PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIrepository.usd.ac.id/7702/1/085214066_Full.pdf · Asan...

KEKUATAN LAS STAINLESS STEEL 304

DALAM LINGKUNGAN AMONIA

TUGAS AKHIR

Untuk memenuhi persyaratan

Mencapai derajat Sarjana S-1

Program Studi Teknik Mesin

Jurusan Teknik Mesin

Diajukan oleh:

Y.F. REGIS SATRIA Y.A.

NIM : 085214066

Kepada

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS SANATA DHARMA

YOGYAKARTA

2013

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

ii

STAINLESS STEEL 304 WELD STRENGTH IN THE

AMMONIA ENVIRONMENT

FINAL ASSIGNMENT

Presented as Partial Fulfillment of the Requirements

To Obtain the Sarjana S-1 degree

In Mechanical of Engineering

By:

Y.F.REGIS SATRIA Y.A.

Student Number : 085214066

FACULTY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY

SANATA DHARMA UNIVERSITY

YOGYAKARTA

2013


iii

TUGAS AKHIR

KEKUATAN LAS PADA STAINLESS STEEL 304 DALAM

LINGKUNGAN AMONIA

Disusun oleh:

Nama : Y.F.Regis Satria Y.A

NIM : 085214066

Telah disetujui oleh :

Pembimbing Utama

Budi Setyahandana,S.T.,M.T.


iv

TUGAS AKHIR

KEKUATAN LAS STAINLESS STEEL 304

DALAM LINGKUNGAN AMONIA

Yang dipersiapkan dan disusun oleh :

NAMA : Y.F. REGIS SATRIA Y.A.

NIM : 085214066

Telah dipertahankan di depan Dewan Penguji

pada tanggal 12 Februari 2013

Susunan Dewan Penguji

Pembimbing Utama Anggota Dewan Penguji

Budi Setyahandana, S.T., M.T. I Gusti Ketut Puja, S.T.,M.T.

Dr.Drs.(Vet.) Asan Damanik, M.Si.

Tugas Akhir ini telah diterima sebagai salah satu persyaratan

Untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik

Yogyakarta, 12 Februari 2013

Fakultas Sains dan Teknologi

Universitas Sanata Dharma

Yogyakarta

Dekan

Paulina Heruningsih Prima Rosa, S.Si., M.Sc.


v

PERNYATAAN KEASLIAN KARYA

Dengan ini saya menyatakan bahwa dalam tugas akhir ini tidak terdapat

karya yang pernah diajukan untuk memperoleh gelar kesarjanaan di suatu

Perguruan Tinggi, dan sepanjang pengetahuan saya juga tidak terdapat karya atau

pendapat yang pernah ditulis atau diterbitkan oleh orang lain, kecuali yang secara

tertulis diacu dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka.


Y.F.Regis Satria Y.A.


vi

ABSTRAK

Dalam tulisan ini diadakan penelitian tentang kekuatan las stainless steel

dalam lingkungan amonia. Stainless steel banyak dikenal sebagai logam yang

mempunyai ketahanan karat yang baik, tetapi bukan suatu kemungkinan kecil

bahwa stainless juga dapat terkorosi oleh suatu bahan yang bersifat korosif. Salah

satu bahan yang bersifat korosif yang ada di sekitar kita adalah amonia. Dalam

salah satu aplikasinya, amonia digunakan sebagai cairan refrigeran pada alat

pendingin absorbsi yang keseluruhan materialnya adalah menggunakan stainless

stell. Tujuan penelitian ini adalah untuk mengetahui kekuatan las dari stainless

steel tipe 430 dalam lingkungan amonia.

Alat penelitian yang digunakan adalah pendingin absorbsi yang fungsinya

untuk mengkondisikan benda uji dalam lingkungan amonia. Mula-mula benda uji

yang telah dipersiapkan ditimbang terlebih dahulu, kemudian dimasukkan ke

dalam alat pendingin yaitu pada bagian evaporator. Setelah itu dilakukan

pemanasan untuk mendapatkan amonia bertekanan 5 bar. Bagian evaporator

dilepas dan disimpan di dalam gentong yang telah diisi air untuk mengantisipasi

terjadinya kebocoran hingga batas waktu yang ditentukan. Setelah periode

tertentu, yaitu 1 bulan, 2 bulan, dan 3 bulan, masing-masing benda uji dikeluarkan

dari evaporator tersebut dan dibersihkan untuk ditimbang guna mengetahui

adanya perubahan berat pada benda uji tersebut. Benda uji di uji tarik guna

membandingkan nilai uji tarik dari benda uji sebelum dan sesudah pengkondisian.

Satu sampel benda uji tersebut juga dilakukan foto mikro, untuk mengetahui

pengaruh amonia secara visual.

Perubahan nilai laju korosi rata-rata dari 2,42 x 10-7

mmpy pada periode

bulan pertama, menjadi 6,31 x 10-8

mmpy pada periode bulan ketiga dan akan

menuju nilai stabil dikarenakan terciptanya lapisan pasif pada material stainless

steel yang menghambat laju korosi pada total seluruh periode pengujian.

Penurunan kekuatan tarik yang terjadi tidak begitu signifikan sebesar 0,02% dari

355,8 N/mm2 menjadi 355,7N /mm

2. Penurunan berat benda uji (W) tidak

signifikan pada periode pengkondisian lingkungan amonia yang lebih lama.

Pengurangan berat rata-rata sebesar 0,0011 gram untuk satu bulan pencelupan,

0,0012 gram untuk dua bulan pencelupan, dan 0,0009 gram untuk tiga bulan

pencelupan. Dengan kata lain Stainless Steel 304 mampu untuk dijadikan

bahan/material dalam pembuatan alat dengan kondisi lingkungan amonia.

Kata kunci: uji tarik, korosi, stainless steel.


vii

LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN

PUBLIKASI KARYA ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS

Yang bertanda tangan di bawah ini, saya mahasiswa Universitas Sanata Dharma :

Nama : Y.F.Regis Satria Y.A.

Nomor Mahasiswa : 085214066

Demi pengembangan ilmu pengetahuan, saya memberikan kepada Perpustakaan

Universitas Sanata Dharma karya ilmiah saya yang berjudul :

KEKUATAN LAS STAINLESS STEEL 304 DALAM LINGKUNGAN

AMONIA

beserta perangkat yang diperlukan (bila ada). Dengan demikian saya memberikan

kepada Perpustakaan Universitas Sanata Dharma hak untuk menyimpan,

mengalihkan dalam bentuk media lain, mengelolanya dalam bentuk pangkalan

data, mendistribusikan secara terbatas, dan mempublikasikannya di Internet atau

media lain untuk kepentingan akademis tanpa perlu meminta ijin dari saya

maupun memberikan royalty kepada saya selama tetap mencantumkan nama saya

sebagai penulis.

Demikian pernyataan ini yang saya buat dengan sebenarnya.

Dibuat di Yogyakarta

Pada tanggal : 12 Februari 2013

Yang menyatakan

(Y.F.Regis Satria Y.A.)


viii

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yesus Kristus atas segala

berkat dan kasih-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir yang

berjudul : KEKUATAN LAS STAINLESS STEEL 304 DALAM

LINGKUNGAN AMONIA

Tugas Akhir ini disusun sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar

Sarjana Teknik di Program Studi Teknik Mesin Universitas Sanata Dharma

Yogyakarta.

Dalam penelitian dan penyusunan Tugas Akhir ini tentunya tidak terlepas

dari bantuan dari berbagai pihak. Oleh karena itu, dalam kesempatan ini penulis

ingin menyampaikan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada :

1. Bapak Budi Setyahandana, S.T.,M.T. selaku dosen pembimbing yang

telah memberikan bimbingan, dorongan serta meluangkan waktu untuk

membimbing penulis dalam menyelesaikan Tugas Akhir.

2. Bapak Ir. FA. Rusdi Sambada, M.T. selaku Kepala Laboratorium

Mekanika Fluida yang telah memberikan waktu, kesempatan, dan juga

bimbingan dan dukungan .

3. Seluruh dosen, staf dan karyawan Fakultas Sains dan Teknologi

Universitas Sanata Dharma Yogyakarta atas kuliah, bimbingan, serta

fasilitas yang diberikan selama masa kuliah.

4. Kedua orang tua yang telah memberikan doa, dorongan, motivasi, dan

pengertian kepada penulis.

5. Natania Davina Putri, Mario Daffa Sebastyan,dan Deassy Sada Jauhara

yang selalu menjadikan semangat.

6. Lie, Tria Ananta yang selalu menemani dalam pengerjaan Tugas Akhir.


ix

7. Seluruh teman-teman Teknik Mesin yang tidak dapat kami sebutkan satu

per satu, serta

8. Semua pihak yang telah membantu dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini.

Penulis menyadari bahwa masih banyak kekurangan dalam penyusunan

Tugas Akhir ini. Oleh karena itu, penulis mengharapkan kritik dan saran dari

berbagai pihak. Akhirnya besar harapan penulis semoga hasil penelitian ini

bermanfaat bagi perkembangan ilmu teknik.


