Sunday, 19 June 2016
1. Material properties
2. Thermal properties
3. Corrosion resistance
4. Thermal conductivity and electrical resistance
5. Ease of fabrication
6. Cost
7. Availability in standard size
8. Contamination
9. Recycle
Faktor kemudahan untuk merecycle bahan yang digunakan
juga merupakan faktor pertimbangan yang penting :
1. Material properties
2. Class
3. Property
4. Physical
· Dimension,
shape Density or specific gravity Porosity Moisture content Macrostructure
Microstructure
5. Chemical
· Oxide or
compound composition Acidity or alkalinity Resistance to corrosion or weathering
6. Physico-chemical
· Water -
absorptive or water -repellant action, Shrinkage and swell due to moisture changes
7. Acoustical
8. Sound transmission & Sound reflection
9. Mechanical
· Strength,
tension, compression, shear and flezure (under static, impact or fatigue
condition) Stiffness, Thoughness, Elasticity, Plasticity, Ductility,
Brittleness, Hardness, Wear resistance
10. Thermal
· Specific
heat Expansion Conductivity, Electrical and magnetic optical, Conductivity
Magnetic parmeability Galvanic action Colour Light transmission, Light
reflection
Berbagai
macam sifat bahan diatas yaitu berbagai macam sifat bahan secara teknik yang
nantinya dapat dipertimbangkan dalam proses pemilihan bahan. Sifat – sifat
tersebut dikelompokkan berdasarkan beberapa kelas peninjauan, seperti secara
fisik, mekanik, kimia dan lain sebagainya.
2.2. Sifat Mekanik Bahan
Sifat
mekanik adalah salah satu sifat yang terpenting, karena sifat mekanik
menyatakan kemampuan suatu bahan (seperti komponen yang terbuat dari bahan
tersebut) untuk menerima beban / gaya / energi tanpa menimbulkan kerusakan pada
bahan / komponen tersebut.
Seringkali
bila suatu bahan mempunya sifat mekanik yang baik tetapi kurang baik pada sifat
yang lain, maka diambil langkah untuk mengatasi kekurangan tersebut dengan
berbagai cara yang diperlukan. Misalkan saja baja yang sering digunakan sebagai
bahan dasar pemilihan bahan. Baja mempunyai sifat mekanik yang cukup baik,
dimana baja memenuhi syarat untuk suatu pemakaian tetapi mempunyai sifat tahan
terhadap korosi yang kurang baik. Untuk mengatasi hal itu seringkali dilakukan
sifat yang kurang tahan terhadap korosi tersebut diperbaiki dengan cara pengecatan
atau galvanising, dan cara lainnya. Jadi tidak harus mencari bahan lain seperti
selain kuat juga harus tahan korosi, tetapi cukup mencari bahan yang syarat
pada sifat mekaniknya sudah terpenuhi namun sifat kimianya kurang terpenuhi.
Berikut adalah beberapa sifat mekanik yang penting
untuk diketahui :
· Kekuatan
(strength), menyatakan kemampuan bahan untuk menerima tegangan tanpa menyebabkan
bahan menjadi patah. Kekuatan ini ada beberapa macam, tergantung pada jenis beban
yang bekerja atau mengenainya. Contoh kekuatan tarik, kekuatan geser, kekuatan
tekan, kekuatan torsi, dan kekuatan lengkung.
· Kekerasan
(hardness), dapat didefenisikan sebagai kemampuan suatu bahan untuk tahan terhadap
penggoresan, pengikisan (abrasi), identasi atau penetrasi. Sifat ini berkaitan
dengan sifat tahan aus (wear resistance). Kekerasan juga mempunya korelasi
dengan kekuatan.
· Kekenyalan
(elasticity), menyatakan kemampuan bahan untuk menerima tegangan tanpa mengakibatkan
terjadinya perubahan bentuk yang permanen setelah tegangan dihilangkan. Bila suatu
benda mengalami tegangan maka akan terjadi perubahan bentuk. Apabila tegangan
yang bekerja besarnya tidak melewati batas tertentu maka perubahan bentuk yang
terjadi hanya bersifat sementara, perubahan bentuk tersebut akan hilang bersama
dengan hilangnya tegangan yang diberikan. Akan tetapi apabila tegangan yang
bekerja telah melewati batas kemampuannya, maka sebagian dari perubahan bentuk
tersebut akan tetap ada walaupun tegangan yang diberikan telah dihilangkan.
