Sains, Teknologi dan Ekonomi Bisnis

• Low pH/Acid Corrosion/Saline Corrosion

Terjadi ketika fluida yang mengalir memiliki pH asam yang bisa berasal dari residual acid cleaning, residual regenerant system, kebocoran tube condenser (tercemar saline water berupa SO₄^2- dan Cl^-) atau berlebihnya kandungan gas CO₂ membentuk H₂CO₃ yang bersifat asam pH 5-5.5. 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] [Frayne, 2002]

Fe + 2H⁺ + Cl^- ---> H₂ + 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. Sifat ion acid SO₄^2- dan Cl^- adalah menyerang lapisan pasifasi, cathodic depolarizing agent dan kandungan ion tersebut jika tinggi di boiler water bisa menyebabkan stress corrosion cracking (SCC) [Frayne, 2002].

• 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 sulfur. Magnetite 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 SO₃ dan 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 point corrosion karena temperatur outlet APH antara 116-166 ^oC . 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 ---> SO₂ 

Fraksi kecil antara 1-3% dari SO₂ yang diproduksi ter-oksidasi menjadi SO₃ lewat reaksi langsung dengan atom oksigen pada udara pembakaran.

SO₂ + O ---> SO₃

Bisa terjadi reaksi lain ketika SO₂ yang 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 mikrostruktur 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:

Berdasarkan EPRI (2006) sebagai berikut:

• 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 Plant. www.caesarvery.com. Surabaya

Pantai Lorena terletak di Paciran Lamongan dekat dengan lokasi Wisata Bahari Lamongan (WBL). Pantai Lorena sangat mudah diakses karena letaknya yang tepat di jalanan Pantura. Bagi pengendara yang melintasi jalur Pantura pasti akan melihat Pantai Lorena. Pantai ini menyajikan spot instragammable yang indah untuk swafoto bersama keluarga.

Bagi pengunjung yang ingin menikmati keindahan alam Laut Jawa bisa mampir di kafe pinggiran pantai. Disana pengunjung bisa langsung melihat Pantai Lorena. Pengalaman kami mengajak si buah hati cukup senang main di pantai karena banyak terumbu karang dan ikan-ikan kecil yang terjebak diantara karang. Dengan menyewa jaring kecil, si buah hati bisa bermain sepuasnya dengan ikan-ikan laut kecil disana.

Saksikan Keseruan Kami Main di Pantai Lorena Berikut:

Referensi:

[1] Youtube Channel "Jejak Eksplorasi Official"

Sangat terasa perubahan era di perbatasan Tahun 2020 ini, dimana digital IT hampir 100% digunakan karena adanya pemaksaan protocol pencegahan penyebaran COVID-19. Bisa kita ketahui bersama bahwa sekarang channel youtube sudah menyediakan hampir semua kebutuhan hiburan, pengetahuan, tips dan trik yang kita butuhkan. Penyajian kreatif oleh youtuber layaknya pemeran artis di TV dan setiap orang bisa menjadi artis dengan penyiaran live atau lewat suguhan drama, komedi dan ulasan bak siaran di acara di TV.

Selain itu, media sosial lain seperti instagram, facebook dan blogger juga menyuguhkan acara serupa yang lebih menarik dan hidup dibandingkan dahulu. Banyak para pengguna media sosial berlomba-lomba menyajikan isi yang semenarik mungkin untuk mengundang para viewers, yang mana ini nanti menjadi asset berharga mereka untuk melakukan aksi yang sebenarnya. Ketika para viewers banyak mampir ke channel mereka maka setiap acara/isi yang disiarkan akan dilihat dan masuk ke alam bawah sadar mereka dan inilah yang disebut dengan "Influencer".

