Teknik Radiografi
Teknik Radiografi dengan Sumber Radiasi Pesawat sinar-x I. TUJUAN Menyiapkan film yang siap dipakai dalam radiografi (Loading film). Membuat gambar radiografi lasan besi bentuk plat yang sensitivitasnya sesuai dengan standard, dengan menggunakan Radiasi dari Pesawat sinar-X. Melakukan proses film yang telah dilakukan penyinaran radiografi sesuai dengan prosedur. Mengukur densitas film serta menentukan lokasi dan jenis cacat dari radiograp yang telah dihasilkan. II. TEORI Radiografi dapat dilakukan dengan sumber radiasi yang berupa sinar-x maupun sinar gamma. Radiasi yang berasal dari suatu pesawat sinar-X dengan focal spot “f” menembus benda uji (speciment) dengan tebal „t‟. Di dalam benda uji, radiasi akan terserap bervariasi tergantung pada tebal dan kerapatan bagian benda uji. Bagian yang lebih tripis dan kerapatan yang lebih kecil akan menghasilkan akumulasipaparan yang ditransmisikan yang lebih banyak, sebagai contoh defect gas inclusion.Apabila sinar yang ditransmisikan ini diproyeksikan ke film radiografi, maka dengan reaksi photokimia, bagian bagian ini akan menjadi lebih hitam dibanding bagian sekelilingnya. Bayangan yang terbentuk pada film radiografi bersifat diperbesar dan membentuk kekaburan atau pnumbra ( unsharpness geometry, Ug)., karena sinar yang datang bersifat divergen dan sumber radiasi mempunyai dimensi ‟f‟. Agar perbesaran dan penumbra bayangan tidak terlalu besar, maka harus diperhatikan hubungan jarak sumber radiasi dengan film (source to film distance, SFD), dimensi sumber ‟f‟ dan tebal benda uji ‟t‟, dengan asumsi film dipasang menempel pada benda uji. Skema proses radiografi dapat digambarkan sebagai berikut: Focal Spot Berkas radiasi SFD
Cacat interna Benda uji
Paparan transmisi yang akan direkam / dideteksi film Film Ug
Gambar 1. Proses radiografi, penyinaran radiasi pada benda uji dan film.
1 STTN
Teknik Radiografi
Film radiografi yang sudah diproses di ruang gelap atau disebut radiograp, dikatakan mempunyai kualitas baik bila film tersebut dapat mendeteksi cacat yang dimensinya tertentu sesuai dengan standard yang dinginkan atau lebih kecil. Radiograp yang dapat mendeteksi cacatdengan ukuran relatif kecil dikatakan mempunyai sensitifitas eadiografi tinggi. Sensitifitas radiografi absolut dinyatakan dalam mm, sedang sensitivitas relatif dinyatakan dalam %. Untuk memperoleh kualitas radiograp yang baik, dua faktor yang perlu diperhatikan yaitu kontras dan definisi. Indikator yang menunjukkan sensitivitas radiografi adalah bayangan penetrameter. Bahan penetrameter adalah sama dengan bahan benda uji. Pemilihan nomor penetrameter yang digunakan bergantung dengan % sensitivitas yang diinginkan dan tebal benda uji. Penentuan waktu penyinaran diperoleh dari grafik exposure chart, hubungan antara mA-waktu terhadap tebal benda uji. III. ALAT DAN BAHAN A. Peralatan 1. Proteksi radiasi: Monitor radiasi personil ( Dosimeter saku (pen dose), Film Badge/TLD badge Surveyleter Tanda radiasi dan tali kuning Long tang dan lembar timbal 2. Radiografi: Pesawat Sinar-X dan asesoriesnya ( Panel kontrol dan lampu tanda Radiasi) Penetrameter Sigmat Fasilitas ruang gelap dan asesories ( densitometer, viewer ) B. Bahan Film radiografi Larutan proses film (developer, stop bath, fixer, air) Benda uji (lasan pipa, plat). IV. LANGKAH KERJA Pelaksanaan radiografi Pesawat sinar-X Persiapan sebelum penyinaran: Lakukan pengukuran dimensi dan tebal benda uji, dan hitung / tentukan: 1. Teknik penyinaran 2. Tentukan Tegangan kerja pesawat yang akan digunakan. 