UJI TAK MERUSAK

1
UJI TAK MERUSAK

• Memeriksa integritas suatu benda uji
• Ditentukan oleh ada/tidaknya cacat-cacat seperti
  retakan (crack), keropos (void), inklusi
  (inclusion) atau bentuk-bentuk ketidakhomogenan
  lainnya
• Untuk mendeteksinya suatu gelombang ultrasonik
  diradiasikan ke dalam benda uji, biasanya berupa
  pulsa-pulsa
• Bila terdapat cacat di dalam benda uji, maka
  gelombang ultrasonik akan dipantulkan dan
  diterima oleh transduser yang sama atau
  transduser yang lain
• Dengan mengamati besarnya pulsa gelombang
  ultrasonik yang diterima, ukuran cacat dapat
  diperkirakan
• Dengan mengukur waktu tempuhnya, posisi/letak
  cacat dapat diketahui

2
APLIKASI UJI TAK MERUSAK

• Pemeriksaan integritas dari konstruksi-konstruksi
  beton
• Bangunan,
• Jembatan
• Bendungan
• Pemeriksaan integritas dari konstruksi-konstruksi
  baja
• Reaktor
• Rotor
• Turbin
• Tangki dan pipa-pipa
• Pemeriksaan hasil-hasil pengerjaan
• Pengecoran
• Pengelasan
• Perekatan

3
PEMERIKSAAN CACAT

• Mendeteksi adanya cacat
• Paling mudah dilakukan
• Menentukan letak cacat
• Mengukur waktu tempuh
• Menentukan jenis cacat
• Cacat bidang (paling berbahaya)
• Cacat volume (tidak begitu berbahaya)
• Memperkirakan ukuran cacat
• Paling sukar dilakukan
• Terdapat berbagai metoda

4

• MENDETEKSI ADANYA CACAT

FWE Front Wall Echo BWE Back Wall Echo FE1
Flaw Echo 1 FE2 Flaw Echo 2
Layar osiloskop
5

• MENENTUKAN LETAK CACAT

• Dilakukan penyapuan (scanning) di sekitar cacat
  sampai diperoleh pulsa maksimum

Letak cacat tepat di sumbu transduser
Letak cacat tidak tepat di sumbu transduser
6

• MENENTUKAN JENIS CACAT

• Bila cacatnya keropos atau inklusi yang merupakan
  cacat volume, maka pergeseran posisi transduser
  tidak banyak mengubah amplituda pulsa

• Bila cacatnya retakan yang merupakan cacat
  bidang, maka pergeseran posisi transduser akan
  menyebabkan amplituda pulsa berubah secara
  drastis

Cacat volume
Cacat bidang
7

• MEMPERKIRAKAN UKURAN CACAT

• Pekerjaan yang paling sulit dalam pemeriksaan
  cacat
• Hanya dapat memperkirakan (estimasi) besarnya
  ukuran cacat
• Kadang-kadang hanya menyatakan bahwa ukuran cacat
  yang sedang diperiksa lebih besar atau lebih
  kecil dari suatu harga tertentu (cacat acuan)
• Cacat-cacat acuan biasanya terdapat pada blok
  acuan (reference block) yang terbuat dari baja
  atau alumunium
• Secara umum terdapat tiga cara memperkirakan
  ukuran cacat
• Analisis amplituda (amplitude analysis)
• Analisis waktu (time analysis)
• Analisis frekuensi (frequency analysis)

8

• METODA JATUH (DROP METHOD)

• Hanya dapat dilakukan bila ukuran cacat lebih
  besar dari diameter transduser
• Dilakukan penyapuan pada daerah yang akan
  diperiksa
• Bila amplituda pulsa adalah setengah ( - 6 dB)
  dari amplituda maksimum, maka diperkirakan sumbu
  transduser berada tepat pada ujung cacat
• Kadang-kadang digunakan 12 dB atau 20 dB

9

• METODA DGS

• Dapat memperkirakan ukuran cacat yang lebih kecil
  dari diameter transduser
• Menggunakan BWE sebagai pembanding yang merupakan
  cacat tak hingga
• Menggunakan suatu diagram yang disebut DGS
  (Distance Gain Scale)
• Setiap transduser mempunyai diagram DGS-nya
  sendiri
• D (distance) adalah jarak dari front wall
  dinyatakan dengan medan dekat (N)
• G (gain) adalah perbandingan ukuran cacat
  terhadap diameter transduser
• S (scale) adalah perbedaan antara amplituda FE
  dan amplituda BWE
• Kekurangan metoda DGS
• Bila transduser tidak baru lagi, diagram DGS-nya
  tidak dapat dipakai
• Tidak dapat digunakan bila back wall atau
  cacatnya miring terhadap kerkas gelombang karena
  tidak ada pantulannya

