STUDI MATERIAL A516 Gr 70 DAN A537 Cls 1 PADA TANGKI AMONIAK 11-TK-801 DAN 32-TK-801 DI PT. PETROKIMIA GRESIK
Mustahana , Agus Agus Muha Muhama mad d Hat Hatta ta ,Irf ,Irfan an Riy Riyadi adi Departemen Teknik Fisika, Fakultas Teknologi Industri, Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS) Jl. Arief Rahman Hakim, Surabaya 60111 Indonesia e-mail :
[email protected][1],
[email protected][2],
[email protected][3] [1][2]
Abstrak
Sebuah industri proses, tidak akan lepas dengan menjaga bagaimana proses produksi tetap stabil. Kestabilan dari proses produksi sangat bergantung pada instrumen dan material industri yang digunakan. Seperti material yang digunakan dalam pembuatan tangki amoniak 11-TK-801,06-TK-801,25-TK-801 dan tangki 32-TK-801,berdasarkan standar ASME/ASTM merupakan jenis material carbon steel A516 Gr 70 dan A537 Cls 1 yang memiliki spesifikasi sendiri berdasarkan low temperature. temperature. Dikarenakan tangki tersebut digunakan untuk menyimpan amoniak maka material pada tangki ini harus dapat menahan tekanan berkisar 0,02 kg/cm 2 G s/d 0,07 kg/cm 2 G dan temperatur pada -33°C. Berdasarkan mechanical properties material properties material A516 Gr 70 dan A537 Cls 1, didapatkan material yang lebih tangguh yaitu material A537 Cls 1 yang mana material ini memiliki yield strength strength lebih besar sehingga memiliki luasan dibawah garis hasil uji tarik yang lebih besar pula. Pertambahan panjang (elongation) elongation) pada material A537 Cls 1 sedikit lebih besar dibanding dengan material A516 Gr 70 dengan selisihnya sebesar 1 % sehingga tidak mudah patah apabila diberi tekanan yang besar. Data yang didapatkan ini merupakan data sekunder yang diperoleh dari beberapa literatur. Kata Kunci: ASME/ASTM, Carbon Steel A516 A516 Gr 70, A537 Cls 1, Tangki Amoniak. I. PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang PT. Petrokimia Gresik merupakan salah satu perusahaan penghasil pupuk terbesar dan terlengkap di Indonesia. Visi PT. Petrokimia Gresik sendiri adalah bertekad untuk menjadi produsen pupuk dan produk kimia lainnya yang berdaya saing tinggi dan produknya paling diminati oleh konsumen. Sedangkan misinya yaitu mendukung penyediaan pupuk nbasional untuk tercapainya program swasembada pangan,meningkatkan hasil usaha untuk menunjang kelancaran kegiatan operasional dan pengembangan usaha,mengembangkan potensi usaha untuk pemenuhan industri kimia dan berperan aktif dalam community development . PT. Petrokimia Gresik menghasilkan berbagai pupuk antara lain adalah Pupuk Urea, Pupuk Fosfat, Pupuk ZA, Pupuk NPK Phonska (I, II, III, IV), Pupuk NPK (I, II, III, IV), NPK Blending,
Pupuk K 2SO4 (ZK), dan Pupuk Petroganik. Selain produksi pupuk, PT. Petrokimia Gresik juga mempunyai produk non pupuk seperti asam sulfat, asam fosfat, amoniak, dry ice, ice, aluminum flouride, flouride , cement [1] retarder , dll . PT. PT. Petrokimia Gresik terbagi menjadi 3 unit produksi yaitu unit produksi I (Pabrik I), Unit Produksi II (Pabrik II), dan Unit Produksi III (Pabrik III). Untuk memenuhi kebutuhan dan menjamin keberlangsungan pasokan daya listrik demi kelancaran operasional pabrik, PT Petrokimia Gresik juga memiliki pembangkit tenaga listrik. Selain itu terdapat beberapa departemen didalam petrokimia gresik,salah satunya departemen inspeksi teknis. Departemen inspeksi teknis ini bertugas untuk melakukan pemeriksaan kondisi teknis peralatan kerja agar alat kerja tersebut dapat dioperasikan secara efisien dan aman. Beberapa hal yang perlu diinspeksi antara lain ketebalan material,cacat bahan