3. Jarak Sumber ke film –SFD (lihat lampiran 1, cara perhitungan). 4. Penetrameter dan shim yang digunakan Penetrameter yang digunakan sesuai dengan standard yang digunakan. Jenis penetrameter standard yang disediakan untuk praktek radiografi, yaitu ASTM kawat dan ASTM plat , DIN Penempatan penetrameter ada 2 cara, ke arah sumber radiasi ( Source side) dan didekat dengan film (film side). Penempatan penetrameter disesuikan dengan ketentuan teknik penyinaran yang digunakan. Pemilihan penetrameter sesuai dengan lampiran tabel 1 2 STTN
Teknik Radiografi
Penempatan/ Lokasi marker seperti gambar-2 Benda uji I. Plat 1. Dengan menggunakan Kurva Penyinaran - Exposure chart(Tebal (mm) vs mA-waktu), hitung waktu penyinaran -Wp, 2. Set up penyinaran seperti gambar 2 Diusahakan spesimen dan film melekat/kontak
Sb Radiasi Penny kawat Penny Plat Shim
SFD
TL Film Kaset
Gambar 2. Set up Penyinaran benda uji plat Catatan: SFD : Jarak sumber – film TL : Tebal lasan
Proteksi Radiasi Saat Penyinaran Persiapan 1. Sebelum memulai kegiatan penyinaran, seluruh pekerjaan yang tidak memerlukan penyinaran radiasi harus dlaksanakan terlebih dahulu: Pengukuran tebal, perhitungan waktu penyinaran, pemilihan penetrameter, perhitungan tegangan kerja, Set up /pemasangan pada perlengkapan pada specimen 2. Siapkan peralatan Proteksi radiasi sebelum melakukan pekerjaan radiografi : Surveymeter, Periksa surveymeter yang akan digunakan: baterai, sertifikat dan kalibrasi, hidupkan dan pelajari cara pemakaian dan pembacaan skalanya Film Badge//Pocket dosimeter Peralatan diatas harus berfungsi dengan baik dan terkalibrasi. Tali kuning dan tanda radiasi/ Lampu alarm Pelaksanaan A. Sebelum penyinaran 1. Gunakan peralatan monitor radiasi perorangan, baca dosimeter saku dan catat. 3 STTN
Teknik Radiografi
2. Sebelum memasuki ruangan / daerah kerja pastikan pesawat dalam kondisi terkunci dan posisi pengukur waktu (timer) pesawat pada posisi angka 0 (nol). Pastikan dengan menggunakan survey meter bahwa didalam ruangan tidak terdapat paparan radiasi 3. Lakukan set up pekerjaan, Letakkan specimen pada posisi penyinaran (SFD) yang telah ditentukan, pemasangan huruf B atau F bila diperlukan 4. Pasang tanda radiasi dipasang pada daerah radiasi dengan laju dosis 0.75 mR/jam di luar ruangan kerja radiasi. 5. Periksa sekali lagi dan pastikan tidak terdapat seorangpun di daerah penyinaran. Atur tegangan, arus tabung dan timer sesuai dengan waktu penyinaran yang diperlukan. 6. Tempatkan surveymeter di sebelah panel control, perlu diperhatikan panel control harus berada di daerah aman ( paparan radiasi <0,25 mRem/Jam) 7. Nyalakan lampu tanda radiasi (pesawat ada yang terhubung dengan lampu yang terhubung dengan control panel) B. Saat Penyinaran 1. Nyalakan pesawat dengan menekan tombol “ON” pada control panel 2. Selama penyinaran berlangsung, lakukan survey dan pengawasan daerah radiasi disekeliling daerah penyinaran. Jika tanda radiasi kurang tepat, lakukan penempatan tanda radiasi dengan menggeser yang sesuai dengan pengukuran dari surveymeter. 3. Waktu penyinaran berakhir, pesawat secara otomatis akan mati, kembalikan pengatur waktu ke posisi angka 0 (nol) dan putar kunci pengaman ke posisi “LOCK”
1. 2. 3.
4. 5.