Penulis

Y.F.REGIS SATRIA Y.A.


x

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL ............................................................................................. i

TITLE PAGE ....................................................................................................... ii

HALAMAN PERSETUJUAN ........................................................................... iii

HALAMAN PENGESAHAN ............................................................................. iv

PERNYATAAN ..................................................................................................... v

ABSTRAK ........................................................................................................... vi

LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN ................................................. vii

KATA PENGANTAR ....................................................................................... viii

DAFTAR ISI .......................................................................................................... x

DAFTAR GAMBAR .......................................................................................... xii

DAFTAR TABEL ............................................................................................. xiv

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang ............................................................................................... 1

1.2 Perumusan Masalah ....................................................................................... 2

1.3 Tujuan Penelitian ........................................................................................... 2

1.4 Batasan Masalah ............................................................................................ 3

1.5 Manfaat Penelitian .......................................................................................... 3

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Dasar Teori ..................................................................................................... 4


xi

2.2 Rumus Perhitungan ....................................................................................... 26

BAB III METODE

3.1 Tempat dan Waktu Penelitian ...................................................................... 28

3.2 Perancangan Benda Uji dan Alat Pendingin Absorbsi ................................ 28

3.3 Peralatan Penelitian ..................................................................................... 32

3.4 Variabel yang Diukur .................................................................................. 37

3.5 Langkah Penelitian ....................................................................................... 37

3.6 Pengolahan dan Analisa Data ....................................................................... 38

BAB IV DATA DAN PEMBAHASAN

4.1 Data .............................................................................................................. 39

4.2 Pembahasan ................................................................................................. 47

BAB V PENUTUP

5.1 Kesimpulan .................................................................................................. 55

5.2 Saran ............................................................................................................ 55

DAFTAR PUSTAKA .......................................................................................... 57

LAMPIRAN ......................................................................................................... 58


xii

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Struktur atom fasa martensit ................................................................ 5

Gambar 2.2 Struktur atom fasa feritik ..................................................................... 6

Gambar 2.3 Struktur atom fasa austenitik ................................................................ 7

Gambar 2.4 Pengelasan GTAW ............................................................................... 9

Gambar 2.5 Perlengkapan las GTAW.................................................................... 10

Gambar 2.6 Korosi uniform ................................................................................... 12

Gambar 2.7 Korosi galvanis .................................................................................. 12

Gambar 2.8 Proses elektrokimia korosi galvanis ................................................... 13

Gambar 2.9 Korosi celah ....................................................................................... 14

Gambar 2.10 Korosi sumuran (pitting) .................................................................... 14

Gambar 2.11 Aliran turbulen korosi erosi ............................................................... 15

Gambar 2.12 Proses kavitasi .................................................................................... 16

Gambar 2.13 Bentuk dan dimensi benda uji tarik .................................................... 18

Gambar 2.14 Proses uji tarik .................................................................................... 20

Gambar 2.15 Mode perpatahan ................................................................................ 20

Gambar 2.16 Fase deformasi ................................................................................... 21

Gambar 2.17 Metode Offset pada material getas ..................................................... 23

Gambar 3.1 Diagram penelitian ............................................................................. 28

Gambar 3.2 Spesimen uji ....................................................................................... 29

Gambar 3.3 Rangkaian spesimen ........................................................................... 30

Gambar 3.4 Skema alat pendingin absorbsi ........................................................... 31

Gambar 3.5 Kompor listrik .................................................................................... 32


xiii

Gambar 3.6 Thermologger ..................................................................................... 33

Gambar 3.7 Pompa vakum ..................................................................................... 33

Gambar 3.8 Bejana/Gentong .................................................................................. 34

Gambar 3.9 Timbangan analitik............................................................................. 34

Gambar 3.10 Larutan etsa ........................................................................................ 35

Gambar 3.11 Resin ................................................................................................... 35

Gambar 3.12 Mikroskop .......................................................................................... 36

Gambar 3.13 Mesin uji tarik .................................................................................... 36

Gambar 4.1 Sisi ukur benda kerja .......................................................................... 41

Gambar 4.2 Area penampang benda uji ................................................................. 45

Gambar 4.3 Grafik tegangan tarik rata-rata ........................................................... 48

Gambar 4.4 Grafik perbandingan regangan ........................................................... 50

Gambar 4.5 Grafik laju korosi ............................................................................... 52

Gambar 4.6 Foto mikro benda uji bulan 1 ............................................................. 53




xiv

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Komposisi kimia baja AISI 304 ........................................................... 7

Tabel 2.2 Sifat mekanik AISI 304 ........................................................................ 8

Tabel 4.1 Berat benda uji bulan pertama............................................................ 40

Tabel 4.2 Berat benda uji bulan kedua ............................................................... 40

Tabel 4.3 Berat benda uji bulan ketiga ............................................................... 40

Tabel 4.4 Hasil pengukuran dan perhitungan sisi benda kerja bulan

pertama ............................................................................................... 42


kedua .................................................................................................. 43


ketiga .................................................................................................. 44

Tabel 4.7 Luas area penampang benda uji bulan pertama ................................. 45

Tabel 4.8 Luas area penampang benda uji bulan kedua ..................................... 45

Tabel 4.9 Luas area penampang benda uji bulan ketiga .................................... 46

Tabel 4.10 Nilai beban dan pertambahan panjang ............................................... 46

Tabel 4.11 Tegangan rata-rata uji tarik ................................................................ 48

Tabel 4.12 Perhitungan regangan benda uji ......................................................... 50

Tabel 4.13 Perhitungan laju korosi benda uji ....................................................... 52


1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1. Latar belakang

Dewasa ini penggunaan dan pemanfaatan baja tahan karat atau yang lebih kita

kenal sebagai stainless steel semakin sering kita temui di segala aspek dan bidang

mulai dari perabotan rumah, alat memasak, perkakas industri, sampai pada

perlengkapan kesehatan di rumah sakit dan masih banyak lainnya.

Stainless steel secara spesifik mempunyai kegunaan yang banyak dan beragam

berdasarkan tipenya. Dalam proses fabrikasi banyak hal atau cara yang dilakukan

untuk memproses material stainless steel menjadi barang jadi. Proses yang

dilakukan diantaranya adalah las, bending, forming, bubut, frais, dan masih

banyak lainnya. Pemilihan tipe stainless steel sebagai suatu produk jadi biasanya

berdasarkan sifat dari tipe bahan tersebut, baik ketahanannya terhadap suatu zat

maupun dari segi kekuatannya. Karena penggunaan dan pemanfaatannya yang

semakin luas dan dalam rangka memaksimalkan fungsional dari stainless steel ini

telah banyak penelitian dilakukan untuk memperoleh efektivitas dan keunggulan

guna pemanfaatannya yang lebih lanjut.

Pada dasarnya material atau bahan diuji kekuatannya supaya layak menjadi

suatu produk dengan diuji berdasarkan lingkungan nyata sebagai media

pengujinya untuk menentukan umur pakai dari produk tersebut nantinya. Seperti

di ketahui bahwa stainless steel merupakan baja tahan terhadap karat. Tetapi apa

yang kita ketahui tersebut hanya dilihat dari penggunaan produk stainless steel

yang tahan karat pada lingkungan air yang tidak diketahui kandungan apa yang


2

terlarut dalam air tersebut. Hal ini tentu saja perlu diteliti bahwa di dalam air juga

terlarut banyak kandungan zat yang diantaranya adalah amonia (NH3).

Amonia merupakan komoditi yang sangat penting di dunia industri dan juga

sering ditemui terlarut dalam air dan mempunyai sifat korosif. Sifat dari amonia

adalah basa, namun dapat juga bertindak sebagai asam yang sangat lemah .

Biasanya amonia didapati berupa gas dengan bau yang tajam. Agar dapat

digunakan sebagai media pengkorosif, amonia harus dilarutkan dalam air dengan

konsentrasi yang ditentukan yang disebut amonium hidroksida. Dengan amonia

sebagai media pengkorosif akan didapat data kekuatan las pada tipe stainless

steel tipe 304 ini.

1.2. Perumusan Masalah

Pada penelitian ini analisis dilakukan terhadap pengujian tarik yang akan

dilakukan pada spesimen stainless steel 304 yang telah dilas dan dikondisikan

dalam media pengkorosif amonia dalam beberapa periode pengambilan data.

Lamanya waktu tersebut mempengaruhi laju korosi yang nantinya akan diketahui

seberapa besar pengaruhnya terhadap kekuatan las tersebut. Amonia yang

digunakan pada proses ini adalah amonia dalam bentuk uap. Unjuk kerja kekuatan

las ini ditunjukan melalui perbandingan hasil pengujian tarik yang dilakukan.

1.3. Tujuan Penelitian

Tujuan yang ingin dicapai dalam penulian tugas akhir ini sesuai uraian diatas

adalah :


3

1. Mengetahui pengaruh amonia dalam bentuk uap terhadap proses las pada

SS304.

2. Mengetahui pengaruh amonia terhadap laju korosi pada proses las SS304.

3. Mengetahui kekuatan las dari produk korosi terhadap lingkungan amonia.

1.4. Batasan Masalah

Batasan masalah yang ditetapkan dalam pengujian kekuatan las ini adalah :

1. Media pengkorosif yang digunakan adalah uap amonia dengan tekanan 5

bar.

