Uji Liquid Penetrant

I. Tujuan

● Tujuan Umum

Mahasiswa mampu melakukan pengujian Non-destructive test (NDT) dengan Liquid Penetran terhdap suatu produk.

● Tujuan Khusus

Ø Mahasiswa mampu menjelaskan syarat-syarat suatu komponen yang dapat diuji dengan Liquid penetran.

Ø Mahasiswa mampu menjelaskan jenis-jenis discontinuity yang mampu dideteksi dengan Liquid Penetran.

II. Dasar Teori

Evaluasi atau inspeksi perlu dilakukan terhadap produk atau konstruksi secara kontinyu. Dengan mengetahui terjadinya discontinuity sejak dini selain akan mengurangi resiko terjadinya kecelakaan kerja juga akan memudahkan perawatan yang imbasnya pada penekanan nilai ekonomi akibat kerusakan alat. Dengan mengetahui kerusakan komponen sejak awal akan mengurangi dampak yang merusak terhadap komponen lain. Untuk keperluan inspeksi tersebut diperlukan suatu pengujian yang mampu mendeteksi keberadaan suatu cacat.

Uji liquid penetrant merupakan salah satu metoda pengujian jenis NDT (Non-Destructive Test) yang relatif mudah dan praktis untuk dilakukan. Uji liquid penetran ini adalah cara yang peka untuk menentukan adanya cacat halus pada permukaan seperti retak, berlubang atau kebocoran. Pada dasarnya metoda pengujian ini adalah pemakaian cairan penembus/liquid penetran berwarna yang mampu menembus cacat. Setelah cairan yang ada di permukaan dibersihkan maka discontinuity akan kelihatan jelas karena cairan yang berada didalam cacat ditarikoleh cairan pengembang atau developer yang berwarna kontras.

Liquid penetrant dengan warna tertentu (merah) mereserap masuk kedalam cacat, kemudian liquid penetrant tersebut dikeluarkan dari dalam cacat dengan menggunakan cairan pengembang (developer) yang warnanya kontras dengan liquid penetrant (putih). Terdeteksinya cacat adalah dengan timbulnya bercak-bercak merah (liquid penetrant) yang keluar dari dalam cacat. Seperti pada gambar sebagai berikut:

Gambar 1 Dasar Pengujian dengan Liquid Penetrant

Cacat yang mampu dideteksi oleh uji ini adalah keretakan yang bersifat mikro. Yaitu keretakan yang tidak dapat diamati dengan mata telanjang. Deteksi keretakan dengan cara ini tidak tergantung pada ukuran, bentuk, arah keretakan, struktur bahan maupun komposisinya. Liquid penetrant dapat meresap ke dalam celah retakan yang sangat kecil bahkan ke dalam keretakan yang hanya sedalam 4 mikron. Penyerapan liquid penetrant ke dalam celah retakan terjadi karena daya kapiler. Proses ini banyak digunakan untuk menyelidiki keretakan permukaan (surface cracks), kekeroposan (porosity), lapisan-lapisan bahan, dll. Sedangkan seberapa dalam keretakan tersebut tidak mampu dideteksi dengan uji ini. Penggunaan uji liquid penetrant tidak terbatas pada logam ferrous dan non ferrous saja. Tetapi juga pada keramik, plastic, gelas, dan benda-benda hasil powder metallurgi.

lingkup Pemakaian uji liquid penetrant

Penggunaaan uji liquid penetran ini sangat terbatas yakni:

a. Keretakan/kekeroposan yang diselidiki dapat dideteksi apabila keretakan tersebut terjadi sampai kepermukaan benda. Keretakan dibawah permukaan (subsurface crack ) tidak dapat dideteksi dengan cara ini

b. Bpermukaan yang terlalu kasar atau berpori pori juga dapat mengakibatkan indikasi yang palsu

c. Tidak dianjurkan menyelidiki benda-benda hasil powder metallurgi karena kurang padat (berpori-pori)

Sifat-sifat cairan penetran

Cairan penetyran harus mempunyai kemampuan untuk masuk kedalam celah atau cacat, oleh karenanyacairan ini harus mempunyai persyaratan sebagai berikut

1. memasuki celah yang sangat sempit

2. mampu berada dalam celah yang besar

3. tidak mudah menguap

4. mudah dibersihkan

5. bila di dalam celah sulit dibesihkan

6. mudah disedot dari dalam celah

7. tidak korosif

8. tidak bau

9. tidak mudah menyala

10. stabil bila disimpan

11. tidak beracun

12. murah

· Sifat fisis

Dari sifat umum di atas besaran fisis cairan penetrant adalah sebagai berikut :

1. Viskositas

Viskositas menyebabkan turunnya gaya penetrasi, sedangkan iskosiyas rendah menyebabkn cairan terlalu cepat menyebar ketempat yang lain.

