5
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA DAN LANDASAN TEORI
Pada bab ini dijelaskan tinjauan pustaka dari jurnal atau penelitian
sebelumnya dan dasar teori menurut para ahli dari sumber sumber yang bisa dijadikan
acuan.
2.1 Non Destructive Test (1) (2)
Non-destructive testing (NDT) adalah salah satu metode perawatan yang
digunakan untuk menguji kualitas atau menentukan diskontinuitas suatu komponen,
benda uji atau material. Teknik pengujian ini mempunyai kelebihan yaitu tidak
merusak fisik maupun sifat dari material yang diuji.
Terdapat tiga kelompok diskontinuitas yang dapat diinspeksi menggunakan NDT
yaitu:
1. Diskontinuitas inherent
Diskontinuitas yang berhubungan dengan proses pembuatan bahan mentah
seperti peleburan, pengecoran, dan penempaan, pada proses tersebut
memungkinkan terjadinya diskontinuitas padasuatu material.
2. Diskontinuitas processing
Diskontinuitas yang berhubungan dengan proses pembuatan bahan mentah
menjadi sebuah part atau komponen, salah satu proses pengerjaannya yaitu
machining, forming, extruding, rolling dan welding.
3. Diskontinuitas service
Diskontinuitas yang terjadi akibat berbagai kondisi ketika part atau
komponen bekerja seperti korosi, dan fatigue.
6
Terdapat lima metode umum yang digunakan pada proses NDT dibedakan dari media
pengetesan yang digunakan, yaitu:
1. Liquid Penetrant Testing (PT)
2. Magnetic Particle Testing (MT)
3. Eddy Current Testing (ET)
4. Radiographic Testing (RT)
5. Ultrasonic Testing (UT)
Dalam penggunaannya dapat diketahui bahwa masing-masing metode NDT
dapat saling melengkapi satu sama lain, dan beberapa metode NDT dapat melakukan
hal yang sama, maka ketika akan melakukan inspeksi dilakukan pemilihan metode
yang sesuai dengan kondisi yang dibutuhkan agar efektif dan efisien. Pemilihan
metode NDT dapat dipilih dengan melihat definisi, pengunaan dan batasan pada
Tabel II-1.
7
Tabel II-1 Metode Non Destructive (2)
Liquid Penetrant Testing Magnetic Particle Testing Radiographic Testing Eddy Current Ultrasonic Testing
Definisi
Menggunakan cairan
penetran untuk merembes
ke dalam cacat suatu
permukaan sehingga
memberikan indikasi yang
dapat terlihat.
Menggunakan arus listrik
untuk menghasilkan medan
magnet kedalam permukaan
benda dan partikel magnet
akan mengindikasikan
keberadaan cacat.
Menggunakan sinar
radiografi (sinar-x atau
sinar gamma) untuk
menembus material
dan cacat akan terlihat
pada film.
Menggunakan induksi
elektromagnetik yang
timbul dari kumparan
yang dialiri arus AC.
Cacat akan terlihat
pada display
Menggunakan
ultrasound untuk
menembus material,
cacat akan terlihat
pada display.
Penggunaan
Digunakan pada logam,
kaca, keramik.
Pada material rata dan
halus
Digunakan pada material
ferromagnetik untuk
mengetahui cacat surface
dan subsurface.
Digunakan pada
berbagai logam untuk
mengetahui cacat
surface dan subsurface
Untuk mendeteksi
cacar surface dan
subsurface pada
logam.
Digunakan pada
berbagai material
Mengetahui cacat
surface&subsurface
Batasan
Terbatas pada permukaan
surface dan material halus
(tidak berpori)
Memerlukan sumber listrik,
dan pemukaan dan material
harus halus.
Memerlukan sumber
arus listrik.
Membahayakan bagi
penguji.
Memerlukan sumber
arus listrik.
Tidak memberikan
bentuk cacat fisik.
Memerlukan arus
listrik,tidak
memberikan bentuk
cacat fisik.
8
2.2 Eddy Current Testing (1) (2)
2.2.1 Umum
Eddy Current testing adalah pengujian tanpa merusak yang memanfaatkan
medan magnet berubah-ubah yang dihasilkan oleh generator AC dan mengalir
melalui test coil untuk untuk menghasilkan arus yang berputar (eddy current) pada
material konduktor, metode ini digunakan untuk mendeteksi cacat permukaan
(Surface) dan cacat dalam (sub-surface).