C. Setelah Penyinaran Survey kedalam ruangan dengan menggunakan surveymeter untuk memastikan tidak terdapat radiasi Ambil specimen dan film Matikan lampu tanda bahaya ( lampu tanda bahaya yang terhubung dengan control panel akan mati secara otomatis setelah timer penyinaran dicapai). Lepas tanda-tanda radiasi (rambu) serta peralatan lainnya Baca dosimeter saku dan baca penunjukkannya.( catat dan bandingkan dengan bacaan sebelum penyinaran) Matikan surveymeter.
Proses dan Pembacaan Film Pemasangan Film ( Loading Film) 1. Nyalakan lampu penerang dan bersihkan ruangan proses film. 2. Siapkan Film Radiografi (masih dalam kemasan), Screen Film, kaset dan plakban pada meja loading. 3. Pastikan kaset tidak rusak dan screen dalam kondisi bersih dan baik 4. Atur dan ingat susunan peralatan tersebur (Film, Screen, kaset, plakban) sehingga mudah diambil dalam kondisi gelap. 5. Matikan lampu penerangan dan gunakan lampu intensitas rendah (safelight) 6. Biarkan mata menyesuaikan selama beberapa menit 7. Keluarkan film dari kemaan dan amplop pembungkus, ambil selapis film 4 STTN
Teknik Radiografi
8. Lepaskan kertas pengapit film pelan-pelan, ambil filmnya 9. Tempatkan film diantara screen Pb (atas dan bawah), kemudian masukkan film yang ber-screen dalam kaset dengan mulut saling menutup. 10. Untuk mencegah kebocoran, lakban ujung kasetnya. 11. Tutup kembali amplop film dan masukkan dalam kemasan (kardusnya) 12. Nyalakan lampu penerang dan rapi dan bersihkan meja loading dari sampah, kertas dsbnya. Pembongkaran Film ( Unloading Film) dan proses film Bawa kaset film yang telah diradiografi ke ruang proses film. Nyalakan lampu penerang ruang proses film Aduk larutan developer dan fixer (masing masing larutan punya pengaduk dan jangan dicampur), kemudian ukur temperatur larutan developer. Dengan suhu pengukuran, lihat dalam tabel waktu yang diperlukan untuk pengembangan film dalam larutan developer. Bersihkan tangan, Siapkan hanger kering pada meja loading dengan mulut bagian depan Matikan lampu penerangan dan gunakan lampu intensitas rendah (safelight) Biarkan mata menyesuaikan seama beberapa menit Buka plakban penutup kaset film, keluarkan screen dan film dari kaset Ambil film, pegang bagian tepi dan pasang pada hanger Masukkan hanger dan film dalam larutan developer untuk proses pengembangan film dengan waktu yang telah ditentukan, sambil diagitasi ( agitasi naik turun) Selesai waktu pengembangan, tiriskan sebentar kemudian masukkan dalam stopbath untuk menghentikan prose pengembangan film, kira-kira setengah waktu di developer. Dalam stopbath agitasi tetap dilakukan. Selesai waktu stopbath, tiriskan sebentar, kemudian masukkan dalam fixer untuk penetapan bayangan pada film, dengan waktu kira-kira 2 kali waktu developer, dan tetap dilakukan agitasi. Pada keadaan difixer, lampu penerangan boleh dinyalakan (bila ada yang sedang melakukan proses pengembangan, lampu jangan dinyalakan.) Selesai waktu fixer, tiriskan sebentar, kemudian masukkan dalam air untuk pencucian film. Lakukan pencucian film dengan air kran, sambil digosok dengan jari sehingga film tidak licin (peret) Bilas dengan drying agent, bila tidak tersedia dapat digubakan atr diberi sedikit sampo, kemudian dilakukan pengeringan. Pembacaan Film Siapkan viewer dan densitometer Nyalakan viewer, dan atur kuat penerangannya Pasang film hasil radiografi yang telah kering, perhatikan bentuk bayangan radiograp Amati bayangan penetrameter, amati kawat terkecil pada las yang nampak dalam radiograp Dengan densitometer, ukur densitas pada las disekitar kawat terkecil yang nampak sebagai densitas penetrameter (Dp) Ukur densitas bada base material (diluar las dalam bayangan benda uji) sebagai densitas material 5 STTN
Teknik Radiografi
Ukur densitas pada las (kira-kira 1 cm diatas dan dibawah sumbu) pada kondisi paling terang dan paling gelap, biasanya 3 pengukuran, sebagai densitas las yang mempunyai harga densitas minimum (Dmin) dan harga densitas maksimum (Dmaks) Amati cacat yang tergambar dalam radiograp, tentukan jenisnya Bila pengamatan sudah selesai, Matikan densitometer, dan matikan viewer. Rapi dan bersihkan ruang baca film tersebut.
