (4) atau lima (5) digit angka. Angka tersebut mungkin

memiliki nomor bagian setelah 4-5 angka dan sebuah tanda hubung "-"

Simbol huruf menunjukkan 19 bidang teknis seperti A untuk "Teknik Sipil

dan Arsitektur", X untuk "Pengolahan Informasi." Dari angka tersebut, dua

digit pertama menunjukkan sebuah divisi yang ditentukan sub-teknis daerah

dan dua terakhir diberikan secara bebas. H 7501, misalnya, berarti area

teknis "Bahan non-besi dan Metal" dan sebuah divisi dari "bahan

fungsional". JIS juga dikategorikan ke dalam tiga domain yaitu produk,

metode dan dasar. Ada sekitar 4000, 1600 dan 2800 masing-masing standar

(Nasution, 2014).

2.13 Material

2.13.1 Spesifikasi Boiler Takuma N 900 R

Merk : TAKUMA

Model :N-900 R

Max working pressure : 24 kg/cm2

Max steam evaroration : 30.000 kg/h

Steam temperature : 260o C.

Serial nomor/sisi operasi : 1149/kanan.

Years built : 2002.

42

2.13.2 Standart Pipa Superheater JIS G4361

Material pipa superheater Takuma N 900 R menggunakan standart Japan

Industrial Standard (JIS) G3461 STB 340 Grade STB35. dengan komposisi

kimia sebagai berikut :

Tabel 2.1. Standart Komposisi kimia

No.

Kode Sampel

Komposisi Kimia (%)

Carbon ( C )

Silikon ( Si )

Mangan (Mn )

Posfor ( P )

Sulfur ( S )

1

Grade STB35, Jis

G3461 max 0,18

Max 0,35 0,30 - 0,60

Max 0,035

Max 0,035

2.14 Uji Komposisi Kimia

Pengujian komposisi kimia bertujuan untuk mengetahui kandungan unsur –

unsur kimia yang terkandung didalam material. Pengujian komposisi

menggunakan Spektrometer. Setiap unsur yang terkandung dalam suatu

material akan memberikan pengaruh pada material tersebut, baik dari

kekerasan (Hardness), kekuatan (Strength), keuletan (Ductility), kelelahan

(Fatique) maupun ketangguhan (Toughness). Dengan mengetahui komposisi

kimia dari suatu material maka dapat diketahui sifat atau karakteristik dari

material tersebut (kurniawan,2006).

2.14.1 Spectro Max 127203, LMM14

Pengujian komposisi kimia dilakukan dengan alat spectro max dengan

Prinsip kerja material sampel menjadi menguap oleh pelepasan percikan di

dalam unit tersebut. Diproses ini pelepasan atom dan ion menjadi

berhamburan dan melepaskan cahaya, kemudian cahaya tersebut langsung

masuk kedalam sistem optik dan diukur memakai teknologi CCD.

Teknologi CCD adalah pendeteksi elektronik yang sensitif cahaya yang

mengkonversi cahaya menjadi muatan listrik.

43

BAB 3

METODE PENELITIAN

3.1 Tempat dan Waktu

Penelitian ini dilaksanakan di Laboratrium PT. Putra Baja Deli - Belawan

dan pengambilan sampel dilaksanakan Di salah satu Pabrik Kelapa Sawit.

Waktu penelitian selama 4 bulan, dari bulan Mei sampai dengan Agustus

2016.

3.2 Desain Penelitian.

Penelitian ini dilakukan dengan menggunakan metode Eksperimen. Bahan

pipa superheater diperoleh dari salah satu Pabrik Kelapa Sawit pada boiler

Takuma N900 R kapasitas 24 ton/jam dan penelitian ini dilakukan dengan

menggunakan alat spectro max 127203, LMM14, dimana alat tersebut akan

mendeteksi unsur komposisi kimia secara langsung dengan ditampilkan

pada layar komputer microsoft excel dan kemudian dicetak. Perlakuan pada

penelitian ini adalah tingkat kerusakan dari satu pipa Superheater yaitu :

1. Sampel yang tidak mengalami kegagalan berdekatan dengan bagian pipa

pecah atau titik sampel keadaan Baik. ( A1 )

2. Titik sampel Pecah. ( A3 )

Jumlah ulangan 4 ulangan bertujuan agar data nilai yang diperoleh lebih

akurat.

3.3 Bahan dan peralatan.

Bahan – bahan yang digunakan pada penelitian ini adalah :

Bahan yang digunakan dalam pengujian ini adalah Pipa Superheater

dengan kode pipa STB 340 JIS G3461 Grade STB35.

Alat – Alat yang digunakan pada penelitian ini :

Spectro Max. Instrument Max 127203, Machine Model LMM14.

44

Jangka Sorong adalah alat mengukur sampel pipa dengan pengukuran

diameter, ketebalan, panjang didalam pengukuran yang detail akan

selalu ditunjukkan oleh jangka sorong melalui garis skala.

Gerinda adalah untuk mengaluskan suatu benda serta memotong suatu

benda.

Kamera adalah alat yang digunakan untuk mendokumentasikan semua

kegiatan yang dilakukan selama proses penyelesaian tugas akhir.

3.4 Tahapan Penelitian.

3.4.1 Proses Pengambilan Sampel.

Pengambilan sampel uji dilakukan di Pabrik Kelapa Sawit. Pengambilan

sampel dilakukan pada Boiler Takuma N 900 R yang mengalami kerusakan.

