5
penyumbang utama kegagalan, yaitu; 1 piping system 2 tubing dan 3 header [5]. Pada survey tahap kedua, setelah dilakukan diskusi bersama dengan pihak inspektor
boiler di PT PIM, maka diputuskan untuk memotong tube yang gagal pada posisi
dekat dengan header, karena komponen ini sering meyebabkan kegagalan pada tube superheater
[5]. Analisa kegagalan merupakan masalah yang kompleks, meliputi aspek
mekanik, termal, fisik, metalurgi, kimia, korosi, proses manufaktur, analisa tegangan, dan termasuk analisa numerik dengan program Finite Element Method FEM. Oleh
karena itu, kasus kegagalan ini dikaji oleh dua orang peneliti yaitu Hamdani dan Sariyusda. Penulis sendiri lebih fokus pada uji simulasi dengan program Ansys
Workbench, sedangkan Sariyusda menekankan pada kajian struktur mikro hasil
pengujian menggunakan Scanning Electron Microscope SEM.
1.2. Perumusan Masalah
Kegagalan tube superheater dianalisa menggunakan prosedur analisa kegagalan
untuk menentukan akar penyebab
,
kemudian tube yang gagal dievaluasi dengan pengujian tak merusak.
Analisa pertama adalah tegangan elastis, tujuannya untuk mengetahui respon tube superheater
akibat tekanan internal tanpa beban termal. Disini, hasil analisa numerik dan teoritis keduanya divalidasi. Tegangan elastis maksimum dibandingkan
dengan tegangan desain izin maksimum tube superheater. Untuk mendukung hasil yang diperoleh pada tahap ini
selanjutnya dikaji dengan analisa numerik menggunakan program Ansys Workbench.
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
6
Selanjutnya adalah analisa thermal stress, yaitu dengan menggabungkan dua domain fisik yang berbeda termal-struktur. Analisa termal dilakukan terlebih
dahulu, pada analisa ini didapat hasil distribusi temperatur dan fluks panas. Kemudian analisa struktur dengan mengikutkan hasil pada analisa termal.
Kegagalan akan terjadi pada tube superheater jika thermal stress melebihi batas elastis, sehingga komponen akan memulur akibat terjadinya deformasi plastis.
Teori kegagalan von-Mises menyatakan bahwa suatu material akan mulai gagal jika tegangan equivalen melebihi kekuatan mulurnya. Strain hardening merespon
pemuluran ini dengan berekspansi seragam isotropik ke arah mulurnya. Jika plastic flow
yang menyebabkan permukaan plastis setelah penambahan beban melebihi kekuatan mulurnya, maka komponen dinyatakan gagal akibat thermal stress.
Hasil kajian, baik pengamatan visual, pengujian eksperimental, dan analisa numerik menggunakan program Ansys Workbench didiskusikan untuk mengevaluasi
kegagalan tube superheater package boiler yang kemudian dinyatakan dengan kesimpulan dan saran.
1.3. Tujuan Penelitian
1.3.1. Tujuan umum Tujuan umum penelitian ini adalah dapat mensimulasikan thermal stress pada
tube superheater package boiler untuk menganalisa kegagalan baik secara
eksperimental dan simulasi numerik menggunakan program Ansys Workbench.
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
7
1.3.2. Tujuan khusus Adapun tujuan khusus penelitian ini adalah untuk:
1. Menemukan penyebab utama dan menganalisa mekanisme kegagalan tube
superheater. 2.
Menganalisa tegangan elastis pada tube superheater, baik dengan simulasi numerik maupun secara teoritis.
3. Menganalisa kegagalan akibat thermal stress pada tube superheater package boiler.
1.4. Manfaat Penelitian
