## ANALISA SISA UMUR PEMAKAIAN (REMAINING LIFE ASSESMENT) AIR RECEIVER COMPRESSOR TANK MENGGUNAKAN METODE ULTRASONIC TEST
Fuad Khoirul 1 , Muh Amin 2 , Muhammad Subri 3

## ABSTRAK
Pengurangan ketebalan material pressure vessel terjadi karena faktor korosi. Salah satu kontrol untuk mengetahui ketebalan material dengan menggunakan metode ultrasonic test. Hasil dari pengukuran ketebalan digunakan untuk menentukan nilai corrotion rate. Hasil perhitungan dari corrotion rate digunakan untuk menghitung sisa umur pakai dari pressure vessel.
Kata Kunci : Pressure Vessel , Ultrasonic Test , Corrotion Rate .

## PENDAHULUAN
Pada  proses  produksi  suatu  industri  tidak  lepas  dari  penggunaan  peralatan pressure vessel terutama air receiver compressor tank , seperti industri perminyakan, kimia, makanan, pembangkit  dll. Pressure  vessel pasti  memiliki  waktu  pemakaian  sampai pressure  vessel tersebut tidak dapat digunakan kembali.
Pada masa pemakaian dari pressure vessel kemungkinan terjadi kegagalan akan terjadi jika  tidak  dilakukan  kontrol  dan  perawatan  secara  berkala.  Beberapa  penyebab  terjadi kegagalan terjadi karena kelelahan bahan, terjadi korosi dan faktor dari luar lainnya. Salah satu kontrol untuk mengantisipasi kegagalan pressure vessel yaitu dengan menganalisa ketebalan material  dari  waktu  ke  waktu  sehingga  dapat  diketahui  seberapa  besar terjadi  pengurangan material akibat terjadi korosi.
Metode non destruktive test dapat digunakan untuk melakukan pengukuran terhadap pressure vessel yaitu ultrasonic test . Dengan memanfaatkan gelombang ultrasound sehingga ketebalan material dapat dideteksi.
1,2,3 Prodi S1 Teknik Mesin UNIMUS
TRAKSI Vol. 17 No. 1 Juni 2017

## METODOLOGI
Metodologi  yang  digunakan  dalam  penelitian  ini  yaitu  dengan ultrasonic  test untuk mengetahui  ketebalan  material  pada  setiap  bagian  dari  pressure  vessel.  Dari  data  ketebalan tersebut dapat diketahui pengurangan ketebalan pada setiap titik pengambilan.
Data ketebalan tersebut kemudian dianalisa dengan menggunakan perhitungan, untuk mengukur nilai corrosion rate dari setiap titik. Setelah itu dapat diketahui sisa umur pemakaian terkecil dari titik-titik pengambilan ketebalan.
Pressure  yang  digunakan  adalah  air  receiver  tank  untuk  media  udara.  Bahan  yang digunakan  dari  air  receiver  tank  JIS  G3101  SS400.  Alat  untuk  melakukan  ultrasonic  test dengan  menggunakan  DM5E  probe  normal  sudut  0 0 type  EN  501.  Alat  ini  memiliki  dual sensitity  sehingga  tidak  membaca  ketebalan  dari  cat  yang  menempel  pada  pressure  vessel. Pengukuran  dilakukan  dengan  cara  menempelkan  probe  kepada  material  dengan  media couplant  (cairan)  sehingga  gelombang  ultrasound  dapat  membaca  ketebalan  dari  material pressure vessel.

