Artikel berikut mungkin sesuai dengan kebutuhan dan masalah di lndustri Anda:
– Memahami korosi pada sisteem boiler
– Cara meminimalisir korosi
– Prosedur pengendalian korosi
– Jenis-jenis korosi
– memahami erosi

Semoga artikel ini membantu Anda.

BAB 11 PENGENDALIAN KOROSI PADA PREBOILER DAN BOILER

Korosi merupakan salah satu penyebab utama menurunnya keandalan pada sistem pembangkit uap. Kerugian yang ditimbulkan akibat korosi pada sistem boiler diperkirakan dapat mencapai miliaran dolar per tahunnya. Masalah korosi sering ditemukan pada area dengan suhu tinggi pada permukaan dinding boiler, screen, dan tube pemanas. Area lain yang umum terjadi korosi dapat ditemukan pada Deaerator, pemanas BFW, dan Economizer. mencegah korosi

Metode pengendalian korosi yang dilakukan dapat bervariasi, bergantung pada jenis korosi yang terjadi. Penyebab umum terjadinya korosi adalah adanya gas terlarut (utamanya oksigen dan CO2), adanya deposit, pH air yang rendah, dan area yang terkena stress mekanik yang menyebabkan terjadinya cracking material.

Kondisi-kondisi tersebut dapat dikendalikan dengan beberapa prosedur berikut ini:

  • Pemeliharaan pH dan alkalinity
  • Pengendalian oksigen dan kontaminasi BFW
  • Pengurangan stress  mekanikal
  • Pengoperasian unit dalam spesifikasi desain, khususnya suhu dan tekanan
  • Pencegahan yang tepat selama start up dan shutdown
  • Monitor dan sistem pengendalian yang efektif

KECENDERUNGAN KOROSI DALAM KOMPONEN-KOMPONEN SISTEM BOILER
Equipment-equipment dalam sistem boiler pada umumnya dibuat dengan material carbon steel. Namun ada juga yang yang dibuat dengan material alloy tembaga dan/atau stainless steel, contohnya heater dan kondensor. Beberapa lainnya juga mengandung elemen stainless steel superheater
mencegah korosi

Pengolahan boiler feedwater (BFW) yang tepat akan efektif mencegah terjadinya korosi pada heater BFW, Economizer, maupun Deaerator. Konsensus ASME untuk Industrial Boiler telah menentukan spesifikasi level maksimum kontaminan yang diijinkan dalam sistem boiler untuk pencegahan korosi dan deposit.

Konsensus tersebut menyebutkan bahwa kandungan oksigen, besi, dan tembaga harus pada level yang sangat rendah  (contohnya oksigen lebih kecil dari 7 ppb, besi 20 ppb, dan tembaga 15 ppb untuk boiler bertekanan 900 psig [63.3 kg/cm2] ) dan pH harus dijaga antara 8.5 dan 9.5 untuk sistem perlindungan terhadap korosi.

Untuk meminimalisasi korosi pada sistem boiler, dibutuhkan pemahaman operasional yang baik pada komponen-komponen sistem yang kritikal. Bolier mengalami korosi caustic di bawah deposit

Heater Feedwater
Heater BFW didesain untuk meningkatkan efisiensi boiler. Caranya adalah dengan memanfaatkan kembali panas yang terkandung dalam aliran air blowdown  boiler dan ekstraksi turbin atau steam yang berlebih. Heater BFW umumnya diklasifikasikan sebagai Heater tekanan rendah (sebelum deaerator), tekanan tinggi (setelah deaerator), atau Heater deaerasi.

Terlepas dari desain Heater BFW, permasalahan yang muncul biasanya sejenis untuk setiap Heater BFW. Masalah utama yang terjadi biasanya adalah korosi, karena tingkat pH dan oksigen yang tidak seimbang, serta erosi pada sisi shell dan tube nya. Akibat peningkatan suhu di sepanjang Heater, metal oksida yang masuk akan terdeposit pada Heater lalu terlepas saat ada perubahan load steam dan perubahan keseimbangan senyawa kimia. Cracking pada sambungan-sambungan material juga dapat menjadi masalah. Pada bagian shell, erosi umum terjadi karena tingginya kecepatan impingement steam pada tube dan bafflemencegah korosi

Korosi dapat diminimalisasi dengan memperbaiki desain alat untuk meminimalkan erosi, cleaning secara periodik, kontrol oksigen, kontrol pH, dan dengan penggunaan BFW berkualitas tinggi. Adanya tekanan boiler rendah dengansoftened water sebagai make up. Bolier mengalami korosi caustic di bawah deposit