BACA JUGA: Bisnis yang Cocok Menyambut Era Industri 5.0

Influencer bisa menjadi baik dan buruk sehingga dimasa sekarang ini, semua orang dituntut untuk crosscheck setiap informasi yang diterima karena banyak juga informasi HOAX yang belum jelas sumber beritanya namun sudah tersebar secara masif. Dibutuhkan individu yang kritis dan banyak keingintahuan untuk bisa survive di tahun digital IT ini.  Banyak produsen lebih memilih endorse ke channel-channel millineal karena lebih tepat sasaran dibandingkan dengan koran/tabloid yang sudah mulai ditinggalkan, media TV yang dinilai kurang menarik dan tidak sesuai ekspektasi. Hal ini disebabkan karena pertumbuhan teknologi yang sangat pesat yaitu smartphone yang ada pada genggaman setiap orang. Semua media ada di genggaman sehingga bisa dengan mudah mendapatkan hal yang diinginkan dan lebih cepat.

Tantangan bisnis di tahun digital 2020 ketas adalah kecepatan, ketepatan, ketertarikan dan keunikan, dimana untuk artikel ini yang dibahas adalah potensi seorang influencer dimana kecepatan mereferensikan channel yang dilihat ringan diakses dengan loading cepat, ketepatan mereferensikan tema channel dengan produk yang diulas (misal blogger) harus sama atau kalau iklan di sosial media karena yang melihat para millineal maka produk juga harus sesuai dengan kebutuhan para millineal. Ketertarikan mereferensikan acara/siaran yang ditampilkan menarik para pengunjung dengan sajian konten terkini dan diperlukan oleh masyarakat luas sedangkan keunikan karena banyak orang bisa menjadi influencer dan memiliki channel sendiri maka untuk bisa bersaing dibutuhkan kreatifitas yang lebih agar unik sehingga produsen tertarik dan tepat menghabiskan biaya iklan mereka.

Menghidupkan dan membangun media sosial akan lebih baik dimulai dari sekarang untuk membangun asset di masa 5-10 tahun kedepan, dimana ketika semua sudah full digital IT dan Artificial Intelligence (AI) maka kita memiliki asset yang berharga dan siap menghadapi kompetisi jaman. Semua informasi ini berdasarkan pengalaman penulis berselancar di berbagai media dan mencoba menggeluti untuk beradaptasi dengan perubahan jaman yang semakin cepat.

Referensi: 

[1] Pengalaman Pribadi pada Tema Terkait. www.caesarvery.com

Tube boiler adalah komponen di PLTU yang berfungsi sebagai converter air menjadi uap bertekanan. Dalam operasinya, boiler bisa mengalami serangkaian failure baik dari sisi dalam (inside) maupun luar (outside). Kemungkinan penyebab dari sisi inside adalah:

• Deposit karena silica, hardness water (Ca/Mg), phospate
• Korosi karena injeksi kimia berlebihan sehingga air bersifat pH rendah atau pH tinggi
• Korosi karena kelebihan dissolved gas (CO₂ dan O₂)

2 Fe + 2 H₂O + O₂ ---> 2 Fe(OH)₂

4 Fe(OH)₂ + 2 H₂O + O₂ ---> 4 Fe(OH)₃

Fe(OH)₂ adalah senyawa yang tidak stabil dan merupakan bibit korosi (agent corrosion) sedangkan Fe(OH)₃ adalah produk korosi.

Terdapat profil yang cukup berbeda untuk oxygen corrosion berdasarkan handbook Port and Herro, (1991), seperti berikut:

• Phospate Corrosion/Phospate Attack

Korosi ini disebabkan karena pengaruh pemberian Tri Sodium Phospate (TSP) di steam drum melebihi ambang batas dengan standar acuan normal mol rasio Na/PO₄ < 2.8 [The Babcock & Wilcox Company]. Reaksi yang terjadi sebagai berikut:

Na₃PO₄ + Fe + 2 H₂O ---> NaFePO₄ + 2 NaOH + H₂ 

Pengalaman yang pernah kami temui untuk kasus ini adalah ketika pengujian menggunakan XRD ditemukan kandungan Na yang terlalu tinggi di surface material dan menyebabkan crack failure. Keberadaan Na yang tinggi ini menandakan purity phospate yang rendah atau kelebihan injeksi phospate. Dalam investigasi kami, ditemukan penyebabnya adalah purity phospate yang rendah <85% (standar yang disarankan >95%) dengan pH 1% pelarutan 10-11 (standar >12) sehingga untuk buffering harus menggunakan dosis lebih banyak dibandingkan dengan purity tinggi. Disebabkan melimpahnya Na dari injeksi maka bisa berpotensi carry-over di steam drum dan menempel pada tube boiler dan blade turbine [Feriyanto, 2020]. Baca selengkapnya di: Analisa Deposit pada Blade Turbine

Berdasarkan EPRI Cycle Chemistry Guidelines, phospate harus dijaga di boiler system agar terhindar dari phospate attack dengan standar minimum phospate (PO₄) 0.2 ppm dan maksimum phospate (PO₄) 10 ppm.

• Acid Corrosion/Acid Attack & Hydrogen Damage/Hydrogen Embrittlement

Keberadaan hydrogen juga membahayakan tube boiler, karena banyaknya konsentrasi H⁺ mengindikasikan nilai pH ke arah asam (acid). Hydrogen yang terakumulasi di sistem bisa bereaksi dengan carbon steel (FeC) membentuk metana (CH₄), seperti reaksi berikut: [Feriyanto, 2019] [Frayne, 2002].

Fe₃C + C + 4 H₂ ---> 2 CH₄ + 3 Fe

Hydrogen bisa berasal dari disosiasi chemical yang digunakan sebagai injeksi kimia seperti NH₃, N₂H₄, H₂S dan H₂O. Berikut profil kerusakan tube boiler akibat hydrogen damage: [The Babcock & Wilcox Company; Port and Herro, 1991]

Hydrogen damage dengan kehadiran metana membuat getas material sehingga mudah terserang korosi.

Berdasarkan handbook Port and Herro (1991), produksi hydrogen bisa berasal dari reaksi korosi pada pH rendah (asam) dan juga pH tinggi (basa). Pada pH rendah kejadian mirip seperti penjelasan diatas, sedangkan pada pH tinggi, urutan reaksi kimia mirip dengan caustic gouging (penjelasan detail dibawah) dengan urutan kejadiannya adalah: (i) caustic melarutkan/mengelupaskan lapisan magnetite; (ii) air bereaksi dengan iron steel dan membebaskan hydrogen, seperti reaksi berikut:

3 Fe + 4 H₂O ---> Fe₃O₄ + 8 H

;(iii) caustic menyerang langsung ke iron steel dan dihasilkan juga hydrogen; dan (iv) hydrogen hasil dari proses tahap (ii) dan (iii) kemudian menyerang iron carbide membentuk metana, seperti reaksi berikut:

Fe₃C + 4H ---> CH₄ + 3 Fe

Berdasarkan EPRI (2006) sebagai berikut:

Hydrogen attack terjadi pada carbon dan low alloy steel pada tekanan dan temperatur tinggi >200 ^oC dalam jangka panjang sehingga terjadi reaksi penyerapan hydrogen (H₂) dan iron carbide (FeC) atau carbon (C) pada larutan hydrocarbon (C_xH_y). Berikut reaksinya:

2 H₂ + Fe₃C ---> CH₄ + 3 Fe

CH₄ yang merupakan hydrocarbon yang tidak larut di iron lattice mengalami proses decarburization (pelepasan unsur carbon) sehingga sifat strength menjadi menurun. Proses decarburization terjadi pada temperature >540 ^oC (pada surface metal) dan >200 ^oC (pada internal metal) (Schweitzer, 2010).

