PENGENDALIAN DAN PENANGANAN KOROSIPADA FIRETUBE BOILER

Disusun untuk memenuhi tugas Mata kuliah Bahan Konstruksi dan Teknik Korosi

Jurusan Teknik Kimia

Program Lanjutan S1

Fakultas Teknik Industri

Universitas Jayabaya

Oleh :

Firman Suryalaga Dikusuma

NPM : 201571045E016

Chaizar Ramadhan

NPM : 201571045E023

Latar belakang

Korosi merupakan salah satu masalah utama yang dihadapi pada unit utilitas boiler. Apabila terdapatinsiden kegagalan boiler ataupun kebocoran maka

faktor korosi menjadi faktor yang berkontribusi sangatbesar. Setidaknya meskipun tidak terjadi kegagalan, maka korosi ini akan mempengaruhi kinerja transfer

panas dan energi

Jenis-jenis korosi

Terdapat bermacam-macam korosi yang dapat terjadiyaitu :

korosi metana (Uniform Corrosion) korosi galvanic (Fretting Corrosion), korosi celah, korosi sumuran (Pitting and Cavitation Corrosion),korosi antar butir,korosi selektif, korosi retak tegang, korosi erosi (Erosion Corrosion)

Jenis-jenis korosi

Sebagai contoh akan dibahas secara detail jenis korosiyang biasa terjadi yang diakibatkan fluida, yaitu:

a. Korosi Erosi (Erosion Corrosion)Korosi erosi adalah korosi yang terjadiapabila permukaan logam terserangakibat garak relative antara elektrolitdan permukaan logam atau dengankata lain korosi yang disebabkan olehefek-efek mekanik.

Jenis-jenis korosi

b.Korosi Galvanik (two metal corrosion/ Korosi Dwi Tunggal)

adalah korosi yang terjadi antara dualogam yang saling bersentuhan,dimana permukaan salah satu logambersifat anodik terhadap permukaanyang lain yang mengakibatkanterjadinya aliran electron diantarakedua logam tersebut.

Jenis-jenis korosi

c. Korosi Fretting (Fretting Corrosion)

Korosi fretting adalah kerusakanakibat kontak antara dua permukaanlogam yang saling menekan danbergesekan dengan gerakan yangterus berulang-ulang (repeatly)dengan vibrasi atau getaran yanghalus.

Jenis-jenis korosid. Korosi sumuran (Pitting

Corrosion)

Adalah suatu bentuk korosi local yang secaraselektif menyerang bagian permukaan logamyang :• Lapisan pelindungnya tergores atau retakakibat perlakuan mekanik• Mempunyai tonjolan akibat dislokasi atauslip yang disebabkan oleh tegangan Tarikyang dialami atau tegangan sisa• Mempunyai komposisi heterogen denganadanya inklusi, segregasi atau presipitasi.

Jenis dankarakteristik Boiler

Jenis dan karakteristik Boiler

Berdasarkan tipe pipa :

1.Firetube Boiler:Tipe boiler pipa api memiliki karakteristik : menghasilkan kapasitas dan tekanansteam yang rendah.Cara kerja : proses pengapian terjadi didalam pipa, kemudian panas yang dihasilkandihantarkan langsung kedalam boiler yang berisi air. Besar dan konstruksi boilermempengaruhi kapasitas dan tekanan yang dihasilkan boiler tersebut.

Jenis dan karakteristik Boiler

Berdasarkan tipe pipa :

2. Watertube Boiler:Tipe boiler pipa air memiliki karakteristik : menghasilkan kapasitas dan tekanan steamyang tinggi.Cara Kerja : proses pengapian terjadi diluar pipa, kemudian panas yang dihasilkanmemanaskan pipa yang berisi air dan sebelumnya air tersebut dikondisikan terlebihdahulu melalui economizer

Jenis dan karakteristik Boiler

Material Tube BoilerMaterial pada tube boiler tidak dapat sembarangan logam,dengan resiko biaya dan kegagalan, para pakar boilermenyusunnya dan menstandarkan material untuk pipa tersebut.Sampai saat ini material untuk tube boiler masih menggunakanstandar dari ASTM. Dengan bahan utama dan dominan adalahKrom.Berikut beberapa material tube yang paling sering digunakan :

Jenis dan karakteristik Boiler

a. Crom-Moli (A335)Bahan utama Kromium dan molybdenum dengan komposisi seperti yang disajikan dalam table astm berikut:

Jenis dan karakteristik Boiler

b. Carbon Steel (A213)Dengan bahan utama carbon dan Cromium dengan komposisi lengkap seperti tersaji pada table ASTM berikut:

Jenis dan karakteristik Boiler

Air umpan BoilerAnalisa air umpan boiler sangat berpengaruh terhadap proseskorosi pada tube boiler, seperti yang telah disebutkan dipendahuluan, yaitu Penyebab paling sering untuk terjadinyakorosi adalah:

• Gas Ikatan Bebas (terutama Oksigen dan karbondioksida)

• Serangan dari bertumpuknya bahan solid (Scaling)

• Tegangan Mekanis (stress and fatigue cracking)• pH yang rendah• pemilihan material yang tidak pas.

Jenis dan karakteristik Boiler

Selain tegangan mekanis dan pemilihan material untuk tube,sisanya merupakan pengaruh langsung dari air umpan boiler.Oleh karena itu analisa air umpan sangatlah diperlukan sepertistandar yang telah diberikan oleh asme di bawah

Contaminants Concentration

Range

oxygen < 7 ppb

iron <20 ppb

copper <15 ppb

pH 8.5 - 9.5

Pengendalian dan penanganan korosi

pada pipa boiler

Pengendalian dan penanganan korosi pada pipa boiler

Baja yang mengandung Crom (Cr) dikenalsebagai baja anti karat. Material pipa boilerdengan bahan utama Cr ini apakah terhindardari Korosi?

Pengendalian dan penanganan korosi pada pipa boiler

Korosi pada pipa-pipa boiler melibatkan atom Fe yangmengalami kontak dengan air sehingga teroksidasimembentuk kation Fe2+ dengan jalan melepaskan duaelektronnya. Elektron-elektron tersebut selanjutnyaakan mereduksi atom oksigen dan bereaksi dengan airmembentuk ion hidroksida.

Fe → Fe2+ + 2e–O2 + 2H2O + 4e– → 4OH–

Selanjutnya ion Fe2+ bereaksi dengan ion OH–membentuk ferro hidroksida.

Fe2+ + 2OH– → Fe(OH)2

Pengendalian dan penanganan korosi pada pipa boiler

baja paduan yang mengandung minimal 10,5% Cr.Sedikit baja stainless mengandung lebih dari 30% Cratau kurang dari 50% Fe. Krom membentuk sebuahlapisan tidak aktif , Kromium(III) Oksida (Cr2O3) ketikabertemu Oksigen. Lapisan ini terlalu tipis untuk dilihat,sehingga logamnya akan tetap berkilau. Logam inimenjadi tahan air dan udara, melindungi logam yangada di bawah lapisan tersebut. Fenomena ini disebutPassivation

Pengendalian dan penanganan korosi pada pipa boiler

Berikut merupakan reaksi reduksi dan oksidasi dari krom

Secara umum protective layer terbentuk dari reaksi Kromium + oksigen secaraspontan membentuk Krom-oksida. Jika lapisan oksida kromdigores/terkelupas, maka protective layer akan segera terbentuk secaraspontan, tentunya jika kondisi lingkungan cukup mengandung oksigen.Walaupun demikian kondisi lingkungan tetap menjadi penyebab kerusakanprotective layer tersebut. Pada keadaan dimana protective layer tidak dapatlagi terbentuk, maka korosi akan terjadi

Pengendalian dan penanganan korosi pada pipa boiler

Under-deposit acid corrosion. Korosi jenis ini terjadi pada saat airboiler menjadi bersifat asam pada permukaan dalam pipa yangterbentuk kerak. Ion hidrogen yang terbentuk akan menembuskerak sehingga pada saat bertemu dengan permukaan pipa iaakan men-dekarbonasi pipa tersebut. Ion hidrogen mengikatkarbon yang terkandung pada pipa dan membentuk metana. Disisi lain secara perlahan atom-atom Fe pun akan teroksidasi.