dan cacat deposit las, letak cacat dan dimensi cacat, tebal coating ,komposisi bahan, kekerasan material, kekerasan permukaan bahan, kebocoran gas, kebocoran uap,l okasi logam, corrosion rate, kondisi permukaan [2]. Sebuah industri proses, tidak akan lepas dengan menjaga bagaimana proses produksi tetap stabil. Kestabilan dari proses produksi sangat bergantung pada instrumen dan material industri yang digunakan. Seperti material yang digunakan dalam pembuatan tangki amoniak 11-TK-801,06-TK-801,25-TK801 dan tangki 31-TK-801 merupakan jenis material carbon steel yang memiliki spesifikasi sendiri berdasarkan low temperature. Dikarenakan tangki tersebut digunakan untuk menyimpan amoniak maka material pada tangki ini harus dapat menahan tekanan berkisar 0,02 kg/cm 2 G s/d 0,07 kg/cm 2 G dan temperatur pada 33°C . Sehingga dibutuhkan studi untuk mengetahui kandungan dan mechanical properties pada material tersebut. II. TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Standart ASTM dan ASME Berikut ini merupakan standar teknik yang digunakan untuk perpipaan besi cor dan baja diberbagai industri: 2.1.1 ASME (American Society of Mechanical Engineers) ASME adalah salah satu yang tertua organisasi standar berkembang di Amerika . ASME memiliki sekitar 600 kode dan standar , mencakup banyak bidang teknis , seperti komponen boiler, lift, peralatan pengukuran aliran fluida dalam saluran tertutup, crane , alat-alat perkakas, alat pengencang, mesin-mesin perkakas dan lain sebagainya. Menurut ASME, Standar dapat didefinisikan sebagai seperangkat definisi teknis dan pedoman yang berfungsi sebagai instruksi untuk desainer, produsen, operator, atau pengguna [3] peralatan . Berikut ini adalah cabang dari ASME B31.1 (2001).
2.2 Baja dan Klasifikasinya Baja merupakan paduan yang terdiri dari unsur besi (Fe), karbon (C), dan unsur lainnya. Baja dapat dibentuk melalui pengecoran, pencanaian, atau penemperan. Karbon merupakan salah satu unsur terpenting karena dapat meningkatkan kekerasan dan kekuatan baja. Baja merupakan logam yang paling banyak digunakan di bidang teknik dalam bentuk pelat, pipa, batang, profil dan sebagainya (Devita,2010). Dalam proses pembuatan baja akan ditemukan pula penambahan kandungan unsur kimia lain seperti sulfur (S), fosfor (P), slikon (Si), mangan (Mn) dan unsur kimia lainnya sesuai dengan sifat baja yang diinginkan. Menurut pendefenisian ASM handbook vol.1:148 (1993), baja karbon dapat diklasifikasikan berdasarkan jumlah persentase komposisi kimia karbon dalam baja yakni sebagai berikut [4]: Tabel 2.1 Klasifikasi baja karbon berdasarkan kandungan karbon Jenis Baja Karbon Prosentase unsur karbon (%C) 1.
Baja karbon rendah
≤ 0,25
2.
Baja karbon medium
0,25-0,55
3.
