Prosiding Pertemuan IImiah Nasional Rekayasa Perangkat Nuklir Serpong, 20 Nopember 2007 ANALISIS KEGAGALAN SAMBUNGAN BAUT Sanda dan Suryanto Pusat Rekayasa Perangkat Nuklir Badan Tenaga Nuklir Nasional ISSN 1693-3346 ABSTRAK ANALISIS KEGAGALAN SAMBUNGAN BAUT PAD A BEJANA PROSES. Sambungan baut kelihatan sangat sederhana, namun memiliki fungsi yang sangat penting, sambungan baut yang berfungsi dengan baik akan menghindari mesin dari kebocoran, keausan, selip, pecah (rupture). Banyak penyebab terjadi kegagalan sambungan baut. Jenis permasalahannya berbeda-beda, misalnya konstruksi sambungan baut pada bejana proses, turbin uap, atau ketel uap dan lain-lain. Kegagalan tersebut akibat panas dan tekanan tinggi yang menyebabkan kegagalan fatal pada bejana proses atau turbin itu sendiri, namun alat tersebut dapat menghindarinya, karena ada faktor-faktor redundan yang dimiliki alat tersebut. Berdasarkan pengamatan yang telah dilakukan, penyebab kegagalan dapat diakibatkan oleh adanya kesalahan pad a saat disain, saat perakitan dan saat operasi. Dan penyebab kegagalan lain dapat juga terjadi karena kesalahan, Creep, getas, palstik dan korosi. Hasil pengamatan menunjukkan, bahwa faktor kegagalan sambungan baut terjadi bukan saja dari besamya tekanan yang terjadi didalam bejana proses, tetapi juga diakibatkan oleh adanya kesalahan teknis, diantaranya adalah pecah akibat beban statis, getas dan kelelahan bahan. Selain itu kegagalan bisa disebabkan oleh pengencangan yang berlebihan, sehingga baut mengalami pengecilan. Kata kunci : kegagalan, baut, bejana proses, kelelahan, getas, produk dan rakitan. ABSTRACT THE FAILURE ANALYSIS OF BOLT LENGHTENING OF PROCESS VESSEL. The failure analysis of bolt lenghtening of process vessel was carried out. Bolt lenghtening look very simple, however It has very important function, bolt lengthening which working properly may avoid engine from leakages, wear down, slip, and rupture. Many cause failing of bolt lenghtening, kind of problem very different, such as lenghtening bolt construction of Prosses Vessel, Steam Turbine, Steam Vessel, These are caused by 177
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
Prosiding Pertemuan IImiah Nasional Rekayasa Perangkat NuklirSerpong, 20 Nopember 2007
ANALISIS KEGAGALAN SAMBUNGAN BAUT
Sanda dan SuryantoPusat Rekayasa Perangkat Nuklir
Badan Tenaga Nuklir Nasional
ISSN 1693-3346
ABSTRAK
ANALISIS KEGAGALAN SAMBUNGAN BAUT PAD A BEJANA PROSES.
Sambungan baut kelihatan sangat sederhana, namun memiliki fungsi yang sangat penting,
sambungan baut yang berfungsi dengan baik akan menghindari mesin dari kebocoran,
keausan, selip, pecah (rupture). Banyak penyebab terjadi kegagalan sambungan baut. Jenis
permasalahannya berbeda-beda, misalnya konstruksi sambungan baut pada bejana proses,
turbin uap, atau ketel uap dan lain-lain. Kegagalan tersebut akibat panas dan tekanan tinggi
yang menyebabkan kegagalan fatal pada bejana proses atau turbin itu sendiri, namun alat
tersebut dapat menghindarinya, karena ada faktor-faktor redundan yang dimiliki alat
tersebut. Berdasarkan pengamatan yang telah dilakukan, penyebab kegagalan dapat
diakibatkan oleh adanya kesalahan pad a saat disain, saat perakitan dan saat operasi. Dan
penyebab kegagalan lain dapat juga terjadi karena kesalahan, Creep, getas, palstik dan
korosi. Hasil pengamatan menunjukkan, bahwa faktor kegagalan sambungan baut terjadi
bukan saja dari besamya tekanan yang terjadi didalam bejana proses, tetapi juga
diakibatkan oleh adanya kesalahan teknis, diantaranya adalah pecah akibat beban statis,
getas dan kelelahan bahan. Selain itu kegagalan bisa disebabkan oleh pengencangan yang
berlebihan, sehingga baut mengalami pengecilan.
Kata kunci : kegagalan, baut, bejana proses, kelelahan, getas, produk dan rakitan.