Sampel yang diambil yaitu pipa Superheater yang dalam keadaan pecah.

3.4.2 Proses Pengukuran Spesimen.

Pipa superheater yang Rusak kemudian di ukur dengan menggunakan jangka

sorong.

3.4.3 Proses Penentuan titik sampel.

Pipa Superheater yang mengalami kerusakan kemudian di klasifikasi

kedalam dua bagian yaitu :

1. Sampel yang tidak mengalami kegagalan berdekatan dengan bagian pipa

pecah atau titik sampel keadaan Baik ( sampel A1 )

2. Titik sampel Pipa Pecah. ( sampel A3 )

Hal ini bertujuan untuk mengetahui perbedaan nilai komposisi masing –

masing keadaan sampel.

3.4.4 Proses pemotongan sampel.

Proses ini dilakukan untuk pemotongan pipa setelah proses penentuan titik

sampel dengan menggunakan gerinda.

45

3.4.5 Proses Pengikisan Sampel.

Proses ini dilakukan dengan meratakan sampel, sampai permukaan sampel

merata dengan menggunakan Gerinda bertujuan menghilangkan karat pada

pipa serta agar pipa dapat terdeteksi oleh alat spectro max.

3.4.6 Proses Pengujian Komposisi Kimia.

Pengujian komposisi kimia bertujuan untuk mengetahui kandungan unsur –

unsur kimia pada material logam. Cara yang digunakan untuk menguji

komposisi kimia pada pipa adalah dengan menggunakan mesin Spectro max.

Alat uji Spectro max dilakukan di PT. Putra Baja Deli Medan. yang

memberikan data secara otomatis dan nilai-nilai komposisi kimia yang

dihasilkan oleh sebuah mesin merupakan angka-angka nyata, jadi nilai-nilai

unsur – unsur kimia tersebut hanya memberikan petunjuk mengenai unsur –

unsur kimia pada material sampel. Hasil pengujian adalah dalam bentuk

presentasi unsur – unsur kimia didalam microsoft excel.

3.5 Pengamatan dan Indikator.

a. Komposisi kimia Pipa Superheater

Memilih menu file, klick Load program (F10) klik salah satu analytical

program yang sesuai dengan sampel yang akan dianalisa dan klick ok,

kemudian Pilih menu edit, klick sampel data (Shift + F9) kemudian isi

kolom quality. Sample Id lalu klick ok. Kemudian Letakkan sampel yang

akan dianalisa pada spark stand mesin spectro sampai posisi ready.

Selanjutnya memilih menu measure dan klik start (F2) dan tunggu beberapa

detik hingga hasil pengukuran tertera pada monitor. Kemudian memeriksa

apakah data yang muncul dari beberapa kali pengujian sudah memenuhi,

jika belum maka lakukan refresh dengan ctrl + f – f2. Kemudian Keluarkan

sampel dan bersihkan Spark stand dari sisa pembakaran dan mencetak data

komposisi elemen paduan dalam bentuk dokumen

46

3.6 Diagram Alir Penelitian.

Tidak Tidak

Ya Ya

Gambar 3.1. Bagan Alur penelitian.

Mulai

Penulisan Proposal

dan studi literatur

Hasil

Analisa Hasil dan Pembahasan

Kesimpulan

Selesai

Mulai Mulai Mulai

Uji Spectro Max

Standart JIS G3461

Mulai

Persiapan Alat dan Bahan

Pembuatan Spesimen - Pengukuran sampel - Penentuan Titik sampel - Pemotongan Sampel

Uji Komposisi Kimia

47

3.7 Jadwal Penelitian

No Kegiatan Bulan / Tahun 2016

Feb Maret April Mei Juni Juli Agust

1. Penyusunan Proposal

Mencari tempat Pengambilan sampel

Pengambilan sampel

Mencari tempat penelitian

2. Seminar Proposal

3. Penelitian

4. Penyusunan Laporan

48

BAB 4

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Pengambilan Sampel.

Pengambilan sampel dilakukan di Pabrik Kelapa Sawit. Pada stasiun

pembangkit tenaga yaitu boiler dalam keadaan Rusak. Adapun data

spesifikasi boiler adalah sebagai berikut :

Merk : TAKUMA

Model : N-900 R

Max working pressure : 24 kg/cm2

Max steam evaroration : 30.000 kg/h

Steam temperature : 260o C.

Serial nomor/sisi operasi : 1149/kanan.

Years built : 2002.

Sampel pipa yang diambil yaitu pipa superhetear dalam keadaan pecah pada

posisi pipa ke delapan.

Gambar 4.1 Denah pengambilan sampel

49

Hasil pengambilan sampel :

Gambar 4.2. pipa superheater pecah

4.2 Pengukuran Sampel.

Pengukuran sampel dilakukan untuk mengetahui panjang, diameter, tebal

pada pipa superheater sebelum dilakukan penentuan titik sampel. Hasil

pengukuran sampel pipa superheater yaitu panjang 29 cm, diameter 30 mm,

tebal 4 mm.

Gambar 4.3. Pengukuran sampel

50

4.3 Penentuan Titik Sampel.

Penentuan titik sampel dilakukan setelah proses pengukuran sampel, proses

penentuan titik sampel diklasifikasikan menjadi dua titik penentuan yaitu

sampel yang tidak mengalami kegagalan berdekatan dengan bagian pipa

pecah atau titik sampel keadaan baik (A1) dan pipa yang mengalami pecah

(A3). Tujuannya untuk mengetahui apakah ada perbedaan nilai komposisi

kimia antara masing – masing titik.

