APLIKASI NON DESTRUCTIVE TEST PENETRANT TESTING (NDT-PT)

## UNTUK ANALISIS HASIL PENGELASAN SMAW 3G BUTT JOINT
Tito Endramawan 1 , Emin Haris 2 , Felix Dionisius 3 , Yuliana Prika 4
1,2,3,4 Jurusan Teknik Mesin, Politeknik Negeri Indramayu, Indramayu, 45252 1,2,3,4 Jl. Raya Lohbener Lama no.8 Kec. Lohbener Kab. Indramayu E-mail : titoendramawan@gmail.com 1 , eminharis@gmail.com 2 , dionisiusfelix@gmail.com 3 yulianaprika@gmail.com 4

## Abstrak
Tujuan dari penelitian ini adalah menentukan spesimen uji agar bisa diterima berdasarkan acceptance criteria ASME.  Penelitian  ini  menggunakan  material mild  steel dengan  nilai  kekerasan  135  HVN dengan ukuran 30 cm x 20 cm x 1,2 cm yang disambungkan dengan proses pengelasan SMAW posisi 3G buttjoint dengan  elektroda rooting LB 52U  diameter  2.6  mm  menggunakan  arus  70  Amper  dan tegangan 380 volt, sedangkan untuk filler menggunakan elektroda LB 5218 diameter 3,2 mm dengan arus 80 Amper dan tegangan 380 volt. Pada proses pengelasan banyak hal terjadi yang dipengaruhi oleh banyak faktor baik yang sengaja maupun yang tidak disengaja. Metode untuk menginspeksi hasil lasan salah satunya dengan uji tidak merusak metode dye penetrant (NDT-PT) yang hasilnya akan ditentukan berdasarkan acceptance  criteria berdasarkan  standar  ASME.  Hasil  pengujian  menunjukkan  adanya discontinuity berupa  adanya  porositas  pada  permukaan  hasil  pengelasan  pada  spesimen  1  terdapat rounded terbesar 5 mm pada  jarak 233 mm  sehingga  berdasarkan acceptance criteria standar AWS dinyatakan hasil pengelasan tersebut accepted dan pada spesimen 2 terdapat discontinuity pada jarak 233 mm dengan ukuran 8 mm sehingga dinyatakan rejected . Hasil rejected ini dapat diperbaiki dengan cara di gouging pada discontinuity tersebut kemudian dilakukan pengelasan.
Kata Kunci: NDT-PT, SMAW, Butt Joint, ASME

## Abstract
The purpose of the research are determine acceptance criteria the specimen based on ASME standard. The research used mild steel materials with hardness 220 HVN with sized 30 cm x 20 cm x 1.2 cm then SMAW welding process position of 3G buttjoint with rooting electrode LB 52U diameter 2.6 mm used current 70 Amper and voltage 380 volt, for Filler used LB 5218 electrode 3.2 mm with current of 80 Amper and voltage of 380 volts. The welding process influenced by many factor which cause failure. The method for inspect result of weld used Non Destructive Test Penetrant Testing (NDT PT) and used ASME  standard  for  acceptance  criteria.  The  test  results  showed  the  discontinuity of  porosity  on  the surface of the welded product in specimen 1 is the largest rounded 5 mm at 233 mm distance so that based on the acceptance criteria of AWS standard, the welding result is accepted and the specimen 2 there is discontinuity at 233 mm with the size of 8 mm so that Otherwise rejected. This rejected result can be improved by gouging the discontinuity and then welded.
Keyword: NDT PT, SMAW, Butt Joint, ASME.