Hukum faraday menyatakan jika medan magnet memotong sebuah
konduktor, maka arus listrik akan mengalir pada konduktor tersebut. Gambar II-1
menggambarkan prinsip dasar dari eddy current test, arus AC yang mengalir melalui
coil akan membentuk medan magnet dan menginduksi material konduktor
dibawahnya.
Gambar II-1 Prinsip Dasar Eddy Current (1)
Aliran eddy current akan menghasilkan medan magnet disebut medan magnet
sekunder yang arahnya berlawanan dari medan magnet yang dihasilkan dari coil test
yang disebut medan magnet primer, ketika test coil didekatkan pada medan
konduktor, maka kekuatan dari medan magnet coil akan berkurang, hal ini akan
menyebabkan perubahan impedansi dari coil dan akan mempengaruhi aliran arus
9
listrik pada coil, perubahan impedansi tersebut dideteksi oleh Voltmeter, pada
Gambar II 2 digambarkan mekanisme dasar eddy current.
Gambar II-2 Eddy Current Sederhana
Sumber: Slide presentasi training NDT PT.GMFAeroAsia
2.2.2 Faktor-faktor yang Mempengaruhi Eddy Current
Ada empat faktor yang mempengaruhi eddy current yang terjadi pada benda
uji yaitu:
1. Konduktivitas material
2. Permeabilitas material
3. Frekuensi
4. Geometri
5. Proximity
2.2.2.1 Konduktivitas Material
Konduktivitas adalah kemampuan suatu material untuk menghantarkan arus
listrik, pada konduktivitas dikenal system IACS (International Annealed Copper
Standard) yaitu perbandingan konduktivitas suatu material dengan material tembaga
yang dijadikan sebagai standar acuan.
Sebagai contoh, material emas mempunyai konduktivitas 70% itu berarti
material emas dapat mengalirkan arus sebesar 70% dibandingkan dengan arus yang
dapat dialirkan tembaga. Setiap material mempunyai nilai konduktivitas, sebagian
merupakan konduktor yang baik, sebagian merupakan konduktor buruk, sebagian ada
yang tidak bisa mengalirkan arus listrik. Pada Tabel II-2 merupakan daftar
konduktivitas berbagai material.
10
Tabel II-2 Tabel Konduktivitas Berbagai Material (1)
Material Nilai konduktivitas (% IACS)
Perak 105
Tembaga 100
Emas 70
Alumunium 61
Paduan Alumunium:
7075-T6 32
2024-T4 30
Magnesium 37
Titanium 3.1
Stailess Steel 304 2.5
Konduktivitas suatu material akan selalu sama, tetapi ada faktor internal yang
menyebabkan perubahan konduktivitas pada suatu material. Terdapat empat faktor
yang mempengaruhi konduktivitas suatu material, yaitu:
1. Kombinasi paduan dua material atau lebih
Paduan adalah campuran suatu material atau elemen kimia dengan logam
dasar, perubahan konduktivitas akan tergantung kepada benda campuran
berdasarkan komposisinya, sehingga memungkinkan seseorang dapat
mengetahui logam dasar dan paduannya dengan mengukur konduktivitas
paduan tersebut.
2. Perubahan kekerasan material
Ketika logam menerima perlakuan panas logam tersebut akan menjadi keras
atau lunak sesuai dengan materialnya, ketika logam mengalami perubahan
11
kekerasan menyebabkan perubahan struktur internal material yang
menyebabkan perubahan konduktivitas.
3. Perubahan temperatur material
Temperatur udara pada material akan mempengaruhi perubahan
konduktivitas, peningkatan temperatur biasanya akan menurunkan nilai
konduktivitas material.
4. Adanya pelapisan pada material
Adanya lapisan konduktif pada medan konduktif akan mempengaruhi
konduktivitas, seperti yang dialami pada logam paduan. Perbedaan ketebalan
pada material juga berdampak pada perubahan konduktivitas.
