TUGAS AKHIR - Design, pembuatan dan pengujian tabung reaktor samop - USD Repository

  DESIGN, PEMBUATAN dan PENGUJIAN

TABUNG REAKTOR SAMOP

TUGAS AKHIR

  

Diajukan Untuk memenuhi Salah Satu Syarat

Memperoleh Gelar Sarjana Teknik

Program Studi Teknik Mesin

  Disusun Oleh : WIDHI SETYAWAN NIM : 015214090

PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN

JURUSAN TEKNIK MESIN

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS SANATA DHARMA

YOGYAKARTA

  2007

  

THE DESIGN, BUILDING AND TESTING

OF SAMOP REACTOR TUBE

FINAL PROJECT

  Presented as Partial Fulfillment of the Requirement to Obtain the Sarjana Teknik Degree in Mechanical Engineering

  By : WIDHI SETYAWAN NIM : 015214090

MECHANICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM

MECHANICAL ENGINEERING DEPARTMENT

FACULTY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY

SANATA DHARMA UNIVERSITY YOGYAKARTA

  2007

PERNYATAAN KEASLIAN KARYA

  Saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa Tugas Akhir yang saya tulis ini tidak memuat karya orang lain atau bagian karya orang lain. kecuali yang telah disebutkan dalam kutipan dan daftar pustaka, sebagaimana layaknya sebuah karya ilmiah.

  Yogyakarta, 24 Agustus 2007 Penulis

  Widhi Setyawan

HALAMAN PERSEMBAHAN

  Tugas akhir ini saya persembahkan kepada:

• Tuhan Yesus Kristus yang selalu mendampingi dan menjadi pegangan hidupku.

  Terima kasih Tuhan telah memberiku terang dan jalan.

• Bapak dan Ibu tercinta yang telah memberikan segalanya padaku, baik material maupun spiritual
• Kedua adik-adikku yang selalu membantuku.
• Sahabat dan teman-temanku yang selalu memberiku semangat dan motivasi, terima kasih telah memberikan perhatian dan bantuan.

  MOTTO

• Ilmu tidak hanya didapat di sekolah tetapi di sekitar

  kita.

• Belajar adalah harga yang harus kita bayar, Ilmu

  pengetahuan adalah hasil yang kita terima

KATA PENGANTAR

  Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Tuhan Yesus Kristus karena berkat dan rahmat-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir dengan judul Perhitungan Umur Tabung Pemanas sesuai dengan waktunya.

  Tugas akhir ini disusun sebagai salah satu syarat akademis memperoleh gelar sarjana di Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Sanata Dharma, Yogyakarta.

  Penulis menyadari bahwa dalam penyusunan tugas akhir ini masih banyak kekurangan dan kesalahan, untuk itu demi kesempurnaan tugas akhir ini penulis mengharapkan saran dan kritik dari para pembaca.

  Akhir kata penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada: Romo Ir. Greg Heliarko, SJ., B.S.T., M.A., M.Sc., selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas Sanata Dharma Bapak Budi Sugiharto, S.T., M.T., selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin Universitas Sanata Dharma.

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

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

  Seluruh Dosen penguji yang telah membantu penulis dalam tugas akhir.

  1.

  2.

  3.

  4.

  5.

  6. Mas Lanjar dan team yang telah membantu dalam pembuatan dan perancangan tabung,serta pelajaran dalam dunia industri yang tidak didapat di kampus.

  7. Ayahku Drs.Y.Sukata MM dan ibuku Sukarmi yang sangat kukasihi, terima kasih banyak buat teladan hidupku dukungan doanya dan terima kasih juga buat adik-adikku: Tyas dan Agung atas segala dukungan dan semangatnya. Sahabatku: Roland, Andi, Ernest, Marshal, Dipo, Mada, Ari, Culai, Edo, 8. Wawan Polenk, Cokro, kalian semua yang slalu membuatku tersenyum ketika didalam kesusahan, sungguh persahabatan yang sangat indah. Tanpa kalian aku bukan apa-apa sobat.

  9. Teman- temanku di petung 22 C, Agus telo, Kris gudel, Bowo patrik, dan Wisnu gendut yang telah meminjami printer unutk kelancaran skripsiku.

  10. Anak- anak SPAS 12 airsoft gun team dan anak-anak airsoft yang lain yang memberikan kegembiraan dikala susah.

  Semoga tugas akhir ini menberi manfaat bagi para pembaca. Terima kasih, Tuhan Yesus memberkati.

  DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL

  ………………………………………………………… i

  HALAMAN PENGESAHAN

  ………………………………………………. iii

  

HALAMAN PENGESAHAN UJIAN ……………………………………… iv

PERNYATAAN KEASLIAN KARYA

  …………………………………….. v

  

HALAMAN PERSEMBAHAN …………………………………………….. vi

MOTTO

  ………………………………………………………………………vii

  KATA PENGANTAR

  ………………………………………………………. viii

  DAFTAR ISI

  ………………………………………………………………… x

  DAFTAR GAMBAR

  ………………………………………………………... xii

  

DAFTAR TABEL ………………………………………………………….... xiii

DAFTAR NOTASI / LAMBANG

  ………………………………………….. xiv

  

INTISARI ……………………………………………………………………..xv

  BAB I PENDAHULUAN

  …………………………………………………….1 ……........……………………………………………1

  1.1. Pendahuluan

  1.2. Batasan Masalah............. ………………………………………….2

  1.3. Tujuan dan Manfaat Tabung Reaktor SAMOP …………………3

  BAB II DASAR TEORI

  …………………………………………………….. 5

  2.1. Produksi Stainless steel.................................................... ……….. 5 ….………………………….. 6

  2.2. Unsur-Unsur paduan stainless steel

  2.3. Macam-macam Stainlees steel........ ……………………………..10 ………………..…10 2.3.1. Stainless steel martensit.........................

