Banyak pemikiran masuk ke dalam membangun aset yang andal. Pengujian ekstensif adalah bagian dari proses yang harus dilakukan untuk memperkirakan daya tahan mesin, bahan, dan komponen. Pengujian dapat dilakukan secara destruktif atau non-destruktif.
Dalam artikel ini, kami membahas secara mendalam berbagai aspek pengujian destruktif dan kasus penggunaannya.
Apa itu pengujian destruktif?
Pengujian destruktif (sering disingkat DT) adalah metode pengujian yang dilakukan untuk menemukan titik yang tepat dari kegagalan bahan, komponen, atau mesin. Selama proses tersebut, item yang diuji mengalami tekanan yang akhirnya merusak atau menghancurkan material. Secara alami, suku cadang dan bahan yang diuji tidak dapat digunakan kembali dalam operasi reguler setelah menjalani prosedur pengujian yang merusak.
Pengujian destruktif umumnya dilakukan sebelum komponen memasuki produksi massal. OEM perlu mengetahui batasan produk mereka untuk memberikan perawatan yang tepat dan rekomendasi pengoperasian untuk mesin mereka.
Misalnya, boiler industri dikenal karena kemampuannya menahan tekanan besar dan suhu tinggi. Bahan yang dipilih untuk membangun boiler memainkan peran besar dalam menentukan peringkat tekanan dan suhu boiler. Kegagalan boiler industri dapat menyebabkan bencana di pabrik. Bahan yang digunakan untuk membangun boiler diuji secara ekstrem untuk mengidentifikasi tekanan maksimum yang dapat ditahannya. Dengan cara ini, hanya material dengan margin keamanan yang besar yang digunakan untuk membangun setiap boiler.
Siapa yang melakukan pengujian destruktif?
Pengujian destruktif dapat dilakukan secara internal atau dengan bantuan layanan pengujian eksternal.
Organisasi khusus seperti NASA akan melakukan pengujian destruktif di dalam fasilitas mereka. Perusahaan lain mungkin menyewa fasilitas pengujian material eksternal. Penyedia layanan pengujian material dapat melakukan pengujian destruktif atas nama OEM untuk memeriksa apakah komponen dapat bekerja dalam parameter yang diperlukan.
Keahlian fasilitas tersebut juga dapat digunakan untuk memilih bahan di tempat pertama. Laboratorium pengujian material memiliki serangkaian material yang sifat fisiknya diuji dan dicatat. Bahan dengan karakteristik fisik yang diinginkan dapat dipilih dari koleksinya. Di AS, laboratorium pengujian material bersertifikat Nadcap dapat digunakan untuk melakukan pengujian yang merusak.
Pengujian destruktif dilakukan oleh peneliti, ilmuwan, dan teknisi khusus. Siapa yang melakukannya ditentukan oleh jenis pengujian destruktif yang akan dilakukan . Umumnya, pengujian destruktif dilakukan dengan:
ilmuwan material
insinyur metalurgi dan polimer
ahli proses kimia dan elektrokimia
ahli analisis kegagalan
analis kontrol kualitas
pakar kepatuhan peraturan
Ini bukan daftar yang pasti, tetapi memberikan ide bagus tentang keahlian yang dibutuhkan untuk menjalankan proses, serta tujuan pengujian.
Perbedaan antara pengujian destruktif dan non-destruktif
Pengujian destruktif dilakukan dengan cara merusak benda uji yang sedang diuji. Sebaliknya, selama pengujian non-destruktif (NDT), item yang diuji tidak mengalami kerusakan fisik dan dapat digunakan dalam operasi aktif setelah pengujian.
Tabel berikut menunjukkan perbedaan utama antara kedua metodologi pengujian.
Perbedaan antara pengujian destruktif dan non-destruktif
Saat meninjau perbedaan ini, perlu diingat bahwa DT dan NDT umumnya digunakan untuk tujuan yang berbeda. Meskipun pengujian destruktif dapat digunakan untuk analisis kegagalan, pengujian ini berfokus untuk memastikan kualitas barang sebelum produksi massal.
Tes non-destruktif dilakukan pada komponen yang beroperasi untuk melihat tanda-tanda degradasi dini dan mencegah kegagalan peralatan. Mereka membantu tim pemeliharaan menjalankan pemeliharaan berdasarkan kondisi dan pemeliharaan prediktif.