2.2.2.2 Permeabilitas Material
Permeabilitas material adalah kemampuan material untuk menerima magnet,
semakin besar permeabilitas suatu material maka semakin mudah material tersebut
terpengaruh magnet. Berdasarkan nilai permeabilitas material dibagi menjadi tiga,
yaitu :
1. Ferromagnetik = Mudah mengalami magnetisasi
2. Paramagnetik = sulit mengalami magnetisasi
3. Diamagnetic = Tidak bisa mengalami magnet
2.2.2.3 Frekuensi
Frekuensi adalah pengertian dari banyaknya gelombang persatuan waktu,
satuan dari frekueni adalah Hertz (1 gelombang per detik), frekuensi ini sangat
berperan dalam mengontrol eddy current test, frekuensi dapat mengontrol depth of
penetration, ampere density dan fasa induksi eddy current. Umumnya, frekuensi
tinggi dengan rentan (10 KHz - 2 MHz) digunakan untuk mendeteksi cacat surface,
dan frekuensi rendah untuk mendeteksi cacat sub surface.
12
2.2.2.4 Geometri
Ada dua faktor utama yang mempengaruhi eddy current, yaitu ketebalan
(thickness) dan edge effect.
1. Ketebalan (thickness)
Perubahan ketebalan material dapat disebabkan oleh manufaktur atau ketika
beroperasi mengalami korosi, ini akan mempengaruhi indikator pada eddy
current, maka eddy current ini dapat digunakan untuk mengukur ketebalan.
2. edge effect
edge effect akan terjadi jika coil tidak bisa mengalirkan eddy current karena
adanya gangguan pada geometri seperti ujung material dan adanya tembok
penghalang pada sisi material.
2.2.2.5 Proximity
Proximity menjelaskan suatu celah kosong yang ada diantara coil dan benda
uji, pada benda uji flat atau rata dikenal dengan istilah lift-off, dan pada benda silinder
dinamakan fill factor. Efek proximity ini akan mempengaruhi medan magnet pada
coil dan akan merubah impedansi pada indikator dan mempengaruhi hasil pengujian.
2.2.2.6 Diskontinuitas
Aliran eddy current dipengaruhi oleh adanya diskontinuitas, arus listrik
menurun jika ada crack, karena crack atau diskontinuitas akan mengganggu aliran
eddy current dan menyebabkan pembacaan arus pada indikator berubah, pada
Gambar II-3 menggambarkan terganggunya aliran karena pengaruh crack.
Gambar II-3 Aliran eddy current terganggu oleh adanya diskontinuitas (1)
13
2.2.3 Efek Lift Off
Lift off adalah salah satu istilah yang digunakan untuk mendeskripsikan jarak
antara coil probe dengan benda uji. Apabila coil diberi arus listrik dan ditahan di
udara di atas sebuah konduktor, maka impedansi coil mempunyai nilai tertentu,
ketika coil didekatkan dengan material aka nada perubahan nilai impedansi yang
terjadi.
2.2.4 Depth of Penetration
Density eddy current atau kerapatan arus eddy current akan semakin
berkurang dengan bertambahnya jarak dari permukaan benda uji, pada jarak tertentu
tidak ada arus eddy yang mengalir, ini menyebabkan area yang dalam tidak bisa
diinspeksi, tetapi hal ini bisa diatasi oleh beberapa faktor yang mempengaruhi
pertambahan depth of penetration atau kedalaman arus eddy dapat melakukan
penetrasi.
Faktor yang menyebabkan adanya depth of penetration adalah frekuensi,
permeabilitas benda uji, dan nilai konduktivitas dalam % IACS, semakin tinggi
frekuensi maka kedalaman penetrasi nya semakin kecil, semakin tinggi nilai
konduktivitas maka kedalaman penetrasi nya semakin kecil, dan semaki tinggi
permeabilitas benda uji maka kedalaman penetrasi nya akan semakin kecil juga.
Gambar II-4 Kedalaman penetrasi (1)
Kedalaman penetrasi standar adalah kedalaman dimana kerapatan eddy
current adalah 37% dari kerapatan yang ada pada permukaan, ini adalah standar yang
14
digunakan sebagai titik paling dalam yang efektif untuk dilakukan inspeksi.