10
Diagram DGS untuk medan jauh
11
Diagram DGS untuk medan dekat
12

• MENENTUKAN KEDALAMAN RETAKAN

• Menentukan ukuran cacat pada permukaan
• Menggunakan metoda Time-Of-Flight Diffraction
  (TOFD)
• Memanfaatkan peristiwa difraksi (pemantulan
  gelombang ke segala arah)

13
Soal No. 1 Pada suatu bahan baja terdapat sebuah
retakan permukaan sedalam h. Untuk mendeteksinya
digunakan dua buah transduser, yang satu
bertindak sebagai pemancar (T) sedangkan
transduser yang lain (R) bertindak sebagai
penerima. Kedua transduser ini merupakan
transduser transversal dimana kecepatannya di
dalam baja adalah VT. Pada suatu pengukuran,
jarak dari ujung atas retakan ke transduser
pemancar T dan ke transduser R masing-masing
adalah a dan b. Waktu tempuh gelombang ultrasonik
dari transduser T ke transduser R setelah
didifraksikan oleh ujung bawah retakan adalah
sebesar t.

1. Buat persamaan-persamaan yang dapat digunakan
   untuk menentukan h sebagai fungsi dari VT, a, b
   dan t.
2. Hitung kedalaman retakan h, bila VT 3,230 km/s,
   a 60 mm, b 40 mm dan t 32,374 ?s.

14
(No Transcript)
15
(No Transcript)
16
(No Transcript)
17
Soal No. 2 Pada suatu bahan baja terdapat sebuah
retakan permukaan sedalam h. Untuk mendeteksinya
digunakan dua buah transduser gelombang
transversal dimana kecepatannya di dalam baja
adalah VT. Meskipun keberadaan retakan ini dapat
dideteksi, tetapi posisi ujung atas nya tidak
dapat ditentukan. Oleh karena itu diperlukan dua
kali pengukuran. Pada pengukuran pertama dimana
jarak antar transduser (TR1) adalah d1 waktu
tempuhnya sebesar t1. Sedangkan pada pengukuran
kedua dimana jarak antar transduser (T-R2) adalah
d2 waktu tempuhnya sebesar t2.

1. Buat persamaan-persamaan yang dapat digunakan
   untuk menentukan h sebagai fungsi dari VT, d1,
   d2, t1 dan t2.
2. Hitung h, bila VT 3,230 km/s, d1 100 mm, d2
   150 mm, t1 31,873 ?s, dan t2 47 187 ?s.

