PROSIDING SEMINARPENELITIAN DAN PENGELOLAAN PERANGKAT NUKLIR

Pusat Teknologi Akselerator don Proses BahanYogyakarta, 28 Agustus 2008

PENGUJIAN TANGKI BERTEKANAN UNTUK SISTEMPEMERCEP AT PADA MBE LATEKS

Sutadi, Suhartono, Toni Rahardjo, Sukidi

ABSTRAKS

PENGUJIAN TANGKI BERTEKANAN UNTUK SISTEM PEMERCEPA T PADA MBELA TEKS. Telah dilakukan pengujian tangki bertekanan sebagai penyungkuptegangan tinggi MBE 300 keV120 mA untuk industri lateks. Tangki bertekanan dibuatmenggunakan $$-304 dengan tebal 0,5 cm dan bagian dasar dibuat menggunakan$$-304 dengan tebal 3 cm. Untuk mengetahui unjuk kerja kekuatan las dan ketebalandinding tangki di/akukan pengujian dengan udara dan air bertekanan. Hasi/ pengujianmenunjukkan bahwa tangki bertekanan mampu dioperasikan pada tekanan 8 atmudara dan 15 atm air, dan tidak ada kebocoran pada sambungan las, dinding tangki,maupun sambungan antar flange. Disimpulkan bahwa tangki bertekanan ini layakdigunakan sebagai penyungkup tegangan tinggi pada sistem pemercepat MBE 300keV120 mA untuk industri lateks.

ABSTRACT

PRESSURE TANK TESTING FOR ACCELERATOR SYSTEM AT LATEXELECTRON BEAM MACHINE (EBM). Pressure tank for cover the high voltage atEBM 300 keV120 mA has been tested, to find this characteristic performance. Thispressure tank was made by $$-304, with 0.5 cm of wall thickness and base platethickness about 3 cm. Performance of the welding strength and wall thickness willtested with the pressurized air and water. The result of the testing shown that thepressure tank can be operate at 8 atm of air pressure and 15 atm of water pressure,and no leaking at the weld joint, tank wall, and the flange joint. It has concluded thatthe pressure tank was feasible to operate at high voltage for the electron beammachine (EBM) 300 keV120mA for latex irradiation.

PENDAHULUAN

Dalam rangka menunjang program rancangbangun MBE 300 keV/20 mA untuk industrilateks, dibutuhkan sistem isolasi pada lokasi medanlistrik tegangan tinggi di sekitar sumber elektrondan tabung akselerator. Suatu teknik isolasitegangan tinggi yang banyak digunakan pada MBEadalah dengan tangki bertekanan yang bensi gasdengan tekanan tertentu sebagai medium isolator.Bagan konstruksi bejana tekan untuk MBE lateksseperti ditampilkan pada Gambar I.

Komponen MBE ini berfungsi untukmengungkung tegangan tinggi pada sistempemercepat dan sumber elektron dalam suatumedium gas sebagai isolator tegangan tinggi, gunamencegah terjadinya discharge maupun breakdownvoltage saat MBE beroperasi (I).

Berdasarkan pertimbangan teknis danaspek keselamatan pada rancangan, telah dipilih gas

isian berupa campuran N2 (50%) .;- CO2 (50%), dimana pada tekanan 7 atm (100 Psi) mampumenghasilkan gradien tegangan dadal 640kVlinchi(2).

Sesuai dengan jenis gas isian yang akandipergunakan dalam rancangan, dibutuhkan tekananminimum 7 atm dan maksimum 15 atm gunamenghasilkan gradien tegangan dadal yangoptimum sehingga tidak terjadi dadal listrik, namundinding bejana masih mampu menahan bebantekanan gas isian pada saat MBE dioperasikan(3).

Tangki bertekanan dibuat sesuai rancangandetil yang memuat kemampuan mengisolasitegangan tinggi dari gas isian yang dipilih,perhitungan kekuatan mekanik bahan tangki, sistemperapat sambungan antar flange, serta teknikpengelasan sambungan. Berdasarkan aspekkeselamatan, tangki bertekanan harus mampumenahan tekanan gas isian sebesar 8 atm sebagaipersyaratan(3).