• Caustic Gouging/Caustic Attack/Caustic Embritllement/Ductile Gouging & Hydrogen Damage/Hydrogen Embrittlement

Failure ini lebih disebabkan karena tingkat alkalinitas yang tinggi (pH basa kuat >12) pada boiler water. Failure ini juga berhubungan dengan hydrogen damage/hydrogen embrittlement (penjelasan detai ikut di atas untuk acid corrosion/acid attack). Keberadaan caustic ini bisa disebabkan karena berlebihnya penggunaan soda caustic (NaOH) atau berlebihnya NaOH produk hasil reaksi antara caustic phospate (Na₃PO₄) dengan air di steam drum, seperti reaksi berikut: [Feriyanto, 2020]

Na₃PO₄ + H₂O ---> Na₂HPO₄ + NaOH

NaOH di PLTU digunakan untuk genjot kenaikan pH namun jika berlebihan bisa menyebabkan caustic gouging/caustic embrittlement/caustic corrosion sehingga penggunaannya harus dikendalikan tidak boleh >7.5-10%=7,500-10,000 ppm [Frayne, 2002].

Keberadaan NaOH atau penambahan NaOH ini sebenarnya dibutuhkan dalam operasional boiler PLTU sebagai buffering pH ketika terjadi kebocoran di tube condenser (cooling air laut), namun jika berlebihan bisa menyebabkan failure yang fatal. Berikut profil kerusakan tube boiler akibat caustic gouging: [The Babcock & Wilcox Company]

Untuk mengantisipasi agar tidak terjadi seperti hal diatas, maka digunakan penjagaan standar nilai pH boiler water pada range 9.2-10.5 dengan pengaturan bukaan valve injeksi phospate. 

Mekanisme korosi ini didahului dengan pengrusakan lapisan magnetite oleh soda caustic kemudian bereaksi dengan iron steel, berikut reaksi kimianya: [Port and Herro, 1991]

4 NaOH + Fe₃O₄ ---> 2 NaFeO₂ + Na₂FeO₂ + 2 H₂O

Ketika magnetite (Fe₃O₄) sudah terkelupas menyebabkan caustic (NaOH) langsung menyerang iron steel seperti reaksi berikut:

Fe + 2 NaOH ---> Na₂FeO₂ + H₂ 

Caustic corrosion pada permukaan inner tube boiler akibat reaksi diatas seperti ditunjukkan gambar berikut:

Berdasarkan EPRI Cycle Chemistry Guidelines, didapatkan informasi bahwa caustic gouging/caustic embrittlement bisa terjadi ketika penambahan soda caustic (NaOH) >2 ppm pada steam drum boiler.

Berdasarkan EPRI (2006) sebagai berikut:

• Short-term Overheating

Failure ini disebabkan oleh pemanasan yang tidak merata dan hanya ada di bagian tertentu saja. Lebih dikenal dengan fish mouth failure (crack mulut ikan) dan pengalaman sendiri di lapangan untuk kasus ini banyak disebabkan oleh deposit hardness water yang sudah level scale (mengeras/mengkristal di inner tube boiler). Seperti penampang gambar berikut: [The Babcock & Wilcox Company; Feriyanto, 2019b]

Ketika laju aliran tersumbat scale maka aliran air menjadi tidak lancar dan panas dari furnace tidak mengalami penukaran panas oleh air sehingga material tube boiler terus-menerus terbakar (sampai suhu antara 850-950 ^oC) dan karena tube boiler yang tersumbat memiliki tekanan yang tinggi maka mechanical properties akan turun dan menyebabkan leakage (pecah). Berikut profil kerusakan tube boiler akibat short-term overheating: [The Babcock & Wilcox Company; Feriyanto, 2019b]

Dikutip dari handbook Port and Herro (1991), short-term overheating terjadi dalam waktu yang cepat antara 454-730 ^oC bahkan bisa lebih. Berikut profil kerusakannya:

• Stress Corrosion Cracking (SCC)

Crack pada tube boiler yang disebabkan stress material karena tertekan/tertarik sehingga terdapat perenggangan (pori-pori material membesar) dan retak rambut [Feriyanto, 2019a]. Skematik profil kerusakan karena SCC seperti berikut: [The Babcock & Wilcox Company]

Pembesaran 500x menggunakan mikroskop untuk mengetahui profil mikrostruktur sebagai berikut: [Port and Herro, 1991]

Berikut profil cacat akibat stress cracking:

Tipe failure ini cukup berbahaya karena crack yang tersembunyi dan tidak kelihatan sehingga bisa parah ketika sudah terjadi kegagalan seperti patah atau jebol.

