Analisis Kegagalan Secondary Superheater Tube pada PLTU Batubara Kapasitas 600MW

(1)

G-Tech: Jurnal Teknologi Terapan

(2)

Tentang Jurnal Ini

G-Tech: Jurnal Teknologi Terapan

merupakan jurnal nasional dengan akses terbuka yang menerbitkan artikel hasil penelitian berkualitas tinggi di bidang teknologi terapan. G-Tech bertujuan untuk mempublikasikan hasil penelitian dan hasil review tentang teknologi terapan pada ruang lingkup teknik yang meliputi: teknik mesin, teknik elektro, teknik informatika, sistem informasi, agroteknologi, dan bidang teknik lainnya. G-Tech diterbitkan oleh Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Islam Raden Rahmat Malang dan terbit 4 kali dalam setahun (mulai tahun 2023) di bulan Januari, April, Juli & Oktober. Saat ini, G-Tech: Jurnal Teknologi Terapan berada pada Peringkat 4 (SINTA 4) yang berlaku mulai Volume 6 Nomor 1 Tahun 2022 sampai Volume 10 Nomor 2 Tahun 2026 melalui Surat Keputusan Direktur Jenderal Pendidikan Tinggi, Riset dan Teknologi Kemdikbudristek No. 225/E/KPT/2022 tanggal 7 Desember 2022 Tentang Peringkat Akreditasi Jurnal Ilmiah Periode III tahun 2022.

Deskripsi Jurnal

Nama Jurnal : G-Tech: Jurnal Teknologi Terapan

Inisial : G-Tech

ISSN : 2623-064X (Online) & 2580-8737 (Cetak)

Editor In Chief : Dr. Mojibur Rohman, M.Pd

Penerbit : Fakultas Sains dan Teknologi, Unira Malang

Frekuensi Terbitan : 4 kali dalam Setahun (Januari, April, Juli & Oktober)

DOI : Pre x 10.33379 by

Indeks Jurnal

Indeks Lainnya >>

G-Tech: Jurnal Teknologi Terapan Naik Peringkat Ke SINTA 4

2023-02-02



Informasi Penting Untuk Author 2022-12-23

Call for Paper | Vol. 7 No. 1 JANUARI 2023



(3)

Terbitan Terkini

Vol 7 No 2 (2023): G-Tech, Vol. 7 No. 2 April 2023 - In Progress Kepada Yth.

Peneliti dan Author di seluruh Indonesia

Berdasarkan Surat Pemberitahuan No.

0041/E5.3/HM.01.00/2023 tentang Hasil Akreditasi Jurnal Ilmiah Periode III Tahun 2022, saat ini G-Tech: Jurnal Teknologi Terapan Naik Peringkat dari Peringkat 5 ke Peringkat 4 (SINTA 4) yang berlaku mulai Volume 6 Nomor 1 Tahun 2022 sampai Volume 10 Nomor 2 Tahun 2026 melalui Surat Keputusan Direktur Jenderal Pendidikan Tinggi, Riset dan Teknologi Kemdikbudristek No.

225/E/KPT/2022 tanggal 7 Desember 2022 Tentang Peringkat Akreditasi Jurnal Ilmiah Periode III tahun 2022.

Kami dari tim redaksi jurnal G-Tech, menyampaikan ucapan terimakasih yang sebesar-besarnya atas dukungan dan kontribusi dari semua pihak, mulai dari author, reviewer dan tentu para anggota tim editor yang sangat luar biasa.

Salam Publikasi

Editor

G-Tech: Jurnal Teknologi Terapan Baca Selengkapnya 

2022-10-16

Penambahan Frekuensi Terbitan 2022-10-16

Call for Paper | Vol. 6, No. 2, Oktober 2022 2022-06-01

Perubahan Template & Peningkatan Layanan Jurnal

2022-05-20

Penambahan Jumlah Artikel Terbit 2022-04-22

Call for Paper | Vol. 6, No. 1, April 2022 2022-03-04

Call for Paper Vol 3 No 2, 2020 2020-03-17

E-ISSN Telah Terbit 2020-03-03



(4)

G-Tech: Jurnal Teknologi Terapan terdaftar dengan nomor ISSN 2623-064X (Online) & 2580-8737 (Cetak) merupakan jurnal nasional dengan akses terbuka yang menerbitkan artikel hasil penelitian ataupun kajian literatur berkualitas tinggi di bidang teknik dan teknologi terapan. Jurnal G-Tech diterbitkan oleh Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Islam Raden Rahmat Malang dan terbit 4 kali dalam setahun di bulan Januari, April, Juli & Oktober.

Artikel-artikel yang dimuat dalam edisi Vol. 7, No. 2 kali ini telah melalui proses review profesional (sistem double blind review) dengan bidang kajian teknologi terapan di berbagai keilmuan teknik seperti: teknik mesin, teknik elektro, pertanian, sistem informasi, teknik informatika dan bidang teknologi terapan lainnya.

