Thursday, December 30, 2010

Selamat tahun baru 1432H dan 2011


Assalamu'alaikum,selamat menyambut tahun baru hijriah 1432H dan tahun 2011 (sekalipun Safar 1432H menjengah),pastinya akan tersingkap kalender baru dalam hidup dan impian kita sebagai hamba Allah yang sentiasa mengharapkan redhaNya..sekalipun baru bermula dalam dunia blog baru2 ni,insyaAllah kawan akan terus kongsi dan berdiskusi bersama rakan2 seperjuangan dalam menyampaikan ilmu2 kurniaan Allah ini..sekalipun December 2010 kawan tidak dpt post di sebabkan ade kekangan masa menyelesaikan laporan-laporan untuk Talisman Malaysia Limited,insyaAllah kawan akan susun dan cuba sampaikan apa yang kawan dapat sepanjang 2 bulan di perairan Malaysia-Vietnam..mudah2an projek selepas ini ExxonMobil dan project2 lain akan membuatkan kawan lebih matang dalam menguraikan terma2 kejuruteraan dalam bidang kakisan dan perlindungan nya...terima kasih Shaiful RIzam dan Nuruddin kerana mencetuskan idea untuk kawan mencoret perjalananku di samuderaNya

Sunday, November 28, 2010

CP untuk Perlindungan Keluli Kapal


Perlindungan Katod untuk perlindungan keluli kapal.
Mohd Nuruddin Bashah
B.C Hons (Engineering) Material

Terima kasih buat artikel yang sangat bermakna sampai kawan pun tercari-cari mana sistem ni di dalam kapal,tapi mungkin agak sukar sebab kawan bukanla krew marin tapi krew projek.InsyaAllah ade kesempatan dan peluang akan dapat dipertemukan dengan sistem perlindungan katod ini di depan mata.Walau apapun kredit kepada En Nuruddin Bashah atas artikel anda.Tahniah..=)

Kapal adalah pengangkutan klasik yang kekal hingga hari ini sama ada dibina menggunakan kayu, fiber atau keluli. Kakisan atau karat adalah musuh utama bagi kejuruteraan pembinaan kapal malah baik dari aspek penyelesaian penggantian penggunaan besi tempa yang berkarbon tinggi kepada keluli tahan karat dan besi karbon biasa perlitik, ataupun perlindungan karatan melalui pelbagai teknik lain.

Persoalan yang bermain diminta jurutera kapal untuk menetukan jenis perlindungan yang sesuai antaranya ialah apakah bentuk metod pelrindungan yang sesuai. Apakah metod yang paling menjimatkan pengeluar serta efisyen untuk kegunaan jangka panjang? Jika pengecatan diperlukan, apakah jenis cat, gred dan piawaian cat yang ingin digunakan? Jika menggunakan perlindungan jenis anod terkorban, berapa banyakkah anod yang ingin dipasang dan apakah bahan yang paling optimum digunakan.

Kakisan adalah satu gejala pengurangan gred sesuatu bahan secara semulajadi sama ada dengan faktor sekitar atau faktor teknikal yang disebabkan oleh manusia. Salah satu contoh kakisan yang utama di dalam dunia adalah karatan. Selalunya dalam kejuruteraan kakisan, istilah kakisan (corrosion) selalunya disamaertikan dengan karatan (rusting). Jadi dalam makalah ini istilah kakisan akan merujuk kepada karat sepertimana tanggapan umum. Kakisan adalah satu proses elektrokimia yang melibatkan arus elektrik sama ada dalam skala yang besar mahupun mikro. Perubahan logam apabila karat adalah melibatkan proses anodik iaitu proses pengurangan gred bahan yang tulen dan elok kepada bentuk bergred rendah iaitu logam karat melalui persamaan umum di bawah;

M → M+ + e-

Fe → Fe2+ + 2e-

Proses ini menghasilkan elektron bebas yang keluar darioada komposisi logam menuju ke permukaan logam yang menerima proses katodik. Jika ada dua logam yang didekatkan, kakisan hanya berlaku pada logam yang memiliki ciri elektronegatifan tinggi di mana logam tersebut lebih reaktif dan mudah mengeluarkan elektron. Katod pula adalah loga yang lebih stabil kerana menerima elektron daripada logam anod, dan ia telah terselamat daripada kakisan.

Daripada teori umum inilah muncul satu kaedah mengelakkan kakisan melalui perlindungan katodik iaitu menjadikan mana-mana bahagian yang ingin diselamatkan sebagai katod. Jika dalam sistem marin tentulah bahagian badan kapal akan diutamakan untuk diselamatkan daripada kakisan air laut. Maka bahagian ini perlu dijelmakan menjadi katod manakala bahagian tertentu pula dijadikan anod. Untuk mengelakkan seluruh bahagian kapal menajdi mangsa karat, maka anod diambil daripada bahan tambahan yang dipasang pada badan kapal untuk dikorbankan menjadi karat. Anod selalunya dipilih daripada bahan zink dan magnesium kerana lebih reaktif berbanding keluli kapal yang selalnya memiliki spesifikasi besi karbon biasa pearlitik dengan sedikit bahagian dengan besi tahan karat austenitik. Anod yang dipasang itu akan menderma elektron kepada badan kapal untuk menjadikan badan kapal, malah seluruh struktur kapal sebagai katod.

Pertama kali teknik perlindungan katod digunakan adalah pada sekitar tahun 1820an oleh Sir Humphrey Davy . Davy mengkaji bagaimana cara untuk menyelamatkan kuprum daripada karat. Apabila disambungkan dawai dengan zink yang lebih reaktif daripada kuprum ternyata kuprum tidak terkarat. Maka terciptalah sistem selamatkan logam iaitu perlindungan katod.

