Proses Pembuatan Pipa
Berbagai
macam proses berbeda yang digunakan dalam pemanufakturan (pembuatan) pipa,
dimana proses-proses tersebut dikelompokkan dalam empat klasifikasi yaitu:
1. Pipa
tanpa kelim dengan proses tempa (Wrought seamless pipe);
2. Pipa
tempa (Forged pipe);
3. Pipa las
(Welded pipe);
4. Pipa cor
(Cast pipe)
Sebagai contoh dari proses yang
digunakan dalam proses pembuatan pipa yaitu pipa yang dicor (cast)
secara sentrifugal dan dilakukan pengerjaan dingin melalui ekspansi hidrolik
yang akan mengubah struktur metalurgi dari coran tersebut. Pipa las juga
dilakukan peng-ekspansian dingin (pemuaian dingin) atau cold-reduced
melalui beberapa manufaktur untuk menghasilkan keseragaman daya tahan panas
material. Pemuaian dingin juga akan meningkatkan garis kekuatan luluh. Pada
setiap klasifikasi, sejumlah proses khusus dilakukan.
Pipa tanpa
kelim dengan proses tempa (Wrought
seamless pipe)
Pipa dengan
unsur Ferrous
Pipa baja biasanya terbuat dari baja
yang dihasilkan dari tungku perapian terbuka (open-hearth), tungku
perapian oksigen murni, pengubah bassemer, atau tungku perapian dengan listrik.
Seperti dalam pengecoran pada pipa baja dengan komposisi khusus digunakan
tungku perapian dengan induksi listrik, untuk menghasilkan cairan baja
tersebut.
Meskipun pembuatan pipa dari baja dicairkan dalam bassemer
dikurangi secara subtansi, pada tahun saat terjadi perang dunia II suatu
penemuan tentang oksigen dan udara-oksigen dalam peubah secara subtansi akan
meningkatkan kegunaan dari peralatan ini, terutama untuk baja karbon. Ada empat
metode yang digunakan yaitu
Penembusan
secara rotari (Hot rotary piercing)
Metode ini adalah metode yang paling
sering digunakan, yaitu penembusan satu atau dua piercing mills yang
dipanaskan, dimana piercing mills tersebut terdiri dari sepasang roller
silinder yang berputar pada arah yang sama dengan sumbu yang ditandukkan dari
masing-masing roller. Metode ini terdiri dari 4 proses yaitu piercing mill,
plug rolling mill, reeling mill, dan sizing mill.
Billet baja, pada temperatur forging
2200-2400F, didorong ke dalam piercing mill, dimana billet tersebut
dicekam oleh 2 roller yang berputar dan membawa billet ke titik penembus untuk
membentuk lubang sepanjang billet tersebut. Untuk pipa yang besar, dilakukan
operasi kedua yang serupa untuk mengurangi ketebalan dinding dan meningkatkan
diameter dan panjang billet yang telah dipiercing.
Billet hasil piercing masih berupa
tube yang kasar dan masih perlu dilakukan pengerjaan finishing untuk
menghasilkan pipa. Untuk pengurangan diameter dan ketebalan dinding yang lebih
jauh lagi serta meningkatkan ukuran panjang dilakukan dengan memutar billet ke
mandrel pada plug-rolling mill. Fungsi dari reeling mill, yaitu
untuk memoles bagian dalam dan luar permukaan tube serta untuk menempatkan
tube, yang mana bentuk oval masih terbentuk dan terlewatkan pada waktu proses
di plug-rolling mill.
Pipa jika diperlukan dilakukan reheated
untuk dilakukan penyesuaian ukuran diameter pipa yang diinginkan. Ukuran
diameter roller pada sizing mill ini lebih kecil dari pipa yang datang dari
reeling mill.
Proses
Pilger-mill
Pada proses
ini, mandrel dengan panjang 10ft dan diameter yang mendekati diameter bagian
dalam pipa kemudian ditekan ke ingot atau billet dengan penumbur hidrolik. Mandrel yang dibungkus di dalam ingot
diletakkan diantara roll dari pilger mill. Roll ini mempunyai bentuk kontur yang bubungan (Cam) dan berputar berlawanan
arah yang mana ingot ditekan oleh penumbur hidrolik dan mekanisme air-cylinder.
