Tugas PAP Material Selection (Rangkuman Untuk Mahasiswa)

8/17/2019 Tugas PAP Material Selection (Rangkuman Untuk Mahasiswa)

1/6

KRITERIA PEMILIHAN BAHAN UNTUK BEJANA DAN TUTUP

Oleh Mega Puspitasari dan Vanessa eraldine

Penggunaan pressure vessel banyak digunakan di dalam power generation, reaksi nuklir dan kimia,

proses industri, dan storage. Pressure vessel dibutuhkan untuk beroperasi pada range temperatur yang cukup

jauh, mulai dari 600oC hingga -20oC bahkan kurang, dengan tekanan bisa mencapai ratusan Pa. !essel

dapat digunakan untuk membawa "luida non-korosi", tetapi bahkan juga bahan sangat korosi" dan radioakti".#elain itu siklus yang dipakai, steady atau siklik, juga perlu dipertimbangkan. $leh karena itu, salah satu hal

utama yang perlu dipertimbangkan adalah pemilihan material untuk pembuatan pressure vessel.

1 aterial dengan kekuatan tinggi dapat dibuat dengan membuat campuran berbagai jenis

logam %alloy&, memodi"ikasi proses manu"aktur dan heat treatment. #emua hal ini dilakukan

untuk memenuhi kebutuhan sa"ety dan ekonomi.. 'idak ada satupun material yang sempurna

untuk suatu pressure vessel, sehingga material selection harus tepat sesuai kegunaan dan

kondisi lingkungannya.(erikut beberapa "aktor yang mempengaruhi pemilihan material

untuk pressure vessel % Pressure Vessel Handbook , Hendry H.Bednar &)

• *etahanan terhadap korosi yang terjadi diakibatkan proses yang berlangsung dan lingkungan

proses• *ekuatan material terhadap tekanan dan suhu proses dan lingkungan

• *etersediaan material

• +arga

• abrikasi

aintenance

(erikut merupakan hasil ringkasan dari penjelasan di dalam buku 'owler #ynnot, 200 dan

beberapa sumber lain mengenai material kontruksi yang biasanya dipilih di dalam peralatan proses tubing

dan vessel)

!" #ar$%n &teel

Kele$ihan' /vailabilitas tinggi, murah harganya dan cocok digunakan untuk kebanyakan pelarutorganik.

• Kele(ahan' 'idak tahan terhadap korosi, kecuali untuk beberapa kondisi spesi"ik seperti asam

sul"at dengan konsentrasi tinggi dan basa kaustik seperti a$+, tidak tahan solven yang

mengandung klorin.

)" Mild &teel *Mengandung #ar$%n +",-.

• Kele$ihan' 1apat menahan stress corrosion cracking pada beberapa situasi lingkungan, mudah

dibentuk.

Kele(ahan' esistansi korosi rendah, lebih banyak digunakan untuk pipa, mur, baut, dan lain

sebagainya.

," High &i ir%n *!/0!1- &i.

Kele$ihan' esistansi tinggi terhadap asam mineral, biasanya digunakan untuk asam sul"at %+ 2#$3&

dengan berbagai konsentrasi dan suhu.

Kele(ahan' #angat brittle, tidak dapat digunakan dengan +Cl.

/" &tainless &teel

• Tipe ,+/ *!232 stainless steel.' 4enis yang paling umum dan paling banyak digunakan. engandung

kadar Cr dan i yang menghasilkan struktur austenitik yang stabil. *onten C cukup rendah sehingga

dapat digunakan untuk heat treatment.

• Tipe ,+/L' !ersi dengan 5C lebih rendah daripada 03 %70.05 C&. 1igunakan untuk bagian

welding yang lebih tebal, dimana pada 03 biasanya dapat terjadi carbide precipitation.

8


2/6

• Tipe ,)!' Penambahan titanium sehingga lebih stabil dan tidak terjadi carbide precipitation saat

welding. *ekuatannya tinggi dibandingkan 039, lebih tepat untuk suhu tinggi.

• Tipe ,/4' Penambahan niobium pada tipe 03 sehingga lebih stabil.

Tipe ,+53,!+' *onten Cr tinggi untuk memberikan resistansi oksidasi pada suhu tinggi.

• Tipe ,!6' Penambahan molybdenum untuk meningkatkan ketahanan korosi pada kondisi reduksi,

misalnya pada penggunaan dengan asam sul"at, asetat, atau "ormat. eski demikian, dapat

menimbulkan stress corrosion cracking pada suhu :800 oC. #angat baik digunakan untuk ;at organik

dan amonia serta garam netral


3/6

2" Hastell%7 B0)3B0, *All%7 B0)3B0,. *61- Ni9 )2- M%9 6- :e.

• Kele$ihan' *aya akan kandungan i dan o, yang dikembangkan untuk resistansi pada

lingkungan asam yang mereduksi, secara spesi"ik +Cl, +2#$3, dan +P$3.

• Kele(ahan' *eberadaan ion lain seperti e dan ion pengoksidasi lain sebesar =0 ppm saja dapat

mendegradasi resistansi alloy ini.

5" Hastell%7 #0)46 *All%7 #0)46. *1/- Ni9 !4- M%9 !1- #r9 1- :e.

• Kele$ihan' esistansi tinggi terhadap asam, tetapi juga untuk ion pengoksidasi lain seperti Cu dan

e, bahkan berbagai jenis material yang mengandung klorin. $leh karena itu, alloy ini sangat

banyak digunakan setelah ##86 untuk vessel yang digunakan dalam riset dan pengembangan.

• Kele(ahan' +arganya relati" lebih mahal.