ABSTRACT
THE FAILURE ANALYSIS OF BOLT LENGHTENING OF PROCESS
VESSEL. The failure analysis of bolt lenghtening of process vessel was carried out. Bolt
lenghtening look very simple, however It has very important function, bolt lengthening
which working properly may avoid engine from leakages, wear down, slip, and rupture.
Many cause failing of bolt lenghtening, kind of problem very different, such as lenghtening
bolt construction of Prosses Vessel, Steam Turbine, Steam Vessel, These are caused by
177
Prosiding Pertemuan I1miah Nasional Rekayasa Perangkat NuklirSerpong, 20 Nopember 2007
ISSN 1693-3346
high pressure and heat. Redundant factors of machine can avoid fatal failure of Prosses
Vessel or Turbine. Base on the observation, failure may be caused by design error,
assembly error or operation error. Based on materials failure may be caused by rupture,
fatigue, creep, plastic and corrosion. Observation result show heat failure factor at bolt
lengthening is not only high pressure in the vessel but also technical error such as rupture,
fatigue and creep. In addition, the failure can be caused by excessive strengtened so that
bolt lengthening necking.
Keywords: failure, bolt, process vessel, fatigue, fracture, product and assembly.
PENDAHULUAN
Baut dan mur merupakan pengikat dua komponen atau lebih yang ikatannya
bersifat semi permanen dan digunakan secara (uas oleh masyarakat. Baut bisa digunakan
untuk mengikat suatu konstruksi bangunan baja dengan rigiditas yang tinggi, menutup
suatu perrnukaan· nozle, dan menutup permukaan atas dari suatu £lens sebuah bejana
proses. Oalam aplikasinya, mur biasa digunakan untuk komponen dinamis contohnya mur
roda .mobil, sedangkan untuk ulir dalam (pengganti mur) bukan mur, biasa digunakan
pada komponen statis dan konstruksi yang presisi, seperti pada bejana proses. Baut dan
mur yang mengikat suatu konstruksi ban yak mengalami perubahan kondisi fisik, yang
mengakibatkan terjadinya suatu kegagalan dari suatu alat. Pemilihan baut juga merupakan
faktor yang penting untuk menghindari terjadinya kegagalan sambungan baut. Oleh
karenanya untuk menjamin suatu konstruksi agar aman ketika beroperasi maka kondisi
baut dan mur harus terjamin kekuatannya. Untuk itu perlu dilakukan suatu analisis
sambungan baut dan mur dengan model pendekatan
tedistribusi merata. Hasil analisis ini diharapkan bisa dijadikan sebagai pedoman untuk
aplikasi baut pada suatu konstruksi, khususnya bejana proses.
178
Prosiding Pertemuan IImiah Nasional Rekayasa Perangkat NuklirSerpong, 20 Nopember 2007
METODOLOGI
ISSN 1693-3346
Walaupun baut dan mur dapat menerima beban tarik, tegangan putus geser dan
tegangan normal yang timbul karena gaya diatas tidak diperbolehkan melampaui tegangan
putus geser dan tegangan normal yang diijinkan. Apabila pada sebuah baut bekerja gaya
tarik F, maka dalam baut itu (gambar I) akan timbul gaya tarik yang dapat menyebabkan
patah atau putus pada penampang A, luas penampang baut dalam mur dengan garis tengah
d I dan tinggi hI atau pada penampang B, luas tungkai dalam mur dengan garis tengah d
dan tinggi hI. Jika ulir mur bergeser dari posisinya, maka tegangan tarik[l] yang terjadi
Prosiding Pertemuan IImiah Nasional Rekayasa Perangkat NuklirSerpong, 20 Nopember 2007
ISSN 1693-3346
HASIL DAN PEMBAHASAN
Berdasarkan pengamatan yang telah dilakukan pada sambungan baut M lOx 1,50[3]
sebanyak 12 buah dari bahan SS 304, yang digunakan untuk mengikat flens sebuah bejana
proses dari bahan SS 304. Sebagaimana yang terlihat pad a Gambar 2. dibawah.
iJ~19'
1~~5a
I! ~1" ~.,..
~ II- ..
IIIm
~I
211
Gambar 2. Baut Flens pada Bejana Proses
Bejana proses perhitungan mempunyai data sebagai berikut :
Bejana mempunyai diameter 250 mm dengan ketebalan dinding 5 mm, uap dan tekanan
yang akan bekerja didalam bejana maksimal pada temperatur 400°C dan 12 bar.