Hasil penentuan titik sampel :

Gambar 4.4. Penentuan titik sampel pipa superheater

4.4 Pemotongan dan Pengikisan sampel.

Setelah proses penentuan titik sampel dilakukan proses pemotongan sampel

menggunakan gerinda, selanjutnya dilakukan pengikisan permukaan titik

sampel dengan gerinda dengan tujuan mengilangkan karat pada pipa dan pada

proses pengujian sampel dapat terdeksi pada alat pengujian

Gambar 4.5. Pemotongan Pipa Gambar 4.6. Pengikisan Pipa

Baik

Pecah

51

Dalam proses ini spesimen dipotong kemudian masing – masing titik

sampel dilakukan pemerataan permukaan hingga benar – benar rata tujuan

nya agar sisa kerak menghilang dan spesimen uji dapat terbaca oleh alat

pengujian.

Hasil pemotongan dan pengikisan sampel :

Gambar 4.7 Sampel keadaan baik (A1) Gambar 4.8 Sampel Pecah (A3)

Kemudian dari masing – masing sampel dilakukan pengukuran yaitu

sampel A1. Diameter 3,8 cm. Tebal 0,5 cm. Sampel A3 Diameter 4,3 cm.

Tebal 0,05 cm. Panjang 4,3 cm.

4.5 Hasil Pengujian Komposisi Kimia Pipa Superheater.

Hasil Pengujian komposisi kimia pada material pipa superheater Standard

JIS G3461, Grade STB35, STB 340 secara lengkap terdapat pada lampiran.

Pengujian ini dilakukan menggunakan alat Spectro Max 127203, LMM14.

bertujuan untuk mengetahui unsur kimia dari material Pipa Superheater.

Alat tersebut menghasilkan berupa data dalam tabel dan angka dengan

kandungan komposisi kimia bahan pada masing – masing sampel. Berikut

hasil pengujian nilai komposisi kimia pipa Superheater.

52

Tabel 4.1. Hasil pengujian pipa superheater.

No. Kode Sampel Komposisi Kimia (%)

Karbon ( C )

Silikon ( Si )

Mangan (Mn )

Posfor ( P )

Belerang ( S )

1. Titik sampel keadaan Baik (A1)

0,028 0,212 0,55 0,016 0,01

2. Titik sampel Pecah (A3) 0,028 0,208 0,55 0,019 0,012

Tabel 4.2 Standart komposisi kimia JIS G3461

No.

Kode Sampel

Komposisi Kimia (%)

Karbon ( C )

Silikon ( Si )

Mangan (Mn )

Posfor ( P )

Belerang ( S )

1 Grade STB35,

Jis G3461 max 0,18

Max 0,35

0,30 - 0,60

Max 0,035

Max 0,035

Berdasarkan hasil pengujian komposisi kimia material dilampirkan grafik

yang menyatakan perbandingan antara standart nilai komposisi kimia pipa

dengan hasil nilai komposisi kimia pipa Superheater rusak sehingga dapat

diketahui selisih antara masing - masing hasil titik sampel dengan standart.

53

a. Hasil pengujian pada Titik sampel keadaan Baik ( sampel A1)

Gambar 4.9 Hasil pengujian Sampel A1

Grafik diatas menunjukkan bahwa terjadi perbedaan antara sampel A1

dengan standart, dimana terlihat dari selisih nilai unsur komposisi kimia

yang berbeda. Perbedaan unsur komposisi kimia bahan terlihat dari unsur

Karbon (C) pada sampel A1 sebesar 0,028 % dan mengalami kehilangan

dengan selisih 0,152 % dari persentase unsur pada standart 0,18 %. Pada

unsur Silikon (Si) pada sampel A1 sebesar 0,212% mengalami kehilangan

dengan selisih sebesar 0,138 % dari persentase unsur pada standart 0,35 %.

Pada unsur Mangan (Mn) pada sampel A1 sebesar 0,55 % mengalami

kehilangan dengan selisih sebesar 0,05 % dari persentase unsur pada

standart 0,60 %. Pada unsur Fasfor (P) pada sampel A1 sebesar 0,016 % dan

mengalami kehilangan dengan selisih 0,34 % dari persentase unsur pada

standart 0,035 %. Pada unsur Belerang (S) pada sampel A1 sebesar 0,01 %

Karbon ( C )

Silikon ( Si )

Mangan (Mn )

Fasfor ( P )

Belerang ( S )

Komposisi Kimia (%)

1 Standart 0.18 0.35 0.6 0.035 0.035

2 Sampel titik A1 0.028 0.212 0.55 0.016 0.01

3 Selisih 0.152 0.138 0.05 0.019 0.025

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

Jum

lah

usu

r k

imia

Sa

mp

el A

1 (

%)

54

mengalami kehilangan dengan selisih 0,025 % dari persentase unsur

standart 0,035 %. Dilihat dari perbedaan unsur – unsur pada pengujian

sampel A1 mengalami penrunan dari standart.

b. Hasil Pengujian Titik sampel Pecah (A3)

Gambar 4.10. Hasil Pengujian sampel A3

Grafik diatas menunjukkan bahwa terjadi perbedaan antara sampel A3

dengan standart, dimana terlihat dari selisih nilai unsur komposisi kimia

yang berbeda. Perbedaan unsur komposisi kimia bahan terlihat dari unsur

Karbon (C) pada sampel A3 sebesar 0,028 % dan mengalami kehilangan

dengan selisih 0,152 % dari persentase unsur pada standart 0,18 %. Pada

unsur Silikon (Si) pada sampel A3 sebesar 0,208% mengalami kehilangan

dengan selisih sebesar 0,142 % dari persentase unsur pada standart 0,35 %.

