STUDI EKONOMIS PENGARUH POST WELD HEAT TREATMENT TERHADAP UMUR PIPA OLEH : NICKY ERSANDI NRP. 4105 100 041 DOSEN PEMBIMBING : DONY SETYAWAN, ST., M.Eng
1. PENDAHULUAN A. Latar belakang Material kapal harus mempunyai umur (life time) +/- 25 tahun. Pipa JIS STPG 370E merupakan pipa sistem ballast. Pipa JIS STPG 370E bekerja pada medium yang korosif. Tegangan sisa timbul pada proses pengelasan. Tegangan sisa mempengaruhi sifat kekuatan sambungan las dan mempercepat laju korosi. Proses PWHT yg dipilih adalah PWHT (< /= 250 0 C) dengan pendinginan cepat.
B. Perumusan Masalah Pengaruh temperatur pada proses perlakuan panas pasca pengelasan terhadap laju korosi. Temperatur yang memiliki laju korosi minimum pada material pipa JIS STPG 370E dengan holding time 60 menit dengan media pendinginan air. Harga laju korosi minimum pada material pipa JIS STPG 370E dengan holding time 60 menit dan media air. Penambahan umur material pipa JIS STPG 370E jika dilakukan PWHT.
C. Tujuan Mengetahui pengaruh temperatur pada proses perlakuan panas pasca pengelasan terhadap laju korosi. Mengetahui Temperatur yang memiliki laju korosi minimum pada pipa JIS STPG 370E dengan holding time 60 menit dengan media pendinginan air. Mengetahui harga laju korosi minimum pada pipa JIS STPG 370E dengan holding time 60 menit dengan media pendingin air. Mengetahui penambahan umur material pipa JIS STPG 370E jika dilakukan PWHT.
D. Manfaat Mengetahui penambahan umur pada pipa JIS STPG 370E setelah mengalami proses PWHT.
E. Hipotesis Semakin turun nilai laju korosi pada pipa JIS STPG 370E, umur pipa JIS STPG 370E akan bertambah.
E. Batasan Masalah Material plat yang digunakan adalah pipa JIS STPG 370-E Diameter 60.5 mm Sch 80. Electrode E6019 diameter 2.6 mm. Electrode E7016 diameter 3.2 mm. Sambungan Butt Join. Pengelasan menggunakan SMAW. Pengujian laju korosi dengan sel tiga elektroda. Suhu pengujian adalah 150ºC, 200ºC, dan 250ºC Holding time 60 menit. Media pendinginan air.
2. LANDASAN TEORI Korosi adalah gejala destruktif yang mempengaruhi hampir semua logam [Trethewey, et, al, 1991] Perlakuan panas adalah kombinasi operasi pemanasan dan pendinginan terhadap logam/paduan dalam keadaan padat dengan waktu tertentu, dimaksudkan untuk memperoleh sifat tertentu [Suherman, 2001]. Stress Relieving/Stress-Relief Anneling adalah suatu siklus pemanasan yang bertujuan untuk menghilangkan internal streess dengan cara pemanasan selama beberapa jam dengan pendinginan pada air, dimana cirinya adalah pekerjaan mengalami pemanasan pada suhu 150 250 0 C [Diktat Ilmu bahan]. Pipa JIS STPG 370E termasuk dalam kategori baja karbon rendah. Sel tiga elektroda adalah perangkat laboratorium baku untuk penelitian kuantitatif terhadap sifat-sifat korosi bahan [Trethewey, et, al, 1991]
3. METODOLOGI Peralatan Pengujian Prosedur Pengujian Pembuatan Specimen Pengujian PWHT Hasil Pengujian Foto Mikro Hasil Pengujian Korosi Hasil Pengujian Foto Makro Hasil