Kedalaman penetrasi standar dapat dihitung dengan menggunakan rumus.
𝛿 = 503√𝜌
𝑓𝜇𝑟 dan 𝜌 =
1.7241
𝜏
Dimana
δ : Kedalaman Penetrasi
ρ : Resistivity
τ : Konduktivitas (% IACS)
f : Frekuensi
μ : Permeabilitas
2.2.5 Prinsip Dasar Eddy Current Probe
Probe adalah salah satu komponen eddy current yang sangat penting dan
berfungsi sebagai sensor untuk menerima sinyal jika ada diskontinuitas, probe
biasanya tersusun dari satu atau lebih coil yang membentuk kongfigurasi sesuai
jenisnya. Probe ini akan dialiri arus listrik AC dan membangkitkan medan magnet
yang dipakai untuk menginduksi benda kerja konduktor.
2.2.5.1 Teknik sensor probe
Ada dua metode yang digunakan pada probe untuk mendeteksi perubahan
karateristik eddy current pada saat inspeksi:
1. Metode impedansi
Metode yang digunakan adalah dengan memberikan sensor pada driving coil
(coil pembawa arus listrik), coil ini akan mendeteksi perubahan impedansi
jika terdeteksi ada diskontinuitas pada sebuah benda uji.
2. Metode send receive
Metode send receive menggunakan 2 coil yang mempunyai fungsi berbeda,
yaitu driving coil (excitation coil) dan pick-up coil, Driving coil berfungsi
sebagai coil pembawa arus AC yang membangkitkan medan magnet primer
15
untuk menginduksi konduktor, sedangkan pick-up coil digunakan untuk
menerima sinyal dalam bentuk tegangan untuk mendeteksi jika ada
diskontinuitas pada benda uji. Metode ini digunakan dalam instrument eddy
current sederhana. Pada Gambar II-5 adalah gambaran dari metode send
receive.
Gambar II-5 Metode Send Receive (1)
2.2.5.2 Tipe-Tipe Probe
Ada tiga macam tipe probe yang dibedakan menurut kondisi benda uji yang
akan diuji, yaitu:
a. Internal probe (bobbin type)
Probe ini digunakan untuk mendeteksi pada kondisi di dalam pipa. Probe ini
dapat mengetahui diskontinuitas dari bagian inner pipa, karena medan
magnet yang dihasilkan oleh coil lebih dekat ke bagian inner pipa contoh
dapat dilihat pada Gambar II-6.
Gambar II-6 Bobbin Probe (1)
16
b. Encircling probe
Probe ini digunakan untuk mendeteksi diskontinuitas dari sebuah benda
berbentuk silinder (tabung) seperti pada Gambar II-7, benda uji akan
dimasukan ke bagian dalam kumparan. Kelemahan dari probe ini adalah
ukuran diameter probe harus menyesuaikan benda uji yang akan diinspeksi.
Gambar II-7 Encircling Probe (1)
c. Surface probe
Surface probe adalah salah satu tipe yang sering digunakan karena
penggunaan nya lebih sederhana dan benda uji yang menggunakan surface
probe tergolong banyak seperti pada Gambar II-8.
Gambar II-8 Surface Probe (1)
17
2.3 Komponen Elektronika (3) (4)
Di bawah ini dijalaskan macam macam komponen elektronika dengan
fungsinya masing masing, komponen ini yang akan membentuk sebuah rangkaian
elektronika.
2.3.1 Komponen Aktif
Komponen aktif adalah komponen elektronika yang dapat membangkitkan
tegangan atau arus listrik sendiri, salah satu contoh rangkaian aktif adalah baterai,
power supply, dan generator.
2.3.2 Komponen pasif
Komponen pasif adalah komponen elektronika yang tidak dapat dengan
sendirinya membangkitkan tegangan atau arus listrik, tetapi hanya bisa menyerap,
menerima atau menyimpan energi, seperti pada Tabel II-3 ada tiga komponen, yaitu
resistor, induktor dan kapasitor.