 

Deaerator
Deaerator digunakan untuk memanaskan BFW dan mengurangi oksigen serta gas-gas terlarut dalam air hingga mencapai batas level yang diizinkan. Corrosion fatigue yang terjadi dekat atau pada bagian sambungan material merupakan masalah yang serius pada deaerator. Umumnya, corrosion fatigue cracking dipengaruhi oleh faktor mekanis, seperti prosedur manufaktur, pengelasan yang kurang baik, dan kurangnya stress relieved weld. Faktor dari masalah operasional biasanya karena water hammer/steam hammer.

Pengendalian korosi yang efektif membutuhkan beberapa usaha sebagai berikut:

  • monitoring operasional secara rutin
  • meminimalkan stress selama start up
  • mempertahankan level suhu dan tekanan yang stabil
  • kontrol level oksigen terlarut dan pH dalam BFW
  • inspeksi secara regular menggunakan teknik yang nondestruktif

Bentuk lain serangan korosi pada deaerator dapat berupa stress corrosion cracking pada tray chamber stainless steel, cracking pada pegas inlet spray valve, korosi pada kondensor venting karena oxygen pitting , dan erosi pada baffle impingement dekat dengan koneksi inlet steammencegah korosi

Economizer
Prosedur pengendalian korosi pada economizer meliputi langkah-langkah yang serupa pada perlindungan pemanas air umpan boiler.

Economizer berfungsi untuk meningkatkan nilai efisiensi panas boiler. Caranya adalah dengan mengekstrak panas dari flue gas yang dihasilkan oleh boiler pada bagian yang berapi. Economizer dapat diklasifikasikan sebagai nonsteaming atau steaming. Pada Economizer Steaming, 5-20% air umpan yang masuk dapat berubah fasa menjadi steam. Economizer steaming ini umumnya mudah mengalami deposit dari kontaminan-kontaminan pada air umpan dan menghasilkan korosi di bawah lapisan deposit tersebut. Erosi pada lengkungan-lengkungan tube juga dapat muncul dan menjadi masalah pada Economizer Steaming.

Oxygen pitting, yang disebabkan oleh adanya oksigen dan pengingkatan suhu, merupakan masalah yang paling besar pada Economizer; dengan demikian, sangat diperlukan air yang bebas oksigen pada unit tersebut. Pada Economizer, bagian inlet merupakan bagian yang sangat rentan terjadinya oksigen pitting, sebab bagian tersebut adalah yang pertama terekspos oleh peningkatan suhu setelah deaerator. Sebisa mungkin, tube pada bagian ini harus selalu diperiksa dengan teliti dari kemungkinan terjadinya korosi. mencegah korosi

Permukaan perpindahan panas pada Economizer cukup rentan terserang korosi karena penumpukan produk dan deposit dari metal oksida yang masuk. Deposit ini dapat slough off selama operasional dan perubahan bahan kimia.

Korosi juga dapat terjadi pada sisi fasa gas pada Economizer karena kontaminasi pada flue gas, membuat senyawa dengan pH rendah. Secara umum, economizer dirancang untuk aliran yang  menurun (downflow) untuk gas dan aliran menaik (upflow) untuk aliran gas. Tube yang berperan sebagai permukaan pemanasan dibuat halus atau dilengkapi dengan permukaan tambahan. Bolier mengalami korosi caustic di bawah deposit

Superheater
Masalah korosi pada Superheater disebabkan oleh beberapa kondisi mekanis dan kimiawi. Satu masalah utamanya adalah oksidasi logam pada Superheater akibat tingginya suhu gas, yang biasanya terjadi saat periode transisi, seperti start up dan shutdown. Deposit karena carry over juga dapat berkontribusi dalam menimbulkan masalah tersebut. Pada loop di bagian dasar Superheater, yang merupakan area terpanas, umumnya menjadi tempat yang biasanya muncul  masalah.

