PENGKAJIAN UMUR SISA PIPA PEMANAS BAJA 5Cr- 12Mo-Si MENGGUNAKAN PEMROGRAMAN BORLAND DELPHI 6.0 TUGAS AKHIR - Pengkajian umur sisa pipa pemanas baja 5 Cr-1/2Mo-Si menggunakan pemrograman borland delphi 6.0 - USD Repository

  i PENGKAJIAN UMUR SISA PIPA PEMANAS BAJA 5Cr- 1/2Mo-Si MENGGUNAKAN PEMROGRAMAN BORLAND DELPHI 6.0 TUGAS AKHIR

  Diajukan untuk memenuhi salah satu syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik Jurusan Teknik Mesin

  Disusun oleh : Nama : Revo Givta NIM : 005214023 PROGAM STUDI TEKNIK MESIN JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SANATA DHARMA YOGYAKARTA 2007 ii

  5Cr-1/2Mo-Si STEEL PIPE HEATER LIFE- REMAINING ANALYSING USING BORLAND DELPHI 6.0 FINAL PROJECT Presented as partial Fulfillment of the Requirment To Obtain the Sarjana Teknik Degree In Mechanical Engineering By Nama : Revo Givta NIM : 005214023 MECHANICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM MECHANICAL ENGINEERING DEPARTEMENT ENGINEERING FACULTY SANATA DHARMA UNIVERSITY YOGYAKARTA 2007 iii

  PERNYATAAN Dengan ini saya menyatakan bahwa dalam Tugas Akhir ini tidak terdapat karya yang pernah diajukan untuk memperoleh gelar kesarjanaan di suatu Perguruan Tinggi, dan sepanjang pengetahuan saya juga tidak terdapat karya atau pendapat yang ditulis atau diterbitkan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis diacu dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka.

  Yogyakarta, 12 Maret 2007 Revo Givta v

  vi MOTTO Masa depan anda diciptakan oleh apa yang anda kerjakan hari ini, bukan hari esok (Robert T. Kiyosaki) Seorang sahabat menaruh kasih setiap waktu dan menjadi

saudara dalam kesukaran (Amsal 17:17)

Tuhan membuat segala sesuatunya indah pada waktunya Janganlah kamu kuatir akan hari esok sebab hari esok mempunyai kesusahan sendiri, kesusahan sehari cukuplah untuk sehari (Matius 6:34)

  Sukses adalah saya vii viii PERSEMBAHAN

  Skripsi ini aku persembahkan kepada :

  1. Tuhan Yesus yang selalu memberi anugerah, kekuatan dan berkat serta kesempatan bangun untuk kesekian kalinya

  2. Bapak, Ibu, Sofyan dan semua keluargaku yang membuatku merasakan kasih yang sangat luar biasa.

  3. Nduk Edith yang telah menjadi bagian yang manis dalam hidupku, yang tak pernah berhenti memberiku motivasi.

KATA PENGANTAR

  Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Tuhan Yesus Kristus karena berkat dan rahmat-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan penyusunan tugas akhir ini.

  Tugas akhir ini disusun sebagai salah satu syarat akademis memperoleh gelar Sarjana di Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Sanata Dharma Yogyakarta. Dalam penyusunan tugas akhir ini penulis mendapatkan banyak bantuan dari berbagai pihak, untuk itu penulis mengucapkan banyak terima kasih kepada :

  1. Romo Ir. Greg Heliarko, SJ., B.S.T., M.A., M.Sc., Dekan Fakultas Teknik Universitas Sanata Dharma.

  2. Bapak Yosef Agung Cahyanta, S.T., M.T., Ketua Program Studi Teknik Mesin Universitas Sanata Dharma.

  3. Bapak Budi Setyahandana, S.T., M.T., Dosen Pembimbing Utama yang telah banyak membantu menyelesaikan tugas akhir.

  4. Bapak Prof. Y. Sardjono, Dosen Pembimbing Kedua yang telah banyak membantu menyelesaikan tugas akhir.

  5. Seluruh Dosen penguji yang telah membantu penulis dalam tugas akhir.

  6. Kedua Orang Tua penulis, terima kasih atas dukungan dan doa yang selalu tulus untuk kesuksesan penulis.

  7. Sofyan, adik penulis yang tenaga dan pikirannya cukup membantu saat dibutuhkan.

  8. Edith Beriana Dwiningtyas terima kasih atas segala motivasi dan dukungan yang diberikan kepada penulis. ix

  

9. Mas Krisna, terimakasih atas semua fasilitas yang cukup membantu penulis

menyelesaikan tugas akhir ini.

  

10. Mbak Isun, terimakasih untuk semua kerelaan tenaga dan waktu untuk tetap

menjaga usaha yang dirintis penulis.

  

11. Mas Tri dan semua Karyawan sekretariat Fakultas Teknik yang selalu siap

membantu.

  

12. Brown, Kang Jallal dan mbak Ririn, Simbok, Djoko, Jhon Pitter, Deni, Pak

Mukhidin, Mun, Toni, Mas Kris, Mas Ikhsan, Titus, Ari, Dwi, Heru dan semua teman penulis, penulis mengucapkan banyak terimakasih atas bantuannya.