Pada 1936 Pertubuhan Perlindungan Katod Benua Tengah telah dibentuk untuk membincang dan memperhalusi teknik perlindungan katod ini. Pertubuhan ini kemudiannya menjadi ‘National Association of Corrosion Engineers’. Pada 1939 pula teknik ini digunakan untuk menyelamatkan paip-paip gas dan minyak di Bahrain.

Kerugian negara maju seperti Amerika Syarikat akibat karat dalam bidang perkapalan dan marin adalah dianggarkan sebanyak $2.7 billion setahun .Kos penyelenggaran dan pembaiki semula dianggarkan $0.8 billion setahun da jumlah ini kian bertambah dari tahun ke tahun.

Pembangunan pesat dalam sistem perlindungan katod ini dilakukan oleh pihak Amerika Syarikat untuk menyelamatkan pelantar minyak, sistem perpaipan serta dinding kapal. Menjelang perang dunia kedua, Amerika banyak mengaplikasikan sistem ini untuk memastikan keselamatan tentera marinnya. Kini piawaian yang digunakan untuk sistem perlindungan katod sebgai contoh adalah piawaian BS 7361 Bahagian 1 1991 'Perlindungan Katod bahagian 1 – Kod untuk aplikasi tanah dan marin' Institut Piawaian British, U.K.

Terdapat dua kaedah untuk menyelamatkan badan kapal melalui perlindungan katod ini iaitu melalui impressed current chatodic protection (ICCP) atau melalui kaedah sacrificial anodes atau pun anod terkorban melalui prinsip galvani.

Teknik ICCP

Sumber tenaga elektrik DC (arus terus) digunakan untuk mengeluarkan elektron. Hal ini mengantikan peranan anod untuk menderma elektron kepada bahagian yang ingin kita lindungi. Sumber elektrik tersebut akan disambung dengan menghubungkan katodnya kepada bahagian badan kapal, manakala anodnya disalurkan kepada bahan tertentu untuk menerima ion positif da bukannya untuk dijadikan korban kakisan.

Antara kompenen penting sistem ini ialah ;

i) Anod lengai yang tidak reaktif

ii) Sumber tenaga elektrik DC.

iii) Kurang rintangan antara anod dengan badan kapal.

Bahan-bahan yang sesuai untuk digunakan sebagai anod tidak terguna (non-consumable anodes) atau anod lengai untuk sistem ICCP ini perlulah memiliki ciri berikut iaitu;

a. tahap pengaliran elektrik yang baik.

b. Kadar karatan yang rendah. Tidak sesuai menggunakan magnesium dan zink kerana tidak ekonomi dan perlu kerap ditukar akibat kakisan padanya.

c. Ciri mekanikal yang baik iaitu tahan tegasan dan tekanan yang dikenakan padanya.

d. Mudah dibentuk untuk disesuaikan dengan kondisi badan kapal.

e. Rendah kos penyelenggaraan.

f. mampu menahan arus elektrik tinggi yang berterusan tanpa menerbitkan lapisan oksida pada permukaannya.

Anod pada sistem ICCP adalah berbentuk tiub dan rod solid. Bahan yang sesuai digunakan sebagai anod tidak terguna ialah bahan magnetik iaitu logam dengan struktur BCC ( kubus berpusat badan) , bahan berkorban seperti grafit, besi tinggi silikon(14-18% Si), Plumbum oksida, Aloi Plumbum, bahan logam plat seperti tantalum, niobium, titanium).


Contoh anod yang digunakan dalam perlindungan katod jenis ICCP untuk kapal.

Rajah dibawah menunjukkan contoh penggunaan kaedah ICCP untuk mengelak karatan pada tangki atau paip bawah tanah.


Arus terus dipasang dan disebarkan kepada badan kapal seluruhnya. Anod tidak terguna disambung kepada hujung positif manakala badan kapal disambung dengan hujung negatif untuk dijadikan katod. Sistem ICCP akan mengawal jumlah elektrik yang dugunakan agar tida melampau dan merosakkan bahan lain dalam struktur kapal dan menghasilkan pelrindunga karat yang lebih optimum. Sebenarnya sistem ICCP adalah sistem sekunder yang bersifat kecemasan. Kapal selalunya akan dicat dengan cat anti karat. Cat akan berfungsi sebagai penghalang keluli daripada bersentuhan dengan air laut yang kaya dengan natrium klorida serta mempasifkan permukaan keluli. Apabila cat tercalar, terhakis atau terkupas, barulah sistem ICCP akan mengedarkan arus elektrik ke seluruh kapal dan bahan anod.

Perlindungan melalui anod terkorban

Kaedah kedua untuk perlindungan katod adalah menggunakan teknik anod terkorban. Antara perkara penting dalam sistem ini ialah keperluan menyediakan

i) bahan anod terkorban.

ii) Pematerian berterusan kepada struktur yang ingin dilindungi atau terdapat penghubung konduktor antara anod dengan bahan yang ingin dilundungi.

iii) Tiada halangan penebat antara badan kapal dengan anod tersebut.

Metod ini menghendaki kita memilih bahan yang lebih reaktif untuk mengeluarkan elektron. Selalunya zink, aluminium dan magnesium digunakan kerana mampu mengelurakan elektron dalam keadaan berair.

Sebagai misalan Zink telah digunakan sebagai anod terkorbanuntuk perlindunga katod bahan-bahan marin sejak tahun 1824 lagi. Anod zink moden selalunya memiliki kandungan zink (99.99%) dialoikan dengan aluminium kadmium bersama beberapa bahan terhad seperti plumbum, besi kuprum. Reaksi kimia yang berlaku apabila anod ini dipasang pada kapal ialah;

Zn----------> Zn2+ + 2e-

Manakala pada keluli badan kapal pula;

Fe2+ + 2e- ---------> Fe (katod)


Contoh perlindungan katod jenis anod terkorban yang menggunakan zink.

