Analisa Profil Kerusakan Tube Boiler PLTU (2 of 2)

Low pH/Acid Corrosion

Terjadi ketika fluida yang mengalir memiliki pH asam yang bisa berasal dari residual acid cleaning, residual regenerant system, kebocoran tube condenser atau berlebihnya kandungan gas CO₂ membentuk H₂CO₃ yang bersifat asam. Dalam proses reaksinya, iron (Fe) menggantikan hydogen ion (acid) kemudian iron ter-oksidasi dan menghasilkan gelembung gas hydogen pada permukaan iron. Berikut reaksinya: [Port and Herro, 1991]

Fe + 2H⁺ + Cl^- ---> H₂+ Fe²⁺ + Cl^-

Berikut profil kerusakan tube boiler akibat acid corrosion:

Profil yang menjadi ciri khas dari acid corrosion adalah bopeng-bopeng merata dan cukup dalam di semua permukaan material. Bopeng tersebut merupakan hasil dari pecahnya gelembung gas hydogen ketika acid menyerang iron steel.

Cold End/Sulphide/Dew Point Corrosion

Fenomena failure ini pernah dialami secara langsung oleh Feriyanto (2019) di unit pembangkitan 2 x 30 MW pada peralatan Air-Pre Heater (APH). Dari hasil kajian enjiniringnya berikut data yang didapatkan:

Tampak gambar diatas material APH dari carbon steel dan corten steel mengalami kegetasan dan banyak ditemukan serpihan serta kerak material berwarna merah kecoklatan.

Desain dari APH sendiri adalah vertical seperti gambar dan korosi/failure material banyak terdapat pada ujung material.

Kemudian dilakukan analisa komposisi kerak menggunakan XRD dan didapatkan data bahwa kandungan dominannya adalah magnetite dan sulfur. Magnetite pada material merupakan lapisan warna hitam sebagai pasifasi permukaan terhadap serangan korosi sedangkan sulfur berasal dari ash sisa pembakaran batubara. Dalam keadaan kering sebenarnya sulfur tidak korosif dan berbeda ketika basah/lembab sehingga harus dilakukan pendalaman operasional di APH.

Dew Point Corrosion adalah korosi yang terjadi ketika gas didinginkan dibawah titik saturasi/kondensasi-nya. Sulfuric acid (H₂SO₄) ter-kondensasi pada temperatur 116-166 ^oC atau lebih besar tergantung konsentrasi gas SO₃dan konsentrasi air-uap di flue gas [Port and Herro, 1991].

Berikut data operasi inlet-outlet APH PLTU 2x30 MW:

Berdasarkan data tersebut bisa diketahui terdapat range temperature yang cukup jauh dan ini belum lagi jika dibandingkan dengan furnace karena menurut handbook Port and Herro (1991) dew point corrosion akan terdukung dengan adanya penurunan yang drastis temperatur dari 1650 ^oC (furnace) menjadi 121 ^oC (APH). Sehingga berdasarkan dara tersebut bisa ditarik kesimpulan bahwa penyebab failure APH adalah dew poin corrosion karena temperatur outlet APH antara 116-166 ^oC . Untuk memperkuat apakah berlanjut ke sulfide corrosion maka dilakukan trending CoA batubara yang digunakan, berikut datanya.

Berdasarkan data tersebut, memang didapatkan informasi bahwa kandungan sulfur cukup tinggi dan ini merupakan karakteristik dari low rank coal, sehingga reaksi lanjutan sulfide corrosion bisa terjadi. Berikut reaksinya:

S + O₂ ---> SO₂

Fraksi kecil antara 1-3% dari SO₂yang diproduksi ter-oksidasi menjadi SO₃lewat reaksi langsung dengan atom oksigen pada udara pembakaran.

SO₂ + O ---> SO₃

Bisa terjadi reaksi lain ketika SO₂yang diproduksi terdapat katalis seperti ferric oxide (FeO), vanadium pentaoxide (V₂O₅) dan nikel (Ni).

SO₂ + ½ O₂ + katalis ---> SO₃

Ketika temperatur operasi dibawah dew point sulfuric acid, maka bisa terjadi reaksi sebagai berikut:

H₂SO₄ + Fe ---> FeSO₄ + H₂

Berikut profil kerusakan yang disebabkan oleh dew point corrosion:

Thermal Fatigue Corrosion Cracking

Korosi ini terjadi karena kelelahan material (cyclic tensile stress) yang dioperasikan pada area yang korosif sehingga material mudah terserang korosi. Tahap awal dari korosi tipe ini adalah oxide layer rusak kemudian terjadi crack mikostruktur yang terlihat menggunakan mikroskop pembesaran 200x dan 400x seperti dibawah ini: [Port and Herro, 1991]

Berikut profil kerusakan tube boiler akibat thermal fatigue atau fatigue corrosion:

Cavitation/Kavitasi

Kavitasi adalah terdapatnya gelembung akibat fluida dioperasikan pada tekanan sangat rendah dibawah tekanan uap. Perbedaan tekanan antara inlet dan outlet yang sangat tinggi mendukung terbentuknya gelembung gas yang bisa menghantam material (water hammering). Berikut profil kerusakan tube boiler akibat kavitasi: [Port and Herro, 1991]