  Yogyakarta, Maret 2007 Revo Givta

x

  

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL ………………………………………………………... i

HALAMAN JUDUL (INGGRIS) …………………………………………… ii

HALAMAN PERSETUJUAN PEMBIMBING …………………………….. iii

HALAMAN PENGESAHAN ………………………………………………. iv

HALAMAN PERYATAAN…………………………………………………. v

HALAMAN SOAL………………………………………………………….. vi

HALAMAN MOTTO………………………………………………………... vii

HALAMAN PERSEMBAHAN……………………………………………... viii

KATA PENGANTAR……………………………………………………….. ix

DAFTAR ISI…………………………………………………………………. xi

DAFTAR TABEL……………………………………………………………. xiv

DAFTAR GAMBAR………………………………………………………… xvii

  

INTISARI…………………………………………………………………….. xviii

  BAB I PENDAHULUAN

1.1 Pengertian Umum……………………..……………………………...

  1 1.2 Latar Belakang Masalah…………………………..………………….

  1

  

1.3 Tujuan Perancangan………………………..…………………………

  4

1.4 Batasan Masalah……………………………………………………...

  4

1.5 Sistematika Penulisan………………………………………………...

  5

  BAB II DASAR TEORI 2.1 Struktur mikro besi dan baja……………………………………………...

  6

  2.1.1 Perubahan struktur pada perlakuan panas………………………….. 11

  2.1.2 Pengaruh unsur-unsur paduan untuk ketahanan karat pada besi…… 12

  

2.2 Struktur baja tahan karat………………………………………………..... 13

  2.2.1 Jenis baja tahan karat………………………………………………. 14

  

2.3 Baja tahan panas…………………………………………………………. 16

  2.3.1 Baja tahan panas ferit………………………………………………. 17

  2.3.2 Baja tahan panas austenit…………………………………………... 17 2.4 Korosi…………………………………………………………………….

  19

  2.4.1.Macam-macam korosi……………………………………………… 20

  2.4.2. Pemilihan Baja Tahan Karat………………………………………. 23

  2.4.3. Faktor yang mempengaruhi terjadinya korosi…………………….. 24

  

2.5 Pengujian bahan teknik…………………………………………………... 26

  

2.6 Dasar perancangan……………………………………………………….. 27

  2.6.1 Persamaan untuk menghitung tegangan……………………………. 29

  2.6.2 Perancangan elastis………………………………………………… 30

  2.6.3 Perancangan rupture………………………………………………... 30

  BAB III PERANCANGAN

  3.1 Perancangan Pipa…………………………………………………….. 32

  3.2 Perancangan Suhu Rendah…………………………………………… 34

  3.3 Perancangan Suhu Tinggi……………………………………………. 36

  3.4 Pemrograman………………………………………………………… 40

BAB IV PEMBAHASAN

  4.1 Hasil Program………………………………………………………... 44

  4.2 Sistem Pengendali……………………………………………………. 47

  4.3 Hasil Perhitungan…………………………………………………….. 49

4.3.1 Suhu rendah…………………………………………………….. 49

  4.3.2 Suhu tinggi……………………………………………………... 56

BAB V KESIMPULAN DAN PENUTUP

  5.1 Kesimpulan…………………………………………………………... 61

  5.2 Penutup……………………………………………………………….. 64 DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN

  DAFTAR TABEL

Tabel 3.1 Limiting design temperature ............................................ …… 33

  3.2 Minimum thickness tubes.................................................. …… 34

  Hasil perhitungan tebal pipa karena tegangan elastis akibat

  4.1

  perubahan suhu .................................................................. ......... 52

  4.2 Hasil perhitungan umur pipa akibat perubahan suhu…………...54

  4.3 Hasil perhitungan tebal pipa akibat perubahan tekanan……....... 55

  4.4 Hasil perhitungn umur pipa akibat perubahan tekanan...... …… 56

  4.5 Hasil perhitungan umur pipa akibat perubahan laju korosi …… 58

  4.6 Hasil perhitungan umur akibat perubahan tekanan............ …… 60

  4.7 Hasil perhitungan umur akibat perubahan suhu ................ …… 61

  4.8 Hasil perhitungan umur akibat perubahan faktor korosi.... …… 63 xiv

  xv DAFTAR GAMBAR

  Grafik 4.1 Pengaruh perubahan suhu terhadap tebal pipa .................. …… 51

  4.2 Pengaruh perubahan suhu terhadap umur pipa .................. …… 52

  4.3 Pengaruh perubahan tekanan terhadap tebal pipa .............. …... 54

  4.4 Pengaruh tekanan terhadap umur pipa .............................. …… 55

  4.5 Pengaruh laju korosi terhadap tebal pipa………………..……....57

  4.6 Pengaruh perubahan laju korosi terhadap umur pipa ........ …… 58

  4.7 Pengaruh perubahan tekanan terhadap umur pipa ............. …… 59

  4.8 Pengaruh perubahan suhu terhadap umur pipa…………………..61

  49 Pengaruh perubahan faktor korosi terhadap umur pipa………….62

Gambar 3.1 Elastic stress baja 5Cr 1/2Mo Si....................................... …… 20