Sutadi, dkk. ISSN 1410 - 8178 301

PRO SIDING SEMINARPENELITIAN DAN PENGELOLAAN PERANGKAT NUKLIR

Pusat Teknologi Akselerator Dan Proses BahanYogyakarta, 28 Agustus 2008

;:;N..•

>FlangeTebal3 em

/Feedthr<>ughSTT

5'"...:'"

Plat dum

+ dalam 75 em

+luar76 em

+ fiange 89 em

Gambar I. Bagan Konstruksi Tangki Bertekanan untuk MBE 300 keV/20 mAAdapun tangki bertekanandibuat dari bahan SS-304 dengan tebal 5 mm, di mana sesuai rancangan sudah mampu menahantekanan 15 atm dengan faktor keselamatan 4 kali. Konstruksi tangki bertekanan yang telah dibuatdan siap diuji seperti ditampilkan pada Gambar i4).

~II'CIqIU):dl

"~·UdU1.fljH

j-lUl~ ltb,<tId~d.;~1U

--- N1vcl

l~u!ot(l'"jan ~a~:

~"-"NIJ~1~'II~~)J f~lahall

n;Ulil"- (;;1\\;111

"n,",,! \ "':"1"11

Gambar 2. Konstruksi tangki bertekanan untuk MBE 300 keV/20 mA

302 ISSN 1410 - 8178 Sutadi, dkk.

PRO SIDING SEMINARPENELITIAN DAN PENGELOLAAN PERANGKAT NUKLIR

Pusat Teknologi Akselerator dan ProsesBahanYogyakarta, 28 Agustus 2008

udara pada tangki, sehingga seluruh ruangantangki dapat terisi air secara penuh.

9. Lakukan pengisian air pada tangki sampai terisipenuh, di mana valve pada saluran ventingdibuka agar dapat menunjukkan bahwa air sudahmengisi penuh seluruh ruangan tangki sampaibataspermukaan atas.

10. Buka valve yang menghubungkan tangki ke alathidraulic pressure test pump, lakukanpemompaan air sehingga tekanan padamanometer mencapai 15 atm.

11. TutuI' valve yang menghubungkan tangki ke alathidraulic pressure test pump, tekanan ditahandan lakukan pengamatan pada seluruhsambungan yang ada untuk mengecek adatidaknya kebocoran tangki.

12. Lakukan pengujian kebocoran tangki, dengandiulang sebanyak 5 kali.

Pelaksanaan pengujian dengan udarabertekanan 8 atm

Pada pengujian dengan udara, tangkiberada pada posisi tegak diisi dengan udara yangdialirkan dari kompresor hingga mencapai tekanan8 atm yang dipantau dengan manometer dan valvepembatas tekanan sebagai pengaman. Adapun padapengujian ini udara bertekanan 8 atm. ditahanselama 24 jam dan diulang sebanyak 5 kali.Berdasarkan hasiJ pengujian akan dapat diketahuiada dan tidaknya penurunan tekanan sebagaiindikator ada tidaknya kebocoran pada dindingtangki, sambungan las, maul' un sambungan flangeyang ada. Skema diagram pengujian tangki denganudara bertekanan seperti ditampilkan pada Gambar3, dan data pengujian tangki dengan udarabertekanan 8 atm, disajikan pada Tabel 1.

Bahan dan Peralatan

I. Tangki bertekaan yang 6. Valve pengamantelah sial' uji tekanan lebih

2. Kompresor udara 7. Slang udara3. Manometer 8. Slang air4. Hydraulic pressure 9. Isolasi sambungan ulir

test pump (TBA)5. Valve (stop kran) 10. Air sabun

Prosedur Pengujian

I. Siapkan tangki bertekanan dengan posisi tegakdan rakit komponen valve, manometer, sertavalve pengaman pada nipel sambungan yangtersedia dengan diberi lapisan isolasi perapatsambungan (TBA) untuk mencegah kebocoran.

2. Hubungkan valve antara tangki dengankompresor dengan slang udara untuk saranapengisian udara dari kompresor ke tangki yangakan diuji.

3. Hidupkan kompresor dan buka valve padatangki dan kompresor untuk pengisian udarasampai manometer pada tangki menunjukkantekanarl 8,5 atm.

4. TutuI' kedua valve yang ada dan kompresordimatikan, lakukan pengamatan terhadapkebocoran sambungan pada tangki dengan buihair sabun yang telah disiapkan.

5. Beri tanda pada lokasi yang ditemukan adanyakebocoran, guna diJakukan perbaikan danpenyempumaan lebih lanjut.

6. Lakukan pengujian kebocoran tangki, dengandiulang sebanyak 5 kali.

7. Jika pengujian dengan udara telah selesai, dapatdilanjutkan dengan pengujian menggunakan airbertekanan 15 atm.

8. Pada pengujian dengan air bertekanan, tangkiberada pada posisi tegak dengan dibuat saluranventing pada dinding atas untuk membuang sisa

Tabel I. Data hasil pengujian tangki dengan udara bertekanan 8 atm

TAT A KERJA

Guna mengetahui kelayakan unjuk kerjaserta memperoleh jaminan keselamatan dari tangkibertekanan, setelah selesai dikonstruksi dilakukanpengujian terhadap kebocoran dan kekuatansambungan las. Adapun pengujian dilakukandengan 2 tahapan yaitu: pengujian dengan udarabertekanan 8 atm dan diJanjutkan pengujiao denganair bertekanan 15 atm.