  2.3.2. Stainlees steel Ferit........................................... ………..….10

  2.3.3. Stainless steel austenit...................................... …………....11 …………………………………………....13

  2.4. Korosi Stainless steel

  2.5. Sifat-sifat Stainless steel ………………………………………...19 BAB III PERANCANGAN DAN PEMBUATAN TABUNG.........

  ………26

  3.1. Propertis Stainless Steel 347/347H..................... ………………..26

  3.2. Perancangan Tabung Reaktor SAMOP........................ …………28 …………………...30 3.3. Pengelasan Tabung Reaktor Samop..............

  3.4. Bagian-Bagian Tabung.................................................................34

  3.5. Proses Pembuatan Tabung Reaktor SAMOP...............................36 BAB IV PENGUJIAN TABUNG...........

  ……………………………....…..41 ………......…………………………………...........41

  4.1. Pendahuluan

  4.2. Alat-alat yang digunakan ........... ……………………………….41

  4.3 Langkah-langkah pengujian..........................................................42 4.4 hasil Pengujian..............................................................................44

  

BAB V KESIMPULAN DAN PENUTUP...................................................46

  5.1. Kesimpulan..................................................................................46

  5.2. Penutup........................................................................................47

  DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN

  DAFTAR GAMBAR

Gambar 1.1. Sistematika Reaktor Samop …………………………………….....3Gambar 2.1. Diagram fasa Fe-Cr.......................................... …………………....6

  …………………………………. …9 Gambar 2.2. Diagram Schaeffler-delong.....

Gambar 2.3. Diagram alir stainless steel tipe martensit dan ferit …………….....11Gambar 2.4. Digram alir stainless steel austenit...................................................12Gambar 2.5. Gambar korosi lubang pada pipa stainlees steel di kondisi air payau....................................................... …………...15Gambar 2.6. Gambar korosi krevis pada stainless steel pada lingkungan air payau............................................................................................15Gambar 2.7. Gambar korosi regangan pada stainlees steel austenit....................16Gambar 2.8. Gambar korosi intergranular stainless steel pada

  ….........17 bagian lasan akibat larutan asam sulfat..............................

Gambar 2.9. Gambar korosi galvanik stainlees steel yang

  ……...18 Dilas pada mild steel............................................................

Gambar 2.10. Gambar kurva stress dan strain stainless steel................................20

  …………....29 Gambar 3.1. Gambar program perhitungan tabung...........................

Gambar 3.2. Gambar sket pengelasan dengan TIG (Tungsten Inert Gas)... …......33

  ….....33 Gambar 3.3. Gambar sket gas pelindung pada TIG (Tungsten Inert Gas)... Gambar 4 Gambar Tabung Rektor SAMOP......................................................

  DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Tabel properties stainless steel ……..………………………………..17Tabel 2.2 Tabel grade-grade stainless steel standar Eropa (EN)

  Dan Amerika (ASTM) ………………………………………………21

Tabel 3.1 Data kimia stainless steel 347/347H …………………………………26Tabel 3.2. Data fisik stainless steel 347/347H …………………………………27

  …..…………………………32

Tabel 3.3. Tabel pemilihan filler untuk mengelas

  DAFTAR SIMBOL / NOTASI

  V D _i h Do f n Pe Do CA Sth Se Td tm

  = Volume tabung (liter) = Diameter dalam tabung (mm) = Tinggi tabung (mm) = Diameter luar tabung (mm) = Faktor korosi = Rupture exponent = Tekanan Rupture (Mpa) = Diameter luar tabung (mm) = Korosi yang diijinkan (mm) = Tegangan thermal (Mpa) = Tegangan elastis yang diijinkan (Mpa)

  = Suhu desain tabung ( C) = Tebal minimum (mm)

  INTISARI

  Skripsi ini membahas perancangan dan pembuatan tabung Reaktor SAMOP ₉₉ (Sub Critical Assembly for Mo Production). Tujuan pembuatan tabung reaktor adalah untuk menghasilkan isotop-isotop radioaktif dimana neutron menginduksi secara fisi uranium nitrat dari tabung tersebut.

  Bahan tabung Reaktor SAMOP ini adalah stainless steel 347/347 H. Untuk membantu menghitung umur tabung digunakan pemograman yang dibuat oleh ST Heru Cahyana berdasarkan American Petroleum Institute (API)5 530, 1998. Pembuatan ini juga mengikuti standar pengelasan tabung berdasarkan standard eropa dengan nomor EN 288 (welding stainless steel).

