MATERIAL FABRICATION SELECTION

1. MATERIAL FABRICATION SELECTION Plant Design-5 SUG/TIP/FTP/UB 2009 Plant Design-SUG/2009

2. LINGKUP MATERIAL SELECTION Plant Design-SUG/2009

3. Materials of Construction • Sangat penting untuk diketahui ketahanan bahan terhadap panas (suhu tinggi) dan tingkat korosivitas terhadap bahan pangan yang diolah. • Beberapa logam dapat menyebabkan kerusakan pada bahan pangan (Cu & Fe tidak cocok untuk prosesing berlemak/ minyak). • Bahan plastik PE dan PP tidak cocok untuk pangan yang panas -> cemaran monomer penyebab carsinogenic. Plant Design-SUG/2009

4. JENIS BAHAN KONSTRUKSI • Bahan konstruksi untuk alat, mesin, perpipaan dan plat secara umum dikelompokkan menjadi 2 macam : A. Logam B. Non Logam Plant Design-SUG/2009

5. A. KELOMPOK LOGAM Besi dan Baja (Iron and Steel) • Bahan ini mempunyai ketahanan korosi yang relatif rendah, tetapi disukai karena harga yang relatif murah dibandingkan logam lain yang ketahanan korosi tinggi. • Untuk penanganan bahan asam, biasanya logam terebut dilapisi dengan coating atau epoxy. • Berbagai campuran besi dan baja, standar Ameran Iron and Steel Institute (AISI), contoh Aisi 1020 merupakan definisi campuran logam yang digunakan sbg : bar, wire, tabung. Plant Design-SUG/2009

6. Plant Design-SUG/2009

7. Stainless steel • Merupakan campuran antara Fe dengan Ni dan Cr. • Ada > 100 jenis stainless steel. • Logam tahan korosi yang banyak digunakan dalam industri pangan dan kimia, serta tahan panas. • Stainless steel 302 atau 304 mengandung Cr 18% dan Ni 8%. • Penambahan Mo untuk (tipe 316) menambah ketahanan korosi dan suhu tinggi. Plant Design-SUG/2009

8. Plant Design-SUG/2009

9. Plant Design-SUG/2009

10. Hastelloy • Merupakan campuran antara Ni, Cr dan Mo dan beberapa logam lain untuk menghasilkan logam yang tahan korosi. • Campuran dr 56% Ni, 17% Mo, 16% Cr, 5% Fe, 4% Tungsten, Mn, Si, C, P. • Harga sangat mahal. Plant Design-SUG/2009

11. Cu dan campurannya • Harga relatif murah, ketahan mekanis rendah, dan mudah dibentuk. • Tendensi larut dalam lar asam, tetapi mudah teroksidasi pada bagian permukaannya. • Tahan terhadap oksidasi udara, karena bag luar terbentuk CuO, tetapi, mudah larut dalam asam. • Tahan terhadap basa, kecuali NH4OH • Macam : Brass, Bronze, Admiralty, Muntz. Plant Design-SUG/2009

12. Secara umum campuran tembaga dengan kadar Zn tinggi tidak digunakan untuk lar. Asam dan basa, karena adanya kemungkinan dezincificatition. • Lapisan yang sedikit Zn relatif tahan terhadap larutan basa Plant Design-SUG/2009

13. Nickel & alloys • Nikel meunjukkan ketahanan korosi terhadap larutan basa. • Baja Nickel-clad banyak digunakan pada perlengkapan dalam produksi NaOH dan alkali lain. • Kekuatan dan kekerasan baja Ni hampir sama dengan baja carbon steel. • Monel merupakan campuran logam yang mengandung Ni 67% dan Cu 30%. • Monel lebih kuat dibanding Ni dan ketahanan korosi lebih baik diband. Cu atau Ni. • Inconel (77% Ni dan 15% Cr). Plant Design-SUG/2009

14. Alluminium • Lebih ringan dan relatif mudah dibentuk • Tahan terhadap serangan larutan asam, karena terbentuknya lapisan alumimium oksida. • Lapisan oksida tersebut melekat pada permukaan logam dapat melindungi lapisan, kecuali dengan adanya asam halogen atau alkali (tidak tahan). • Banyak digunakan dalam dapur rumah tangga Plant Design-SUG/2009

15. Lead • Timah putih murni kurang keras, tetapi dapat diperbaiki dengan penambahan silver, tembaga, antimony atau telurium; • Campuran tersebut banyak digunakan dalam industri kimia; • Tahan oksidasi akibat terbentuk lapisan pelindung dari garam sulfat, karbonat dan fosfat; Plant Design-SUG/2009

16. Tantalum • Sifat fisik sama dengan baja ringan; • Suhu lebur 2996oC atau lebih; • Tahan korosi seperti gelas, tetapi korosi oleh HF, alkali panas dan sulfur trioksida; • Tahan korosi terhadap semua sebagian besar asam, sehingga banyak digunakan untuk peralatan yang kontak dengan HCl. Plant Design-SUG/2009

17. Silver (Perak) • Kekuatan mekanis rendah; • Harga mahal; • Banyak digunakan sebagai pelapis atau hiasan; • Tahan korosi terhadap alkali dan asam organik panas • Tahan terhadap larutan asam halogen. Plant Design-SUG/2009

