Analisis Kegagalan Tube Economizer pada Boiler Berbahan Bakar Biomassa Sekam Padi dari Aspek Metalurgi

Duarsa, Dimas (2024) Analisis Kegagalan Tube Economizer pada Boiler Berbahan Bakar Biomassa Sekam Padi dari Aspek Metalurgi. Other thesis, Institut Teknologi Sepuluh Nopember.

Text 5007201208-Undergraduate_Thesis.pdf - Accepted Version Restricted to Repository staff only until 1 October 2026. Download (11MB) | Request a copy

Abstract

Economizer adalah komponen pada boiler yang didesain untuk memanaskan feedwater dengan memanfaatkan panas gas buang boiler. Economizer dapat mengalami kegagalan yang menjadi penyebab utama penonaktifan paksa pengoperasian sistem boiler. Pada PT X, terdapat penurunan debit feedwater pada economizer sehingga dilakukan inspeksi terhadap komponen tersebut. Dari hasil inspeksi, diketahui adanya kebocoran pada tube section 1 bagian U-bend economizer. Selain itu, ditemukan scale yang relatif tebal pada bagian dalam dan luar tube economizer. Analisis terhadap kerusakan ini perlu dilakukan agar diketahui penyebab dan mekanismenya sehingga dapat mencegah terjadinya hal yang serupa. Analisis diawali dengan melakukan pengamatan visual pada tube yang mengalami kerusakan. Pengujian komposisi kimia Optical Emission Spectrometers (OES) untuk mengetahui komposisi kimia tube dan pengujian kekerasan dilakukan untuk mengetahui distribusi kekerasan pada material tube. Untuk scale dalam dan luar dilakukan pengujian komposisi kimia Atomic Absorption Spectroscopy (AAS). Pengujian X-ray diffraction (XRD), Energy Dispersive X-ray Spectroscopy (EDS), dan Scanning Electron Microsopy (SEM) untuk mengetahui komposisi kimia senyawa yang terkandung dan topografi kerusakan yang terjadi. Berdasarkan pengamatan visual yang dilakukan, mode kerusakan yang terjadi adalah korosi pitting dengan ditemukan adanya lubang yang membentuk seperti huruf U dan disertai adanya penipisan lokal serta scale dengan tebal 5,8 mm. Hasil pengujian XRD dan EDS pada scale menunjukkan adanya oxide sebagai produk korosi. Selain Fe3O4, ditemukan MgFe2O4 pada scale dalam. Rusaknya lapisan magnetit (pelindung) secara lokal pada tube menjadi awal terjadinya kebocoran. Kandungan TDS feedwater (Na, Mg, Ca, K, dan Cl) yang meningkat disertai pH yang tidak sesuai standar desain menjadi faktor penyebab utama terjadinya kebocoran akibat MgFe2O4 pada scale. Hasil uji AAS scale bagian luar tube menunjukkan adanya kandungan sulfur yang signifikan. Hal tersebut disertai kandungan SO2 yang tinggi terdapat pada flue gas. Perhitungan suhu dew point menunjukkan bahwa terjadi korosi acid dew point sulfur pada bagian luar tube dimana dapat memperparah kemungkinan terjadinya kebocoran. Kemudian, ditemukan adanya partikel abrasif coesite (SiO2) dari hasil XRD dan analisis hasil EDS yang berpotensi menyebabkan terjadinya erosi pada permukaan luar tube. Kebocoran yang terjadi merupakan hasil kolaborasi interaksi material tube dengan lingkungan luar dan dalam dimana lingkungan dalam menjadi faktor penyebab yang dominan.

======================================================================================================

Economizer is a component on the boiler designed to heat the feedwater by utilizing the heat of the boiler flue gas. Economizer can fail which is the main cause of forced boiler system shutdown. At PT X, there was a decrease in feedwater discharge in the economizer so that an inspection of the component was carried out. From the inspection results, a leak was found in the tube section 1 U-bend economizer. In addition, relatively thick scale was found on the inside and outside of the economizer tube. Analysis of this damage needs to be done so that the cause and mechanism can be known so as to minimize the occurrence of similar things. The analysis begins with a visual observation of the damaged tube. Optical Emission Spectrometers (OES) chemical composition testing to determine the chemical composition of the tube and hardness testing was carried out to determine the distribution of hardness in the tube material. For the inner and outer scales, Atomic Absorption Spectroscopy (AAS) chemical composition testing was performed. X-ray diffraction (XRD), Energy Dispersive X-ray Spectroscopy (EDS), and Scanning Electron Microsopy (SEM) testing to determine the chemical composition of the compounds contained and the topography of the damage that occurs. Based on visual observation, the damage mode is pitting corrosion with U-shaped pits and localized thinning and scale with a thickness of 5.8 mm. XRD and EDS test results on the scale showed the presence of oxide as a corrosion product. In addition to Fe3O4, MgFe2O4was found on the inner scale. The localized destruction of the magnetite (protective) layer on the tube was the beginning of the leakage. The increased feedwater TDS content (Na, Mg, Ca, K, and Cl) along with pH that did not meet the design standard were the main contributing factors to the leakage due to MgFe2O4on the scale. AAS test results of the scale outside the tube showed significant sulfur content. This was accompanied by high SO2 content in the flue gas. Dew point temperature calculations showed that acid dew point sulfur corrosion occurred on the outside of the tube which could aggravate the possibility of leakage. Furthermore, the presence of abrasive coesite particles (SiO2) was found from the XRD and EDS analysis results which could potentially cause erosion on the outer surface of the tube. The leakage that occurs is the result of the collaboration of the tube material interaction with the external and internal environment where the internal environment is the dominant causative factor.

Item Type:	Thesis (Other)
Uncontrolled Keywords:	Biomassa, Boiler, Economizer, Kegagalan, Korosi, Pitting, Biomass, Boiler, Corrosion, Economizer, Failure, Pitting
Subjects:	T Technology > TJ Mechanical engineering and machinery T Technology > TJ Mechanical engineering and machinery > TJ263.5 Boilers (general) T Technology > TJ Mechanical engineering and machinery > TJ808 Renewable energy sources. Energy harvesting.
Divisions:	Faculty of Industrial Technology and Systems Engineering (INDSYS) > Mechanical Engineering > 21201-(S1) Undergraduate Thesis
Depositing User:	Dimas Duarsa
Date Deposited:	08 Aug 2024 08:52
Last Modified:	08 Aug 2024 08:52
URI:	http://repository.its.ac.id/id/eprint/113620

Actions (login required)

View Item