## a. Pengambilan Ketebalan
Pengambilan  ketebalan  dilakukan  pada  bagian head dan shell .  Jumlah  titik pengambilan sebanyak 120 titik. Data yang diperoleh dari pengambilan ketebalan dalam satuan mm. Lokasi pengambilan ketebalan seperti gambar 1 dan gambar 2.
Gambar 1. Pembagian lokasi pada titik circumferential. 90 0 270 180 45 135 225 315
TRAKSI Vol. 17 No. 1 Juni 2017
Gambar 2. Pembagian lokasi pada titik longitudinal
b. Perhitungan corrotion rate
Corrotion rate dapat diketahui dengan menghitung menggunakan rumus dari API 510 tahun 2014 7.1.1.1 percepatan laju korosi:
𝐶𝑜𝑟𝑟𝑜𝑠𝑖𝑜𝑛 𝑅𝑎𝑡𝑒 (𝐿𝑇) = 𝑡 −   𝑡 ∆𝑇(𝑦𝑒𝑎𝑟𝑠) Dimana: 𝑡 =   nilai hasil pengukuran ketebalan material ketika pressure vessel mulai terkena korosi (mm)
𝑡 =  nilai hasil pengukuran ketebalan material ketika pressure vessel dilakukan
pemeriksaan sebelumnya (mm) 𝑡 =   nilai hasil pengukuran ketebalan material pada saat dilakukan pemeriksaan terakhir (mm)
Corrosion Rate (CR) = nilai besarnya laju korosi pada material (mm/tahun)
c. Menghitung nilai remaining life
Remaining life ditentukan dengan menggunakan rumus sebagai berikut:
𝑅𝑒𝑚𝑎𝑖𝑛𝑖𝑛𝑔 𝐿𝑖𝑓𝑒 (𝑅𝐿) = 𝑡 − 𝑡
𝐶𝑜𝑟𝑟𝑜𝑠𝑖𝑜𝑛 𝑅𝑎𝑡𝑒 (𝐶𝑅)
A B C D E F G H I J O M L K N
Dimana:
𝑡 =   hasil pengukuran ketebalan material pada saat dilakukan pemeriksaan terakhir (mm)
𝑡 =   nilai ketebalan yang dipersyaratkan pada design calculation yang tidak termasuk corrosion allowance dan toleransi ketebalan dari pabrikan (mm)
Remaining Life (RL) = Sisa umur penggunaan (tahun)
Ketebalan  yang  dipersyaratkan  (t requirement )  untuk  shell  dihitung  berdasarkan longitudinal stress dengan rumus 1.1 dan circumferential stress dengan rumus 1.2.
(1)
(2)
Dimana:
t    = ketebalan minimum shell yang diperlukan, inches (mm)
P   = tekanan desain internal , psi (kPa)
R  = jari-jari dalam shell , inches (mm)
S   = tegangan ijin maksimum, psi (kPa)
E  = efisiensi sambungan las
Sedangkan  nilai  ketebalan  yang  dipersyaratkan  untuk elliptical head dapat  dihitung dengan menggunakan rumus 3.
(3)
Dimana:
t    = ketebalan minimum head yang diperlukan, inches (mm)
P   = tekanan desain internal , psi (kPa)
D  = Diameter dalam head , inches (mm)
S   = tegangan ijin maksimum, psi (kPa)
E  = efisiensi sambungan las

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Air receiver tank yang digunakan untuk udara kompresor memiliki data seperti pada Tabel 1.
Tabel 1. Data air receiver tank. No Deskripsi Rincian Data 1 Jenis / Bentuk Bejana Tekan / Silindris Vertikal 2 Tahun Pembuatan 2001 3 Dimensi 1165 mm (ID) x 1800 mm (L) x 10,0 mm (t) 4 Head type Elliptical Head 5 Tekanan Design 10 kg/cm 2 6 Suhu Operasi 32 0 C 7 Material Carbon Steel (JIS G 3101 SS41) 8 Tebal Shell 10 mm 9 Tebal shell diperlukan  7,352 mm 10 Tebal Head 10 mm 11 Tebal head diperlukan  7,352 mm 12 Media Udara

## Ketebalan
Hasil dari pengambilan data pada air receiver tank didapatkan data ketebalan material air receiver tank pada bagian head dan shell. Variasi ketebalan yang terjadi di bagian head memiliki  skala  yang  lebih  besar  dibandingkan  pada  bagian shell .  Data  hasil  pengambilan ketebalan material dapat dilihat pada Tabel 1 dan grafik 3 untuk penyebaran ketebalan material.
TRAKSI Vol. 17 No. 1 Juni 2017
Tabel 2. Tabel data pengukuran air receiver tank.
Gambar 3. Grafik penyebaran ketebalan pada air receiver tank.
Dari Tabel 1 didapatkan ketebalan top head antara 8,40 mm sampai dengan 9,22 mm sehingga terjadi perbedaan sebesar 0,82 mm. Sedangkan untuk bagian shell memiliki ketebalan antara 8,94 mm sampai dengan 9,00 mm penyimpangan yang terjadi sebesar 0,16 mm. Bagian bottom  head memiliki  ketebalan  antara 8,40  mm  sampai  dengan  9,24  mm  sehingga  terjadi perbedaan sebesar 0,84 mm. Perbedaan ketebalan yang besar pada bagian head dari pada yang terjadi  pada shell menunjukkan  bahwa  pengurangan  material  yang  terjadi  pada head tidak merata.