Baja karbon tinggi
≥ 0,55
a. Baja karbon rendah memiliki ketangguhan dan keuletan tinggi akan tetapi memiliki sifat kekerasan dan ketahanan aus yang rendah. Pada umumnya baja jenis ini digunakan sebagai bahan baku untuk pembuatan komponen struktur bangunan, pipa gedung, jembatan, bodi mobil, dan lainlainya b. Baja karbon medium memiliki kelebihan bila dibandingkan dengan baja karbon rendah, baja karbon sedang memiliki sifat mekanis yang lebih kuat dengan tingkat kekerasan yang lebih
tinggi dari pada baja karbon rendah. Besarnya kandungan karbon yang terdapat dalam besi memungkinkan baja untuk dapat dikeraskan dengan memberikan perlakuan panas (heat treatment) yang sesuai. Baja karbon sedang biasanya digunakan untuk pembuatan poros, rel kereta api, roda gigi,baut, pegas, dan komponen mesin lainnya. c. Baja karbon tinggi memiliki sifat tahan panas, kekerasan serta kekuatan tarik yang sangat tinggi akan tetapi memiliki keuletan yang lebih rendah sehingga baja karbon ini menjadi lebih getas. Baja karbon tinggi ini sulit diberi perlakuan panas untuk meningkatkan sifat kekerasannya, hal ini dikarenakan baja karbon tinggi memiliki jumlah martensit yang cukup tinggi sehingga tidak akan memberikan hasil yang optimal pada saat dilakukan proses pengerasan permukaan. Dalam pengaplikasiannya baja karbon tinggi banyak digunakan dalam pembuatan alat-alat perkakas seperti palu, gergaji, pembuatan kikir, pisau cukur, dan sebagainya. Sedangkan untuk baja paduan terdiri dari: 1. Baja Paduan Rendah (Low Alloy Steel) Baja paduan rendah merupakan baja paduan yang elemen paduannya kurang dari 2,5% wt, misalnya unsur Cr, Mn, Ni, S, Si, P dan lain-lain. 2. Baja Paduan Menengah (Medium Alloy Steel) Baja paduan menengah merupakan baja paduan yang elemen paduannya 2,5% - 10% wt, misalnya unsur Cr, Mn, Ni, S, Si, P dan lain-lain. 3. Baja Paduan Tinggi (High Alloy Steel) Baja paduan tinggi merupakan baja paduan yang elemen paduannya lebih dari 10% wt, misalnnya unsur Cr, Mn, Ni, S, Si, P dan lain-lain.
2.3 Pengaruh Unsur Paduan Terhadap Baja Baja yang hanya mengandung unsur karbon tidak akan memiliki sifat seperti yang diinginkan. Penambahan unsurunsur paduan lain seperti Si, Mn, Ni, Cr, V, W, dan lain sebagainya dapat menghasilkan sifat-sifat baja yang diinginkan. Pengaruh penambahan beberapa unsur paduan terhadap sifat baja adalah: a. Silikon (Si) Unsur silikon mempunyai pengaruh menaikkan tegangan tarik dan menurunkan kecepatan pendinginan kritis (laju pendinginan minimal yang dapat menghasilkan 100% martensit). Silikon merupakan unsur paduan yang ada pada setiap baja dengan jumlah kandungan lebih dari 0,4%. b. Mangan (Mn) Unsur mangan dalam proses pembuatan baja berfungsi sebagai deoxider (pengikat O2) sehingga proses peleburan dapat berlangsung baik. Dengan kadar Mn yang rendah dapat menurunkan pendinginan kritis. c. Nikel (Ni) Unsur nikel memberikan pengaruh sama dengan Mn, yaitu menurunkan suhu kritis dan kecepatan kritis. Ni membuat struktur butiran menjadi halus dan menambah keuletan. d. Krom (Cr) Unsur krom meningkatkan kekuatan tarik dan keplastisan, menambah mampu keras, meningkatkan tahan korosi dan tahan suhu tinggi. e. Vanadium (V) dan Wolfram (W) Unsur vanadium dan wolfram membentuk karbidat yang sangat keras dan memberikan baja dengan kekerasan yang tinggi. Kekerasan dan tahan panas yang cukup tinggi pada baja sangat diperlukan untuk mesin pemotongan dengan kecepatan tinggi.[ 5]
2.4 Sifat Mekanik Pada Bahan Adapun sifat mekanik dari bahan adalah a. Tegangan yaitu gaya diserap oleh material selama berdeformasi persatuan luas.
Lalu untuk keuletan material digambarkan dari kurva yang diberi label most ductile.
b. Regangan yaitu besar deformasi persatuan panjang.
c. Modulus elastisitas adalah besarnya nilai yang digunakan untuk mengukur ketahanan bahan untuk mengalami deformasi elastis ketika gaya diterapkan pada benda. (gradien kemiringan dari daerah elastis)
Gambar 3.1 Stress dan Strain Diagram [12] d. Kekuatan yaitu kemampuan suatu material dalam menerima beban, semakin besar beban yang mampu diterima oleh material maka benda tersebut dapat dikatakan memiliki kekuatan yang tinggi. Dalam kurva stress-strain kekuatan ( strength) dapat dilihat dari sumbu-y ( stress), semakin tinggi nilai stress-nya maka material tersebut lebih kuat. Kurva yang diberi label strongest (terkuat) digambarkan sebagai kurva yang memiliki nilai sb-y tertinggi. Kemudian kurva yang diberi label Toughest adalah kurva yang memiliki nilai ketangguhan tertinggi.