Berdasarkan EPRI (2006) sebagai berikut:

• Creep Failure/Long-Term Overheating

Kerusakan ini lebih disebabkan karena korosi dan abrasi yang merata pada semua tube boiler baik dari inside maupun outside. Selain itu juga bisa disebabkan karena long-term overheating yang merusak mechanical properties material profil kerusakan adalah memanjang/menjalar rata pada permukaan luar tube seperti gambar berikut ini: [The Babcock & Wilcox Company, Port and Herro, 1991]

Bisa dilihat dari profil tersebut bahwa ketika terjadi pemanasan berlebih pada material tube boiler (carbon steel) bisa menyebabkan kegetasan sehingga material menjadi rapuh. Selain itu, dari inside tube akan terlihat magnetite terangkat membentuk gelembung-gelembung dan siap terkelupas.

Mekanisme failure long-term overheating pada temperatur > 427 ^oC sering disebut dengan "Chain Graphitization" yaitu leaching Fe dari iron steel (FeC) sehingga hanya menyisakan graphite (C) yang bersifat brittle [Feriyanto, 2019c]. Kejadian failure chain graphitization muncul setelah terjadinya long-term overheating, berikut profil kerusakannya: [Port and Herro, 1991]

Jika dilihat profilnya mirip seperti fish mouth pada short-term overheating dan memang inti dari keduanya adalah material tube getas karena pemanasan kemudian karena tekanan manyebabkan pecah pada sisi yang mengalami deformasi paling besar. Perbedaan mendasar adalah fish mouth pada long-term overheating umumnya terjadi pada area las-lasan [Port and Herro, 1991] sedangkan short-term overheating tidak.

Berikut rangkuman jenis kerak (scale/deposit) dan karakteristiknya di tube boiler: [Port and Herro, 1991]

Berikut rangkuman jenis failure di boiler system: [EPRI Guideline]

Kutip Artikel Ini (Citation):

Feriyanto, Y.E. (2020). Analisa Profil Kerusakan Tube Boiler PLTU, Best Practice Experience in Power Plant. www.caesarvery.com. Surabaya

Referensi:

[1] Feriyanto, Y.E. (2018). Analisa Kerak Tube Boiler & Condenser, Best Practice Experience in Power Plant. Surabaya

[2] The Babcock & Wilcox Company. Water and Steam Chemistry, Deposits and Corrosion

[3] Feriyanto, Y.E. (2020). Analisa Deposit pada Blade Turbine dengan Umpan Air Sungai, Best Practice Experience in Power Plant. Surabaya

[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

[7] Feriyanto, Y.E. (2019c). Root Cause Failure Analysis (RCFA) Kebocoran Condenser PLTU, Best Practice Experience in Power Plant. Surabaya

[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

[10] EPRI. Cycle Chemistry Guidelines for Combined Cycle Heat Recovery Steam Generators

[11] Frayne, C. (2002). Boiler water Treatment, Principle and Practice. Vol. 1 and 2. New York-USA

[12] EPRI. (2006). Boiler Condition Asseement Guideline, Fourth Edition

[13] Schweitzer, P.A. (2010). Handbook of Fundamentals of Corrosion Mechanisms, Causes, and Preventative Methods. CRC Press. London & New York

Ingin Konsultasi dengan Tim Expert Website, Silakan Hubungi KLIK