Trending Topik

Analisa Profil Kerusakan Tube Boiler PLTU (2 of 2)

  • Low pH/Acid Corrosion

Terjadi ketika fluida yang mengalir memiliki pH asam yang bisa berasal dari residual acid cleaningresidual regenerant system, kebocoran tube condenser atau berlebihnya kandungan gas CO2 membentuk H2CO3 yang bersifat asam. Dalam proses reaksinya, iron (Fe) menggantikan hydogen ion (acid) kemudian iron ter-oksidasi dan menghasilkan gelembung gas hydogen pada permukaan iron. Berikut reaksinya: [Port and Herro, 1991]

Fe + 2H+ + Cl- ---> H+ Fe2+ + Cl- 

Berikut profil kerusakan tube boiler akibat acid corrosion:

Profil yang menjadi ciri khas dari acid corrosion adalah bopeng-bopeng merata dan cukup dalam di semua permukaan material. Bopeng tersebut merupakan hasil dari pecahnya gelembung gas hydogen ketika acid menyerang iron steel.
  • Cold End/Sulphide/Dew Point Corrosion
Fenomena failure ini pernah dialami secara langsung oleh Feriyanto (2019) di unit pembangkitan 2 x 30 MW pada peralatan Air-Pre Heater (APH). Dari hasil kajian enjiniringnya berikut data yang didapatkan:
Tampak gambar diatas material APH dari carbon steel dan corten steel mengalami kegetasan dan banyak ditemukan serpihan serta kerak material berwarna merah kecoklatan.
Desain dari APH sendiri adalah vertical seperti gambar dan korosi/failure material banyak terdapat pada ujung material.
Kemudian dilakukan analisa komposisi kerak menggunakan XRD dan didapatkan data bahwa kandungan dominannya adalah magnetite dan sulfurMagnetite pada material merupakan lapisan warna hitam sebagai pasifasi permukaan terhadap serangan korosi sedangkan sulfur berasal dari ash sisa pembakaran batubara. Dalam keadaan kering sebenarnya sulfur tidak korosif dan berbeda ketika basah/lembab sehingga harus dilakukan pendalaman operasional di APH. 
Dew Point Corrosion adalah korosi yang terjadi ketika gas didinginkan dibawah titik saturasi/kondensasi-nya. Sulfuric acid (H2SO4) ter-kondensasi pada temperatur 116-166 oC  atau lebih besar tergantung konsentrasi gas SOdan konsentrasi air-uap di flue gas [Port and Herro, 1991]. 
Berikut data operasi inlet-outlet APH PLTU 2x30 MW:
Berdasarkan data tersebut bisa diketahui terdapat range temperature yang cukup jauh dan ini belum lagi jika dibandingkan dengan furnace karena menurut handbook Port and Herro (1991) dew point corrosion akan terdukung dengan adanya penurunan yang drastis temperatur dari 1650 oC (furnace) menjadi 121 oC (APH). Sehingga berdasarkan dara tersebut bisa ditarik kesimpulan bahwa penyebab failure APH adalah dew poin corrosion karena temperatur outlet APH antara 116-166 o. Untuk memperkuat apakah berlanjut ke sulfide corrosion maka dilakukan trending CoA batubara yang digunakan, berikut datanya.

Berdasarkan data tersebut, memang didapatkan informasi bahwa kandungan sulfur cukup tinggi dan  ini merupakan karakteristik dari low rank coal, sehingga reaksi lanjutan sulfide corrosion bisa terjadi. Berikut reaksinya:

S + O2 ---> SO

Fraksi kecil antara 1-3% dari SOyang diproduksi ter-oksidasi menjadi SOlewat reaksi langsung dengan atom oksigen pada udara pembakaran.

SO2 + O ---> SO3

Bisa terjadi reaksi lain ketika SOyang diproduksi terdapat katalis seperti ferric oxide (FeO), vanadium pentaoxide (V2O5) dan nikel (Ni).

SO2 + ½ O2 + katalis ---> SO3

Ketika temperatur operasi dibawah dew point sulfuric acid, maka bisa terjadi reaksi sebagai berikut:

H2SO4 + Fe ---> FeSO4 + H2

Berikut profil kerusakan yang disebabkan oleh dew point corrosion:

  • Thermal Fatigue Corrosion Cracking
Korosi ini terjadi karena kelelahan material (cyclic tensile stress) yang dioperasikan pada area yang korosif sehingga material mudah terserang korosi. Tahap awal dari korosi tipe ini adalah oxide layer rusak kemudian terjadi crack mikostruktur yang terlihat menggunakan mikroskop pembesaran 200x dan 400x seperti dibawah ini: [Port and Herro, 1991]
Berikut profil kerusakan tube boiler akibat thermal fatigue atau fatigue corrosion:
  • Cavitation/Kavitasi
Kavitasi adalah terdapatnya gelembung akibat fluida dioperasikan pada tekanan sangat rendah dibawah tekanan uap. Perbedaan tekanan antara inlet dan outlet yang sangat tinggi mendukung terbentuknya gelembung gas yang bisa menghantam material (water hammering). Berikut profil kerusakan tube boiler akibat kavitasi: [Port and Herro, 1991]
Berikut rangkuman jenis kerak (scale/deposit) dan karakteristiknya di tube boiler:  [Port and Herro, 1991]
Berikut rangkuman jenis failure di boiler system: [EPRI Guidelines]

Kutip Artikel Ini (Citation):
Feriyanto, Y.E. (2020). Analisa Profil Kerusakan Tube Boiler PLTU, Best Practice Experience in Power Plantwww.caesarvery.com. Surabaya

Referensi:
[2] The Babcock & Wilcox Company. Water and Steam Chemistry, Deposits and Corrosion
[4] Feriyanto, Y.E. (2019a). Macam-Macam Korosi, Best Practice Experience in Power Plant. Surabaya
[5] Feriyanto, Y.E. (2019b). Training Boiler Failure Analysis. Yogyakarta
[6] Port, R.D., and Herro, H.M. (1991). The Nalco Guide to Boiler Failure Analysis. McGraw-Hil, Inc
[8] Feriyanto, Y.E. (2019). Analisa Kebocoran Tube APH, Best Practice Experience in Power Plant. Kajian Enjiniring. Surabaya
[9] EPRI. Guidelines for the Non-destructive Exmaintaion of Boiler

Previous
« Prev Post