Gambar 3.2 Kurva Stress dan Strain
[13]
e. Ketangguhan yaitu besar energi yang diperlukan sampai terjadi perpatahan/ suatu material dapat dilihat dari luas daerah sibawah kurva stress-strain nya. Semakin besar luas daerah di bawah kurva, maka material tersebut dikatakan semakin tangguh. f. Keuletan (ductility) yaitu menggambarkan bahwa material tersebut sulit untuk mengalami patah ( fracture) yang dalam kurva dapat dilihat sebagai kurva yang memiliki nilai sumbu-x ( strain / regangan) tertinggiKekuatan luluh yaitu besarnya tegangan yang dibutuhkan untuk mendeformasi plastis. g. Kekerasan yaitu kemampuan material menahan deformasi plastis lokal akibat penetrasi pada permukaan h. Kekuatan tarik (tensile strength, ultimate tensile strength) adalah tegangan maksimum yang bisa ditahan oleh sebuah bahan ketika diregangkan atau ditarik, sebelum bahan tersebut patah.
Gambar 3.3 Grafik Uji Tarik [14] III. ANALISA DATA DAN PEMBAHASAN 3.1 Analisa Data 3.1.1 Proses Distribusi Amoniak dari Kapal dan Pabrik I Sebagai perusahaan pupuk nasional, PT. Petrokimia Gresik sangat membutuhkan ammonia sebagai bahan dasar pembuatan pupuk seperti Phonska, ZA, Urea dan yang lainnya. Kebutuhan ammonia di PT. Petrokimia Gresik disuplai dari Pabrik I dan impor dari PT. Pupuk Kalimantan Timur dengan menggunakan kapal tanker . Pada Proses distribusi ammonia dari kapal tanker menuju ammonia storage tank yang terletak di Pabrik II dilakukan melalui 3 pipa dengan ukuran masing-masing pipa yaitu 4 inchi. Ammonia merupakan suatu senyawa kimia dengan rumus NH 3 yang biasanya didapati berupa gas. Ammonia yang digunakan di PT. Petrokimia Gresik memiliki titik didih -33 0C, sehingga apabila dalam kondisi diatas suhu tersebut maka ammonia akan menguap. Sebelum proses unloading (bongkar muat) dari kapal, ammonia transfer pump digunakan untuk mendinginkan ammonia yang dialirkan di dalam pipa antara storage tank (tangki penyimpanan ammonia) dengan unloading pump sebelumnya untuk menerima ammonia cair dari kapal. Selain itu, ammonia storage tank juga digunakan untuk menampung ammonia cair dari Pabrik I. Pada proses unloading ammonia dari kapal dan dari Pabrik I terkadang
finish (selesai) pada waktu yang bersamaan. Ammonia yang dikirim dari kapal maupun dari Pabrik I memiliki suhu -33 0 C, dan setelah sampai di ammonia storage tank suhu ammonia naik menjadi -28 0C dengan menggunakan refrigeration system yang dapat mempertahankan suhu ammonia di dalam ammonia storage tank supaya tidak terjadi penguapan. Selama proses unloading ammonia dari kapal menuju ammonia storage tank harus dalam kondisi sesuai yang telah ditentukan. Hal ini mengacu pada kapasitas tangki, pipa, dan transfer pump yang digunakan supaya fase cair pada ammonia tetap terjaga dan dalam kondisi aman. Berikut ini karakteristik operasi dan desain tangki amoniak untuk tangki 11-TK-801 dan tangki 31-TK-801 : Tabel 3.1 Tabel Karakteristik Operasi dan Desain Tangki Amoniak 11TK-801 dan 32-TK-801 [10] Variabel Nilai Normal Pressure 0,02- 0,07 kg/cm2.G Desaign Pressure -0,005 s/d 0,15 kg/cm2.G Normal Temperature -33°C Design Temperature -33°C s/d +33°C Design Liquid 682 Kg/m dencity pada -33°C Kemudian, unloading dari kapal menuju ammonia storage tank harus dalam kondisi yang ditunjukkan pada tabel 4.2 : Tabel 3.2 Kapasitas dan Kondisi Ammonia dari Kapal No. Variabel Nilai 1. Capacity 300 MT/hour 2. Design -30 C (maximum Temperature dari kapal) 3. Operating -28 C (dari Temperature kapal) 4. Pressure 5,5 kg/cm .g Selain itu, proses unloading dari pabrik I menuju ammonia storage tank
harus dalam kondisi seperti ditunjukkan tabel 4.2 berikut ini.