Para peneliti/ penulis dalam edisi ini berasal berbagai a liasi/ institusi perguruan tinggi di Indonesia seperti:

Universitas Pertahanan Republik Indonesia, Bogor; Universitas Tanjungpura, Pontianak - Kalimantan Barat;

Institut Teknologi dan Bisnis Ahmad Dahlan Lamongan; Universitas Cenderawasih, Papua; Universitas Pekalongan; Institut Teknologi Nasional Malang; Universitas Terbuka; Politeknik Perkapalan Negeri Surabaya; Universitas Islam Negeri Sumatera Utara, Medan; STT Wastukancana Purwakarta; Universitas Papua; Institut Teknologi Nasional Bandung; Universitas Multimedia Nusantara, Tangerang; Universitas Singaperbangsa Karawang; Community College State of Putra Sang Fajar Blitar; Politeknik Negeri Malang;

Universitas Mercu Buana; STT STIKMA Internasional, Malang dll.

Diterbitkan: 2023-03-17

Terbitan Utuh

Cover Depan Dewan Editor Articles

Karakteristik Gelombang Laut Indoneisa Untuk Mendukung Kegiatan Laut dan Keamanan Maritim

PDF

 

Ajis Nur Efendi, Muhamad Farid Geonova, Pujo Widodo, Herlina Juni Risma Saragih, Panji Suwarno, Desi Albert Mamahit, Trismadi

346-357



(5)

Abstrak View: 25, Dewan Editor Download: 8

Identi kasi Penerapan Produksi Bersih di Industri Keripik Singkong

PDF

Analisa Elemen – elemen Struktur Tahan Gempa Rumah Sederhana pada Arsitektur Nusantara Rumah Gadang

PDF

Analisis Karakteristik Tandan Kosong Sawit Menggunakan Metode FT-IR dan Pirolisis-GCMS

PDF

Prediksi Lama Studi dan Predikat Kelulusan Mahasiswa Menggunakan Algoritma Supervised Learning

PDF

Rancangan Perbaikan Sistem Kerja pada Lantai Produksi Pembuatan Batik di UMKM Mutiara Batik Pekalongan

Sha ra Viana Febriyanti; Utin Mahdiyah, Ayu A fa Maharani, Dian Rahayu Jati, Isna Apriani 358-366



Darini Yusrina Abidah, Muhammad Mutammam Musthoffa, Ronalmanto, Melinda Hasanah, Ocarullyta Romadhani

367-376



Joni , Radite Praeko Agus Setiawan, Kiman Siregar 377-385



Nur Baiti Nasution, Dwi Hartanto, Dicky Januarizky Silitonga, Lasimin, Dewi Mardhiyana 386-395



Beta Arya Ash Shidik 396-404

(6)

PDF

Desain Produk Minyak Angin Aromaterapi Sweet Care Hasil Ekstraksi Kayu Manis (Cinnamomum burmanii)

PDF

Pengembangan Aplikasi E-Serti kat untuk Program Layanan Pendukung Kesuksesan Belajar Jarak Jauh (LPKBJJ) dengan Menggunakan Model ADDIE

PDF

Analisis Nilai Pengukuran Penerangan pada Laboratorium Ergonomi sesuai Permenaker No 05 Tahun 2018

PDF

Penerapan Proses Stokastik Markov Chain Dalam Pengendalian Persediaan Produksi Kelapa Sawit di Perkebunan Nusantara IV Sumatera Utara

PDF



Anitarakhmi Handaratri, Siswi Astuti, Ayudya Mahendaringratry 405-411



Selly Anastassia Amellia Kharis, Anton Robiansyah, Febri Maulana, Edward Zubir, Sri Sukatmi 412-421



Aulia Nadia Rachmat, Mochamad Yusuf Santoso, Ricky Zakaria 422-428



Regina Kuswoyo, Sajaratud Dur, Hendra Cipta 429-438



(7)

Analisis Overall Equipment Effectiveness (OEE) dan Six Big Losses Pada Mesin Length Adjusment Line 3 Departemen Belt Assy PT XYZ

PDF

Implementasi Algoritma Apriori Untuk Meningkatkan Pola Penjualan Barang (Studi Kasus:

Toko DEPO TEGUH)

PDF

Efek Penambahan Gas Oksihidrogen Pada Proses Pembakaran Motor Bensin Silinder Tunggal

PDF

Analisis Kestabilan Proses Manufaktur Part Body Mobil

PDF

Analisa Kegagalan Secondary Superheater Tube Pada PLTU Batubara Kapasitas 600 MW

PDF

Abstrak View: 9, Dewan Editor Download: 8 Priyo Ari Wibowo, Iqbal Padilah

439-449



Yodhy Yabes Yulezar Turukay, Richard William Osok , Julian Eugenio Boli , Sirlis Moses Tanatty 450-455



Samuel Parlindungan Siregar, Joni 456-463



Muhammad Miftahul Abid 464-473



Iwan Toni Saputro, Meilinda Nurbanasari 474-483



(8)

Developing a Class Scheduling Mobile Application for Private Campus in Tangerang with the Extreme Programming (XP) Model

PDF

Design And Development of Car Sparepart Sales Information System For Web-Based Using RAD Method On UMKM Sinar Seroja

PDF

The Development of Enterprise Resource Planning (ERP) using the Rapid Application Development (RAD) Method for the Garment Industry in Indonesia

PDF

Proses Fabrikasi Pembuatan Plat Cetakan Penyangga Obat Nyamuk Bakar dengan Bahan Baja SKD 11 Menggunakan Mesin CNC Milling 3 Axis

PDF

Quantitative Descriptive Analysis Of Shelf Life Bebek Ungkep In Retort Pouch

PDF

Abstrak View: 11, Dewan Editor Download: 8 Jansen Wiratama, Hari Santoso, Clairence

484-493



Steven Chandra, Rudi Sutomo, Jansen Wiratama 494-503



Muhammad Raihan Gifari Qowindra, Jansen Wiratama 504-513



Johan Hendra Saputra, Rizal Hani 514-525



Nur Agustin Mardiana, Bagus Prasetiyo 526-532



(9)

Implementation of the SAW Method on the Employee Career Determination Website at PT.