  Tabung Reaktor Samop diuji menggunakan uji gelembung udara (buble test).Pengujian ini dilaksanakan berdasarkan standard pengujian ASTM (American Standard for Testing and Material) dengan nomor A 1047/A 1047M

  

ABSTRACT

This thesis discusses about SAMOP reactor tube's design and production. ₉₉ SAMOP stands for Sub Critical Assembly for Mo

  Production. The aim of reactor tube production is to produce radioactive isotopes where the neutron inducts uranium nitrat of this tube in fission way.

  The material of SAMOP reactor tube is made of stainless steel. To help counting tube age, we use software made by ST. Heru Cahyana based on

  American Petroleum Institute

  (API)5 530, 1998. This production also follows Europe tube welding standard number EN 288 (welding stainless steel). SAMOP reactor tube is verified using bubble test. This verification is done based on American Standard for Testing and Material number A 1047/A 1047M

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Pendahuluan

  Dalam perkembangan nuklir yang semakin maju dan dapat dimanfaatkan untuk membantu dalam kehidupan manusia,pemanfaatan iptek nuklir memiliki beberapa keunggulan oleh adanya berbagai sifat radiasi yang mudah dideteksi sampai kadar yang sangat rendah, berdaya tembus besar dan dapat dikendalikan baik itu arahnya, luas berkas maupun energi partikelnya.

  Selama perkembangannya iptek nuklir untuk tujuan damai telah berkembang pesat dengan menghasilkan industri nuklir yang sangat luas pemanfaatannya, dalam berbagai bidang kebutuhan manusia seperti bidang kebutuhan dasar manusia : pangan, sandang, papan, kesehatan, pertanian, peternakan, farmasi, kedokteran, energi dan berbagai macam industri lainnya

  Perkembangan teknologi dalam perindustrian nuklir ini 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 untuk pembuatan tabung Reaktor SAMOP (Sub Critical Assembly for ₉₉ Mo Production). Penelitian dan penemuan yang dihasilkan dari penerapan ilmu bahan dapat digunakan sebagai dasar dalam pembuatan tabung ini.

  Tugas Akhir

  Pembuatan tabung ini berdasarkan pemograman umur tabung dengan data-data batasan keselamatan tabung yang menghasilkan tebal tabung yang berhubungan dengan umur tabung.

1.2 Batasan Masalah.

  Dalam perancangan dan pembuatan tabung ini digunakan bahan stainless steel tipe 347 dengan tebal 3 mm. Digunakannya bahan stainless steel dengan tebal 3 mm merupakan hasil dari perhitungan dari pemograman umur tabung dari St Heru Cahyana. Tabung ini merupakan salah satu bagian dari suatu sistem yang berfungsi sebagai tempat terjadinya reaksi fisi, dimana Tabung Reaktor SAMOP yang berisi uranium nitrat (UO ₂ (NO _{3 2)} ) ditembakkan dengan neutron. Dapat ditunjukan pada gambar 1.2 tabung reaktor SAMOP berwarna kuning yang dibungkus oleh grafit berwarna biru. Batasan - batasan keselamatan dalam perancangan tabung ini :

  : 15 tahun : continue : 1,5 atm : 70 C ( elastis ) : pH = 2 : statis.

• Plant life time
>Mode operat
• Tekanan kerja
• Suhu operasi
• Keasaman
• Kecepatan aliran cairan
>Jenis material isi

  : U-Nitrat / larutan. : 25 liter. : 300 mm.

• Volume larutan
• Diameter luar tabung

  Tugas Akhir

Gambar 1.1 Sistematika Reaktor SAMOP 1.3 Tujuan dan Manfaat Tabung Reaktor SAMOP.

  1. Tujuan ₉₉ Tujuan pembuatan tabung reaktor SAMOP (Sub Critical Assembly for Mo Production) adalah untuk menghasilkan isotop-isotop radioaktif dimana neutron menginduksi secara fisi uranium nitrat tersebut.

  Tugas Akhir 2. Manfaat.

  a. Bagi perusahaan dan instansi.

  Bagi instansi atau perusahaan pembuatan tabung Reaktor SAMOP ini dapat membantu dalam pengembangan ilmu pengetahuan dalam dunia nuklir.

  b. Bagi Penulis Dapat memberikan pengalaman tersendiri sebelum penulis terjun kedunia kerja, dan apabila tabung Reaktor SAMOP yang dibuat ini dapat digunakan Badan Tenaga Nuklir Nasional di Yogyakarta merupakan kebanggaan yang tiada tara bagi penulis sehingga menimbulkan kepercayaan diri bagi penulis.

  c. Bagi Ilmu Pengetahuan Merupakan suatu bukti bahwa ilmu pengetahuan dan teknologi akan selalu mengalami peningkatan dan perkembangan.

BAB II Dasar Teori 2.1 Produksi Stainless Steel. Stainless steel merupakan jenis baja tahan karat yang penggunaanya

  dalam dunia industri diperuntukkan sebagai bahan yang tahan terhadap korosi. Baja nirkarat adalah paduan besi yang ketahanannya terhadap korosi bergantung pada sebuah selaput permukaan pasif kromium oksida yang transparan dan sangat tipis.