Perlindungan katod jenis anod terkorban selalunya dipasang pada hujung belakang kapal kerana kakisan cat pada kapal kerap berlaku. Hal ini disebabkan putaran ombak kuat akibat pusingan kipas kapal yang berterusan. Di sinilah anod berperanan menggantikan cat untuk melindungi belakang kapal daripada terus berkarat. Propeler (kipas) kapal yang kerap menggunakan bahan bukan besi seperti kandungan kuprum yang tinggi menyebabkan kipas menjadi lebih katod berbanding hujung belakang badan kapal. Maka anod akan menyeimbangkan kecenderungan karat agar menumpu kepada anod terkorban yang dipasang tersebut


Contoh satu set perlindungan katod jenis ICCP

Kelebihan penggunaan Perlindungan Katod berbanding teknik biasa seperti cat dan

Penggalvanian

Kelebihan utama menggunakan teknik perlindungan katod ialah ia boleh dipercayai untuk melindungi badan kapal secara terus menerus sama ada menggunakan anod terkorban mahupun ICCP. Ia juga meyakinkan jika cat pada kapal terguris atau calar.

Sistem ICCP dipilih juga kerana mampu melindungi kapasiti yang luas dan besar kerana para meter yang perlu diubah semasa mengubah saiz badan kapal hanyalah kapasiti aeus elektrik yang digunakan tanpa mengubah kedudukan anod dan pendawaian yang lain.

Dalam praktikal kejuruteraan marin, perlindungan ini juga menyakinkan untuk struktur marin yang tenggelam di dalam air masin yang cukup mudah menghasilkan karatan retak natrium.

Rekabentuk untuk sistem perlindungan yang moden memerlukan jurutera mengambil kira keperluan arus yang digunakan mengikut kapasiti kapal dan spessifikasi keluli badan kapal tersebut, kekuatan anod untuk menahan pembumian arus, kuantiti anod yang digunakan serta kedudukan yang paling sesuai untuk dipasang, pemeriksaan dan penyelenggaraan yang diperlukan.

Menurut James B. Bushman daripada Konsultan Kejuruteraan di Ohio Amerika Syarikat dalam tulisannya Rekabentuk Perlindungan Katod ICCP, terdapat juga kelemahan dan kekurangan jika menggunakan sistem perlindungan katod ini. Antaranya ialah penggunaan cas elektron secara melampau boleh mempercepatkan karatan pada struktur kapal yang mengandungi plumbum dan aluminum kerana persekitaran beralkali tercipta pada bahagian katod. Keadaan beralkali ini boleh menghakis sesetengah cat pada badan kapal. Evolusi hidrogen pada permukaan keluli yang berkekuatan tinggi boleh menyebabkab kerapuhan hidrogen yang semesstinya mengurangkan kekuatan keluli kapal. Kegagalan katastrofik (catastrophic) juhga boleh terjadi. Dari segi penyelenggaraan, ICCP kerap mengalami masalah kerosakan suis dan fius yang menyebabkan ketidakkawalan arus yang terlepas ke badan kapal. Serakan ion posistif juga kerap tersesat serta mengenai struktur kapal yang ingin dilindungi dan ia menyebabkan karatan boleh berlaku (stray current corrosion).

Namun begitu penyelesaian karatan pada kapal hanya mampu diselesaikan secara menyeluruh jika jurutera berjaya mengadunkan teknik pengecatan, penggalvanian, ICCP, anod terkorban serta penggunaan bahan keluli yang sesuai dengan kapasiti dan suhu perlayaran kapal tersebut. Walau apapun, bidang kejuruteraan kapal ini adalah satu bidang yang amat luas, malah kian berkemabang apabila dimajukan melalui perkongsian pintar antara negara maju dan negara membangun yang memiliki jenis air laut dan iklim yang berbeza.


Saturday, November 27, 2010

Apa itu Kakisan?What's Corrosion?

Gambar:Ammonite-Corrosion

Sedikit sebanyak info untuk dunia 'corrosion' sekadar ulangkaji teori asas kakisan =)

Kakisan adalah kegagalan, kerosakan ,kemerosotan atau 'degradasi' logam akibat tindak balas redoks antara suatu logam dengan oksidan yang memberikan hasil tindakbalas atau zat yang lain. Dalam bahasa yang paling mudah, kakisan ialah kemerosotan bahan-bahan oleh saling tindak kimia dengan persekitaran mereka. Kakisan juga disebut sebagai karat. Contoh kakisan yang paling lazim adalah pengaratan besi.Perkataan Kakisan kadangkala diaplikasikan untuk degradasi plastik, kayu dan konkrit, tetapi umumnya merujuk kepada logam-logam.(namun saya sendiri masih mencari-cari apakah dan bagaimanakah 'degradasi' plastik atau polimer ini)

Ketika kakisan bermula, logam akan mengalami pengoksidaan, sedangkan oksigen (udara) mengalami tindakbalas penurunan Karat logam umumnya adalah berupa oksida atau karbonat. Formula kimia karat besi adalah Fe2O3.nH2O, suatu zat padat yang berwarna coklat-merah.

Kakisan merupakan proses elektrokimia. Pada kakisan besi, bahagian tertentu dari besi itu dinamakan sebagai anod, di mana besi mengalami pengoksidaan.Sila lihat gambarajah ini

Berikut adalah tindak balas yang berlaku di anod

Fe(s) <--> Fe2+(aq) + 2e

Elektron yang dibebaskan di anod mengalir ke bahagian lain dari besi itu yang bertindak sebagai katod, di mana oksigen mengalami penurunan.