2. Benda uji dikondisikan selama tiga periode yaitu 1 bulan, 2 bulan dan 3

bulan.

3. Pengujian kekuatan las dilakukan dengan pengujian tarik.

1.5. Manfaat

Adapun manfaat yang diperoleh dari penelitian ini adalah :

1. Menambah kepustakaan teknologi tentang material stainless steel.

2. Hasil-hasil penelitian ini diharapkan dapat digunakan sebagai acuan dalam

pemanfaatan material stainless steel.

3. Sebagai referensi bagi masyarakat umum supaya lebih selektif dalam

pemilihan stainless steel tiap tipe dan karakternya.


4

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Dasar Teori

2.1.1 Jenis-jenis Stainless Steel

Stainless Steel atau baja tahan karat adalah baja paduan yang memiliki sifat

atau karakter khusus. “Stainless Steel adalah baja paduan dengan kandungan

kromium (Cr) minimal 12% . Komposisi ini membentuk lapisan pelindung anti

korosi (Cr2O3) yang merupakan hasil oksidasi oksigen terhadap krom yang terjadi

secara spontan”(George E.Dieter, 1988: 142). Dengan proses oksidasi, lapisan ini

akan mudah terbentuk jika tergores ataupun mengalami proses permesinan.

Meskipun seluruh kategori stainless steel didasarkan pada kandungan kromium

(Cr), namun unsur paduan lainnya ditambahkan untuk memperbaiki sifat stainless

steel sesuai dengan aplikasinya. Kategori stainless steel tidak hanya seperti baja

lain yang didasarkan pada besarnya persentase karbon tetapi didasarkan pada

struktur metalurginya.

Secara garis besar terdapat tiga golongan utama dari stainless steel adalah sebagai

berikut :

1. Tipe Martensitik

Baja ini merupakan paduan kromium dan karbon yang memiliki struktur

martensit body-centered cubic (BCC). Kandungan kromium umumnya berkisar

antara 10,5 – 18%, dan karbon melebihi 1,2%. Kandungan kromium dan

karbon dijaga agar mendapatkan struktur martensit. Keunggulan dari tipe

martensitik, jika dibutuhkan kekuatan yang tinggi maka dapat di keraskan


5

(hardening) dan bersifat magnetis. Tipe stainless ini yang umum dipasaran

adalah 403, 410, 416, 420, 431. Secara umum aplikasi jenis ini yang sering kita

temui adalah pisau, pegas, dan poros. Sifat lain dari tipe ini adalah kemampuan

untuk difabrikasi (machineability) baik.

Gambar 2.1 Struktur atom fasa martensit

2. Tipe Feritik

Baja tahan karat feritik mempunyai kandungan kromium umumnya kisaran

10,5 – 30%. Kadar karbonnya relatif rendah. Baja tahan karat feritik ini

umumnya tidak dapat dikeraskan dengan perlakuan panas, namun dapat

dikeraskan dengan pengerjaan dingin. Pada baja tipe ini unsur sulfur

ditambahkan untuk memperbaiki sifat mesin. Paduan ini merupakan

ferromagnetik dan mempunyai sifat ulet, machinability yang baik. Namun

kekuatan di lingkungan suhu tinggi lebih rendah dibandingkan baja stainless

austenitik. Baja tahan karat tipe feritik mengandung unsur nikel yang sangat

rendah, kurang dari 0,5% dan mempunyai struktur kristal padat (body centered

cubic)Tipe yang umum di pasaran adalah 405, 430, 439, dan 446. Penggunaan

secara umum adalah lebih pada pemakaian dekoratif arsitektur.


6

Gambar 2.2 Struktur atom fasa ferit

3. Tipe Austenitik

Baja stainless austenititk merupakan paduan logam besi-krom-nikel yang

mengandung 16-20% kromium, 7-22% nikel, dan nitrogen. Tipe austenitik

mempunyai struktur kubus satuan bidang (face centered cubic) dan merupakan

baja dengan ketahanan korosi yang tinggi. Struktur kristal akan tetap berfasa

austenit bila unsur nikel dalam paduan diganti mangan (Mn), karena kedua

unsur merupakan penstabil fasa austenit. Fasa austenitik tidak akan berubah

saat proses anil. Baja stainless austenitik tidak dapat dikeraskan dengan metode

perlakuan panas (heat treatment) tetapi menggunakan metode pengerjaan

dingin. Umumnya jenis baja ini dapat tetap menjaga sifat austenitik pada

temperatur ruang, lebih bersifat ulet dan memiliki ketahanan korosi yang lebih

baik dibandingkan baja stainless steel ferritik dan martensit.


7

Gambar 2.3 Struktur atom fasa austenitik

SS304 tergolong dalam kategori baja stainless steel austenitik yang sangat banyak

kita temui. Komposisi unsur-unsur pemadu yang terkandung dalam SS304 akan

menentukan sifat mekanik dan ketahanan korosi. SS304 mempunyai kadar

kromium yang cukup tinggi sebagai pembentuk lapisan Cr2O3 yang protektif

untuk meningkatkan ketahanan korosi.

Tabel 2.1. Komposisi kimia baja SS 304.

UNSUR %MASSA

C 0,08

Mn 2

P 0,45

S 0,03

Si 0,75

Cr 18 -20

Ni 8 – 10,5

Fe 66,345 – 74

Berdasarkan unsur pemadu yang terkandung seperti dalam tabel diatas akan

terbentuk sifat mekanis dari SS304 yaitu sebagai berikut :


8

Tabel 2.2 Sifat Mekanik SS304.

Rasio Poison 0,27 – 0,30

Kekuatan tarik 515 MPa

Regangan 205

Pertambahan panjang 40 %

Kekerasan 88 (HVN)

Modulus Elastisitas 193 GPa

Densitas 8,03 gr/cm3

2.1.2 Pengelasan GTAW (Gas Tungsten Arc Welding)

Pada aplikasi berbagai alat penelitian yang salah satunya adalah alat pendingin

absorbsi diperlukan metode penyambungan dari pipa-pipa serta bagiannya yang

menggunakan metode pengelasan GTAW. Gas Tungsten Arc Welding (GTAW)

atau sering disebut dengan Tungsten Inert Gas (TIG) merupakan salah satu bentuk

proses las busur (arc welding) yang menggunakan inert gas sebagai pelindung dan

tungsten atau wolfram sebagai elektrodanya. Elektroda yang digunakan termasuk

elektroda tidak terumpan (non consumable) dan sebagai tumpuan terjadinya busur

listrik. Daerah pengelasan (HAZ) dilindungi oleh inert gas supaya tidak

terkontaminasi dengan udara luar. Inert gas yang biasa digunakan adalah argon

dan helium ataupun campuran dari keduanya. GTAW mampu menghasilkan las

yang berkualitas tinggi pada hampir semua logam mampu las. Hasil pengelasan

yang dihasilkan juga tidak menghasilkan slag atau kotoran.

Elektroda tungsten yang digunakan bukan sebagai filler metal, sehingga pada

saat pengerjaan memerlukan filler metal dari luar untuk mengisi gap sambungan.


9

Pada pengadaan material uji tersebut juga dilakukan pengelasan GTAW ini tanpa

menggunakan filler metal dikarenakan ketebalannya hanya berkisar 1 mm.

Gambar 2.4 Pengelasan GTAW

Material yang dapat dilas GTAW meliputi :

1. Logam ferro, meliputi :

Baja Karbon

Stainless steel

Baja Paduan Rendah

2. Logam non-ferro, meliputi :

Tembaga

Kuningan

Aluminium

Titanium

Perunggu, dll.

Perlengkapan pada pengelasan GTAW/TIG tidak jauh berbeda dengan las

busur listrik (arc welding), tetapi ada penambahan gas pelindung (shielding gas)


10

dan juga unit pendingin (cooling system). Perlengkapan yang diperlukan pada

pengelasan GTAW meliputi :

Gambar 2.5 Perlengkapan Las TIG/GTAW

Keterangan :

1. Trafo las

2. Pedal kontrol

3. Benda kerja

4. Kutub massa

5. Torch

6. Selang pendingin keluar

7. Selang pendingin masuk

8. Unit pendingin

9. Tabung gas pelindung


11

Keuntungan dari pengelasan GTAW :

Kualitas hasil pengelasannya baik.

Dapat dilakukan dalm berbagai posisi pengelasan

Tidak menghasilkan kotoran.

Bisa untuk pengerjaan hampir pada semua logam.

Kerugian dari pengelasan GTAW :

Ketebalan pengelasan terbatas.

Biaya pengelasan yang relatif mahal.

Membutuhkan kemampuan (skill) khusus bagi operatornya.

Sinar UV yang dihasilkan lebih terang dibandingkan dengan proses las yang

lain.

2.1.3. Korosi Pada Stainless Steel

Korosi adalah rusaknya suatu bahan atau menurunnya kualitas bahan karena

terjadinya reaksi dengan lingkungan sekitarnya. Reaksi yang mempengaruhi

proses korosi adalah kebanyakan reaksi kimia dan sebagian reaksi secara kimiawi.

Faktor yang berpengaruh terhadap korosi dapat dibedakan menjadi dua, yaitu

berasal dari bahan itu sendiri dan dari lingkungan. Faktor dari bahan meliputi

komposisi kimia bahan, bentuk kristal, struktur bahan dan sebagainya.