Perputaran dari roll menghasilkan efek yang ekivalen dari pukulan hammer yang
akan mengurangi/mereduksi dinding ingot melaui forging melawan mandrel dan
membawa ingot dan madrel melawan kembali penumbur dan karena alasan inilah
proses ini dinamakan proses rotary-forged.
Proses
Push-bench (cupping)
Pada
beberapa penggilingan pipa, ingot baja dipanaskan hingga temperatur 2300 F.
Kemudian diletakkan pada container melingkar dan dihantam hingga berbentuk cup.
Hantaman harus terukur hingga tekanan material mengikuti kontur dari container
dan, mengisi cekungan diantara dinding dan ingot. Ujung silinder yang tertutup
(Cup) di reheated dan ditekan, dengan ujung tertutup melalui rangkaian 3 sampai
12 die, dari berturut-turut pengurangan diameter, mounted pada horizontal bench. Proses
reheating diantara operasi penarikan mungkin diperlukan, mesin
mandrel-extracting kemudian mengendurkan mandrel dan menarik mandrel keluar
dari tube. Cup dipotong dengan gergaji melingkar. Pengerjaan akhir yaitu
cold-rolling atau meluruskan dari tube. Proses ini secara khusus cocok untuk
diameter kecil (hingga 4 in).
Proses
ekstruksi
Proses
ekstruksi terdiri dari dua peralatan yaitu penekanan vertikal (vertical
presses) dan penekanan horizontal (Horizontal presses). Pada horizontal presses penembusan dilakukan
pertama kali sebagai langkah yang terpisah atau cekungan digunakan dengan
mandrel dan die. Tungsten-chromium-carbon dan chromium-tunsten-molbdenum-alloy
steels dengan kekerasan mendekati 46 Rockwell C digunakan untuk mandrels dan
die serta peralatan lainnya. Glass merupakan pelumas yang paling efektif.
Billet di lapisi dengan lapisan dari bubuk glass yang menyebar ke selimut asbes
dari parasut yang mana mengirim billet dari tungku ke press.
Pada proses tubing dimana operasi
extruding selesai dalam beberapa detik, tube secara umum ditransferkan ke
reducing mill ketika masih pada temperatur hot forging. Baja karbon, paduan
baja dan stainless stell untuk tubing diproduksi dengan metode ini dengan
diamter dari 3/8 hingga 4 in dan dengan panjang pipa 30-60 ft, ukuran pipa dari
8-24 in dan ketebalan dinding dari 0.5-3 in.
Pipa dengan
unsur aluminium dan paduannya
Pipa dengan unsur aluminium dan
paduan dibuat dengan die dan proses ekstruksi mandrel pada ukuran 1 in dan lebih
besar lagi. Cekungan sekitar ingot digunakan dengan pengecoran cekungan atau
dibuat dengan pengeboran ingot padat. Setelah ingot di preheated pada
temperatur tertentu (tergantung paduan), ingot di ektruksi pada silinder
ekstruksi. Mandrel memanjang melalui ingot dan melalui die ekstruksi dan hal
itu menyediakan ruang anular untuk aliran aluminium ketika ingot ditekan.
Beberapa paduan memerlukan heat
treatment untuk mendapatkan sifat mekanis yang diinginkan. Ini dapat seperti
quenching atau pemisahan tungku heat treating.
Pipa dengan
unsur tembaga dan paduannya
Dalam
produksi pipa tanpa kelim dengan material tembaga atau paduannya karena tembaga
sejauh ini merupakan material yang tonase. Tembaga dan paduan diproduksi dengan
proses yang sama dan peralatan yang
sama, yaitu pengerjaan panas dan
pengerjaan dingin. Pipa tanpa kelim di buat dengan salah satu prinsip proses
dibawah ini:
1. Proses
penembusan panas; kebanyakan pipa dibuat dengan mesin Mannesmann. 3-12 ukuran
diameter tembaga padat atau billet paduan dipanaskan hingga 800-900C dan
dilewatkan pada dua roll.
2. Proses
ekstruksi; billet dipanaskan dari
temperatur 700-900 C tergantung paduannya. Dan diletakkan pada container atau
silinder baja yang membatasi billet panas ketika tekanan tinggi yang digunakan
untuk menekan logam melalui die.