Berikut adalah tindak balas yang berlaku di katod

O2(g) + 4H+(aq) + 4e <--> 2H2O(l)

atau

O2(g) + 2H2O(l) + 4e <--> 4OH-(aq)


Ion ferum(II) yang terbentuk pada anod selanjutnya teroksida membentuk ion ferum(III) yang kemudian membentuk oksida terhidrasi, iaitu ferum oksida atau karat besi (terma Bahasa Indonesia). Mengenai bahagian mana dari besi itu yang bertindak sebagai anod dan bahagian mana yang bertindak sebagai katod, bergantung kepada pelbagai faktor, misalnya potensi perbezaan logam itu sendiri.

Ada definisi lain yang mengatakan bahwa kakisan adalah tindakbalas berbalik (sila rujuk berdasarkan pemahaman anda ketika sekolah menengah atau internet) dari proses pengekstrakan logam dari bijih mineralnya.Contohnya, bijih mineral logam ferum di persekitaran udara yang bebas akan wujud dalam bentuk ferum oksida atau ferum sulfida, setelah diekstraks dan diolah, akan menghasilkan besi yang digunakan untuk membuat besi waja.

Antara kesan buruk dari kakisan adalah;

-Pengurangan ketebalan logam yang membawa kepada kehilangan kekuatan mekanik dan kegagalan struktur atau kerosakan. Apabila logam hilang dalam zon-zon setempat yang menghasilkan struktur 'cracklike', faktor pelemahan yang sangat banyak yang boleh dihasilkan dari agak sedikit kehilangan logam.
-Bahaya atau kecederaan kepada orang yang akan terjadi akibat dari kegagalan struktur atau kerosakan (contoh: jambatan-jambatan, kereta-kereta, pesawat).
-Kehilangan ciri-ciri permukaan yang dari segi teknik penting satu komponen berlogam. Ini mungkin termasuk geseran dan ciri-ciri 'bearing', kemudahan aliran bendalir mengenai permukaan paip, kekonduksian elektrik sentuhan, permukaan kepantulan atau pemindahan haba merentasi satu permukaan.

Untuk mengetahui lebih lanjut sila berkunjung ke laman sesawang, yang masih belajar di institusi pendidikan bolehla merujuk kepada pensyarah-pensyarah anda

P/S:Terima Kasih Murdani dari Indonesian Corrosion Society, (Bila pulak nak ade Malaysian Corrosion Society ni?)xpun nanti kawan jela yang tubuhkan hehe..apapun terima kasih geng kerana sedia membantu

Akan datang InsyaAllah; Jenis-jenis Kakisan dan Jenis- Jenis Perlindungan Kakisan

Faryd Syakirin

Jurutera Kakisan

Malaysia

Saturday, November 20, 2010

Sarjana Islam Jabir Ibn Hayyan:Dilupakan atau ditenggelamkan Barat


Assalamu'alaikum dan salam sejahtera sahabat2ku, apabila dalam keadaan standby ni ligat kepala kawan untuk memulakan penulisan sedikit sebanyak ilmu tentang Corrosion and Cathodic Protection yang kawan dapat dalam pelayaran ni, namun bila kawan fikir-fikir balik,baik kawan mulakan dari tokoh sarjana Islam yang dilupakan dan tentu ada yang tidak tahu tentang kajian yang mereka lakukan dan menjadi 'fundamental' konsep untuk 'research' masakini..

Tokoh yang kawan maksudkan adalah Jabir Ibn Hayyan,nama penuhnya Abu Musa Jabir Ibn Hayyan dikenali dgn formula kimia yang menjadi kayu ukur dan 'fundamental' kepada dunia kimia itu sendiri,dipopularkan sebagai Bapa Ilmu Kimia Dunia dan barat dikenali sebagai 'Geber'. Sedikit sebanyak kawan akan coretkan perkara penting yang menjadi kayu ukur kajian penyelidik ulung bernama Jabir Ibn Hayyan ini.

Jabir banyak berselisih pendapat dengan para ilmuan sebelum zamannya di bidang kimia. Kenyataan demikian dibuktikan dengan sifat peribadi beliau yang secara bersahaja melakukan testimony (pengujian) di dalam mencari pembuktian lantas terus meyakini kebenaran teorinya dengan mendalam. Beliau menegaskan kepada pelajarnya supaya melazimi ujikaji. Beliau pernah berkata: “Perkara pertama yang mesti dilaksanakan adalah melakukan ujikaji; kerana mereka yang tidak melakukannya tidak akan dapat mencapai tahap minima dari aspek kesungguhan mencari bukti dan kebenaran. Maka anda mesti melakukannya untuk mencapai tahap ilmu yang meyakinkan”.

Kemampuan Jabir dan ilmuan Islam selepasnya mengubah persepsi ilmu kimia dari khurafat dan tahyul ke alam nyata terbukti setelah mereka berjaya merungkaikan empat asas penting dalam kimia iaitu: Air, Udara, Api dan Tanah. Kesemua ahli kimia sebelumnya berpendapat bahawa sebab utama pembentukan satu logam seperti emas, perak, tembaga, besi, belerang dan timah adalah berasal dari asal yang satu. Air, udara, api dan tanah telah menyebabkan ia berubah dari jenis asal kepada pelbagai jenis logam yang berbeza dari asalnya.

Kemampuan beliau melakukan eksperimen saintifik untuk menentukan kesahihan dari teori sebelumnya memungkinkan beliau membuat penemuan sejumlah besar bahan kimia, serta pengetahuan tentang beberapa tindakbalas kimia serta mampu mengesani tahap kemampatan kimia sederhana berdasarkan beberapa ujikaji seperti teknik tapisan dan kristal dan pengoksidaan.

Di samping itu sumbangan beliau di bidang penyelidikan empirikal mengenai pengenalan kimia adalah seperti penemuan alkali, cecair perak dan mendahului ilmuan Eropah dalam mendefinisikan garam dan air, amonia, kalium karbonat, emas, minyak, hijau asam belerang atau asid sulfurik.

