## STUDI KOROSI SAMBUNGAN SIKU PADA MEDIA UJI POMPA DENGAN MENGGUNAKAN METODE CFD
ALFIAN RAHMAT 1 , HADI PRANOTO 2 ,
1 Program Studi Teknik Mesin (Universitas Mercu Buana Jakarta)
2 Program Studi Teknik Mesin (Universitas Mercu Buana Jakarta) Email: rahmatalfian.ar@gmail.com

## ABSTRAK
Aliran fluida telah dilaporkan dapat menyebabkan erosi pada permukaan yang diakibatkan oleh aliran fluida  itu  sendiri.  Proses  ini  dinamakan  impingement,  yaitu  proses  terjadinya  korosi  erosi  akibat adanya  aliran  fluida  yang  menyebabkan  high  wall  shear  stress  pada  permukaan  yang  dapat menggerus  permukaan  logam.  Sambungan  siku  merupakan  salah  satu  bagian  yang  paling  besar menerima  dampak  dari  erosi  aliran  fluida.  Maka  dilakukan  analisa  laju  korosi  pada  sambungan  siku dan  simulasi  CFD.  untuk  mengetahui  tekanan  maksimum  dan  titik  kritis  yang  memungkinkan terjadinya  korosi  pada  elbow.  Tujuan  penelitian  ini  adalah  untuk  mengetahui  laju  korosi  dari  material elbow dan menganalisa titik kritis korosi pada elbow dari media uji pompa.  Metodologi penelitian laju korosi  menggunakan  metode  rendam.  Sampel  yang  digunakan  yaitu  elbow  galvanis  lalu  ditimbang. Kemudian sampel direndam didalam air selama waktu tertentu. Setelah direndam, sampel ditimbang kembali  dan  laju  korosi  dapat  ditentukan  dengan  rumus.  Hasil  dari  penelitian  didapatkan  nilai  laju korosi sebesar 8.71 mpy. Dengan hasil simulasi CFD yang dilakukan dapat diketahui bahwa titik kritis pada elbow terletak pada bagian radius luar elbow. Nilai tekanan maksimum yang terjadi pada elbow sebesar 1572.26 Pa.
Kata kunci : Sambungan siku, Laju Korosi, CFD

## ABSTRACT
Fluid flow has been shown to cause erosion on the surface caused by the fluid flow itself. This process is  called  impingement,  which  is  the  process  of  erosion  corrosion  due  to  the  flow  of  fluid  that  causes high  wall  shear  stress  on  surfaces  that  can  erode  metal  surfaces.Elbow  connection  is  one  of  the largest parts that receives the impact of fluid flow erosion. Then an analysis is conducte the corrosion rate on the elbow connection and CFD simulations to analyze critical point which allows corrosion on the  elbow.  The  purpose  of  this  study  was  to  determine  the  corrosion  rate  of  elbow  material  and analyze  the  corrosion  critical  point  in  the  elbow  of  the  pump  test  media.  Corrosion  rate  research method uses the soak method. The sample used was elbow galvanized and then weighed. Then the samples  are  soaked  in  water  for  a  certain  time.  After  soaking,  the  sample  is  weighed  again  and  the corrosion  rate  can  be  determined  by  the  formula.  The  results  of  the  study  obtained  a  value  of corrosion rate 8.71 mpy. From the results of CFD simulations, it can be seen that the critical point in the elbow is located in the outside radius the elbow. The maximum pressure value that occurs in the elbow is equal to 1572.26 Pa.
Keywords: Elbow connection, Corrosion Rate, CFD