Kekenyalan juga menyatakan seberapa banyak perubahan bentuk elastis yang dapat
terjadi sebelum perubahan bentuk yang permanen mulai terjadi, atau dapat
dikatakan dengan kata lain adalah kekenyalan menyatakan kemampuan bahan untuk
kembali ke bentuk dan ukuran semula setelah menerima bebang yang menimbulkan
deformasi
· Kekakuan (stiffness), menyatakan kemampuan
bahan untuk menerima tegangan/beban tanpa mengakibatkan terjadinya perubahan
bentuk (deformasi) atau defleksi. Dalam beberapa hal kekakuan ini lebih penting
daripada kekuatan.
· Plastisitas (plasticity) menyatakan kemampuan
bahan untuk mengalami sejumlah deformasi plastik (permanen) tanpa mengakibatkan
terjadinya kerusakan. Sifat ini sangat diperlukan bagi bahan yang akan diproses
dengan berbagai macam pembentukan seperti forging, rolling, extruding dan lain
sebagainya. Sifat ini juga sering disebut sebagai keuletan (ductility). Bahan yang
mampu mengalami deformasi plastik cukup besar dikatakan sebagai bahan yang
memiliki keuletan tinggi, bahan yang ulet (ductile). Sebaliknya bahan yang
tidak menunjukkan terjadinya deformasi plastik dikatakan sebagai bahan yang
mempunyai keuletan rendah atau getas (brittle).
· Ketangguhan
(toughness), menyatakan kemampuan bahan untuk menyerap sejumlah energi tanpa
mengakibatkan terjadinya kerusakan. Juga dapat dikatakan sebagai ukuran
banyaknya energi yang diperlukan untuk mematahkan suatu benda kerja, pada suatu
kondisi tertentu. Sifat ini dipengaruhi oleh banyak faktor, sehingga sifat ini
sulit diukur.
· Kelelahan (fatigue), merupakan kecendrungan
dari logam untuk patah bila menerima tegangan berulang – ulang (cyclic stress)
yang besarnya masih jauh dibawah batas kekuatan elastiknya. Sebagian besar dari
kerusakan yang terjadi pada komponen mesin disebabkan oleh kelelahan ini.
Karenanya kelelahan merupakan sifat yang sangat penting, tetapi sifat ini juga
sulit diukur karena sangat banyak faktor yang mempengaruhinya.
· Creep, atau bahasa lainnya merambat atau
merangkak, merupakan kecenderungan suatu logam untuk mengalami deformasi
plastik yang besarnya berubah sesuai dengan fungsi waktu, pada saat bahan atau
komponen tersebut tadi menerima beban yang besarnya relatif tetap.
Beberapa sifat mekanik diatas juga dapat dibedakan
menurut cara pembebanannya, yaitu :
1. Sifat mekanik statis yaitu sifat mekanik bahan
terhadap beban statis yang besarnya tetap atau bebannya mengalami perubahan
yang lambat
2. Sifat mekanik dinamis yaitu sifat mekanik bahan
terhadap beban dinamis yang besar berubah – ubah, atau dapat juga dikatakan
mengejut. Ini perlu dibedakan karena tingkah laku bahan mungkin berbeda
terhadap cara pembebanan yang berbeda.
2.3. Sifat Thermal Bahan
Sifat termal baha adalah perubahan sifat yang
berkaitan dengan suhu. Sifat termal ini dipengaruhi beberapa faktor yaitu :
1. Kandungan Uap Air
Apabila
suatu benda berpori diisi air, maka akan berpengaruh terhadap konduktifitas
termal. Konduktifitas termal yang rendah pada bahan insulasi adalah selaras
dengan kandungan udara dalam bahan tersebut.
2. Suhu
Pengaruh
suhu terhadap konduktifitas termal suatu bahan adalah kecil, namun secara umum dapat
dikatakan bahwa konduktifitas termal akan meningkat apabila suhu meningkat.
3. Kepadatan dan Porositas
Konduktifitas
termal berbeda pengaruh terhadap kepadatan, apabila pori-pori bahan semakin banyak
maka konduktifitas termal rendah. Perbedaan konduktifitas termal bahan dengan kepadatan
yang sama akan tergantung pada perbedaan struktur yang meliputi ukuran,
distribusi, hubungan pori dan lubang. Sifat termal bahan dikaitkan dengan
perpindahan kalor. Perpindahan kalor ada 2 jenis, yaitu :
· Keadaan
tetap (steady heat flow)
· Keadaan
berubah (transien heat flow)
4. Sifat Elektrik Bahan
Berdasarkan sifat listriknya, material/bahan
dikelompokkan menjadi 3 sebagai berikut :
· Konduktif – jika resistansinya < 105 ohm ;
disini elektron mudah bergerak atau mengalir, jadi netralisasi dapat dilakukan
dengan mudah dengan cara grounding. Contoh : logam dan tubuh manusia.