## 1. PENDAHULUAN
Kabupaten  Indramayu  merupakan  daerah  yang  memiliki potensi wisata yang cukup potensial karena kekayaan alam, tradisi, seni dan budaya serta sejarah. Letak Indramayu yang berada  di  pesisir  pantai  memiliki  berbagai  sumber  daya alam  yang  sangat  melimpah  meliputi  hasil  laut  dengan beraneka  ragam  jenis  ikan.  Salah  satu  sumber  daya  alam yang melimpah tersebut diantaranya  minyak mentah yang dapat diolah untuk menjadi bensin, solar, minyak tanah, dan lain-lain[4].
Adanya  industri  pengolahan  minyak  tentu  saja  membuka banyak  lowongan  pekerjaan,  baik  untuk  yang  bersifat
kantoran maupun yang lapangan. Untuk pekerjaan lapangan ini  banyak  sekali  yang  dibutuhkan,  diantaranya  adalah proses pengelsan pipa minyak untuk disalurkan ke daerah- daerah tertentu. Proses pengelasan yang sekarang umumnya dilakukan  dengan  cara  konvensional  maupun  yang otomatis.
Dibalik keunggulan proses pengelasan yang begitu banyak, akan tetapi dalam proses pengelasan logam hasilnya tidak selalu bagus, hal ini terjadi dipengaruhi oleh banyak faktor baik  yang  sengaja  maupun  yang  tidak  disengaja.  Untuk menangani  hal  tersebut  maka  diperlukan  adanya  inspeksi hasil  pengelasan  agar  sesuai  dengan  keinginan  dan  aman untuk  digunakan.  Metode  untuk  menginspeksi  hasil  lasan
salah  satunya  adalah  dengan  uji  tidak  merusak  (NDT) metode dye penetrant . Metode Liquid Penetrant Test (dye penetrant) merupakan metode  NDT  yang  paling  sederhana  namun  mempunyai keunggulan  berupa  kecepatan  dan  keakuratan  dalam mendeteksi  defect  yang  ada  di  permukaan.  Metode  ini digunakan  untuk  menemukan cacat di permukaan terbuka dari  komponen  solid,  baik  logam  maupun  non  logam, seperti keramik dan plastik fiber. Melalui metode ini, cacat pada  material  akan  terlihat  lebih  jelas  dengan  melihat indikasi  pada  permukaan  benda  uji  setelah  disemprotkan developer yang kemudian di sket untuk dijadikan pelaporan kerja yang nantinya akan diterjemahkan untuk acceptance criteria.
Pekerjaan untuk uji NDT yang ada di PT Pertamina RU VI Balongan sangat banyak dilakukan dan bersifat rutin yang biasanya digunakan untuk pengecekan/inspeksi pipa aliran minyak  dan  gas  ke  daerah  lain.  Pekerjaan  ini  pada  saat sekarang masih menggunakan tenaga dari luar Indramayu, hal  ini  dikarenakan  belum  adanya  tenaga  kerja  asal Indramayu  yang  bisa  melakukan  pekerjaan  tersebut, padahal  pekerjaan  tersebut  sangat  mudah  dilakukan  oleh masyarakat  luas  dengan  adanya  pelatihan-pelatihan  untuk uji NDT.
Inspeksi dengan menggunakan metode NDT Penetrant Test ini  merupakan  pekerjaan  yang  menjanjikan  untuk masyarakat Indramayu karena mempunyai nilai yang tinggi namun  dengan  cara  yang  mudah  dan  waktu  cepat. Berdasarkan  keterangan  yang  diperoleh  dari  pihak  sub- kontraktor  untuk  pekerjaan  NDT  Penetrant  Test  ini  rutin dilaksanakan  dua  kali  setiap  tahun,  sehingga  sangat  besar peluang kerja untuk bidang inspeksi ini.
Penetrant  test  ini  juga  dapat  digunakan  didunia  industri pesawat  terbang untuk perawatan rutin dalam pengecekan komponen-komponen pesawat, yang didalamnya mengenai prosedur pengujian, persiapan permukaan dari komponen, pelindungan  komponen  saat  pengujian  dan  semua  yang berkaitan dengan pengerjaan penetrant test [7]. Tujuan  dari  penelitian  ini  mengetahui  jenis  defect  yang terjadi  pada  hasil  pengelasan  SMAW  dan  menentukan acceptance  criteria hasil  pengelasan  SMAW  berdasarkan standar American Welding Society (AWS).