V. DATA PENGAMATAN Benda uji : plat Tebal : 14,3 mm Tegangan kerja : 140 kV Arus : 5 mA Waktu penyinaran : 4,7 menit SFD : 680 mm Penetrameter kawat set B, Jumlah kawat yang muncul : 6 kawat Diameter kawat terkecil : 0,010 in Densitas meterial : 2,21 Densitas lasan : - 1,78 - 1,72 - 1,75 Densitas penetrameter : 1,77 Cacat : - IP - Cluster porosity - IF - Slag VI. PERHITUNGAN 1. Penentuan SFD min SFD = 680 mm
6 STTN
Teknik Radiografi
Pada tabel untuk ketebalan < 2in (50,8mm), diperoleh nilai Ug maks = 0,51 mm Karena Ug < Ug maks, maka film diterima.
SFD = 680 mm > SFD min = 70,38 mm, maka film diterima. 2. Pemilihan penetrameter Rentang tebal (in)
Sampai/termasuk 0,25 in. Lebih 0.25 hingga 0.375 Lebih 0.375 hingga 0.50 Lebih 0.50 hingga 0.75 Lebih 0.75 hingga 1.00 Lebih 1.00 hingga 1.50 Lebih 1.50 hingga 2.00 Lebih 2.00 hingga 2.50 Lebih 2.50 hingga 4.00 Lebih 4.00 hingga 6.00 Lebih 6.00 hingga 8.00 Lebih 8.00 hingga 10.00 Lebih 10.00 hingga 12.00 Lebih 12.00 hingga 16.00 Lebih 16.00 hingga 20.00
Penetrameter Sisi sumber Sisi film No. IQI No. IQI No. IQI No. IQI Lubang Kawat Lubang Kawat 12 5 10 4 15 6 12 5 17 7 15 6 20 8 17 7 25 9 20 8 30 10 25 9 35 11 30 10 40 12 35 11 50 13 40 12 60 14 50 13 80 16 60 14 100 17 80 16 120 18 100 17 160 20 120 18 200 21 160 20
Pada tabel dapat dilihat analisis untuk penetrameter untuk tebal nominal antara 12,7 – 19 mm, yaitu : SS hole = 20 Wire = 8 ( 4 kawat pada tabel B ) FS hole = 17 Wire = 7 ( 5 kawat pada tabel B ) Karena posisi penetrameter di atas spesimen, jadi yang digunakan adalah SS sehingga kawat yang muncul adalah 4 kawat pada set B.
7 STTN
Teknik Radiografi
3. Penentuan tegangan kerja (kV) pesawat Untuk bahan besi dengan tebal 14,3 mm berlaku rumus kV = 75 + 4,5x , dimana x adalah tebal bahan. Sehingga: kV = 75 + 4,5.(14,3) = 139,35 kV 140 kV 4. Perhitungan waktu penyinaran
Waktu penyinaran sesuai grafik untuk 140 kV dan arus 5 mA
Waktu penyinaran sebenarnya :
8 STTN
Teknik Radiografi
5. Penentuan sensitivitas radiograph (S) Dari hasil pembacaan film, kawat yang muncul adalah 6 kawat, sehingga dari tabel dipeoleh diameter terkecilnya adalah 0,010 in. Kelompok A
Kelompok B
Kelompok C Kelompok D
0.0032
0.010
0.032
0.1
0.004
0.013
0.04
0.126
0.005
0.016
0.05
0.16
0.0063
0.020
0.063
0.2
0.008
0.025
0.08
0.25
0.010
0.032
0.1
0.32
Tebal (t) = 14,3 mm Diameter kawat terkecil yang tampak= 0,010 in = 0,254 mm
Sensitivitas film radiograph 1,776%, lebih kecil dari batas 20% (S<20%), maka film diterima. 6. Penentuan variasi densitas Syarat : VDmaks ≤ 30% VDmin ≥ -15%
9 STTN
Teknik Radiografi
Karena VDmaks dan VD min memenuhi syarat, maka film tersebut dapat diterima. 7. Penentuan Artifact IP : garis lurus hitam Cluster porosity : titik-titik hitam bergerombol IF : garis hitam Slag : titik hitam tak beraturan Karena pada film hasil terdapat artifact, maka film tidak dapat diterima. VII. PEMBAHASAN Pecobaan ini bertujuan untuk menyiapkan (loading) film yang akam dipakai dalam radiografi, melakukan proses film yang telah dilakukan penyinaran radiografi dengan pesawat sinar X dan mengukur densitas film serta menentukan lokasi dan jenis cacat dari radiograph yang dihasilkan. Spesimen yang dipakai adalah plat besi dengan ketebalan 14,3 mm. Sebelum