Hartono Palace of Technology

PDF

Implementasi Metode Least Signi cant Bit Dalam Teknik Steganogra pada Berkas Audio Dengan Stego Citra Digital

PDF

Teacher Performance Evaluation Decision Support System Using Simple Additive Weighting:

Case Study Mentari Intercultural School

PDF

Analisis E siensi Pekerjaan Pada Pemeliharaan Komponen Mesin Belt Conveyor Kritis Menggunakan Pendekatan Preventive Maintenance di PT Varia Usaha Beton Cabang Batang

PDF

Analisis Banjir Rob di Wilayah Pesisir Bintan Utara Sebagai Upaya Mendukung Keamanan Maritim

Christian Davin Santoso, Rudi Sutomo 533-542



Rifqi Alwanu Akmal, Mhd. Furqan, Rakhmat Kurniawan R 543-553



Dery Afrizal Darmawin, Raymond Sunardi Oetama 554-562



Sufrotun Khasanah, Bagus Panuntun 563-569



Pande Made Rony Kurniawan, Pujo Widodo, Herlina Juni Risma Saragih, Panji Suwarno, Endro Legowo, Trismadi

(10)

PDF

Analisis Kapasitas Spesi k Simetris dan Asimetris Coin Cell Superkapasitor menggunakan Reduksi Graphene Oksida dan Doping Boron Graphene

PDF

Forensik Citra Digital Menggunakan Metode Error Level Analysis, Clone Detection dan Exif Untuk Deteksi Keaslian Gambar

PDF

Optimasi Parameter Holt–Winters Exponential Smoothing Menggunakan Multivariabel Golden Section Untuk Prediksi Penjualan Mobil Indonesia

PDF

Konsep Desain Bangunan Rumah Tradisional Suku Bugis (Studi Kritik Arsitektur)

PDF

Abstrak View: 10, Dewan Editor Download: 8 570-578



Nurlia Pramita Sari, Muhammad Fakhruddin, Mochamad Muzaki, Hangga Wicaksono, Andita N.F.

Ganda, Yanuar Rohmat Aji Pradana 579-585



Hasan Bisri, Marza Ihsan Marzuki 586-595



Mamluatul Hani'ah, Yogi Kurniawan 596-609



Annisa' Carina, Marji, Khoirul Imam 610-617



(11)

Rancang Bangun Sistem Akuisisi Data Untuk Dashboard Android Pada Sepeda Motor Listrik

PDF

Penerapan E-commerce Bisnis Pada PT Agiva Indonesia Guna Mencapai Target Pendapatan Penjualan

PDF

Analisis Keranjang Belanja Menggunakan Algoritma Apriori untuk Menentukan Tata Letak Barang (Studi Kasus: Apotek Mooladhara Denpasar)

PDF

Pengukuran Quality Of Service And Facilities terhadap Customer Satisfaction

PDF

Pola Keruangan Pada Kawasan Wisata Kuliner Pinka Kabupaten Tulungagung

PDF

Abstrak View: 6, Dewan Editor Download: 8 Ridwan, Nuryanti, Rifqi Radifan

618-626



Noni Sriwahyuni, Atik Ariesta, Dyah Retno Utari 627-636



Kadek Darmaastawan 637-645



Ela Rolita Ari anti, Mochamad Rizqi Junianto, Alessandro Teo lus Dewa Paksi 646-653



Mochamad Rizqi Junianto, Ela Rolita Ari anti, Firda Sonia Damayanti 654-663



(12)

SINTA Serti kat

ISSN Number

E-ISSN : 2623-064X P-ISSN : 2580-8737

Pencarian

Cari Artikel

Cari

Menu Utama

Lihat semua terbitan 

(13)

Template Artikel

Hubungi Kami

 P N

 D E

R

H J

P P

A P

P P R

K A T

P

K P

E P

B P

K J

(14)

Rekomendasi Alat

Di Dukung Oleh

(15)

Informasi

Untuk Pembaca Untuk Penulis Untuk Pustakawan

Visitor

View My Stats

ISSN: 2623-064X (Online) & 2580- 8737 (cetak)

Published by: Fakultas Sains dan Teknologi, Unira Malang

Address: Jl. Raya Mojosari No. 2 Kepanjen, Malang, Jawa Timur E-mail: [email protected] Phone: 0856-4986-9498

Lisensi:

This work is licensed under a

Creative Commons Attribution 4.0 International License

(16)

Beranda / Dewan Editor

Dewan Editor

Editor In Chief

Dr. Mojibur Rohman, M.Pd

Universitas Islam Raden Rahmat, Malang, Indonesia Sinta ID: 6092599| Scopus ID: 57213596076

Managing Editor Priska Choirina, M.Tr.T

Board of Editors : Dr. Zainal Abidin, M.Si

Sigit Rahmat Rizalmi, S.T., M.Sc

Institut Teknologi Kalimantan, Indonesia Sinta ID: 6754801| Scopus ID: 57219118916