Perlunya pengujian destruktif
Bahan yang menjalani pengujian destruktif rusak karena prosedur pengujian. Namun, pengujian destruktif memiliki banyak kasus penggunaan yang sah. Sering kali, pengujian destruktif dan penggunaan material dengan karakteristik khusus datang sebagai persyaratan peraturan .
Kenyataannya, mesin dan bahan memiliki karakteristik fisik dan kimia yang tidak cocok untuk semua kondisi. Misalnya, logam yang mudah terkorosi tidak cocok untuk digunakan di lingkungan yang sangat lembab.
Bahkan perusahaan konsumen besar seperti Apple menjadi korban yang tidak terlalu memperhatikan untuk menguji daya tahan desain produk mereka. pintu lengkung skandal, di mana iPhone 6 dan 6s mudah tertekuk di kantong yang ketat, disebabkan oleh pengawasan yang cukup jelas dan tes tikungan yang buruk yang dilakukan oleh teknisi atau kontraktor mereka.
Metode pengujian destruktif yang paling umum
Sebagian besar metode pengujian destruktif memiliki kasus penggunaan khusus. Dengan demikian, mereka harus mengikuti standar dan praktik terbaik tertentu. Namun, dalam kebanyakan kasus, pengujian ini dilakukan untuk menentukan sifat mekanik spesimen dan ketahanannya.
Dalam beberapa kasus, perusahaan perlu mengembangkan metode pengujian khusus untuk melihat bagaimana produk/item mereka berperilaku dalam kondisi operasi yang berbeda.
Metode pengujian destruktif yang lebih umum digunakan dibahas di bagian berikut.
Uji korosi
Sampel kuningan setelah 5 hari uji korosi semprotan garam (Sumber gambar)
Logam digunakan secara luas di banyak industri karena kekuatan tarik dan fleksibilitasnya. Namun, mereka juga rentan terhadap korosi. Karat pada material berbahan dasar besi, noda pada perak, patina pada tembaga dan paduan tembaga adalah contoh umum korosi. Ini menjadi masalah karena korosi menurunkan kekuatan tarik dan umur logam ini.
Pengujian korosi adalah metode pengujian yang dilakukan untuk menguji efektivitas tindakan ketahanan korosi yang diterapkan. Ini mencakup semua eksperimen dan proses untuk mencegah atau mengurangi masalah terkait korosi. Mengukur karakteristik dan laju korosi juga dapat dianggap sebagai bagian dari pengujian korosi.
American Society for Testing and Materials (ASTM International) memiliki seperangkat standar dan metodologi pengujian yang rumit untuk korosi di berbagai logam dan lingkungan. Jika diperlukan, protokol khusus dapat dikembangkan sesuai kebutuhan.
Uji kekerasan (HT)
Indentor yang digunakan untuk pengujian kekerasan (Sumber gambar)
Kekerasan material menentukan apakah komponen mengalami deformasi permanen karena stres. Kekerasan menunjukkan seberapa efektif suatu material menahan lekukan. Ini menunjukkan berapa lama suatu komponen dapat digunakan dan seberapa baik kinerjanya dari waktu ke waktu.
Skala Rockwell adalah ukuran yang umum digunakan untuk mengindeks kekerasan sehubungan dengan bahan referensi. Indentor digunakan untuk menembus material dengan gaya yang konsisten. Kedalaman penetrasi diindeks terhadap kedalaman penetrasi dalam bahan referensi. Jenis pengujian mekanis ini berbeda dengan uji benturan yang dilakukan menggunakan pengujian Charpy.
Sekali lagi, ASTM internasional menawarkan berbagai standar dan prosedur pengujian untuk mengukur kekerasan bahan yang berbeda.
Uji tarik (perpanjangan)
Peragaan uji tarik (Sumber gambar)
Pengujian tarik dilakukan dengan menerapkan gaya terkendali di seluruh bahan uji sampai gagal (retak, patah, dll). Benda uji dipadatkan atau dipanjangkan sesuai dengan karakteristik yang akan diukur. Pengujian tarik digunakan untuk mengetahui kekuatan material.