Oxygen pitting, yang persisnya pada area pendant loop, juga merupakan masalah yang cukup serius pada Superheater. Hal tersebut muncul ketika air disandingkan dengan oksigen pada waktu downtime. Untuk mengurangi masalah ini, pengendalian suhu yang intensif dapat dilakukan. Selain itu, penggunaan nitrogen blanket dan bahan kimia oxygen scavenger juga dapat dilakukan untuk memelihara kondisi bebas-oksigen selama waktu downtimemencegah korosi

Steam Tekanan Rendah dan Sistem Pemanas Air
Boiler dengan pemanas air panas bekerja memanaskan dan mensirkulasikan air pada suhu 200 oF (93 oC). Boiler dengan pemanas steam digunakan untuk membangkitkan steam pada tekanan rendah, misalnya 15 psig (1.05 kg/cm2). Umumnya, dua sistem pemanas tersebut diberlakukan sebagai sistem tertutup, karena kebutuhan make up nya cukup rendah.

Boiler berpemanas air panas suhu tinggi beroperasi pada tekanan mencapai 500 psig (35.2 kg/cm2), namun biasanya range operasi berkisar pada 35-350 psig (2.46 -24.6 kg/cm2). Tekanan sistem harus dipertahankan supaya selalu berada di atas tekanan saturasi air yang dipanaskan agar kondisi liquid dapat terus dipertahankan. Cara yang umum dilakukan untuk mencapai kondisi tersebut adalah dengan memberikan tekanan pada sistem dengan nitrogen. Normalnya, make up nya berkualitas cukup baik (contoh: Air deionisasi atau sodium zeolite softened water). Treatment kimiawi dapat dengan sodium sulfit (untuk menghilangkan oksigen), pengaturan pH, dan dispersan polimer sintetis untuk mengendalikan deposisi logam besi.

Masalah utama pada sistem pemanas tekanan rendah adalah korosi yang disebabkan oleh oksigen terlarut dan pH rendah. Sistem ini biasanya menggunakan inhibitor (seperti molibdat atau nitrit) atau dengan oxygen scavenger (sodium sulfit), bersamaan dengan polimer sintetis untuk mengendalikan deposit. Air yang digunakan untuk mengganti make up sistem, yang biasanya terjadi akibat kebocoran pada pompa sirkulasi, harus telah melalui treatment yang memadai. Umumnya, P-alkalinity pada air tersebut dijaga pada 200-400 ppm untuk kontrol pH yang efektif. Untuk kebutuhan bahan kimia inhibitor, biasanya bervariasi tergantung sistem. mencegah korosi

Boiler elektrik juga digunakan untuk pemanasan. Dua tipe dasar pada boiler elektrik, yaitu resistansi dan elektroda. Boiler resistansi membangkitkan panas dengan pemanas elemen koil. Untuk tipe ini, dibutuhkan make up berkualitas tinggi, dan biasanya sodium sulfit ditambahkan untuk menghilangkan seluruh oksigen terlarut pada air. Polimer sintetik kerap digunakan mengendalikan terjadinya deposit. Karena laju perpindahan panas yang tinggi pada koil resistansi, treatment yang menimbulkan presipitasi kesadahan tidak boleh digunakan.

Boiler elektroda beroperasi pada voltase tinggi maupun rendah dan menggunakan elektroda tercelup atau elektroda water-jet.  Air make up dengan kemurnian tinggi diperlukan untuk sistem ini. Bergantung pada tipe sistem, sodium sulfit biasanya digunakan untuk pengendalian oksigen dan pengaturan pH. Beberapa sistem umumnya didesain dengan alloy tembaga, sehingga jenis bahan kimia yang ditambahkan harus menggunakan tipe yang tepat, dan pengendalian pH juga harus dijalankan dalam range yang sesuai untuk perlindungan tembaga. mencegah korosi. Bolier mengalami korosi caustic di bawah deposit

JENIS-JENIS KOROSI
Teknik untuk mengatasi korosi akan bervariasi tergantung jenis korosi yang dihadapi. Sebagian besar metode pengendalian korosi mencakup pemeliharaan pH optimal, pengendalian oksigen, pengendalian deposit, dan pengurangan material stress melalui perbaikan desain dan operasional.

Korosi Galvanis
Korosi galvanis dapat terjadi ketika logam atau alloy secara elektrik disambung dengan logam/alloy jenis lain. Jenis korosi galvanis yang paling sering ditemukan dalam sistem boiler adalah karena adanya kontak antara dua jenis logam yang berbeda, seperti logam besi dan tembaga. Korosi galvanis juga dapat terjadi pada sambungan-sambungan las akibat stress pada zona yang terkena pemanasan atau penggunaan jenis logam berbeda pada pengelasan. Ketika terdapat deposit disana, sel listrik dapat terbentuk dan perlakuan apapun yang menyebabkan timbulnya perbedaan potensial listrik pada suatu permukaan maka akan menimbulkan korosi galvanis.

