Artikel Terbaru

Anti COPAS

Root Cause Failure Analysis (RCFA) Kerontokan Cyclone CFB Boiler PLTU




PLTU yang menggunakan boiler tipe circulating fluidized bed (CFB) dilengkapi peralatan yaitu cylone separator. Pada umumnya cyclone berjumlah 2 buah untuk setiap boiler dan beroperasi pada suhu 800 s/d 900 oC serta tekanan -101 to 94 Pa.

Gambar 1. Penampang Boiler CFB


Permasalahan yang sering muncul pada cyclone adalah kerontokan refractory atau ring plate dinding cyclone. Kasus dibawah ini adalah patahnya ring plate sebagai support cyclone bagian atas.
Gambar 2. Penampang Upper Cyclone
Gambar 3. Kerusakan Outlet Cyclone (Upper)
Pengujian Material Outlet Cyclone dan Support
Pengujian insite yang dilakukan meliputi pengujian komposisi material menggunakan XRF Analyzer dan kekerasan material menggunakan Hardness Gauge, hasilnya pembacaan sebagai berikut :

Tabel 1. Hasil Uji XRF untuk Mengetahui Komposisi Material Outlet Cyclone (Upper)

Hasil analisa sebagai berikut :
Base material (Ring) Cyclone (Sisi A dan B)
Material           : 2304
Kondisi            : Crack pada base material, pada welding sisi atas
Support Cyclone Sisi A
Material           : HL
Jumlah             : Support panjang : 8 buah dan support pendek : 4 buah
Kondisi            : Patah pada support terutama pada area welding
Support Cyclone Sisi B
Material           : HL
Kondisi            : support sudah dimodifikasi disisi outer cyclone, tidak bisa mengecek sisi dalam
Tabel 2. Hasil Uji Hardness Material Outlet Cyclone


Material 2304 yang bersumber dari specification sheet di www.sandmeyersteel.com didapatkan data bahwa :

Dari hasil hardness test dan dibandingkan dengan properties material standar yaitu HRC 20 didapatkan bahwa sifat kekerasan naik 37.5 to 55.5% dari standar awal. Sesuai teori diatas bahwa untuk operasi dalam jangka panjang >300 oC akan mengalami precipation hardening, sedangkan temperature normal operasi outlet cyclone  800 s/d 900 oC.

Fish Bone Diagram 
Gambar 4. Fishbone Diagram Kemungkinan Penyebab Crack pada Outlet Cyclone


Seperti yang ditunjukkan pada Gambar 4, bahwa kemungkinan - kemungkinan yang bisa menyebabkan crack pada outlet cyclone adalah sebagai berikut :


  • Faktor Material


Untuk penyebab karena pengaruh material, bisa diakibatkan oleh hal-hal sebagai berikut :


Material Grade 2304 termasuk dalam duplex stainless steel 

  • Faktor Lingkungan

Faktor lingkungan yang dimaskud adalah fluida gas yang mengalir dalam hal ini adalah flue gas dan partikel abu atau pasir :

Analisa kemungkinan penyebab dominan
Dari uraian fishbone diagram diatas, bisa didapatkan data bahwa pengaruh material dan kondisi operasi adalah kemungkinan penyebabnya. Sesuai data material 2304 yang bersumber dari specification sheet www.sandmeyersteel.com didapatkan bahwa : 

Sesuai sifat properties diatas disebutkan bahwa seharusnya material alloy 2304 tidak cocok digunakan untuk operasi dalam waktu yang lama >300 oC sehingga untuk jangka panjang direkomendasikan upgrade material yang tahan terhadap kondisi operasi outlet cyclone.
Data spesifikasi untuk material HL, sumber : www.nickelinstitute.org adalah sebagai berikut :

Sesuai sifat properties diatas disebutkan bahwa material type HL cocok digunakan untuk operasi sampai 1800 oF (982 oC) dan cocok digunakan untuk flue gas karena tahan korosi dan kandungan sulphur yang tinggi.
Jangka Panjang
Alternatif jangka panjangnya diusulkan dilakukan modifikasi pada :
  • Material dan supportnya (upgrade material dimaksudkan untuk memilih material yang tahan terhadap temperature tinggi (diatas 650 C atau bahkan mendekati kondisi operasionalnya 800-900 C). Untuk material boiler dengan temperature diatas 650 dari literatur didapatkan material yang tahan misalnya 316, 304, 347 (Nickel Base alloy) 
  • Sistem support outlet cyclone didesign agar tidak terhambat pemuaian dan penyusutan saat boiler start/shutdown
Kesimpulan
Sesuai hasil hal diatas bisa disimpulkan beberapa hal sebagai berikut :
  • Material ring plate adalah alloy 2304 
  • Material support adalah type HL 
  • Hardness base material 2304 plate megalami kenaikan dari estimasi awal 20 HRC ke 32-38 HRC (naik sebesar 37.5 to 55.5%) 
  • Rekomendasi tindakan jangka pendek adalah perbaikan lasan ring plate dan penambahan support serta modifikasi pengait support ke dinding dibuat lebih ke dalam untuk memperkuat daya cengkeraman ketika ring plate muai-susut, prosedur pengelasan dan quality control pengelasan
  •  Rekomendasi jangka penjang adalah upgrade material ring plate seperti nickel base alloy (AISI type 304, 316 dan 347) 
  • Koneksi support ke ring plate bisa sliding (tidak dilas) dan dihindari penyambungan dengan welding pada tekukan bending support
Referensi : Laporan pribadi pembangkitan

>

Previous
« Prev Post