yang
Tabel 4.3 Kapasitas dan Kondisi Ammonia Dari Pabrik I No. Variabel Nilai 1. Capacity 50 MT/hour 2. Temperature -26 C 3. Pressure 2,5 – 3 kg/cm .g 3.1.2 Tangki Amoniak 11-TK -801 PT.
Petrokimia Gresik Tangki amoniak 11-TK-801 memiliki kapasitas sebesar 7500 MT. Berdasarkan standar teknik ASTM/ASME tangki amoniak 11-TK-801 di PT Petrokimia Gresik ini merupakan jenis tangki dengan material A516 Gr 70.Dimana material tipe ini merupakan material baja karbon.
dikeraskan dengan memberikan perlakuan panas yang sesuai[7]. Baja karbon rendah memiliki kandungan unsur carbonnya berkisar < 0,25 % -. Baja Karbon A516 terdiri dari beberapa kelas yaitu kelas 55,60,65, dan 70. Kelas 70 merupakan yang paling umum digunakan dengan memiliki plat baja karbon yang berkualitas tinggi untuk fabrikasi boiler dan pressure vessel. Baja Karbon A516 Gr 70 memiliki kekuatan luluh dan kekuatan tarik yang lebih besar bila dibandingkan dengan A516 Gr 65 dan bisa beroperasi pada suhu lebih rendah sekalipun[7]. 3.1.3 Mechanical Properties A516 Gr 70
Berikut ini merupakan mechanical properties dari material A516 Gr 70 : Tabel 3.4 Chemical Composition Specification (percent %)[8] Specificati on A 516 Gr 70
Max C for thickness t (mm) 6≤t≤ 12,5< 25< t 50< t 12,5 t ≤ 25 ≤ 50 ≤ 63 0,27 0,28 0,28 0,30
Tabel 3.4 Lanjutan Mn for thickness t (mm) t≤ 12,5 t> 12,5 0,85-1,2 0,85-1,2
Gambar 3.1 Tangki Amoniak 11-TK-801 PT.Petrokimia Gresik
P max
S max
0,150,4
0,035
0,003 5
Tabel diatas merupakan maksimum spesifikasi komposisi (%) bahan penyusun karbon steel A516 Gr 70 berdasarkan tingkat ketebalan plat.Berikut ini tabel komposisi material A516 Gr 70 : Typical Chemical Composition of ASTM A516 Grade 70 Grade C Mn Si P S 70 0,27 1,05 0,32 0,035 0,035
Tabel 3.5
Baja karbon A516 Gr 70 merupakan jenis baja ferit yang digunakan untuk material bejana tekan dari plat baja yang umumnya beroperasi pada temperatur rendah.Baja karbon A516 Gr 70 termasuk baja karbon rendah yang memiliki ketangguhan dan keuletan tinggi akan tetapi memiliki sifat kekerasan dan ketahanan aus yang rendah. Besarnya kandungan karbon yang terdapat dalam besi memungkinkan baja untuk dapat
Si
Tabel 3.6 Requirement As Specified in ASTM A 516 Gr 70[8] Grade Tensile Minimum Minimum Strength Yield elongation (Mpa) Strength (%) In a (Mpa) gauge length of : 50 200 mm mm 70 485-620 260 21 17 Tabel 3.6 merupakan spesifikasi yang disyaratkan pada material A516 Gr 70 yang mana memiliki tensile strength (kekuatan tarik) sebesar 485 Mpa-620 Mpa sedangkan yield strength (kekuatan luluh) yaitu < 260 Mpa pada material dengan karakter elastis dan >260 Mpa pada saat material plastis. 3.1.4 Karakteristik Baja Karbon A516 Gr
70 Baja karbon A516 Gr 70 adalah jenis baja ferit yang terdiri dari ferit (α) dan perlit (α+Fe3C) Seperti terlihat diagram fasa baja karbon pada gambar 3.2 .