3. Proses
Cup-and-Draw;
4. Proses
penarikan (Drawing Process);
5. Proses
tube-rolling
Pipa dengan
unsur Nikel dan paduannya
Pipa dengan
unsur nikel dan paduannya biasanya dibuat dengan ekstruksi dan cold-drawing.
Hasil dari proses ekstruksi ditekan atau shell diubah ke pipa atau tubing
dengan cold-drawing dan proses tambahan.
Proses Ekstruksi; proses ini paling
banyak digunakan. Extruded tubing dibuat dengan diamter luar 2.5 hingga 9 ¼ in;
ketebalan dinding 0.25 hingga 1 in, panjang maksimum antara 3 hingga 30 ft,
tergantung parameter lainnya. Pada penambahan ke tube silinder hal ini praktis
untuk menekan bentuk tubular dari geometri yang relatif dan simetris.
Pipa dengan
unsur titanium dan paduannya
Proses
ekstruksi merupakan teknik yang biasa digunakan untuk memproduksi pipa
titanium. Meskipun metode lainnya dapat digunakan, sebagian volume dari pipa
titanium dibuat dalam satu ukuran pada satu kali tidak membenarkan setting-up
volume dari mill yang tinggi. Proses ekstruksi ini sangat cocok untuk banyak
die merubah yang dibuthkan oleh titanium, proses ekstruksi didominasi secara
hidrolik, dengan operasi penumbur dalam bidang horizontal. Billet titanium
ditembus atau dibor terlebih dahulu sebelum di ekstruksi. Billet dipanaskan
mendekati 1800 F dan ditekan melalui die ke mandrel.
Forged Pipe
Pembuatan
Pipa yang ditempa diutamakan dalam ukuran pipa yang lebih besar dan ketebalan
dinding pipa yang lebih berat. Terdapat dua tipe dari forged pipe ini
yang terdapat dalam spesifikasi ASTM untuk testing dan material yaitu Forged
and bored pipe dan Hollow forged pipe. Pada forged and bored pipe,
billet baja atau ingot pertama kali dipanaskan pada temperatur hingga 2300 F
dan kemudian diteruskan dengan proses forging dengan menggunakan pemukul
forging atau penekanan berat untuk
mendapatkan pendekatan diameter 1 inci lebih besar dari diameter yang
diinginkan. Billet lalu di bubut untuk membuang kelebihan baja dan menghasilkan
diameter luar yang actual. Bagian dalam pipa dibor dengan pengeboran khusus
atau trepanning tool. Dengan proses ini banyak diproduksi pipa dengan diameter 10-30 in dan ketebalan
dinding 1.5- 4 in. Proses permesinan yang telah dilakukan juga mengijinkan
ketebalan pipa rata-rata untuk ditahan hingga mendekati batas minimum dari
dinding yang dibutuhkan oleh perancang dalam sistem perpipaan.
Pada hollow forged pipe, dimana pipa ini
diproduksi secara langsung dari cairan ingot baja dengan pembakaran dengan
listrik. Ingot dilakukan proses piercing panas hingga 2000-2200 F secara
penekanan vertical. Dan ingot kemudian ditransfer untuk ditarik (draw) secara
horizontal dimana hasil dari piercing di letakkan ke mandrel dan dikerjakan
melaui rangkaian ring die untuk menghasilkan ukuran yang diinginkan. Pipa
dengan ukuran 10-30 in dan ketebalan dinding sekitar 1.5 –4 secara normal
diproduksi secara komersial. Produk di lakukan proses permesinan pada diameter
dalam dan luar.
Welded Pipe
Pengelasan
dari piringan, skelp, atau koil kepipa dilakukan dengan pemanasan dan
pengelasan tempa untuk pipa las butt (butt-weld pipe) atau dengan pengelasan penyatuan
mengerjakan resistansi listrik, flash, pengelasan submerged-arc, gas inert
tungsten-arc welding, atau gas-shielded yang dapat digunakan pada pengelasan
metal-arc. Kelim yang dilas bisa secara kelim longitudinal pararel terhadap
sumbu dari pipa atau las spiral. Untuk material yang mengandung unsur ferrous
dilakukan furnace welded pipe dan fusion welded pipe.
