| dc.contributor.author | Prasetyo, Imam | |
| dc.date.accessioned | 2022-03-17T08:23:29Z | |
| dc.date.available | 2022-03-17T08:23:29Z | |
| dc.date.issued | 2022-03-17 | |
| dc.identifier.citation | IEEE | en_US |
| dc.identifier.uri | https://library.universitaspertamina.ac.id//xmlui/handle/123456789/5749 | |
| dc.description | Evaluation of structural integrity is an important matter in the industrial field. In the field of
electrical power generation, structural failure is generally caused by creep and oxidation.
This study is about Stress Intensity Factor computation as a failure parameter to determine
critical size of the crack which triggers thinning of the tube wall leading to early creep.
The objectives of this research are (1) to compute the Stress Intensity Factors for external
surface crack of oxide scale on the outer surface of tube, (2) to determine the effect of crack
geometry on Stress Intensity Factors, and (3) to determine the effect of Young’s Modulus of
oxide scale on Stress Intensity Factors. The proposed methodology to compute the Stress
Intensity Factors is a finite element model and numerical method. Bi-material tube models
with an external surface crack subjected to internal pressure for given crack geometry and
Young’s Modulus are simulated. The relative depth ratio 𝑎⁄𝑡 varied by 0.2 and 0.5, the
elliptic ratio 𝑎⁄𝑐 varied by 0.4 and 1.0, while the Young’s Modulus of oxide scale is varied
by 150 GPa, 180 GPa, and 210 GPa. Based on simulation and validation that have been
carried out, it is obtained that the curve trend is concordant to the published technical report
with a percentage error of less than 5%.
The result of the study shows that the highest SIF occurs on 210 GPa oxide scale with a 𝑎⁄𝑡
= 0.5 and 𝑎⁄𝑐 = 0.4 configuration with a value of 27.3 𝑀𝑃𝑎√𝑚𝑚. While the lowest SIF
occurs on 150 GPa oxide scale with a 𝑎⁄𝑡 = 0.2 and 𝑎⁄𝑐 = 0.4 configuration with a value
of 9.1 𝑀𝑃𝑎√𝑚𝑚. It is also known that crack geometry affects the magnitude of Stress
Intensity Factors. Higher SIFs tend to occur at greater relative depth 𝑎⁄𝑡 and at an elliptic
ratio 𝑎⁄𝑐 which is further away from value of one. Finally, it is also known that Young’s
Modulus of oxide scale affects the value of Stress Intensity Factors. The higher the modulus,
the greater the value of SIFs. | en_US |
| dc.description.abstract | Integritas struktural merupakan faktor fundamental penunjang keberlangsungan operasi di
dunia industri. Pada bidang pembangkitan listrik, kegagalan struktur umumnya dipengaruhi
oleh creep dan oksidasi. Penelitian ini tentang perhitungan Stress Intensity Factor sebagai
parameter kegagalan untuk menentukan ukuran kritis retak yang memicu penipisan dinding
pipa sehingga berpotensi menyebabkan creep sebelum waktunya.
Tujuan dari penelitian ini adalah (1) menghitung nilai Stress Intensity Factors untuk retak
permukaan pada oxide scale di dinding eksternal pipa, (2) menentukan pengaruh geometri
retakan pada oxide scale terhadap Stress Intensity Factors, dan (3) menentukan pengaruh
modulus elastisitas oxide scale terhadap Stress Intensity Factors. Metode yang digunakan untuk memperhitungkan Stress Intensity Factors berupa model elemen hingga dan metode
numerik. Model pipa bi-material dengan retak permukaan eksternal yang dikenai tekanan
internal untuk berbagai geometri retak dan modulus elastisitas disimulasikan. Rasio
kedalaman relatif 𝑎⁄𝑡 divariasikan sebesar 0,2 dan 0,5, rasio eliptis 𝑎⁄𝑐 divariasikan sebesar
0,4 dan 1,0, sementara modulus elastisitas oxide scale divariasikan sebesar 150 GPa, 180
GPa, dan 210 GPa. Berdasar simulasi dan validasi yang telah dilakukan diperoleh tren kurva
yang sesuai terhadap laporan teknis terpublikasi dengan galat kurang dari 5%.
Hasil penelitian menunjukkan SIF terbesar terjadi pada oxide scale 210 GPa dengan
konfigurasi 𝑎⁄𝑡 = 0,5 dan 𝑎⁄𝑐 = 0,4 yang bernilai 27,3 MPa√mm. Sementara SIF paling
kecil pada oxide scale 150 GPa dengan konfigurasi 𝑎⁄𝑡 = 0,2 dan 𝑎⁄𝑐 = 0,4 yang bernilai 9,1 MPa√mm. Diketahui juga geometri retakan mempengaruhi besar Stress Intensity
Factors. SIFs yang lebih besar cenderung terjadi pada kedalaman relatif 𝑎⁄𝑡 lebih besar dan
rasio elipstis 𝑎⁄𝑐 tidak sama dengan satu. Terakhir, diketahui modulus elastisitas oxide scale
berpengaruh terhadap nilai SIFs. Semakin tinggi modulus elastisitas oxide scale semakin
besar nilai SIFs. | en_US |
| dc.title | Perhitungan Stress Intensity Factors untuk Retak Permukaan pada Oxide Scale di Dinding Eksternal Pipa pada Pembangkit Listrik Tenaga Uap | en_US |
| dc.title.alternative | Stress Intensity Factors Computation for External Surface Crack of Oxide Scale on the Outer Surface of Tube in Steam Power Plant | en_US |
| dc.type | Thesis | en_US |
