ANALISIS KEGAGALAN PADA PIPA 12” 3 FASA RAMA F – RAMA P DI CNOOC SES Ltd. Raja Jovian Trisila 1306405686 Dimas Pratamawansyah Putra 1306405181 Kerja Praktek - PID - PGF - CNOOC SES Ltd. Departemen Teknik Metalurgi dan Material, Fakultas Teknik, Universitas Indonesia
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 KEGAGALAN
PADA PIPA 12” 3 FASA RAMA F – RAMA P
DI CNOOC SES Ltd.
Raja Jovian Trisila 1306405686
Dimas Pratamawansyah Putra 1306405181
Kerja Praktek - PID - PGF - CNOOC SES Ltd. Departemen Teknik Metalurgi dan Material, Fakultas Teknik, Universitas Indonesia
Pendahuluan
Rama F –Rama P
Kegagalan
J-Bow
Kebocoran 8 titik
Pipa
Material Pipa : ERW/API 5L-X42
Outer Diameter : 12.75 inch
Wall Thickness : 0.5 inch
Operating Temperature : 174 °F = 78,88 °C
Operation Pressure : 200 psi
Velocity : 0.138 m/sec (plug)
Laju Korosi : 1.9802 mm/yr = 0.05 mpy
Kedalaman : 32,004 m
Coating : 3 LPP
Line Type : Gathering
Concrete Thickness: 2,1 inch
Concrete Density : 140 pcf
SMYS : 42 Kpsi = 289.57 Mpa
Kerja Praktek - PID - PGF - CNOOC SES Ltd. Departemen Teknik Metalurgi dan Material, Fakultas Teknik, Universitas Indonesia
Lingkungan Kerja
pH = 9CO2 terlarut = 73,2
mg/L
Fe total = 0,737 mg/L
SRB = 10 sulfate reducers/ml
Quaternary Ammonium Compounds = 2,3 ppm
Kerja Praktek - PID - PGF - CNOOC SES Ltd. Departemen Teknik Metalurgi dan Material, Fakultas Teknik, Universitas Indonesia
Sumber data adalah hasil fluid sampling oleh Labotartorium PT. Anugrah Analisis Sempurna
pada tanggal 28 November 2014
Jalur Pipa
Kerja Praktek - PID - PGF - CNOOC SES Ltd. Departemen Teknik Metalurgi dan Material, Fakultas Teknik, Universitas Indonesia
Kegunaan
3 Phase
Mengalirkan Hasil Produksi Dari Rama F dan East Rama serta Kondensat dari
Pabelokan
Digunakan Pada Tahun 1982 Dengan Design Llife 20 Tahun
Kerja Praktek - PID - PGF - CNOOC SES Ltd. Departemen Teknik Metalurgi dan Material, Fakultas Teknik, Universitas Indonesia
Data dari PIMS bulan November 2015
89%
5%6%
Produksi Fluida Pipa
Water Oil Gas
Diagram Alir Analisis Kegagalan
Kerja Praktek - PID - PGF - CNOOC SES Ltd. Departemen Teknik Metalurgi dan Material, Fakultas Teknik, Universitas Indonesia
Pemeriksaan Visual
• Melakukan pengamatan dari bentuk kegagalan (morfologi)
• Melihat warna dari lokasi disekitar kegagalan
Pemeriksaan XRD
• Mengambil sampel dari benda
• Untuk mengetahui Produk Korosi berupa senyawa-senyawa yang terbentuk
• Memeriksa sampai ke dalam material.
Pemeriksaan SEM & EDS
• SEM untuk dapat melihat mikrostruktur dari produk korosi dan mendapatkan bentuk & ukuran scale.
• EDS digunakan untuk dapat mengetahui secara detail spot-spot tertentu secara kuantitatif dan kualitatif.