## 2. TINJAUAN PUSTAKA

## 2.1 Las SMAW
Sambungan  las  adalah  sambungan  antara  dua  atau  lebih permukaan logam dengan cara mengaplikasikan pemanasan lokal  pada  permukaan  benda  yang  disambung.  Saat  ini banyak part yang sebelumnya dibuat dengan cor atau tempa, difabrikasi  dengan  menggunakan  pengelasan.  Sebagian besar  komponen  mesin  yang  difabrikasi  menggunakan sambungan  las,  menggunakan  teknik  pengelasan  dengan fusion, dimana dua benda kerja yang disambung dicairkan permukaannya yang akan disambung. Beberapa komponen mesin tertentu sering dapat difabrikasi dengan pengelasan, dengan  biaya  yang  lebih  murah  dibandingkan  dengan pengecoran atau tempa [6].
Gambar 1. proses pengelasan SMAW
Kelebihan  sambungan  las  dibandingkan  sambungan  baut- mur  atau  sambungan  keling (rivet) adalah  lebih  murah untuk  pekerjaan  dalam  jumlah  besar,  tidak  ada kemungkinan  sambungan  longgar,  lebih  tahan  beban fatigue.
2.2 Non Destructive Test (NDT) Non Destructive Test (NDT) adalah tes fisik suatu material atau benda uji untuk mencari cacat pada benda dengan tidak merusak  atau  menghancurkan  benda  uji  tersebut.  Tujuan dari pengujian NDT adalah untuk mendeteksi cacat dengan suatu  psosedur  tertentu  pada  suatu  benda  oleh  seorang operator.  Hasil  dari  pengujian  ini  akan  menentukan  suatu part  akan  diganti  atau  tidak  tergantung  dari  jumlah  cacat yang ada yang merujuk pada suatu standar.
Non  destructive  Test (NDT)  mempunyai  banyak  metode untuk proses pengujiannya,  dan diantara  metode  tersebut tidak  ada  yang  paling  bagus  karena  dari  sekian  banyak metode  tersebut  mempunyai  keunggulan  masing-masing yang tidak dimiliki oleh metode yang lainnya. Berikut ini beberapa  metode  yang  paling  banyak  digunakan, diantaranya adalah:
Uji  NDT dengan metode visual inspection Uji  NDT dengan metode liquid penetrant Uji  NDT dengan metode magnetik partikel Uji  NDT dengan metode ultrasonic Uji  NDT dengan metode Eddy Current Uji  NDT dengan metode Radigraphy Berdasarkan  tipe  keberadaan crack pada  material  NDT dapat  dibedakan  dalam  2  macam,  yaitu: inside  crack dan surface  crack.  Untuk inside  crack ada  beberapa  metode yang  dapat  digunakan,  seperti  radigraphy  dan  ultrasonic. Sedangkan  untuk surface  crack dapat  dilakukan  dengan menggunakan  metode  visual,  liquid  penetrant,  magnetik partikel, dan eddy current [2].

## 2.3 Pengujian Dye Penetrant
Metode Liquid  Penetrant  Test merupakan  metode  NDT yang  paling  sederhana.  Metode  ini  digunakan  untuk menemukan  cacat  di  permukaan  terbuka  dari  komponen solid, baik logam maupun non logam, seperti keramik dan plastik fiber. Melalui metode ini, cacat pada material akan terlihat lebih jelas.

## Prinsip pengujian penetrant test
Metode  ini  dilakukan  dengan  beberapa  tahap  pengujian, yaitu:
a. Membersihkan  permukaan  benda  yang  akan  diuji. Proses  pemberihan  ini  berguna  untuk  menghilangkan
kotoran,  debu  serta  lemak  yang  menempel  pada permukaan benda sehingga cacat pada permukaan tidak tertutup oleh kotoran. Pembersihan ini dilakukan dengan menyemprotkan cleaner  penetrant pada  permukaan benda  kemudian  dibersihkan  dengan  kain  sampai permukaan benda benar-benar bersih.
b. Setelah permukaan benda bersih, kemudian permukaan disemprot  dengan liquid  penetrant sampai  rata  pada permukaan, lalu dibiarkan selama 10 menit ( dwell time ). Tujuan  dari dwell  time ini  adalah  memberikan kesempatan  pada  penetrant  untuk  masuk  pada permukaan yang cacat. Penetrant yang digunakan harus mempunyai  gaya  kapilaritas  yang  baik  agar  penetrant dapat masuk pada permukaan yang cacat. Penetrant ini harus mempunyai warna yang terang agar dapat terlihat dengan jelas ketika terjadi cacat pada permukaan ketika disemprotkan developer.
Umumnya penetrant menggunakan warna merah dan hijau.
Gambar 2. Penetrant liquid [5]
Gambar 3. Proses kapilaritas penetrant [5]
Gambar 4. Liquid penetrant pada cacat [5]
c. Setelah 10 menit, permukaan benda dibersihkan dengan menggunakan  kain  yang telah dibasahi dengan cleaner penetrant dan dibersihkan dengan arah yang sama.
Gambar 5. Penetrant pada permukaan cacat [5]
d. Semprotkan developer penetrant yang sebelumnya telah dikocok  pada  permukaan  benda  dengan  rata,  tunggu beberapa  menit,  kalau  pada  permukaan  benda  terdapat cacat maka akan timbul bercak-bercak cairan penetrant pada permukaan benda. Sifat dari developer ini adalah untuk menarik kembali penetrant yang tertinggal dalam lubang  cacat  yang  dijadikan  sebagai  tanda  terdapatnya cacat pada benda.
Gambar 6. Developer Penetrant [5]
Gambar 7. Pendeteksian cacat permukaan [5]
e. Tandai bagian benda yang terdapat cacat lalu permukaan dibersihkan  dengan  menyemprotkan  cleaner  penetrant dan dilap menggunakan kain sampai bersih.