Sifat-sifat yang diukur adalah kekuatan tarik ultimat, kekuatan putus, perpanjangan atau reduksi maksimum. Berdasarkan pembacaan, insinyur dapat menghitung sifat fisik seperti modulus Young, rasio Poisson, kekuatan luluh, dan karakteristik pengerasan regangan.
Sifat-sifat ini digunakan untuk menentukan bahan mana yang harus digunakan ketika ada kebutuhan untuk menahan sejumlah besar gaya. ASTM International memiliki berbagai standar dan prosedur untuk berbagai jenis uji tarik.
Pengujian torsi
Peragaan uji torsi (Sumber gambar)
Pengujian torsi dilakukan dengan cara yang sama seperti pengujian tarik. Alih-alih kompresi dan perpanjangan, gaya torsi diterapkan pada material. Ini membantu menentukan gaya geser yang dapat ditahan material sebelum berubah bentuk.
Titik di mana material terpuntir dan putus adalah titik kegagalan material. ASTM dan ISO menguraikan standar dan prosedur pengujian untuk berbagai bahan dan kasus penggunaan.
Uji stres
Sebuah komponen mungkin mengalami berbagai jenis tekanan selama operasi. Pengujian stres adalah istilah umum yang digunakan untuk menggambarkan skenario di mana kami menerapkan kombinasi metode pengujian yang berbeda yang disebutkan di bagian sebelumnya.
Pengujian berfokus pada kekuatan yang diantisipasi terjadi selama operasi reguler. Misalnya, uji torsi sangat bagus untuk komponen yang akan digunakan sebagai poros motor listrik. Namun, uji torsi tidak berguna untuk material yang hanya akan mengalami beban tekan.
Pengujian lingkungan yang agresif
Mesin bekerja dalam kondisi lingkungan yang berbeda yang dipengaruhi oleh:
suhu
tekanan
kelembaban
salinitas
paparan bahan kimia
paparan pada elemen atau kekuatan alam lain
Bahan diuji berdasarkan karakteristik lingkungan tempat mereka akan beroperasi. Misalnya, bahan bangunan yang digunakan untuk membangun rumah pantai harus tahan terhadap salinitas, kelembapan, kondisi angin, dan faktor lingkungan lain di wilayah pesisir.
Pengukuran tegangan sisa
Pengeboran lubang sebagai bagian dari pengukuran tegangan sisa (Sumber gambar)
Tegangan sisa adalah tegangan internal yang dialami oleh komponen yang berbeda tanpa adanya beban eksternal. Ini adalah ukuran yang menentukan apakah suatu komponen dapat menahan beban ekstrim dan kondisi stres selama masa pakainya.
Difraksi sinar-X, difraksi Neutron, dan difraksi Synchrotron adalah tiga metode kompleks yang dapat digunakan untuk mengukur tegangan sisa.
Teknik sederhana mengebor lubang acak pada material dan menguji keseimbangan tegangan baru juga dapat digunakan untuk mengukur tegangan sisa (seperti yang terlihat pada gambar di atas).
Pengujian destruktif sangat penting untuk keandalan alat berat
Keandalan mesin sangat bergantung pada kualitas komponen yang digunakan. Sebuah aset hanya sekuat mata rantai terlemahnya. Pengujian destruktif memastikan bahwa hanya komponen dengan karakteristik fisik yang sesuai yang berakhir di mesin mereka.
Bahan yang tepat dan desain produk yang baik (yang menggabungkan toleransi kesalahan dan praktik terbaik lainnya) adalah ciri khas barang berkualitas – baik itu produk konsumen atau mesin industri.
Hasil pengujian destruktif ekstensif penting bagi produsen peralatan dan tim pemeliharaan yang harus merawatnya. Lagi pula, hasil ini juga digunakan untuk menentukan hal-hal seperti karakteristik pengoperasian, siklus penggantian, persyaratan perawatan, masa pakai yang disarankan, dll.
Bahkan barang-barang dengan kualitas terbaik pun akhirnya tunduk pada keausan dan penyalahgunaan yang teratur. Profesional pemeliharaan dapat menggunakan inspeksi NDT untuk mengawasi kondisi aktual aset mereka.
Dalam hal ini, metode pengujian non-destruktif dan destruktif memainkan peran penting dalam keandalan peralatan, meskipun metode tersebut digunakan pada titik yang berbeda dalam siklus hidup peralatan.