Faktor dari lingkungan meliputi tingkat pencemaran udara, suhu,

kelembaban, dan juga zat-zat kimia yang bersifat korosif. Bahan-bahan korosif


12

terdiri atas asam, basa serta garam, baik dalam bentuk senyawa organik maupun

an-organik.

Peristiwa korosi pada logam merupakan fenomena yang tidak dapat dihindari,

namun dapat dihambat maupun dikendalikan untuk mengurangi kerugian dan

mencegah dampak negatif yang diakibatkannya. Dengan penanganan ini umur

produktif/umur pakai suatu produk menjadi panjang sesuai dengan yang

direncanakan, bahkan dapat diperpanjang untuk memperoleh nilai ekonomi yang

lebih tinggi. Upaya penanganan korosi diharapkan dapat banyak menghemat biaya

opersional, sehingga berpengaruh terhadap efisiensi dalam suatu kegiatan industri.

Perlu kita ketahui bahwa korosi dibedakan menjadi beberapa jenis, yaitu :

1. Korosi Homogen (uniform)

Korosi ini merata di seluruh permukaan logam dan termasuk korosi yang

paling sering dijumpai. Korosi ini dikontrol oleh reaksi kimia antara

permukaan logam dengan media pengkorosifnya. Korosi ini bisa terjadi

dikarenakan komposisi dan metalurgi material yang sama. Dengan

keseragaman tersebut, pelepasan elektron akan merata ke seluruh permukaan.

Sebagai contoh pada benda yang mengalami korosi homogeny adalah bekas

besi tua yang tidak terpakai.

Gambar 2.6. Korosi Uniform


13

2. Korosi Galvanik (Bimetal)

Gambar 2.7 Korosi Galvanis

Korosi ini terjadi karena proses elektrokimiawi dua buah logam yang berbeda

potensial dihubungkan langsung did lam larutan elektrolit yang sama. Dimana

elektron mengalir dari logam anodik (kurang mulia) ke logam yang lebih

katodik (lebih mulia), akibatnya logam yang kurang mulia berubah menjadi

ion-ion positif karena kehilangan elektron. Ion-ion positif metal bereaksi

dengan ion negatif di dalam elektrolit menjadi garam metal.

Konduksi Ion

Konduksi elektron

Gambar 2.8 Proses elektrokimia korosi galvanis

Lebih

mulia

Kurang

mulia

anoda katoda


14

3. Korosi Celah

Korosi celah merupakan korosi lokal yang mempunyai celah antara keduanya

yang mengakibatakan terjadinya perbedaan konsentrasi asam. Biasanya terjadi

dikarenakan celah tersebut terisi oleh elektrolit yang mengakibatkan terjadinya

sel korosi dengan katodanya adalah sisi luar permukaan celah dan anodanya

adalah elektrolit yang mengsi celah itu sendiri. Proses korosi ini terjadi cukup

lama karena cairan elektrolit yg berada di dalam celah cenderung lama

mongering dibandingkan dengan permukaan di luar celah yang lebih cepat

mengeringnya. Sebagai contoh proses korosi ini banyak ditemui pada

konstruksi rangka/karoseri kendaraan otomotif.

Gambar 2.9 Korosi celah

4. Korosi Sumuran (pitting)

Merupakan korosi lokal yang terjadi pada logam secara lokal selektif yang

menghasilkan bentuk permukaan lubang-lubang pada logam. Korosi jenis ini

dianggap lebih berbahaya daripada korosi seragam diakarenakan lebih sulit

terdeteksi. Mekanisme korosi pitting hampir sama dengan dengan korosi celah.

Korosi pitting ditandai dengan pembentukan lubang ataupun sumur pada

permukaan logam.


Gambar 2.10. Korosi sumuran (pitting)

5. Korosi Erosi

Korosi erosi terjadi akibat aliran dari suatu fluida yang mengalir sangat cepat

dan disebabkan oleh :

Aliran turbulen

Turbulensi fluida ini seringkali terjadi akibat adanya perubahan diameter

penampang, sambungan yang kurang baik, dan juga adanya endapan.

Gambar 2.11 Aliran turbulen korosi erosi

Kavitasi (peronggaan)

pitting

endapan

15


16

Kavitasi adalah terjadinya penguapan pada suatu zat cair yang sedang

mengalir sehingga menghasilkan gelembung-gelembung uap yang

disebabkan karena berkurangnya tekanan pada zat cair tersebut sampai di

bawah titik jenuh uapnya. Sebagai contoh adalah air akan mendidih dan

menjadi uap pada suhu 100 0

dan tekan 1 atm. Tetapi jika tekanannya

dikurangi maka air dapat mendidih pada suhu yang lebih rendah juga,

bahakan jika tekanannya cukup rendah air dapat mendidih pada suhu

kamar.

Pada saat uap/gelembung tersebut terbawa aliran hingga akhirnya berada

pada kondisi tekanannya lebih besar daripada tekanan uap jenuh zat cair

tersebut, maka gelembung akan pecah di daerah tersebut dan akan

menyebabkan gaya tekan yang besar pada permukaan/penampang.

Gambar 2.12 Proses kavitasi

6. Korosi Batas Butir ( intergranular)


17

Korosi batas butir merupakan serangan korosi yang terjadi pada batas kristal

(butir) dari suatu logam/paduan karena paduan yang kurang sempurna (ada

kotoran yang masuk/endapan) atau adanya gas hidrogen atau oksigen yang

masuk pada batas kristal/butir. Batas butir ini sering menjadi tempat

pengendapan (precipitation) dan pemisahan (segregation). Pengendapan dan

pemisahan terjadi dikarenakan pada logam terkandung logam antara dan

senyawa pada batas butirnya. Pada dasarnya logam yang mempunyai logam

antara dan senyawa pada batas butirnya akan sangat rentan terhadap korosi

batas butir. Jenis korosi ini sangat berbahaya karena tidak dapat dilihat secara

kasat mata.

7. Korosi retak tegang

Korosi retak tegang adalah keretakan akibat tegangan tarik dan media korosif

secara bersamaan dan terjadi pada material yang spesifik. Karakteristik dari

korosi ini adalah perpatahannya getas dimana retakan terjadi dengan regangan

yang kecil dari material.

8. Korosi selektif

Korosi Selektif adalah suatu bentuk korosi yang terjadi karena pelarutan

komponen tertentu dari paduan logam (alloy). Pelarutan ini terjadi pada salah

satu unsur pemadu atau komponen dari paduan logam yang lebih aktif yang

menyebabkan sebagian besar dari pemadu tersebut hilang dari paduannya.

Amonia (NH3) merupakan bahan kimia yang cukup banyak digunakan dalam

kegiatan industri. Pada suhu dan tekanan normal, bahan ini berada dalam bentuk

gas dan sangat mudah terlepas ke udara. Di dunia industri amonia umumnya

digunakan sebagai refrigeran di dalam alat pendingin. Bukan hanya itu saja,


18

dalam aplikasi alat pendingin absorbsi yang digunakan sebagai refrigeran adalah

amonia. Tentu saja dalam prosesnya, pengaruh amonia tersebut akan

menyebabkan korosi.

2.1.4 Kekuatan dan Uji tarik

Secara umum dalam memilih material untuk banyak aplikasi dan komponen,

biasanya kita akan menyesuaikan antara fungsional dengan sifat dari material itu

sendiri. Kekuatan struktur suatu disain sangat dipengaruhi oleh sifat mekanis dari

material itu sendiri, oleh karena itu salah satu cara yang paling umum digunakan

untuk menerka/menafsirkan sifat mekanik suatu material (kekuatan dan keuletan)

adalah dengan pengujian tarik (Tensile test).

Uji tarik merupakan pengujian bahan yang paling mendasar. Pengujian tarik

adalah dasar dari pengujian mekanik yang dipergunakan pada material. Pengujian

ini sangat sederhana, tidak mahal dan sudah mendapatkan standarisasi dunia.

Prinsip pengujian tarik yaitu spesimen dengan dimensi dan geometri tertentu

diberikan gaya tarik sesumbu yang bertambah besar secara kontinyu hingga putus.

Bersamaan dengan itu, juga harus dilakukan pengamatan mengenai pertambahan

panjang yang dialami spesimen tersebut. Dengan memberikan tarikan pada suatu

material, kita akan segera mengetahui bagaimana material tersebut bereaksi

dengan gaya tarik. Profil tarikan yang dihasilkan menunjukan hubungan antara

gaya tarik yang diberikan dengan pertambahan panjang spesimen sampai dengan

titik putus.


19

Gambar 2.13 Bentuk dan Dimensi Benda Uji Tarik

Keterangan :

L adalah panjang keseluruhan

L1 adalah panjang pencekaman

Lo adalah panjang ukur

W adalah lebar penampang uji

Wo adalah lebar keseluruhan

r adalah radius fillet

t adalah tebal benda uji

Spesimen uji harus memenuhi standar dan spesifikasi dari ASTM E8 atau

D638. Bentuk dari spesimen penting karena kita harus menghindari terjadinya

patah atau retak pada daerah grip atau yang lainnya. Jadi standarisasi dari bentuk

spesimen uji dimaksudkan agar retak dan patahan terjadi di daerah gage length.

