ANALISIS KOROSI TEMPERATUR TINGGI AKIBAT GARAM CAIR PADA PIPA SUPERHEATER BOILER TUGAS SARJANA Diajukan sebagai salah satu syarat untuk menempuh Ujian Strata Satu pada Program Studi Teknik Material, Fakultas Teknik Mesin dan Dirgantara, Institut Teknologi Bandung Disusun oleh : Eko Waskito Hadi 13703014 PROGRAM STUDI TEKNIK MATERIAL FAKULTAS TEKNIK MESIN DAN DIRGANTARA INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG 2 0 0 8
15
Embed
ANALISIS KOROSI TEMPERATUR TINGGI AKIBAT · PDF fileANALISIS KOROSI TEMPERATUR TINGGI AKIBAT GARAM CAIR PADA PIPA SUPERHEATER BOILER TUGAS SARJANA Diajukan sebagai salah satu syarat
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
ANALISIS KOROSI TEMPERATUR TINGGI AKIBAT
GARAM CAIR PADA PIPA SUPERHEATER BOILER
TUGAS SARJANA
Diajukan sebagai salah satu syarat untuk menempuh Ujian Strata Satu pada
Program Studi Teknik Material, Fakultas Teknik Mesin dan Dirgantara,
Institut Teknologi Bandung
Disusun oleh :
Eko Waskito Hadi
13703014
PROGRAM STUDI TEKNIK MATERIAL
FAKULTAS TEKNIK MESIN DAN DIRGANTARA
INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG
2 0 0 8
DEPARTEMEN PENDIDIKAN NASIONAL PROGRAM STUDI TEKNIK MATERIAL
FAKULTAS TEKNIK MESIN DAN DIRGANTARA INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG
Jl. Ganesha No.10 TELP. 022-2504243 Bandung 40132
TUGAS SARJANA
Diberikan kepada : Eko Waskito Hadi
Dosen Pembimbing : Dr. Ir. Husaini Ardy
Jangka waktu penyelesaian : 10 bulan
Judul : Analisis Korosi Temperatur Tinggi Akibat
Garam Cair pada Pipa Superheater Boiler
Isi tugas : 1. Mengetahui pengaruh komposisi deposit
(Na2SO4 / NaCl) terhadap sifat korosi dan
serangan korosi pipa superheater boiler PLTU.
2. Mengetahui pengaruh lama pemanasan
terhadap sifat korosi dan serangan korosi pipa
superheater boiler PLTU.
3. Mengetahui mekanisme korosi yang terjadi
pipa superheater boiler
Bandung, Februari 2008
Dosen Pembimbing
Dr. Ir. Husaini Ardy
LEMBAR PENGESAHAN
Tugas Sarjana yang berjudul :
ANALISIS KOROSI TEMPERATUR TINGGI AKIBAT GARAM CAIR PADA PIPA SUPERHEATER BOILER
Disetujui dan disahkan,
Bandung, Februari 2008
Dosen Pembimbing
Dr. Ir. Husaini Ardy NIP.131558624
ABSTRAK Salah satu pemakaian boiler di industri adalah dalam industri Pembangkit Listrik Tenaga Uap. Lingkungan kerja boiler tersebut menjadi relatif berat apabila PLTU tersebut berada di dekat pantai serta penggunaan bahan bakar batu bara yang dapat mengakibatkan korosi pada komponen-komponen boiler tersebut.
Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui korosi yang terjadi pada salah satu komponen boiler yaitu material pipa superheater (SA 213 T-11). Modus korosi yang diamati dalam penelitian ini adalah korosi temperatur tinggi akibat garam cair. Garam cair tesebut berasal dari sisa pembakaran batu bara (Na2SO4). Pengaruh korosi akibat lingkungan pantai (ion Cl-) diamati dengan pemakaian NaCl. Korosi temperatur tinggi akibat garam cair ini disimulasikan dengan menggunakan pre-coated synthetic deposit, yaitu Na2SO4 dan NaCl, yang didepositkan pada permukaan spesimen pipa superheater. Tebal deposit adalah sekitar 2,0 mm. Spesimen dipanaskan pada temperatur 9500C yaitu mendekati temperatur lidah api pada dinding luar pipa superheater. Waktu pemanasan yang digunakan adalah 6, 12, dan 18 jam. Dari penelitian ini diperoleh data penambahan berat spesimen setelah mengalami korosi, dan kedalaman serangan korosi yang dihasilkan. Hasil percobaan menunjukkan bahwa terdapat peningkatan laju korosi akibat adanya deposit yang menempel di permukaan luar pipa superheater. Keberadaan unsur sulfur dalam Na2SO4 dapat memperparah korosi walaupun tidak separah unsur Cl dalam NaCl. Serangan korosi yang paling parah terjadi pada konsentrasi deposit yang terdiri atas 40% Na2SO4 dan 60% NaCl, dengan waktu pemanasan 18 jam. Pertambahan berat yang dihasilkan adalah 23,099 mg/cm2 dan kedalaman serangan korosi sekitar 853 μm. Dalam penelitian ini juga diperoleh data mekanisme korosi temperatur tinggi yang terjadi. Dari pengamatan materialografi pada antarmuka metal/oksida ditemukan perbedaan mekanisme korosi akibat Na2SO4 dan akibat NaCl. Mekanisme korosi akibat unsur S pada Na2SO4 diawali dengan sulfidasi pada batas butir, kemudian difusi karbon ke batas butir (karburasi), dan dilanjutkan dengan oksidasi. Keberadaan Na2SO4 dalam fasa cair (molten phase) dapat melarutkan lapisan oksida pelindung pada permukaan spesimen. Mekanisme korosi temperatur tinggi akibat NaCl diawali dengan difusi karbon ke batas butir dan dilanjutkan dengan oksidasi. Ion-ion Cl- akan menjadi katalis reaksi korosi tersebut. Kata kunci : pipa superheater boiler, deposit, korosi temperatur tinggi, oksidasi
ii
ABSTRACT Most of the industrial boiler is usually use for Steam Power Generation Plant. The operating condition become more severe when the Steam Power Generation Plants located in marine atmosphere. The use of coal as a fuel will promote corrosion because the coal ash deposit contains corrosive substances, such as Na2SO4 and NaCl. The objective of this research is to observe the corrosion behavior of boiler superheater tube materials (SA 213 T-22) due to both coal ash deposit and marine environment respectively. The corrosive substance for this research consists of Na2SO4 as a representative of the coal ash deposit, and NaCl to represent the marine environment. High temperature corrosion attack because of molten salt were simulated by applying 2.0 mm pre-coated synthetic deposit of Na2SO4 and NaCl onto the surface of boiler superheater tube specimens. The specimens were heated to 9500C that represent the flame temperature on the superheater tube surface. The exposure time was varied from 6, 12, to 18 hours. Weight gain of the specimens due to corrosion was observed, as well as the depth of corrosion attack (materialography method). The experimental results show the increase in corrosion attack due to surface deposit. Sulfur in Na2SO4 salt can increase the severity of attacks; even it is not as severe as chloride in NaCl salt. The most severe attack was found on specimens which deposit consists of 40% Na2SO4 and 60% NaCl, and the exposure time of 18 hours. The weight gain for this specimen is 23,099 mg/cm2 and the depth of corrosion attack around 853 μm. The corrosion mechanisms were also observed. Metallography examinations of the metal/oxide interface revealed that there was a different corrosion mechanism between Na2SO4 molten salt and NaCl molten salt. The corrosion attack by Na2SO4 was initiated by sulfidation on the grain boundaries, followed by carbon diffusion into the grains (carburation), and finally the oxidation. The molten Na2SO4 will dissolve the protective oxide layer on the specimen surface. High temperature corrosion caused by NaCl was initiated by carbon diffusion into the grains, followed by oxidation. The chloride ions will act as the catalyst for the corrosion reaction.
Keywords: boiler superheater tube, deposit, high temperature corrosion, oxidation
iii
KATA PENGANTAR Assalamualaikum Wr. Wb
Segala puji dan syukur selalu penulis panjatkan kehadirat Allah SWT atas
berkah dan rahmat yang selalu diberikan, sehingga berkat rahmat dan karunia-Nya
tanpa berkah, rahmat dan hidayah-Nya penulis tidak mungkin dapat
menyelesaikan tugas akhir ini dengan baik.
Tugas Akhir ini ditulis untuk memenuhi syarat akademis dalam
menyelesaikan tahap S-1 di Program Studi Teknik Material, Institut Teknologi
Bandung. Tugas Akhir ini berjudul Analisis Korosi Temperatur Tinggi Akibat
Garam Cair pada Pipa Superheater Boiler.
Penelitian dan penyusunan tugas akhir ini tidak terlepas dari bantuan,
bimbingan dan dukungan dari berbagai pihak. Oleh karena itu, penulis
mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada :
• Allah SWT. yang selalu berkah, rahmat, bimbingan hingga tugas
akhir ini selesai.
• Bapak, ibu dan Adik-adikku Duwik, Tiyok yang tercinta atas
dukungan semangat dan doa selama ini kepada penulis.
• Bapak Dr.Ir Husaini Ardy sebagai dosen pembimbing tugas akhir
ini.
• Seluruh dosen pengajar Program Studi Teknik Material ITB : Bpk.
Prof. Dr. Ir. Mardjono, Bpk. Prof. Dr. Ir. Rochim Suratman, Bpk.