Muhammad Hanif Fahmi, S.T., M.T

Universitas Islam Raden Rahmat, Malang, Indonesia Sinta ID: 5997709| Scopus ID: -

Dr. Nurulita Imansari, M.Pd

(Universitas PGRI Madiun, Madiun, Indonesia) Sinta ID: 6002417| Scopus ID: - | Publons ID: -

Dr. Gede Widayana, S.T., M.T

Universitas Pendidikan Ganesha, Bali, Indonesia Sinta ID: 6020435| Scopus ID: 57220957843

Muhammad Amanulloh Mz

Universitas Islam Raden Rahmat, Malang, Indonesia Sinta ID: - | Scopus ID: -

(17)

Ridho Pamungkas, S.Kom., M.Kom Universitas PGRI Madiun, Indonesia Sinta ID: 6661827| Scopus ID: -

Administrasi :

Lintang Kawuryan, S.Kom

Universitas Islam Raden Rahmat, Malang, Indonesia

SINTA Serti kat

ISSN Number

E-ISSN : 2623-064X P-ISSN : 2580-8737

Pencarian

Cari Artikel

(18)

Cari

Menu Utama

Template Artikel

Hubungi Kami

 P N

 D E

R

H J

P P

A P

P P R

K A T

P

K P

E P

B P

K J

(19)

Rekomendasi Alat

Di Dukung Oleh

(20)

Informasi

Untuk Pembaca Untuk Penulis Untuk Pustakawan

Visitor

View My Stats

ISSN: 2623-064X (Online) & 2580- 8737 (cetak)

Published by: Fakultas Sains dan Teknologi, Unira Malang

Address: Jl. Raya Mojosari No. 2 Kepanjen, Malang, Jawa Timur E-mail: [email protected] Phone: 0856-4986-9498

Lisensi:

This work is licensed under a

Creative Commons Attribution 4.0 International License

(21)

G-Tech : Jurnal Teknologi Terapan

Volume 7, No. 2, April 2023, hal. 474-483 E-ISSN: 2623-064x | P-ISSN: 2580-8737

This is an open access article under the CC BY license ₄₇₄

Analisis Kegagalan Secondary Superheater Tube Pada PLTU Batubara Kapasitas 600 MW

Iwan Toni Saputro^1, Meilinda Nurbanasari²

1 Program Studi Magister Teknik Mesin, Institut Teknologi Nasional Bandung, Indonesia

Informasi Artikel ABSTRAK

Riwayat Artikel

Diserahkan : 03-02-2023 Direvis : 11-02-2023 Diterima : 16-02-2023

Boiler mempunyai peranan berarti pada PLTU di indonesia. Pipa Boiler mengalami kegagalan beroperasi yang diakibatkan kebocoran pada tube Secondary Superheater - out. Penelitian ini bertujuan untuk memahami mekanisme serta penyebab terjadinya kebocoran tube agar diperoleh solusi yang tepat, sehingga PLTU dapat beroperasi kembali dengan baik. Material pipa yang mengalami kegagalan ini adalah jenis ASTM SA 213 T91. Secondary Superheater mengalami kerusakan berupa pecah dan memiliki bibir tipis (thin lip rupture).

Penipisan yang terjadi pada area rupture mengindikasikan bahwa tube mengalami short term overheating yang diawali dengan bulging/swelling.

Short term overheating akan dibuktikan dengan analisa struktur mikro dan hasil pengujian kekerasan. Pengamatan visual pada area bocor tidak memperlihatkan adanya deposit yang menempel pada dinding bagian dalam tube, namun ditemukan serbuk deposit di dalam dinding tube yang terbawa aliran steam. Beberapa investigasi yang dilakukan terdiri dari inspeksi visual, kekerasan vickers, analisis struktur mikro, uji XRD. Dapat disimpulkan kegagalan terjadi karena terganggunya aliran steam akibat serbuk deposit menumpuk di daerah elbow dan bukan karena lapisan oksida yang menempel di dinding dalam pipa.

Kata Kunci: ABSTRACT

PLTU, Secondary

superheater, Thin lip rupture, Short term overheating

Boilers have a significant role in PLTU in Indonesia. The boiler pipe failed to operate due to a leak in the secondary superheater - out tube. This study aims to understand the mechanism and causes of tube leaks in order to obtain the right solution, so that the PLTU can operate properly again. The pipe material that experienced this failure was ASTM SA 213 T91. Secondary Superheater suffered damage in the form of broken and thin lips (thin lip rupture). Thinning that occurs in the rupture area indicates that the tube is experiencing short term overheating which begins with bulging/swelling. Short term overheating will be proven by microstructural analysis and hardness test results. Visual observation of the leak area did not show any deposits adhering to the inner wall of the tube, but powder deposits were found inside the tube walls carried by the steam flow. Some of the investigations carried out consisted of visual inspection, Vickers hardness, microstructural analysis, XRD test. It can be concluded that the failure occurred due to the disruption of steam flow due to powder deposits accumulating in the elbow area and not because of the oxide layer attached to the inner wall of the pipe.

Keywords : PLTU, Secondary superheater, thin lip rupture, short term overheating.