Jabir bin Hayyan juga banyak memberi sumbangan dalam bidang pemurnian logam dan penyediaan baja dan campuran kimia tekstil celupan dan cecair untuk penyamakan kulit serta kain lapisan penghalang kebocoran air. Keunggulan tersebut adalah satu kredit untuk kegunaan magnesium dioksida dalam industri kaca, seperti yang ditemui oleh beliau tentang penggunaan tawas dalam membantu menstabilkan Warna.

Jabir bin Hayan telah mengarang antara 232-500 buku akan tetapi sebahagian besar buku-buku ini telah hilang. Sebahagian bukunya telah diterjemahkan ke bahasa Latin dan sebahagiannya pula ke dalam bahasa Inggeris pada Zaman Pertengahan.

Jabir bin Hayyan meninggal pada tahun 815 M namun ahli sejarawan berbeza pendapat untuk menentukan tarikh lahir dan kematian secara tepat, tetapi beberapa orientalis mengatakan bahawa penulisan buku-buku Jabir tidak dapat diselesaikan dalam tempoh kurang dari 95 tahun dan sebahagaian ahli sejarah lain pula mengatakan bahawa Jabir bin Hayyan dilahirkan pada 722 Masihi dan meninggal pada 815 Masihi.

Sungguh sekalipun dirimu dilupakan dan dipinggirkan,namun bg drku,kaulah pencetus ilmu yang menjadi momentum kepada kajian saintifik masa kini.

Faryd Syakirin


Wednesday, November 17, 2010

Perjalananku meredah lautan



Salam, kawan tgh on shift skrg ni tp section lain yg wat dulu,oleh itu sempatla kawan ziarah blogspot kawan2 dan just sharing st terjemahan dari Surah Fathir ayat 12,teringat awal thn ni kawan berhabis berusaha sebaik mungkin untuk apply keje laut ataupun lbh dkenali offshore,dan istimewanye pekerjaan kawan ni,bukan atas pelantar, tetapi atas kapal atau vessel inspection. Niat asal kawan adalah untuk mencari ketenangan, dan semakin lama semakin kawan renung air lautan dan amalkan mengaji Al Quran kawan rasa semakin pulih hati kawan, dan untuk kali ketiga kawan pg offshore waktu ni,kawan terbaca surah Fathir ayat 12 yang terjemahannya berbunyi


"Dan tidaklah sama keadaan dua laut (sekalipun satu jenisnya) yang satu tawar lagi memuaskan dahaga serta sesuai diminum, sementara yang satu lagi masin lagi pahit. Dan kedua-duanya berfaedah kepada kamu; dari tiap-tiap satunya kamu dapat makan daging yang lembut-hidup hidup, dan dapat pula kamu mengeluarkan benda- benda perhiasan untuk kamu memakainya; (selain itu) engkau melihat kapal-kapal membelah air belayar padanya; (diadakan semua itu) supaya kamu dapat mencari rezeki dari limpah kurnia Allah, dan supaya kamu bersyukur"


Subhanallah, sgt terusik jiwa ni,namun apa yang penting adalah supaya diri ini sentiasa bersyukur dan teruskan usaha mencari redhaNya amiin Ya Rabbal 'Alamin
Faryd Syakirin
Corrosion Engineer

Wednesday, November 10, 2010

Misteri Kegagalan Keluli A36 pada WTC - copy dr Metallurgis Melayu

Disiar Dalam Dewan Kosmik November 2010

Misteri kegagalan keluli A36 pada WTC

Muhammad Nuruddin Bashah

Bc Hons Eng UM

Spekulasi, teori atau pandangan bebas banyak kedengaran sejurus selepas tumbangnya Pusat Dagangan Dunia (WTC) di New York. Ada yang menjadikan insiden ini sebagai satu titik tolak bermulanya Islamofobia dan perlunya umat Islam ‘diajar’ kerana terlibat dengan keganasan. Ada juga yang berpandangan ia satu konspirasi besar golongan tertentu yang cuba membina dimensi baru politik dunia.

Bagi golongan jurutera dan pengkaji forensi bangunan, aspek kelemahan bahan yang digunakan untuk beam dan struktur serta faktor metalurginya sebagai pendorong yang mempercepatkan kemusnahannya walaupun secara teori teknikal, ia mampu diselamatkan walaupun dihentam oleh dua kapal terbang. Tidak dinafikan punca sebenar keruntuhannya adalah akibat hentaman pesawat. Namun begitu bukti-bukti metalurgi menampilkan satu pandangan baru betapa ia bukan sekadar malapetaka yang disebabkan satu hentaman dan pembakaran bahan api pesawat, tetapi ia juga disebabkan ada beberapa faktor msiteri yang menyebabkan keluli struktur WTC musnah dalam masa yang amat singkat.

Pusat Dagangan Dunia ini merupakan sebuah kompleks yang terdiri daripada tujuh buah bangunan termasuk menara berkembar pencakar langit setinggi 110 tingkat di bandar raya New York, Amerika Syarikat. Pusat milik Lembaga Pelabuhan New York dan New Jersey ini telah musnah selepas dihentam secara misteri pada 11 September 2001. Kompleks ini meliputi sebuah kawasan pejabat seluas 13.4 juta kaki persegi, iaitu hampir empat peratus ruang pejabat di seluruh lower Manhattan. Ia juga terletak berhampiran dengan New York Stock Exchange. Arkitek bangunan tersebut adalah Minoru Yamasaki manakala jurutera strukturnya utama yang terlibat dalam perencanaan struktur adalah John Skilling dan Leslie E Robertson.

Sistem struktur gedung WTC menggunakan sistem struktur rangka tiub (framed tube system) yang bertindak sebagai "equivalent hollow tube". Sistem struktur ini juga diterapkan pada bangunan-bangunan tinggi lainnya di dunia, seperti Sears Tower (110 tingkat), John Hancock Building (100 tingkat), dan Standard Oil Building (83 tingkat), yang keseluruhannya terletak di Chicago. Penggunaan sistem struktur tiub diyakini sangat ekonomi dan memiliki tahap ketahanan (toughness) dan terikan yang tinggi (tensile).