2. Tegangan permukaan

Efektifitas cairan penetran sangat dipengaruhi oleh tegangan permukaan. Bila harga tegangan permukaan tinggi, daya melarutkan zat warna sangat baik sedangkan bila permukaannya rendah kemampuan penetrasi dan penyebaran sangat baik.

3. Daya pembasah

Daya pembasah ada kaitannya dengan sudut kontak cairan dengan permukaan. Daya pembasah merupakan faktor terpenting. Sebagai contoh adalah air daya pembasahannya tinggi, tegangan permukaan air cukup tinggi sedangka air juga merupakan pelarut yang baik. Untuk meningkatkan daya penetrasi dapat ditambahkan zat lain yang dapat menurunkan tegangan permukaan, sedangkan daya melarutkannya cukup baik.

4. Massa Jenis

Massa jenis tidak banyak pengaruhnya terhadap kemampuan penetrasi. Umumnya massa jenis ciran penetrant antara 0,86-1,06 pada 16 ^oC.

5. Volatilitas

Cairan penetrant tdak bleh bersifat volatil. Penguapan sedikit akan membantu pengintensifan pemunculan warna dan menjaga agar indikasi tidak menyebar secara berlebihan. Bila cairan penetran mengandung solvent yang volatil, penguapan yang cepat mengakibatkan :

- formula tidak stabil. Dapat terjadi perubahan sifat dari cairan penetran

- mengurangi daya penyebaran sehingga cairan cepat menjadi kering.

6. Titik Nyala

Titik nyala cairan penetran harus tinggi supaya tidak mudah terbakar. Umumnya titik nyala tidak dipengaruhi kemampuan penetrasi kecuali bila ditambahkan sedikit sensitiviti.

7. Korosivitas

Cairan penetrant harus non korosif terhadap benda uji maupun tempat penyimpanannnya. Paduan titan dan baja panduan Nikel tinggi mudah berkarat bila cairan mengandung Natrium, belerang dan halogen.

Klasifikasi liquid Penetran sesuai dengan cara pembresihanya

Ada Tiga macam liquid Penetran yang dapat digunakan ketiganya memiliki perbedaan yang mencolok. Pemilihan salah satu system bergantung pada factor factor

1. Kondisi permukaan benda yang diseliki

2. Karakteristik umum keretakan logam

3. waktu dan tempat penyelidikan

4. ukuran bebda kerja

Ketiga system liquid Penetran yang dapat digunakan adalah

1. The Water Washable Penetrant Sistem

Direncanakan agar liquid Penetran dapat dibersihkan dari system serupa. Sistem ini dapat berupa flurencont atau fisibledye. Prosesnya cepat dan efisien. Pembasuhan harus dilakukan secara hati hati, karena liquid Penetran dapat terhapus habis dari permukaan yang retak. Derajat dan kecepatan pembasuh untuk proses ini tergantung pada karakteristik dari seprai nozzle,tekanan, temperature air selama pembasuhan, kondisi permukaan benda kerja, dan karakteristik liquid penetrant sendiri.

1.1 keuntungan the water washable Penetrant System

a. indikasi pada benda uji mudah dilihat dan terang sekali

b. mudah dan ekonomis, karena dilapiskan kemudian di cuci

c. pelaksanaanya cepat untuk benda uji yang ukuran nya kecil

d. baik untuk permukaan benda uji yang kasar

1.2 Kerugiaan The wwter washable penetrant system

a. kurang baik untuk menyelidiki cacat yang dangkal

b. tidak baik bila pencucian dilakukan secara berlebihan

c. mudah terkena kontaminan

d. sensitivitas dipengaruhi oleh asam dan senyawa kromat

e. benda uji tidak boleh terkena air

f. pemeriksaan bebda uji harus menggunakan sinar ultraviolet

2. The Post Emulsivisible system

Untuk menyelidiki keretakan yang sangat kecil, digunakan penetrant yang tidak dapat dibasuh dengan air(Not Water Washable). Hal ini penting agar tidak ada kemungkinan penetrant terbasuh oleh air. Penetrant jenis ini dilarutkan dalam oli dan membutuhkan langkah tambahan pada saat penyelidikan yaitu pembubuhan emulsifier dibiarkan pada permukaan benda kerja, harus dibatasi waktunya agar penetrant yang berada di dalam keretakan agar tidak menjadi water washable agar tidak ikut terbasuh.