## 1. PENDAHULUAN
Dalam  perkembangan  teknologi  dan industry  penggunaan  logam  sebagai  salah satu  material  sangat  besar  peranannya,  akan tetapi  dalam  kenyataannya  banyak  factor yang  menyebabkan  daya  guna  logam  ini menurun. Dalam kehidupan sehari-hari banyak  ditemukan  material  yang  umurnya lebih  singkat  dari  yang  ditentukan[1].  Pipa merupakan  bagian  penting  dalam  kehidupan sehari  hari  baik  di  masyarakat  maupun industri.  Pipa  digunakan  sebagai  tempat mengalirnya  suatu  fluida  air  ataupun  gas. Jenis  pipa  dipilih  berdasarkan  jenis  fluida yang  akan  dialirkan,  jumlah  fluida  yang  akan dialirkan, temperatur fluida yang akan dilairkan,  kondisi  lingkungan,  aplikasi  fluida yang  dialirkan.  Korosi  atau  pengkaratan merupakan  suatu  peristiwa  kerusakan  atau penurunan  kualitas  suatu  bahan  logam  yang disebabkan  oleh  terjadinya  reaksi  terhadap lingkungan[2].  Aliran  fluida  telah  dilaporkan dapat  menyebabkan  erosi  pada  permukaan yang  diakibatkan  oleh  aliran  fluida  itu  sendiri. Proses  ini  dinamakan  impingement,  yaitu proses  terjadinya  korosi  erosi  akibat  adanya aliran  fluida  yang  menyebabkan  high  wall shear  stress  pada  permukaan  yang  dapat menggerus  permukaan  logam  [3].  Fenomena erosi-korosi  menyebabkan  keausan  ketika partikel  abrasif  berada  dalam  larutan  cair misalnya  air;  itu  disebabkan  oleh  gerakan relatif  dari  padatan  yang  kontak  dengan permukaan  [4].  Imbas  dari  terjadinya  korosi tersebut  adalah  menurunkan  kekuatan  dari pipa  itu  sendiri  sehingga  mempercepat terjadinya kebocoran pipa  maupun kegagalan [5].  Meskipun  fenomena  erosi  korosi  pada pipa  ditandai  dengan  pengurangan  ketebalan dinding pipa secara menyeluruh pada komponen  perpipaan,  namun  hal  ini  lebih sering  terjadi  di  area  tertentu  yang  memiliki turbulensi  tinggi  [6].  Biasanya  perpipaan dengan  kecepatan  aliran  air  yang  tinggi memiliki nilai FAC (flow accelerated corrosion) melebihi  0,0001  m  /  tahun  di  beberapa  lokasi dan  salah  satunya  adalah  sambungan  siku [7].  Fitting  atau  sambungan  dalam  instalasi sistem  perpipaan  berfungsi  untuk  mengubah arah  aliran,  menyebarkan  aliran,  menambah atau  mengurangi  aliran  [8]. Elbow atau  siku merupakan  jenis  sambungan  pipa  yang digunakan  untuk  merubah  arah  aliran  [9]. Pencegahan  terhadap  korosi  telah  banyak dilakukan  untuk  mengurangi  laju  korosi.  Hal yang  bisa  dilakukan  untuk  permasalahan korosi  hanyalah  pengurangan  laju  korosinya karena  dari  asalnya  korosi  memang  tidak
dapat  dihilangkanhanya  dapat  dikurangi  laju korosinya  dan  dilakukan  pencegahan  berupa penghitungan prediksi laju korosinya [10]. Ada berbagai  pendekatan  untuk  memprediksi kemungkinan  dan  laju  korosi  percepatan aliran.  Pengujian  telah  melibatkan  komponen aktual  atau  spesimen  yang  dipilih.  Selain  itu ada  model  teoritis  atau  empiris,  beberapa berbasis komputer, tersedia untuk memungkinkan prediksi serangan [11].
Meningkatnya  permintaan  CFD  dalam menyelesaikan  banyak  masalah  aliran  fluida berkembang di dalam komunitas ilmiah[12].
Tujuan  penelitian  ini  adalah  untuk mengetahui  laju  korosi  dari  material elbow dan menganalisa  titik kritis korosi pada elbow dari media uji pompa.

## 2. METODE

## 2.1 Diagram Alir
Gambar  dibawah  ini  menununjukkan  diagram alir penelitian ini .

## 2.2 Persiapan Penelitian
Penelitian  ini  dilakukan  pada elbow keluaran pompa  dari  media  uji  pompa  yang  telah dibuat.  Gambar  1  menunjukkan  letak elbow yang di analisa.
Gambar 1Media Uji Pompa
Metode yang digunakan untuk mengetahui  laju  korosi  dari elbow yaitu metode  kehilangan  berat  atau Weight  Gain Loss. Bahan yang digunakan untuk penelitian ini  adalah  elbow  90°  berbahan  galvanis dengan  diameter  1  ½  inch.  Elbow  di  potong menjadi  2  agar  dapat  terlihat  bagian  dalam elbow.