Biasanya dalam pengujian tarik, yang menjadi fokus perhatian adalah

kemampuan maksimum spesimen untuk menahan beban yang biasa disebut

dengan “Ultimate Tensile Strength” (UTS) atau tegangan tarik maksimum.


20

Gambar 2.14 Proses Uji Tarik

Mode perpatahan (fracture) yang terjadi juga tergantung pada tingkat keuletan

(ductility) dari setiap material spesimen itu sendiri dan mempunyai bentuk

patahan yang bebeda juga. Perbedaan bentuk patahan pada setiap material juga

tidaklah sama. Semakin ulet suatu material, bentuk patahan yang terjadi berbentuk

lancip/meruncing. Pada material getas bentuk patahan yang terjadi berbentuk

lurus. Beberapa contoh bentuk patahan dalam uji tarik tersaji dalam gambar 2.15.

Ulet Getas

Gambar 2.15 Mode Perpatahan


21

Pada saat proses pemberian beban akan terjadi pertambahan panjang pada

spesimen. Hal tersebut juga berarti adanya hubungan antara besarnya tegangan

dan regangan yang terjadi. Hubungan tegangan dan regangan pada proses uji tarik

tersaji dalam gambar 2.16.

Gambar 2.16 Grafik fase deformasi


22

Dari kedua grafik di atas terlihat adanya hubungan antara tegangan dan regangan,

yang meliputi batas proporsionalitas, batas elastis, titik luluh, kekutan tarik

maksimum, dan kekuatan putus seperti berikut.

Batas proporsionalitas.

Merupakan daerah batas dimana tegangan dan regangan mempunyai hubungan

proporsionalitas satu dengan yang lain. Setiap penambahan tegangan akan

diikuti dengan penambahan regangan secara proporsional dalam hubungan

linier. Pada gambar grafik yang pertama menunjukkan bahwa titik P adalah

batas proporsional hubungan tegangan dan regangan.

Batas elastis.

Daerah elastis adalah daerah dimana bahan akan kembali pada keadaan semula

bila tegangan luarnya dihilangkan. Daerah proporsional merupakan bagian dari

batas elastis ini. Selanjutnya bila benda uji terus diberikan tegangan, maka

batas elastis tersebut akan terlampaui dan akhirnya menyebabkan benda uji

tidak akan kembali pada kondisi awal, dengan kata lain mengalami deformasi

permanen (plastis). Kebanyakan material/bahan tehnik mempunyai batas

elastis yang hampir berimpitan dengan batas proporsionalnya. Tentunya

struktur paduan dalam setiap bahan/material tehnik mempengaruhi batas elastis

dan juga sifat mekanis yang lain.

Titik luluh dan kekuatan luluh.


23

Titik luluh adalah titik batas dimana suatu material akan terus mengalami

deformasi tanpa adanya penambahan beban. Tegangan yang menyebabkan

mekanisme luluh ini disebut tegangan luluh (yield stress). Pada grafik diatas

titik luluh ditunjukkan oleh titik Y.

Pada baja berkekuatan tinggi, umumnya tidak memperlihatkan batas luluh

secara jelas (gambar 2.17) Untuk menentukan titik luluh material seperti ini,

maka digunakan suatu metode yang dikenal sebagai Metode Offset seperti

tersaji pada gambar berikut ini.

Gambar 2.17 Metode Offset pada material getas


24

Dengan metode ini kekuatan luluh ditentukan sebagai tegangan dimana bahan

memperlihatkan batas penyimpangan/deviasi tertentu dari proporsionalitas

tegangan dan regangan. Pada gambar di atas, garis XW ditarik paralel terhadap

garis linier OP, sehingga perpotongan pada kurva tegangan-regangan di titik Y

sebagai kekuatan luluh. Pada umumnya garis offset OX diambil berkisar 0.1 –

0.2% dari regangan total yang dimulai dari titik O.

Kekuatan tarik maksimum.

Kekuatan tarik maksimum (Ultimate Tensile Strength) merupakan tegangan

maksimum yang dapat ditanggung material sebelum terjadinya perpatahan

(fracture). Nilai kekuatan tarik maksimum ditentukan oleh beban maksimum

dan luas penampang awal bahan uji. Pada gambar kekuatan tarik maksimum

(UTS) ditunjukan pada titik M, dan terus berdeformasi hingga mencapai titik B

dan akhirnya putus.

Kekuatan putus.

Kekuatan putus merupakan hasil bagi antara beban pada saat benda uji putus

dengan luas penampang awal. Untuk bahan yang bersifat ulet, pada saat beban

maksimum M terlampaui dan bahan terdeformasi hingga titik putus B, maka

terjadi mekanisme penciutan (necking) sebagai akibat adanya deformasi yang

terpusat. Pada bahan yang ulet, nilai kekuatan putus adalah lebih kecil daripada

kekuatan tarik maksimumnya. Sementara itu pada bahan yang getas, nilai

kekuatan putusnya adalah sama dengan kekuatan tarik maksimumnya.

Salah satu sistem pendingin yang tidak memerlukan energi listrik adalah


25

mpy87,6W

DAT

sistem pendingin absorbsi. Sistem pendingin absorbsi hanya memerlukan energi

panas untuk dapat bekerja. Energi panas yang diperlukan dapat berasal dari

pembakaraan kayu, arang, bahan bakar minyak dan gas bumi. Energi panas juga

dapat berasal dari buangan proses industri, biomassa, biogas atau dari energi alam

seperti panas bumi dan energi surya. Refrigeran yang digunakan pada sistim

pendingin absorbsi umumnya bukan merupakan refrigeran sintetik (misalnya

amonia atau methanol) sehingga resiko kerusakan alam seperti yang dapat

disebabkan sistem pendingin kompresi uap karena menggunakan refrijeran

sintetik tidak terjadi.

Indonesia memiliki potensi energi panas dari biomassa, biogas, panas bumi

dan energi surya yang cukup memadai untuk penggerak sistem pendingin

absorbsi. Hal yang harus diperhatikan adalah disain pendingin energi panas untuk

negara-negara berkembang haruslah sederhana dan mudah perawatannya dengan

kata lain harus dapat dibuat dan diperbaiki sendiri oleh masyarakat dan industri

lokal yang ada di daerah.

2.2 Rumus Perhitungan

2.2.1 Laju Korosi

Suatu persamaan yang menyatakan laju korosi telah diperkenalkan oleh

seorang peneliti bernama Fontana sejak tahun 1945 adalah sebagai berikut:

(2.1)

dengan:


26

uts Fmaks

Ao

L

lo100%

li lo

lo100%

mpy adalah milimeter per tahun

W adalah pengurangan berat (mg)

D adalah densitas material (g/cm3)

A adalah luas selimut awal (cm2)

T adalah waktu kontak dengan lingkungan (jam)

Metode perhitungan diatas merupakan metode kehilangan berat.

2.2.2 Tegangan

Tegangan adalah hasil bagi antar beban dengan luas penampang seperti dalam

rumus berikut:

(2.2)

dengan:

adalah tegangan

F adalah beban/gaya (Kg)

A adalah luas penampang (mm2)

2.2.3 Regangan

Regangan adalah hasil bagi antara perubahan panjang yang terjadi dengan

panjang benda uji awal.

(2.3)


27

dengan:

adalah regangan (%)

L adalah perubahan panjang (mm)

lo adalah panjang awal (mm)

li adalah panjang setelah ditarik (mm)


28

BAB III

METODE PENELITIAN

3.1. Tempat dan Waktu Penelitian

Tempat penelitian dilakukan di Laboratorium Mekanika Fluida dan

Laboratorium Ilmu Logam Fakultas Sains dan Teknologi, dan juga di

Laboratorium Kimia Pusat Fakultas Farmasi Universitas Sanata Dharma.

Pengambilan data dilakukan selama tiga periode dalam waktu 3 bulan.

3.2. Perancangan Benda Uji dan Alat pendingin Absorsi

Diagram penelitian

Gambar 3.1 Diagram penelitian

Pembuatan specimen dan alat pendingin absorbsi

Unjuk kerja alat pendingin absorbsi

pada tekanan 10 bar dengan

refrijeran amoniak.

Uji coba alat pendingin absorbsi dan

melakukan perbaikan alat jika diperlukan

Persiapan spesimen sesuai

Standar ASTM A 370

Pengkondisian

benda uji dalam 3

periode

Pengolahan data dan pengujian spesimen uji dalam tiap periode

Hasil Uji Kekuatan Las Stainless

Stell dalam Lingkungan Amoniak


29

3.2.1 Benda uji (spesimen)

Benda uji adalah berupa plat yang mempunyai ketebalan 1 mm dengan asumsi

bahwa pada ketebalan tersebut merupakan tebal minimum dari pipa sebagai bahan

alat pendingin absorbsi yang umum dan relatif banyak di pasaran. Benda uji yang

telah dipersiapkan melalui 3 proses, yaitu:

Cutting dies

Las (TIG/GTAW)

Milling

Stamping/marking

Gambar 3.2 Spesimen uji

Setelah benda uji dipersiapkan seperti gambar 3.1, untuk dicelupkan ke dalam alat

pendingin absorbsi perlu dipersiapkan kembali agar dapat dimasukkan ke dalam

alat pendingin tersebut. Untuk satu periodenya, benda uji yang dimasukkan


30

berjumlah 4 dalam tiap alat pendingin tersebut, seperti terlihat dalam gambar 3.3

berikut:

Gambar 3.3 Rangkaian spesimen

3.2.2. Alat Pendingin Absorbsi

Secara umum penelitian ini bertujuan untuk megetahui kelayakan dari material

stainless steel sebagai komponen utama dari alat pendingin absorbsi. Unjuk kerja

pendingin ini diharapkan mampu menahan tekanan kerja yang fluktuatif sampai

dengan 250 psi.