2.1. keuntungannya

a. dapat digunakan untuk mendeteksi cacat terbuka atau dangkal

b. sensitivitasnya tinggi meskipun cacat halus

c. kosentrasi warna sangat tinggi

d. waktu penetrant sangat pendek

e. tidak dipengaruhi oleh asam dan senyawa kromat

2.2 Kerugiannya

a. system dilakukan dengan 2 tahap sebelum pembersihan akhir sehingga membutuhkan waktu lebih lama

b. selisih waktu antara penetrant dan pelapisan emulsifier sangat kritis

c. benda uji seperti ulir sukar dicuci karena emulsifiernya tidak dapat mencapai celah yang sempit.

3. The Solvent Removeable System

Kadang-kadang dibutuhkan penyelidikan pada daerahyang sempit pada peemukaan benda kerja yang penyelidikannya dilakukan dilapangan. Biasanya benda kerjanya besar atau ongkos pemindahan benda kerja ini dari lapangan ke tempat penyelidikan adalah relative mahal. Untuk situasi seperti ini solvent removeable system digunakan pada saat pembersihan pendahuluan (pre cleaning) dan pembasuhan penetrant. Proses seperti ini sesuai dan sangat luas digunakan untuk inspeksi lapangan. Penetrant jenios ini larut dalam oli.

Pembersihan pelarut secara optimum dapat dicapai dengan cara mengelap permukaan benda kerja dari penetrant dengan lap yang dibasuhi oleh solvent. Tahap akhir dari pengelapan dilakukan dengan kain kering atau tissue penetrant dapat pula dibasuh dengan cara melembabi tissue dengan solvent. Cara ini diterapkan pada benda kerja yang besar, tetapi pelaksanaannya harus berada dalam keretakan tidak ikut terbasuh. Proses seperti ini biasanya dilakukan untuk aplikasi yang khusus karena prosesnya memakan tenaga yang relative banyak dan tidak praktis untuk diterapkan sebagai inspeksi pada hasil produksi. Proses ini merupaka proses liquid penetrant inspection yang paling sensitive bila dilakukan dengan cara yang baik.

Klasifikasi liquid penetran berdasarkan pengamatannya.

Berdasarkan pengmatannya ada 3 jenis liquid penetrant, yaitu :

1) Visible penetrant

pada umumnya visible penetrant berwarna merah. Hal ini ditunjukkan pada penampilannya yang kontras terhadap latar belakang warna developernya. Proses ini tidak membutuhkan cahaya ultraviolet, tetapi membutuhkan cahaya cahaya putih yang cukup ntuk pengamatan. Walaupun sensitivitas penetrant jenis ini tidak setinggi jenis flourecent, tetapi cukup memadai untuk berbagai kegunaan.

2) Flourecent Penetrant

liquid penetrant jenis ini adalah liquid penetrant yang dapat berkilau bila disensitivitas. Flourcent penetrant bergantung pada kemampuannya untuk menampilkan diri terhadap cahaya ultraviolet yang lemah pada ruangan gelap. Ada 3 tingkatan sensitivitas, yaitu :

a. sensitivitas normal (cahaya normal)

b. sensitivitas tinggi (cahaya gelap)

c. sensitivitas ultyra tinggi (infra merah)

pemilihan penggunaan sensitivitas penetrant bergantung pada kekritisan inspeksi, kondisi permukaan yang diselidiki, jenis proses (system), dan tingkat sensitivitas yang diinginkan.

3) Dual Sensitivity Penetrant

ini adalah gabungan dari visible penetrant dan flourecent penetrant, maksudnya adalah benda kerja mengalami 2 kali pengujian yaitu : visible Penetrant dan flourecent penetrant, sehingga dengan dual sensitivity dapat diperoleh hasil yang lebih teliti dan akurat.