## Spesifikasi Pipa
Nominal Pipe Size 1 ½ Outside Diameter 1.900 inch Wall Thickness 0.145 inch Inside Diameter 1.610 inch Schedule 40 Tabel 1Spesifikasi Elbow
Spesimen Elbow akan  di  rendam  di dalam air selama selang waktu tertentu dan di ukur perbedaan berat yang terjadi pada elbow kemudian akan dihitung laju korosi dari elbow dengan rumus :
CR = Corrosion Rate (mpy)
W = Weight Loss (g) K = Konstanta Factor (3.45 x 10 6 mpy) A = Surface Area (cm 2 ) t = Expossure Time (hr) ρ = Density Spesimen g/cm 3 ) Membuat  model  dan  melakukan analisa simulasi menggunakan software ANSYS
Gambar 2Model 3D elbow
Untuk  melakukan  simulasi  aliran  fluida menggunakan  ANSYS  ada  beberapa  data yang  harus  dimasukkan,  salah  satunya  yaitu kecepatan  alir  fluida  (v).  Kecepatan  alir  fluida dapat diitung dengan menggunakan rumus :
A Q v  Q
= Debit aliran (m 3 /s) v = Kecepatan aliran (m/s) A = Luas permukaan (m 2 ) Untuk  melakukan  perhitungan  kecepatan aliran  fluida,  debit  aliran  dari  pompa  harus  di ketahui.

## Spesifikasi Pompa
Brand Yuema xa 32/12 Qapacity (m 3 /h) 9 Head (m) 5 Speed (rpm) 1450 Motor Power 0.55 kw Tabel 2Spesifikasi Pompa

## 3. HASIL
3.1  Laju Korosi
Dari  hasil  pengujian  perendaman elbow didapatkan data perubahan bobot pada sampel elbow
Table 1 Data Penimbangan Waktu (jam) Bobot (gram) 0 118.5688 24 118.5063 48 118.4929 72 118.4824
Setelah melakukan perendaman dan penimbangan  pada  spesimen,  laju  korosi dapat  dihitung  dengan  menggunakan  rumus. Laju korosi dihitung setiap 1 hari perendaman spesimen.
Waktu (jam) Laju Korosi (mpy) 0 - 24 9.60 48 5.83 72 jam 4.42
Tabel 3 Laju Korosi
Laju  korosi  paling  besar  ditunjukkan  pada waktu  24  jam  yaitu  9.60  mpy.  Hal  ini  dapat disebabkan  oleh  lapisan  film  pelindung  yang banyak  terkikis  pada  perendaman  24  jam pertama.  Perbedaan  bobot  awal  dengan perendaman  24  jam  pertama  lebih  besar dibanding  perendaman  selanjutnya  itulah yang  menyebabkan  nilai  laju  korosi  menjadi lebih besar.

## 3.2  Simulasi CFD
Hasil  dari  proses  simulasi  CFD  dapat  dilihat bentuk  aliran  fluida  pada elbow dan  bagian bagian  yang  mendapatkan  tekanan  yang paling beasar pada elbow .
Gambar 3 Result of Fluid Pressure
Dapat  dilihat  pada  gambar  2  tekanan  yang paling  besar  terjadi  pada  bagian  luar  elbow. Sebaliknya pada bagian dalam elbow tekanan yang  terjadi  lebih  kecil  dibanding  area  yang lain.
Gambar 4 Result of Erosion Rate
Gambar  3  menunjukkan  titik  titik  erosi  yang terjadi pada elbow akibat aliran fluida.
Gambar 5 Aliran Partikel Fluida
Gambar  4  menunjukkan  bentuk  aliran  fluida yang  terjadi  didalam elbow .  Tejadi  turbulensi pada bagian radius dalam elbow .