Foto mesin Cutting (Potong) Foto Mesin las SMAW Foto Mesin Furnace Foto Rangkaian Sel Tiga Electrode Foto Larutan NaCl Foto Mesin gergaji Kembali
Waktu dan Temperatur Pemanasan Grafik Variasi Pemanasan Kembali
1. Tanpa Perlakuan Panas 2. Pemanasan 150 0 C HAZ Base Metal Weld Metal HAZ Base Metal Weld Metal
3. Pemanasan 200 0 C HAZ Base Metal Weld Metal 4. Pemanasan 250 0 C Kembali HAZ Base Metal Weld Metal
1. Data Pengujian di D3 Teknik Kimia ITS Rumus Diagram Tafel
PERHITUNGAN LAJU KOROSI Rumus laju korosi = K ai/nd mpy (fontana, M.G, 1986) Dimana K = konstanta (0.00372 mmpy) a = berat atom logam terkorosi i = kecepatan arus (μa/cm3) n = jumlah elektron valensi logam terkorosi D = density logam terkorosi (gr/ cm3) Kembali
Potensial (ma) DIAGRAM TAFEL Grafik polarisasi untuk specimen 1 tanpa panas 22.5 20 17.5 y = 21.50x - 57.13 15 12.5 10 7.5 5 2.5 0-2.5 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5-5 -7.5-10 -12.5 y = -14.24x + 41.14-15 -17.5-20 Log (I/A) Perhitungan
PERHITUNGAN LAJU KOROSI PADA MATERIAL 1 Y1 = 21.508-57.13 Y2 = -14.245+ 41.142 Log (Icorr) = 0.364 Icorr = 2.311 K = 0.00327 mmpy a = 54.938 gr n = 2 D = 7.674 gr/cm 3 Laju Kor = 0.027051 mmpy
2. Data Pengujian Dengan Alat Yang Baru Untuk Material Tanpa Perlakuan Panas Untuk Material 1 V(mV) I(mA) I(Mikro Ampere) I/A Log I/A V(mV) I(mA) I(Mikro Ampere) I/A Log I/A 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0.90 897 307.192 2.48741-1 -0.86-860 -294.521 2.469116 2 1.84 1842.1 630.856 2.79993-2 -1.764-1764 -604.11 2.781116 3 2.79 2787.2 954.521 2.97979-3 -2.668-2668 -913.699 2.960803 4 3.73 3732.3 1278.18 3.10659-4 -3.572-3572 -1223.29 3.087529 5 4.68 4677.4 1601.85 3.20462-5 -4.476-4476 -1532.88 3.185507 6 5.62 5622.5 1925.51 3.28455-6 -5.38-5380 -1842.47 3.265399 7 6.57 6567.6 2249.18 3.35202-7 -6.284-6284 -2152.05 3.332853 8 7.51 7512.7 2572.84 3.41041-8 -7.188-7188 -2461.64 3.391225 9 8.46 8457.8 2896.51 3.46187-9 -8.092-8092 -2771.23 3.442673 10 9.40 9402.9 3220.17 3.50788-10 -8.996-8996 -3080.82 3.488667 11 10.35 10348 3543.84 3.54947-11 -9.9-9900 -3390.41 3.530252 12 11.29 11293.1 3867.5 3.58743-12 -10.804-10804 -3700 3.568202 13 12.24 12238.2 4191.16 3.62233-13 -11.708-11708 -4009.59 3.6031 14 13.18 13183.3 4514.83 3.65464-14 -12.612-12612 -4319.18 3.635401 15 14.13 14128.4 4838.49 3.68471-15 -13.516-13516 -4628.77 3.665465 Rumus Diagram Tafel
PERHITUNGAN LAJU KOROSI Rumus laju korosi = K ai/nd mpy (fontana, M.G, 1986) Dimana K = konstanta (0.00372 mmpy) a = berat atom logam terkorosi i = kecepatan arus (μa/cm3) n = jumlah elektron valensi logam terkorosi D = density logam terkorosi (gr/ cm3) Kembali
Potensial (ma) DIAGRAM TAFEL Grafik polarisasi untuk specimen 1 tanpa panas 17.5 15 12.5 10 y = 3.771x - 4.214 7.5 5 2.5 0-2.5-5 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 y = -3.796x + 4.224-7.5-10 -12.5-15 -17.5 Log (I/A) Perhitungan