  Kalau Cr dipadukan pada besi di atas 12-13 %, karat yang berwarna merah tidak terbentuk, karena adanya oksigen di udara terjadi permukaan yang stabil (permukaan pasif). Jika baja yang mengandung lebih dari 17 % Cr akan terbentuk suatu lapisan yang stabil yang menyebabkan baja menjadi tahan terhadap karat. Sedangkan unsur Ni untuk memperbaiki ketahanan korosi dan mengurangi kehilangan berat yang disebabkan korosi di dalam asam.

  Dalam struktur baja tahan karat unsur Cr yang menjadi komponen utama pada baja tahan karat, diagram fasa Fe-Cr ditunjukkan pada gambar

  2.1. Cr dapat larut dalam besi memperluas daerah α (ferit). Dalam baja dengan 12 % Cr pada temperatur di atas 900 terjadi fasa γ (austenit). Dalam paduan yang nyata, C dan N juga terkandung,

  Unsur Cr dan Ni merupakan unsur yang paling penting dalam ketahanan terhadap korosi dalan stainless steel, unsur-unsur yang lain

  Tugas Akhir

  merupakan unsur paduan untuk meningkatkan kemampuan sifat, kualitas dan struktur stainless steel. Unsur-unsur itu antara lain : molybdenum (Mo), tembaga (Cu), silikon (Si), nitrogen (N), titanium (Ti), vanadium (V) dan unsur-unsur yang lainnya.

Gambar 2.1 Diagram fasa Fe-Cr

  Sumber: Tata Surdia. Pengetahuan Bahan Teknik 1987, hal 102 2.2 Unsur-Unsur Paduan Stainless Steel.

  1. Chromium (Cr).

  Chromium merupakan unsur paduan yang sangat penting pada stainless steel. Unsur ini sebagai dasar stainless steel tahan terhadap korosi, ketahanan terhadap korosi meningkat jika kandungan chromium pada stainless steel juga bertambah.

  Tugas Akhir 2. Nickel (Ni).

  Alasan utama menambahkan unsur nickel pada stainless steel adalah menaikkan struktur austenit. Secara general nickel membuat struktur butiran halus dan menaikkan keuletan, juga mengurangi laju korosi dan berguna pada linkungan dengan tingkat keasaman yag tinggi.

  3. Silikon (Si) Unsur Si selalu terdapat dalam baja. Unsur ini akan menaikkan tegangan tarik, menurunkan kecapatan pendinginan kritis. Si harus ada dalam stainles steel walaupun dalam jumlah kecil untuk memberi sifat mampu las dan mampu tempa terhadap baja.

  4. Nitrogen (N) Penambahan nitrogen pada stainless steel meningkatkan struktur austenit dan meningkatkan kekuatan mekanik. Nitrogen juga menambah ketahanan korosi sumuran pada stainless steel fasa austenit yang mengandung molibdenum, akan tetapi jika dipadukan molibdenum (Mo) akan meningkatkan ketahanan terhadap peretakan korosi tegangan.

  5. Molibdenum (Mo).

  Unsur molibdenum pada intinya meningkatkan ketahanan korosi sumuran dan korsi celah. Unsur ini akan membentuk carbide dalam stainless steel yang akan menaikkan kekerasan, kemampuan potong dan daya tahan aus stainless steel.

  Tugas Akhir 6. Titanium (Ti).

  Titanium dalam stainless steel berguna untuk meningkatkan ketahanan korosi intergranular dan juga menambahkan sifat mekanik stainless steel pada temperatur tinggi.

  7. Cobalt (Co).

  Biasanya unsur cobalt digunakan bersama-sama dengan paduan lainnya. Co menaikkan daya tahan aus dan menghalangi pertumbuhan butiran.

  8. Tembaga (Cu).

  Tembaga mempertinggi ketahanan korosi terhadap kondisi asam dan meningkatkan struktur austenit.

  Unsur-unsur paduan untuk stainles steel sebetulnya masih banyak lagi, tetapi intinya penambahan unsur-unsur diatas pada stainles steel berguna untuk meningkatkan ketahanan korosi dan memperbaiki sifat-sifat mekanik pada stainles steel. Efek dari penambahan unsur-unsur tersebut terhadap struktur stainless steel diringkas di diagram Schaeffler-Delong ditunjukkan pada gambar 2.2 Diagram schaeffler-delong dikembangkan untuk mengetahui hubungan fasa logam yang ada pada lasan, yang mempunyai : Cr ekuivalen = % Cr + % M0 + 1,5 x % Si.

  Ni ekuivalen = % Ni +30 x ( % C + % N ) + 0,5 x ( % Mn + % Cu + % Co).

  Tugas Akhir

Gambar 2.2 Diagram Schaeffler-Delong

  Sumber : www.outokumpu.com/files/Group/HR/Documents/STAINLESS20.pdf

  Tugas Akhir 2.3 Macam-Macam Stainless Steel.

  Stainless steel secara garis besar dibagi 3 jenis, berdasarkan komposisi kandungan Cr, C dan Ni,yaitu :

  2.3.1 Stainless steel martensit.

  Stainless steel komposisinya 12 - 13 % Cr dan 0,1 - 0,3 % C. Kadar Cr sebanyak ini adalah batas terendah untuk ketahanan asam karena itu stainless steel tipe ini sukar berkarat di udara. Sampai 500 C, baja tahan karat ini banyak dipakai karena mempunyai ketahanan panas yang baik sekali.