Pemerikasaan OES
Untuk mengetahui komposisi kimia yang bertujuan untuk mengecek spesifikasi material
Pengujian Metalografi
• Menghilangkan produk korosi karena perlu preparasi sampel
• Bertujuan untuk dapat melihat fasa dan bentuk butir
• Bisa juga digunakan untuk melihat microcrack
Destructive Test
• Bertujuan untuk melihat sifat mekanis dari material
• Umumnya dilakukan uji kekerasan untuk mendapatkan nilai kekerasan
• Didapatkan pula tensile strength dari tabel konversi
Analisis dan Kesimpulan Rekomendasi
Dugaan Awal
CO2
Corrosion
• Water cutyang relatif tinggi
• Adanya kandungan CO2 dari fluid sebesar 73,2 mg/L
Corrosion Under
Deposit
• Posisi utama terjadinya korosi yaitu di J-bow
• Berdasarkan data dari PIMS kecepatan-nya rendah (0,455 ft/sec)
Kerja Praktek - PID - PGF - CNOOC SES Ltd. Departemen Teknik Metalurgi dan Material, Fakultas Teknik, Universitas Indonesia
• Pipa ERW, mengalami pengelasan
• Kegagalan pada pipa yang berada pada arah jam 6
SRB
• Berdasarkan data PIMS didapatkan SRB sebesar 10 sulfate reducers/ml.
• Namun aliran yang lambat memperkuat dugaan ini.
Intergranular Corrosion
SSC Corrosion
• Adanya kandungan H2S dari 6 sumur Rama F dengan rata-rata sekitar 311,67 ppm.
• Water cutyang relatif tinggi
Pengamatan Visual
Kerja Praktek - PID - PGF - CNOOC SES Ltd. Departemen Teknik Metalurgi dan Material, Fakultas Teknik, Universitas Indonesia
• Letak kegagalan berada pada
pukul 6, dan terdiri dari 8 buah titik
yang memiliki pola cukup teratur.
• Kegagalan berada pada bagian
J-Bow.
• Jejak kegagalan berbentuk
cekungan dan berjajar dengan
teratur.
• Hal ini mengindikasikan bahwa
korosi yang terjadi karena SRB.
• Adanya gap antara pit
membuktikan bahwa korosi yang
terjadi bukanlah disebabkan oleh
erosi.
Pengamatan Visual
Kerja Praktek - PID - PGF - CNOOC SES Ltd. Departemen Teknik Metalurgi dan Material, Fakultas Teknik, Universitas Indonesia
• Pada pengamatan visual kami menemukan endapan berupa
butiran coklat kehitaman .
• Endapan terletak pada bagian dalam pipa arah jam 9, diduga
endapan ini adalah pasir yang terbawa dari sumur minyak dan
gas di Rama F dan East Rama yang lolos.
• Saat pertama bocor, pipa sempat di clamp terlebih dahulu
untuk mengatasi kebocorannya.
• Akan tetapi, clamp tidak bertahan lama dan kemudian pipa di
ganti satu segment.
• Hal-hal pada pengamatan visual masih terbatas, untuk
mengetahui bukti-bukti pendukung lainnya perlu dilakukan
beberapa pengujian tambahan.
Aliran Fluida
Kerja Praktek - PID - PGF - CNOOC SES Ltd. Departemen Teknik Metalurgi dan Material, Fakultas Teknik, Universitas Indonesia
• Kecepatan liquid
Volume liquid yang mengalir dihitung dari hasil
produksi liquid dibagi dengan luas penampang
pipa.
Liquid per hari yang dihasilkan dari pipa tersebut
adalah sebesar 9.758 bfpd atau sebesar 1.163,55
m3/day atau sekitar 0.0134 m3/s, sedangkan luas
penampang pipa adalah 0,070 m2, sehingga
V= Q/A = 0.0134 / 0,070 = 0.19 m/s = 0.623 ft/s
Didapatkan kecepatan liquid sebesar 0.19 m/s atau
0.623 ft/s
• Kecepatan gas
Volume gas yang mengalir pada pipa didapatkan
melaului proses perhitungan volume gas per hari
yang dihasilkan dari pipa tersebut adalah 611 SCFD
atau sebesar 17.301 m3/day atau sekitar 0.0002
m3/s. Dengan perthitungan dibawah ini, didapatkan
kecepatan gas;
V=Q x stdߩactߩ X A
=0.0002𝑥 8
100 𝑥 0.07= 2.2 x 10-4 m/s
= 7.21 x 10-4 ft/s
Didapatkan kecepatan gas sebesar 2.2 x 10-4 m/s
atau 7.21 x 10-4 ft/s
Kecepatan fluida dibagi menjadi dua yaitu;
Aliran Fluida
Kerja Praktek - PID - PGF - CNOOC SES Ltd. Departemen Teknik Metalurgi dan Material, Fakultas Teknik, Universitas Indonesia
Dari kecepatan liquid dan gas diatas maka
didapatkan jenis aliran fluida yaitu bubble
walaupun aliran nya masih sangat pelan dan
cenderung ke jenis stratified.
