Analisa Pengaruh Persentase SiC PAda Pelapis NiCrBSi-SiC Terhadap Struktur Mikro, Kekerasan dan Ketahanan Oksidasi Lapisan Pada Proses Pelapisan HVOF

Nugroho, Dhio Dharu (2018) Analisa Pengaruh Persentase SiC PAda Pelapis NiCrBSi-SiC Terhadap Struktur Mikro, Kekerasan dan Ketahanan Oksidasi Lapisan Pada Proses Pelapisan HVOF. Undergraduate thesis, Institut Teknologi Sepuluh Nopember.

Preview

Text 2115015012-undergreduate_theses.pdf - Accepted Version Download (2MB) | Preview

Abstract

Water wall tube pada jenis boiler Circulating fluidized bed (CFB) adalah bagian yang sering mengalami kerusakan, karena bertumbukan dengan campuran bahan bakar pada temperature 800-900o C. Hal ini akan menyebabkan abrasi, erosi dan reaksi kimia (oksidasi). Abrasi dan erosi yang terus terjadi akan menyebabkan pengurangan ketebalan pada water wall tube. Reaksi kimia akan membentuk oxide, hal ini dapat menurunkan kualitas material water wall tube dan dapat mengakibatkan kebocoran. Sehingga dibutuhkan material yang memiliki ketahanan terhadap keausan, abrasi dan oksidasi yang tinggi. Salah satu solusi adalah dengan palapisan menggunakan metode High Velocity Oxygen Fuel (HVOF).
Pada penelitian ini proses pelapisan dilakukan pada material baja karbon rendah menggunakan metode HVOF dengan penambahan serbuk (powder coating) NiCrBSi-SiC. Gas pembakaran yang digunakan adalah gas propane (C3H8), gas oksigen (O2) dan carrier gas nitrogen (N2). Variasi serbuk yang dilakukan adalah sebagai berikut Variasi A: 80wt. % NiCrBSi, 20wt. % SiC, Variasi B: 70wt. % NiCrBSi, 30wt.% SiC, Variasi C: 60wt. % NiCrBSi, 40wt.% SiC. Kemudian dilakukan pengujian struktur mikro dengan menggunakan miroskop optik pada permukaan dengan potongan melintang untuk melihat hasil pelapisan berupa kepadatan, porositas dan ikatan antara lapisan dan substrat. Pengujian kekerasan dengan metode microvickres dilakkan pada potongan melintang untuk mengetahui nilai kekerasan pada lapisan. Pengujian oksidasi dilakukan untuk mengetahui ketahanan oksidasi dari lapisan pada temperature tinggi.
Hasil pengujian dari penelitian ini adalah, sruktur mikro dari lapisan coting sebagian besar didominasi oleh NiCr dengan bagian berwarna abu-abu terang. Pada spesimen C terdapat porositas sebanyak 0,52%, spesimen B 0,33% dan spesimen A 0,15%. Beberapa factor yang mempengaruhi muncul porositas adalah serbuk SiC tidak meleleh sempurna pada saat proses coating karena perbedaan ukuran partikel. Ikatan antara lapisan dengan substrat bagus, tidak terdapat porositas dan crack. Pada pengujian kekerasan penambahan SiC terbukti meningkatkan nilai kekerasan dari lapisan jika dibandingkan dengan substrat, tetapi persentase SiC pada penelitian ini tidak begitu berpengaruh terhadap nilai kekerasannya, nilai kekerasan yang didapat antara 649-753 Hv. Dari data hasil pengujian thermal oksidasi dapat disimpulkan bahwa penambahan serbuk SiC terbukti mengurangi laju oksidasi dari lapisan. Tetapi dari data penelitian yang didapat spesimen C jumlah persentase 40% SiC justru mengalami laju oksidasi yang lebih tinggi jika dibandingkan dengan spesimen B SiC 30% dan spesimen A 20% SiC. Hal ini bisa dipengaruhi dari munculnya porositas, karena porositas dapat menurunkan nilai kekerasan dan ketahanan oksidasi dari lapisan. =============== Water wall tubes in the boilers Circulating fluidized bed (CFB) type is a part that often fail, as impact with a fuel mixture at temperatures of 800-900o C. This will cause abrasion, erosion and chemical reactions (oxidation). Abrasion and erosion will cause a reduction in the thickness of the water wall tube. Chemical reaction will make oxide scale, this can decrease the quality of water wall tube material and induce leakage. So that required material that have high wear resistance, abrasion and oxidation. One of solution is to use a High Velocity Oxygen Fuel (HVOF) method.
In this study the coating process was carried out on low carbon steel material using HVOF method with the addition of NiCrBSi-SiC powder coating. Combustion gas used is propane gas (C3H8), oxygen gas (O2) and carrier gas is nitrogen (N2). Combustion gas used is propane gas (C3H8), oxygen gas (O2) and nitrogen carrier gas (N2). Variation of powder is done as follows Variation A: 80wt. % NiCrBSi, 20wt. % SiC, Variation B: 70wt. % NiCrBSi, 30wt.% SiC, Variation C: 60wt. % NiCrBSi, 40wt.% SiC. Microstructure observation made by microskop optics on the surface with a cross-section to see the results of the coating in the form of density, porosity and the bond between the coating and the substrate. Hardness testing with methods microvickres on the surface of the cross section to determine the value of hardness in the layer. The oxidation is performed to determine the oxidation resistance of the coating at high temperature.
The result of this research is, micro structure of coting layer mostly dominated by NiCr with light gray part. In specimen C there is porosity as much as 0.52%, specimen B 0.33% and specimen A 0.15%. Some of the factors that influence porosity appear are that SiC powder does not melt completely during the coating process due to differences in particle size. Bonds between layers with substrateis good, no porosity and crack. The addition of SiC has been shown to increase the hardness value of the coating when compared to the substrate, but the percentage of SiC in this study did not significantly affect its hardness value, the hardness value obtained between 649-753 Hv. From the data of thermal oxidation test results can be concluded that the addition of SiC powder can reduce the oxidation rate of the coating. From the data obtained that specimen C the percentage 40% SiC actually experience higher oxidation rate when compared with 30% SiC specimen B and specimen A 20% SiC. This can be affected by the appearance of porosity, because porosity can decrease the hardness and oxidation resistance of the coating

Item Type:	Thesis (Undergraduate)
Additional Information:	RSM 667.9 Nug a
Uncontrolled Keywords:	HVOF; NiCrBSi; SiC; Coating; water wall tube; boiler; CFB
Subjects:	T Technology > TN Mining engineering. Metallurgy > TN23 Metal cladding. T Technology > TS Manufactures > TS699 Powder coating of metals
Divisions:	Faculty of Industrial Technology > Mechanical Engineering > 21201-(S1) Undergraduate Thesis
Depositing User:	Nugroho Dhio Dharu
Date Deposited:	12 Apr 2018 02:27
Last Modified:	24 Sep 2020 03:34
URI:	http://repository.its.ac.id/id/eprint/50719

Actions (login required)

View Item