Furnace
welded pipe
Atau yang
dikenal dengan continuous-welded atau butt-welded pipe hanya cocok untuk grade baja
karbon. Pipa secara umum dibuat dari tungku-perapian terbuka dan oksigen murni
baja bassemer.. Pipa FWD normalnya
dipertimbangkan biaya yang terendah pipa baja. Pipa ini digunakan perpipaan gas
tekanan rendah, perpipaan untuk air, udara, sistem uap air tekanan rendah dan
hal-hal yang serupa. Pipa FWD ini biasanya dibatasi ke ukuran 4 in atau lebih
kecil
Fusion
welded pipe
Pengelasan
penyatuan dari pipa dilakuakan dengan metode Resistance welding, induction
welding atau arc-welding. Metode resistance welding terdiri dari empat metode
yaitu:
1.
Flash
welding
2.
low-frequency
resistance welding
3.
High
frequency induction welding
4.
High-frequency
resistance welding
Proses
Arc-welding, dikerjakan secara komersil melalui proses submerged-arc-welding,
gas inert dari proses tungsten-arc-welding, dan gas-shielded yang dikomsumsi
pada proses metal-arc-welding. Submerged-arc-welding diaplikasikan untuk
karbon, paduan baja, stainless steel, dan high-nickel alloy pipe, biasanya diameter
8 inci dan lebih.
Pipa dengan
unsur Non ferrous
Proses
fussion-welding dapat dikerjakan untuk pipa dengan unsure non ferrous. Secara
ekstensif digunakan proses arc-welding.
Di atas dinding pipa, gas inert- gas tungsten-arc process secara luas
digunakan.
Aluminium dan alloys, sistem piping
dengan material ini dimanufaktur dengan salah satu proses resistance welding
atau proses arc-welding. Prosedur yang sama juga diberlakukan untuk pengerjaan pada
pipa bermaterial aluminium. Kecuali high-frequency induction welding tidak
boleh dikerjakan untuk piping kurang dari ¾ in diameter.
Untuk material tembaga dan
paduannya, paduan nikel, dan titanium dan paduannya proses pengelasan tidak
cocok digunakan.
Cast pipe
Pipa cor
dibuat dengan pengecoran statis atau pengecoran sentrifugal. Pada pipa
pengecoran statis secara umum dibatasi untuk pipa dengan ukuran panjang yang
relatif pedek. Katup, fitting dan komponen lain diproduksi dengan pengecoran dengan
pasir (sand casting).
Pipa cor
sentrifugal, diproduksi melalui baja yang dicairkan melalui busur listrik atau
perapian induksi ke dalam cetakan memutar dan membiarkan logam memadat dibawah
tekanan dari gaya sentrifugal. Cetakan biasanya diputar diputar pada sumbu
horizontal degan kecepatan 50-200 kali dari gravitasi.
Pipa cor sentrifugal diproduksi
dengan diameter luar 4-54 in dan panjang hingga 30 ft. keuntungan ekonomi
meningkat dengan diameter yang lebih besar dan ketebalan dinding pipa. Aplikasi
dari pipa ini digunakan untuk paper mill rolls, gun barrel dan lain-lain. Namun
pipa ini tidak dianjurkan untuk aplikasi pada temperatur tinggi(>1050 F),
dan tekanan tinggi (800psi). Beberapa material non ferrous juga diproduksi
dengan metode pengecoran statis dan sentrifugal.
Cast-Iron pipe
Pipa besi
cor memiliki umur yang relatif lama karena dinding yang berat dan ketahanan
yang baik terhadap korosi baik internal ataupun eksternal. Pipa ini digunakan
untuk sistem distribusi air dan gas dan jalur limbah dalam kota, khususnya
dibawah jalan aspal dimana sangat penting menggunakan material yang mempunyai
umur panjang untuk menghindari penggantian pipa.
Pipa besi
cor dibuat dengan 4 proses berbeda yaitu
1. Vertical Pit
Process
2. Horizontal
Process
3. Centrifugal
Casting in Sand Molds
4. Centrifugal
Casting in Metal Molds
Sampai saat
ini lebih 75 persen dari pembuatan pipa besi cor ini diproduksi dengan proses
pengecoran secara sentrifugal atau horizontal. Pipa dapat digunakan untuk
instalasi penyuplai air bawah tanah,, dan kontruksi gas bawah tanah.
Komentar
Posting Komentar