Dari data diatas diperoleh hasil perhitungan untuk bejana proses dan baut flens
bejana sebagai berikut :
- Tegangan tarik yang terjadi di dalam bejana sebesar at = 30 N/mm2
- Tebal dinding bejana proses yang seharusnya 8 = 3 mm
- Tegangan tarik puntir atw = 3072,90 N/mm2
- Tegangan pengencangan aa = 122,47 N/mm2
- Tegangan tarik yang diijinkan a-, = 154 N/mm2
183
Prosiding Pertemuan IImiah Nasional Rekayasa Perangkat NuklirSerpong, 20 Nopember 2007
ISSN 1693-3346
Bila syarat (allowable stress) yang harus dipenuhi adalah Tegangan
pengencangan Ga < Tegangan tarik yang diijinkan 0-" berarti harga diatas telah
memenuhi syarat tegangan, yaitu Ga = 122,47 N/mm2 < 0-, = 154 N/mm2.
Sedangkan kegagalan sambungan baut dipengaruhi juga oleh beberapa hal,
diantaranya adalah pecah/patah akibat beban statik, kegagalan akibat kelelahan, kendur
karena vibrasi dan kebocoran sambungan. Berdasarkan Tabel 1, model kegagalan
sambungan baut, maka kemungkinan besar kegagalan yang terjadi disebabkan adanya
fatique failure.
Tabel I. Model Kegagalan Sambungan Baut[2]
PRIMARY CAUSE (FACTORS) FRACTUREFATIGUEVIBRA nONJOINTUNDER STA-TIC
FAILURELOOSENINGLEAKAGELOADDesign
andDirectionof bolt axis *
Manufacturing
relative to vibration axis
Damping in Joint
..*
Relaxation Effects
**
Radius of Thread Roots
*
Bolt/Joint Stiffness Ratio
**
Thread Run Out
*
Fillet Size and Shape
*
Nut Dilation
*
Poor Fits
*
Galling
*
Finish of Parts
*
Improper
Heat*
Treatment Tool Marks
*
Assembly
ConditionofJoint *
Practices
Surfaces
Condition of Gaskets
*
Bolt Up Procedure
*
Thread Lubrication
***
Type of Tool Used
*
Improper Preload
**
Operating
MagnetudeofLoad * *
Conditions
Excursions
Temperatur Cvcling
*
Corrosioin
****
184
Prosiding Pertemuan IImiah Nasional Rekayasa Perangkat NuklirSerpong, 20 Nopember 2007
KESIMPULAN
ISSN 1693-3346
Dari hasil dan pembahasan diatas dapat ditarik beberapa kesimpulan sebagai
berikut :
1. Baut £lens bejana proses sebanyak 12 buah dengan ukuran M lOx 1,50 dan panjang
bodi baut 30 mm memiliki kemampuan untuk menahan tekanan dari dalam sebesar
122,47 N/mm2.
2. Faktor kegagalan sambungan baut bisa terjadi bukan saja dari besarnya tekanan
yang terjadi didalam bejana proses, tetapi juga bisa diakibatkan oleh adanya
kesalahan teknis, diantaranya adalah pecah akibat beban statik, kegagalan dalam
pengoperasian akibat kelelahan bahan, juga bisa diakibatkan oleh pengencangan
yang berlebihan, sehingga baut mengalami pengecilan leher baut (necked out)
DAFT AR PUST AKA
1. Jac. Stolk dan C. Kros, "ELEMEN MESIN, ELEMEN KONSTRUKSI DARI
BANGUNANMESIN", Erlangga, Jakarta, 1984.
2. ASIA PACIFIC INSTITUTE FOR MANAGEMENT DEVELOPMENT, Jakarta,
December, 1993.
3. Hermann Jutz and Eduard Scharkus, "WESTERMANN TABLE FOR THE METAL
TRADE", Mohinder Singh Sejwal for Wiley Eastern Limited, India, 1961.
LEMBAR TANYA-JAWAB
PERT ANY AAN :Dari A. ChamsudilYundi
JA WABAN
I. Mengapa juduI tidak sesuai dengan isi ?2. Analisis sambungan metodenya berdasarkan apa?
1. Judul ini sudah sangat cocok dengan isi, contohnya didalamnya dibahas tentang kegagalan sambugan bautyaitu kegagalan bukan saja akibat dari besarnya tekanandi dalam bejana, tapi dapat disebabkan oleh kesalahanteknis dan pengencangan baut yang dilakukan secaraberlebihan.
2. Analisis berdasarkan model pendekatan terdistribusimerata, maksudnya beban (tekanan) yang bekerja terjadipad a seluruh penampang baut yang mengikat £lens.