Beberapa penyebab korosi galvanis antara lain sebagai berikut:

  • perbedaan tekanan pada logam
  • perbedaan suhu
  • deposit konduktif
  • goresan pada permukaan logam

Sel korosi pada logam besi akibat adanya oksigen dapat dilihat pada Gambar 11.1. Pitting pada tube boiler dapat terjadi karena adanya deposit logam tembaga. Deposit tersebut dapat terbentuk selama proses acid cleaning jika pada prosedur yang dilakukan, jumlah bahan kimianya tidak imbang dengan jumlah tembaga oksida yang ada pada deposit, atau prosedur removal tembaga sebelumnya tidak dilakukan. Tembaga yang terlarut kemungkinan akan membentuk pelat-pelat pada permukaan yang baru saja dibersihkan, sehingga membentuk anoda dan membentuk pit, dengan bentuk dan tampilannya yang serupa dengan oxygen pitting. Proses ini digambarkan dengan reaksi-reaksi berikut yang melibatkan asam klorida sebagai pelarut pembersih. mencegah korosi

Gambar 11.1 Ilustrasi sederhana sel korosi besi di dalam air

Magnetit (Fe3O4) dilarutkan dan menghasilkan larutan asam dengan kandungan ferrous (Fe2+) dan ferric (Fe3+) chloride, dimana ferric chloride akan sangat korosif terhadap baja dan tembaga.

Logam tembaga atau tembaga elemental dalam deposit pada boiler akan terlarut dalam larutan asam HCl berdasarkan reaksi berikut:

Setelah CuCl berada dalam larutan, dalam waktu singkat akan terjadi redeposit menjadi logam tembaga pada permukaan baja berdasarkan reaksi berikut:

Oleh sebab itu, cleaning menggunakan asam hidroklorida (HCl) dapat menyebabkan korosi galvanis jika sebelumnya tidak dicegah terjadinya plating tembaga pada permukaan logam. Complexing agent dapat ditambahkan untuk mencegah terjadinya redeposit tembaga pada permukaan. Berikut adalah reaksi kimianya.

Langkah ini dapat dilakukan saat proses cleaning, maupun pada tahapan yang terpisah. Besi dan tembaga akan dikeluarkan dari boiler sehingga permukaan boiler akan dapat dipasifkan kemudian.

Pada banyak kasus, tembaga akan terlokalisasi pada tube banks tertentu dan menimbulkan pitting secara acak. Ketika deposit mengandung tembaga oksida atau logam tembaga dalam jumlah yang besar, tindakan pencegahan diperlukan supaya plating tembaga dapat dihindari selama proses cleaning dijalankan.

Korosi Kaustik
Kaustik (NaOH) dapat terkonsentrasi sebagai akibat dari steam blanketing (yang memungkinkan garam terkonsentrasi pada permukaan logam pada boiler) atau akibat proses pendidihan yang terlokalisasi di bawah deposit berpori pada permukaan tube
mencegah korosi. Bolier mengalami korosi caustic di bawah deposit

Korosi kaustik (gouging) terjadi ketika kaustik terkonsentrasi sehingga melarutkan lapisan magnetit pelindung (Fe3O4). Logam besi jika dikontakkan dengan air boiler akan membentuk magnetit dan lapisan pelindung akan terbentuk kembali secara kontinu. Akan tetapi, selama masih terdapat kaustik dalam konsentrasi yang tinggi, magnetit akan terus menerus terlarut, menyebabkan terjadinya hilangnya logam dasar dan akhirnya menyebabkan kegagalan operasi (lihat Gambar 11.2).

Gambar 11.2 Tube pada boiler yang mengalami korosi kaustik pada pH tinggi

Steam blanketing adalah kondisi yang terjadi ketika lapisan steam terbentuk di antara air boiler dan dinding tube boiler. Pada kondisi tersebut, air berada pada permukaan tube dan terjadi transfer panas yang efisien. Air yang mencapai dinding boiler bersuhu tinggi akan teruapkan dalam sekejap, meninggalkan larutan kaustik yang semakin pekat, dan bersifat korosif.

Adanya deposit logam oksida yang berpori juga akan memudahkan terbentuknya air boiler berkonsentrasi tinggi. Air yang mengalir melewati deposit berpori tersebut akan menguap jika suhu pada permukaan tube tersebut tinggi sehingga meninggalkan larutan yang menjadi lebih pekat. Pada akhirnya, korosi dapat terjadi pada area tersebut.