· Insulatif – jika resistansinya > 1011 ohm ;
elektron bisa dikatakan tak dapat bergerak, jadi netralisasi hanya mungkin
dilakukan dengan ionisasi. Contoh : plastik dan karet Dari pengukuran
tribocharging, kita bisa menentukan apakah muatan listrik mudah ditimbulkan
pada bahan tersebut – jika tidak mudah membangkitkan muatan (atau muatan yang
dihasilkan cukup rendah), maka bahan itu dapat dikatakan sebagai anti-statik.
· Statik
disipatif – resistansi di antara 105 sampai 1011 ohm ; disini, elektron dapat bergerak
tetapi lambat, jadi perlu diketahui parameter decay time. Untuk mengetahui
berapa cepat grounding dapat menetralisasi muatan. Pengukuran tribocharging
juga perlu dilakukan untuk mengetahui apakah bahan tersebut anti-statik atau
tidak. Umumnya bahan yang masuk kategori statik disipatif adalah bahan buatan,
artinya memang khusus dibuat untuk mempunyai resistansi tertentu, misalnya
bahan dasarnya adalah insulatif tapi diberi tambahan karbon dalam kadar
tertentu untuk membuatnya bersifat statik disipatif.
Jika
kadarnya berlebih, bahan juga bisa bersifat konduktif. Untuk mengukur nilai resistansi
bahan, kita gunakan Mega Ohm meter (atau Surface Resistance Meter) – ini semacam
multimeter biasa tetapi dengan jangkauan pengukuran sampai 100 G Ohm atau lebih.
Kita juga dapat menggunakan electrometer (misalnya Electrostatic Voltmeter/Fieldmeter)
untuk mengukur muatan listrik dari proses tribocharging dan dengan bantuan stopwatch,
kita pun dapat mengukur decay time secara kualitatif. Untuk hasil yang lebih akurat,
kita perlu menggunakan Charged Plate Monitor. Jadi, jika adanya muatan listrik statik
menimbulkan masalah, maka salah satu solusinya adalah dengan menetralkan mutan
listrik bersangkutan.
Cara
efektif untuk menetralkan muatan listrik dilakukan berdasarkan sifat listrik
material/bahan.Pada dasarnya netralisasi muatan dapat dilakukan dua cara, yaitu
grounding dan ionisasi dengan ionizer. Grounding dilakukan jika elektron dapat
bergerak atau mengalir dalam bahan bersangkutan, yaitu dengan menghubungkan bahan
tersebut ke tanah/bumi atau bagian ground dari kabel listrik karena tanah/bumi adalah
reservoar muatan (sumber muatan yang tak-terhingga).
Sebaliknya,
untuk bahan yang tak dapat mengalirkan muatan, maka tidak ada jalan lain untuk
menetralkan muatan kecuali memberikan muatan yang berlawanan dari udara.
Sebetulnya udara mengandung sejumlah molekual uap air yang dapat menetralkan
permukaan suatu benda, tapi netralisasi secara alami ini akan berlangsung
sangat lama.
Untuk mempercepat proses netralisasi, maka digunakan
alat/peralatan yang disebut Ionizer. Ionizer dirancang untuk menghasilkan
sejumlah besar ion positif maupun negatif dan ion-ion tersebut diarahkan ke
permukaan benda yang akan dinetralisasi. Selain itu, netralisasi juga dapat dilakukan
dengan membasahi permukaan bahan bersangkutan dengan air biasa (bukan DI water)
atau larutan yang mengandung air seperti IsoPropyl Alcohol (IPA).
4. Bahan Konstruksi Metal
Secara umum bahan metal yang digunakan pada industri
dapat dibagi menjadi dua bagian yaitu Ferrous dan nonferrous. Ferrous metal
didefinisikan sebagai bahan yang mengandung sedikitnya 50 % besi ( iron).