III. Alat dan Bahan

Alat dan bahan yang digunakan pada percobaan uji penetrant, sbb :

v lampu Philips XL 20 Watt

v Lux Meter dengan pencahayaan 2090 Lux dengan jarak lampu dengan material 20 Cm

v Mistar

v Kain Perca dan tissue

v Benda kerja weld Part

v Cleaner (Magnalux SKC-S) berwarna bening

v Penetrant(Magnalux SKL-CP 1) berwarna merah

v Developer (Magnalux SKC-S) berwarna putih

IV. Langkah Kerja

1) Menyiapkan Permukaan (pre cleaning)

pada dasarnya seluruh permukaan benda kerja yang akan diuji harus bersih. Langkah awal adalah membersihkan permukaan benda kerja dari kotoran yang berupa karat, lemak, cat, dll. Selanjutnya disemprot dengan cleaner untuk membersihkan kotoran-kotoran yang masih tersisa pada pembersihan sebelumnya dan tunggu sampai kering.

Pre cleaning dapat mengunakan :

1. detergen

detergen yang digunakan dapat bersifat asam, basa, atau netral asal tidak

menimbulkan korosif atau kontaminan.pre cleaning dpat dilaksanakan 10-15 menit pada 75-95 % C dengan kosentrasi 35-50 kg/m³ atau sesuai dengan recomendasi pembuatnya.

2. Solvent

solven harus bebas residu, dengan titik nyala mulai 90^o ;baik untuk pre cleaning dengan cara lap atau pencelupan. Ssolven ini cocok untuk membersihkan oli atau grease tetapi tidak cukup baik untuk membersihkan permukaan yang tertutup kotoran tanah.

3. Vapour degreasing

digunakan untuk pembersihan minyak berat, grease atau d\senyawa organik lainnya. Kotoran in \organik umumnya paling baik dibersihkan dengan detergen.

4. Larutan Pembuang Kerak

Pembersihan kerak (scales) dilakukan secara pickling dengan larutan asam atau basa panas yang tidak bersifat korosif. Setelah pickling benda uji harus dicuci bersih. Larutan dengan inhibitor asam biasanya digunakan pada suhu ruang dengan kosentrasi 2-3%.

5. Pembuangan atau pengupas cat

lapisan cat dapat dibersihkan secara efektif dengan larutan pembuang cat atau striper biasa. Lapisan cat harus dibuang sehingga tidak menutupi benda uji yang diperiksa. Pembuangan cat tipe solven berviskositas tinggi dipakai dengan cara disempro atau dipoles, sedangkan yang viskositasnya rndah dipakai untuk perendaman. Kedua tipe ini digunakan pada suhu ruang. Pembuang cat tipe striper basa adalh senyawa berupa serbuk yang dilarutkan dalam air. Massa jenisnya antara 50-100 Kg/cm³ suhu pemakaian 80-90⁰ C. Stelah cat terkupas, benda uji harusdicuci bersih untuk menghilangkan kontaminan yang mungk9n tertinggal, kemudian dikeringkan.

6. Pembersih Ultrasonik

setoran ultrasonik apat melepaskan kotoran yang menempel pada benda uji dengan cepat dan efisien.

7. Blasting

pross ini boleh menggunakan pasir, metal ligrocellulose pellet atau oksida alumunium. Kotoran yang dapat dibersihkan dengan cara ini adalah tanah regas, karat, kerak atau arang. Cara ini diperkenankan asal tidak akan menyebabkan luka pada permukaan atau tidak menutupi celah.

8. Pembakaran

pembakaran benda uji dalam atmosfir yang bersih dan bersifat pengoksidasi adalah cara pembersihan yang efektif untuk menghilangkan uap air dan zat organik. Bnda uji keramik dapat dipanaskan sampai 980^otanpa merusak benda uji tersebut.

9. Pengeringan Setelah Pembersihan

sesudah dibersihkan, benda uji perlu dikeringkan sehingga tidak ada air atau silven yang tertinggal didalam cacat/ celah, karena bila celah tetutup oleh air atau oleh solven, maka zat tersebut akan menghalangi masuknya cairan penetran ke dalam celah/cacat.

2) Penetrasi

semprotkan liquid penetrant pada daerah yang akan diselidiki dan membiarkannya selam 10 menit untuk memberikan kesempatan liquid penetrant memasuki celah-celah retakan.