Korosi kaustik akan membentuk pola yang tidak beraturan pada suatu permukaan. Permukaan akan terlihat seperti ‘tercongkel’ (gouges). Deposit akan mungkin ditemukan pada area tersebut. mencegah korosi

Sistem BFW yang menggunakan air make up terdemineralisasi atau air make up teruapkan atau kondensat murni dapat dihindarkan dari serangan korosi kaustik dengan cara mengontrol pH atau menggunakan fosfat. Fosfat akan menjadi buffer pada BFW, sehingga mengurangi kemungkinan terjadinya lonjakan pH karena kenaikan konsentrasi kaustik pada air. Kaustik berlebih akan terikat dengan disodium fosfat membentuk trisodium fosfat. Oleh sebab itu, disodium fosfat harus cukup tersedia sehingga dapat mengikat seluruh kaustik menjadi trisodium fosfat.

Disodium fosfat akan menetralkan kaustik melalui reaksi berikut.

Reaksi ini akan mencegah terjadinya akumulasi kaustik pada lapisan bawah deposit atau di sekitar celah-celah terjadinya kebocoran. Korosi kaustik (dan juga caustic embrittlement, dibahas kemudian) tidak akan terjadi sebab tidak terjadi akumulasi konsentrasi kaustik (lihat Gambar 11.3).

Gambar 11.3 Korosi kaustik pada lapisan bawah deposit yang dikontrol dengan pengaturan fosfat/pH
Gambar 11.4 Pengaturan fosfat/pH terkoordinasi dapat mengontrol jumlah kaustik bebas dan korosi

Pada Gambar 11.4 ditampilkan korelasi antara fosfat dan pH sebagai pedoman untuk peengendalian korosi pada boiler. Bentuk senyawa fosfat yang bervariasi dapat mengonsumsi atau menambah senyawa kaustik seiring dengan bergesernya spesi ion fosfat menuju bentuk yang stabil. Sebagai contoh, penambahan monosodium fosfat akan mengonsumsi kaustik, sebab fosfat akan bereaksi dengan kaustik membentuk disodium fosfat pada BFW, seperti ditunjukkan pada reaksi berikut. mencegah korosi

Kebalikannya, penambahan trisodium fosfat akan menambah jumlah kaustik dan meningkatkan pH BFW:

Keberhasilan pengendalian korosi dapat dicapai dengan mengumpankan fosfat dalam bentuk yang sesuai, untuk menaikkan pH atau menurunkan pH, dengan tetap mempertahankan level fosfat pada nilai yang seimbang. Pengingkatan laju blowdown akan mengurangi fosfat dan juga menurunkan pH. Oleh karena itu, fosfat yang diumpankan dapat dikombinasikan dalam berbagai bentuk dan dengan laju yang bervariasi, penyesuaian laju blowdown, dan juga penambahan kaustik digunakan untuk mempertahankan level fosfat/pH yang seimbang.

Kenaikan suhu pada dinding tube boiler atau pada deposit akan menyebabkan terbentuknya presipitasi fosfat. Efek ini disebut “phosphate hideout”, yang biasanya terjadi saat meningkatnya beban boiler. Ketika beban berkurang, maka fosfat kembali muncul. mencegah korosi

Permukaan air BFW yang bersih akan mengurangi potensi terjadinya peningkatan konsentrasi kaustik. Program pengendalian deposit, seperti yang berbasiskan chelants dan polimer sintetis, dapat membantu menyediakan permukaan yang bersih.

Saat terjadinya fenomena steam blanketing, korosi dapat terjadi meskipun tidak terdapat kaustik karena terdapat reaksi antara magnetit dan steam dan terjadinya pelarutan magnetit. Pada kasus tersebut, perubahan mode operasional atau modifikasi desain mungkin diperlukan untuk menghilangkan penyebab masalah tersebut.

Korosi Asam
Rendahnya air make up atau rendahnya pH BFW dapat menimbulkan serangan asam pada permukaan logam di sistem pre-boiler dan boiler. Meskipun pada dasarnya air make up atau BFW memiliki pH yang tidak rendah, BFW dapat menjadi asam sebab terkontaminasi oleh sistem. Beberapa penyebab umumnya adalah sebagai berikut.

