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.

1.1. Pipa tanpa kelim dengan proses tempa (Wrought seamless pipe)

1.1.1. 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

1. 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, yang dapat dilihat pada

gambar 1.

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.

2. 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 pilger mill dapat

dilihat pada gambar 2 berikut.

3. 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 ini dapat dilihat pada gambar 3 berikut ini.

4. Prose ekstruksi

Proses ekstruksi terdiri dari dua peralatan yaitu penekanan vertikal (vertical

presses) dan penekanan horizontal (Horizontal presses). Lihat gambar 4 dan 5. 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.

1.1.2. 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.

1.1.3. 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

1.1.4. 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 sama dengan yang ditunjukkan pada gambar 5,

dan 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.

1.1.5. 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.

1.2. 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.

1.3. 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.

1.3.1. 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

1.3.2. 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.

1.3.3. 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.

1.4. 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.

PROSES PEMBUATAN PIPA

KLASIFIKASI PROSES PEMBUATAN PIPA :

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)

Nama Unsur Sifat-sifat Paduan C Mn P S Si

Meningkatkan ketahanan abrasi meningkatkan kekuatan dan respon perlakuan panas meningkatkan kekuatan luluh Meningkatkan mampu Meningkatkan kekuatan tarik dan mampu keras

Material yang digunakan adalah baja karbon rendah

Diagram Alir Pemilihan Bahan

I. PEMILIHAN PROSES

Gambar 1. Diagram alir pemilihan proses

Gambar 2. Bloom

Dalam proses pembuatan pipa ini, jenis material awal yang digunakan

adalah bloom. Pertama kali bloom yang telah mempunyai ukuran yang telah

memenuhi persyaratan untuk ukuran maupun beratnya dipanaskan dengan

menggunakan tungku berjalan (Walking Beam Furnace.) Seperti tergambar

pada gambar 3.

Gambar 3. Tungku Berjalan (Walking Beam Furnace)

Setelah melalui proses pemanasan bloom yang telah diskalakan

tersebut dimasukan kedalam proses press-piercing mill, dimana sebuah rak

dan pinion mendorng bloom berjalan melalui circular roll dan fixed bullet

shaped point. Hasil dari proses ini adalah material yang berdinding tebal.

Untuk gambaran dari proses ini dapat dilihat pada gambar 4.

Gambar 4. Press Piercing Mill

Selanjutnya benda yang dihasilkan ditransfer ke elongator / equalizer

mill (Rotary Piercer). Adapun tujuan dari proses ini adalah untuk

mendapatkan diameter dan tebal dinding yang sesuai dengan yang diinginkan.

Untuk prosesnya tergambar pada gambar 5.

Gambar 5. Elongator / Equalizer Mill

Kemudian pipa yang telah terbentuk diluruskan dengan tujuh buah rol

melawati sebuah mandrel, seperti yang digambarkan pada gambar 6.

Gambar 6. Mandrel mill dengan tujuh buah rol yg berbeda.

Setelah itu dilanjutkan dengan pemasukan kedalam walking beam

reheating, dengan tujuan untuk menjaga suhu pada pipa tersebut. Untuk

selanjutnya dilalui pada Stretch Reducing Mill sehingga didapatkan ukuran

akhir yang diinginkan, seperti tergambar pada gambar 7.

Gambar 7. Walking beam reheating

Gambar 8. Stretch reducing mill

Setelah serangkaian proses tersebut diatas dilanjutkan dengan proses

pendinginan. Disini proses pendinginan dilakukan dengan cooling bad

(gambar 9) dengan menggunakan pendinginan udara.

Gambar 9. Colling bad

Kemudian dilanjutkan dengan dimasukan keruang penyimpanan(storage area)

(gambar 10) untuk mendapatkan panjang yang diinginkan.

Gambar 10. ruang penyimpanan (storage area). untuk selanjutnya dilakukan proses heat treatment, seperti pada gambar 11.

mula-mula dimasukkkan ke dalam tungku austenit pada temperatur 1900 o F

yang bertujuan untuk menambah kekuatan dan kekerasan permukaan dan

dilanjutkan dengan proses quenching dengan media air agar membuat material

menjadi kuat dan keras tetapi proses ini mengakibatkan material menjadi getas

pada permukaan maka dari itu dilakukan proses tempering untuk mengurangi

kadar karbon yang terperangkap dan mengurangi tegangan sisa. Setelah itu

dilakukan proses sizing mill untuk mengurangi ukuran diameter penampang

dan menghaluskan permukaan, untuk menjaga pengaruh sifat-sifat fisik tetap

utuh maka pipa tersebut dipanaskan dengan warm rotary straightener. Setelah

itu dilakukan proses finishing.

Gambar 11. Proses Heat Treatment