## 2.4 Standar AWS dan ASME
Standar American  Society  of  Mechanical  Engineers (ASME) Bagian IX dan American Welding Society (AWS) D1.1  merupakan  standar  yang  paling  umum  digunakan untuk  kualifikasi  welder.  Komite  dan  subkomite  yang terdiri pekerja relawan tertarik dalam memajukan kualitas dan  efisiensi  kerja  industri  pengelasan  dengan mengembangkan kode ini. Perbedaan antara ASME Section IX  dan  AWS  D1.1  adalah  menamakan  fabrikasi  ,  ereksi, inspeksi, dan prosedur pengelasan dan kualifikasi welder.
ASME adalah khusus untuk kualifikasi tukang las dan las prosedur. Suatu "standar konstruksi" seperti ASME bagian VIII Divisi I harus  digunakan bersama dengan Bagian IX untuk fabrikasi. [3]
Beberapa  kontrak  kerja  mengharuskan  standar  tertentu digunakan  untuk  kualifikasi  welder. Jika  pekerjaan terdiri dari konstruksi pengelasan dan kontrak menentukan standar konstruksi  AWS,  maka  standar  AWS  harus  digunakan untuk semua aspek dari pekerjaan. [1]

## 3. METODE PENELITIAN
Pada  penelitian  ini  menggunakan  material  dari  mild  steel yang kemudian dilakukan proses pengelasan SMAW posisi 3G butt joint pada material plat dengan ukuran 30 cm x 20 cm  x  1.2  cm  yang  dibevel  30 0 pada  masing-masing spesimen.  Proses  pengelasan  menggunakan  mesin  miller maxstar 200 dengan elektroda rooting LB 52U diameter 2.6 mm menggunakan arus 70 Amper dan tegangan 380 volt, sedangkan  untuk  filler  menggunakan  elektroda  LB  5218 diameter 3,2 mm dengan arus 80 Amper dan tegangan 380 volt.
Proses  uji  kekerasan  dengan  menggunakan  mesin  innova test tipe verzus 700AS metode vickers dengan penggunaan beban  20  Kgf  dan  waktu  indentasi  10  detik.  Metoda  uji kekerasan  menurut  ASTM  E-384  menetapkan  indentor intan  dengan  sudut  antara  permukaan  yang  saling berhadapan adalah 136°.
Gambar 8. Pengujian kekerasan Vickers (ASM Metals Handbook, 2000)
Setelah  gaya  dihilangkan  kemudian  diukur  diagonalnya, sehingga  kekerasan  vickers  dapat  dirumuskan  dengan persamaan:
𝐻𝑉 = 1.8544 𝑃 𝑑 2
Dengan,  P = beban (kg) d = diagonal rata-rata (mm)
Pengujian  NDT  metode  dye  penetrant  spotcheck menggunakan merk dagang Magnaflux tipe visible dengan cleaner kode SKC-S No. 170404, Penetrant SKL-SP2 No. 160408  dan  developer  SKD-S2  No.  170401.  Alat  bantu yang digunakan antara lain sikat kawat, koas, dan kain lap.

## Non Destructive Test Dye Penetrant
Proses  pengujian  dye  penetrant  ini  dilakukan  dengan tahapan sebagai berikut:
1. Cek intensitas cahaya minimal 1000 lux
2. Cek sensitifitas penetrant menggunakan standar blok
3. Bersihkan  permukaan  dengan  menggunakan  sikat kawat untuk membuang kotoran yang menutupi defect
4. Bersihkan  permukaan  dengan  menggunakan  solvent untuk  menghilangkan  kotoran  berupa  debu,  oli  dan lainnya
5. Semprotkan penetrant ke permukaan hingga merata
6. Biarkan penetrant ( dwell time ) selama 10 menit
7. Buang kelebihan penetrant menggunakan solvent pada kain dengan satu arah
8. Keringkan permukaan setelah penggunaan solvent
9. Semprotkan developer ke permukaan secara merata
10. Tunggu  developer  bereaksi  ( dwell  time )  sekitar  30 menit
11. Evaluasi indikasi discontinuity
12. Rekam  indikasi discontinuity (indikasi  panjang, diameter, letak discontinuity dari titik acuan)
13. Post  cleaning dengan  menggunakan solvent sampai bersih.