Corresponding Author : Iwan Toni Saputro

Program Studi Magister Teknik Mesin, Institut Teknologi Nasional Bandung Jl. Phh. Mustofa No.23, Neglasari, Kota Bandung, Jawa Barat 40124 Email: [email protected], [email protected]

(22)

Iwan Toni Saputro DOI : 10.33379/gtech.v7i2.2263

Analisis Kegagalan Secondary … 475

PENDAHULUAN

Boiler mempunyai peranan berarti pada PLTU di indonesia. Pipa Boiler mengalami kegagalan beroperasi yang diakibatkan kebocoran pada tube Secondary Superheater - out. Secondary superheater terdapat pada bagian aliran gas yang sangat panas yaitu pada bagian atas ruang bakar serta mendapatkan panas radiasi dari ruang bakar. Informasi di lapangan menunjukkan bahwa suhu uap masuk pada secondary superheater yaitu 497 ℃ dan suhu keluar sebesar 545 ℃, dengan besar tekanan 150 Bar.

Kegagalan superheater dapat menyebabkan pemadaman pada pekerjaan boiler, yang mengakibatkan kerugian besar. Beberapa penyebab kegagalan pada superheater adalah pemanasan lokal yang berkepanjangan, kerusakan mulur, kelelahanan termal yang berlebihan, korosi, dan erosi. Sekitar 35% dari kegagalan umum di boiler utilitas disebabkan oleh overheating jangka panjang (creep) di superheater, dan tabung dinding (Jones, 2004). Thin lip rupture merupakan kegagalan yang diakibatkan oleh short term overheating yang terjadi pada diatas temperatur aman material tube dan disertai bulging dekat daerah pecah (Sariyusda dkk, 2012).

Boiler memiliki beban kerja tekanan dan temperatur tinggi. Pemilihan, perlakuan material dan proses perawatan, harus sangat diperhatikan karena akan berakibat terhadap kegagalan korosi, keausan, mulur yang bisa menyebabkan penurunan masa pakai komponen. (Adrian dkk.,2016).

Beberapa laporan hasil analisa kegagalan pipa-pipa pada boiler yang telah dilakukan oleh peneliti lain akibat beberapa penyebab, khususnya pipa superheater. Lusiana dkk melakukan investigasi mengenai pipa boiler yang mengalami kegagalan, yaitu pecah dari dalam ditandai dengan penurunan ketebalan akibat dari korosi sumuran di bagian dinding dalam pipa, yang mengakibatkan pipa superheater mengalami panas berlebih di kondisi temperatur dan tekanan tinggi, yang menyebabkan pipa mendapatkan beban panas berlebih serta terjadi pecah (Lusiana dkk, 2019). Proses awal terjadinya creep dimulai saat terjadinya kelelahan di temperatur tinggi, dan menyebabkan terbentuknya creep void di batas butir. Void akan bersatu membentuk intergranular crack. Intergranular crack yang bersatu akan membuat crack semakin membesar. Akibat banyaknya crack akan menyebabkan material menjadi rentan sehingga terjadi burst (pecah) (Adrian dkk, 2016).

Terbentuknya oksida dinyatakan sebagai salah satu mekanisme kegagalan pada superheater tube, ini disebabkan oleh overheating yang terjadi di superheater tersebut (Koshy 2015). Kegagalan pipa superheater disebabkan creep yang parah dan ini terjadi diakibatkan oleh temperatur logam yang tinggi sepanjang operasi. Tampaknya pemicu temperatur logam tinggi disebabkan oleh tingginya aliran uap serta adanya penyumbatan parsial, terdapatnya deposit tebal pada permukaan pipa serta temperatur gas buang yang tinggi (Saha & Roy 2017). Hasil analisa menunjukkan bahwa pipa mengalami kegagalan akibat proses erosi-korosi karena adanya garam-garam alkalin di dalam flue gas. Sementara itu Nurbanasari dkk meneliti penyebab kegagalan pipa karena pembentukan endapan terak di dinding luar tabung yang menyebabkan dua fenomena simultan yang ikut berperan, yaitu erosi gas buang lokal dan diikuti oleh overheating yang cepat. (Nurbanasari dkk, 2019). Overheating adalah satu mekanisme kegagalan yang sering terjadi pada pipa boiler, khususnya pipa dengan pengoperasian di temperatur yang relatif tinggi yaitu superheater dan reheater. Degradasi akibat overheating akan bertambah dengan naiknya temperatur, tegangan dan waktu (Dillon dkk, 2011). Overheating juga dapat terjadi karena adanya deposit yang menempel pada permukaan pipa yang beroperasi pada temperatur tinggi

Tujuan dari penelitian ini untuk menentukan mengenai mekanisme serta penyebab terjadinya kebocoran tube agar dapat diperoleh solusi yang tepat, sehingga PLTU dapat beroperasi kembali dengan baik serta memberikan rekomendasi/tindak lanjut agar kejadian yang sama tidak terulang kembali.

METODE PENELITIAN

A. Studi Literatur Serta Preparasi Spesimen

Pengamatan serta pengambilan spesimen pada tube yang mengalami kegagalan, dilaksanakan untuk memperoleh bukti yang menunjukan penyebab terjadinya kegagalan. Data

(23)

yang diambil diperoleh melalui teknik wawancara dengan operator, lalu dilaksanakan proses persiapan spesimen dan selanjutnya dilakukan pengujian laboratorium.

B. Pengamatan Secara Makroskopis

Pengamatan makroskopis dilaksanakan untuk melihat bentuk serta keadaan fisik pada spesimen yang diperoleh. Kegiatan dokumentasi bisa segera dilakukan menggunakan kamera digital ketika kegiatan pengamatan ini selesai.