Tabel II-3 Simbol-simbol elemen pasif (4)
Nama Lambang
Resistor
Induktor
Kapasitor
2.3.2.1 Resistor (R)
Resistor adalah suatu komponen elektronika yang digunakan sebagai sarana
untuk mengontrol arus dan tegangan yang bekerja dalam rangkaian-rangkaian
elektronik. Resistor juga dapat digunakan sebagai beban untuk mensimulasikan
18
keberadaan suatu rangkaian selama pengujian, contoh resistor digambarkan pada
Gambar II-9.
Gambar II-9 Jenis-jenis Resistor
Sumber: http://wonderfulengineering.com/what-is-a-resistor/
Nilai dan toleransi pada resistor ditentukan oleh warna, pita warna tersebut
terdapat pada badan komponen. Ada dua metode pengkodean yang umum digunakan
pada resistor yaitu system pengkodean empat pita warna dan lima pita warna, Tabel
II-4 adalah tabel warna pengkodean resistor.
Tabel II-4 Tabel Warna Resistor (3)
warna Pita ke-
1 Pita ke-
2 Pita ke-
3 Pita ke-4
Pita ke-5
Hitam - 0 0 1 -
Coklat 1 1 1 10 1%
Merah 2 2 2 100 2%
Jingga 3 3 3 1000 -
Kuning 4 4 4 10000 -
Hijau 5 5 5 100000 0.50%
Biru 6 6 6 1000000 0.25%
Ungu 7 7 7 10000000 0.10%
Abu-abu 8 8 8 - 0.05%
Putih 9 9 9 - -
emas - - - 0.1 5%
perak - - - 0.01 10%
Tanpa warna
- - - - 20%
2.3.2.2 Induktor (L)
Induktor adalah suatu komponen elektronika yang digunakan sebagai
penyimpan energi dalam bentuk medan magnet, induktor terbuat dari kawat tembaga
19
berbentuk kumparan jenis-jenis induktor tergambar pada Gambar II-10. Karakteristik
listrik dari sebuah induktor ditentukan oleh sejumlah faktor yang diantaranya adalah
bahan inti (jika ada), jumlah lilitan dan dimensi fisik dari kumparannya (diameter
kumparan, panjang kumparan).
Gambar II-10 Jenis-jenis Induktor
Sumber: http://electronicinfosys.blogspot.co.id/2015/04/capacitors-inductors-also-store-energy.html
Induksi merupakan sifat dari suatu kumparan yang menghasilkan perlawanan
terhadap perubahan nilai arus yang mengalir di dalamnya. Satuan induktansi adalah
Henry (H) dan suatu kumparan dikatakan mempunyai induktansi sebesar 1 Henry
jika terdapat suatu tegangan 1 V yang diinduksikan pada kumparan tersebut ketika
suatu arus yang berubah dengan kecepatan 1 A/s mengalir didalamnya.
2.3.2.3 Kapasitor (C)
Kapasitor adalah suatu komponen elektronika yang digunakan untuk
menyimpan muatan listrik. Sebagai akibatnya, kapasitor merupakan suatu tempat
penampungan (reservoir) di mana muatan dapat disimpan dan diambil kembali. Satu
kapasitor membutuhkan dua buah pelat logam untuk menyimpan muatan listrik,
Gambar II-11 menggambarkan jenis-jenis kapasitor.
20
Gambar II-11 Jenis-jenis Kapasitor
Sumber: http://skemaku.com/rumus-kapasitor-dan-cara-menghitungnya/
Satuan kapasitansi adalah farad (F), sebuah kapasitor dikatakan memiliki
kapasitansi 1 F jika arus sebesar 1 A mengalir di dalamnya ketika tegangan yang
berubah-ubah dengan kecepatan 1 V/s diberikan pada kapasitor tersebut.
2.3.3 Semikonduktor (4)
Semikonduktor adalah bahan yang bukan merupakan sebuah konduktor
ataupun isolator, bahan semikonduktor ini merupakan bahan dasar pembentuk dioda,
transistor dan rangkaian terpadu (IC).
2.3.3.1 Rangkaian Terpadu (IC) (5)
IC adalah kumpulan dari berbagai komponen seperti transistor, resistor dan
komponen elektronika lain dan membentuk rangkaian elektronika yang mempunyai
fungsi tertentu, dan dikemas menjadi bagian yang kompleks. IC di dunia elektronika
memiliki banyak tipe, jenis, fungsi dan bentuk yang berbeda, contohnya IC 555
digunakan untuk membuat rangkaian timer untuk keperluan membuat alarm, jam dan
membuat gelombang sinusoidal.