Karbon ( C )

Silikon ( Si )

Mangan (Mn )

Fasfor ( P )

Belerang ( S )

Komposisi Kimia (%)

1 Standart 0.18 0.35 0.6 0.035 0.035

2 Sampel titik A3 0.028 0.208 0.55 0.019 0.012

3 Selisih 0.152 0.142 0.05 0.016 0.023

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

Jum

lah

un

sur

kim

ia s

amp

el A

3 (

%)

55

Pada unsur Mangan (Mn) pada sampel A3 sebesar 0,55 % mengalami

kehilangan dengan selisih sebesar 0,05 % dari persentase unsur pada

standart 0,60 %. Pada unsur Fasfor (P) pada sampel A3 sebesar 0,019 % dan

mengalami kehilangan dengan selisih 0,16 % dari persentase unsur pada

standart 0,035 %. Pada unsur Belerang (S) pada sampel A3 sebesar 0,012

% mengalami kehilangan dengan selisih 0,023 % dari persentase unsur

standart 0,035 %. Dilihat dari perbedaan unsur-unsur pada pengujian sampel

A3 mengalami penurunan dari standart.

4.6 Analisa Pembahasan

Gambar 4.11. Hasil pengujian sampel A1 dan A3.

Karbon ( C )

Silikon ( Si )

Mangan (Mn )

Fasfor ( P )

Belerang ( S )

Komposisi Kimia (%)

1 Standart 0.18 0.35 0.6 0.035 0.035

2 Pipa sampel Baik (A1) 0.028 0.212 0.55 0.016 0.01

3 Pipa sampel Pecah(A3) 0.028 0.208 0.55 0.019 0.012

4 Selisih rata - rata 0.15 0.14 0.06 0.017 0.024

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

Jum

lah

un

sur

kim

ia s

amp

el A

1 d

an A

3 (%

)

56

Hasil grafik diatas menunjukkan nilai komposisi kimia Karbon, Silikon,

Mangan, Fasfor, Belerang antara sampel A1 dan A3 mengalami penurunan

dari persyaratan standart JIS3461 Grade STB35 STB 340 dan dilihat dari

perbedaan presentase unsur antara sampel A1 dan A3 perbedaan nilai unsur

tidak terlalu signifikan. Dengan rata – rata selisih Karbon (C) 0,15 %,

Silikon (Si) 0,14 %, Mangan (Mn) 0,06 %, Fasfor (P) 0,017 %, Belerang (S)

0,024 %. serta nilai persentase unsur kimia pada paduan lain ( Cr, Ni, Mo,

Al, Cu, Co, Ti, Nb, V, W, Pb, B, Sb, Sn, Zn, As, Bi, Ta, Ca, Ce, Zr, La, Fe,

N, Se ) dengan kadar persentase unsur perbedaan yang tidak terlalu

signifikan antara sampel A1 dan A3 data tersebut dapat dilihat dari

lampiran. Dan dilihat dari perbedaan antara standart JIS G3461 Grade

STB35 dengan sampel A1 dan A3 nilai unsur tidak ada yang menunjukkan

persentase unsur yang menghilang total.

Berdasarkan hasil pengujian sampel A1 dan sampel A3 maka material

tersebut termasuk baja karbon yang rendah dengan dilihat dari presentase

unsur Karbon (C) standart 0,18 % kerena unsur Karbon tersebut kurang

0,30 %.sehingga material tersebut tidak tahan pada temperatur diatas 350 oC

secara terus menerus. Pada penelitian sebelumnya pada pengujian komposisi

kimia pernah dilakukan dengan “judul Analisis Kerusakan Pipa Superheater

yang digunakan pada Boiler Pipa Air”. Dimana terjadi kerusakan pipa

super heater JIS G3461 STB 340 mengalami pecah, dengan kesimpulan

pipa superheater memiliki kandungan baja karbon yang rendah sehingga

material pipa tersebut tidak tahan terhadap temperatur diatas 400o C secara

terus menerus, mengingat unsur paduan yang tahan terhadap temperatur

tinggi seperti Cr, Mo, V, Cu relatif sangat kecil (Hermansyah.A.Adid,2005)

Berdasarkan hal tersebut, terjadinya perubahan nilai masing – masing unsur

dikarenakan adanya perlakuan panas yang berlebih selama proses

penggunaan secara terus menerus. Adapun maksud perlakuan panas tersebut

adalah menghilangnya sifat – sifat dari material tersebut karena pemanasan

57

mencapai batas lelah masing – masing unsur, yang dibandingkan dengan

standart suhu pada pipa superheater 260 oC – 350 oC sehingga

mempengaruhi sifat – sifat material, dimana jika suatu material pada

temperatur tinggi maka pipa tersebut akan berubah bentuk karena akan

mengarah pada sifat kuat (Strength), dan apabila pipa tersebut pada suhu

rendah akan mengarah pada sifat kekakuan (Stiffness), ketahanan korosi,

mudah rapuh dan mudah berkarat, yang akan menyebabkan pipa tersebut

pecah.