C. Verifikasi Material

Tahap verifikasi material ini dilakukan untuk memperoleh hasil yang pasti, dengan cara membandingkan hasil pengujian terhadap standar yang di acu sehingga tidak terjadi kesalahan pada material tube yang dipakai yaitu SAE 213 T91. Verifikasi jenis material tube dilakukan berdasarkan pengujian komposisi kimia, uji keras dan analisa struktur mikro.

D. XRD (X-Ray Diffraction)

Karakterisasi difraksi sinar-X (XRD) dilakukan untuk mengidentifikasi kandungan senyawa yang terkandung pada deposit. Deposit yang diperiksa XRD diambil dari bagian dalam tube.

HASIL DAN PEMBAHASAN INSPEKSI VISUAL

Hasil inspeksi visual tube pengganti memperlihatkan bahwa tube pecah dan memiliki bibir tipis (thin lip rupture). Penipisan yang terjadi pada area rupture mengindikasikan bahwa tube mengalami shortterm overheating yang diawali dengan bulging/swelling. Short term overheating akibat sumbatan serbuk deposit oksida yang terbawa aliran steam masuk ke dalam tube dan menumpuk di daerah elbow. Berikut kondisi pipa yang mengalami bocor ditunjukan pada Gambar 1.

Gambar 1. Tube yang mengalami kebocoran

Pengukuran ketebalan dengan menggunakan mikrometer (range 0- 25 mm dan kecermatan 0,01 mm) pada area bocor ditunjukkan pada Tabel 1 dan lokasi pengukuran ditunjukkan pada Gambar 2.

Tabel 1. Hasil pengukuran ketebalan area rupture

No. Ketebalan di titik pengukuran (mm)

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Lokasi

Sampel - A 4,12 4,55 4,48 3,72 4,17 3,82 3,8 4,1 4,15 4,42 Lokasi

Sampel - B 4,84 4,18 4,85 4,48 3,95 3,85 4,45 3,22 3,17 4,4

(24)

Gambar 2. Lokasi pengukuran ketebalan area bocor.

Dilihat dari hasil pengukuran ketebalan pada area bocor (Tabel 1) membuktikan bahwa terjadi penipisan pada dinding tube area bocor dengan ketebalan bervariasi dari 3,17 – 4,84 mm, jika dibandingkan dengan ketebalan dinding tube yang tidak rusak yaitu 7,8 mm (lihat Gambar 3) dapat diprosentasekan penipisan dinding tube sebesar sekitar 50-60 % .

Gambar 3. Lokasi pengukuran ketebalan area bocor.

Penipisan yang terjadi pada area rupture mengindikasikan bahwa tube mengalami short term overheating yang diawali dengan bulging/swelling. Short term overheating akan dibuktikan dengan analisa struktur mikro dan hasil pengujian kekerasan.

Lokasi pengambilan sampel untuk tube baru (lihat Gambar 4).

Gambar 4. Lokasi letak pengambilan tiga sampel (a) dan tube setelah diambil untuk sampel (b).

Gambar 4. menunjukkan lokasi pengambilan sampel untuk pengujian komposisi kimia, ASM dan uji keras. Sampel 1 dan 3 digunakan untuk ASM dan uji keras. Sampel 2 digunakan untuk uji komposisi kimia, ASM dan uji keras.

(25)

Tempered martensite Karbida

VERIFIKASI MATERIAL

Verifikasi jenis material tube dilakukan berdasarkan pengujian : A. Komposisi Kimia

Hasil uji komposisi kimia pada sampel no. 2 (lihat Tabel 2)

Tabel 2. Hasil nilai uji komposisi kimia SA 213 T91 (% wt).

Unsur Hasil Uji ASTM A213 T91

C 0,09 0,08-0,12

Mn 0,41 0,3-0,6

P 0,015 0,02 max

S 0,002 0,01 max

Si 0,26 0,2-0,5

Cr 8,58 8,0-9,5

Mo 0,96 0,85-1,05

V 0,2 0,85-0,25

Al/Ni 0 / 0,1 0,4 max

Berdasarkan hasil pada Tabel 2 memperlihatkan bahwa komposisi kimia tube sesuai dengan SAE 213 T91. Hasil pengamatan bentuk struktur mikro memakai mikroskop optik sampel no.3 ditunjukan pada Gambar 5.

Gambar 5. Bentuk struktur mikro sampel no.3

Struktur mikro sampel no.3 (Gambar 5) memperlihatkan adanya tempered martensite dan karbida dengan struktur butir hasil dari pengerolan panas. Struktur mikro tersebut sesuai dengan standar SA 213 T91. Dengan demikian berdasarkan hasil uji komposisi kimia, analisa struktur mikro dan uji keras terhadap dapat disimpulkan bahwa tube yang mengalami bocor adalah jenis SA 213 T91.

B. Uji Keras

Hasil pengujian keras pada 3 sampel dengan area berbeda ditunjukan pada Tabel 4.

(26)

Tabel 4. Hasil nilai uji keras pada 3 sampel.