  3.2 Rupture eksponen baja5Cr 1/2Mo Si ................................ …… 22

  3.3 Corrosion fraction ........................................................... ........ 23

  3.4 Rupture strength baja 5Cr 1/2Mo Si ................................. …… 25

  4.1 Tampilan form pembuka program ................................... …… 34

  4.2 Tampilan form suhu rendah.............................................. …… 35

  4.3 Tampilan form suhu tinggi ............................................... …… 36

  4.4 Tampilan pengendali inputan kosong ............................... …… 38

  4.5 Tampilan pengendali inputan nol ..................................... …… 38

  4.6 Tampilan pengendali inputan suhu ................................... …… 38

  4.7 Tampilan pengendali inputan suhu................................... …… 38

  4.8 Tampilan pengendali inputan suhu ................................... …… 39

  4.9 Informasi nilai f ............................................................... …… 39 xvi

  INTISARI Perhitungan ini membahas tentang umur dari pipa dengan menggunakan bahan

  5Cr 1/2Mo Si terhadap suhu, tekanan dan korosi Karena ada suatu perbedaan pokok antara perilaku material pada temperatur, ada dua pertimbangan perancangan yang berbeda untuk perancangan elastis dan perancangan rupture. Perancangan elastis adalah perancangan pada daerah yang elastis, pada temperatur lebih rendah, dimana tegangan yang diijinkan didasarkan pada tegangan luluh. Perancangan rupture perancangan pada daerah creep rupture, pada temperatur lebih tinggi dimana tegangan yang diijinkan didasarkan pada kekuatan rupture.

  Untuk mempermudah dan mempercepat proses pengolahan data dari perhitungan ini maka dapat dilakukan dengan cara komputerisasi yaitu pengolahan data dengan cara pemrograman. Bahasa pemrograman yang dipakai adalah Borland Dhelphi 6.0 xvii

BAB I PENDAHULUAN

  1.1 Pengertian Umum

  Tugas akhir merupakan penerapan ide-ide yang terekam dalam benak pikiran kita, yang berkaitan dengan pengalaman dan pengetahuan yang sesuai dengan mata kuliah yang diajarkan. Penuangan pikiran berupa perancangan berdasarkan data yang ada, yang melingkupi penghitungan terhadap suatu elemen dan penganalisaian. Hal ini bertujuan agar elemen mesin yang akan dirancang mempunyai nilai lebih dan berguna, serta dapat bekerja dengan baik..

  Hal yang utama dibutuhkan untuk membuat suatu alat kerja yaitu memperhitungkan agar alat kerja tersebut nantinya dapat berfungsi dengan baik dan diharapkan kesalahan perancangan dapat ditekan seminimal mungkin, sehingga dapat memenuhi kriteria dan syarat keamanan yang cukup baik, oleh karena itu dalam perancangan ini diperlukan suatu perhitungan dan analisa yang cukup baik dan teliti.

  1.2 Latar Belakang Masalah

  Berdasarkan informasi penting mengenai penggunaan asbes dan efeknya, maka diusahakanlah pencarian terhadap material alternatif sebagai pengganti.

  Asbes biasanya dipakai untuk komponen peralatan tertentu dan beberapa macamnya diuraikan dalam standar API. Asbes sangat berguna untuk memperkecil risiko kebakaran yang berhubungan dengan proses penyulingan minyak bumi. Asbes sudah menjadi bahan yang umum dipakai, kompatibel dengan cairan. Adapun efek yang ditimbulkan pada penggunaan asbes kurang baik karena dapat mengganggu kesehatan yang cukup serius dan sering juga mengakibatkan penyakit yang cukup fatal antara lain kanker paru-paru kronis.

  Asbes mempunyai jenis yang bervariasi tergantung dari yang memproduksi dan pelaksanaan pembuatannya. Oleh karena itu dilakukan sebuah penelitian untuk menemukan material alternatif sebagai pengganti asbes.

  Perkembangan teknologi dalam perindustrian tidak lepas dari peran penting penerapan dan pengembangan ilmu bahan. Ilmu bahan yang mempelajari sruktur mikro dan sifat–sifat dari bahan dapat memberikan data–data yang akurat dalam pemilihan bahan yang baik dan cocok bagi bahan dari peralatan atau mesin.

  Penelitian dan penemuan yang dihasilkan dari penerapan ilmu bahan dapat digunakan sebagai dasar dalam pemilihan bahan yang baik sesuai dengan kebutuhan.

  Menurut penelitian yang dilakukan oleh Nurul taufiq dari Pusat Penelitian Fisika, LIPI menyebutkan bahwa jumlah konsumsi baja suatu bangsa dapat dijadikan indikator tingkat kemajuan dan kesejahteraan bangsa. Negara-negara maju umumnya mengonsumsi 700 kilogram baja per jiwa per tahun. Masyarakat Indonesia baru mengonsumsi 20 kilogram per jiwa. Ini berarti baja masih belum dirasakan keberadaannya oleh masyarakat Indonesia. Baja dengan nilai ekonomi tinggi dan berfungsi vital masih belum mendapat perhatian dengan baik oleh pemerintah. Maka, daya dukung baja terhadap kinerja dan performan proses produksi sangat lemah. Dampaknya, produk-produk Indonesia belum bisa berkompetisi dengan produk dari negara lain baik dalam jumlah produksi, kualitas, dan ketepatan waktu penyebarannya. Indonesia yang dikenal kaya sumber daya alam harus mengimpor 100 persen bahan baku baja (pellet) dan 60- 70 persen scrap baja untuk keperluan industri bajanya. Ini masih ditambah teknologi pengolahan baja yang tidak efisien karena menggunakan sumber energi gas yang semakin meningkat harganya serta teknologi yang masih tergantung kepada negara pemberi lisensinya.