Kegagalan pada boiler dapat menyebabkan kerugian didalam industri, yang

dampaknya akan menyebabkan terhentinya proses operasional. Dari

pengujian komposisi kimia material pipa terjadinya pengurangan unsur

komposisi kimia, hal ini dikarenakan perlakuan panas yang berlebih secara

terus menerus pada boiler, yang dampaknya akan menyebabkan berubahnya

sifat – sifat dari suatu material maka mennyebabkan terjadinya kegagalan.

Kegagalan pada boiler dapat diidentifikasikan terjadi karena :

1. Pada saat pengoprasian awal boiler, dimana adanya proses pemanasan

yang secara tiba – tiba yang kemudian penambahan bahan bakar yang

berlebih, sehingga kondisi panas pada boiler akan meningkat secara tiba

– tiba.

2. Pada saat berjalannya operasi boiler, dimana kurangnya pengawasan dari

operator terhadap tekanan dan suhu pada saat boiler beroperasi yang

menyebabkan seringnya terjadi overheating.

3. Pada saat boiler dioffkan, dimana adanya kesalahan pada saat dioffkan

adanya kesalahan operator yang tiba – tiba mengoffkan dengan

menyiram air pada ruang bakar, hal ini akan menyebabkan terjadinya

proses pendinginan secara tiba – tiba, serta akan menempelnya debu –

debu pada kontruksi alat boiler.

4. Perawatan kurang baik, seperti penggecekkan dan pembersihan boiler

tidak dilaksanakan dengan rutin, akibatnya kontruksi boiler berkerak dan

dapat menyebabkan breakdown secara tiba - tiba.

58

5. Mutu pengolahan air tidak dijaga, hal ini akan berdampak terjadinya

kerak – kerak pada pipa yang akan menyebabkan terhambatnya dan tidak

meratanya pemanasan pada pipa – pipa hal tersebut dapat terjadi

overheating.

6. Penggunaan bahan bakar yang tidak seimbang,misalnya terlalu banyak

menggunakan cangkang yang dampaknya kan terjjadi pemanasan yang

berlebih karena nilai kalor cangkang tinggi.

7. Kesalahan pada Sumber daya manusia yaitu kurangnya kepedulian,

pengawasan, tidak mengikuti SOP yang berlaku dan tidak memahami

perkejaan sehingga akan berdampak terjadinya kesalahan pada saat

berkerja yang menyebabkan kegagalan yang fatal. Seringnya terjadi

penghambatan pada pihak manajemen apabila terjadi kerusakan yang

harusnya dilakukan pergantian, namun hanya dilakukan penambalan dan

pengelasan.

Berdasarkan identifikasi permasalahan diatas, agar tidak terjadi kegagalan

yang sama pada masa yang akan datang dan untuk meningkatkan efektifitas

dan efesiensi pada Boiler perlu dilakukan tindakan perawatan,

pemeliharaan ataupun perbaikan pada boiler. Berikut tindakan pemeliharaan

yang perlu dilakukan yaitu :

a. Preventive Maintenance (Pemeliharan pencegahan).

Pemeliharaan preventive dilakukan dengan terlebih dahulu menyusun

jadwal kerja maintenance sehingga dapat dilaksanakan secara periodik.

Kegiatan yang dilakukan didalam perawatan preventif diantaranya kegiatan

inspeksi meliputi kegiatan pengecekkan dan pemeriksaan secara berkala

terhadap mesin sesuai dengan rencana yang bertujuan untuk menjamin

kelancaran proses produksi. Kegiatan tersebut meliputi :

1. Rountine Maintenance

Mengamati mutu pengolahan air yang akan digunakan, karena jika

mengisi ketel uap dengan kualitas air isian dengan baik yang terjaga

mutunya akan mengurangi endapan dan kerak, jika endapan dan kerak

59

terlalu tebal maka akan menganggu proses penyaluran panas dari

dinding pemanas menuju air, memasukkan atau menggunakan bahan

bakar kualitas baik dengan menggunakan bahan bakar yang baik maka

akan mengurangi tumpukan jelaga pada sekitar ruang bakar.

Pemeriksaan bagian – bagian luar boiler seperti penyetellan bagian

yang kendur.

Perbaikan bagian – bagian yang cacat.

Melakukan pencatatan pada suku cadang yang perlu diganti untuk

perawatan berikutnya.

Melakukan pembersihan pipa – pipa serta cerobong asap, pembersihan

rangka abu pada ruang bakar, dan kerak – kerak pada pipa.

Melakuakan pergantian apabila terjadi kerusakan pada suatu alat.

Melakukan pengecatan bagian badan boiler .

Lakukan pemeriksaan khusus sesuai dengan anjuran dari pabrik

pembuatan boiler.

2. Periodic Maintenance

Periodic Maintenance adalah kegiatan pemeliharaan dan perawatan secara

periodik atau dalam jangka waktu tertentu, misalnya setiap seminggu

sekali, sebulan sekali dan akhir setiap setahun sekali. Kegiatan tersebut

meliputi :

Melakukan pembongkaran seluruh komponen untuk melakukan

kegiatan pembersihan dan pengecekkan.

Melakukan pergantian seluruh bagian – bagian pipa.

b. Corective Maintenance (Pemeliharaan perbaikan).

Perawatan yang dilakukan secara korektif pada boiler dapat dilakukan

dengan cara memperbaiki kerusakan – kerusakan kecil seperti

pengelasan, pembersihan dan pelumasan. Dengan tujuan agar tidak

terjadi kerusakan yang fatal dan agar boiler tetap siap beroperasi.