Sampel Uji

Nilai uji keras (HV)

Titik Pengujian Rata-

rata sampel 1

(area bocor) 310,7 317,6 328,4 332,2 336 325 sampel 2

(area bocor) 314,2 317,6 321,2 317,6 310,7 316,3 sampel 3

(area jauh dari bocor)

207,4 223 236 236 250,1 230,5

Merujuk standar ASME SA 213 T91, harga kekerasan untuk baja tersebut adalah maks 250 BHN atau maks 240 HV. Hasil nilai pengujian kekerasan yang ditunjukan Tabel 4 memperlihatkan jika harga kekerasan baja SA213 T91 di sekitar area bocor (sampel 1 dan sampel 2) memiliki kekerasan jauh di atas standar. Sedangkan harga kekerasan sampel 3, yang jauh dari area bocor (230,5 HV) masuk dalam standar ASME SA 213 T91. Dengan demikian dapat dipastikan bahwa dinding tube area bocor mengalami penggetasan.

C. Analisa Struktur Mikro

Analisa struktur mikro ketiga sampel dapat dilihat pada Gambar 6.

a. struktur mikro sampel 1 (area bocor) b. struktur mikro sampel 2 (area bocor)

c. Struktur mikro sampel 3 (jauh dari area bocor) Gambar 6. Struktur mikro sampel 1, 2 dan 3

Struktur mikro baja pada area bocor (Gambar 6a dan 6b) memiliki bentuk dan fasa yang sama, sedangkan struktur mikro pada area yang jauh dari bocor (Gambar 6c) memiliki bentuk

(27)

struktur mikro yang berbeda dengan area bocor. Struktur mikro area yang jauh dari bocor memiliki fasa ferit dan strukturnya merupakan tipikal hasil dari pengerolan panas. Perubahan struktur mikro seperti yang ditunjukkan pada Gambar 6a dan 6b membuktikan bahwa area rupture mengalami overheating. Walaupun fasa tidak mengalami perubahan yaitu masih fasa ferit tetapi perubahan terjadi pada bentuk butir yang cenderung lebih bulat dan halus dan mengindikasikan overheating yang terjadi telah melewati temperatur rekristalisasinya dan mengalami pendinginan relatif cepat (normalizing).

Uji XRD (X-Ray Diffraction)

Pada saat pengamatan visual di area bocor tidak terdapat adanya deposit yang menempel pada dinding dalam tube namun ditemukan serbuk deposit di dalam dinding tube yang terbawa aliran steam. Terbentuknya deposit pada bagian dalam tube didukung dengan hasil pengamatan visual pada salah satu tube R.32 (lihat Gambar 7a) dan hasil radiografi yang dilakukan oleh PLTU Unit 6 pada tube existing lainnya pada area elbow upsteram seperti ditunjukkan pada (Gambar 7b).

.

a. Deposit pada elbow b. Hasil radiografi pada elbow c. Serbuk deposit sisi in menunjukandeposit pada

dinding dalam tube

Gambar 7. Deposit tube row 32 sisi in (a) Hasil radiografi elbow upstream (b) dan Serbuk deposit (c) Hasil pengujian XRD pada serbuk deposit yang diambil oleh PLTU (Gambar 7.c) ditunjukkan pada Gambar 8

Gambar 8. Difraktogram XRD serbuk deposit.

hematit (Fe2O3) magnetit (Fe3O4)

SiO2

(28)

Difraktogram hasil analisa XRD pada sampel deposit yang diambil dari deposit yang menempel pada dinding elbow tube sisi-in (Gambar 7a) ditunjukkan pada Gambar 9

Gambar 9. Difraktogram XRD deposit yang diambil dari dinding elbow tube sisi in.

Hasil pemeriksaan XRD terhadap kedua serbuk deposit menunjukkan adanya senyawa oksida besi yaitu magnetit (Fe3O4) dan hematit (Fe2O3). Kandungan senyawa magnetit dan hematit pada serbuk deposit mengindikasikan bahwa lapisan oksida yang terbentuk pada dinding dalam tube cukup tebal dan telah melebih batas kritis sehingga terkelupas dan menyebabkan terjadinya penyempitan aliran steam. Jika dibandingkan hasil XRD pada Gambar 8 dan 9, terdapat perbedaan yang sangat jauh untuk jumlah senyawa SiO2. Jumlah kandungan senyawa SiO2 pada serbuk deposit yang diambil pada SSH elbow sisi in (Gambar 9) jauh lebih sedikit dibandingkan dengan jumlah SiO2 yang terkandung pada serbuk deposit yang ada pada Gambar 8.

Short term overheat yang dialami pada dinding tube diiringi dengan penurunan kekuatan material tube yaitu penurunan tegangan ultimate (max wallowable stress). Penurunan max allowable stress material dinding tube tersebut menyebabkan dinding tube tidak mampu menahan tekanan steam yang berada di sekitar 160 kg/mm² dan akibatnya dinding tube mengalami penggelembungan (bulging) dan akhirnya terjadi thin lip rupture. Hal ini dibuktikan dengan hasil pemeriksaan material tube yang bocor dengan pengukuran ketebalan (Tabel 1), pengujian strutur mikro (Gambar 6a dan 6b), dan uji kekerasan (Tabel 3) yang menunjukkan kerusakan terjadi akibat short term over heating dan thin lip rupture.