Tangki bertekanan

Gambar 3. Skema diagram pengujiandengan udara bertekanan 8 atm.

tangki

Hari / Tanggal JamTekanan (atm)KeteranganSenin/17-9-2007

09.150Start pengisian udara dgn kompresor09.21

8,5Pengisian udara dihentikan dan ditahan11.30

8,2Teriadi kondensasidantekananturun15.20

8Tekanan ditahan masih terjadi kondensasiSelasa/18--9-2007

08.308Tekanan dan suhu konstan12.30

8Tekanan tetap/tidak teriadi kebocoran

Sutadi, dkk. ISSN 1410 - 8178 303

PRO SIDING SEMINARPENELITIAN DAN PENGELOLAAN PERANGKA T NUKLIR

Pusat Teknologi Akselerator Dan Proses Bahan

Yogyakarta, 28 Agustus 2008

Hari / Tanggal JamTekanan (atm)Keterangan15.25

8Tekanan tetap/tidak teriadi kebocoranRabu/19-9-2007

08.208Tekanan tetap/tidak teriadi kebocoran11.30

8Tekanan tetap/tidak terjadi kebocoran15.35

8Tekanan tetap/tidak teriadi kebocoranKamis/20-9-2007

08.308Tekanan tetap/tidak teriadi kebocoran12.30

8Tekanan tetap/tidak teriadi kebocoran15.25

8Tekanan tetap/tidak teriadi kebocoranJum 'at/21-9-2007

09.008Tekanan tetap/tidak teriadi kebocoran13.00

8Tekanan tetap/tidak teriadi kebocoran15.30

8Tekanan tetap/tidak teriadi kebocoran

Tabel 2. Data hasil pengujian tangki dengan air bertekanan 15 atm

Hari / Tanggal JamTekanan (atm)KeteranganSenin/I9-11-2007

08.450Beiana diisi air sampai penuh09.30

15Pengisian udara dihentikan dan ditahan11.30

Penambahan tekanan dengan Hydro-test Ada kebocoran13,2

pada sambungannipel(nipeldikencangkan,tekananditambah ) 11.50

15Tekanan uji tercapai dan ditahan15.15

15Tekanan tetap /tidak ada kebocoranSelasa/20-11-2007

08.3015Tekanan konstan12.30

15Tekanan tetap/tidak teriadi kebocoran15.25

15Tekanan tetap/tidak teriadi kebocoranRabu/21- 11-2007

09.2015Tekanan tetap/tidak terjadi kebocoran13.30

15Tekanan tetap/tidak terjadi kebocoran15.20

15Tekanan tetap/tidak teriadi kebocoranKamis/22-11-2007

08.1015Tekanan tetap/tidak teriadi kebocoran12.30

15Tekanan tetap/tidak teriadi kebocoran15.25

15Tekanan tetap/tidak teriadi kebocoranJum'at/23-11-2007

09.0015Tekanan tetap/tidak terjadi kebocoran13.00

15Tekanan tetap/tidak teriadi kebocoran15.35

15Tekanan tetap/tidak teriadi kebocoran

Pelaksanaan pengujian dengan airbertekanan 15 atm

Selanjutnya dilakukan pengujian tangkidengan air bertekanan, dimana untuk memperolehtekanan air sebesar 15 atm digunakan alatHydraulic Pressure Test Pump. Pada pengujian initangki berada pada posisi horizontal dan diisidengan air sampai penuh dengan diberi fasilitasvalve pembuang udara sebagai sarana venting.lIustrasi pengujian dengan air bertekanan sepertiditampilkan pada gambar 4.

I

~•...Gambar 4. Pengujian tangki dengan air bertekanan

15 atm

Adapun pada pengujian ini, setelah tekananair pada tangki mencapai 15 atm selanjutnyaditahan selama 24 jam dan diulang sebanyak 5 kali.Data hasil pengujian ditampilkan pada tabel 2.