dilakukan penyinaran, terlebih dahulu dilakukan penetuan parameter-parameter yang diperlukan seperti SFD, jenis penetrameter, tegangan kerja dan lamanya waktu penyinaran. SFD pada percobaan kali ini adalah 680 mm. Angka ini lebih besar dari SFD minimum yaitu 70,38 mm, sehingga film dapat diterima. Tegangan kerja yang dipakai selama penyinaran yaitu 140 kV dengan lama penyinaran yaitu 4,7 menit. Penetrameter yang digunakan adalah penetrameter kawat set B yang dipasang pada sisi spesimen. Selain itu, ditentukan pula unsharpeness geometry (Ug) untuk mengetahui besarnya daerah yang tidak tajam. Dari hasil perhitungan diperoleh Ug sebesar 0,043, nilai ini lebih kecil dari Ug maksimum untuk plat ketebalan yang kurang dari 50,8 mm yaitu 0,51, sehingga film tersebut dapat diterima. Teknik penyinaran yang dipakai adalah SWSI (Single Wall Single Image). Setelah parameter ditentukan, kemudian dilakukan loading film. Proses loading film dilakukan di ruang gelap agar film tidak rusak karena terkena cahaya. Fil diletakkan di antara dua screen timbal (Pb) dengan ketebalan masing-masing screen adalah 0,125 mm. Fungsi dari screen Pb bagian atas adalah untuk mengintensifikasi penyinaran. Sedangkan screen bagian bawah adalah untuk menahan adanya raddiasi hambur. Setelah itu, film dimasukkan ke dalam kaset kecil dan besar yang tidak tembus cahaya agar tidak merusak film. Selanjutnya dilakukan penyinaran dengan menggunakan pesawat sinar X dengan ketentuan yang sudah ditentukan sebelumnya. Sebelum penyinaran dimulai, dilakukan pemasangan tanda radiasi untuk daerah radiasi bagi pekerja radiasi. Selama penyinaran juga dilakukan pengukuran dosis paparan di beberapa titik untuk mengetahui kebocoran pesawat sinar X yang mungkin terjadi. Dari hasil pengukuran selama penyinaran berlangsung tidak terukur dosis yang melebihi batas yang 10 STTN
Teknik Radiografi
diijinkan, jadi dapat dikatakan bahwa tidak terjadi kebocoran pada pesawat sinar X tersebut. Prinsip dasar dalam radiografi atau uji tak merusak ini adalah bahwa radiasi akan menembus benda yang diperiksa, namun karena adanya cacat dalam bahan maka banyaknya radiasi yang diserap oleh bagian-bagian pada bahan tidak sama. Dengan memanfaatkan sifaat interaksi antara radiasi foton dengan bahan seperti ini, maka radiasi dapat dimanfaatkan untuk memeriksa cacat yang ada di dalam bahan. Rongga sekecil apapun dapat dideteksi dengan teknik radiografi ini. Apabila radiasi yang diteruskan dan keluar dari bahan ditangkap oleh film fotografi yang dipasang di belakang bahan tersebut, maka perbedaan intensitas radiasi akan menimbulkan kehitaman yang berbeda pada film sehingga cacat dalam bahan yang diperiksa akan tergambar pada film. Dengan teknik ini dapat diketahui mutu sambungan las, kualitas logam cor dan juga keadaan dalam diri suatu sistem. Setelah dilakukan penyinaran, film kemudian diproses dalam ruang gelap. Film radiografi dikeluarkan dari kaset dan dilakukan pencelupan ke dalam larutan developer selama 1,5 menit, dilanjutkan ke dalam stopbath selama 45 detik, kemudian ke dalam larutan fixer selama 3 menit dan terakhir dilakukan pencucian dengan air. Penentuan lamanya proses pencucian ini ditentukan berdasarkan suhu larutan yaitu 29oC kemudian