Aliran Fluida yang lambat ini mampu
menimbulkan deposit pada area J-Bow karena
endapan yang terdapat pada fluida akan sulit
untuk naik ke atas.
Aliran Fluida
Kerja Praktek - PID - PGF - CNOOC SES Ltd. Departemen Teknik Metalurgi dan Material, Fakultas Teknik, Universitas Indonesia
Hal ini juga mengindikasikan terkumpulnya SRB
pada J-Bow sehingga walaupun SRB hasil fluid
sampling tidak signifikan tetapi jika SRB berkoloni
pada J-Bow, kegagalan dapat terjadi.
Perubahan yang terjadi akibat adanya perilaku
korosi oleh kehadiran microbial(SRB) bisa
diabaikan karena biocorrosion tidak signifikan
dan tidak akan menjadi menyebabkan
kegagalan. Akan tetapi, microbial yang
berkoloni di permukaan material dapat
menyebabkan kegagalan korosi (Hans-Curt
Flemming,2000).
Pemeriksaan XRDDeposit Putih
Kerja Praktek - PID - PGF - CNOOC SES Ltd.
Departemen Teknik Metalurgi dan Material, Fakultas Teknik, Universitas Indonesia
(Copper (Cu))
20 30 40 50 60 70
Counts
0
200
400
600
800
003
Fe2O3
• Karat yang terbentuk dari pipa itu sendiri
dan berfungsi sebagai lapisan pelindung
(scale) dari pipa tersebut.
FeS
• H2S rata-rata adalah sebesar 311.67 ppm. %
Volume sebesar 0.0312% dan tekanan parsial
nya sebesar 6.22 psi. Tekanan tersebut sudah
masuk ke area SCC akan tetapi karena
material ini API 5L - X42 maka hal ini dapat
diabaikan karena Hardnessnya < 22 HRC.
• SRB tidak signifikan, namun tempat
kegagalan adalah J-Bow yang aliran nya
yang stagnan sehingga bisa menyebabkan
timbulnya deposit SRB.
SiO2
• Butiran pasir dari sumur minyak dan tidak
menyebabkan kegagalan
Pemeriksaan XRDDeposit Hitam
Kerja Praktek - PID - PGF - CNOOC SES Ltd.
Departemen Teknik Metalurgi dan Material, Fakultas Teknik, Universitas Indonesia
Fe3O4
• Karat yang terbentuk dari pipa itu sendiri
dan berfungsi sebagai lapisan pelindung
(scale) dari pipa tersebut.
FeO
SiO2
• Butiran pasir dari sumur minyak dan tidak
menyebabkan kegagalan
Pemeriksaan SEM
Kerja Praktek - PID - PGF - CNOOC SES Ltd. Departemen Teknik Metalurgi dan Material, Fakultas Teknik, Universitas Indonesia
Pemeriksaan SEM dilakukan pada beberapa
sampel yaitu sampel kotor, sampel bersih, sampel
coklat dan sampel putih
Hasil pemeriksaan sampel kotor ditampilkan pada
gambar disamping ini.
Pada gambar mikrostruktur sampel kotor diatas
terlihat permukaan yang halus dan rata dan hal
ini menunjukan karakteristik dari SRB karena
struktur permukaannya yang halus.
Kecenderungan SRB untuk membuat lapisan
yang lebih halus
Sampel kotor diambil tanpa membersihkan scale
atau kotoran yang terdapat pada pipa.