60

c. Predictive Maintenance

Perawatan yang dilakukan secara prediktif pada boiler biasanya

dilakukan dengan bantuan panca indra atau pengelihatan, pendengaran

didasarkan kondisi aktual pada mesin itu sendiri.

d. Breakdown Maintenance

Perawatan yang dilakukan secara breakdown maintenance pada boiler

adalah kegiatan – kegiatan perawatan yang dilakukan setelah terjadinya

kerusakan atau kelainan pada fasilitas mesin sehingga tidak berfungsi

dengan baik, maka diperlukan peralatan, suku cadang, dan tenaga kerja

untuk melakuka pembongkaran

Perawatan ini dilakukan agar boiler dapat beroperasi dengan baik dan

mendeteksi kerusakan lebih awal sebelum terjadinya kerusakan lebih parah,

untuk memperpanjang usia komponen – komponen mesin, serta agar tidak

terjadinya kerusakan yang sama pada masa yang akan datang dan sesuai

umur penggunaanya sehingga meminimalisir terjadinya kerugian yang

terlalu tinggi serta untuk menjamin keselamatan kerja dari pada hal – hal

yang tidak diinginkan.

61

BAB 5

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 KESIMPULAN

1. Uji komposisi kimia dilakukan dengan menggunakan alat spectro max

dengan melakukan proses titik sampel A1 keadaan baik dan sampel A3

pecah. Proses pengujian dilakukan sebanyak 4 kali pengulangan untuk

masing – masing sampel dengan tujuan mendapatkan nilai komposisi kimia

lebih akurat yang kemudian dibandingkan dengan standart JIS G3461 grade

STB35 STB 340. Berdasarkan hasil pengujian komposisi kimia pada masing

– masing sampel dapat disimpulkan sebagai berikut :

a. Standart JIS G3461 Grade 35 komposisi kimia Carbon (C) Max 0,18 %,

Silikon Max 0,35 %, Mangan (Mn) 0,30 -0,60 %, Posfor (P) Max 0,035 %,

Sulfur (S) 0,035 %.

b. Hasil pengujian Sampel A1 komposisi kimia Carbon (C) 0,028 %, Silikon

(Si) 0,212 %, Mangan 0,55 %, Posfor (P) 0,016 %, Sulfur (S) 0,01 %.

c. Hasil pengujian sampel A3 komposisi kimia Carbon (C) 0,028 %, Silikon

(Si) 0,208 %, Mangan (Mn) 0,55 %, Posfor (P) 0,019 %, Sulfur (S) 0,012

%.

d. Dari hasil pengujian sampel A1 dan A3 dibandingkan dengan standart

dengan selisih rata – rata komposisi kimia Carbon (C) 0,15 %, Silikon (Si)

0,14 %, Mangan (Mn) 0,06 %, Posfor (P) 0,017 %, Sulfur (S) 0,024 %.

2. Berdasarkan data menunjukkan selisih dari masing – masing nilai komposisi

kimia bahan tersebut dengan rata – rata dibandingkan dengan standart yakni

Karbon (C) 0,15 %, Silikon (Si) 0,14 %, Mangan (Mn) 0,06 %, Posfor (P)

0,017 % , Belerang (S) 0,024 %. Dan berdasarkan data nilai komposisi kimia

pada pipa superheater antara sampel A1 dan A3 mengalami penurunan dari

persyaratan standart JIS G3461 Grade STB35 STB 340 dan perbedaan

presentase antara sampel A1 dan A3 perbedaan nilai unsur tidak terlalu

signifikan, serta pada nilai persentase unsur kimia pada paduan lain ( Cr, Ni,

62

Mo, Al, Cu, Co, Ti, Nb, V, W, Pb, B, Sb, Sn, Zn, As, Bi, Ta, Ca, Ce, Zr, La,

Fe, N, Se). Serta berdasarkan hasil pengujian sampel A1 dan A3 termasuk

baja karbon yang rendah dengan presentasi standart 0,18 %, < 0,30 % dimana

persentase unsur karbon tersebut termasuk golongan baja karbon rendah

sehingga tidak tahan pada temperatur diatas 350oC secara terus menerus

sehingga menyebabkan pipa tersebut mengalami pecah karena adanya proses

perlakuan panas yang berlebih secara terus – menerus, sehingga perlunya

dilakukan perawatan secara berkala dan periodik agar tidak terjadi kerusakan

yang sama pada masa yang akan datang.

5.2 SARAN

Diharapkan pada Pabrik kelapa sawit dilakukan sistem perawatan dengan

baik dengan melakukan perbaikan pada boiler, pengawasan secara berkala

dan sistem pengoperasian sesuai dengan standart operasi yang berlaku agar

tidak terjadi kerusakan yang sama dan kinerja pabrik lebih efesien serta aman.

Diharapkan penelitian selanjutnya membahas tentang perbandingan antara

pipa baru dengan pipa rusak agar mendapatkan perbandingan seluruh nilai

komposisi kimia.

63

DAFTAR PUSTAKA

Anonim, 2009. Perawatan dan pemeliharaan mesin produksi. Jakarta

Anonim,2003. PT Super Andalas Steel.Pt. SASIA. Jakarta

Cengel, A Yunus and Dr, Boles, Michael A, 1994. Thermodynamics an

Engineering Approach Second Edition. USA : McGraw-Hill,Inc

Djokosetyadjo,M.J.1990.Ketel Uap.jakarta : Pradya Paramitha.