Kerja-kerja membina asas bangunan bermula pada tahun 1966. Dasar untuk setiap menara dipanjangkan lebih dari 70 meter ke bawah tanah, bersandar pada landasan yang pejal. Lebih dari 1.2 juta meter padu tanah dan batuan yang digali untuk membuat jalan untuk bangunan ini.

Lebih dari 200,000 tan keluli telah digunakan dalam pembangunan WTC secara keseluruhannya. Manakala sebanyak 425.000 meter padu konkrit telah digunakan.

Terdapat 43.600 tetingkap di Menara Berkembar seluas 600,000 kaki persegi.Tetingkap kaca dibersihkan dengan menggunakan mesin basuh automatik yang memiliki rel besi tahan kakisan.


Seperti direkodkan pada Februari 1993, terdapat kes bom diletupkan oleh pihak tertentu tetapi ia hanya merosakkan sebahagian kecil bangunan diaras bawah. Namun serangan nekad pada 2001 telah berjaya menghancurkan bangunan tersebut. Sewaktu pembukaannya ia telah mengambilalih tempat Bangunan Empire State sebagai bangunan tertinggi di dunia. Selain itu, kompleks ini telah mencetuskan minat terhadap pembinaan Pusat Dagangan Dunia diseluruh dunia termasuk di Kuala Lumpur.


Sejurus selepas serangan, pada 14 September 2001 ASCE (American Society of Civil Engineers) telah membentuk kumpulan penyiasatan forensik yang dipimpin oleh W Gene Corley untuk melakukan penelitian terhadap bangunan WTC, sedangkan sebuah kumpulan lainnya dipimpin oleh Paul Mlakar melakukan penelitian terhadap Pentagon.

Keluli yang digunakan untuk membina WTC kebanyakkan menggunakan keluli berkarbon rendah jenis ASTM 36 yang berstruktur pearlit. Selain itu lapisan luar bangunan dihiasi dengan keluli tahan karat austenit AISI 316. Majoriti keluli struktur yang digunakan untuk membina bangunan pencakar langit adalah jenis ASTM 36 atau dikenali sebagai A36. Komposisi kimianya adalah; Karbon 0.29% maksimum, Mangan 0.80–1.2%, Fosforus 0.04%, Sulfur 0.05%, Silikon 0.15–0.3% dan bakinya adalah Ferum.

A36 umumnya tidak boleh dirawathaba. A36 hanya boleh diperkuatkan melalui kerja sejuk. Pemanasan atau rawatan haba hanya akan membuatnya lebih lembut. Yang nyata A36 mudah untuk dibentuk dan mudah untuk dipotong. Malah ia sesuai dikimpal untuk digunakan sebagai keluli rangka bangunan.

Sebahagian daripada rasuk bebibir lebar (wide flange beam) jenis spesifikasi A36 telah diambil dari bangunan WTC yang runtuh diperiksa untuk menentukan perubahan struktur mikro keluli. Serpihan yang berjaya diperolehi ini bukan daripada salah satu bangunan yang menerima serangan secara langsung sebaliknya sampel di ambil dari bagunan WTC 7. WTC7 yang tidak dirempuh kapal terbang, hanya menerima debu-debu runtuhan tetapi turut runtuh.

Teori yang menolak serangan terhadap 2 menara utara-selatan sebagai punca yang mampu memusnahkan bangunan WTC ke-7 mungkin ada relevannya kerana jelas ia tidak menerima serangan secara langsung. Misteri forensik berlaku, mengapa WTC 7 turut musnah walaupun hanya ditimpa debu yang terlalu sejuk untuk meletupkan sebuah bangunan. Adakah terdapat bom yang dipasang di setiap bangunan WTC dan hentaman pesawat hanya satu lakonan untuk menjustifikasikan kemusnahannya.

Lokasi yang sebenar bagi rasuk (beam) yang dikaji ini tidak dapat dipastikan. Hakisan (erosion) yang tidak terduga berlaku pada keluli ini perlu dikaji berkenaan perubahan struktur mikronya.


Pada awal serangan, media Amerika melaporkan bahawa bangunan tersebut masih mampu menahan impak dan tidak akan runtuh. Dikatakan bangunan-bangunan tersebut mempunyai jisim yang lebih daripada 1,000 kali ganda pesawat yang melanggarnya. Tekanan awal bangunan sebelum diserang adalah sehingga 1/3 daripada lebihan ketahanan rekabentuk 200 MPa (design allowable stress) disebabkan oleh angin biasa. struktur bangunan ini telah dipersiapkan dengan matang untuk mampu menahan tekanan angin yang bertiup dengan kecepatan hingga 225 km/jam sekali pun.

Kesan awal perlanggaran hanya meruntuhkan sebahagian struktur dinding (column) WTC sahaja. Namun yang menyebabkan ia terus runtuh didakwa akibat letupan lanjutan ketika 90.000 liter bahan bakar jet, yang terdiri daripada hampir 1 / 3 dari berat pesawat itu, terbakar. Api bertindak secara perambatan sehingga menjadi punca utama keruntuhan secara domino.

Kita perlu juga menilai semula bagaimana bertahannya bangunan Empire State Building yang dibangun sekitar 70 tahun yang lalu tetapi tetap kekal setelah dilanggar pesawat tempur pada tahun 1943. Persoalannya mengapa bangunan WTC tidak dilengkapi dengan kekuatan menahan hentaman pesawat? Pakar, kebanyakannya menyokong bahawa struktur WTC mampu menahan pesawat. Akan tetapi anehnya mengapa ia mudah sahaja ranap dalam masa 90 minit sahaja?