Struktur mikro baja dapat dipahami melalui metalurgi baja karbon dengan diagram besi karbon (Fe-C).[6]
Gambar 3.3 Gambar Geometris Kristal. Beberapa fasa yang terdapat pada material baja karbon A516 Gr 70 adalah a. Ferit Fasa ini disebut alpha (α). Ruang antar atomnya kecil dan rapat sehingga akan sedikit menampung atom karbon. Batas maksimum kelarutan karbon 0,025%C pada temperatur 723° C, struktur kristalnya BCC (Body Center Cubic). Pada suhu ruang, kadar karbonnya 0,008% sehingga dapat dianggap besi murni. Sifat-sifat ferit adalah ketangguhan rendah, keuletan tinggi, ketahanan korosi medium dan struktur paling lunak diantara diagram Fe3C. b. Perlit Fasa perlit merupakan campuran mekanis yang terdiri dari dua fasa, yaitu ferit dengan kadar karbon 0,025% dan sementit dalam bentuk lamellar (lapisan) dengan kadar karbon 6,67% yang berselang-seling rapat terletak bersebelahan. Jadi perlit merupakan struktur mikro dari reaksi eutektoidlamellar. 3.1.5 Tangki
Gambar 3.2 Diagram Fasa Baja Karbon
[11]
Gambar diatas menunjukkan transformasi fasa yang terjadi sebagai akibat dari perlakuan panas pada baja yakni pemanasan dan pendinginan. Pada pendinginan di bawah A1 akan mempengaruhi struktur mikro. (Higgins, 1999)
Amoniak 32-TK-801 PT.Petrokimia Gresik Tangki amoniak 32-TK-801 PT. Petrokimia Gresik memiliki kapasitas sebesar 20.000 MT yang mendapatkan supply amoniak dari kapal dan dari pabrik I. Berdasarkan standar teknik ASTM/ASME tangki amoniak 23-TK-801 di PT Petrokimia Gresik ini merupakan jenis tangki dengan material A537 Cls 1.Dimana material tipe ini merupakan material baja karbon yang diberi perlakuan
panas yang ditujukan untuk bejana yang bertekanan.
Tabel 3.7 Chemical Composition Specification (%)[9] Grade C Si Mn (mm) 6 -38,1 38,11 – 50,8 SA53 0,2 0,15/ 0,7/ 1/ 1,6 7 4 0,5 1,35 Class 1 Tabel 3.7 Lanjutan P S Cr 0,03 5
Gambar 3.4 Ammonia Storage Tank 32TK-801 PT. Petrokimia Gresik Material A537 Cls 1 adalah Bahan baja yang dinormalisasi yang diperlakukan panas sehingga hasil memiliki kekuatan tarik yang lebih besar dari pada ASTM A516 yang lebih standar. Normalizing itu sendiri merupakan suatu proses pemanasan logam hingga mencapai fase austenit yang kemudian didinginkan secara perlahan-lahan dalam media pendingin udara. Hasil pendingin ini berupa perlit dan ferit namun hasilnya jauh lebih mulus dari anneling. Prinsip dari proses normalizing adalah untuk melunakkan logam. Namun pada baja karbon tinggi atau baja paduan tertentu dengan proses ini belum tentu memperoleh baja yang lunak. Mungkin berupa pengerasan dan ini tergantung dari kadar karbon. 3.1.6 Mechanical Properties A537 Cls 1
Berikut ini merupakan mechanical properties dari material A537 Cls 1 :
0,03 5
0,25
Mo
Ni
Cu
0,08
0,2 5
0,35
Tabel diatas merupakan spesifikasi komposisi (%) bahan penyusun karbon steel A537 Cls 1 berdasarkan tingkat ketebalan plat.Berikut ini tabel mechanical properties A537 Cls 1 : Tabel 3.8 Mechanical Properties of A537 Cls 1 Grade Yield Tensile Elongastion Strengt Strengt % min h Mpa h Mpa A 50 A min mm 200 mm A537 345 48522 18 Cls 1 620 3.2