Perlu kita ketahui bahwa alat pendingin absorbsi yang dibuat mempunyai 3

komponen utama yaitu:

Generator

Kondensor berpendingin air

Evaporator


31

Berikut adalah skema dari alat pendingin absorbsi:

Gambar 3.4 Skema alat pendingin absorbsi

Keterangan:

1. Evaporator

2. Kran

3. Pipa penghubung antara generator dan evaporator

4. Manometer

5. Corong untuk memasukan amonia ke dalam generator. Bagian ini dapat

diganti dengan niple pada saat akan divakum.

6. Kran untuk memasukan amonia

7. Kran penghubung

1

2

4

7

3

5

6

8


32

8. Generator

3.3 Peralatan Penelitian

Adapun peralatan pendukung yang digunakan dalam penelitian ini adalah :

1. Kompor listrik

Pada penelitian ini, kompor listrik digunakan sebagai pemanas pada generator

guna menguapkan amonia hingga mencapai tekanan yang diinginkan.

Gambar 3.5 Kompor listrik

2. Thermologger

Dalam penelitian ini, thermologger berfungsi sebagai pengukur suhu dan

thermocouple adalah sebagai konektor ke media yang akan diukur perubahan

suhunya. Adapun pengukuran suhu pada penelitian ini ada beberapa titik,

yaitu:

1. evaporator,

2. generator,

3. air yang didinginkan.


33

Gambar 3.6 Thermologger

3. Pompa vakum

Pompa vakum berfungsi untuk membuat vakum generator sebelum diisi

dengan amonia.

Gambar 3.7 Pompa vakum

4. Niple

Niple digunakan sebagai konektor antar pompa dan bagian generator pada

saaat akan divakum

5. Bejana/gentong

Berfungsi untuk menyimpan bagian evaporator setelah diisi amonia yang akan

didiamkan selama waktu 3 bulan.


34

Gambar 3.8 Bejana/gentong

6. Timbangan analitik

Alat ini berfungsi untuk menimbang berat dari benda uji yang dilakukan

sebelum dan sesudah dikondiskan dalam media amonia. Timbangan ini

mempunyai ketelitian sampai dengan 4 digit dibelakang koma.

Gambar 3.9 Timbangan analitik

7. Larutan etsa

Larutan etsa berguna untuk membuka pori-pori dari beda uji sebelum

dilakukan pemotretan mikro. Jenis dari larutan etsa itu sendiri berbeda-beda

untuk tiap material. Untuk jenis larutan etsa yang digunakan pada tipe


35

austenitik stainless steel secara umum adalah larutan asam klorida pekat dan

tembaga sulfat dengan jumlah terlarut adalah sebagai berikut:

HCl sebanyak 50 ml

CuSO4 sebanyak 2,5 gr

H2O sebanyak 25 ml

Gambar 3.10 Larutan etsa

8. Resin

Resin digunakan untuk menyusun benda uji supaya mudah dalam pemolesan

sebelum dilakukan foto mikro. Resin yang digunakan adalah resin polimer

yang banyak tersedia dipasaran.

Gambar 3.11 Resin


36

9. Mikroskop

Mikroskop digunakan untuk melihat penampang dari benda uji yang telah

dicelupkan kedalam larutan etsa dan sesudah itu baru akan difoto. Perbesaraan

yang digunakan adalah 50x perbesaran.

Gambar 3.12 Mikroskop

10. Mesin uji tarik

Mesin uji tarik digunakan untuk menguji benda yang telah dikondisikan

tersebut. Mesin yang digunakan adalah milik laboratorium Teknik Mesin

Universitas Sanata Dharma yang mempunyai kapasitas 1 ton.

Gambar 3.13 Mesin uji tarik


37

3.4. Variabel yang diukur

Variabel yang diukur dalam penilitian ini adalah sebagai berikut :

1. Berat (W) dari masing-masing benda kerja sebelum dan sesudah dikondisikan

dalam alat pendingin absorbsi dalam setiap periode.

2. Kekuatan tarik (UTS) dari setiap benda uji sebelum dan sesudah dikondisikan

dalam alat pendingin absorbsi dalam setiap periode.

3. Tekanan (P) pada saat proses absorbsi.

4. Temperatur (T) evaporator

3.5. Langkah penelitian

Metode pengumpulan data adalah cara-cara memperoleh data melalui

percobaan alat. Metode yang dipakai untuk mengumpulkan data yaitu

menggunakan metode langsung. Penulis mengumpulkan data dengan menguji

langsung alat yang telah dibuat.

1. Alat pendingin dipasang pada kerangka yang telah dipersiapkan.

2. Kompor listrik dipasang pada bagian generator.

3. Nipel dipasang pada ujung generator, kemudian disusul dengan pemasangan

selang konektor ke pompa vakum.

4. Generator divakum hingga mencapai tekanan -1 bar.

5. Amonia dimasukan ke dalam generator secara perlahan menggunakan

corong.

6. Termokopel dipasang pada bagian generator, air yang didinginkan, dan juga

pada pipa penghubung antara evaporator dan generator.


38

7. Kompor dihidupkan dan mulai memanaskan generator hingga tekanan

mencapai 7 bar dan temperaturnya berkisar 770 C.

8. Kompor dimatikan dan perhatikan manometer hingga tekanan turun menjadi

5 bar setelah pemanasan.

9. Bagian evaporator dilepas dengan mengendurkan water mur.

10. Bagian evaporator yang dilepas, disimpan pada bejana/gentong yang berisi

air sebagai tempat penyimpanan dan juga sebagai pengaman jika suatu saat

terjadi kenaikan suhu yang akan mempengaruhi naiknya tekanan dan

meminimalisir bahaya kebocoran pada unit evaporator.

11. Proses 1 – 10 di ulangi pada langkah berikutnya.

3.6. Pengolahan dan Analisa data

Setelah proses pengambilan data maka dilakukan pengolahan data sebagai

berikut :

1. Menghitung laju korosi setiap benda uji sesuai dengan persamaan (2.1)

2. Menghitung besarnya tegangan tarik maksimum setiap benda uji sesuai dengan

persamaan (2.2)

3. Menghitung regangan yang terjadi sesuai dengan persamaan (2.3)

4. Menentukan titik luluh (yield point) dari setiap benda uji berdasarkan masing-

masing grafik uji tariknya.

Analisa akan lebih mudah dilakukan dengan membuat grafik-grafik yang

diantaranya adalah grafik hubungan tegangan dan regangan.


39

BAB IV

DATA DAN PEMBAHASAN

4.1. DATA

4.1.1 Berat benda uji

Langkah awal penelitian ini dilakukan dengan menganalisa dari perubahan

berat setiap benda uji yang telah dikondiskan dalam setiap periode.

Dari penelitian yang telah dilakukan, diperoleh data berat benda uji secara

periode dan dibandingkan secara keseluruhan. Pengambilan data secara objektif

dilakukan menggunakan timbangan analitik dengan ketelitian 4 digit atau 0,0001

gram.

Dalam penelitian, penulis memberikan identitas pada benda uji tersebut untuk

menghindari resiko tertukar dan juga untuk membedakan dalam setiap periode

pengkondisian seperti berikut :

Contoh :

311

Angka 3 = menandakan kode awal dari tipe material yaitu 304

Angka 1 = menandakan bulan pertama pengkondisian

Angka 1 = menandakan benda urutan pertama dalam periode

Berat benda uji sebelum dan sesudah dikondisikan dalam amonia disajikan pada

tabel 4.1, 4.2, dan 4.3


40

Tabel 4.1 Berat benda uji pada bulan pertama.

NO WO (gr) WI (gr) W (gr) Wrata-rata (gr)

311 27,6656 27,6640 0,0016

0,0011

312 27,6115 27,6105 0,0010

313 27,6435 27,6425 0,0010

314 27,6426 27,6415 0,0011

Tabel 4.2 Berat benda uji pada bulan kedua.

NO WO(gr) WI(gr) W(gr) Wrata-rata (gr)

321 27,5859 27,5848 0,0011

0,0012

322 27,7226 27,7216 0,0010

323 27,5675 27,5663 0,0012

324 27,6595 27,6580 0,0015

Tabel 4.3 Berat benda uji pada bulan ketiga

NO WO(gr) WI(gr) W(gr) Wrata-rata (gr)

331 27,6003 27,5992 0,0011

0,0009

332 27,6984 27,6976 0,0008

333 27,7097 27,7088 0,0009

334 27,6782 27,6771 0,0011


41

4.1.2 Luas penampang benda kerja

Dalam perhitungan luas benda uji diperlukan geometri dari pengukuran yang

dilakukan secara langsung dengan acuan seperti pada gambar berikut :

Gambar 4.1 Sisi ukur benda kerja

Luas penampang terukur pada setiap benda uji tentunya menunjukan

perbedaan geometri walaupun sudah dikerjakan dengan proses permesinan yang

presisi. Dari keadaan tersebut tentunya berpengaruh terhadap data dan

perhitungan yang didapatkan

Berdasarkan gambar 4.1 didapatkan data hasil pengukuran pada setiap benda

kerja, serta didapatkan hasil perhitungan dimensi setiap sisi nya yaitu seperti pada

tabel 4.4 sampai dengan tabel 4.6.