dibaca dalam grafik. Fungsi dari pencelupan ke dalam larutan developer adalah untuk proses pengembangan film. Selanjutnya proses pengembangan dihentikan di stopbath dan dilanjutkan dengan penetapan bayangan pada film oleh larutan fixer. Pencucian fillm dari ketiga larutan sebelumnya dilakukan oleh washer yang dalam hal ini digunakan air. Selanjutnya film dikeringkan di dalam lemari pengering. Film yang telah kering selanjutnya dilakukan pengukuran densitas dengan densitometer. Dari hasil pembacaan itu, diperoleh densitas penetrameter 1,77 dan densitas lasan diperoleh 1,78, 1,72 dan 1,75. Dari hasil perhitungan, diperoleh hasil variasi densitas maksimumnya adalah 0,565% dan variasi densitas minimumnya adalah -2,825%. Hasil ini sudah memenuhi variasi densitas yang diijinkan, sehingga film dapat diterima. Selanjutnya dilakukan pembacaan film dengan menggunakan viewer untuk melihat cacat yang ada. Selain itu dapat dilihat pula kawat penetrameter yang muncul dalam film. Dari hasil pembacaan, diketahui bahwa kawat penny yang muncul berjumlah 6 kawat. Hal ini sudah sesuai parameter yang ditentukan sebelumnya bahwa kawat yang akan muncul paling tidak ada 4 buah. Diameter kawat terkecil yang muncul yaitu 0,010 in, selanjutnya digunakan untuk menentukan sensitivitas radiograph dan diperoleh 1,776%. Hasil ini sesuai dengan syarat sensitivitas radiograph yaitu kurang dari 20 %, sehingga film dapat diterima. Pembacaan dengan viewer juga dapat menampilkan cacat yang ada pada bahan. Pada lasan bahan plat yang digunakan dalam percobaan diketahui terdapat berbagai cacat antara lain : IP, cluster porosity, IF, dan slag. IP (Incomplete Penetration) dapat terjadi ketika logam sambungan gagal untuk melakukan penetrasi kedalam sambungan. Munculnya IP ini dapat menyebabkan keretakan secara kontinyu yang dapat menyebar. IP ini ditandai dengan garis lurus hitam jelas dan berada ditengah-tengah 11 STTN
Teknik Radiografi
sambungan. Cluster porosity disebabkan adanya uap air yang terperangkap didalam lasan ketika proses pengelasan. Cluster porosity ini ditandai seperti hanya porosity tetapi bedanya terletak pada posisi bintik-bintik hitamnya. Incomplete Fusion ( IF ) yaitu berupa bintik – bintik gelap ( agak samar ) dan kemungkinan berada pada bagian akar ( root ). Incomplete Fusion disebabkan kurang menyatunya logam las dengan base metal. Slag atau yang biasa dikenal dengan slug inclusion ini dapat terjadi ketika bahan padat non material terperangkap didalam sambungan logam atau terperangkap didalam sambungan dan base metal. Hal ini ditandai oleh bentuk bergerigi yang tag beraturan didalam sambungan. Terdapatnya cacat ini berarti film hasil radiografi tersebut tidak dapat diterima. VIII. KESIMPULAN No
Parameter
ASME V, Article 2
Hasil
Keterangan
1
Ug
Max 0.02” (0.51 mm)
0,34 mm
Diterima
2
Sensitivitas
< 20%
1,776 %
Diterima
3
Densitas material
1.8 – 4
2,21
Diterima
4
Variasi densitas
-15% s/d +30%
-2.825% s/d 0,565%
Diterima
5
Artifact
Tidak ada
Ada
Tidak diterima
6
Penetrameter
set B, 4 kawat
6 kawat
Diterima
IX. DAFTAR PUSTAKA Marjanto, Djoko, dkk. 2012. Petunjuk Praktikum Teknik Radiografi. Yogyakarta : STTN-BATAN
Asisten,
Yogyakarta, 18 Mei 2012 Praktikan, 12
Djoko Marjanto
STTN Ceiga Nuzulia S.