  2.3.2 Stainless steel ferit.

  Stainless steel ferit adalah baja yang mengandung Cr sekitar 16 - 18 % atau lebih yang mempunyai sifat getas, tetapi keuletannya tergantung pada jumlah kadar C dan N . Pada lingkungan korosi yang ringan tidak terjadi karat, tetapi pada lingkungan yang netral, dapat terjadi korosi lubang atau krevis kalau terdapat sedikit ion klor, atau ada struktur berbentuk krevis.

  Sifat yang sangat menguntungkan dari stainless steel ferit adalah bahwa tanpa kandungan Ni sukar untuk terjadi retakan korosi tegangan. Ketahanan korosi stainless steel ferit dibuat sama atau lebih baik daripada stainless steel austenit yang lebih muadah terjadi retakan korosi tegangan.

  Stainless steel ferit mengandung 15 %C atau lebih, getas pada 457 C α. dan jika dipanaskan agak lama 600 - 650 C terjadi ketahanan fasa

  Tugas Akhir

Gambar 2.3 Diagam alir stainlees steel tipe martensit dan ferit

  Sumber : www.outokumpu.com/files/Group/HR/Documents/STAINLESS20.pdf 2.3.3 Stainless steel austenit.

  Stainless steel austenit mempunyai sifat lebih baik dalam ketahanan korosinya,mampu bentuk dan mampu las. Stainless steel austenit harus berhati-hati terhadap korosi antar butir, korosi lubang dan krevis serta retakan korosi tegangan.Dengan penambahan unsur nickel dan molybdenum, stainless steel austenit menjadi lebih tahan terhadap korosi pitting dan crevice korosi.

  Tugas Akhir

Gambar 2.4 Diagram alir stainles steel austenit

  Sumber :www.outokumpu.com/files/Group/HR/Documents/STAINLESS20.pdf

  Tugas Akhir 2.4 Korosi Stainless Steel.

  Stainless steel secara mendasar bukanlah logam mulia seperti halnya emas (Au) dan platina (Pt) yang hampir tidak mengalami korosi karena pengaruh kondisi lingkungan, sementara stainless steel masih mengalami korosi. Daya tahan korosi stainless steel disebabkan lapisan yang tidak terlihat (invisible layer) yang terjadi akibat oksidasi stainless steel dengan oksigen yang akhirnya membentuk lapisan pelindung anti korosi (protective layer).

  Secara umum protective layer terbentuk akibat dari reaksi kromium (Cr) dan oksigen (O ) secara spontan membentuk krom-oksida. Jika lapisan oksida ₂ stainless steel digores atau terkelupas, maka protective layer akan terbentuk secara spontan. Kondisi lingkungan tetap menjadi penyebab kerusakan

  protective layer tersebut.

  Pada keadaan dimana protective layer tidak dapat lagi terbentuk, maka korosi akan terjadi. Banyak media yang dapat menyebabkan korosi, seperti halnya udara, cairan/larutan yang bersifat asam atau basa, gas-gas proses (misal gas asap hasil buang ruang bakar atau reaksi kimia lainnya), logam yang berlainan jenis dan saling berhubungan.

  Korosi pada stainless steel tidak hanya dari lingkungan yang korosif tetapi juga bersal dari dalam. Logam sering mempunyai cacat volume yang diperoleh akibat proses produksinya, bahkan meskipun ketidak seragaman ini dapat dikurangi melalui pengendalian mutu yang seksama struktur mikroskopik logam biasanya tetap tidak seragam.

  Tugas Akhir

  Salah satu jenis cacat yang sangat nyata adalah batas butir yang terbentuk akibat proses pembekuan, karena jumlah atom-atom yang membentuk cacat biasanya lebih kecil bila dibanding dengan yang berada dalam kisi normal. Proses korosi yang terjadi biasanya bersifat lokal, tapi bisa menusuk sampai dalam. Dalam hal ini, logam akan kehilangan sebagian kekuatannya dan ini dapat mengakibatkan kondisi yang berbahaya terutama bila dijumpai pada komponen yang fungsinya sangat vital .

  Jenis-jenis korosi pada stainless steel ada bermacam-macam akibat linkungan atau logam yang berlainan jenis, jenis korosi yang dapat terjadi pada stainless steel, antara lain : 1. Korosi lubang.

  Korosi lubang (pitting corrosion) disebabkan oleh retakan lapisan yang pasif dan membentuk lubang - lubang kecil seperti jarum. Korosi ini awalnya terlihat kecil dipermukaan stainless steel tetapi semakin membesar pada bagian dalam stainless steel.

  2. Korosi krevis.

  . Korosi yang menyebabkan pecahnya lapisan pasif setempat karena pengurangan pH pada permukaan kontak dengan benda lain, disebut korosi krevis.

  Stainless steel austenit yang mengandung 2 - 4 % Mo banyak dipakai sebagai stainless steel yang tahan terhadap korosi lubang. Korosi lubang dan korosi krevis dapat dilihat pada gambar 2.5 dan gambar 2.6

  Tugas Akhir

Gambar 2.5 Gambar korosi lubang pada pipa stainless steel di kondisi air payauGambar 2.6 Gambar korosi krevis stainless steel pada lingkungan air payau

  Tugas Akhir 3. Retakan korosi regangan.