Suhu maksimum yang boleh dicapai semasa terbakarnya hidrokarbon atau minyak pesawat di udara adalah sekitar 1000 C. Sebenarnya suhu ini amat tidak mencukupi untuk meleburkan keluli karbon rendah seperti A36 yang digunakan, karena keluli karbon rendah hanya melebur sehingga menjadi cair penuh pada suhu 1500 C. Rekod menyatakan keluli itu hanya menerima suhu sekitar 600 C pada permulaan serangan dan ini hanya melemahkan keluli dan bukannya meleburkan keluli berkenaan.

Ada saintis menolak teori yang menyatakan pembakaran suhu panas merupakan perkara yang dipercayai menyebabkan kejatuhan WTC. Bahkan hingga ini, laporan media menyatakan bahawa keluli itu melebur akibat pembakaran lampau panas. Hal ini kerana golongan saintis ini berpendapat perlu dibezakan antara istilah suhu dan haba. Secara termodinamik, haba yang terkandung dalam bahan berkaitan dengan suhu melalui kapasiti haba jisim. Suhu pula tidak berubah dengan jumlah bahan, sedangkan haba bertambah dengan bertambahnya jumlah bahan-bahan atau masa yang panjang dipanaskan. Keruntuhan dikaitkan dengan pembakaran yang terlalu lama walaupun suhu tidak melampau. Pembakaran yang lama walaupun sederhana mampu meranapkan struktur bangunan tersebut. Dengan demikian, jika semua 90.000 liter bahan pesawat terbakar, di beberapa tingkat dari WTC ,tidak bererti ia akan menghasilkan suhu yang setinggi 1500 C.

Benar, 90 000 liter bahan api tidak mampu menghasilkan suhu tinggi sebaliknya hanya sekitar 1000 C sahaja. Dan benar juga tidak semestinya suhu tinggi diperlukan untuk meleburkan keluli A 36. Akan tetapi dengan hanya suhu sekitar bawah 1000 C, keluli hanya akan musnah jika dibakar beberapa jam dan bukannya sekadar 90 minit seperti yang berlaku pada dua menara berkenaan. Dengan mengekalkan suhu 1000 C beberapa jam contohnya, kandungan haba keluli akan meningkat dan pastinya boleh merendahkan titik perleburan keluli (walaupun suhu kekal sama). Tetapi ia tidak akan berlaku dengan hanya selama 90 minit!

Beberapa laporan menunjukkan bahawa aluminium dari pesawat telah terbakar dan dinyalakan, menjadikan suhu menjadi sangat tinggi pada saat akhir. Walaupun mungkin serangan itu berjaya menyalakan unsur aluminium, api perleburan aluminum sepatutnya bewarna putih, serta apinya seperti bunga kembang yang cukup besar. Namun begitu hasil gambar mendapat ia hanya pembakaran berjelaga padat dan tiada besi leburan berwarna perak (aluminum) terhasil. Jelas perleburan dan cecair aluminum tidak menjadi faktor perleburan keluli rangka A36.

Secara teori, keluli jenis A36 hanya melembut pada suhu 425°C dan akan kehilangan setengah kekuatannya pada suhu 650°C. Tetapi jika keluli itu kehilangan kekuatan sehingga 50% sekalipun ia masih tidak mampu menjelaskan mengapa WTC runtuh. Hal ini kerana cuaca dan keadaan angin pada hari itu hanya memberi tekanan sehingga 1/5 sahaja daripada kekuatan alah keluli tersebut. Ia juga mampu menahan 3 kali ganda suhu 650 C disebabkan rekabentuknya. Jadi apakah yang menjadi faktor utama kemusnahan kekuatan keluli A36 ini?

Professor Thomas W. Eagar memberi komentar bahawa peristiwa 11 September merupakan “sebuah peristiwa ajaib” jika dikatakan bahwa menara tersebut hancur akibat langgar pesawat terbang. “Saya tidak percaya dengan apa yang dikatakan Bush dan kawan-kawannya itu,” jelas Dekan Materials Engineering and Engineering System di Massachussetts Institute of Technology (MIT), USA itu.

Pesawat yang menyerang WTC-New York adalah pesawat Boeing 767-200ER dengan kapasiti penumpang 255, kapasiti kargo 81,4m3 dan kapasiti bahan bakar 90.770 liter dan mampu terbang selaju 900 km/jam. Berat pesawat pula sekitar 35 ton. Pesawat 767-200ER ini diperkirakan dapat menimbulkan tekanan impak (impact load) antara 200.000 - 500.000 ton, tergantung pada kelajuan pesawat.

Walaupun hampir semua baja struktur dari Menara Berkembar dan Bangunan 7 dihapuskan serta hancur, penyelidik forensik pencegahan FEMA berjaya melakukan sedikit pemeriksaan metalurgi terbatas terhadap beberapa keluli itu sebelum dikitar semula. Perkara yang mencurigakan sainstis dan jurutera forensik ialah, mengapa proses pembuangan dan pembersihan sisa keluli dilakukan dengan penuh tergesa-gesa sedangkan mereka memerlukan sampel yang lebih banyak untuk meneliti impak serangan pesawat berkenaan.

Keputusan pemeriksaan mendedahkan sebuah fenomena yang belum pernah diamati dalam kebakaran bangunan. Reaksi eutektik, yang menyebabkan perleburan intergranular (antara butir) telah berjaya mengubah sebuah keluli padat menjadi seolah-olah keju. Akhbar The New York Times menggambarkan fenomena ini sebagai misteri yang ditemui dalam kajian ini. Sistem eutektik adalah campuran sebatian kimia atau unsur-unsur yang mempunyai komposisi kimia tunggal, membeku dan melebur pada suhu yang lebih rendah berbanding komposisi kimia unsur-unsur asal sebelum bergabung. Komposisi ini dikenali sebagai komposisi eutektik dan suhu yang dikenali sebagai suhu eutektik.