## 4. KESIMPULAN
Dari  hasil  penelitian  laju  korosi  pada elbow alat uji coba pompa dengan melakukan perendaman  menggunakan  media  air,  dapat disimpulkan sebagai berikut :
- Nilai  laju  korosi  selama  perendaman 24  jam,  48  jam,  dan  72  jam  berturut turut adalah 9.60 mpy, 5.83 mpy, dan 4.42  mpy.  Nilai  laju  korosi  rata ratanya adalah 6.61 mpy.
- Hasil simulasi CFD dengan
menggunakan software ANSYS menunjukkan bahwa titik yang terkena  dampak  paling  besar  akibat turbulensi  aliran  adalah  area  sekitar radius  luar elbow .  Dari  gambar  2 dapat  dilihat  bahwa  tekanan  fluida maksimum  yang  terjadi  pada elbow yaitu  1572.26  Pa  terletak  di  bagian radius luar elbow .
Saran  untuk  penelitian  selajutnya  yaitu menganalisa laju korosi pada bagian pipa lain. Memodifikasi  desain  media  uji  pompa  agar dapat  menganalisa  laju  korosi  dari  berbagai jenis logam dengan menambahkan slot untuk menguji material lain.

## 5. DAFTAR PUSTAKA
[1] Syalwadi, “JURNAL APTEK Vol. 5 No.
1,” Anal.  Laju  Korosi  Pada  Sist. Pemipaan  Bawah  Tanah  PT.  Chevron Pacific Indones. , 2013.
[2] H.  R.  Pambudi,  “UNIVERSITAS NEGERI  SEMARANG,” Anal.  KASUS KOROSI PADA PIPA Miny. Sol. , 2016.
[3] M.  H.  El- Sayed,  “Flow  enhanced corrosion  of  water  injection  pipelines,” Eng.  Fail.  Anal. ,  vol.  50,  no.  January, pp. 1 –6, 2015.
[4] C. Sedano-de la Rosa, M. Vite-Torres, J. G. Godínez-Salcedo, E. A. Gallardo-
Hernández,  R.  Cuamatzi-Melendez, and  L.  I.  Farfán- Cabrera,  “Erosion- corrosion  of  X-52  steel  pipe  under turbulent  swirling  impinging  jets,” Wear ,  vol.  376 –377,  pp.  549–556, 2017.
[5] M.  Huda,  U.  N.  Semarang,  A. Nugroho,  and  U.  N.  Semarang, “Identifikasi  Korosi  Erosi  Pada  Pipa
Elbow  Pompa  Axial  PDAM  Kota
Semarang Menggunakan Simulasi
CFD,” no. August, 2017.
[6] K.  Keshtkar,  M.  Nematollahi,  and  A. Erfaninia, “CFX study of flow accelerated corrosion via mass
transfer  coefficient  calculation  in  a double  elbow,” Int.  J.  Hydrogen
Energy ,  vol.  41,  no.  17,  pp.  7036 – 7046, 2016.
[7] H. P. Rani, T. Divya, R. R. Sahaya, V. Kain,  and  D.  K.  Barua,  “CFD  study  of flow  accelerated  corrosion  in  3D elbows,” Ann.  Nucl.  Energy ,  vol.  69, pp. 344 –351, 2014.
[8] H.  Prastowo,  I.  Syarief,  and  H. Fansyuri,  “Damage  Analysis  of  Elbow Fitting  at  Condenser  Air  Conditioning Cooling  System,”  vol.  1,  no.  4,  pp. 250 –260, 2017.
[9] Q.  Qiao,  G.  Cheng,  Y.  Li,  W.  Wu,  H. Hu,  and  H.  Huang,  “Corrosion  failure analyses of an elbow and an elbow-to- pipe  weld  in  a  natural  gas  gathering pipeline,” Eng.  Fail.  Anal. ,  vol.  82,  pp. 599 –616, 2017.
[10] T.  Jst,  “Prediksi  Laju  Korosi  pada Instalasi  Pipa  Logam,”  vol.  2,  no.  2, 2013.
[11] B. Poulson, “Nuclear Power Plant,” vol. 2014, 2014.
[12] G.-H.  Y.  and  C.  L.  Jiyuan  Tu, Computational Fluid Dynamics . 2018.