  Retakan korosi regangan adalah retakan oleh korosi lokal dari lapisan pasif yang pecah karena tegangan tarik. Pada stainless steel austenit retakan korosi regangan sangat menyusahkan kerena bersamaan dengan korosi lubang. Lingkungan yang utama adalah yang mengandung klorida,sulfida, air dengan temperatur dengan tekanan tinggi.dapat dilihat pada gambar 2.7.

Gambar 2.7 Gambar korosi regangan stainless steel austenit

  4. Korosi intergranural Korosi ini biasa disebut korosi serangan batas butir dengan karateristik menyerang bagian meterial yang cacat . Korosi intergranural disebabkan presipitasi kromium karbida pada batas butir stainless steel.

  Tugas Akhir

  Bila stainless steel austenit dan ferit dioperasikan pada suhu 550-800 C, korosi intergranural dapat timbul pada sambungan lasan. Contoh gambar korosi intergranural dapat dilihat pada gambar 2.8

  Gambar2.8: Gambar korosi intergranular stainless steel pada bagian lasan akibat larutan asam sulfat.

  5. korosi galvanik Korosi galvanik dapat terjadi jika 2 logam yang tidak sejenis kerapatan arusnya dan berada lingkuran yang korosif. Seperti tembaga dengan baja, jika kedua logam disatukan dan berada di lingkungan yang korosif maka akan terjadi timbulnya karat. Sebagai contoh dapat dilihat pada gambar 2.9 dimana stainlees steel yang dilas dengan mild steel mengalami korosi galvanik.

  Tugas Akhir

Gambar 2.9 Gambar korosi galvanik stainles steel yang dilas dengan

  

mild steel

6. Korosi temperatur tinggi.

  Korosi pada permukaan logam masih dapat terjadi meskipun elektrolit cair tidak ada dan proses ini disebut dengan korosi kering.

  Proses korosi kering yang paling nyata adalah reaksi logam dan oksigen di udara. Reaksi ini menghasilkan oksida logam. Mekanisme oksidanya adalah:

  Logam + Oksida Oksida logam 2.5 Sifat -sifat Stainless Steel.

  1. Sifat fisik stainless steel Sifat-sifat fisik stainless steel sangat nyata dari baja karbon,dimana stainless steel dibagi menjadi bermacam-macam grade berdasarkan unsur- unsur kandungan unsur-unsur dari stainless steel yang mewakili sifat-sifat baik secara fisik maupun mekanis stainless steel. Sifat-sifat fisis dari stainless steel dapat ditunjukkan pada tabel 2.1

  Tugas Akhir

Tabel 2.1 Tabel propertis stainless steel

  Sumber : www.outokumpu.com/files/Group/HR/Documents/STAINLESS20.pdf 2. Sifat mekanik stainless steel.

  Stainless steel dipilih berdasarkan ketahanannya terhadap korosi, tetapi juga dipilih berdasarkan kontruksi materialnya. Sifat mekanisnya antara lain kekuatan pada temperatur tinggi, ductility dan toughness.

  Perbedaan dalam sifat mekanis dari stainless steel mungkin dapat dilihat pada kurva stress-strain gambar 2.9.

  Tugas Akhir

Gambar 2.10 Gambar kurva stress-strain stainless steel

  Sumber : www.outokumpu.com/files/Group/HR/Documents/STAINLESS20.pdf

  3. Komposisi kimia stainless steel Komposisi kimia pada stainless steel ini yang membagi stainless stell menjadi grade-grade martensit, ferit dan austenit. Komposisi ini berdasarkan standart Eropa (EN) dan standar Amerika (AISI/ASTM). Komposisi ini dapat dilihat pada tabel 2.2

  Tugas Akhir

Tabel 2.2 Tabel grade-grade stainless steel standar Eropa ( EN ) dan Amerika ( AISI/ASTM )

  Sumber : www.outokumpu.com/files/Group/HR/Documents/STAINLESS20.pdf

  Tugas Akhir

  Tugas Akhir

  Tugas Akhir

BAB III PERANCANGAN DAN PEMBUATAN TABUNG

3.1 Propertis stainless steel 347 / 347H 1. Komposisi kimia stainless steel 347 / 347 H.

  Komposisi kimia pada stainless steel 347 / 347 H dapat dilihat pada tabel 3.1, berdasarkan kandungan unsur-unsurnya stainless steel 347 / 347H.merupakan jenis stainless steel austenit. Logam ini bagus untuk ketahanannya dalam korosi intergranular dan temperatur tinggi.

Tabel 3.1 Data kimia stainless steel 347 / 347 H. Sumber : http://www.sandmeyersteel.com/347-347H.html ( diakses tanggal 15 Februari 2007 )

  _{W e igh t Pe r ce n t a ge M a x im u m Un le ss Ra n ge is Spe cifie d} 3 4 7 _{17,00- 19,00} ^{Ele m e n t} _{Chrom ium 9,00- 13,00 Nickel}

  Manganese ^2.00 _{Phosphor us 0.045 Sulfur 0.03} Silicon ^0.75 _{0.08 C arbon Colum bium +} T ant alum * * _{I ron} ^{10xC m in t o 1.00 m ax} _{Balance * Also H gr ade w it h Car bon 0.04 - 0.10% .}

• H grade m inim um st abilizer is differ ent form ula.

