Root Cause Failure Analysis (RCFA) Kebocoran Condenser PLTU

Berdasarkan standard EPRI "Condenser Application and Maintenance Guide Chapter VIII" terdapat beberapa kegagalan (failure mechanism) yang sering terjadi di condenser PLTU, sebagai berikut :

Condensate Corrosion

Korosi yang terdapat pada steam side dan sering terjadi pada perbatasan tube support. Pengurangan korosifitas dilakukan dengan cara menambahkan oxygen scavenger dan buffer pH yang umumnya digunakan adalah hydrazine dan senyawa amine. Chemical tersebut pada temperatur tinggi bisa membentuk ammonia yang bisa berperan sebagai buffer pH namun untuk material tube yang berbahan copper alloy (Cu) dan sebagaian brasses (kuningan) bersifat korosif (tidak tahan terhadap ammonia) terlebih dengan kehadiran gas CO₂ akan memperparah korosifitas material. Pencegahan dengan mengurangi oxygen level, menggunakan material tube dari SS atau titanium.

Crevice Corrosion

Terjadi di inner tube condenser dan antara tube dengan tubesheet joint. Tingkat korosifitas diperparah seiiring kenaikan temperatur air dan konsentrasi chloride. Banyak terjadi pada material tube SS dan Cu alloy. Pencegahan dengan seal welding joint dengan material SS, menggunakan cathodic protection dan coating tubesheet.

Dealloying

Adalah penghilangan selektif unsur/komponen penyusun material melalui proses elektrokimia. Dealloying sering terjadi di tubesheet dan waterbox dengan proses yang umum terjadi adalah :

Dezincification, adalah proses pengelupasan (leaching) zinc dari brass alloy
Dealuminumification, adalah leaching alumunium
Denickelification, adalah leaching nikel
Graphitization, adalah leaching iron (Fe) yang terjadi di cast-iron (FeC) waterbox sehingga berdampak menyisakan lapisan graphite (C) yang bersifat brittle

Erossion-Corrosion

Umumnya failure ini sering terjadi pada material tube copper alloy. Penyebab utamnya adalah flow-induced turbulence sehingga menghilangkan protective oxide film di permukaan material Cu alloy dan tidak terjadi pada material SS dan Ti (titanium) karena lapisan oksida di kedua material tersebut sangat stabil dan tidak mudah terkelupas. Terdapat beberapa syarat velocity fluida agar material tube tidak terjadi erossion-corrosion sebagai berikut :

Berdasarkan tabel tersebut, material SS dan Ti sangat kuat terhadap erossion-corrosion dan tidak terdapat batasan velocity namun semua material akan diperparah kondisinya jika terdapat hal-hal sebagai berikut :

Kemasukan udara (air tidak memenuhi seluruh area tube)
Kehadiran lumpur atau pasir (turbidity dan TSS cooling water tinggi)
Kehadiran sulphide (hasil proses metabolisme biota laut)

Galvanic Corrosion

Sering terjadi di waterbox dan tubesheet, hal ini karena material kedua komponen tersebut kurang bagus (less noble metal) daripada material tube (more noble metal). Karena kedua perbedaan potensial electroda tersebut menyebabkan elektron mengalir dari anoda (kurang nobel) menuju ke katoda (lebih nobel). Umumnya anoda yang mengalami korosi (penipisan) sedangkan katoda tidak (tetap utuh). Untuk mencegah hal tersebut direkomendasikan dipasang cathodic protection, namun permasalahan terkadang juga muncul ketika besaran area yang tercover cathodic protection berlebihan maka yang akan kalah (korosi) adalah material tube condenser.

Hydrogen Damage

Terjadi pada inside material SS dan Ti seperti hydrogen stress cracking dan hydriding tetapi material Cu alloy tahan terhadap failure ini. Pada material titanium (Ti), hydrogen terbentuk karena terlalu tingginya arus cathodic protection sehingga ketika bereaksi dengan Ti membentuk titanium hydride yang bersifat brittle (rapuh) dan bisa dilihat microstructure-nya. Sedangkan pada material SS, tingginya arus cathodic protection dapat menghasilkan hydrogen pada permukaan material SS kemudian ber-difusi ke pori-pori metal dan menyebabkan stress cracking. Penanganannya adalah dengan desain arus yang tepat dari cathodic protection untuk mencegah polarisasi tube atau menerapkan protective coating di tubesheet dan waterbox.

Random Pitting

Pitting terjadi ketika passive film atau protective film terkelupas dan dengan didukung kondisi yang pas (peningkatan chloride dan sulphide serta temperatur) maka terjadilah pitting corrosion. Pada material Cu alloy, pitting disebabkan karena sulphide yang menyebabkan protective layer tidak terbentuk, sedangkan pada material SS keberadaan MnO₂dapat menyebabkan pitting yang berasal dari strong oxidizing agent yang bereaksi dengan ferrous metal. Chemical MnO₂juga bisa terbentuk karena oksidasi biocide seperti halogen, peroxide dan ozone. Pencegahan dengan menjaga tube bersih, menghindari tube tidak beroperasi lama dan disarankan melakukan preservasi, membersihkan area ketika proses maintenance/outage selesai, mencegah biological fouling yang berlebih dan memberikan injeksi kimia yang tepat.

Steam Side Erosion

Terjadi pada outside tube karena pengaruh wet steam atau water droplet pada kecepatan tinggi yang kontak dengan permukaan tube. Penanganan dengan menggunakan material yang lebih resistant seperti SS dan Ti, menggunakan protector shield/protective jacket berbahan SS pada tube paling atas (dekat steam turbine)

Stress Corrosion Cracking (SCC)

Permasalahan yang terjadi pada outside tube yang berbahan Cu alloy dan sebagian brasses. SCC pada material Cu alloy diperparah dengan adanya ammonia.

BACA JUGA : Macam-Macam Korosi Material

Vibration Damage

Terjadi karena high flow steam yang mengenai tube paling ujung dan akan terjadi vibrasi lebih parah karena jarak antar support yang terlalu renggang. Penggunaan material dengan thickness rendah seperti SS dan Ti akan menambah kemungkinan terjadinya vibrasi dan sifat properties Ti yaitu low modulus eleasticity akan menghasilkan lebih besar pembelokan/penekukan material karena vibrasi. Penanganan dengan menambah tube support agar jarak menjadi lebih pendek dan menambah baffle agar flow menyebar.

Kutip Artikel ini sebagai Referensi (Citation):

Feriyanto, Y.E. (2019). Root Cause Failure Analysis (RCFA) Kebocoran Condenser PLTU, Best practice Experience in Power Plant. www.caesarvery.com. Surabaya

Referensi:

[1] EPRI Condenser Application and Maintenance Guide