  Pengembangan bahan baja telah menjawab tantangan kebutuhan industri di masa depan, di mana konservasi energi, dan pelestarian lingkungan menjadi faktor-faktor terpenting dalam pengembangan produk dalam industri. Baja paduan rendah Cr-Mo-Si merupakan baja paduan yang terdiri dari kombinasi unsur chromium, molybdenum dan silikon ,unsur Chromium dan karbon akan membentuk karbide yang akan menaikkan kekerasan baja, Chromium juga akan menurunkan kecepatan pendinginan kritis dan menaikkan suhu kritis baja. Unsur molybdenum merupakan pembentuk karbida yang sangat keras, dapat meningkatkan kekerasan baja dan mempunyai sifat red hardness yang tinggi. Dan unsur Si dapat menurunkan laju perkembangan gas sehingga mengurangi sifat berpori baja. Unsur silikon akan menaikkan tegangan tarik, menurunkan kecepatan pendinginan kritis dan memberikan sifat mampu las dan mampu tempa pada baja.

  Untuk mempermudah dan mempercepat proses pengolahan data dari hasil penelitian sekarang ini dapat dilakukan dengan cara komputerisasi yaitu pengolahan data dengan cara komputer. Disamping mempercepat dan mempermudah proses pengolahan data, proses komputerisasi juga dapat memperkecil kesalahan pengolahan data akibat kesalahan penghitungan.

  Seperti halnya dalam perhitungan umur pipa dengan bahan baja tahan karat ini dalam pengolahan data dari hasil penelitian akan diproses secara komputerisasi sehingga mempermudah dan mempercepat pengolahan data dan memperkecil kesalahan dalam pengolahan data, akan tetapi dalam pengolahan data dengan menggunakan cara komputerisasi mempunyai hasil yang sedikit berbeda dengan pengolahan data yang dilakukan dengan cara manual. Perbedaan hasil pengolahan data tersebut disebabkan karena dalam pembacaan angka di belakang koma dan pembacaan persamaan garis yang mempunyai sedikit perbedaan.

  1.3 Tujuan Perancangan

  Tujuan dari perancangan dalam tugas akhir ini adalah : Menghitung umur dan tebal pipa pemanas yang dipengaruhi suhu, tekanan dan korosi dalam bentuk komputasi.

  1.4 Batasan Masalah

  Batasan masalah dalam penelitian ini adalah :

  a. Perhitungan umur pipa pemanas ini berdasarkan API Recommended Practice 530 Third Edition, September 1988.

  b. Bahan yang digunakan Baja 5Cr-1/2Mo- Si.

  c. Bahasa pemrograman yang digunakan Borland Dhelpi 6.0. d. Perhitungan umur pipa pemanas ini, dihitung berdasarkan tekanan, perubahan suhu dan faktor lingungan yang korosif.

1.5 Sistematika Penulisan

  Sebagai kerangka penulisan dalam menyajikan tugas akhir ini, penulis menggunakan sistematika penulisan sebagai berikut : 1) BAB I : PENDAHULUAN 2) BAB II : DASAR TEORI 3) BAB III : PERANCANGAN 4) BAB IV : PEMBAHASAN 5) BAB V : KESIMPULAN DAN PENUTUP

BAB II DASAR TEORI Dalam teknik mesin ada beberapa pengelompokan jenis bahan. Bahan-bahan

  tersebut bisa dikelompokkan sebagai berikut:

  1. Bahan besi dan baja

  2. Bahan penghantar

  3. Bahan penyekat

  4. Bahan setengah penghantar

  5. Bahan magnetis

  6. Bahan super konduktor

  7. Bahan nuklir, dan sebagainya Dalam hal ini penulis akan membahas bahan baja yang berkaitan dengan bahan pipa pemanas hasil penelitian.

2.1 Struktur mikro besi dan baja

  Baja dan Besi sampai saat ini menduduki peringkat pertama logam yang paling banyak penggunaanya, besi dan baja mempunyai kandungan unsur utama yang sama yaitu Fe, hanya kadar karbonlah yang membedakan besi dan baja, penggunaan besi dan baja dewasa ini sangat luas mulai dari peralatan yang sepele seperti jarum, peniti sampai dengan alat – alat dan mesin berat.

  Dari unsur besi berbagai bentuk struktur logam dapat dibuat, itulah sebabnya besi dan baja disebut bahan yang kaya sifat-sifat. Sifat unsur penyusun baja dan besi dapat dilihat secara jelas dalam diagram fasa besi carbon. Selain carbon, pada besi dan baja juga terkandung kira-kira 0,25 % Si, 0,3-1,5% Mn, dan unsur pengotor lain seperti P dan S. Karena unsur-unsur ini tidak memberikan pengaruh utama pada diagram fasa, maka diagaram fasa tersebut dapat dipergunakan tanpa menghiraukan adanya unsur-unsur tersebut.

  Pada paduan besi carbon terdapat fasa carbida yang disebut sementit, dan juga grafit, grafit lebih stabil daripada sementit. Seperti contohnya diagram Fe-Fe C

  3

  (sementit yang mempunyai kadar C= 6,67%). Titik-titik penting pada diagram Fe- Fe C adalah :

3 A : Titik cair besi

  B : Titik pada cairan yang ada hubungannya dengan reaksi peritektik H : Larutan padat δ yang ada hubungan dengan reaksi periktit. Kelarutan karbon maksimum, adalah 0,10% J : Titik peritektik selama pendinginan austenit, pada komposisi J, fase γ terbentuk dari larutan padat δ, pada komposisi H, dan cairan pada komposisi B.