French D.N : Metallurgical Failure, In Fossil Fired Boiler, Second Edition, A

Willey- Interscience Publication, John Willey & Sons, Inc, 1982. ( jurnal

Renaningsih setjo,dkk,2003. PERKIRAAN SISA UMUR PIPA

SECONDARY SUPER HEATER OUTLET(SS80) PEMBANGKIT

LISTRIK TENAGA UAP. Serpong.jakarta)

Hariamanto dan Daryanto. 1999. Ilmu Bahan : PT. Bumi Aksara, jakarta.

Hermansyah, Adid, Bambang ismanto dan Hafid.2005.Analisa Kerusakan Pipa

superheater yang digunakan pada boiler air. Peneliti muda Bandung.

Indiyanto, Rus.2008.”Diktat pengantar pengetahuan bahan teknik”. Jawa Timur.

Fakultas teknologi industri UNV.

Kurniawan,Luthfi.2006.”Analisis Kegagalan pipa pemanas lanjut (superheater)

pada ketel uap”.(jurnal),jakarta. Universitas Indonesia.

Muin, Syamsir A. 1998. Pesawat-pesawat Konversi Energi I (Ketel Uap). Jakarta

: CV. Rajawali

Nasution, Ulfa, H.2014. Studi komparasi sni 01-4449-2006 dengan jis a 5905 :

2003 papan serat. Universitas Sumatera Utara Medan.

Pahan, I.2006. Panduan Lengkap Kelapa Sawit. Niaga Swadaya. Jakarta.

64

Prawaningrum H, Umanghanies. D.A., Laksamana. S. P, Rakay. A., Andriani.

N.A, Siregar. R., Granita. A. T., Sipangkar. J. F. F., Sajuri. A. N.2009.

Makalah Pengetahuan bahan teknik.Fakultas Teknologi Institut

Teknologi Bogor. (IPB)

Rahmat.2002.Penentuan Kerja Boiler Melalui Pengujian, Gema Teknologi, Vol

13, No 1. 21 Maret 2016 ,Hal 29 -40.

Schhonmetz, Alois dan karl gruber. 2003. Pengetahuan bahan dalam pengerjaan

logam: Angkasa, Bandung.

Sucahyono, Bagyo.1999.”Ilmu Bahan”. PT. Tiga serangkai pustaka

mandiri.Jakarta.

Suharto.1992 .Teori bahan dan pengaturan teknik.:Rineka Cipta, PT asdi

Mahastya.Jakarta.

Telaoembanoea, Fatolosa.2009.Thermodinamika dan Mesin kalor. Medan.

Akademi Maritim Indonesia.

Yunus, A, D.2010.Diktat Mekanika Kekuatan Material. Jakarta.

65

LAMPIRAN

Lampiran 1. Tabel Hasil pengujian komposisi kimia pada Titik sampel pipa

keadaan baik (A1).

No Komposisi Kimia

Pengulangan Rata – rata 1 2 3 4

1. Karbon (C) 0,030 0,027 0,029 0,028 0,028 2. Silikon(Si) 0,213 0,216 0,209 0,209 0,212 3. Mangan (Mn) 0,55 0,56 0,56 0,55 0,55 4. Fasfor (P) 0,016 0,015 0,16 0,16 0,016 5. Belerang (S) 0,0099 0,0100 0,010 0,011 0,010 6. Krom (Cr) 0,100 0,101 0,101 0,101 0,101 7. Nikel (Ni) 0,112 0,109 0,111 0,112 0,111 8. Molibden

(Mo) 0,020 0,020 0,021 0,021 0,020

9. Aluminium (Al)

0,011 0,011 0,010 0,010 0,011

10. Tembaga(Cu) 0,201 0,202 0,202 0,249 0,214 11. Kobalt(Co) 0,0092 0,0078 0,0090 0,0098 0,0090 12. Titanium(Ti) 0,0005 <0,0005 <0,0005 <0,0005 <0,0005 13. Niobium(Nb) 0,0024 0,0020 0,0021 0,0024 0,0022 14. Vanadium(V) <0,0010 <0,0010 <0,0010 <0,0010 <0,0010 15. Wolfram(W) <0,0070 <0,0070 <0,0070 <0,0070 <0,0070 16. Timbal(Pb) <0,0010 <0,0010 <0,0010 0,0011 <0,0010 17. Bor(B) <0,0002 <0,0002 <0,0002 <0,0002 <0,0002 18. Antimon(Sb) 0,0021 <0,0010 0,0011 0,0020 0,0013 19. Timah (Sn) 0,011 0,011 0,011 0,011 0,011 20. Seng (Zn) 0,0091 0,013 0,010 0,0093 0,010 21. Arsen (As) 0,013 0,013 0,015 0,014 0,014 22. Bismut (Bi) <0,0015 <0,0015 <0,0015 <0,0015 <0,0015 23. Tantalum

(Ta) <0,0070 <0,0070 <0,0070 0,0073 <0,0070

24. Kalsium (Ca) 0,0003 0,0003 0,0003 0,0003 0,0003 25. Serium (Ce) <0,0020 <0,0020 <0,0020 <0,0020 <0,0020 26. Zirkonium

(Zr) <0,0023 <0,0015 <0,0015 <0,0015 <0,0015

27. Lantanium (La)

0,0009 0,0014 0,0011 0,0008 0,0011

28. Besi (Fe) >98,7 >98,7 >98,7 >98,6 >98,7 29. Nitrogen (N) <0,0020 <0,0020 <0,0020 <0,0020 <0,0020 30. Selen (Se) 0,015 0,0087 0,012 0,016 0,013

66

Lampiran 2. Tabel hasil pengujian komposisi kimia pada sampel Pecah (A3).

