Abstrak

Telah dilakukan investigasi kegagalan sudu turbin pada turbocharger yang beroperasi pada 40.000 rpm. Sudu turbin terbuat dari paduan-super nikel dan pengujian menunjukkan material memiliki komposisi, struktur mikro dan kekerasan yang sesuai. Kerontokan terjadi pada seluruh ujung sudu turbin akibat benturan sedangkan patah terjadi pada salah satu sudu turbin. Terlihat juga adanya retak pada seluruh sudu pada lokasi yang sama dengan lokasi patahnya sudu yang patah. Pengamatan fraktografi pada sudu turbin yang patah menunjukkan kegagalan sudu turbin diakibatkan oleh fatigue akibat tegangan torsi yang dialami sudu selama operasi.

Abstract

The investigation had been carried out on the failure of Ni-base superalloy turbine blades operated at 40.000 rpm. The turbine blade material was found satisfactorily with respect to composition, microstructure and hardness. Fracture occurred on one of the blades. The cracks originated from the edge of the blades observed on several unfractured blades at the same location with the fractured blade. Fractographical examination on fractured blade showed that the failure of the blades was attributed to fatigue, which developed due to concentration of torsional stress experienced to the blades during service.

I. PENDAHULUAN

Pada sistem turbocharger , turbin berfungsi untuk menggerakkan kompresor sehingga dapat menghisap udara atmosfir yang lebih banyak. Turbin ini digerakkan oleh gas buang hasil pembakaran mesin atau motor bakar. Sistem turbocharger ini digunakan untuk meningkatkan jumlah udara atau campuran bahan bakar-udara segar sehingga dapat meningkatkan daya motor sekitar 30-80%. Sebuah sistem mesin yang menggunakan turbocharger secara skematis diperlihatkan oleh gambar 1.Turbin yang digerakkan oleh gas buang ini mengalami putaran yang cukup tinggi yang dapat mencapai puluhan ribu rpm pada suhu yang tinggi pula, sehingga sangat rentan sekali terhadap kelelahan (fatigue) dan oksidasi komponennya terutama sudu turbin. Untuk mengakomodasi masalah ini biasanya sudu turbin terbuat dari material khusus yang dapat bertahan ter hadap oksidasi suhu tinggi dan putaran tinggi seperti baja taha karat austenitik dan paduan super (superalloys).

Suatu kegagalan telah terjadi pada turbin sistem turbocharger jauh di bawah umur normalnya. Turbin tersebut beroperasi padakecepatan putar 40.000 rpm dan seharusnya dapat bertahan sampai umur 10.000 jam. Akan tetapi setelah beroperasi selama 560 jam turbin mengalami kegagalan dan tidak dapat beroperasi kembali. Kegagalan terjadi setelah sebelumnya dilakukan overhaul (in-take manifold dibersihkan). Terdengar suara bising selama lima menit sebelum terjadi kegagalan turbin. Pada tulisan ini akan dipaparkan analisa kegagalan untuk mengetahui jenis kegagalan yang terjadi pada turbin.