2.3.3.2 Transistor (6)
Transistor atau kepanjangan dari transfer resistor adalah komponen
elektronika yang terbuat dari bahan semikonduktor dan mempunyai tiga elektroda
(triode) yaitu dasar (basis), pengumpul (kolektor) dan pemancar (emitor). Dengan
ketiga elektroda (terminal) tersebut, tegangan atau arus yang dipasang di satu
21
terminalnya mengatur arus yang lebih besar yang melalui 2 terminal lainnya. Ada dua
jenis transistor yaitu NPN dan PNP. NPN adalah transistor positif, yaitu transistor
dapat mengalirkan arus listrik jika dialiri tegangan positif. PNP adalah transistor
negatif, yaitu transistor dapat mengalirkan arus listrik jika dialiri tegangan negatif.
Fungsi dari transistor di dunia elektronika sangat banyak yaitu berfungsi
Sebagai penguat (amplifier), Sirkuit pemutus dan penyambung (switching),
Stabilisasi tegangan (stabilisator), Menguatkan arus dan Modulasi sinyal.
2.4 Osilator (signal generator) (7)
Osilator (Oscillator) atau signal generator adalah suatu rangkaian elektronika
yang menghasilkan sejumlah getaran atau sinyal listrik secara periodik dengan
amplitudo yang konstan. Gelombang sinyal yang dihasilkan ada yang berbentuk
Gelombang Sinus (Sinusoide Wave), Gelombang Kotak (Square Wave) dan
Gelombang Gigi Gergaji (Saw Tooth Wave). Pada dasarnya sinyal arus searah atau
DC dari pencatu daya (power supply) dikonversikan oleh Rangkaian Osilator
menjadi sinyal arus bolak-balik atau AC sehingga menghasilkan sinyal listrik yang
periodik dengan amplitudo konstan.
2.5 Transistor Amplifier
Transistor adalah salah satu kompoen yang ada pada setiap komponen
elektronika, tranistor memiliki kemampuan untuk menguatkan sinyal, Dalam
merangkai sebuah Transistor, terutama pada Transistor bipolar yang memiliki 3
terminal kaki ini terdapat 3 jenis rangkaian konfigurasi dasar yang digunakan. Ketiga
jenis Konfigurasi dasar tersebut diantaranya adalah Common Base (Basis Bersama),
Common Collector (Kolektor Bersama) dan Common Emitter (Emitor Bersama).
Gambar II-12 Kongfigurasi Transistor (8)
22
Kongfigurasi ini dibedakan menjadi 3 yaitu common base yaitu kaki base
yang di ground kan kongfigurasi ini berfungsi untuk menguatkan tegangan, common
collector yaitu kaki collector yang dihubungkan ke ground kongfigurasi ini berfungsi
untuk menaikan tegangan dan arus, common emitter yaitu kaki emitter yang di
hubungkan ke ground berfungsi untuk menaikan tegangan dan arus.
2.6 Alat ukur Elektronika (3)
2.6.1 Voltmeter
Voltmeter adalah alat uji elektronika yang digunakan untuk mengukur
tegangan pada sebuah elemen, voltmeter dipasang secara paralel dengan elemen yang
diukur. Voltmeter pada eddy current digunakan untuk mendeteksi adanya
diskontinuitas.
2.6.2 Amperemeter
Amperemeter adalah alat uji elektronika yang digunakan untuk mengukur
Arus listrik yang mengalir pada elemen, voltmeter dipasang secara seri dengan
elemen yang diukur. Amperemeter pada eddy current digunakan untuk mendeteksi
adanya diskontinuitas.
2.6.3 Oscilloscope (9)
Oscilloscope adalah alat uji elektronik yang akan memproyeksikan sinyal
listrik dan gelombang frekuensi menjadi gambar grafik agar memudahkan dalam
pembacaan dan mengetahui gelombang, pada umumnya oscilloscope tersedia dalam
grafik 2D pada sumbu X dan Y. pada Gambar II-13 adalah contoh oscilloscope.
Gambar II-13 Oscilloscope (9)
Top Related