42


pertama

No 311 312 313

t (mm) 1 1 1

L (mm) 201,48 201,64 201,66

C (mm) 20,04 20,04 20,04

W (mm) 12,54 12,58 12,44

B1 (mm) 64,50 64,54 64,3

B2 (mm) 64,7 64,6 64,5

B3 (mm) 64,4 64,5 64,34

B4 (mm) 64,6 64,54 64,52

R ( mm) 10 10 10

d1 (mm) 3,76 3,74 3,78

d2 (mm) 3,74 3,72 3,82

a1 (mm) 6,24 6,26 6,22

a2 (mm) 6,26 6,28 6,18

x1 (mm) 7,81 7,80 7,83

x2 (mm) 7,80 7,78 7,86

y1 (mm) 51,39 52,96 51,53

y2 (mm) 52,96 51,09 51,83

pjng,rad 1 (mm) 8,96 9,24 8,99

pjng,rad 2 (mm) 9,24 8,91 9,04

A1 (mm) 56,65 56,90 57,20

A2 (mm) 56,88 57,04 57,08

luas1 (mm2) 8,93849463 7,380955117 9,004276807

luas 2 (mm2) 7,380955117 8,823601678 9,117628716


43


kedua

No 321 322 323

T (mm) 1 1 1

L (mm) 200,2 200,9 200,34

C (mm) 20,04 20,04 20,04

W (mm) 12,3 12,54 12,42

B1 (mm) 64,1 64,02 64,38

B2 (mm) 64,1 64,7 64,1

B3 (mm) 64,12 64 64,26

B4 (mm) 64,1 64,8 64,14

R (mm) 10 10 10

d1 (mm) 3,86 3,72 3,8

d2 (mm) 3,88 3,78 3,82

a1 (mm) 6,14 6,28 6,2

a2 (mm) 6,12 6,22 6,18

x1 (mm) 7,89 7,78 7,85

x2 (mm) 7,91 7,83 7,86

y1 (mm) 52,12 51,09 51,68

y2 (mm) 52,26 51,53 51,83

pjng,rad 1 (mm) 9,09 8,91 9,02

pjng,rad 2 (mm) 9,12 8,99 9,04

A1 (mm) 56,21 56,62 56,17

A2 (mm) 56,16 56,44 56,22

luas1 (mm2) 9,238685262 8,823601678 9,061080434

luas 2 (mm2) 9,303195362 9,004276807 9,117628716


44


ketiga

No 331 332 333

T (mm) 1 1 1

L (mm) 200,02 200,84 200,62

C (mm) 20,04 20,04 20,04

W (mm) 12,3 12,5 12,52

B1 (mm) 64,3 63,92 64,5

B2 (mm) 64,5 64,24 65,02

B3 (mm) 64,36 63,9 64,52

B4 (mm) 64,52 64,2 65

R (mm) 10 10 10

d1 (mm) 3,84 3,76 3,74

d2 (mm) 3,9 3,78 3,78

a1 (mm) 6,16 6,24 6,26

a2 (mm) 6,1 6,22 6,22

x1 (mm) 7,88 7,81 7,80

x2 (mm) 7,92 7,83 7,83

y1 (mm) 51,97 51,39 52,96

y2 (mm) 52,41 51,53 51,53

pjng,rad 1 (mm) 9,07 8,96 9,24

pjng,rad 2 (mm) 9,14 8,99 8,99

A1 (mm) 55,47 57,05 55,50

A2 (mm) 55,29 57,08 55,44

luas1 (mm2) 9,18264483 8,93849463 7,380955117

luas 2 (mm2) 9,358731566 9,004276807 9,004276807


45

Berdasarkan data dari ketiga tabel diatas dapat dihitung luas dari penampang

benda uji berdasarkan gambar berikut :

Gambar 4.2 Area penampang benda uji

Tabel 4.7 Luas area penampang benda uji bulan pertama

311 312 313

area (mm2) 5053,1184 5073,2624 5017,3008

area2 (mm2) 485,04 482,7592 486,108

area3 (mm2) 486,544 483,208 487,62

area4 (mm2) 481,712 479,88 491,5576

area5 (mm2) 483,208 480,1776 492,9328

area6 (mm2) 35,75397852 29,52382047 36,01710723

area7 (mm2) 29,52382047 35,29440671 36,47051486

area8 (mm2) 448,2216076 448,501161 448,0772488

Total (mm2) 7503,121807 7512,606588 7496,084071

Tabel 4.8 Luas area penampang benda uji bulan kedua

321 322 323

area 1 (mm2) 4924,92 5038,572 4976,4456

area2 (mm2) 494,852 476,3088 489,288

area3(mm2) 494,852 481,368 487,16

area4 (mm2) 497,5712 483,84 490,9464

area5 (mm2) 497,416 489,888 490,0296

area6 (mm2) 36,95474105 35,29440671 36,24432174

area7 (mm2) 37,21278145 36,01710723 36,47051486

area8 (mm2) 445,2937465 446,4583662 445,4578908

Total (mm2) 7429,072469 7487,74668 7452,042327


46

Tabel 4.9 Luas area penampang benda uji bulan ketiga

331 332 333

area1 (mm2) 4920,492 5021 5023,5248

area2 (mm2) 493,824 480,6784 482,46

area3 (mm2) 495,36 483,0848 486,3496

area4 (mm2) 502,008 483,084 487,7712

area5 (mm2) 503,256 485,352 491,4

area6 (mm2) 36,73057932 35,75397852 29,52382047

area7 (mm2) 37,43492627 36,01710723 36,01710723

area8 (mm2) 444,9340709 446,3788128 446,518594

Total (mm2) 7434,039576 7471,349099 7483,565122

4.1.3 Data Pengujian Tarik

Hasil pengujian tarik yang telah dilakukan, tersaji pada tabel 4.10.

Tabel 4.10 Nilai beban dan pertambahan panjang

Nomor F maks (kg) L (mm)

301 405,6 0,7

302 491,8 2,9

303 462,3 2,3

311 523,57 2,9

312 487,1 2,05

313 492,7 2,25

321 524,2 2,55

322 415,6 0,4

323 536,25 2,7

331 460,6 1,8

332 390,33 2,5

333 502,3 2,6


47

4.2 Pembahasan

Dari data-data yang telah dikumpulkan maka akan dibahas hasil dari

perhitungan dan pengolahan data-data tersebut.

Keterangan :

Periode 0 = periode benda uji sebelum dikondisikan dalam amonia

Periode 1 = periode benda uji bulan pertama setelah dikondisikan

Periode 2 = periode benda uji bulan kedua setelah dikondisikan

Periode 3 = periode benda uji bulan ketiga setelah dikondisikan

4.2.1 Perhitungan Tegangan Tarik

Tegangan tarik maksimum berdasarkan hasil pengujian langsung pada setiap

benda kerja adalah seperti berikut :

Ao

Fmaksuts

Sebagai contoh adalah spesimen 311;

Maka ;

2

2

2

/5870,409

/6855,41

54,12

57,523

mmN

mmkg

mm

kg

uts

uts

uts

Dari contoh perhitungan tersebut, didapatlkan nilai tegangan rata-rata seperti

tersaji pada tabel 4.11


48

Tabel 4.11 Tegangan rata-rata uji tarik

PERIODE NOMOR F maks

(kg/mm2)

A0

(mm2)

UTS

(N/mm2)

rata rata

(N/mm2)

Periode 0

301 405,6 12,48 318,825

355,8512 302 491,8 12,54 384,7482

303 462,3 12,46 363,9804

Periode 1

311 523,57 12,54 409,5870

392,655 312 487,1 12,58 379,8432

313 492,7 12,44 388,5348

Periode 2

321 524,2 12,3 418,0727

388,9174 322 415,6 12,54 325,1230

323 536,25 12,42 423,5565

Periode 3

331 460,6 12,3 367,3550

355,7498 332 390,33 12,5 306,3271

333 502,3 12,52 393,5674

Gambar 4.3 Grafik tegangan tarik rata-rata

355.8512392.655 388.9174

355.7498

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

Periode 0 Periode 1 Periode 2 Periode 3

Tega

nga

n (

N/m

m2

Periode (bulan)


49

Grafik 4.3 menunjukan besaran nilai rata-rata gaya tarik maksimum pada tiap

periode yaitu periode 0 nilainya 355,8512, periode 1 nilainya 392,655, periode 2

nilainya 388,9174, dan pada periode 3 nilainya 355,7498.

4.2.2 Perhitungan regangan

Dari hasil pengamatan, diketahui bahwa suatu material yang mengalami

tegangan pada saat yang sama juga mengalami perubahan panjang/volume.