## a. Menghitung Nilai Corrosion Rate
Data ketebalan pada air receiver tank dihitung untuk mengetahui nilai corrosion rate yang terjadi pada air receiver tank . Umur dari air receiver tank dari proses pembuatan selama 16 tahun. Sedangkan ketebalan awal yang digunakan sebesar 10 mm baik di bagian head dan bagian shell .
Tabel 3. Nilai Corrosion Rate.
Grafik 4 menunjukkan nilai corrotion rate secara nilai corrotion rate terbesar rata-rata terjadi  pada  bagian head dengan  nilai  tertinggi  sebesar  0,100  mm/tahun.  Sedangkan  nilai terendah juga terjadi pada bagian head sebesar 0,048 mm/tahun.
Gambar 4. Grafik Corrosion Rate Air Receiver Tank

## b. Menghitung Nilai Remaining Life
Dalam  menentukan remaining  life dengan  menggunakan  hasil  dari  perhitngan corrotion  rate .  Hasil  dari  perhitungan remaining  life pada  setiap  bagian  dapat  dilihat  pada Tabel  3.  Nilai remaining life dari  hasil  pengambilan  ketebalan  pada air  receiver  tank didapatkan perkiraan minimal umur dari air receiver tank berdasarkan section A - O kisaran 10,48 – 23,97 tahun. Untuk remaining life terkecil 10,48 tahun memiliki ketebalan  material pada saat pengujian sebesar 8,40 mm.
TRAKSI Vol. 17 No. 1 Juni 2017
Tabel 4. Nilai remaining life air receiver life.
Gambar 5. Grafik Hubungan Thickness Reduction Terhadap Remaining Life pada Sudut 270° Section A .

## KESIMPULAN
1. Ketebalan  material air  receiver  tank terjadi  penurunan  secara  keseluruhan  pada  saat dilakukan  pengujian.  Nilai  ketebalan  tertinggi  sebesar  9,24  mm  sedangkan  nilai ketebalan  terendah  8,40  mm  dari  ketebalan  awal  sebesar  10,00  mm  dan minimum requirement sebesar 7,352 mm.
2. Perkiraan remaining life dari air receiver tank tertinggi sebesar 39,75 tahun dan terendah sebesar 10,48 tahun.

## DAFTAR PUSTAKA
Bassani Pablo Vinícius. 2009. Pressure Vessel Failure Analysis . Gramado: ABCM Bardal, E, and Drugli, J.M. 2004. Corrosion Detection and Diagnosis , in Materials Science and Engineering.
Bruce L. Bramfitt. 2006. Chapter 1 Carbon & Alloy Steel . Pennsylvania: Insternational Stell Group Inc.
Charles J. Hellier. 2003. Handbook of Nondestructive Evaluation . New York: The Mc Graw- Hill.
Davis J.R. 2000. Corrosion: Understanding The Basics, Chapter1 The Effects And Economic Impact Of Corrosion . Ohio: ASM International.
Dennis R, Moss. 2004. Pressure Vessel Design Manual. Oxford: Gulf Professional Publishing is an imprint of Eisevier.
Eugene F. Megyesy. 1972. Pressure Vessel Handbook Twelfth Edition. Oklahoma: Pressure Vessel Publishing,inc.
Gandy D. 2007. Carbon Steel Handbook . . Callifornia: Electric Power Research Institute. International Atomic Energy Agency. 2013. Training Guidelines in Non-Destructive Testing Techniques:  Manual  for  Visual  Testing  at  Level  2 .  Vienna:  International  Atomic Energy Agency.
Nabhani Farhad, Ladokun Temilade, Askari Vahid. 2012. Reduction of stresses in Cylindrical Pressure Vessels Using Finite Element Analysis . Middlesbrough: Teesside University, School of Science and Engineering.
The American Petroleum Institute. 2000. API Recommended Practice 579, Fitness for Service,
First Edition . Washington D.C.: The American Petroleum Institute. The  American  Petroleum  Institute.  2000. Pressure  Vessel  Inspection  Code:  In-service Inspection, Rating, Repair, and Alteration . Washington D.C.: The American Petroleum Institute.
The American Society of Mechanical Engineers. 2013. ASME BPVC Section IID – Material . New York: The American Society of Mechanical Engineers.
The American Society of Mechanical Engineers. 2013. ASME BPVC Section VIII Division 1 : Rules For Construction Of Pressure Vessels 2013 Edition . New York: The American Society of Mechanical Engineers.
Shivprakash Iyer, Andrea J. Schokker, Sunil K. Sinha. 2002. Ultrasonic Imaging–A Novel Way To Investigate Corrosion Status Inpost-Tensioned Concrete Members . Pennsylvania: Indian Institute of Science.
Vishal V Prof.. Saidpatil#1,Prof. Arun S. Thakare. 2014. Design & Weight Optimization of Pressure Vessel Due to Thickness Using Finite Element Analysis International Journal of Emerging Engineering Research and Technology Volume 2, Issue 3, June 2014, PP 1-8.

## PENULIS:
1. FUAD KHOIRUL
Prodi S1 Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Semarang Jl. Kasipah No. 12 Semarang
2. MUH AMIN
Prodi S1 Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Semarang Jl. Kasipah No. 12 Semarang e-mail: amin@unimus.ac.id Website: http://muh-amin.com

## 3. MUHAMMAD SUBRI
Prodi S1 Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Semarang Jl. Kasipah No. 12 Semarang e-mail: subrimakkasau@gmail.com