  N: Titik tranforamsi dari besi δ menjadi besi γ, titik tranformasi A dari besi

  4 murni.

  C: Titik eutektik selama pendinginan fasa γ dengan komposisi E dan sementit pada posisi F (6,67 % C ) terbentuk dari cairan pada komposisi C, fasa eutektik ini disebut ledeburit. E : Titik yang menyatakan fasa γ, ada hubungan dengan reaksi eutektik. Kelarutan yang maksimum dari carbon 2,14 %. Paduan besi karbon sampai pada komposisi ini disebut baja.

  G : Titik transformasi besi δ menjadi besi α. Titik tyranformasi A untuk besi.

  3 P : Titik yang menyatakan ferit, fasa α, ada hubungannya dengan reaksi eutektoid.

  Kelarutan maksimum dari karbon kira-kira 0,02 %. S : Titik eutektoid. Selama pendinginan, ferit pada komposisi P dan sementit pada komposisi K (sama dengan F) terbentuk simultat dari austenit pada komposisi S.

  Reaksi eutektoid ini dianamakan tranformasi A , dan fasa eutektoid ini dinamakan

  1 perlit.

  GS:Garis yang menyatakan hubungan antara temperatur dengan komposisi dimana mulai terbentuk ferit dari austenit. Garis ini disebut dengan A .

  3 ES:Garis yang menyatakan hubungan antara temperatur dan komposisi dimana mulai terbentuk sementit dari austenit, dinamakan garis A . cm

  A : Titik transformasi magnetik untuk besi atau ferit

2 A : Titk tranformasi magnetik untuk sementit.

  M α

  H 1147 ˚C

  Q N

  6,607 ˚C A

  0,765 ˚C 0,018 ˚C

  2,14

˚C

4,3 ˚C

  9100 ° C 760 ˚C 1539 ° C

  Austenit + Ledeburit

  S G

  O

  F K L B

E

  D 1499 ˚C

  t C

  Austenit

• Ferrit Austeni

  F e r r i t

  C Cementit

  Perlit+Cementit

  2,5 10,0 12,5 15,0 17,5 20,0 7,5 5,0 22,5 25,0

• Ledeburit Austenit +Cementit
• Ledeburit Cementit +Ledeburit 723 ^˚
• Ledeburit Perlit +Cementit
• P e r l i t

  4. Selain itu baja dibagi menjadi dua golongan yaitu baja campuran khusus (special alloy Steel) dan high special steel.

  3. High alloy steel, jika elemen paduannya > 10 %

  2. Medium alloy steel, jika elemen paduannya 2,5 – 10 %

  1. Low alloy steel, jika elemen paduannya = 2,5 %

  Baja yang berkadar karbon sama dengan komposisi eutektoid dinamakan baja eutektoid, yang berkadar kurang dari komposisi eutektoid disebut baja hiporeutektoid, dan yang berkadar karbon lebih dari komposisi eutektoid disebut baja hypereutektoid. Baja paduan yang diklasifikasikan menurut kadar karbonnya dibagi menjadi:

  Gambar.2.1 Diagram Fe-Fe ₃ C a. Baja Paduan Khusus (special alloy steel) Baja jenis ini mengandung satu atau lebih logam-logam seperti nikel, chromium, manganese, molybdenum, tungsten dan vanadium. Dengan menambahkan logam tersebut ke dalam baja maka baja paduan tersebut akan merubah sifat-sifat mekanik dan kimianya seperti menjadi lebih keras, kuat dan ulet bila dibandingkan terhadap baja karbon (carbon steel).

  b. High Speed Steel (HSS) Kandungan karbon : 0,70 % - 1,50 %. Penggunaan membuat alat-alat potong seperti drills, reamers, countersinks, lathe tool bits dan milling cutters. Disebut High Speed Steel karena alat potong yang dibuat dengan material tersebut dapat dioperasikan dua kali lebih cepat dibanding dengan carbon steel. Sedangkan harga dari HSS besarnya dua sampai empat kali daripada carbon steel.

  Macam-macam baja paduan dengan sifat khusus :

  a. Baja Tahan Karat (Stainless Steel) Sifatnya antara lain memiliki daya tahan yang baik terhadap panas, karat dan goresan atau gesekan, tahan temperatur rendah maupun tinggi, memiliki kekuatan besar dengan massa yang kecil, keras, liat, densitasnya besar dan permukaannya tahan aus, tahan terhadap oksidasi, kuat dan dapat ditempa,mudah dibersihkan, mengkilat dan tampak menarik b. High Strength Low Alloy Steel (HSLS) Sifat dari HSLA adalah memiliki tensile strength yang tinggi, anti bocor, tahan terhadap abrasi, mudah dibentuk, tahan terhadap korosi, ulet, sifat mampu mesin yang baik dan sifat mampu las yang tinggi. Untuk mendapatkan sifat-sifat di atas maka baja ini diproses secara khusus dengan menambahkan unsur-unsur seperti: tembaga (Cu), nikel (Ni), Chromium (Cr), Molybdenum (Mo), Vanadium (Va) dan Columbium.

  c. Baja Perkakas (Tool Steel) Sifat-sifat yang harus dimiliki oleh baja perkakas adalah tahan pakai, tajam atau mudah diasah, tahan panas, kuat dan ulet.