  • Pengoperasian dan pengendalian pada unit kation demineralizer yang kurang tepat
  • Kontaminasi proses dari kondensat (contoh kontaminasi gula pada plant pengolahan makanan)
  • Kontaminasi cooling water dari kondensor

Korosi asam dapat juga disebabkan karena proses chemical cleaning. Overheating pada larutan kimia dapat menyebabkan rusaknya senyawa inhibitor yang digunakan, terpaparnya logam dengan bahan kimia yang berlebihan, dan tingginya konsentrasi bahan pembersih. mencegah korosi

Dalam boiler dan sistem BFW, serangan asam dapat berupa lapisan tipis, atau dapat terlokalisasi pada area dengan stress yang tinggi seperti pada baffle drum, “U” bolts, acorn nuts, dan ujung tubeBolier mengalami korosi caustic di bawah deposit

Hydrogen embrittlement
Fenomena Hydrogen embrittlement cukup jarang ditemukan pada plant industri. Masalah itu biasanya terjadi hanya pada unit operasi yang bekerja pada tekanan 1500 psi (105.5 kg/cm2) atau lebih.

Hydrogen embrittlement pada tubing boiler mild steel terjadi pada boiler tekanan tinggi ketika atom hydrogen terbentuk pada permukaan tube boiler sebagai akibat dari korosi. Hidrogen menyebar pada logam tube, yang mana dapat bereaksi dengan besi karbit membentuk gas metana, atau jika bereaksi dengan atom hidrogen lain akan membentuk gas hidrogen. Gas-gas tersebut berkembang umumnya di sepanjang perbatasan logam. Akibatnya akan meningkatkan tekanan dan menyebabkan kerusakan logam.

Permulaan korosi pada permukaan yang membentuk hidrogen biasanya terjadi di bawah scale yang keras pada padat. Kontaminasi asam atau pH rendah yang terlokalisasi diperlukan untuk membangkitkan atom hidrogen. Dalam sistem dengan kemurnian tinggi, kebocoran raw-water(contoh kebocoran kondensor) akan menurunkan pH air boiler ketika timbul presipitasi magnesium hidroksida, sehingga menyebabkan korosi, pembentukan atom hydrogen, dan inisiasi serangan hidrogen.

Pengendalian fosfat/pH terkoordinasi dapat digunakan untuk meminimalisasi penurunan pH air boiler dari kebocoran kondensor. Perawatan kebersihan permukaan dan penggunaan prosedur yang tepat untuk acid cleaning juga bisa mengurangi potensi terjadinya serangan hidrogen.

Oxygen Attack
Oksigen yang terkandung dalam BFW akan memasuki boiler, jika tidak dilakukan deaerasi yang tepat baik secara mekanis, maupun secara kimiawi. Sebagian besar akan terpisah dengan steam; namun sisanya dapat menyerang logam pada boiler. Lokasi penyerangan akan bervariasi bergantung desain dari boiler dan sistem distribusi BFW tersebut. Akan banyak terlihat titik-titik terjadinya pitting pada lubang distribusi BFW, pada jalur air steam drum, dan pada downcomer tube
mencegah korosi

Oksigen sangat korosif terlebih saat berada di dalam air panas. Walau dalam konsentrasi kecil, masalah yang ditimbulkan cukup serius. Sebab lubang-lubang pitting dapat menembus hingga ke dalam logam, korosi oksigen dapat menyebabkan kegagalan jalur BFW economizer, tube boiler, dan jalur kondensor secara cepat. Selain itu, besi oksida yang terbentuk karena korosi akan memproduksi deposit besi pada boiler.

Korosi oksigen bisa jadi terlokalisasi dan mampu menutupi area yang cukup luas. Fenomena ini teridentifikasi dari adanya lubang-lubang pits pada permukaan logam. Lubang tersebut akan berbeda-beda ukuran dan bentuknya dengan pinggiran permukaan yang cukup tajam. Pits oksigen yang aktif ditandai dengan adanya oxide cap (tubercle) yang berwarna cokelat kemerahan, Jika oxide cap hilang, bagian dalam pit akan terpapar besi oksida hitam, seperti pada Gambar 11.5.