Pemeriksaan SEM
Kerja Praktek - PID - PGF - CNOOC SES Ltd. Departemen Teknik Metalurgi dan Material, Fakultas Teknik, Universitas Indonesia
Pemeriksaan SEM dilakukan pada beberapa
sampel yaitu sampel kotor, sampel bersih, sampel
coklat dan sampel putih
Pada gambar mikrostruktur sampel kotor
hasil pemeriksaan SEM terlihat permukaan
yang halus dan rata dan hal ini menunjukan
karakteristik dari SRB karena struktur
permukaannya yang halus. SRB cenderung
untuk membuat lapisan yang lebih halus
dari pada permukaan logam.
(Iwona B. Beech,1999)Sebelum mengakat biofilm Sesudah mengakat biofilm
Pemeriksaan SEM
Kerja Praktek - PID - PGF - CNOOC SES Ltd. Departemen Teknik Metalurgi dan Material, Fakultas Teknik, Universitas Indonesia
Pemeriksaan SEM dilakukan pada beberapa
sampel yaitu sampel kotor, sampel bersih, sampel
coklat dan sampel putih
Hasil pemeriksaan sampel bersih ditampilkan
pada gambar disamping ini.
Pada gambar mikrostruktur sampel bersih
diatas terlihat permukaan yang tidak rata dan
terlihat lubang(pit) pada beberapa titik
sebagai indikasi dari kegagalan berupa pitting
corrosion.
Sampel bersih diambil setelah membersihkan
scale atau kotoran yang terdapat pada pipa
dengan mengguakan etanol.
Pemeriksaan SEM
Kerja Praktek - PID - PGF - CNOOC SES Ltd. Departemen Teknik Metalurgi dan Material, Fakultas Teknik, Universitas
Indonesia
Pemeriksaan SEM dilakukan pada beberapa
sampel yaitu sampel kotor, sampel bersih, sampel
coklat dan sampel putih.
Hasil pemeriksaan sampel coklat ditampilkan
pada gambar disamping ini.
Pada gambar mikrostruktur sampel coklat
diatas terlihat permukaan yang tidak rata dan
juga terdapat beberapa porous.
Sampel coklat diambil dari deposit atau kotoran
yang terdapat pada pipa permukaan pipa
bagian dalam pada arah jam 9.
Pemeriksaan SEM
Kerja Praktek - PID - PGF - CNOOC SES Ltd. Departemen Teknik Metalurgi dan Material, Fakultas Teknik, Universitas Indonesia
Pemeriksaan SEM dilakukan pada beberapa
sampel yaitu sampel kotor, sampel bersih, sampel
coklat dan sampel putih.
Hasil pemeriksaan sampel putih ditampilkan
pada gambar disamping ini.
Pada gambar mikrostruktur sampel putih
diatas meingindikasikan tubercle-tubercle
yang merupakan rumah dari SRB yang
mengendap pada J-Bow.
Sampel putih diambil dari deposit atau kotoran
yang terdapat pada cekungan pipa tempat
kebocoran bagian dalam pada arah jam 6.
Pemeriksaan EDS
Kerja Praktek - PID - PGF - CNOOC SES Ltd. Departemen Teknik Metalurgi dan Material, Fakultas Teknik, Universitas Indonesia
Pemeriksaan EDS dilakukan pada beberapa
sampel yaitu sampel hitam, sampel karat logam
dan sampel putih.
Sampel hitam diambil dari deposit atau kotoran
yang terdapat pada pipa permukaan pipa
bagian dalam pada arah jam.
Element Weight% Atomic%
O 38.92 65.64
Al 1.41 1.41
Si 0.81 0.78
S 9.89 8.32
Cl 0.65 0.50
Fe 48.32 23.35
Totals 100.00
• Unsur yang paling banyak
adalah Fe dan O
• Membentuk senyawa Fe2O3.
Diperkuat dari hasil XRD
• Sampel hitam yang diuji
adalah karat (scale) yang
terbentuk secara natural
sebagai lapisan protektif dari
pipa tersebut.
