Material-2

“Mas bro, lanjutin obrolan kemaren dong….! Btw, kenapa kok mesam-mesem?”

Hehehe, ini nih barusan review drawing dr Contractor. Jian, katrok tenan. Dibandingin kualitas becakan di Indon jauh banget. Dasar pawang ular, modal cocot dan rai gedhek aja buat survive….

“Eits, jangan lupa. Sampeyan kan pernah cerita, bahwa mereka punya ilmu kodok. Kata sampeyan ilmunya manjur banget….”

Jian, bener2 ngrusak sendi2 kehidupan ber-engineering mereka itu.

“Cuit-cuit, ada orang curhat terselubung. Jangan2 ngomong jelek gara2 kalah saing. Wakakak”

Dasar Telo Malothok…. Wis rasah digagas. Biarkan ini jadi bagian dari romantika hidup. Iso nggo crito anak putu. Monggo dilanjut ki mantebs….

Kemarin kita udah flash back sekolahan dulu mengenai mechanical properties dr material. Sekarang kita ngobrol yg lebih masuk ked lm, lebih mambu-mambu B31.3. Yuk mareee…..

Base Design untuk Stress

Klo kita mo ngetung tebal pipa (wall thickness calculation), atau melakukan sutris analysis kita musti ngerti. Basis allowable stressnya apa to?

Metallic material (kecuali iron dan bolting), basis tegangannya adalah mana dry g berikut ini yg paling rendah nilainya:

a.       Di bawah creep range

-          1/3 dari minimum tensile stress (ST)

-          1/3 dari tensile stress at intended temperature (nilai tensile dari material turun dengan naiknya temperature)

-          2/3 dari minimum yield stress (SY)

-          2/3 dari yield stress at intended temperature (nilai yield dari material turun dengan naiknya temperature)  

b.      Di atas creep range

-          100% dari rata-rata stress untuk laju creep 0.01% per 1000 jam

-          67% dari rata-rata tegangan untuk patah pada 100,000 jam

-          80% dari minimum tegangan untuk patah pada 100,000 jam

c.       Tambahan

-          Untuk structural material, design stressnya 0.92 dari nilai yg lazim dipakai

-          Stress lebih dari 2/3 Sy tidak diijinkan untuk sambungan flange yg ada kemungkinan terjadi leakage jika terjadi deformasi

-          Design stress pada temperature dibawah minimum, sama dengan stress pada kondisi minimum

Cobak, dilihat contoh ilustrasi berikut basic allowable stress untuk material A106-B:

“Waduh kang, kliatannya rumit ya kang? Jadi, kalo aku mo ngitung ketebalan pipa, saya harus nyari data berapa 1/3 tensile stressnya, berapa 2/3 yield stressnya, trus berapa creepnya, dst? Hadewww…. Pecas Ndahe….”

Hellow…. Ngak segitunya kaleee…..! (Alay mode on)

Semua data berkenaan basic Allowable stress di atas sudah tersaji manis di table A1 dari ASME B31.3. Bahkan kalo sampeyan melakukan sutris analysis pake Caesar II atau Autopipe, semua datanya sudah ostomatis.

“What…..? Jadi ngapain sampeyan ndremimil dari tadi kalo ujungnya tinggal ngiling dari table atau software?”

Yo sak karepku to? Wong lambe-lambeku dewe kok ndadak kakean protes. Emang sampeyan pengamat yg sukanya dikit2 nyacat uwong? Huhhh nek ngene carane, saiku “Lo, gue END….”

“Sik…sik… mung guyon ae lo njur nesu…. Nek nesu mbok madhang, kae lo segone njupuk dewe nang pawon… wakakakk….”

Nek kuwi LESU Dab…..! Nggaya, kayak cewek cakep aja pakai LESU Pipit….

“Itu LESUNG Pipit Kang……! Kliatan banget nih kakangku ini udah tuwa. Guyonannya masih style 90-an. Heheheh suka plesetan. Kerenan dikit dong kang, sekarang musimnya Stand Up Comedy. Setiawan Tiada Tara yg dulu jagonya plesetan aja sekarang ikut2an Stand Up Comedy….”

Wakakak

Material Requirement dalam B31.3

Ngemeng-ngemeng soal material (Sri Mulat Mode On), kita berbicara material dari sudut pandang :

-          Listed vs Unlisted Material

-          Temperature Limit

-          Impact Test/Toughness Requirement

-          Deterioration (Degradasi Material)

a.       Listed vs Unlisted Material

Mirip2 dengan Piping Component sebelumnya, material juga mengenal Listed vs Un Listed material.

-          Listed material : material yg specifikasinya tercantum dlm table A1 dan atau Tabel 326.1 boleh digunakan

-          Un Listed material : material yg tidak tercantum, boleh digunakan dengan kondisi tertentu.

-          Un Known material : material antah berantah tidak boleh digunakan.