2.1.1 Perubahan struktur pada perlakuan panas

  Besi dan baja diharapkan mempunyai kekuatan statik dan dinamik, ulet, mudah diolah, tahan korosi dan mempunyai sifat elektromagnet agar dapat dipakai sebagai bahan untuk kontruksi dan mesin-mesin. Dilihat dari transformasi ada tiga macam baja yaitu:

  1. Baja dengan titik transformasi A , berupa ferit di bawah A dan autenit A atau

  1

  1

  3 diatas A .

  1

  2. Baja dengan titik transformasi A di bawah temperatur kamar, berupa austenit

  1 pada temperatur kamar.

  3. Baja dengan daerah austenit yang kecil, berupa ferit sampai temperatur tinggi pada daerah komposisi tertentu. Baja yang tergolong macam 1 berupa ferit pada temperatur kamar dapat diproses menjadi berbagai struktur dengan jalan perlakuan panas.

  Fasa pada baja memiliki sifat khas , sebagai berikut :

  1. Ferit mempunyai sel satuan kubus pusat badan atau body centered cubic (bcc), menunjukkan titik mulur yang jelas dan menjadi getas pada temperatur rendah.

  2. Austenit mempunyai sel satuan kubus pusat muka atau face centered cubic ( fcc) menunjukkan titik mulur yang jelas tanpa kegetasan pada keadaan dingin.

  3. Akan tetapi kalau berupa fasa metastabil bisa berubah menjadi α' pada temperatur rendah, pada pengerjaan.

  4. Martensit adalah fasa larutan padat lewat jenuh dari karbon dalam sel satuan tetragonal pusat badan atau body centered tetragonal (bct). Makin tinggi derajat kelewat jenuhan carbon, makin besar perbandingan satuan sumbu sel satuannya dan makin keras.

  5. Bainit mempunyai sifat-sifat antara martensit dan ferit.

  Sesuai dengan keaneka ragaman strukturnya, maka dapat diperoleh berbagai sifat baja termasuk kekuatan dan keuletan. Faktor-faktor yang menentukan sifat mekanik adalah macam fasa, kadar unsur paduan dalam fasa, ukuran dan bentuk senyawa. Untuk mendapatkan sifat-sifat mekanik yang diinginkan perlu mendapat struktur yang cocok dengan komposisi kimia dan perlakuan panas yang tepat.

2.1.2 Pengaruh unsur-unsur paduan pada ketahanan karat dari besi.

  Kalau Cr dipadukan pada besi di atas 12-13%, karat yang berwarna merah tidak terbentuk, karena oleh adanya oksigen di udara terjadi permukaaan yang stabil (permukaan pasif). Oleh karena itu baja yang mengandung unsur tersebut dinamakan baja tahan karat. Kalau baja mengandung lebih dari 17% Cr akan terbentuk lapisan yang stabil. Karat pada lasan dari baja tahan karat 17% sering terjadi disebabkan karena presivitasi karbida Cr pada batas butir dan oksidasi Cr dari permukaan karenanya lapisan permukaaan menjadi kekurangan Cr yang mengurangi ketahanan karatnya.

  Kalau Ni dipadukan pada besi kehilangan berat disebabkan korosi didalam asam berkurang dan ketahanan korosi dapat diperbaiki.

  Baja tahan karat adalah baja paduan yang memanfaatkan keefektifan unsure paduan tersebut seperti Cr dan Ni dan dapat dibagi menjadi system Fe- Cr dan Fe-Cr-Ni yang pertama termasuk baja tahan karat martensit dan ferit, yang terakhir baja tahan karat austenit. Biasanya Mo, Cu ditambahkan pada baja tahan karat ini untuk memenuhi maksud tertentu pada penggunaan.

2.2 Struktur baja tahan karat

  Memperhatikan unsur Cr yang menjadi komponen utama pada baja tahan karat, Cr dapat larut dalam besi memperluas daerah (ferit). Dalam baja dengan 12%

  α

  Cr pada temperatur di atas 900 C terjadi fasa (austenit). Dalam paduan yang nyata

  γ

  C dan N juga terkandung, jadi fasa diperluas ke daerah yang mempunyai konsentrasi

  γ

  Cr lebih tinggi. Baja tahan karat 12% Cr biasa dipakai, diaustenitkan dari 900 sampai 1000 C tergantung kadar C nya, dan dicelup dingin pada minyak. Sehingga mempunyai fasa dimulai dari temperatur pembekuan sampai temperatur kamar,

  α

  tetapi karena sebenarnya mengandung 0,03-0,10%C dan 0,01-0,02%N, maka kira-kira di atas 930 C terbentuk fasa

  

γ

  . Oleh karena itu perlakuan panas untuk mendapat fasa

  Baja tahan karat ferit adalah baja yang terutama mengandung Cr sekitar 16- 18% atau lebih. Kebanyakan komponen dibuat dari plat tipis, sebagai bahan

  Sampai 500 C baja ini banyak dipakai karena mempunyai ketahanan panas yang baik sekali, dan dengan pengerasan dan penemperan dapat diperoleh sifat-sifat mekanik yang baik, oleh karena itu baja ini dapat dipakai untuk alat pemotong, perkakas dan sebagainya.

