Analisa Kebocoran Tube Condenser yang Menggunakan Cooling Water Tipe Air Laut

I. PENDAHULUAN
Condenser merupakan salah satu peralatan heat exchanger di PLTU yang berfungsi meng-kondensasi-kan steam sebagai recycle siklus uap-airdengan media pendingin air laut. Steam kontak dengan air pendingin dan produk yang dihasilkan adalah condensate water. Sistem pendingin yang menggunakan air laut rentan terhadap korosi, masuknya biota laut di tubedan lumpur yang terikut di air pendingin sehingga membutuhkan treatment khusus di peralatan ini. Sistem penanganan terhadap permasalahan tersebut yaitu dengan memilih tube yang tahan korosi, injeksi kimia untuk menghambat pertumbuhan biota laut dan cleaningrutin menggunakan ball tapproge system.

Gambar 1. Condenser PLTU Sisi Front dan Back

Treatment seperti yang disebutkan diatas ditujukan untuk menghindarkan kejadian yang berakibat fatal dan yang paling sering terjadi adalah penumpukan kerang atau biota laut di tube dan kebocoran tube. Kajian ini ditujukan untuk menganalisa lebih mendalam penyebab kejadian sesuai permasalahan yang diangkat dan membuat rekomendasi penanganan agar permasalahan yang sama tidak terulang kembali.

Gambar 2. Inner Condenser PLTU

Tipe condenser PLTU pada umumnya adalah 2 lewatan artinya air pendingin masuk dari inletberputar kembali di u-turn dan keluar di sisi outlet. Sisi inlet dan outlet terletak di bagian yang sama namun berpenyekat atas dan bawah. Sesuai Gambar 3, sisi inletada di bawah dan sisi outlet ada diatas.

Gambar 3. Condenser Tipe 2 Lewatan

II. ANALISA DAN PEMBAHASAN

Permasalahan yang sering terjadi di tube condenser dengan cooling water air laut adalah penempelan kerang disepanjang tube.

Gambar 4. Penempean Kerang di Inner Condenser

Diperlukan analisa penyebab kebocoran tube condenser yang meliputi : sisi operasi, sisi kimia, sisi material dan sisi mekanis. Berikut detail analisa masing-masing kriteria.

BACA JUGA: Condenser PLTU Berdasarkan Standard EPRI

2.1 Sisi Operasi

Kriteria ini berkaitan dengan sejauh mana frekuensi pemakaian tube condenser terhadap waktu pemeliharaan terdekat saat shutdown. Seiring dengan berjalannya waktu terdapat gejala vibrasi di condenser. Vibrasi yang terjadi dimungkinkan karena banyaknya kerang yang menyumbat di tubesehingga flow sedikit terhambat dan aliran menjadi acak di tubesheetsehingga memberikan sedikit goncangan ke dinding condenser.

Kriteria lain seperti temperatur dan tekanan operasi juga mempengaruhi umur tube karena dengan terhambatnya flow air pendingin maka steam yang melewati shell condenser tidak kontak lama dengan air pendingin sehingga tube mengalami overheat dan kemungkinan bisa menyebabkan penurunan kualitas properties material tube. Sedangkan pengaruh tekanan bisa berhubungan dengan aliran flowyang terlalu kencang yang diakibatkan penyempitan (reduction) area karena sumbatan kerang atau biota laut sehingga tube yang properties-nya sudah turun kualitasnya atau cangkang kerang yang terus-menerus mengikis material tubedan rentan terjadinya degradasi(bocor).

2.2 Sisi Kimia

Air pendingin yang berasal dari air laut sebelumnya sudah dilakukan treatment seperti injeksi chlorin untuk melemahkan perkembangbiakan biota laut. Selama ini injeksi chlorin menggunakan biocode dengan rekomendasi dari supplier 2x/minggu. Pada umumnya untuk menghambat perkembangbiakan biota laut digunakan chlorin yang dihasilkan oleh electrochlorination plant dan dilakukan injeksi yang terus-menerus di intake water sehingga kasus penyumbatan oleh kerang tidak cukup signifikan terjadi.

Secara standar, terdapat pengendalian parameter kimia untuk menganalisa kenormalan condenser seperti chloride (pengukuran di outlet CEP dan boiler water), conductivity (outlet CEP, boiler water dan superheated steam) dan pH (outlet CEP dan superheated steam). Parameter tersebut dilakukan perbandingan di hari yang sama untuk mengetahui apakah terdapat kebocoran tube condenser.

Parameter kualitas air yang harus terukur adalah pH, conductivity dan total hardness (TH). Jika didapatkan pH rendah, conductivity dan TH tinggi maka bisa dipastikan bahwa condensate water tercemar oleh air pendingin (air laut).

2.3 Sisi Material

Material tube condenser dirancang khusus agar tahan terhadap air laut dan temperatur operasi yang cukup tinggi mengingat fluida yang masuk adalah steam keluaran dari turbine. Pada umumnya bahan yang digunakan di tube condenser adalah logam dengan daya hantar yang baik, tidak mudah korosi terkena air laut dan tahan operasi temperatur tinggi. Contoh logam adalah titanium (Ti), tembaga (Cu), alumunium (Al), kuningan

2.4 Sisi Mekanis

Penyebab sisi mekanis yang dimaksudkan dalam kasus ini adalah kemungkinan tube mengalami kerusakan yang disebabkan akibat vibrasiatau impact dari material asing.