Perubahan panjang/volume ini sering dinyatakan dalam regangan yang

didefinisikan sbb:

Berdasarkan pada data seperti tersaji pada tabel 4.4, tabel 4.5, tabel 4.6, dan

tabel 4.10 maka didapatkan hasil perhitungan persentase regangan seperti berikut :

Sebagai contoh adalah data dari spesimen 311

dengan ;

l = 2,9

l0 = 201,48

maka :

%43,1

%10048,201

9,2

%1000

l

l


50

Tabel 4.12 Perhitungan regangan benda uji

PERIODE NO L

(mm)

L0

(mm)

(%)

rata-rata

(%)

Periode 0

301 0,7 201,34 0,34

0,973 302 2,9 200,96 1,44

303 2,3 200,72 1,14

Periode 1

311 2,9 201,48 1,43

1,186 312 2,05 201,64 1,02

313 2,25 201,66 1,11

Periode 2

321 2,55 200,2 1,27

0,97 322 0,4 200,9 0,29

323 2,7 200,34 1,35

Periode 3

331 1,8 200,02 0,9

1,143 332 2,5 200,84 1,24

333 2,6 200,62 1,29

Gambar 4.4 Grafik perbandingan regangan

0.97

1.19

0.97

1.14

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

Periode 0 Periode 1 Periode 2 Periode 3

Re

gan

gan

(%

)

Periode (bulan)


51

mpy87,6W

DAT

Besarnya nilai regangan seperti pada tabel 4.11 dan gambar 4.6 dipengaruhi oleh

pertambahan panjang yang didapatkan dari hasil uji tarik. Sebagai contohnya

adalah benda uji 311 dengan nilai pertambahan panjang sebesar 2,9 mm, Hal

tersebut sangatlah sebanding dengan besarnya kekuatan tarik yang didapatkan

yaitu sebesar 523,57 kg/mm2

. Dari data-data tersebut semakin memperkuat

analisa dari penulis bahwa pada penelitian ini kekuatan las yang didapatkan tidak

terpengaruh pada proses korosi, tetapi pada proses pengelasan benda uji terutama

penetrasi pengelasannya seperti pada contoh gambar 4.7.

4.2.3 Perhitungan Laju Korosi

Jika suatu logam M memiliki berat jenis D (gr/cm3), luas selimut A(mm

2),

dan telah direndam selam t(jam), dan mengalami kehilangan berat w(gr) sesuai

denga rumus :

Maka, sesuai rumus tersebut dan berdasarkan pengolahan data pada tabel 4.1, 4.2,

dan 4.3, didapatkan contoh secara umum perhitungan laju korosi sebagai berikut :

Contoh : spesimen 311

07-6872e3,23097836

20049039351,4338

14016,0

72003121807,7503,8

0016.06,87

mmpy

mmpy

mmpy


52

Tabel 4.13 Perhitungan laju korosi benda uji

PERIODE NO

W

(gr)

D

(gr/cm3)

A

(cm2)

T

(jam)

mmpy

Rata-rata

(mmpy)

Periode 1

311 0,0016

8,03

75,03

720

3,23 x 10-7

2,42 x 10-7

312 0,0010 75,13 2,01 x 10

-7

313 0,0010 74,96 2,02 x 10-7

Periode 2

321 0,0011 74,29

1440

1,12 x 10-7

1,12 x 10-7

322 0,0010 74,8774668 1,01 x 10

-7

323 0,0012 74,52042327 1,21 x 10-7

Periode 3

331 0,0011 74,34039576

2160

7,47 x 10-8

6,31 x 10-8

332 0,0008 74,71349099 5,40 x 10

-8

333 0,0009 74,83565122 6,07 x 10-8

Gambar 4.5 Grafik laju korosi

0.000000000

0.000000050

0.000000100

0.000000150

0.000000200

0.000000250

Periode 1 Periode 2 Periode 3

Laju

Ko

rosi

(m

mp

y)

Periode (bulan)


53

Pada gambar 4.4 tersaji lajus korosi tiap benda uji pada masing-masing periode.

Pada benda uji 311 sampai dengan benda uji 333 terlihat bahwa bentuk grafik

yang menurun. Menurut analisa dari penulis hal tersebut disebabkan terciptanya

lapisan kromium oksida atau lapisan pasif pada layer teratas pada setiap benda uji

setiap periode yang mengakibatkan benda tersebut semakin terhalang oleh

oksidasi yang menyebabkan korosi. Dengan kata lain, semakin lama periode

pengkondisian nilai laju korosi akan cenderung semakin menurun hingga

mencapai kondisi stabil.

Gambar 4.6 Foto mikro benda uji bulan 1


1

2


54


Di dalam gambar 4.7 menunjukan HAZ (heat affected zone) yang juga

dapat disimak, bahwa penetrasi proses pengelasan yang tidak sama pada

setiap benda uji terlihat pada bidang yang ditandai garis lingkaran merah.

Pada foto kedua memperlihatkan penetrasi yang tidak menyeluruh ditandai

dengan adanya sedikit cekungan bergaris.

3


55

BAB V

PENUTUP

5.1 KESIMPULAN

Dari semua hasil pengambilan data, perhitungan, dan analisa dapat

disimpulkan sebagai berikut :

1. Perubahan nilai laju korosi rata-rata dari 2,42 x 10-7

pada periode bulan

pertama, menjadi 6,31 x 10-8

pada periode bulan ketiga dan akan menuju

nilai stabil dikarenakan terciptanya lapisan pasif pada material stainless

steel yang menghambat laju korosi pada total seluruh periode pengujian.

2. Penurunan kekuatan tarik yang terjadi tidak begitu signifikan sebesar

0,02% dari 355,8 N/mm2 menjadi 355,7 N/mm

2. Dengan kata lain

Stainless Steel 304 mampu untuk dijadikan bahan/material dalam

pembuatan alat dengan kondisi lingkungan amonia.

3. Penurunan berat benda uji (W) tidak signifikan pada periode pencelupan

dalam lingkungan amonia yang lebih lama dengan pengurangan berat rata-

rata sebesar 0,0011 gram untuk satu bulan pencelupan, 0,0012 gram untuk

dua bulan pencelupan, dan 0,0009 gram untuk tiga bulan pencelupan.

5.2 SARAN

Dari penelitan yang telah dilakukan, penulis dapat memberikan

beberapa saran yang mungkin berguna bagi peneliti selanjutnya :


56

1. Dalam persiapan benda uji sebaiknya benar benar dibersihkan secara teliti

dikarenakan benda uji akan ditimbang dengan alat yang cukup presisi

supaya data yang dihasilkan juga akurat.

2. Pada persiapan alat pendingin absorbsi harus dilakukan secara teliti

mengingat tekanan kerja yang tinggi sangat beresiko terjadi kebocoran

pada sambungan yang ada.

3. Pada proses pemanasan amonia di dalam alat pendingin absorbsi

sebaiknya dilakukan secara perlahan menghindari naiknya tekanan amonia

yang berakibat kebocoran.

4. Keseluruhan alat ukur pada kondisi baik, seperti kabel termokopel dan

display termometer dalam keadaan baik

5. Pengukuran di genarator dilakukan pada saat pemanasan untuk memonitor

kenaikan temperatur yang terjadi selama proses berlangsung.

6. Pada proses uji tarik sebaiknya benda uji dipersiapkan terlabih dahulu

mengingat SS304 cukup licin untuk mampu dicekam pada mesin uji tarik.

7. Bagi penliti lain yang akan meneliti kekuatan las SS304 dalam lingkungan

amonia sebaiknya menggunakan cara yang lebih efektif dan efisien

terlebih dalam metode penyimpanan benda uji yang telah dikondisikan

dalam uap amonia mengingat material stainless steel yang digunakan

cukup mahal supaya lebih ekonomis.

8. Secara keseluruhan supaya mencatat data real supaya hasil penelitian dan

pengambilan data reliabel.


57

DAFTAR PUSTAKA

Dieter , George E., 1988, Mechanical Metallurgy, Mcgraw Hill Higher Education,

England

Frick, H., 1994, Mekanika Teknik 1, Kanisius,Yogyakarta

Meriam,JL., 1988, Mekanika Teknik 2, Erlangga, Bandung

Ramos A., Miguel, 2003, Evaluation Of A Zeolite-Water Solar Adsorption

Refrigerator. ISES Solar World Congress (June, 14-19, 2003), Goteborg,

Sweden

Sambada, FA.Rusdi dan I Gusti Ketut Puja, 2009, Penelitian Hibah Bersaing-

Alat Pendingin Absorbsi Energi Panas Untuk Penyimpan Obat dan Bahan

Makanan Di Daerah Terpencil

Subagyo, 1989, Teknik Pengelasan, Atmi Press, Surakarta

Zemansky & Sears, 1985, Fisika , Binacipta, Jakarta


58

LAMPIRAN

Gambar L1. Proses Pemanasan Amonia

Gambar L2. Larutan Etsa 1 Gambar L3. Larutan Etsa 2


PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIrepository.usd.ac.id/7702/1/085214066_Full.pdf · Asan...

Documents

Transcript of PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIrepository.usd.ac.id/7702/1/085214066_Full.pdf · Asan...