## 4. HASIL DAN PEMBAHASAN

## Kekerasan
Gambar 9. Nilai Uji Kekerasan
Berdasarkan  gambar  9  diatas  menunjukkan  bahwa kekerasan rata-rata dari base material mild steel adalah 135 VHN  dengan  nilai  kekersan  minimum  sebesar  131  VHN dan kekerasan maksimum 140 VHN.
124.000 126.000 128.000 130.000 132.000 134.000 136.000 138.000 140.000 142.000 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 N ilai Ke keras an (K g/m m 2 ) No Pengujian GRAFIK UJI KERAS
Tabel 1. Indikasi discontinuity spesimen 1 No Ukuran (mm) Jarak (mm) Indikasi Ket. 1 3 55 porosity Accepted 2 2 164 porosity Accepted 3 5 233 porosity Accepted
Berdasarkan tabel 1 di atas, menurut standar ASME Section VIII  Division  4 mandatory  appendix 8  tentang  metode pengujian  liquid  penetrant  menyatakan  bahwa  kriteria standar  untuk discontinuity yang  terdapat  pada  hasil pengelasan  harus  bebas  dari linear  indication , rounded indication yang lebih besar dari 5 mm dan terdapat 4 atau lebih rounded  indication dengan  jarak  1.5  mm.  Maka berdasarkan  data  yang  ada  maka  pada  spesimen  1  ini indikasi yang ada masih masuk dalam batasan dari standar yang ada sehingga dinyatakan Accepted .

## Gambar 11. Spesimen Uji 2
Tabel 2. Indikasi discontinuity spesimen 2 No Ukuran (mm) Jarak (mm) Indikasi Ket. 1 2 162 porosity Accepted 2 8 223 porosity Rejected
Berdasarkan tabel 1 diatas, menurut standar ASME Section VIII Division 4 mandatory appendix 8, maka berdasarkan data yang ada maka pada spesimen 2 ini indikasi yang ada terdapat  indikasi  diluar  batasan  dari  standar  yang  ada sehingga dinyatakan Rejected .

## 5. KESIMPULAN
Berdasarkan  data  yang  telah  didapatkan,  maka  terdapat beberapa kesimpulan diantaranya adalah:
1. Nilai kekerasan dari base material pengelasan rata-rata 220 VHN
2. Setelah  dilakukan  proses  pengujian  dengan menggunakan NDT PT diketahui terdapat discontinuity pada  hasil  pengelasan  berupa  porositas pada  permukaan  hasil  pengelasan.  Pada  spesimen  1 terdapat beberapa porositas tetapi masih masih dalam batasan acceptance  criteria sehingga  dinyatakan accepted sedangkan  pada  spesimen  2  terdapat porositas  yang  ukurannya  diluar  batasan  yang  ada sehingga rejected.

## UCAPAN TERIMA KASIH
Ucapan  terimakasih  kami  haturkan  kepada  lembaga penelitian  dan  pengabdian  pada  masyarakat  Politeknik Negeri  Indramayu  dengan  adanya  pendanaan  dana  hibah pengabdian internal tahun anggaran 2017.

## DAFTAR PUSTAKA
[1]    American  Welding  Society  (AWS)  D1  Committee,
"Structural Welding Code - Steel", American National Standards Institute (2010).
[2]    Anonim, "Modul Pelatihan NDT Level I dan II", Balai Besar bahan dan Barang Teknik (B4T), 2014.
[3]   ASME  Boiler  and  Pressure  Vessel  Committee, "ASME Boiler and Pressure Vessel Code Section VIII Division I", New York (2013).
[4]    http://diskanla.indramayukab.go.id
[5]    http://Simula.com/ndtpt
[6]   Imam Maolana dan Agus Sifa, "Modul Elemen Mesin I" Politeknik Indramayu, 2012.
[7]    Xu Guirong,  Guan Xuesong , Qiao Yuliang , GaoYan, "Analysis  and  Innovation  for  Penetrant  Testing  for Airplane  Parts"    Procedia  Engineering      99    (2015) 1438 – 1442