Gambar 11.5 Pitting oksigen pada pipa BFW

Serangan oksigen merupakan proses elektrokimiawi yang dapat diilustrasikan dengan reaksi berikut:
Anoda:
Fe → Fe2+ + 2e

Katoda:
½O2 + H2O + 2e →  2OH

Reaksi total:
Fe + ½O2 + H2O → Fe (OH)2

Suhu merupakan parameter yang memiliki pengaruh penting pada heater BFW dan economizer. Peningkatan suhu akan meningkatkan energi sehingga dapat mempercepat reaksi yang terjadi pada permukaan logam, hal ini menyebabkan korosi yang parah dan cepat. Pada suhu 60 oF (15 oC) dan tekanan atmosferik, kelarutan oksigen pada air adalah sekitar 8 ppm. Dengan deaerasi secara mekanik yang efisien, jumlah oksigen terlarut akan berkurang menjadi 7 ppb atau lebih rendah. Untuk perlindungan yang sempurna dari korosi oksigen, chemical scavenger diperlukan setelah proses deaerasi mekanik. mencegah korosi

Sumber utama oksigen dalam sistem operasi biasanya karena proses deaerasi yang kurang baik, adanya kebocoran udara pada bagian suction pompa, adanya oksigen pada tangki penerima, dan kebocoran air tak terdeaerasi pada seal pompa.

Untuk nilai oksigen terlarut pada sebuah sistem operasi akan bergantung pada banyak faktor, seperti suhu BFW, pH, flowrate, padatan terlarut, serta kondisi fisik dan metalurgi sistem. Berdasarkan pengalaman pada banyak sistem, 3-10 ppb oksigen pada BFW tidak akan memiliki efek merusak yang signifikan pada economizer. Hal ini tertuang pada guideline industri berikut.

  • ASME Consensus menyatakan kurang dari 7 ppb (ASME merekomendasikan tambahan chemical scavenging mencapai “mendekati nol” ppb)
  • TAPPI Engineering Guideline menyatakan kurang dari 7 ppb
  • EPRI Fossil Plant Guideline menyatakan kurang dari 5 ppb oksigen terlarut

KONDISI MEKANIS YANG MEMPENGARUHI KOROSI
Korosi banyak disebabkan karena adanya masalah operasi dan juga masalah secara mekanis. Berikut adalah upaya yang dapat dilakukan untuk mengurangi terjadinya korosi.

  • Pemilihan logam tahan korosi
  • Sebisa mungkin kurangi stress mekanikal (contohnya terapkan prosedur pengelasan yang tepat dan penggunaan stress relieving welds)
  • Kurangi stress termal dan mekanikal selama operasi
  • Operasi pada kondisi beban yang telah didesain, tanpa pembakaran berlebih, dan dengan menerapkan prosedur start up dan shutdown yang tepat
  • Perawatan pembersihan sistem, termasuk juga penggunaan BFW dengan kemurnian tinggi, efektif, dan pengontrolan treatment chemical secara cermat, dan lakukan acid cleaning bila diperlukan.

Stress Corrosion Cracking
Stress corrosion cracking dapat terjadi karena kombinasi gejala korosi dan stress. Korosinya dapat terinisiasi karena chemical cleaning yang dilakukan tidak benar, tingginya konsentrasi oksigen, pH yang berubah tiba-tiba pada BFW, hadirnya hidroksida bebas, dan tingginya konsentrasi klorida. Stress dapat terjadi karena terdapat residu pada logam atau disebabkan karena perubahan panas. Start-up atau shutdown yang singkat dan tergesa-gesa juga dapat menimbulkan stress
mencegah korosi

Kegagalan tube terjadi dekat area yang terkena stress, seperti sambungan las, support, atau area kerja dingin.

Caustic Embrittlement

Caustic embrittlement (caustic stress corrosion cracking), atau retakan antarkristal, telah lama dianggap sebagai salah satu bentuk kegagalan logam boiler. Karena biasanya serangan kimia pada logam tidak terdeteksi, kerusakan itu muncul secara tiba-tiba dan seringkali mengakibatkan kerusakan yang parah.

Caustic embrittlement bisa terjadi apabila terdapat tiga hal berikut:

  1. logam boiler terkena stress pada level tinggi
  2. harus ada mekanisme untuk timbulnya konsentrasi pada BFW
  3. BFW harus memiliki karakteristik pemroduksi embrittlement.

Apabila tube boiler mengalami kerusakan akibat caustic embrittlement, retakan-retakan dapat terlihat di sekelilingnya. Pada komponen lain, retakan akan timbul di sepanjang jalur yang mengalanmi stress. Pemeriksaan secara mikroskopis dengan tepat pada bagian logam yang mengalami embrittlement akan memperlihatkan sebuah pola yang memiliki karakteristik, dengan retakan yang membesar sepanjang jalur tertentu atau terbentuknya grain boundaries pada struktur kristal logam (Gambar 11.6). Retakan tersebut tidak menembus struktur kristal, namun berjalan diantaranya; sehingga istilah “patahan antarkristal” pun digunakan.