Un Listed Material boleh digunakan jika :

-          Sesuai dengan specifikasinya menyangkut komposisi kimia, mechanical properties, manufacture, heat treatment dan quality controlnya

-          Sesuai dengan ketentuan Code

-          Allowable stressnya ditentukan berdasarkan basis dari Code di atas tadi

-          Diverifikasi Serviceabilitynya (para 323.2.4)

b.      Temperature Limit

-          Listed material boleh digunakan di atas temperature maximum, jika tidak dilarang dlm code dan diverifikasi serviceabilitynya sesuai dengan para 323.2.4

-          Listed materal boleh digunakan dalam temperature rangenya jika base metal, weldment dan HAZnya dikualifikasi sesuai dengan kolom A dari Tabel 323.2.2

-          Listed material boleh digunakan di bawah temperature minimunya jika tidak dilarang oleh code dan base metal, weldment dan HAZnya dikualifikasi sesuai dengan kolom B dari Tabel 323.2.2

c.      

 LTCS

Low Temp Carbon Steel erat kaitannya dengan toughness dan Impact Test.

-          Beberapa CS di Tabel A1 menyatakan nilai exact untuk minimum temperaturnya. Sebagai contoh adalah Material A333-6, minimum temperaturnya -48 C. A333-6 ini tergolong sebagai LTCS, klo lihat di ASTMnya, A333-6 sudah built-n dengan impact test untuk in compliance dengan aplikasi temperature rendah.

-          Beberapa CS di Tabel A1 menyatakan huruf (A,B,C,D) untuk kolom minimum temperaturnya. Dalam hal ini, minimum temperature mengacu kepada grafik323.2.2A berkenaan dengan Impact Test Requirement.

-         

Material boleh tidak dilakukan impact test jika stress rationya tidak melebihi grafik 323.2.2B.

Stress Ratio dihitung berdasarkan mana yang yang lebih besar dari :

-          Nominal pressure stress / S

-          Pressure / Pressure Stress

-          Combined longitudinal stress / S

d.      Deterioration

Material selection untuk menahan deterioration dari service fluidnya di luar scopenya Code ini. Mudah2an suatu saat nanti diberikan kesempatan untuk ngobrol banyak tentang hal ini.

Material-1

Sampeyan dulu lulusan apa sih mas….?

“Kenapa kang, kok tumben2an tanya2 sekolah? Udah lupa to?

Nggak, Cuma mo flash back aja, soalnya apa yg mo kita obrolin hari ini ada mambu-mambu dikit sama pelajaran sekolah dulu.

“Ohh…”

Hehehe masih kebayang dulu sekolah SD Balangan II di kampong nyeker (ndak pakai sepatu), klo ujan ndak pake payung tp pake daun pisang atau plastic guedhe bungkus gula. Hmmm sungguh sesuatu banget. Nikmat bisa sekolah adalah anugrah yg sangat2 harus saya syukuri. SPP SD saya dulu cumak bayar 300 repes. SMP Sendangsari, dg gaya necis baju strikaan pakai setrika cap Jago hingga sudut lipatannya tajam (istilahnya mbele'r), pake sepatu converse dikutuk (sepatu warrior red) dan tas hitam panjang selutut ala Lupus. Dulu SMP cuma bayar 3000 udah termasuk nabung 100 buat study tour ke nJokarto. Saya SMA yg udah agak kotaan dikit meski bukan SMA kaporit (SMA 4 Yogyakarta). Berangkat naik Bus 3/4 Koperasi Pemuda yg suka dikuyo-kuyo sama sopir dan keneknya, soalnya anak sekolah ndak bayar penuh. SPP dulu cuma 7000 rupiah. Ini klo gak salah juga udah ada nabungnya buat study tour ke mBali. Saat kuliah pun masih lumayan, satu semester 250 ribu rupiah, plus ada sedikit beasiswa yg bs disisihkan untuk beli Komputer Pentium 486. Lumayan, bs buat ngetik tugas akhir dan dengerin lagunya The Corrs lewat winamp (bilangnya The Corrs, padahal Asep Irama hahaha). Dengan modal nekat dan keyakinan sederhana bahwa “dimana ada kemauan, di situ pasti ada jalan”, akhirnya bisa juga jd sarjana teknik dari universitas ternama di Yogya. Alhamdulillah ya....

Sekarang kehidupanku (secara ekonomi) sudah agak mendingan di bandingkan ekonomi orang tua saya dulu. Dengan uang hutang dr mertua, aku juga bisa dapat gelar master dr salah satu universitas di nDepok. Nikmat Allah yg mana lagi yg pantas aku dustakan?
Tp nggak tahu mengapa, justru saat ini saya punya ketakutan yg begitu mendera. Apakah saya bisa provide pendidikan yg layak bagi anak2 saya nanti? Salah satu ego dasar orang tua adalah, keharusan anak memiliki pendidikan yang lebih tinggi dari orang tuanya. Rasa-rasanya, ini akan sulit diwujudkan mengingat mahalnya biaya pendidikan. Wuihh, biaya sekolah sekarang mahal banget euy….