2.4.1 Vibrasi

Untuk vibrasiada dua kemungkinan penyebabnya yaituvibrasi turbine dan vibrasi akibat aliran di dalam condenser (flow induce vibration). Vibrasi turbin dapat menyebabkan patahnya tube condenser jika getaran pada turbin last stage merambat ke condenser. Sama halnya dengan vibrasi turbin, vibrasi yang timbul akibat aliran air pendingin dalam condenser juga dapat menyebabkan patahnya tube. Oleh karena itu perlu diamati data vibrasi pada turbin maupun condenser.

2.4.2 Erosi/Abrasi

Erosi/abrasi bisa disebabkan karena pengikisan oleh partikel yang terbawa oleh fluida seperti steamyang bisa disebabkan karena silicaterlalu tinggi dan air laut bisa disebabkan karena partikel terlarut dari hardness, biota laut/kerang dan TSS. Partikel tersebut dengan didukung flowyang tinggi dan terus-menerus mengenai tubemaka bisa berpotensi kebocoran tube.

2.4.3 Corrosion

Saat telah terbentuk lapisan pasif pada titanium, laju korosi rata-rata <0.04 mm/tahun. Pada kondisi lingkungan yang lain, lapisan film yang terbentuk dapat menebal & mengalami penambahan berat. Korosi dapat terjadi pada reducing acid conditions, terutama pada temperatur yang lebih tinggi. Dengan kondisi asam dan temperatur tinggi, lapisan pasif dapat hilang dan logam titanium larut dalam larutan tersebut. Ketahanan korosi logam titanium diuraikan sebagai berikut :

2.4.3.1 Crevice Corrosion (Korosi Celah)

Titanium dapat mengalami korosi celah dengan mekanisme yang serupa dengan yang terjadi pada stainless steel, yaitu terjadi pada daerah bercelah dengan kadar oksigen minimum dan bersifat asam. Korosi ini dapat terjadi pada titanium pada temperatur >70°C dengan larutan yang mengandung chlorides, bromides, fluorides, iodides atau sulphates. Korosi ini umum terjadi pada metel to metal joint, las-lasan yang kurang baik, gasket atau permukaan dalam deposit.

2.4.3.2 Pitting Corrosion

Titanium alloy mempunyai resistensi yang tinggi terhadap pitting corrosion, dan umumnya jarang terjadi.

2.4.3.3 Hydrogen Damage/Embritlement

Embritlement adalah berkurangnya ke-elastisan dan ketangguhan dari logam. Hydrogen embrittlement pada titanium kemungkinan disebabkan dari pembentukan endapan titanium hydride, tetapi hal ini tidak mengurangi kekuatan logam inti secara signifikan. Hydrogen embrittlement dapat terjadi pada temperatur <80°C atau pada pH antara 3 sampai 12. Pada umumnya penyebab masalah ini adalah lepasnya hidrogen dari proteksi katodik impressed current atau galvanic couple dengan metal yang lebih aktif seperti seng (Zn), aluminium (Al) atau magnesium (Mg).

2.4.3.4 Galvanic Couple

Korosi tipe ini jarang terjadi pada logam titanium tetapi dapat terjadi pada logam lain di sekitarnya, atau lebih tepatnya logam titanium sebagai penyebab terjadinya korosi (umumnya pada terjadi pada proteksi katodik). Laju korosi tergantung pada media, temperatur dan cathode to anode surface area ratio.

2.4.3.5 Stress Corrosion Cracking

Titaniumyang sering digunakan (grades 1, 2, 7, 11, 12) kebal terhadap SCC kecuali pada lingkungan tertentu seperti anhydroumethanol solutions yang mengandung halida, nitrogen tetroxide dan red fuming nitric acid.

2.4.3.6 Erosion Corrosion

Oksida titanum mempunyai nilai kekerasan yang tinggi dan tahan terhadap korosi erosi dibandingkan dengan logam jenis lain yang umum digunakan pada heat exchanger. Laju aliran hingga 30 m/s masih bisa diaplikasikan tanpa mengalami permasalahan akibat turbulensi atau kavitasi.

2.5 Impact Material Asing

Terdapat beberapa tubeyang sudah di plug bisa menyebabkan tube tersebut bergoyang ketika dilewati steam karena berkurangnya gaya gravitasi akibat tidak terisi fluida air laut. Steammengalir secara turbulensi ke segala arah dan dengan tekanan steam yang cukup tinggi disertai periodickejadian yang terus-menerus di tempat yang sama menyebabkan tube kehilangan kekakuan-nya dan menyebabkan patah. Patahan tubediantara support yang terlewati turbulensi steam akan membentur ke segala arah dan menyebabkan tube lain berlubang seperti ditunjukkan di Gambar 5.

Gambar 5. Sampel Profil Kebocoran Tube Condenser

Berdasarkan Gambar 5 tersebut bisa dilihat untuk lubang yang berbentuk memanjang bisa disebabkan karena benda asing yang melewati dari dalam tube dengan flow yangcukup tinggi sedangkan lubang yang kecil melebar lebih dimungkinkan karena benturan benda asing dari luar tube.

Kutip Artikel ini sebagai Referensi (Citation):

Feriyanto, Y.E. (2018). Analisa Kebocoran Tube Condenser yang Menggunakan Cooling Water Tipe Air Laut, Best Practice Experience in Power Plant. www.caesarvery.com. Surabaya

Referensi:
[1] Feriyanto, Y.E. (2018). Kajian Enjiniring RCFA kebocoran Tube Condenser pada Pembangkit Listrik. Surabaya