Ferrous alloy. Alasan mengapa bahan ini sering digunakan adalah karena biayanya
bahan ini relatif lebih murah, dan memiliki kemampuan kerja yang baik. Ferrous
alloy dapat dibagi lagi menjadi 4 bagian yaitu : Cast Iron, Carbon Steels,
Low-Alloy Steels dan Stainless Steels.
· Cast Iron. Cast iron adalah alloy yang
memiliki kadar carbon lebih dari 1.5 %. Terdapat 4 jenis dari Cast iron yaitu :
gray, white, ductile iron dan wrought iron.
· Gray cast
iron. Gray cast iron merupakan cast iron yang umum digunakan dan paling murah
diantara yang lainnnya, Mudah dibentuk, memiliki tensile streght yang rendah yaitu
dari 155 – 400 N/mm2. Digunakan untuk peralatan – peralatan
yang memerlukan vibration dampening dan wear resistance. Warna keabu-abuan
disebabkan oleh kandungan graphite yang tersebar pada massa nya. Material ini
tidak digunakan untuk proses – proses yang beroperasi pada tekanan
tinggi.
· White Cast Iron. Memiliki kandungan silikon
yang lebih rendah dari gray cast iron. Tidak terdapat partikel graphite pada
mikrosturkturnya, apabila carbon dalam cast iron tersebut dikombinasikan dengan
iron akan membentuk iron carbide (Fe3C ). Metal ini sangat abbrasive dan
brittle, karena sifat – sifat ini bahan ini tidak disarankan penggunaannya
untuk aplikasi Pressure –Vessel, namun begitu dapat digunakan untuk
grinding balls, casing pompa slurry dan roda mobil.
· Ductile
cast iron. Memiliki unsur yang sama dengan gray cast iron, tetapi beda dalam pembuatannya.
Digunakan untuk high strenght pipe, bodi valve, casing pompa, casing kompressor
, crankshaft (poros mesin ).
· Wrought
iron. Pada dasarnya merupakan besi murni ( pure iron ) dengan kandungan carbon
yang rendah serta sedikit kandungan slag dalam bentuk iron silicate. Slag yang terkandung
memberikan daya shock yang baik, vibrasi serta tahan terhadap korosi. Umumnya
digunakan untuk pipa air, dan engine bolt. Silicon iron. Memilik kandungan
silikon yang tinggi, kira – kira sekitar 15 % yang disebut juga
dengan silicon iron. Terdapat dua jenis umum dengan nama dagang Duriron dan
Durichlor. Durichlor mengandung molybdenum digunakan untuk meningkatkan
ketahanan terhadap korosi. Keduanya digunakan untuk aplikasi yang tahan
terhadap korosi dan oksidasi. Direkomendasikan agar bahan ini digunakan kondisi
tekanan operasi dibawah 50 psig. Carbon Steel. Perbedaan antara carbon steel
dengan cast iron adalah persentase kandungan carbon. Pada carbon steel
kandungan carbon kurang dari 1.5 %.
Material
ini mudah difabrikasi dan memiliki streght yang lebih baik dari pada cast iron.
Tergantung dari jenis treatment panas serta alloy yang digunakan, bahan ini
bisa dibuat dengan berbagai derajat atau tingkatan hardness dan ductility, dan
dengan beberapa tambahan membuat bahan ini lebih mudah disambung ( Weld ) dari
pada cast iron. Dengan sifat – sifat seperti ini ditambah lagi dengan
ketersediaannya dalam jumlah banyak , membuat carbon steel menjadi pilihan
pertama untuk konstruksi peralatan. Salah satu kelemahan utamanya adalah
ketahanan terhadap korosi. Low alloy steel.
Bahan
ini memiliki kandungan chromium dalam jumlah yang kecil. Bahan ini menggantikan
penggunaan carbon steel pada industri perminyakan karena beberapa peralatan
mengalami proses korosi ketika mengolah minyak mentah dengan kandungan sulfur yang
tinggi. Diketahui bahwa dengan adanya chromium dapat menghambat pembentukan iron
sulfide. Penambahan chromium juga diketahui dapat meningkatkan strenght
material pada temperature tinggi. Perbedaan mendasar antara carbon steel dengan
low alloy steel adalah jumlah kandungan chromium. Carbon steel memilik
kandungan chromium kurang dari 4 % sedangkan Low alloy steel kandungan chromium
antara 4 & ndash; 9 %. Stainless steel. Steel dengan kandungan chromium
sekitar 12 % atau lebih disebut sebagai stainless steel. terdapat 3 jenis bahan
ini yaitu : ferritic, austenic dan martensitic stainless steel. Ferritic
stainless steel. Memiliki kadar karbon sebesar 0.2 % atau kurang dan kadar
chromium antara 11 – 18 %. Material ini tahan terhadap korosi dari
pada Martensistic steel serta cocok digunakan untuk fluida dengan tingkat
oksidasi keasaman tinggi seperti asam nitrat. Bahan ini memiliki tensile serta
impact strenght yang rendah
● Martensitic
steel. Memiliki kadar chromium antara 12 – 18% dan kadar carbon hingga
mencapai 1.2 %. Dari sisi strenght dan hardnability lebih baik dari pada
ferriticm stainless steel. Dengan kadar chromium yang rendah bahan ini tahan
terhadap air, steam dan bahan – bahan yang bersifat korosi tingkat
menengah ( moderate ) lainnya.