  Tugas Akhir 2. Sifat fisik stainless steel 347 / 347H.

  Secara fisik stainless steel 347 / 347 H sama dengan stainless steel tipe austenit yang lainnya. Tapi dengan kandungan Cr 17-19 % dan Ni 9-13 % stainless steel ini tahan terhadap korosi pada suhu tinggi dikarenakan karena adanya kandungan colombium (Cb) dimana unsur ini menstabilkan mikrostruktur dengan cara mengikat karbon pada baja untuk membentuk karbida dengan karbon dan cromium.

Tabel 3.2 Data fisik Stainless Steel 347 / 347 H Sumber : http://www.sandmeyersteel.com/347-347H.html ( diakses tanggal 15 Februari 2007 )

  Physical dat a

3 Densit y ( g/ cm )

  Specific Heat ( J/ Kg K) Elect rical Resist ivit y ( m icrohm - cm ( at 20 Deg C) ) Melt ing Point ( Deg C) Modulus of Elast icit y Tension ( psi) Therm al conduct ivit y ( W/ m C) 20 C

  0 0

  7,98 500

  72 1400

  28x10

  6

  13

  Tugas Akhir

3.2 Perancangan Tabung Reaktor SAMOP

  Pada perancangan Tabung Reaktor Samop ini hanya diketahui tebal dan diameter luar tabung , yaitu 300 mm atau 0,3 m. Dengan permintaan kapasitas tabung 25 liter maka dapat dicari tinggi tabung, yaitu dengan rumus volume tabung ₂ V = ¼ π x D h ........................................................................................... ( 3.1) x

  Dengan : V : Volume tabung (liter) : Diameter dalam tabung (mm). D _i : tinggi tabung (mm). h Maka : ₂

  π Di V = ¼ h

  4xV h = ₂ πD _{i 6}

  4x25x10 h = ₂ 3 .14x294 h

  = 367,6 mm Setelah data-data dimasukkan rumus 3.1 maka tinggi tabung didapat 368 mm. Untuk bagian-bagian lain pada tabung sesuai dengan pihak BATAN selaku pemesan, tetapi tidak mempengaruhi fungsi tabung itu sendiri tetapi mendukung dalam operasional tabung.

  Tebal tabung dirancang menggunakan program PERANCANGAN STEAM

  BOILER DENGAN BAHAN STAINLESS STEEL TIPE 347 ATAU 347H ,

  yang dibuat oleh St. Heru Cahyana.Gambar programnya dapat dilihat pada gambar 3.1.

  Tugas Akhir

Gambar 3.1 program perhitungan tebal tabung

  Dengan memasukkan data-data seperti diameter luar 300 mm, temperatur desain 70 C, corrosion allowance 0,1 dengan lama operasi 15 tahun jadi 1,5 mm dan tekanan yang bekerja 1,5 atm yang dikonversi ke Mpa menjadi 0,1520 Mpa.

  Dapat dilihat pada gambar 3.1 tebal yang didapat adalah tabung 1,5875 mm

  

)

  Karena cairan uranium nitrat (UO (NO yang akan disimpan dalam tabung _{2 3 2)} bersifat korosif dengan pH = 2, perancang menambah tebal tabung menjadi 2 kali yaitu 3mm..

  Tugas Akhir

  Untuk corrosion allowance ss 347 pada pH =2 adalah 0,1 mm/tahun, karena umur tabung dirancang 15 tahun maka corrosion allowance menjadi 1,5 mm/tahun.

3.3 Pengelasan Tabung.

  Las adalah proses penyambungan dua potong logam atau lebih dengan pelumeran. Yaitu, kedua bagian yang dilas ditempatkan yang dengan baik dan dipanasi dengan busur listrik atau busur oksitelin.

  Dalam penggunaanya perancang memilih bahan stainless steel karena bahan tersebut mempunyai sifat tahan korosi yang sangat baik. Karena kondisi tersebut stainless steel membutuhkan penyambungan logam dengan las yang sangat bagus. Pengelasan pada stainless steel lebih rentan dibandingkan dengan pengelasan baja karbon (carbon steel) atau baja paduan rendah (low-alloy steel).

  Tabung Reaktor SAMOP ini dibuas menggunakan standar Eropa, karena operator weldingnya bersertifikat welding eropa yang dapat dilihat pada halaman lampiran. Untuk standarnya EN 10217 (welding tube stainless steel) dan SOP (standar operasional pengelasan) yang dikeluarkan oleh Dirjen Perindustrian tentang prosedur standar kerja untuk pengelasan.

  Proses pengelasan stainless steel dalam pelaksanaanya berbeda-beda berdasarkan jenis grade stainless steel tersebut apakah stainless itu grade austenit, ferit atau martensit. Karena akan mempengaruhi dalam penggunaan elektroda dalam pengelasan yang harus sesuai dengan komposisi logam dasarnya. Perhatian khusus harus diberikan pada waktu pengelasan untuk menghindari korosi pada sambungan las.

  Tugas Akhir

  Ada 4 faktor penting dalam pengelasan stainless steel, yaitu : 1. Komposisi dasar dan komposisi metalurgi logam.

