Trending Topik

Cara Kerja X-Ray XRF (X-Ray Fluorescence)

Diposting oleh On Tuesday, March 31, 2020

X-Ray Fluorescence (XRF) adalah peralatan yang memanfaatkan radiasi sinar-X untuk menganalisa komposisi unsur dari suatu material.
Gambar 1. Peralatan XRF Spectroanalyzer
Komponen yang terdapat di XRF adalah :
  1. Sumber arus : berupa baterai DC sebagai sumber energi
  2. Filamen : bagian yang terus-menerus dipanaskan oleh lilitan yang tersambung dengan baterai, dari sinilah awan-awan elektron terbentuk
  3. Focussing cup : bagian yang berfungsi sebagai pengumpul elektron
  4. Target : bagian yang berfungsi sebagai tempat tumbukan elektron yang dihasilkan filamen, bahan terbuat dari logam tahan panas yaitu wolfram (W) atau Molibdenum (Mo) dan karena menarik elektron (-) maka target disebut anoda (kutub +)
  5. Window/Filter : penyaring sinar-X karakteristik dan sinar-X Bremstrahlung
Terdapat 2 jenis sinar-X yaitu :
  1. Sinar-X Karakteristik : sinar-X yang terbentuk hasil eksitasi/desakan radiasi yang mengenai susunan elektron di orbital-nya sehingga elektron ada yang pindah ke orbital kulit luar dan melepas energi dan energi itulah yang dinamakan sinar-X karekteristik karena identik sesuai atom penyusunnya masing-masing. Sifat sinar-X ini adalah panjang gelombang diskrit (putus-putus)
  2. Sinar-X Bremstrahlung : sinar-X yang terbentuk karena radiasi beta (+) yang menembus mendekati inti atom (+) karena muatan sama maka radiasi dibelokkan sehingga menghasilkan energi yaitu sinar-X. Sifat sinar-X Bremstrahlung adalah kontinyu
Cara kerja XRF sebagai berikut:
Gambar 2. Ringkasan Sertifikasi PPR Tingkat 2
Penjelasan sebagai berikut:
Ketika sumber arus "on" maka akan memanaskan filamen sehingga lama-kelamaan timbul awan elektron (-) dan karena menghasilkan elektron maka disebut katoda (kutub -). Elektron yang terbentuk terkumpul di focussing cup. Diseberangnya terdapat target terbuat dari material tahan panas umumnya Wolfram (W). Karena terdapat beda tegangan (kV) antara target dan filamen maka elektron tertarik dan menumbuk target terus-menerus sehingga target akan panas. Energi yang dipantulkan dari target terdiri dari 2 karena proses eksitasi didalam material wolfram yaitu sinar-X karakteristik dari wolfram dan sinar-X Bremstrahlung. Sinar_X karakteristik di-filter oleh window sehingga yang lolos sampai ke material yang akan dianalisa adalah sinar-X Bremstrahlung. Sinar-X ini yang akan meng-excitasi susunan elektron di material yang diuji sehingga ada elektron yang lompat orbit luar dan melepaskan energi. Lepasan energi inilah yang disebut sinar-X karakteristik. Mengapa disebut SINAR-X KARAKTERISTIK ?? karena energi/panjang gelombang yang terukur menandakan spesifik sesuai elektron penyusun masing-masing unsur.


Bagaimana kerja pembacaan dari yang sebenarnya peak menjadi komposisi angka persentase ??
Penjelasannya sebagai berikut:
Sesuai hukum alam, elektron yang terdesak oleh radiasi eksterna (sinar-X Bremstrahlung) maka akan terisi lagi oleh elektron dari orbit luarnya dan kulit yang mengisi bisa dari kulit K, L, M, N. Berikut gambaran susunan orbital elektron.
Semua elektron di orbital bisa mengisi kearah orbit dalam, umumnya kulit terdekatlah yang akan menang karena energinya yang besar Kα1, Kα2…. atau Lα1, Lα2..... 
Energi tersebut karakteristik (unik) sesuai unsur tertentu saja sehingga bisa memnculkan energi (keV). Dari energi yang muncul kemudian dibacakan pada tabel energi setiap unsur untuk dicocokkan milik unsur apa dan ketika sudah ada maka dibuat persentase dari semua unsur yang keluar.

Kutip Artikel ini sebagai Referensi (Citation):
Feriyanto, Y.E. (2020). Cara Kerja X-Ray XRF (X-Ray Fluorescence). www.caesarvery.com. Surabaya

Referensi: 
[1] Feriyanto, Y. E. (2019). Pelatihan & Sertifikasi PPR Tingakt II. BATAN-BAPETEN, Jakarta

Ingin Konsultasi dengan Tim Expert Website, Silakan Hubungi KLIK

Shell and Tube Air Pre-Heater (APH) PLTU: Material, Korosi dan Karekteristiknya (2 of 2)

Diposting oleh On Saturday, September 21, 2019

Kondisi operasi APH PLTU umumnya seragam untuk tipe CFB boiler karena panas ruang bakar batu bara (furnace boiler) sama sehingga temperature flue gas juga hampir sama. Tipe APH yang umum ditemui adalah vertical shell and tube, dimana shell dilalui udara atmosfer sedangkan tube adalah flue gas.