● Austenitic Stainless steel. bahan ini lebih komplek
dari yang lainnya karena terdapat tambahan nickel sebesar 3.2 hingga 22 % .
Material ini memiliki tingkat tensile strenght yang tinggi, ductility dan lebih
tahan terhadap korosi bila dibandingkan dengan material stainless steel lainnya
pada range temperature yang sangat lebar.
Daya
tahan korosinya terhadap bahan & dash; bahan sulfur serta asam –
asam organik lebih baik dari pada carbon steel, low alloy steel bahkan terhadap
ferritic dan martensitic stainless steel. Walaupun tahan terhadap korosi yang
sangat baik hingga pada temperature 650 F ke atas, pengalaman memperlihatkan
bahwa material ini memiliki permasalahan terhadap stress corrosion cracking
pada temperature yang sangat tinggi dan dengan pH yang tinggi (8 atau keatas)
seperti pada proses –proses high pressure boiler feedwater system
(sistem umpan boiler bertekanan tinggi) dan nuclear steam generator (pembangkit
steam tenanga nuklir ).
Non
Ferrous Alloy, pemilihan bahan jenis ini dimungkinkan apabila material ferrous
alloy tidak cocok dengan aplikasi yang dikehendaki. Bahan nonferrous alloy ini
secara umum lebih mahal serta sulit untuk di sambung ( weld ). NonFerrous Alloy
biasanya digunakan karena memiliki ketahanan yang sangat baik terhadap korosi
bila dibandingkan dengan ferrous alloy. Aluminium adalah bahan dengan tingkat
keuletan (ductility) yang baik, bahan ini juga memiliki rasio high strenght -
berat yang tinggi serta nonmagnetic, memiliki konduktivitas termal dan elektrik
yang baik, beberapa alloy aluminium sulit untuk di sambung dengan cara pengelasan
(weld) dan sementara yang lainnya bahkan tidak bisa disambung (weld). Beberapa komponen
lain ditambahkan ke aluminium untuk memberikan sifat – sifat
mekanikal yang lebih baik lagi (memperbaiki sifat bahan) , komponen tambahan
tersebut dapat berupa iron, manganese, silicon, copper, magnesium, dan zinc.
Aluminium digunakan untuk aplikasi :
transportasi, penyimpanan dengan faktor tingkat kemurnian tinggi untuk berbagai
jenis larutan organik, asam nitrat , dan larutan encer dengan pH antar 4.5
– 8.5. Material ini tidak digunakan untuk menangani alkohol , organic
halides, anhydrous organis acid, mercury, garam – garam logam berat
dan steam. Material ini juga dapat digunakan untuk kondisi cryogenic
Sumbernya kak?
ReplyDeleteDasar – Dasar Pemilihan Bahan Konstruksi Teknik Kimia >>>>> Download Now
Delete>>>>> Download Full
Dasar – Dasar Pemilihan Bahan Konstruksi Teknik Kimia >>>>> Download LINK
>>>>> Download Now
Dasar – Dasar Pemilihan Bahan Konstruksi Teknik Kimia >>>>> Download Full
>>>>> Download LINK yP
daftar pustakanya pak?
ReplyDeleteDasar – Dasar Pemilihan Bahan Konstruksi Teknik Kimia >>>>> Download Now
ReplyDelete>>>>> Download Full
Dasar – Dasar Pemilihan Bahan Konstruksi Teknik Kimia >>>>> Download LINK
>>>>> Download Now
Dasar – Dasar Pemilihan Bahan Konstruksi Teknik Kimia >>>>> Download Full
>>>>> Download LINK