Hasil pemeriksaan XRD pada serbuk deposit (Gambar 8 dan 9) menunjukkan adanya kandungan Fe3O4 (magnetit) dan Fe2O3 (hematit) dan hal ini memastikan telah terjadi exfoliasi lapisan oksida tersebut. Peristiwa bocornya tube menguatkan dugaan bahwa tube mengalami short term overheating akibat sumbatan serbuk deposit oksida yang terbawa aliran steam masuk ke dalam tube baru dan menumpuk di daerah elbow. Penyumbatan bukan akibat lapisan oksida yang

hematit (Fe2O3)

magnetit (Fe3O4)

SiO2

(29)

menempel di dinding dalam tube, karena lapisan oksida di dinding tube baru bagian dalam belum terbentuk dan untuk terjadi eksfoliasi/pengelupasan harus mencapai nilai rata-rata kritis yaitu minimal 0,16 mm dengan ketebalan rata-rata 0,21 mm (Hongfeng dkk, 2018).

KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan

Bersumber pada data dan hasil pengujian yang telah dilaksanakan dapat diperoleh simpulan sebagai berikut: 1) Berdasarkan hasil nilai uji komposisi kimia, uji keras dan analisa struktur mikro, jenis material tube SSH-out yang mengalami kebocoran adalah SAE 213 T91; 2) Hasil pemeriksaan XRD memastikan bahwa deposit mengandung oksida besi (magnetit dan hematit) yang berasal dari pengelupasan/ eksfoliasi lapisan oksida yang terbentuk pada dinding dalam tube saat terekspos pada temperatur tinggi; 3) Penyebab kegagalan diakibatkan oleh terganggunya aliran steam akibat serbuk deposit menumpuk di daerah elbow dan bukan karena lapisan oksida yang menempel di dinding dalam pipa (karena tube masih baru maka lapisan oksida belum terbentuk). Masuknya serbuk deposit oksida ke dalam tube baru terjadi pada saat pembangkit dilakukan start up dimana pada saat start up, aliran steam menuju tube baru lebih cepat karena laluannya masih bebas hambatan dibandingkan dengan tube tetangganya yang sudah lama beroperasi.

Saran

Berdasarkan data pengujian dan analisa yang telah dilakukan, rekomendasi yang diberikan adalah sebagai berikut: 1) dilakukan penggantian tube pada area Secondary Superheater yang mengalami penyempitan; 2) Untuk operasional yang aman pada tekanan steam 160 bar sangat direkomendasikan untuk menjaga temperatur metal pipa outlet Secondary Superheater selalu berada dibawah 590 C, karena diatas temperatur itu, maximum allowable stress akan turun dibawah stress dinding pipa yang terjadi. Jika terjadi kenaikan temperatur metal pipa diatas 590 C, maka tekanan steam harus segera diturunkan dan dilanjutkan dengan shut down; 3) Sangat direkomendasikan agar pembangkit unit 6 dioperasikan secara kontinu dengan beban konstan untuk menghindari terjadinya pelepasan lapisan oksida dari dinding dalam tube akibat fluktuasi beban atau fluktuasi aliran steam dan akibat shut down dan start up; dan 4) Melaksanakan maintenance dan overhaul sesuai dengan jadwal yang telah ditentukan.

REFERENSI

ASME. ASME international electronic stress table, Table 1A: The maximum allowable stress values for ferrous materials, Section II, Part D of The ASME boiler and pressure vessel code, 1998 (ASME international).

Adrian, Jeremy dkk. “Analisa KerusakanSuperheater Tube Boiler Tipe ASTM A213 Grade T11 pada Pembangkit Listrik Tenaga Uap”. Jurnal Teknik ITS Vol. 5, No. 2 2016 ISSN: 2337-3539 (2301-9271 Print).

Dillon, J.J., Desch, P.B., Lai, T.S., Flynn, D.J., 2011, “The Nalco Guide to Boiler Failure Analysis,”

The McGraw-Hill Companies, Inc. USA

Hongfeng Li, Qingtang Xue, Xinhui Nie, and Yunfei Xu. 2018. “Investigation of Chemical Cleaning of Supercritical Superheater Oxide Scale”, MATEC Web of Conferences 238, 02011

Jones, D.R.H, 2004, “Creep failures of overheated boiler, superheater and reformer tubes,” Engineering Failure Analysis, 11: 873-893.

Koshy, M., 2015. “Super Heater Tube Analysis for Oxide Scale Growth at Various Operating Conditions.

International Journal of Innovative Research in Science”, Engineering and Technology, 4(7), pp.6549–6553.

(30)

Lusiana, Fatayalkadri Citrawati, Erie Martides, Gugum Gumilar. 2019.”Analisis Kegagalan Pipa Boiler Superheater Pada Pabrik Kelapa Sawit”. Jurnal Ilmiah Teknik Mesin.

doi:10.3372/DJITM.V11I1.9357

Nurbanasari, M., Abdurrachim, H., MM Prihadi .2019. Failure Analysis of Secondary Superheater Tube in a 600-MW Coal Power Plant.Journal of Failure Analysis and Prevention 19 (2), 453- 460.

Saha, A. & Roy, H., 2017. Failure investigation of a secondary super heater tube in a 140 MW thermal power plant. Case Studies in Engineering Failure Analysis, 8(May), pp.57–60. Available at:

http://dx.doi.org/10.1016/j.csefa.2017.05.001.

Sariyusda dkk. 2012. Analisa Kegagalan Tube Superheater Package Boiler Akibat Overheating. Medan:

Jurnal Mekintek.