“Gak salah ya kang ya, klo sebagian orang masih menganggap bahwa zaman Suharto lebih enak dr zaman reformasi ya…?”

Hmm…..

“Simak obrolan pasutri sambil nyruput teh yg ditemani mendoan anget berikut….”

Bapak    : Bu ne, kalau dipikir-pikir, rasanya lebih enak dulu pas masih zaman Suharto ya bu ne…?

Ibu         : Cie-cie… Gak ada angina, gak ada hujan tumben-tumbenan ini Bapakne ngomongin politik…

                  Ada apa gerangan?

Bapak    : Ah, gak papa kok Bu ne…

Ibu         : Kenapa Pak ne, kok Zaman Suharto lebih enak dr zaman reformasi.

Bapak    : Iya, kan dulu pas zaman Suharto, Bu ne masih muda, masih keset… hehehe

Ibu         : ?????

Lambemu iku, wis dilanjut ae sinaune…..

Iya, sekarang kita mo ngomongin soal material. Berbicara tentang material di B31.3, kita musti ngomongin material dr aspek sebagai berikut :

-          Kekuatan material (Sifat Mekanis dr material)

-          Basis untuk design stress

-          Material Requirement

Yuk mareee kita kupas satu demi satu….

Sifat Mekanis Material

Stress(Tegangan)

Gaya (F) dibagi luas permukaan dimana gaya tersebut bekerja (A), satuannya bisa Psi, kg/cm2, N/m2 (Pascal, Pa) dll.

Strain (Regangan)

Perubahan panjang (delta L) dibagi dengan panjang mula-mula (L0).

Dari pengujian tarik suatu material, bisa didapatkan diagram Stress-Strain. Dari pemahaman tentang kurva ini, kita bisa nantinya akan lebih mudah untuk memahami material dan stress analysis lebih lanjut.

Dari kurva stress-strain, kita bisa tahu :

-          Yield stress : tegangan dimana material mulai mengalami deformasi plastis.

-          Tensile stress/ultimate stress: tegangan maximum yg bisa ditahan suatu material saat ditarik sebelum material mengalami necking.

-          Modulus elastisitas : deskripsi matematis dari material yg menunjukkan tendensi untuk terdeformasi elastis jika dikenai suatu gaya, didefinisikan sebagai kemiringan (slope) dari kurva stress-strain pada daerah elastis, semakin tinggi modulus elastisitas maka material akan semakain kaku.

Creep

Deformasi permanen terus-menerus dr suatu material yang mengalami stress yg konstan. Dengan kata lain, creep merupakan fenomena yg bergantung dengan waktu (time dependent behavior).

-          CS pada suhu di atas 370 C

-          SS pada suhu di atas 510 C

-          Al alloy pd suhu di atas 150 C

"hehehe kata kunci creep ada di waktu dan temperatur tinggi ya kang?

Kurang lebih seperti itu, creep itu sebenernya kan fenomena difusi. Nah difusi itu variable waktu, dan laju difusi dipengaruhi tingginya temperatur. Contoh kasusnya turbin blade, yg beroperasi pada temperatur sangat-sangat tinggi. Maka materialnya dipilih nickel base alloy, udah gitu dibuat single crystal lagi biar laju creepnya rendah. Trus, turbin blade juga mengenal umur pakai. Jadi, walaupun belum kelihatan rusak, tp kalau umurnya udah sampai padai design lifetimenya ya musti diganti.

Fatigue Failure

Kegagalan sebagai hasil dari pembebanan berulang (load cycle) yg besarnya lebih kecil dari pada beban yg dibutuhkan untuk material mengalami kegagalan pada single application.

"Kang, jadi kata kuci untuk fatigue failure ini adalah load cycle ya"

Iya, jd jangan ujug2 klo ada failure pada sistem perpipingan terus bilang fatigue ya....

"Lo kok nuduh....."

Hehehehe

Toughness (Ketangguhan)

Kemampuan material untuk mengabsorb energy dan mendeformasi pastis tanpa patah, didefinisikan sebagai jumlah energy per volume yang material tersebut bisa absorb sebelum patah. Dari, kurva stress-strain, toughness bisa direfleksikan dengan luas area dibawah kurva.

 "Wuih, kelihatannya brittle fracture ini nggilani banget ya? Apa ini salah satu contoh kegagalan yg bersifat catasthropic ya"

Hmmm... bolehlah, jd kegagalannya bersifat ujug-ujug, dumadakan, sekonyong-konyong....

Secara laboratorium, mengetahui toughness material dengan charpy impact test.

Pemahaman yg baik dr fracture toughness ini, membantu kita dlm aplikasi pada temperatur rendah. Material seperti CS mengenal adanya temperature transisi antara ductile dan brittle (temperature transition embrittlement). Terlihat dr grafik, CS pada aplikasi temperature rendah dapat kehilangan ketangguhannya, sehingga material pada temperature rendah rawan terjadi brittle fracture.

"Oooo.... kayaknya fenomena ini yg melatar belakangi adanya material LTCS ya kang?"









to be continued