PERHITUNGAN LAJU KOROSI PADA MATERIAL 1 Y1 = 3.771 4.214 Y2 = -3.796 + 4.224 Log (Icorr) = 0.897 Icorr = 7.885 K = 0.00327 mmpy a = 54.938 gr n = 2 D = 7.674 gr/cm 3 Laju Kor = 0.092288 mmpy Kembali
4. ANALISA Foto Mikro Spesifikasi Prasentase Kandungan Pearlite (%) BM Tanpa perlakuan Panas 25.19 BM 150 0 C 27.46 BM 200 0 C 28.23 BM 250 0 C 32.52 Spesifikasi Prasentase Kandungan Pearlite (%) WM Tanpa perlakuan Panas 27.73 WM 150 0 C 29.81 WM 200 0 C 33.98 WM 250 0 C 47.38 Pada daerah Base Metal Pada daerah Weld Metal Spesifikasi Prasentase Kandungan Pearlite (%) HAZ Tanpa perlakuan Panas 23.96 HAZ 150 0 C 24.67 HAZ 200 0 C 25.19 HAZ 250 0 C 44.85 Pada daerah HAZ Grafik
Prosentase Luasan Pearlite (%) Prosentase Luasan Pearlite (%) Hubungan Perlakuan Panas Dengan Prosentase Luasan Kandungan Pearlite Pada Base Metal Hubungan Perlakuan Panas Dengan Prosentase Luasan Kandungan Pearlite Pada Weld Metal 35 30 25 20 15 10 5 0 0 50 100 150 200 250 300 50 40 30 20 10 0 0 50 100 150 200 250 300 Temperature ( 0 C ) Temperature ( 0 C )
4. ANALISA Pengujian Korosi Hasil Perhitungan Laju Korosi Pada Pipa JIS STPG 370E Temperatur No i kor Laju korosi Laju korosi pemanasan Material (μa/cm 2 ) (mmpy) rata-rata(mmpy) 1 7.885 0.092288 Tanpa Pemanasan 2 7.896 0.092423 0.092397 3 7.901 0.092481 1 7.687 0.089978 150ºC 2 7.703 0.090167 0.090102 3 7.703 0.090161 1 7.652 0.089566 200ºC 2 7.6507. 0.089539 0.089539 3 7.647 0.089511 1 7.630 0.08931 250ºC 2 7.600 0.088957 0.089028 3 7.588 0.088817 Grafik
4. ANALISA Pengujian Korosi Hasil Perhitungan Penambahan Umur Pipa JIS STPG 370E Berdasarkan BKI vol 1 sect. 3 C 2.4.3, Repair material tidak boleh kurang dari 80% t.
4. ANALISA Foto Makro.Hasil Reaksi Kimia Anoda: 2Cl - Cl 2 + 2e Oksidasi Katoda: 2H 2 O + 2e H 2 + 2OH - +...Reduksi 2Cl - + 2H 2 O Cl 2 + H 2 + 2 OH - Anoda: Fe Fe 2+ + 2e x2...oksidasi Katoda: O 2 + 4H + + 4e 2H 2 O + x1...reduksi Anoda: 2Fe 2Fe 2+ + 4e Katoda: O 2 + 4H + + 4e 2H 2 O + 2Fe + O 2 + 4H + 2Fe 2+ + 2H 2 O Anoda: 2Fe 2+ 2Fe 3+ + 2e x2 Katoda: O 2 + 4H + + 4e 2H 2 O + x1 Anoda: 4Fe 2+ 4Fe 3+ + 4e Katoda: O 2 + 4H + + 4e 2H 2 O + 4Fe 2+ + O 2 + 4H + 4Fe 3+ + 2H 2 O 2Fe 3+ + (x + 3) H 2 O Fe 2 O 3. x H 2 O + 6H + 2Fe 3+ + 3/2 O 2 + x H 2 O + H + Fe 2 O 3 x H 2 O + 6 H + Korosi
5. KESIMPULAN PWHT mempengaruhi perubahan struktur mikro pipa JIS STPG 370E. Temperatur pemanasan 250 0 C, memiliki nilai laju korosi yang minimum. Laju korosi minimum pipa JIS STPG 370E adalah 0.089028 mmpy. Umur pipa JIS STPG 370E bertambah 1 tahun.
6. SARAN Melakukan pengujian impact dan micro hardness agar diperoleh seberapa besar pengaruh proses perlakuan panas pasca pengelasan terhadap kekerasan, ketangguhan dan keuletan. Menambah variasi jenis material agar dapat dibandingkan nilai ekonomisnya terhadap laju korosi.
TERIMA KASIH