  Komposisi baja tahan karat martensit adalah 12-13%Cr dan 0,1-0,3%C. Kadar Cr sebanyak ini adalah batas terendah untuk ketahanan asam karena itu baja ini sukar berkarat di udara, tetapi ketahanan karat suatu larutan juga cukup.

  merupakan fasa metastabil, sebagai contoh kalau diadakan deformasi plastic bias terjadi transformasi martensit. Kalau baja dipergunakan dalam bentuk austenit, maka perlu diadakan perlakuan panas untuk membentuk austenit tadi setelah dilakukan deformasi plastik, atau perlu dipakai baja yang mengandung lebih banyak Ni untuk memberikan kestabilan pada fasa austenit.

  γ

  , baja ini dinamakan baja tahan karat austenit. Fasa

  α

  terbentuk pada temperatur kamar sukar bertransformasi ke fasa

  γ

  dalam keseimbangan, tetapi kenyataannya pada kira-kira 1050 C seluruhnya menjadi austenit dan setelah pendinginan dalam air atau dalam udara fasa

  γ α +

  Struktur baja 18%Cr-8%Ni adalah struktur dua fasa dari

  dilakukan di bawah 850 C, baja ini dinamakan baja tahan karat ferit.

  α

2.2.1 Jenis baja tahan karat a. Baja tahan karat martensit

b. Baja tahan karat ferit

  untuk bagian dalam dari suatu konstruksi, untuk peralatan dapur, untuk komponen trim mobil bagian dalam, dan sebagainya. Perlu diperhatikan bahwa pada lingkungan korosi yang ringan tidak terjadi karat, tetapi berada pada air larutan yang netral, dapat terjadi korosi lubang atau krevis kalau terdapat sedikit ion klor. Plat tipis dari baja ini menyebabkan tanda regangan spesifik disebabkan oleh tarikan atau penarikan dalam.

  Sifat yang menguntungkan dari baja tahan karat ferit adalah bahwa tanpa kandungan Ni sukar untuk terjadi retakan korosi tegangan. Yaitu bahwa kalau ketahanan baja tahan karat ferit dibuat sama atau lebih baik dari baja tahan karat austenit, akan lebih menguntungkan apabila dipakai baja tahan karat ferit daripada baja tahan karat austenit, yang lebih mudah terjadi retakan korosi tegangan. Selanjutnya ketahanan korosi lubang bertambah kalau Cr dan Mo ditambahkan lebih banyak sebagai bahan pengganti Ni yang mahal, maka dipakai baja 18%Cr-1%Mo, 18-19%Cr-2%Mo dan sebagainya. Selanjutnya baja tahan karat ferit yang mengandung lebih dari 18%Cr adalah getas tetapi keuletannya tergantung pada jumlah kadar C dan N.

c. Baja tahan karat austenit

  Baja ini mempunyai struktur 18%Cr-8%Ni dan mempunyai sifat ketahanan korosi yang baik, mampu bentuk dan mampu las. Karena itu dipakai pada berbagai industri kimia. Selain itu juga dipakai sebagai bahan konstruksi, perabot dapur, turbin, mesin jet, mobil dan lain sebagainya.

2.3 Baja Tahan Panas

  Penggunaan baja tahan panas sangat luas termasuk pada ketel uap untuk pembangkit tenaga listrik, turbin uap dan turbun gas, berbagai reactor untuk industri kimia dan reaktor untuk tenaga atom, terutama penting untuk bahan kostruksi pembangkit tenaga. Karena bahan-bahan ini cenderung dalam temperatur tinggi dan tekanan tinggi dalam skala besar, atau dipakai dalam lingkungan yang khusus, contohnya pembangkit tenaga nuklir, boiler, dan sebagainya.Banyak diminta bahan yang mempunyai persyaratan tertentu dalam lingkup yang luas, jadi penyempurnaan dan pengembangan bahan tersebut maju pesat. Pada umumnya sifat-sifat yang diminta dari baja tahan panas adalah sebagai berikut: 1) Sifat-sifat mekanis yaitu kekuatan panas yang tinggi (kekuatan melar) untuk bisa bertahan pada temperatur yang tinggi dalam waktu yang lama, keuletan dan keliatan yang lebih baik, mempunyai ketahanan yang kuat untuk kelelahan pada temperatur yang tinggi dan ketahanan terhadap kejutan termal dan mempunyai sensitivitas yang kurang terhadap takikan. 2) Sifat-sifat kimia yaitu mempunyai ketahanan yang baik terhadap korosi dan oksidasi pada temperatur yang tinggi dan mempunyai stabilitas yang baik di dalam lingkungan dimana bahan ini dipergunakan. 3) Sifat-sifat fisik, koefisien pemuaian panas yang rendah dan berat jenis yang rendah, dan mempunyai konduktivitas termal yang besar.

  4) Mudah dicairkan, mudah dicor, mudah ditempa, mudah dilas, dan juga mudah dibengkokkan.

  5) Mempunyai harga yang murah

  Sifat-sifat dasar pada nomor 1 dan 2 adalah sifat-sifat yang diminta untuk dapat lebih baik, berdasarkan itu tegangan perencanaan dapat ditetapkan.