  2. Pemilihan jenis elektroda yang digunakan.

  3. Pemilihan proses pengelasan.

  4. Prosedur dan teknik pengelasan yang baik. Pada pengelasan Tabung Reaktor SAMOP ini menggunakan pengelasan jenis TIG (Tungtens Inert Gas). Pengelasan ini meleburkan kedua filler metal dan sambungan sudut ini dikerjakan dengan menggunakan gas tunsten sebagai elektroda sedangkan filler menggunakan SS 347 berdasarkan tabel 3.3 dan berdasarkan standar eropa EN288 part 17w11 tentang pengelasan stainless steel tipe austenit.

  Dalam prosesnya ada semacam perisai pelindung yang berupa gas argon dan helium yang berfungsi sebagai pelindung pada waktu mengelas sehingga tidak terjadi kotoran atau tatal yang dihaslkan oleh elektroda. Argon, helium atau campuran keduanya digunakan sebagai gas pelindung karena keduanya tidak bereaksi terhadap material yang dilas. Skema las TIG (Tungsten Inert Gas) dapat dilihat pada gambar 3.2 dan gambar 3.3

  Tugas Akhir

Tabel 3.3 Tabel pemilihan filler untuk mengelas Sumber : www. KEY to STEEL/welding SS Article.htm (diakses tanggal

  15Februari 2007

  Tugas Akhir

Gambar 3.2 sket pengelasan dengan TIG (Tungsten Inert Gas)Gambar 3.3 sket gambar gas pelindung pada TIG ( Tungsten Inert Gas)

  Tugas Akhir

3.4 Bagian-bagian Tabung

  Tugas Akhir 1. Lubang sensor.

  Lubang sensor pada Tabung reaktor SAMOP berfungsi sebagai tempat untuk memasukkan sensor volume, suhu dan sensor radiasi pada tabung.

  2. Handle Tabung. Handle ini berfungsi sebagai cantelan untuk tabung sewaktu diangkat,karena tabung jika diisi oleh uranium nitrat akan memiliki radiasi sehingga untuk mengangkatnya menggunakan katrol.

  3. Tempat Neutron. Sebagai tempat dudukan neutron untuk ditembakkan ke tabung.

  4. Penghubung pipa. Gunanya sebagai penghubung pipa tabung Reaktor SAMOP dengan pipa dari tabung sumber uranium nitrat.

  5. Saluran masuk. Berfungsi untuk mengalirkan cairan uranium nitrat dari tabung penyimpanan ke Tabung Reaktor SAMOP dan tempat saluran untuk mengalirkan ke tempat absorbent atau tempat penyaringan.

  6. Badan tabung. Sebagai tempat penyimpanan uranium nitratnya, dimana akan terjadi reaksi fisi.

  7. Saluran udara. Pipa saluran udara ini berfungsi untuk membuang gas dari uranium nitrat ke tabung absorbent.

  Tugas Akhir

3.5 Proses pembuatan Tabung Reaktor SAMOP

  Dalam proses pengerjaan tabung ini menggunakan berbagai macam peralatan, yaitu mesin bubut, mesin bending, mesin roll plat, mesin milling, mesin shearing dan las TIG (Tungsten Inert Gas). Untuk langkah awal pekerja mempersiapkan bahan-bahan yang akan dikerjakan dapat dilihat pada gambar 4.1.

  Setelah semua alat dan bahan dipersiapkan maka proses pengerjaan dapat dimulai :

  1. Untuk pengerjaan yang pertama lembaran plat stainless steel dimasukkan kedalam mesin shearing atau mesin potong plat. Setelah lembaran plat tersebut dimasukkan, operator mengeset alat tersebut sesuai dengan ukuran yang diperlukan.

  Tugas Akhir

  2. Untuk mempermudah dalam proses pengerolan, plat stainless steel tersebut dimasukkan kedalam mesin tekuk atau mesin bending .

  Tugas Akhir

  3. Setelah plat stainless steel tersebut dibending, kemudian dilakukan proses pengerolan yang berulang-ulangang hingga membentuk sebuah tabung.

  Pada proses pengerolan akhir sisi plat yang lain juga ditekuk dengan mesin bending, supaya didapatkan bentuk tabung yang sempurna.

  4 Badan tabung sudah terbentuk, operator membuat pipa- pipa saluran pada bagian-bagian tabung. Untuk pipa salurannya, pipa dibuat dari stainless pejal dengan diameter ½ inchi untuk saluran masuk dan ¼ inchi untuk saluran udara dan saluran tempat sensor. Proses pelubangannya menggunakan mesin drill.

  Tugas Akhir

  5. Setelah semua bagian tabung, maka proses selanjutnya adalah proses perakitan menggunakan las TIG (Tunsten Inert Gas). Sebelum dilas bagian-bagian tabung dibersihkan dulu dari segala kotoran dengan tujuan supaya tidak terjadi kontaminasi pada hasil lasan yang dapat mempengaruhi hasil lasannya.

  Tugas Akhir

  6. Untuk finishing akhir pembersihan geram dari sisa-sisa lasan pada bagian dalam dan bagian luar tabun, Pembersihan tidak menggunakan gerinda tetapi menggunakan sikat kawat, dikarenakan dapat mempertipis lasan yang berpengaruh terhadap kekuatan lasan jika terkena tekanan.