Gambar 11.6 Caustic stress corrosion cracking (embrittlement) pada tube boiler

Dalam Good Engineering Practices disebutkan bahwa BFW perlu dievaluasi terkait karakteristik kecenderungan pembentukan embrittlement-nya. 

Apabila BFW memiliki kecenderungan embrittlement, maka perlu diambil langkah-langkah pencegahan untuk melindungi logam boiler. Untuk memperlambat embrittlement pada sistem boiler tekanan rendah, treatment standarnya adalah menggunakan sodium nitrat. Dalam hal ini diperlukan rasio nitrat terhadap alkalinitas kaustik yang tepat.  Dalam sistem boiler bertekanan lebih tinggi, dimana digunakan air make up demineralisasi, kecenderungan embrittlement pada BFW dapat dihindarkan dengan menerapkan treatment pengendalian fosfat/pH, yang telah dijelaskan pada “Korosi Kaustik”. Metode ini akan mencegah terkonsentrasinya sodium hidroksida bebas pada boiler sehingga kecenderungan terbentuknya embrittlement akan hilang. mencegah korosi

Fatigue Cracking
Fatigue cracking akan terbentuk pada logam yang mengalami cyclic stress/tekanan yang berulang, dan dapat mengakibatkan logam rusak. Kerusakan logam itu akan terjadi pada lokasi dimana terjadi cyclic stress dengan konsentrasi tertinggi. Contoh kerusakannya adalah retakan pada komponen boiler pada support bracket atau bergulungnya tube ketika boiler mengalami thermal fatigue sebab dilakukannya start up dan shutdown berulang.

Thermal fatigue terjadi pada tube aliran horizontal akibat terjadinya steam blanketing dan juga pada permukaan air tube karena rendahnya blowdown header yang terlalu lama.

Penyebab kegagalan akibat corrosion fatigue adalah karena adanya cyclic stress pada logam di dalam lingkungan yang korosif. Kondisi tersebut menyebabkan lebih cepatnya terjadi kegagalan dibandingkan dengan cyclic stress atau korosi itu sendiri. Pada boiler, corrosion fatigue cracking dapat diakibatkan karena breakdown berkelanjutan pada lapisan film magnetit pelindung karena adanya cyclic stress.

Corrosion fatigue cracking pada deaerator biasanya terjadi pada sambungan logam dan pada zona yang terpapar panas. Namun, dengan diterapkannya prosedur operasional yang tepat, pemantauan secara intens, dan inspeksi secara detail maka problem tersebut dapat diminimalkan.

Reaksi Pembakaran Samping Steam
Reaksi pembakaran samping steam merupakan reaksi yang terjadi antara steam dengan logam tube. Penyebabnya adalah suplai panas yang berlebihan atau karena jeleknya sistem sirkulasi, sehingga menyebabkan tidak cukupnya aliran untuk pendinginan tube. Dalam kondisi seperti itu, maka akan terbentuk insulasi lapisan superheated steam. Pada saat suhu logam tube sudah mencapai 750 OF (399 OC) pada tube boiler atau 950-1000 OF (510-538 OC) pada tube superheater (dengan asumsi konstruksi alloy steel rendah) maka laju reaksi oksidasi akan meningkat drastis; oksidasi ini akan terjadi berulang kali dan akan menghabiskan logam dasar pada equipment. Masalah tersebut seringkali ditemukan pada superheater dan pada tube pembangkit horizontal dengan pemanasan dari atas. 
mencegah korosi. Bolier mengalami korosi caustic di bawah deposit

Erosi
Erosi biasanya terjadi karena laju alir fluida yang terlalu tinggi. Jika aliran terdiri dari dua fasa (steam dan air) maka kegagalan operasi disebabkan karena erosi pada permukaan. Equipment yang rentan terjadi erosi diantaranya adalah turbin blade, low pressure steam piping, dan heat exchanger yang menggunakan wet steam. Pipa aliran feedwater dan kondensat yang terpapar dengan aliran berkecepatan tinggi juga rentan terhadap erosi. Kerusakan biasanya akan terjadi ketika aliran berubah arah.

Referensi:
Suez Water Technologies & Solutions. “Handbook of Industrial Water Treatment”

Jl. Pelajar Pejuang 45 No. 43
Kota Bandung, Jawa Barat

WA  : 082237062772
Telp : 0227317077

Copyright 2021 solusitirtaoptima.com