Pemeriksaan EDS
Kerja Praktek - PID - PGF - CNOOC SES Ltd. Departemen Teknik Metalurgi dan Material, Fakultas Teknik, Universitas Indonesia
Pemeriksaan EDS dilakukan pada beberapa
sampel yaitu sampel hitam, sampel karat logam
dan sampel putih.
Sampel karat logam diambil secara langsung
dari material tersebut tanpa membersihkan
permukaannya terlebih dahulu.
• Unsur yang paling banyak
adalah Fe dan O
• Membentuk senyawa Fe2O3.
Diperkuat dari hasil XRD
• Fe2O3 adalah karat pada
logam yang terbentuk secara
alami sebagai lapisan
protektif
Element Weight% Atomic%
O 16.47 39.58
Na 0.63 1.05
Al 0.79 1.13
Si 0.77 1.06
S 0.97 1.16
Cl 1.50 1.63
Ti 0.82 0.66
Fe 78.04 53.73
Totals 100.00
Pemeriksaan EDS
Kerja Praktek - PID - PGF - CNOOC SES Ltd. Departemen Teknik Metalurgi dan Material, Fakultas Teknik, Universitas Indonesia
Pemeriksaan EDS dilakukan pada beberapa
sampel yaitu sampel hitam, sampel karat logam
dan sampel putih.
Sampel putih diambil secara langsung dari
deposit atau kotoran yang berada di sekitar
daerah kegagalan, yaitu pada arah jam 6
Pemeriksaan EDSSampel Putih
Kerja Praktek - PID - PGF - CNOOC SES Ltd. Departemen Teknik Metalurgi dan Material, Fakultas Teknik, Universitas Indonesia
Pemeriksaan EDS dilakukan pada beberapa
sampel yaitu sampel hitam, sampel karat logam
dan sampel putih.
Dilakukan di enam titik (spot) yang berbeda untuk mengetahui secara detail kandungan unsur secara
kuantitatif pada daerah yang diduga mengandung FeS.
Didapatkan unsur yang paling banyak adalah S dan Fe, kecuali pada spot 5 dan 6 didapatkan unsur Fe dan O
yang paling banyak meskipun tetap ada S dalam jumlah yang cukup besar.
Fe dan S pada Spot 1, 2, 3, 4 membentuk senyawa FeS seperti pada hasil pemeriksaan XRD dan hal ini
mendukung dugaan pada hasil pemeriksaan SEM sampel putih berupa tubercles sebagai rumah dari SRB.
Kandungan S yang tinggi merupakan hasil dari metabolisme SRB dan menyebabkan kegagalan berupa korosi
lokal berbentuk lubang(pit). Sedangkan pada Spot 5 dan 6, unsur yang paling banyak ditemukan adalah Fe
dan O yang membentuk senyawa Fe2O3 dan ini merupakan scale yang dibentuk oleh material pipa itu sendiri.
Pemeriksaan EDSSampel Putih
Kerja Praktek - PID - PGF - CNOOC SES Ltd. Departemen Teknik Metalurgi dan Material, Fakultas Teknik, Universitas Indonesia
Pemeriksaan EDS dilakukan pada beberapa
sampel yaitu sampel hitam, sampel karat logam
dan sampel putih.
FeS yang dibentuk oleh SRB adalah filamen atau batang.
Hal ini disebabkan karena pada Spot 1, 2, 3, 4 memiliki
kandungan Sulphur yang tinggi dan bentuk stuktur mikro pada
spot tersebut adalah filamen.
SRB mengoksidasi besi yang terlarut di dalam larutan ferric
hydrate yang tak larut yang membentuk sarung yang
menutupi sel-sel dan memproduksi semacam batang
berbentuk filamen. Sedangkan untuk bentuk koloni SRB nya
sendiri adalah seperti lengkung setengah lingkaran.
aramcoexpats.com
Pengujian Komposisi Kimia
Pengujian dilakukan dengan
menggunakan Optical Emission
Spectroscopy
Lokasi titik pengujian berada di
daerah terjadinya kegagalan
Foto Sampel OES
Kerja Praktek - PID - PGF - CNOOC SES Ltd. Departemen Teknik Metalurgi dan Material, Fakultas Teknik, Universitas Indonesia