Analisis Kegagalan Waterwall Tube Pada Boiler Subcritical Kapasitas Pembangkit 625 MW

Rumahorbo, Zhulkivly Theodorick (2020) Analisis Kegagalan Waterwall Tube Pada Boiler Subcritical Kapasitas Pembangkit 625 MW. Undergraduate thesis, Institut Teknologi Sepuluh Nopember.

[img] Text
02111540000111_Undergraduate_Thesis.pdf - Accepted Version
Restricted to Repository staff only

Download (3MB) | Request a copy

Abstract

Waterwall tube merupakan komponen boiler yang berfungsi sebagai tempat perubahan fase air menjadi steam. Fluida yang mengalir didalam waterwall tube pada boiler tipe subcritical memiliki fasa campuran. Waterwall tube didesain untuk dapat beroperasi dibawah tekan uap jenuh dari air. Kegagalan pada waterwall tube dapat mengakibatkan kerugian yang sangat besar karena membuat sistem harus shutdown. Shutdown sistem dilakukan untuk mencegah kerusakan pada komponen lainnya. oleh karena itu perlu dilakukan analisis kegagalan terhadap waterwall tube untuk menghindari terjadinya jenis kegagalan yang serupa. Tahap pengambilan data pada penelitian analisis kegagalan ini terdiri dari pengambilan data desain dan operasional boiler. Kemudian dilakukan pengamatan makroskopis untuk mengamati bentuk dan penampakan kerusakan secara kasatmata. Pengujian metalografi dilakukan untuk melihat perubahan pada mikrostruktur; Pengujian kekerasan dilakukan untuk mengetahui nilai kekerasan spesimen; Pengujian spektrometer untuk melihat kompisi kimia spesimen; Pengujian tarik untuk melihat nilai kekuatan spesimen; Pengujian SEM-EDS dilakukan untuk melihat lapisan oksida dan unsur yang terkandung pada spesimen; dan pengujian X-RD untuk melihat senyawa yang terdapat pada produk korosi permukaan luar tube. Kerusakan waterwall tube terjadi di tiga titik sisi kanan (right) boiler dengan kode 3-R, 2-R dan 1-R. Bentuk kegagalan pada tube 3-R berupa thick edged dan fish mouth rupture. Terdapat microfissure (intergranular crack) pada batas butir mikrostruktur tube 3-R. Intergranular crack tersebut terbentuk akibat berdifusinya gelembung metana hasil reaksi dari hydrogen dengan carbon dari baja carbon. Reaksi tersebut terjadi karena rusaknya lapisan pelindung dinding dalam tube akibat terjadinya penurunan kualitas dari air boiler seperti penurunan pH dan kandungan sodium yang melebihi batas yang diperbolehkan. Penurunan nilai kekerasan pada tube 3-R juga menjadi indikasi bahwa terjadi pelunakan pada tube 3-R. Bentuk kegagalan pada tube 2-R berupa thin-lipped dan terdapat pengurangan ketebalan tube pada sisi kegagalan. Erosi yang terjadi pada tube 2-R merupakan akibat dari semburan steam dan air dari kegagalan tube 3-R. Titik 1-R dan 2-R berada pada satu line tube, sehingga ketika terjadi erosi yang berakibat pada rusaknya tube 2-R maka flow rate pada tube tersebut akan berkurang. Berkurangnya flowrate pada tube tersebut mengakibatkan terjadinya overheating, sehingga terjadi kegagalan pada titik 1-R. Hal ini didukung oleh data metalografi yang menunjukkan terjadi deformasi dan adanya void pada mikrostruktur tube 1-R. ================================================================================================================ Waterwall tube is a component of a boiler that functions as to change the phase of water into steam. The fluid that flows in the waterwall tube of the subcritical boiler has a mixed phase. The waterwall tube is designed to operate under the pressure of saturated pressure of the steam. Failure of the waterwall tube can result in huge losses because it makes the system shutdown. A system shutdown is performed to prevent damage to other components. So it is necessary to analyze the failure of the waterwall tube to avoid the occurrence of a similar type of failure. Analysis is started by collecting operation process data like material spesification, preliminary design, and media operation. Research methodology is determined baseed on fishbone diagram to know the possible cause of damage. Macroscopic observation to see the shape and appearance of outer and inner surface of the failure. chemical testing to determine change in the chemical composition at each point of specimen. Metalographic testing to analyze the microstructure. The hardness testing to determine the resistence of a material to deformation by pressure or scratch. Observation of oxidation scale in inner surface using SEM-EDS method, whille the observation of corrosion product in outer surface using X-RD method. In addition tensile testing to analysis the strength of the specimen. Waterwall tube damage occurred at three points on the right side of the boiler with codes 3-R, 2-R, and 1-R. The shape of failure on the 3-R tube was thick edged and fish mouth rupture. There is a microfissure (intergranular crack) at the grain boundaries of the 3-R tube microstructure. The intergranular crack is formed due to diffuse bubbles of methane as a result of the reaction of hydrogen with carbon from carbon steel. This reaction occurs due to damage to the protective wall layer in the tube due to a decrease in the quality of boiler water such as a decrease in pH and sodium content that exceeds the allowable limits. A decrease in the hardness value on the 3-R tube is also an indication that there is softening on the 3-R tube. The failure form on the 2-R tube was thin-lipped and there was a reduction in tube thickness on the failure side. The erosion that occurs in the 2-R tube is the result of steam and water bursts from the failure of the 3-R tube. Points 1-R and 2-R are on one line tube so that when erosion occurs which results in damage to the 2-R tube, the flow rate on the tube will decrease. The reduced flow rate in the tube resulted in overheating, failing point 1-R. This is supported by metallographic data that shows deformation and voids in the 1-R tube microstructure.

Item Type: Thesis (Undergraduate)
Uncontrolled Keywords: Analisis kegagalan, Subcritical, Waterwall Tube, Overheating, Hydrogen Damage, Erosi. ========================================================== Failure analysis, Subcritical, Waterwall Tube, Overheating, Hydrogen Damage, Erossion.
Subjects: T Technology > TJ Mechanical engineering and machinery
T Technology > TJ Mechanical engineering and machinery > TJ164 Power plants--Design and construction
T Technology > TJ Mechanical engineering and machinery > TJ263.5 Boilers (general)
Divisions: Faculty of Industrial Technology > Mechanical Engineering > 21201-(S1) Undergraduate Thesis
Depositing User: Zhulkivly Theodorick Rumahorbo
Date Deposited: 28 Aug 2020 01:50
Last Modified: 28 Aug 2020 01:50
URI: https://repository.its.ac.id/id/eprint/81108

Actions (login required)

View Item View Item