3) pembersihan

Pembersihan liquid penetrant dari permukaan benda kerja dengan kain dan tissue yang dilembabkan dengan cleaner. Berhati-hatilah dan jagalah jangan sampai nliquid penetrant yang telah masuk ke dalam celah retakan ikut hilang.

4) Pengembangan

semprotkan developer pada permukaan benda kerja dan membiarkannya selama 10 menit agar liquid penetrant yang sudah berada di dalam celah-celah retakan keluar sehingga tampak retakan sesuai dengan pola warna merah liquid penetrant yang timbul pada developer yang berwarna putih.

5) Inspeksi

amati permukaan benda kerja yang telah disemprot dengan developer tersebut apakah timbul bercak-bercak merah yang berupa garis-garis merah, atau bentuk yang lain. Bila tidak ada berarti pada benda krja tidak trdapat retak yang timbul sampai p[ermukaan. Bila terdapat garis merah atau bentuk yang lain maka berarti terdapat cacat sebagaimana bentuk yang tampak. Menggambar hasil pengamatan yang telah diperoleh pada lembar kerja.

6) Pembersihan Akhir

bersihkan kembali benda kerja yang telah diuji dengan menyemprotkan cleaner ke seluruh permukaan benda kerja untuk menghilangkan developer dan sisa-sisa liquid penetrant. Setelah bersih keringkan dengan kain dan letakkan kembali pada trempat semula.

V. Analisa Hasil Percobaan

Pada benda uji yang berupa weld part sebelum percobaan terdapat celah yang sangat sempit dan tidak mungkin terlihat dengan mata telanjang (setelah uji penetrant). Cacat ini dapat diketahui setelah weld part diberi penetrant dan ditunggu selama 10 menit lalu dibersihkan dengan cleaner, cairan penetrant tersebut akan teresap kedalam celah, setelah itu developer disemprotkan kedalam celah yang sama dan dikeringkan selama 20 menit maka cairan penetrant akan tertarik ke luar karena developer memiliki daya kapilaritas yang jauh lebih tinggi daripada liquid penetrant. Karena warna kedua cairan tersebut berbeda maka celah yang ada akan tampak lebih jelas dan menunjukkan bahwa di tempat tersebut terdapat celah retakan.

Namun percobaan ini mempunyai batasan – batasan antara lain :

Ø Keretakan atau kekeroposan yang diselidiki dapat dideteksi apabila keretakan tersebut terjadi sampai ke permukaan benda. Keretakan di bawah permukaan atau subsurface cracks tidak dapat dideteksi dengan uji ini, karena penetrant tidak dapat meresap.

Ø Permukaan yang terlalu kasar atau berpori – pori juga dapat mengakibatkan indikasi yang palsu.

Ø Tidak dianjurkan untuk menyelidiki benda – benda hasil powder metallurgy yang kurang padat (berpori - pori).

6.1 Gambar Hasil Percobaan

VI. Kesimpulan

Dari hasil percobaan dapat disimpulkan sebagai berikut :

a) Cacat yang terjadi adalah cacat permukaan yang tidak dapat diamati dengan mata telanjang (hanya dapat dilihat secara visual)

b) Liquid penetrant yang dipakai pada pengujian memiliki daya kapilaritas lebih rendah daripada cairan developer.

c) Deteksi dengan cara ini tidak tergantung pada ukuran, bentuk, arah keretakan, struktur bahan maupun komposisinya.

d) Uji penetrant hanya digunakan untuk cacat terbuka dan tidak dianjurkan untuk menguji benda dengan pori – pori besar.

Kelemahan dari pengujian liquid penetrant ini \adalah :

Ø Hanya dapat mendeteksi cacat permukaan, sedangkan cacat dalam tidak dapat terdeteksi.

Ø Tidak dapat mendeteksi jika permukaan spesimen kasar atau berpori –pori.

Ø Tidak dapat mendeteksi benda – benda hasil metallurgy karena kurang padat (berpori – pori)

DAFTAR PUSTAKA

Budi Prasojo, ST [2002], Buku Petunjuk Praktek Uji Bahan, Jurusan Teknik Permesinan Kapal, PPNS

Departemen Tenaga Kerja dan Transmigrasi yang bekerja sama dengan PPNS, Non Destructive Test (NDT)

Informasi untuk semua

Uji Liquid Penetrant

Gambar 1 Dasar Pengujian dengan Liquid Penetrant

· Sifat fisis

1 Response to "Uji Liquid Penetrant"