STUDI KASUS ANALISA KEGAGALAN SIDE ROD P-2102C NH3 PUMP DI PT.PUPUK KALIMANTAN TIMUR

Sandi Yonathan (2106100092)

Teknik Mesin/FTI Institut Teknologi Sepuluh November 1

Tug

as A

khir

Bid

ang

Stu

di D

esa

in 2

010

BAB I - LATAR BELAKANG

PT. Pupuk Kalimantan Timur sebagaipenghasil pupuk urea.

Terdiri dari 5 pabrik : Kaltim 1, Kaltim 2,Kaltim3, Kaltim 4, POPKA.

Bahan Dasar Urea: Ammonia (NH3) danKarbon Dioksida (CO2).

Terjadi kerusakan pada side rod pompa P-2102C di Kaltim 1 (unit urea).

Sepasang side rod gagal hingga putus.

Hipotesa: Side Rod 1 gagal akibat bebanfatigue, sedangkan Side Rod 2 gagal akibatbeban tarik dan bending.

2

Pro

po

sal T

ug

as A

khir

Bid

ang

Stu

di D

esa

in 2

010

Tug

as A

khir

Bid

ang

Stu

di D

esa

in 2

010

3

• Mengkaji jenis kerusakan yang terjadi pada side rod 1 dan 2 lalu membuktikannya melalui perhitungan dan simulasi software.

• Optimasi desain pada side rod juga akan diperhitungkan agar kerusakan yang terjadi dapat diminimalkan.

Perumusan Masalah

• Analisa kegagalan lebih terfokus pada sisi mekanikal dibanding sisi metalurgi (pengaruh korosi dan struktur material diabaikan)

• Material side rod uniform.• Head loss pada kedua valve diabaikan.• Torsi pengencangan keempat bolt/baut pada uppercrosshead

dianggap sama (masing-masing sebesar 195 Nm).• Torsi pengencangan kedua mur pada Side Rod dianggap sama

(masing-masing 1000Nm).• Besarnya konsentrasi tegangan Kt yang digunakan mengacu

pada bentuk takikan yang paling menyerupai kondisi nyata

Batasan Masalah

Tug

as A

khir

Bid

ang

Stu

di D

esa

in 2

010

4

• Mengetahui lokasi tegangan maksimum pada side rod.• Membuktikan jenis kegagalan yang terjadi pada side rod

apakah sesuai seperti yang dihipotesakan.• Mendesain ulang geometri Side Rod dimana telah terjadi

kegagalan .

Tujuan Penelitian

• Mahasiswa dapat menganalisa kegagalan yang terjadi pada suatu material dengan melakukan berbagai cara.

• Meningkatkan kemampuan Mahasiswa dalam penggunaan Software berkaitan dengan bidang yang digeluti.

• Mahasiswa dapat melakukan modifikasi suatu geometri sampai pada kondisi optimum/terbaiknya.

Manfaat Penelitian

Tug

as A

khir

Bid

ang

Stu

di D

esa

in 2

010

BAB II-TEORI PENDUKUNG

5

Pro

po

sal T

ug

as A

khir

Bid

ang

Stu

di D

esa

in 2

010

Pompa

Positive Displacement

Pump

Torak

Rotari

Diafragma

Non Positive Displacement

Pump

Sentrifugal

Axial

Radial

Axial-Radial

Efek Khusus

Jet Pump

Gas Lift

Tug

as A

khir

Bid

ang

Stu

di D

esa

in 2

010

Pro

po

sal T

ug

as A

khir

Bid

ang

Stu

di D

esa

in 2

010

6

Tug

as A

khir

Bid

ang

Stu

di D

esa

in 2

010

Tug

as A

khir

Bid

ang

Stu

di D

esa

in 2

010

Fatigue Failures

7

Load

Cyclic

Fatigue Failures

8

Tug

as A

khir

Bid

ang

Stu

di D

esa

in 2

010

9

Tug

as A

khir

Bid

ang

Stu

di D

esa

in 2

010

Fatigue Failure Analysis Methods

Keterangan: Su = ultimate strength σm = mean stressSe = endurance strengthσa = amplitude stressSy = yield stressσf = fracture stress

Semua Satuan Tegangan dan Kekuatan Material dalam Pascal (Pa)

fracture

yield

brittle

10

Tug

as A

khir

Bid

ang

Stu

di D

esa

in 2

010

S-N Diagram

Alternating

Stress

(Fatigue

Stress)

Cycles (N)

S’n

1. Pengujian dengan cara memberikan suatu tegangan max dan minimum tertentu.

2. Catat umur yang didapat dari stress yang telah diaplikasikan tersebut.

Contoh S-N diagram pada wrought steel, BHN<400

Dengan:

Sa = Alternating Stress (Pa)N = cyclesSu = ultimate strength (Pa)S’n = endurnce limit (Pa)

1. S’n= 0,5 SU untuk wrought steel dengan SU < 200.000 psi and BHN <400.

2. S’n= 100.000 psi untuk wrought steel dengan SU > 200.000 psi.3. S’n= 0,4 SU untuk cast steel dan cast iron.4. S’n = 0,38 SU untuk magnesium casting alloy dan magnesium

wrought steel alloy (berdasarkan 106 cycle life).5. S’n= 0,45 SU untuk nikel-based alloy dan copper-based alloy.6. S’n= 0,38 SU untuk wrought aluminum alloy dengan SU

mencapai 40.000 psi (berdasarkan 5 x 108 cycle life).7. S’n = 0,16 SU untuk cast aluminium alloy dengan SU mencapai

50.000 psi (berdasarkan 5 x 108 cycle life).

11

Tug

as A

khir

Bid

ang

Stu

di D

esa

in 2

010

Working Endurance Strength (Se) & Reduction Strength Factors

Se= CR CS CF CW (1/Kf) S’n

dengan: CR= Reliability factorCS= Size correction factorCF= Surface finish correction factorCW= Weld correction factorS’n= endurance limit of the material (Pa)Kf= Fatigue stress concentration

factor

1. Reliability Factor (CR)CR=1 – 0,08 (D.M.F)

2. Size Factor (CS) 3. Surface Finish Factor (Cs)

4. Weld Factor (CW)