Pembahasan PT. Petrokimia Gresik memiliki 4 tangki penyimpanan amoniak,terdiri dari tangki 11-TK-801,25-TK-801,06-TK-801 dan tangki 32-TK-801 . Keempat tangki tersebut digunakan untuk penampungan amoniak yang berasal dari kapal dipelabuhan dan amoniak dari produksi pabrik I. Selama proses unloading ammonia dari kapal menuju ammonia storage tank harus dalam kondisi sesuai yang telah ditentukan. Hal ini mengacu pada kapasitas tangki, pipa, dan transfer pump yang digunakan supaya fase cair pada ammonia tetap terjaga dan dalam kondisi aman. Karakteristik operasi dan desain tangki amoniak pada tangki 11-TK801 dan tangki 32-TK-801 adalah desain
pressure -0,005 s/d 0,15 kg/cm2.g, normal pressure 0,02 – 0,07 kg/cm 2.g , normal temperature -33°C,desain temperature 33°C s/d +33°C. Kondisi amoniak dari kapal adalah desain temperature -30 0C (maximum dari kapal),operating 0 temperature -28 C (dari kapal), pressure 5,5 kg/cm2.g. Sedangkan kondisi amoniak dari pabrik I adalah pressure 2,5 – 3 kg/cm2.g, temperature -26 0C. Berdasarkan standart teknik ASTM/ASME tangki 11-TK-801,25-TK801,06-TK-801 memiliki jenis material A516 Gr 70 dan tangki 32-TK-801 dengan jenis material A5537 Cls 1. Material A516 Gr 70 merupakan material baja karbon untuk plat vessel yang bertekanan dan temperature rendah. Selain dari material diatas terdapat juga material A537 Cls 1 yang terdapat pada tangki 32-TK-801. Material A537 Cls 1 merupakan material baja-mangan-silicon steel yang diberi perlakuan panas dengan proses normalisasi untuk vessel yang bertekanan. Normalizing merupakan suatu proses pemanasan logam hingga mencapai fase austenit yang kemudian didinginkan secara perlahan-lahan dalam media pendingin udara. Hasil pendingin ini berupa perlit dan ferit namun hasilnya jauh lebih mulus dari anneling. Prinsip dari proses normalizing adalah untuk melunakkan logam. Dari kedua bahan tangki amoniak diatas memiliki kelebihan dan kekurangan masing masing. Ditinjau berdasarkan mechanical spesification bahan dengan material A537 cls 1 dan materila 516 Gr 70 memiliki perbedaan sebagai berikut :
Material A516 Gr 70 memiliki tensile strength (kekuatan tarik) sebesar 485 – 620 Mpa yang artinya apabila material ini ditarik sampai melebihi 620 Mpa maka menunjukkan beban maksimum yang dapat ditahan oleh bahan sebelum mengalami patah. Minimum yield strength material ini sebesar 260 Mpa dimana <260 Mpa material bersifat elastis sehingga pada saat material diberi gaya tarik akan dapat kembali pada posisi semula dan >260 Mpa material akan bersifat plastis sehingga apabila diberi gaya tarik material tidak akan kembali pada bentuk semula. Begitu pula untuk material A537 Cls 1.Elongasi sendiri adalah perubahan panjang pada saat material diregangkan. Berdasarkan data diatas maka material yang lebih tangguh yaitu material A537 Cls 1 karena memiliki yield strength lebih besar sehingga material tersebut lebih elastis. Pertambahan panjang pada material A537 Cls 1 lebih besar dibanding dengan material A516 Gr 70 sehingga tidak mudah patah apabila diberi tekanan yang besar.
Gambar 3.5 Kurva Stress dan Strain hasil plot tabel material (a) A516 Tabel 3.9 Mechanical Properties A516 Gr Gr 70 dan (b) A537 Cls 1 70 and A537 Cls 1 Dari kurva diatas didapatkan perbandingan kedua Grade Yield Tensile Elongastion %bahan tersebut adalah Strength Mpa Strength min min Mpa A 50 A 200 mm mm A516 260 485-620 21 17 Gr 70 A537 22 18 345 485-620 Cls 1
Tabel 3.10 Perbedaan Material A516 Gr 70 dengan A537 Cls 1 No
1.
2.
3.