Sebuah keluli struktur column dijumpai telah hilang ketebalannya akibat hentaman. Keluli yang sepatutnya padat itu dijumpai lubang-lubang seumpama keju Switzerland yang ia mengejutkan para penyelidik antarabangsa.

Penyelidik Fema menyimpulkan bahawa campuran cecair leburan eutektik yang mengandungi besi, oksigen, dan sulfur terbentuk semasa terjadinya kakisan (korosi) pada keluli panas. Campuran eutektik memiliki takat lebur yang rendah serta mampu menembusi struktur mikro keluli hingga ke bawah batas butir, sehingga ia mudah menghasilkan kakisan erosi. Cecair eutektik ini juga termasuk dalam perkara misteri bagaimana ia boleh terhasil dengan hanya pembakaran di bawah suhu 1000 C?

Satu bentuk kegagalan keluli telah berlaku iaitu kakisan suhu tinggi yang melibatkan pengoksidaan dan pensulfidaan yang mampu melebur sempadan butir (intergranular). Campuran cecair eutektik cair yang mengandungi besi, oksigen, dan sulfur terbentuk sepanjang tempoh suhu tinggi ini.

Penipisan keluli berlaku disebabkan suhu yang tinggi akibat kakisan gabungan antara pengoksidaan dan pensulfidaan.

Menurut J.R. Barnett iaitu professor kejuruteraan perlindungan pembakaran dan R.R. Biederman seorang professor sains Polytechnic Institute, Worcester, Massachusetts menyatakan kerosakan yang pantas terhadap keluli merupakan hasil dari pemanasan serentak dengan pengoksidaan . Ia menyebabkan perleburan antara butir berlaku (intergranular) kerana adanya sulfur. Pembentukan cecair eutektik campuran besi oksida dan besi sulfida menurunkan suhu perleburan.



Contoh keratan rentas I beam cross yang mengalami hakisan.

Lihat gambarajah mikro kesan perleburan pengoksidaan dan antara sempadan butir yang berlaku.




Pembentukan eutectik (Besi Oksida dan Besi sulfida).

.




Lihat pula mikrostruktur keluli A36 steel yang tidak terjejas. Terdapat ferit putih dengan sebatian perlit.

Terdapat juga saintis dan jurutera yang menyatakan malapetaka WTC boleh dikurangkan jika menggunakan keluli dengan kandungan molibdenum. Akan tetapi aloi ferum molibdenum adalah logam aloi yang mahal untuk dimasukkan ke dalam spesifikasi keluli karbon rendah yang digunakan untuk membina struktur bangunan.

Walaupun A46 hanya memiliki kekuatan terikan 250 Mpa berbanding dengan jenis AISI 41XX yang mengandungi kandungan molibdenum sekitar 0.25% hingga 8% molybdenum serta memiliki kekuatan terikan berganda kuatnya, ia masih merupakan keluli yang cukup praktikal untuk digunakan secara pukal. Manakala jenis AISI 41XX pula kebanyakkan digunakan untuk industri intimewa, besar dan mahal seumpama kapal terbang, senjata seperti senapang AK47 dan sebagainya. Jika Molibdenum digunakan nescaya perancang tragedi ini tidak akan menggunakan pesawat yang hanya mampu membakar sehingga 1000 C sahaja.

Dr Morgan Reynolds, bekas penasihat ekonomi Department of Labor semasa G Bush telah memberi satu ceramah khas mengenai misteri 9/11 di University of Wisconsin.

Dr Reynolds menegaskan bahawa kedua-dua bangunan WTC hanya akan runtuh jika diletupkan secara sistematik. Jumlah minyak kapalterbang tidak cukup untuk meleburkan keluli rangka bangunan sehingga bangunan rebah. Tidak pernah ada bangunan tinggi yang runtuh akibat kebakaran sebelum dan selepas 9/11.

Selain itu salah seorang mangsa yang terselamat iaitu William Rodriquez yang membuat lawatan ke Malaysia baru-baru ini untuk memberi penerangan mengenai di sebalik kejadian tersebut. Beliau menegaskan dengan semangat keberanian bahawa kejadian yang berlaku itu adalah bukan angkara sebenar pengganas Islam. Sebaliknya beliau melahirkan keyakinan bahawa peristiwa tersebut sebenarnya telah dirancang dan didalangi oleh pihak-pihak tertentu yang tinggal di negara Amerika Syarikat (AS). Ini kerana,menurut pengalamannya,semasa berlakunya tragedi tersebut,terdapat letupan terlebih dahulu di tingkat bawah bangunan Pusat Dagangan Dunia (WTC) New York sebelum dirempuh oleh pesawat itu


Sekiranya benar ada perancangan meletakkan bom di bahagian bawah bangunan dan letupan serentak berlaku dengan hentaman pesawat, adalah suatu yang logik di terima akal jika bangunan itu runtuh secara vertikal. Malah berkemungkinan bom yang diletak itu memiliki kuasa pembakaran melebihi titik perleburan keluli A36 dan beberapa jenis keluli lain yang digunakan dalam bangunan WTC tersebut.

Professor Steven Jones yang mengkaji sisa debu bangunan ada menjumpai sisa kimia termit yang merupakan bahan campuran peledak dan bom. Adakah sisa termit yang dijumpai satu kebetulan atau salah satu faktor perleburan keluli A36? Termit memang berupaya menghasilkan suhu pembakaran sehingga 2000 C. malah suhu tingkat bawah bangunan runtuhan masih tinggi walaupun selepas 7 hari. Jika sekadar pembakaran bahan api pesawat, ia pasti sejuk selepas 2 hingga 3 hari.

Misteri ini masih tinggal misteri sehingga ia akan turut terbongkar kelak sebagaimana misterinya tragedi Titanic pada awal abad ke 20 dahulu.