analisis kegagalan pressure vessel

Pressure vessel (bejana tekan) memiliki kerja yang cukup ekstra untuk menahan beban termal ataupun non-termal. Beban-beban inilah yang menyebabkan terjadinya kegagalan pada pressure vessel sehingga kita sebagai engineer harus menganalisis kegagalan pada suatu peralatan.

Kegagalan bejana dapat dikelompokkan menjadi empat kategori utama, yang menjelaskan mengapa kegagalan bejana terjadi. Kegagalan juga dapat dikelompokkan ke dalam jenis kegagalan, yang menggambarkan bagaimana kegagalan terjadi. Setiap kegagalan memiliki alasan dan sejarah. Bisa jadi gagal karena korosi fatigue karena bahan yang salah dipilih. Desainer harus akrab dengan kategori dan jenis kegagalan seperti dengan kategori dan jenis stres dan beban. Pada akhirnya mereka semua terkait.

Kategori kegagalan

1. Material : Pemilihan material yang tidak tepat menyebabkan kerusakan pada peralatan.
2. Desain : Data desain salah; tidak akurat atau metode desain yang salah; pengujian dari dealer yang tidak memadai.
3. Fabrikasi : Kontrol kualitas yang buruk; prosedur fabrikasi yang tidak memadai seperti pengelasan, perlakuan panas atau forming.
4. Pemakaian : Perubahan kondisi pemakaian oleh user; personel operasi atau pemeliharaan yang tidak berpengalaman. Beberapa jenis pemakaian yang memerlukan perhatian khusus baik untuk pemilihan bahan, detail desain, dan metode fabrikasi adalah sebagai berikut:
   • Mematikan (lethal)
   • Fatigue (siklus)
   • Getas (Suhu rendah)
   • Suhu tinggi
   • Goncangan tinggi atau getaran
   • Kandungan bejana: hidrogen, amonia, udara terkompresi, bahan yang membakar kulit, klorida

Tipe-tipe mode kegagalan

1. Deformasi elastis: Ketidakstabilan elastis atau elastis tekuk, harus dievaluasi dengan mempertimbangkan geometri, kekakuan, dan sifat material dari bejana.
2. Deformasi plastis berlebihan: Batas tegangan utama diatur dalam ASME Bagian VIII, Divisi 2, dimaksudkan untuk mencegah deformasi plastis yang berlebihan.
3. Retak getas: Dapat terjadi pada suhu rendah atau menengah. Fraktur getas telah terjadi di bejana yang terbuat dari baja karbon rendah di rentang 40^o -50^o F selama hidrotest di mana ada cacat kecil.
4. Tegangan pecah
5. Ketidakstabilan plastis: Keruntuhan bertahap; tambahan keruntuhan adalah akumulasi regangan siklik atau deformasi siklik kumulatif. Kerusakan kumulatif menyebabkan ketidakstabilan bejana oleh deformasi plastis. Batas primer ditambah sekunder dimaksudkan untuk mencegah ratcheting dan memvalidasi penggunaan analisis elastis.
6. Regangan tinggi: Kelelahan siklus rendah diatur oleh regangan dan terjadi terutama pada bahan berkekuatan rendah/ulet tinggi. Tegangan puncak digunakan untuk mengevaluasi kondisi ini.
7. Tegangan korosi: Telah diketahui bahwa klorida menyebabkan korosi tegangan pada stainless steel; demikian juga pemakaian kaustik dapat menyebabkan korosi tegangan retak pada baja karbon. Pemilihan bahan sangat penting dalam pemakaian ini.
8. Fatigue korosi: Terjadi ketika korosif dan efek kelelahan terjadi secara bersamaan. Korosi bisa mengurangi umur kelelahan dengan mengadu permukaan dan menyebar retak. Pemilihan bahan dan sifat fatigue menjadi pertimbangan utama.

Dalam menghadapi berbagai mode kegagalan ini, desainer harus memiliki pemahaman dan gambaran tentang keadaan stres di berbagai bagian. Pengaturan yang diizinkan tegangan tidak cukup, seperti dalam kasus ketidakstabilan elastis kita harus mempertimbangkan geometri, kekakuan, dan sifat-sifat bahan. Pemilihan bahan adalah yang utama pertimbangan ketika terkait dengan jenis layanan. Detail desain dan metode fabrikasi adalah sebagai penting sebagai “tegangan yang diijinkan” dalam desain bejana untuk layanan siklus. Perancang harus memiliki gambaran yang jelas mengenai kondisi bejana yang akan beroperasi.

>>> KLIK DI SINI UNTUK MEMBACA ARTIKEL SEPUTAR KONSTRUKSI LAINNYA!

Kontributor: Daris Arsyada

By Caesar Wiratama

Sumber:

Moss, Dennis dan Michael Basic. 2013. Pressure Vessel Design Manual: Fourth Edition. Oxford: Butterworth-Heinemann.

Author: admin