Skema Korosi Antar Butir, Gambar (a) menunjukkandaerah yang kekurangan krom (Cr) disekitar batasbutir, Gambar (b) menunjukkan endapan kromkarbida (Cr23C6) pada batas butir, Gambar (c)menunjukkan daerah yang terkena korosi antarbutir

Pengendalian dan penanganan korosi pada pipa boiler

B. Demineralisasi Air umpan

a. Penukar IonIon exchanger (penukar ion) sebagai water softener merupakan fungsi umum dandigunakan sangat luas di industri yang memerlukan soft water untuk proses danbahan baku boiler. Air baku yang tingkat ke-sadahan-nya (hardness) tinggi karenakandungan kalsium dan magnesium harus diturunkan dengan cara menggantikannyadengan muatan ion natrium yang terdapat pada resin.

b. Penukar kationAir dari tangki penyimpanan dipompakan ketangki kation yang berisi resin penukarkation. Resin penukar kation ini bersifat asam kuat (strong acid cation) atau bersifatasam lemah (weak acid cation), bahan kimia yang dipakai untuk mengaktifkan resinadalah asam sulfat

c. Penukar anionSetelah dialirkan melalui kation, selanjutnya air dialirkan masuk ketangki anion yangberisi resin bersifat basah kuat (strong base anion) dan basa lemah (weak baseanion). Bahan kimia yang dipakai adalah kaustik soda, dosis pemakaian 60 g/L resin,konsentrasi cairan NaOH waktu kontak dengan resin.

Pengendalian dan penanganan korosi pada pipa boiler

C. DeaeratorDeaerator adalah perangkat yang banyak digunakan untuk menghilangkan oksigen dangas-gas terlarut lainnya dari air umpan untuk uap menghasilkan boiler. Secara khusus,oksigen terlarut dalam air umpan boiler akan menyebabkan kerusakan korosi seriusdalam sistem steam dengan melampirkan ke dinding pipa logam dan peralatan logamlainnya dan membentuk oksida (karat).

Ada dua tipe dasar deaerator, yaitua. Tray type b. Spray Type

Pengendalian dan penanganan korosi pada pipa boiler

C. DeaeratorDeaerator adalah perangkat yang banyak digunakan untuk menghilangkan oksigen dangas-gas terlarut lainnya dari air umpan untuk uap menghasilkan boiler. Secara khusus,oksigen terlarut dalam air umpan boiler akan menyebabkan kerusakan korosi seriusdalam sistem steam dengan melampirkan ke dinding pipa logam dan peralatan logamlainnya dan membentuk oksida (karat).

Ada dua tipe dasar deaerator, yaitua. Tray type b. Spray Type

Pengendalian dan penanganan korosi pada pipa boiler

D. Chemical DescalingDeposit merupakan peristiwa penggumpalan zat dalam air umpan boiler yangdisebabkan oleh adanya zat padat tersuspensi misalnya oksida besi, oksida tembaga danlain-lain

E. RetubingMerupakan peremajaan dan pergantian tube boiler, perlu diperhatikan materialpengganti untuk menghindari korosi akibat perbedaan material logam padasambungan.Perhitungan laju korosi pada bagian pembahasan awal dapat menjadi acuan untukpergantian tube boiler, namun lebih tepat dan presisi dilakukan juga analisa visualsebagai basis peremajaan atau retubing.

Pengendalian dan penanganan korosi pada pipa boiler

A. KesimpulanCr sebagai bahan yang anti karat pada pemilihan material tube boiler dapat juga terjadikorosi, hal ini disebabkan kondisi air umpan dengan tingkat pH yang rendah dan jugaterjadinya kerak yang dapat mengikis logam cr. Penanganan air umpan boiler sangatlahdiperlukan namun hanya berfungsi memperlambat laju korosi, penanganan tube sendiridengan descaler dan retubing harus segera dilakukan dan terencana dalam agendapemeliharaan.

B. SaranPenanganan secara intensif untuk korosi pada tube boiler dapat membantu pemeliharaandan juga mengurangi cost dikarenakan pergantian dan kerusakan yang tidak perlu.Penanganan air umpan dan penanganan kerak serta pergantian tube yang terukur danterencana dapat dilakukan secara konsisten.

TERIMA KASIHDaftar PustakaMars. G Fontana. “ Corrosion Engineering “ Mc. Graw Hill.

Ir. Lubena. “Modul 3 : Jenis jenis korosi, mata kuliah BKTK, Teknik Kimia”

“Anonim, Buku analisa kualitas air” SLHD Provinsi DKI Jakarta Tahun 2014

Perry, H Robert . “ Chemical engineering Handbook “ Mc. Graw Hill

“Deaerators” , Wikipedia https://en.wikipedia.org/wiki/Deaerator

Umair, Engr “preboiler and boiler corrosion” http://www.slideshare.net/EngrUmair2/preboiler-and-boiler-corrosion?from_action=save

http://artikel-teknologi.com