!+" Ni8;el )++

• Kele$ihan' ikel memiliki properti mekanik yang baik. (iasanya tidak digunakan secara murni,

tetapi ikel 200 adalah salah satu dari penggunaan murninya. esistansi terhadap korosi sangat

tinggi terutama pada lingkungan kaustik yang bersuhu tinggi :>0o

C• Kele(ahan' /plikasinya terbatas karena harganya sangat mahal dan sulit dibuat.

!!" Titaniu(

• Kele$ihan' (aik digunakan untuk agen pengoksidasi seperti asam nitrat, asam klorida, a?ua regia,

dan lain sebagainya. /sam pereduksi seperti +2#$3 dan +Cl yang biasanya memberikan laju korosi

yang tinggi, memiliki laju korosi yang rendah pada 'i jika ion pereduksi seperti e, Cu, i, atau

asam nitrat yang terkandung sedikit (corrosion inhibitor)

• Kele(ahan' 'i dapat terbakar dengan keberadaan $2 pada suhu dan tekanan tinggi, sehingga harus

berhati-hati dalam prosesnya tidak boleh ada keberadaan oksigen.

!)"


4/6

Material Kara;teristi;

A8id0Resistant

Bri8;s and Tiles

*#era(i8.

enggunakan tile keramik untuk bahan dengan didukung membran tahan korosi di

belakangnya, serta semen yang resisten terhadap korosi, digunakan untuk lining

dan joint vessel.

&t%ne>are

*#era(i8.

esisten terhadap bahan kimia, kecuali alkali dan "luorin. 1igunakan di dalam

kolom absorbsi dan distilasi.lass

*#era(i8. 3

B%r%sili8ate

esisten terhadap perubahan suhu mendadak dan bahan kimia, dapat digunakan

hingga suhu >00C tetapi tidak bisa digunakan untuk P:8 atm kecuali hanya untuk

lining. 1igunakan untuk kolom absorbsi dan distilasi serta lining untuk vessel dari

C#, ##, dan besi.

PV# aterial termoplastik yang paling banyak digunakan di dalam industri kimia,

resisten terhadap asam anorganik kecuali +$ dan +2#$3 kuat, serta larutan

garam anorganik. 'idak dapat digunakan dengan solven organik. #uhu operasi

maksimum rendah %60C, 830& dan tekanan berkisar pada =>0 kPa %= psi&.

P%l7tetra?lu%r%

0eth7lene

*PT:E.

esisten terhadap seluruh bahan kimia kecuali "luorin dan alkali, dapat digunakan

hingga 'E2=0C. *ekuatannya rendah, tetapi bisa ditingkatkan dengan

penambahan "iller menjadi komposit, tetapi "abrikasinya sulit dan mahal.P%l7=in7lidene

:lu%ride

*PVD:.

irip dengan P'A tetapi lebih mudah "abrikasinya. esisten terhadap alkali, asam

anorganik, dan solven organik. #uhu operasi maksimum adalah 830C.

lass0:i$er0

Rein?%r8ed

Plasti8s *RP.

*#%(p%site.

*uat dan resisten terhadap banyak jenis bahan kimia. *ekuatan mekaniknya

bergantung pada resin yang digunakan, bentuk rein"orcement-nya, dan rasio resin

terhadap kaca. esin polyester resisten terhadap asam mineral encer, garam

anorganik, dan solven lainnya tetapi tidak resisten terhadap alkali. 1igunakan untuk

lining pada pressure vessel dalam bentuk continuous "ilament.

#ecara umum, berdasarkan kondisi kerjanya, maka pemilihan material untuk pressure vessel adalah

seperti pada tabel dibawah ini %(ednar, 8B8&)

3


5/6

#ecara umum, berdasarkan pressure yang dihandle, maka maka pemilihan material untuk pressure

vessel adalah seperti pada tabel di bawah ini)

#ONTOH #ARA PEMILIHAN MATERIAL UNTUK PRE&&URE VE&&EL

#alah satu cara membatasi pemilihan material untuk pressure vessel adalah dengan menggunakan

alat bantu /shbyFs chart. Dntuk mendesain pressure vessel yang aman dengan pemilihan material yang tepat

membutuhkan batasan tertentu yaitu yield-before-break atau leak-before-break )

yang dapat ditahan oleh material dengan kriteria material indeG pertama yaitu)

Dntuk ketebalan lebih dari


6/6

M 1=

K 1C

σ f

#elain itu, te;anan maksimum yang harus dihandle adalah)

P≤ 4C

2

πR ( K 1C 2

σ f )maka material yang harus diambil memiliki kriteria indeG kedua yaitu)

M 2=

K 1C 2

σ f #elain itu, perlu diperhatikan juga ;ete$alan pressure vessel untuk menahan pressure P)

t ≥ PR

2σ f

maka material yang harus diambil menjaga ketebalan setipis mungkin agar murah, tetapi tetap aman,

sehingga nilai σ f harus maksimal dan diambil material indeG ketiga)

M 3=σ f

*emudian, dari kriteria-kriteria ini, maka digambarkan pada gra"ik /shby %* 8C vs σ f &. /pabila asumsi

nilai K 1C =30,σ f =50 MPa, maka)

1engan gra"ik ini, dapat dilihat ;ona yang bisa digunakan untuk material yang tepat %search region&

dengan perpotongan ketiga material indeG. 1ari gambar tersebut, maka dapat disimpulkan bahwa steel,

copper, aluminium dapat memenuhi kriteria untuk nilai yang telah dispesi"ikasi.

Referensi

/nonymous %HH& Iaterials "or ConstructionJ. K$nlineL. /vailable) http)

Tugas PAP Material Selection (Rangkuman Untuk Mahasiswa)

Documents

Transcript of Tugas PAP Material Selection (Rangkuman Untuk Mahasiswa)