No Komposisi Kimia

Pengulangan Rata – rata 1 2 3 4

1. Karbon (C) 0,027 0,028 0,028 0,028 0,028 2. Silikon(Si) 0,215 0,210 0,205 0,203 0,208 3. Mangan (Mn) 0,55 0,55 0,55 0,55 0,55 4. Fasfor (P) 0,019 0,019 0,019 0,019 0,019 5. Belerang (S) 0,012 0,012 0,012 0,011 0,012 6. Khrom (Cr) 0,096 0,098 0,097 0,097 0,097 7. Nikel (Ni) 0,112 0,119 0,121 0,126 0,119 8. Molibden

(Mo) 0,020 0,021 0,020 0,020 0,020

9. Aluminium (Al)

0,012 0,011 0,011 0,011 0,011

10. Tembaga(Cu) 0,239 0,240 0,249 0,246 0,243 11. Kobalt(Co) 0,014 0,0134 0,012 0,012 0,013 12. Titanium(Ti) 0,0007 0,0006 0,0007 0,0006 0,0007 13. Niob(Nb) 0,0029 0,0027 0,0029 0,0028 0,0028 14. vanadium(V) <0,0010 <0,0010 <0,0010 <0,0010 <0,0010 15. Wolfram(W) <0,0070 <0,0070 <0,0070 <0,0070 <0,0070 16. Timbal(Pb) 0,0076 0,0093 0,0042 0,0050 0,0065 17. Bor(B) <0,0002 <0,0002 <0,0002 <0,0002 <0,0002 18. Antimon(Sb) 0,0044 0,0051 0,0055 0,0049 0,0050 19. Timah (Sn) 0,012 0,012 0,012 0,012 0,012 20. Seng (Zn) 0,0068 0,0065 0,0073 0,0081 0,0072 21. Arsen (As) 0,017 0,018 0,019 0,017 0,018 22. Bismut (Bi) <0,0015 <0,0015 <0,0015 <0,0015 <0,0015 23. Tantalum

(Ta) 0,014 0,016 0,018 0,016 0,016

24. Kalsium (Ca) 0,0003 0,0003 0,0003 0,0003 0,0003 25. Serium (Ce) <0,0020 <0,0020 <0,0020 <0,0020 <0,0020 26. Zirkonium

(Zr) 0,010 0,011 0,010 0,011 0,011

27. Lantanium (La)

<0,0003 <0,0003 0,0003 0,0004 <0,0003

28. Besi (Fe) >98,6 98,6 >98,6 >98,6 >98,6 29. Nitrogen (N) <0,0020 <0,0020 <0,0020 <0,0020 <0,0020 30. Selen (Se) 0,024 0,025 0,022 0,022 0,023

67

Lampiran 4 Gambar pengambilan sampel

(a)

(b)

Keterangan : (a) Titik pengambilan sampel pada denah boiler, (b) pipa

Superheater.

68

Lampiran 5. Pengukuran, Penentuan titik sampel, Pemotongan dan pengikisan.

(a) (b)

(c) (d)

(a)

Keterangan : (a) Pengukuran sampel, (b) Penentuan titik sampel, (c) Pemotongan

sampel, (d) Pengikisan sampel.

69

Lampiran 6. Pengujian sampel

70

Lampiran 7. Alat Penelitian.

Lampiran 8. Laporan uji komposisi kimia.

71

Lampiran 8. Laporan uji komposisi kimia.

72

73

74

JIS G3461 STB340 STEEL PIPE

JIS G3461 STB340 steel pipe Introduction

JIS G3461 is the standard of carbon steel tubes for general structural purposes.

JIS G3461 STB340 steel tube minimum tensile strength of 340MPa, yield

strength of 175MPa. The minimum elongation of JIS G3461 STB340 seamless

steel pipeline is 35%. STB340 steel tubing has excellent welding performance

and toughness.

Steel Grade: STB340

Standard: JIS G3461

Brand Name: Upworld Industrial

Out diameter 6-1000mm

Wall thickness 1-70mm

Length Normal 6000mm,we can also according to customer's requirement.

STB340 seamless tube Certification

ABS,BV,DNV,GL,KR,CCS,LR,NK,RS,RINA,SGS

STB340 tubing testing and inspection

Chemical analysis,Tensile test,Surface inspection,impact test etc.

JIS G3461 STB340 steel pipeline chemical composition

Symbol of class

C

Si

Mn

P

S

STB 340 0.18 max 0.35 max 0.30 to 0.60 0.035 max 0.035 max

75

STB340 tube steel Mechanical Properties

Symb

ol of

class

Tensil

e

strengt

h

N/mm

2

Yield

point or

proof

stress

N/mm2

Elonga

tion % Outside

diameter

under 10

mm

Outer diameter 10

mm or over to and

excl. 20 mm

Outer

diameter

20mm or

No. 11

test

piece

No. 11 test

piece

No. 11

test piece

No. 12

test piece

STB

340

340

min

175 min

27 min

30

min

35 min

Lampiran Sketsa/Peta Posisi Pipa Superheater

Skestsa Posisi Pipa

76

Lampiran Sketsa/Peta Posisi Pipa Superheater

Skestsa Posisi Pipa Boiler Water Tube Takuma N-900 R

Kapasitas 24 Ton/Jam

900 R