A516 Gr 70 Kurang Tangguh (toughne ss)
Keuletan (ductility ) kurang
Kerapuh an (brittlene ss) tinggi
A537 Cls 1 Lebih tangguh
Keterangan
Berdasarkan luasan kurva stress dan strain yang lebih besar Lebih Karena Ulet memiliki nilai strain yang lebih tinggi Kerapuh Kebalikan an dari (brittlene ductility ss) rendah
IV. PENUTUP 4.1 Kesimpulan Adapun kesimpulan dari laporan kerja praktek ini adalah 1. Material A516 Gr 70 memiliki tensile strength (kekuatan tarik) sebesar 485 – 620 Mpa yang artinya apabila material ini ditarik sampai melebihi 620 Mpa maka menunjukkan beban maksimum yang dapat ditahan oleh bahan sebelum mengalami patah. Minimum yield strength material ini sebesar 260 Mpa dimana <260 Mpa material bersifat elastis sehingga pada saat material diberi gaya tarik akan dapat kembali pada bentuk semula dan >260 Mpa material akan bersifat plastis sehingga apabila diberi gaya tarik material tidak akan kembali pada bentuk semula. 2. Material A537 Cls 1 memiliki tensile strength (kekuatan tarik) sebesar 485 – 620 Mpa yang artinya apabila material ini ditarik sampai melebihi 620 Mpa maka menunjukkan beban maksimum yang dapat ditahan oleh bahan sebelum mengalami patah. Minimum yield strength material ini sebesar 345 Mpa dimana <345 Mpa material bersifat elastis sehingga pada saat material diberi gaya tarik akan dapat kembali pada bentuk semula dan >345 Mpa material akan
3.
bersifat plastis sehingga apabila diberi gaya tarik material tidak akan kembali pada bentuk semula. Material yang lebih tangguh dan ulet(ductility) yaitu material A537 Cls 1 karena memiliki yield strength lebih besar sehingga material tersebut lebih elastis. Pertambahan panjang pada material A537 Cls 1 lebih besar dibanding dengan material A516 Gr 70 sehingga lebih ulet.
4.2 Saran Adapun saran dari laporan kerja praktek ini adalah perlu dilakukan studi lanjut mengenai proses pengujian secara langsung dan pembuatan material tersebut. DAFTAR PUSTAKA
[1]
Anonim. 2012. PT. Petrokimia Gresik.www.petrokimia-gresik.com [2] Fadjar.1992. Inspeksi Teknis. [3] SMITH,Peter (2005). Piping materials Selection and Applications [4] Juliaptini,devinta.2010.Analisis Sifat Mekanik dan Metalografi Baja Karbon Rendah Untuk Aplikasi Tabung Gas 3 kg.Universitas Islam Negeri Syarif Hidayatullah Jakarta. [5] Anonim.2013. Baja Paduan [6] Anonim.2012.Klasifikasi baja [7] Jaya madhu mohan.2016. Mechanical Characteristics of gas Metal Arc Welding of ASTM A516 grade 70 Steel . International journal of Reserch in Engineering,Science and Technologies (IJRESTs). India [8] Matweb.1996.Matweb Material Property Data SA516 Gr 70. Diakses pada tanggal : 10 Juni 2017. http://www.matweb.com/search/Quick Text.aspx?SearchText=A516%20Gr% 2070 [9] Matweb.1996.Matweb Material Property Data SA537 Cls 1. Diakses pada tanggal : 10 Juni 2017. http://www.matweb.com/search/Quick Text.aspx?SearchText=A537%20cls% 201 [10] Anonim. Manual Book Operasi dan desain tangki amoniak di PT. Petrokimia Gresik
[11] Biuw Giscard.2010. Diagram Fasa Baja Karbon. Diakses pada tanggal : 20 Juni 2017 http://giscard biuw.blogspot.co.id/2010/07/skripsi part-1.html [12] Cae world.2014.Stress and Strain Diagram Part 2. Diakses pada tanggal : 10 Juni 2017 http://aeronauticallecture.blogspot.co.i d/2014/01/stress-strain-diagram-part2.html [13] Nayhan.2008. Material.Diakses pada tanggal : 10 Juni 2017 https://nayhan.wordpress.com/categor y/material/ [14] Rudy.2010. Mengetahui Sifat Mekanik Material dan Uji Tarik .Diakses pada tanggal : 18 Juni 2017 https://rudydwi.wordpress.com/2010/0 3/28/mengetahui-sifat-mekanikmaterial-dengan-uji-tarik/