Berikut kondisi operasi APH yang umum ditemui di PLTU
 
Berdasarkan data operasi tersebut bisa disimpulkan bahwa : 
Kondisi operasi Inlet APH
  • Temperature : 300-370 oC 
  • Excess air : 15-20 % 
  • SO2 content : 20-34 ppm
Kondisi operasi Outlet APH
  • Temperature : 120-160 oC 
  • Excess air : 0.2-0.3 % 
  • SO2 content : 3-10 ppm
Flue gas yang masih panas (300-370 oC) kontak di shell and tube APH sehingga outlet menjadi dingin (120-160 oC). Selama proses yang terus-menerus tersebut dan pendinginan yang mendadak maka flue gas yang mengandung fly ash pelan-pelan akan menggumpal pada outlet tube APH seperti lumpur basah. Lumpur tersebut mengandung kontaminan korosif padatan sisa pembakaran batu bara seperti sulphide, sulphur dan oksida besi sehingga seiiring berjalannya waktu akan menjadi reaksi korosi dengan material tube APH.

Untuk mendukung kandungan di flue gas juga perlu dianalisis komposisi batu bara sebagai bahan bakar yang digunakan. Berikut hasil COA batubara untuk tipe low rank coal

 
Berdasarkan data COA batubara bisa disimpulkan bahwa : 
Parameter COA Batubara
  • Total moisture: 33-36 % 
  • Total sulphur: 0.2-0.3 %  
  • SO3 content: 3-10 ppm
Flue gas yang berubah fase menjadi padatan di outlet tube APH bisa melakukan reaksi lanjutan menjadi korosi karena didukung dengan kondisi yang bisa menyebabkan korosif seperti tingginya kadar sulphur dan moisture. 

Ditemui di lapangan banyak material tube APH yang crack dan korosi seperti gambar berikut 
Untuk menyelesaikan analisis penyebab memerlukan beberapa tahapan metode seperti :
Material yang umum dan direkomendasikan untuk tube APH adalah corten steel atau enamel coated
(Shayan M.R et al, 2015) karena terbukti tahan korosi sedangkan penggunaan material carbon steel dihindari

Kerak di inner tube APH dilakukan pengujian dengan XRD dan didapatkan paling banyak adalah oksida besi dan sulphur, padahal oksida besi khususnya hematite (Fe2O3) adalah katalis yang mendukung baik korosi (Louise Douglas, 2005).
3. Analisa visual untuk penentuan letak korosi
Banyak ditemukan hampir sebagian besar korosi adalah pada ujung outlet APH tube sehingga hal ini memperkuat beberapa jurnal yang telah dipaparkan seperti pendinginan mendadak dari panas ke dingin < 150 oC akan bereaksi korosif dikenal dengan istilah acid dew point corrosion (Berg BVD, 2015).

4. Studi pustaka dan kajian analisis
Kesetimbangan untuk konversi dari SO2 ke SO3 semakin bertambah ketika flue gas terlarut dengan udara atmosfer sehingga otomatis flue gas terdinginkan (Louise Douglas, 2005). Dew point temperature H2SO4 adalah 138-142 oC (Shayan M.R et al, 2015) sehingga berdasarkan data tersebut dan compare dengan data operasi maka proses terbentuknya korosi di outlet tube APH terpenuhi yaitu sulphide corrosion/acid dew point corrosion/cold end corrosion dengan sifat senyawa yang terbentuk adalah sulphuric acid (H2SO4) yang bersifat pH asam dan korosif.
Kutip Artikel ini sebagai Referensi (Citation):
Feriyanto, Y.E. (2019). Shell and Tube Air Pre-Heater (APH) PLTU : Material, Korosi dan Karekteristiknya, Best Practice Experience in Power Plant. www.caesarvery.com. Surabaya

Referensi :
[1] Feriyanto, Y.E. (2018). Analisa Komposisi Material XRF Metode dan Langkah Pengukuran. Sains Teknologi & Bisnis. Surabaya
[2] Feriyanto, Y.E. (2018). Analisa Kerak Menggunakan XRD Metode dan Langkah Kerja. Sains Teknologi & Bisnis. Surabaya
[3] Shayan, M.R, et al. (2015). On the Failure Analysis of an Air-Preheater in a Steam Power Plant. Journal of Failure Analysis and Prevention
[4] Chen, et al. (2016). SO3 Formation in Copper Smelting Process : Thermodynamic Consideration. 7th International Symposium on High Temperature Metallurgical Processing
[5] Louise Douglas. (2005). Handbook of Sulphuric Acid Manufacturing
[6] Berg, BVD. (2015). Heat Recovery from Corrosive Flue Gas

Ingin Konsultasi dengan Tim Expert Website, Silakan Hubungi KLIK