18
(No Transcript)
19
(No Transcript)
20

• PROGRAM MATLAB NON DESTRUCTIVE TESTING

Program ndtno2.m Soal No.2 Uji Tak
Merusak clear all Data yang diketahui dan
diukur d1100 d2150 t131.873 t247.187
vt3.23 Menghitung panjang lintasan ft1vt
gt2vt Iterasi ganda untuk menentukan
kedalaman dan posisi retakan for i110
a(i)1010(i-1) Iterasi a 10 s/d 100 setiap
kenaikan 10 mm for j110
h(j)22(j-1) Iterasi h 2 s/d 20 setiap
kenaikan 2 mm k1f-sqrt(h(j)2(d1-a(i))2
) k2g-sqrt(h(j)2(d2-a(i))2)
k(i,j)abs(k1-k2) end end k Menampilkan
matriks k baris a dan kolom h
21
h
2 4 6 8 10 12 14 16 18
10 0.5278 0.5041 0.4645 0.4093 0.3386 0.2526 0.1517 0.0359 0.0942
20 0.5262 0.4974 0.4495 0.3827 0.2973 0.1935 0.0717 0.0676 0.2240
30 0.5239 0.4882 0.4290 0.3465 0.2410 0.1132 0.0366 0.2075 0.3990
40 0.5206 0.4753 0.4000 0.2953 0.1618 0.0002 0.1886 0.4034 0.6431
50 0.5158 0.4560 0.3569 0.2193 0.0443 0.1666 0.4120 0.6899 0.9985
60 0.5080 0.4251 0.2881 0.0985 0.1414 0.4290 0.7611 1.1344 1.5453
70 0.4942 0.3702 0.1663 0.1136 0.4644 0.8802 1.3543 1.8799 2.4499
80 0.4646 0.2539 0.0882 0.5492 1.1142 1.7669 2.4911 3.2714 4.0942
90 0.3711 0.1014 0.8269 1.7395 2.7787 3.8965 5.0572 6.2355 7.4136
a
22
h 12 mm
2 4 6 8 10 12 14 16 18
10 0.5278 0.5041 0.4645 0.4093 0.3386 0.2526 0.1517 0.0359 0.0942
20 0.5262 0.4974 0.4495 0.3827 0.2973 0.1935 0.0717 0.0676 0.2240
30 0.5239 0.4882 0.4290 0.3465 0.2410 0.1132 0.0366 0.2075 0.3990
40 0.5206 0.4753 0.4000 0.2953 0.1618 0.0002 0.1886 0.4034 0.6431
50 0.5158 0.4560 0.3569 0.2193 0.0443 0.1666 0.4120 0.6899 0.9985
60 0.5080 0.4251 0.2881 0.0985 0.1414 0.4290 0.7611 1.1344 1.5453
70 0.4942 0.3702 0.1663 0.1136 0.4644 0.8802 1.3543 1.8799 2.4499
80 0.4646 0.2539 0.0882 0.5492 1.1142 1.7669 2.4911 3.2714 4.0942
90 0.3711 0.1014 0.8269 1.7395 2.7787 3.8965 5.0572 6.2355 7.4136
a 40 mm
23
Soal No. 3 Pada bahan baja terdapat suatu retakan
permukaan yang miring dengan sudut ? dan
panjangnya h. Untuk mendeteksinya digunakan tiga
buah transduser yang dihubungkan dengan dua buah
batang (tandem technique) seperti terlihat pada
gambar di bawah ini. Transduser yang satu (T)
akan bertindak sebagai pemancar sedangkan dua
transduser yang lain (R1 dan R2) akan bertindak
sebagai penerima. Ketiga transduser ini merupakan
transduser transversal dengan kecepatan gelombang
sebesar VT. Pada suatu pengukuran, dimana jarak
ketiga transduser terhadap ujung retakan
masing-masing adalah a,, b dan c diperoleh waktu
tempuh dari T ke R1 sebesar t1 dan waktu tempuh
dari T ke R2 sebesar t2.
24

1. Buat persamaan-persamaan yang dapat digunakan
   untuk menentukan h dan ? sebagai fungsi dari VT,
   a, b, c, t1 dan t2.
2. Hitung h dan ?, bila VT 3,230 km/s, a 40 mm,
   b 60 mm, c 110 mm, t1 32,275 ?s damn t2
   47,554 ?s.

25
(No Transcript)
26

• MENENTUKAN DIAMETER INKLUSI

• Menentukan ukuran dan jenis inklusi (inclusion)
• Memanfaatkan perambatan gelombang (refleksi dan
  refraksi)

T/R
Matrix material Alumunium V1
Inclusion d, V2
27
Soal No. 4 Di dalam bahan alumunium dengan
kecepatan gelombang longitudinal V1 terdapat
suatu inklusi berdiameter d dengan kecepatan
gelombang longitudinal V2. Untuk menentukan
karakteristik inklusi ini digunakan uji tak rusak
(UTR) ultrasonik, yaitu dengan meradiasikan
gelombang ultrasonik ke arah inklusi tersebut
seperti terlihat pada gambar di bawah ini.
Ternyata dari hasil pengamatan diketahui terdapat
4 buah sinyal yang diterima kembali oleh
transduser dengan selang waktu masing-masing
adalah ?t1, ?t2 dan ?t3. Sinyal pertama berasal
dari pantulan permukaan atas inklusi sedangkan
pantulan kedua berasal dari pantulan permukaan
bawah inklusi. Sinyal ketiga berasal dari
pembiasan ke dalam inklusi dengan sudut ? yang
kemudian menjalar pada sebagian permukaan
inklusi. Sinyal keempat berasal dari perambatan
melalui setengah dari permukaan inklusi.
Gelombang yang merambat pada permukaan inklusi
adalah gelombang permukaan dengan kecepatan
sebesar VR.
28

1. Buat persamaan-persamaan yang dapat dipakai untuk
   menentukan diameter dan kecepatan gelombang di
   dalam inklusi
2. Dengan menggunakan persamaan-persamaan tersebut
   di atas, hitung d, V2 dan VR bila diketahui V1
   6,3 km/s, ?t1 11,321 ?s, ?t2 12,943 ?s dan
   ?t3 22.016 ?s

29
?t1
V2
d
30
?t2
V1
90o
?
LR
L2
VR
V2
31
V1
?t3
VR