18. B. NON METAL • Glass dan glassed steel • Carbon dan graphite • Stoneware dan Porselin • Bata (brick) dan Bahan Semen • Karet dan Elastomer • Plastik • Kayu Plant Design-SUG/2009

19. Glass dan glassed steel • Ketahanan korosi sangat bagus, kecuali oleh HF dan larutan alkali panas; • Kekuatan mekanis kurang sehingga mudah pecah, akan tetapi kombinasi glass steel sangat tahan korosi dan kekuatan menyerupai baja; • Nucerite campuran composite keramik logam, sangat tahan korosi gas HCl, klorin,SO2 pada suhu 650oC. Plant Design-SUG/2009

20. Carbon dan graphite • Merupakan bahan murni, tetapi sebagian besar dalam bentuk oksida; • Banyak digunakan sebagai bantalan heat exchanger, pada pipa dan pompa. • Kelemahan bahan ini adalah mudah patah; • Ambang batas suhu pembakaran 350oC untuk Carbon dan 400oC untuk grafit. Plant Design-SUG/2009

21. Ketahanan terhadap asam dan bahan kimia sama seperti gelas; akan tetapi kekuatan mekanis lebih baik; • Daya insulator tinggi; • Porselain enamel digunakan sebagai pelapis baja, tetapi enamel memiliki ketahan kimia rendah. Plant Design-SUG/2009

22. Bata danBahan Semen • Bata banya digunakan sebagai bahan anti korosi, tetapi jika terlalu banyak kurang baik; • berbagai bahan semen banyak digunakan untuk bata; • Bahan standar seperti fenol, resin furane, poliester, sulfur, silikat dan lapisan epoksi; • Poliester yang berisi karbon dan furan sangat yahan korosi asam nonokidasi, garam dan pelarut. Plant Design-SUG/2009

23. Karet dan Elastomer • Karet alam dan sintetis banyak digunakan sebagai komponen struktural dalam industri; • Kekerasan dan kekuatan produk karet diperbaiki dengan penambahan beberapa bahan; • Hard rubber dibuat dengan penambahan S; • Vulcanized rubber tahan kuat dan tahan korosi asam sulfat dan HCl; Plant Design-SUG/2009

24. Karet alam tahan terhadap larutan asam mineral, alkali dan garam, tetapi mudah teroksidasi, larut dalam minyak benzena dan keton; • Karet khlorophene atau neoprene tahan terhadap ozon, sinar matahari, minyak, gasoline, dan pelaruit aromatik atau halogen; • Fluoro elastomer (Viton A, Kel-F) merupakan kombinasi yang bagus dan tahan suhu tinggi. Plant Design-SUG/2009

25. Plastik • Punya kelemahan terhadap suhu dan pengaruh tekanan; • Kelebihan angat ringan dan tidak menghantar arus listrik (insulator); • Biasanya plastik sangat tahan terhadap asam mineral lemah, dan pelarut anorganik; • Tetrafluoroethylene (TFE) tahan terhadap suhu 260oC, tahan alkali tetapi tidak pada F dan Cl; Plant Design-SUG/2009

26. PRODUK-PRODUK DARI PLASTIK Plant Design-SUG/2009

27. Clorotriflouroethylene (CFE) tahan asam dan alkali, serta suhu 175oC, kopolimer tetraflouroethylene dan hexaflouroetylene; • ABS (Acronytril butadiena styrena polimer tahan nonoksidator dan asam lemah, tapi tidak pd oksidator asam, suhu maksimal 65oC; • Cellulosa asetat butirat tahan asam, basa dan gasolin, tapi dengan Cl menjadi mengembang; Plant Design-SUG/2009

28. Nilon tahan beberapa bahan organik, tapi tidak oleh fenol, oksidator kuat dan asam mineral; • Polipropilena (PP) tahan kimia sama dg PE dan tahan suhu hingga 120oC; • Policarbonat plastik tahan suhu tinggi hingga 150oC, tahan asam mineral, tapi korosi oleh alkali kuat; • Thermosetting plastik yang diisi dengan asbestor, graphite atau silikat harga murah, tahan tekanan mekanis dan tahan kimia (kecuali alkali kuat). • Poliester resin yang yang diperkuat dg fiberglass, kekerasan bagus dan tahan kimia kecuali alkali. Temperatur limit 95oC. FRP (fiberglass reinforcement plastic). Plant Design-SUG/2009

29. Kayu • Punya kelemahan jika kena alkali akan terjadi hidrolisis dan larut (ingat ekstraksi selulosa pd pabrik kertas); • Baik untuk bahan yang tidak asam dan basa, pada berbagai industri pertanian, tak cocok ut industri kimia; • Sebagian besar kayu digunakan untuk kontruksi bangunan pabrik, bukan untuk alat proses pengolahan; Plant Design-SUG/2009

30. Proporsi olahan kayu Plant Design-SUG/2009

31. Faktor penentu kualitas kayu Plant Design-SUG/2009

32. Anatomi kayu untuk bangunan Plant Design-SUG/2009