CIRCUMFERENTIAL INHOMOGENITY ANALYSIS IN G.A. SIWABESSY REACTOR’S PRIMARY COOLING PIPE

Abstract

ABSTRACT

In the in-service inspection conducted to G.A. Siwabessy reactor’s primary cooling system pipe, it was found the presence of inhomogenity inside of welding part. To verify whether the inhomogenity could be tolerated or not, comparative data from welding pre-service inspection is needed. Unfortunately, this weld wasn’t covered in pre-service inspection. Therefore, this inhomogenity needs to be analyzed. The purpose of this study is to evaluate the stress intensity factor of the inhomogenity, whether it is within a limit value or not and to predict the crack growth. Analysis were performed based on fracture mechanics theory using parameter of stress intensity factor. Two models were used for calculation approach that are plane crack model and semi-elliptic crack model. Hence, in order to predict the length of inhomogenity in the future, crack growth calculations were performed. The results showed that stress intensity values from both two models are remain below fracture toughness value of pipe’s material. Besides that, stress intensity factor from plane crack model is higher than those from semi-elliptic crack model. Under consideration that inhomogenity has an arc shape in actual, thus, stress intensity factor from this inhomogenity still low enough compare to the fracture toughness. Crack growth calculation’s results showed that after 300^th cycle of loading, the length of inhomogenity reaches approximately 2 mm. Based on operation data of G.A. Siwabessy reactor, 300 cycle number is corresponds to 30 years operation. Based on these results it could be concluded that the presence of inhomogenity in the welding part does not affect the structure’s integrity of piping system.

Keywords : Inhomogenity, fracture mechanics, fracture toughness, stress intensity factor, crack growth

ABSTRAK

Pada pelaksanaan in-service inspection terhadap perpipaan sistem pendingin primer reaktor G.A. Siwabessy diketahui adanya inhomogenitas pada salah satu sambungan lasan pipa. Untuk memverifikasi apakah inhomogenitas ini dapat ditoleransi atau tidak, diperlukan data pembanding hasil pemeriksaan lasan pada saat fabrikasi. Namun, ternyata pada saat fabrikasi, sambungan lasan ini tidak mengalami pemeriksaan. Oleh karena itu, dalam rangka menetapkan apakah keberadaan inhomogentitas ini dapat ditoleransi atau tidak perlu dilakukan analisis terhadap inhomogenitas tersebut. Tujuan penelitian ini adalah untuk melakukan evaluasi stress intensity factor inhomogenitas di dalam pipa apakah masih berada di dalam batas nilai dan untuk memprediksi perambatan retak. Analisis dilakukan berdasarkan teori fracture mechanics dengan menghitung stress intensity factor inhomogenitas. Dalam perhitungan ini digunakan dua model untuk pendekatan, yaitu model retak planar dan model retak semi-ellips. Selanjutnya, untuk memprediksi panjang inhomogenitas di masa yang akan datang, dilakukan juga simulasi perambatan retak. Hasil-hasil analisis memperlihatkan bahwa nilai stress intensity factor berdasarkan model retak bentuk planar dan retak bentuk semi ellips masih jauh di bawah nilai fracture toughness material pipa. Selain itu, nilai yang dihasilkan berdasarkan model retak bentuk planar lebih besar dibandingkan dengan model retak bentuk semi ellips. Mengingat bentuk inhomogenitas yang berupa busur lingkaran, maka nilai stress intensity factor yang sesungguhnya dari inhomogenitas tersebut jauh lebih kecil dibandingkan dengan nilai fracture toughness. Sementara itu, untuk hasil simulasi perambatan retak menunjukkan bahwa pada siklus pembebanan ke-300 memberikan panjang sekitar 2 mm. Berdasarkan data operasi reaktor G.A. Siwabessy, jumlah siklus sebanyak 300 kali setara dengan pengoperasian reaktor selama 30 tahun. Berdasarkan dua hasil tersebut dapat disimpulkan bahwa keberadaan inhomogenitas pada sambungan lasan tidak berpengaruh terhadap integritas struktur sistem perpipaan.

Kata kunci : Inhomogenitas, fracture mechanincs, fracture toughness, stress intensity factor, pertumbuhan retak