HASIL DAN PEMBAHASAN

Tangki bertekanan telah diuji dengan udaramaupun air bertekanan guna mengevaluasikelayakan unjuk kerjanya. Adapun maksud

. pengujian tangki adalah untuk mengetahui kekuatanmekanik dan dinding tangki maupun sambunganlas, serta menguji ada tidaknya kebocoran padasambungan las maupun sambungan antar flangeyang ada guna penyempumaan lebih lanjut,sebelum tangki tersebut dipergunakan. Hal inibertujuan untuk memperoleh jaminan keselamatantangki, pada saat digunakan untuk menunjangoperasi MBE 300 keY/20 mA.

Sesuai dengan hasil pengujianmenunjukkan bahwa tangki bertekanan yang telahdibuat, mampu menahan tekanan udara 8 atm

304 ISSN 1410 - 8178 Sutadi, dkk.

PROSIDING SEMINARPENELITIAN DAN PENGELOLAAN PERANGKAT NUKLIR

Pusat Teknologi Akselerator dan Proses BahanYogyakarta, 28 Agustus 2008

PengujianTeganganProsidingPTAPB-

maupun tekanan air 15 atm sesuai denganpersyaratan dalam rancangan MBE, di mana selamapengujian juga tidak ditemukan adanya kebocoranbaik pada dinding, sambungan las maupunsambungan antar flange.

Dengan demikian konstruksi tangkibertekanan sudah sesuai disain, sehingga layakuntuk digunakan sebagai isolator tegangan tinggiguna mendukung program rancangbangun MBE300 keV/20 mA di PTAPB-BATAN.

KESIMPULAN

Telah berhasil dilakukan pengujian tangkibertekanan untuk sistem pemercepat pada MBE 300keV/20 mA, dengan tujuan untuk mengetahuikekuatan mekanik dari dinding tangki maupunsambungan las, serta menguji ada tidaknyakebocoran pada sambungan las maupun sambunganantar flangf~ yang ada guna penyempurnaan lebihlanjut sebelum tangki bertekanan yang dimaksuddigunakan.

Berdasarkan hasil pengujian, baikmenggunakan udara maupun air bertekanan, dapatdisimpulkan bahwa secara mekanis tangkibertekanan layak digunakan, di mana mampudioperasikan pada tekanan 8 atm sesuai dengantekanan minimal yang dipersyaratkan dari gas isianberupa campuran N2 (50%) + CO2 (50%) yang akandipergunakan untuk mengisolasi tegangan tinggipemercepat pada MBE 300 keV/20 mA.

UCAPAN TERIMA KASIH

Penulis mengucapkan banyak terima kasihkepada Ir. Suprapto atas segala saran danmasukannya, serta kepada seluruh staf BEM danBTAFN atas segal a bantuan teknis selamapengujian sehingga terlaksananya pengujian tangkibertekanan sampai dengan penulisan karya tulis ini.

ACUAN

I. M.S. LIVINGSTONE, "Particle Accelerator.., Me. Graw Hill, 1962.

2. J.D. CRAGGS, "High Voltage LaboratoryTechnique", Butter worths Scientific, 1954.

3. SAMINTO, dkk.,"Rancangan Detil BejanaTekan untuk MBE 300 keVI20 mA", P3TMBATAN, Yogyakarta, 2005

4. DARSONO, DKK,"Konstruksi danTangki Bertekanan untuk lsolasiTinggi MBE 300 ke VI20 mA ",Pertemuan dan Presentasi I1miah,BATAN, Yogyakarta, 15 Juli 2008.

TANYAJAWAB

Tundjung~ Mengapa SS-304?~ Berapa lifetime-nya?~ Apa yang membatasi lifetime tersebut?~ Bagaimana dengan komposit?

Sutadi~ Karena bahan ini kuat, ulet, tahan terhadap

korosi, mudah dalam pengerjaan serta mudahdiperoleh di pasaran.

~ Diasumsikan laju korosi gas dalam (N2+C021

terhadap tangki adalah ±0,025 mm/thn, makauntuk tebal tangki 5 mm (4 mm untukpenyangga tekanan kerj) sehingga lifetimesekitar 40 tahun.

~ Batasan lifetime:I. Gas dalam (jenisnya) korosi atau tidak.2. Angka keamanan bahan.3. Laju korosi gas terhadap bahan tangki.4. Ageinglpenurunan bahan.

~ KompositI. Dari segi materiallebih ekonomis.2. Dari segi kekuatan mekanik cukup baik.3. Teknik pengerjaan cukup sufit a/au maha/.4. Teknik penyambungan tangki terhadap

flange perfu dikaji lebih dahulu.

Sutadi, dkk. ISSN 1410 - 8178 305