  2.3.1 Baja tahan panas ferit

  Baja tahan panas ferit adalah baja Mo, Cr-Mo, Cr-Mo-V, Cr-Mo-V-W, 12%Cr dan baja Si-Cr. Untuk baja Mo dan Cr-Mo biasanya dipakai untuk ketel uap, dan baja Cr-Mo-V dan Cr-Mo-V-W adalah untuk turbin uap, baja 12% Cr untuk sudu-sudu berputar dari turbin uap dan lain-lain. Baja Si-Cr dipergunakan untuk katup mobil.

  2.3.2 Baja tahan panas austenit

  a. Baja tahan karat austenit Ada baja tahan karat 18-8, yang diperkuat oleh penambahan Ti, Nb, Mo, dan sebagainya dan yang mempunyai ketahanan panas lebih tinggi dengan menambahkan lebih banyak Cr dan Ni.

  b. Baja cor tahan panas Baja tahan panas harus mempunyai kekuatan tinggi pada temperatur tinggi, yang mengakibatkan pengerjaan panas lebih sukar, sehingga kebanyakan dari baja ini biasanya dicor. Baja Ni-Cr mengandung sampai 20% Ni dan baja paduan tinggi Ni-Cr kedua-duanya mempunyai ketahanan oksidasi sampai 1150 C , baja yang pertama mempunyai kekuatan pemelaran dan perpanjangan yang tinggi, sedangkan baja yang terakhir kuat terhadap kejutan termal dan pemanasan berulang demikian juga pendinginan berulang.

  c. Paduan super berkadar dasar besi Paduan Ni-Cr-Fe dan Ni-Co-Cr-Fe dapat dipergunakan pada kekuatan tinggi sampai kira-kira temperatur 750 C-800 C pada baja tipe pengerasan tegangan berarti bahwa matriks austenit diperkuat dengan menambahkan unsur pembentuk karbid, seperti Mo, W, Nb, Ti. Karena kekuatan yang cukup tidak dapat dicapai dengan hanya perlakuan panas, maka dilakukan 20-30% pengerjaan panas dan dingin pada 600-700 C dan dilunakkan untuk menghilangkan tegangan pada 705- 730

  C. Kalau baja ini harus dipergunakan pada 700 C atau lebih, sebaiknya dilakukan pelakuan penuaan pada 700-800 C setelah pelakuan pelarutan pada 1100-1250 C dan diikuti pendinginan tiba-tiba.

  d. Paduan super berdasar Ni Pengembangan paduan super berkadar dasar Ni dengan kekuatan yang tinggi pada temperatur tinggi 900-1000

  C. Paduan super berdasar pada Ni juga dikembangkan untuk coran, dan NASA-VI-A adalah paduan yang mempunyai kekuatan patah ₂ melar yang tinggi, yaitu 14,7kgf/mm pada 920 C untuk 1000 jam. Teknik pengecoran presisi telah dikembangkan sehingga produk-produk coran sangat dapat dipercaya karena dengan penempaan seperti telah dikemukakan bahwa daerah penempaan panas sangat sempit dan sangat sukar untuk dipakai. Dengan memperguankan teknik pengecoran yang ada secara praktis telah dibuat pembekuan yang tidak mengarah dan kristal tunggal untuk sudu-sudu turbin.

  e. Paduan super berkadar dasar Co Paduan yang utama adalah Co-Ni-Cr. Paduan vitalium (HS 21) menarik perhatian yang pertama ketika mesin jet dibuat dan dipergunakan sebagai bahan untuk sudut-sudut yang berputar dari turbin dan untuk nozel.

2.4 Korosi

  Suatu penelitian menunjukkan bahwa penyebab utama kerusakan pada pipa adalah korosi yang terbentuk di bawah endapan karbonat yang terbentuk pada suhu tinggi serta pada daerah yang telah kehilangan lapisan oksida saat endapan tersebut terkelupas.

  Bermacam upaya telah dicoba untuk mengatasi masalah ini diantaranya dengan meningkatkan kualitas air laut sebagai media pendingin dan aplikasi pembersihan pipa pada kondisi peralatan sedang operasi maupun saat perlatan berhenti beroperasi. Spesifikasi pipa juga telah ditingkatkan dengan menaikkan kandungan Fe serta pensyaratan pembersihan internal pipa dengan Alumina saat fabrikasi, namun seluruh usaha tersebut tidak memberikan hasil yang memuaskan. Maka faktor korosi sangat penting untuk diperhitungkan.

  Korosi merupakan gejala destruktif yang mempengaruhi hampir semua logam. Korosi dan karat dianggap sebagai sinonim, karat (rust) sendiri merupakan sebutan yang belakangan ini hanya dikhususkan bagi korosi pada besi. Karat diartikan sebagai lapisan merah kekuning-kuningan yang melekat pada besi sebagai proses kimia atau dengan kata lain korosi adalah proses kimia. Sedangkan korosi diartikan proses perubahan atau perusakan yang disebabkan oleh reaksi kimia atau dengan kata lain korosi adalah proses kimia atau elektrokimia yang komplek dan dapat merusak logam melalui reksi terhadap lingkungannya. Korosi pada permukaan logam masih dapat terjadi meskipun elektrolit cair tidak ada dan proses ini disebut korosi kering. Proses korosi kering yang paling nyata adalah reaksi logam dan oksigen diudara. Reaksi ini menghasilkan oksida logam yang mekanisme oksidanya adalah :

  Logam + Oksida logam Oksida logam

  →