Tube Superheater P-6

Dept. Inspeksi Teknik September 2014 ANALISA KEGAGALAN TUBE SUPERHEATER BOILER BATU BARA PENDAHULUAN Pada bulan Agustus 2014, dilakukan hidrotest pada Pabrik Boiler Batubara. Pada saat pemeriksaan, ditemukan 1 tube superheater pada bagian outlet mengalami kebocoran. Setelah dilakukan pemotongan tube, terlihat bahwa terdapat crack pada sambungan lasan antara dua tube yang berbeda. Spesifikasi tube superheater seperti pada Tabel 1 berikut. Tabel 1. Komposisi Material Tube Superheater ASTM A 213 T91 Unsur Komposisi (%wt) C Cr 0.08 -0.12 Mn 8.00 – 9.5 Mo 0.3 – 0.6 V 0.85 – 1.05 0.18 - 0.25 Tube retak tersebut kemudian dilakukan analisa untuk mengetahui penyebab kegagalannya. HASIL PEMERIKSAAN Pengamatan Visual Potongan tube yang mengalami retak menunjukkan beberapa karakteristik visual penting, yaitu: 1. Panjang retakan melintang sepanjang tebal tube. 2. Crack terletak pada daerah HAZ antara weld metal dengan base metal T91. 3. Tampak bahwa awal mula crack bermula dari inner tube (root las) dan menjalar kearah diameter luar tube. Hal ini terlihat dari ujung crack yang berada pada outer diameter lebih kecil jika dibandingkan dengan inner tube 4. Karakteristik crack tidak bercabang, hanya single crack dari ujung dalam maupun luar. Hasil pengamatan visual terhadap tube bocor yang mengalami crack dapat dilihat pada Gambar 1 & 2 berikut

Dept. Inspeksi Teknik September 2014 ab Gambar 1. Hasil pengujian Penetrant a) retak pada OD b) retakan pada ID Gambar 2. Panjang retakan dilihat dari potongan melintang tube Pengujian Komposisi Kimia Pengujian komposisi kimia dilakukan menggunakan Alloy Analyzer. Pengujian dilakukan pada bagian luar tube, masing-masing untuk daerah Weld Metal, HAZ maupun Base Metal. Hasil komposisi kimia tube terdapat pada Tabel 2 berikut.

Dept. Inspeksi Teknik September 2014 Tabel 2. Komposisi Kimia Material Shaft Unsur Weld Metal HAZ Base Metal Cr 8.79 8.65 7.33 Ni 0.42 - Fe 88.66 - 90.09 Mn 0.61 89.15 0.54 Mo 0.96 0.54 1.12 Nb 0.08 1.08 0.1 V 0.1 0.1 0.24 0.28 Dari hasil pengujian ini jika dibandingkan dengan standar maka dapat disimpulkan bahwa material tube masih memenuhi standar spesifikasi material yang dipersyaratkan. Pengujian Kekerasan Pengujian kekerasan dilakukan pada penampang melintang tube . Lokasi dan hasil pengujian kekerasan terdapat pada Gambar 2 dan Tabel 3. Gambar 2. Lokasi Pengujian Kekerasan Tabel 3. Hasil Pengujian Kekerasan Tube pada beberapa titik Titik HAZ T22 Weld Metal HAZ T91 Base Metal Pengujian T91 200 293 200 190 1 202 319 220 190 2 213 321 213 195 3 207 309 206 192 4 192 305 184 129 5 Dari hasil pengujian kekerasan diatas, maka dapat dilihat data kekerasan yang memiliki nilai paling tinggi berada pada daerah weld metal. Sedangkan untuk untuk semua daerah, titik yang memiliki nilai paling rendah adalah pada titik 5, yaitu bagian luar tube.

Dept. Inspeksi Teknik September 2014 Pengamatan Metalografi Pengamatan metalografi dilakukan di beberapa lokasi pada tube seperti yang terlihat pada Gambar berikut. Gambar 3 Crack dari Ujung OD Gambar 4. Crack dari Ujung ID Gambar 5. Daerah Weld Metal dari Gambar 6. Daerah Weld Metal dari Ujung ID Ujung OD Gambar 7. Daerah HAZ T91 dari Gambar Daerah HAZ T91 dari Ujung Ujung ID ReinOfoDrced

Dept. Inspeksi Teknik September 2014 Gambar Daerah HAZ T91 antara ID dengan OD Gambar Daerah HAZ T22 dari ujung Gambar Daerah HAZ T22 dari ujung ID OD Gambar Daerah HAZ T22 antara ID dan OD

Dept. Inspeksi Teknik September 2014 Pengamatan metalografi yang dilakukan menunjukkan bahwa terdapat perbedaan besar butiran pada ujung root lasan (ID) dengan yang ada pada ujung reinforced lasan (OD). Butiran yang berada pada ID cenderung memiliki ukuran lebih kecil, selain itu banyak terdapat carbida chrom, sedangkan strukturmikro pada OD cenderung menunjukkan lebih banyak tempered martensit dan matriks ferrite. ANALISA DAN PEMBAHASAN Penyebab Retaknya Tube Dari pengamatan visual yang dilakukan, awal retakan bermula dari daerah ID tube yang merupakan bagian root weld, kemudian retakan menjalar kearah OD. Hal ini terjadi kemungkinan disebabkan karena perbedaan mikrostruktur pada tube. Dari hasil uji metalografi, didapatkan bahwa pada daerah root weld, fasa yang terdapat adalah martensit yang cenderung masih kasar (butiran masih kecil) serta beberapa carbide chrom. Kedua fasa tersebut memiliki karakteristik nilai kekerasan yang tinggi dan getas. Sehingga sangat memungkinkan retakan terjadi bermula dari titik tersebut hingga akhirnya menjalar kearah diameter luar tube. Material T91 merupakan ferritic-martensitic steel yang membutuhkan perlakuan ekstra dalam proses pengelasan. Hal ini dikarenakan material T91 sangat sensitive terhadap kondisi lingkungan. Sehingga perlakuan pre heat, post heating, serta Post Weld Heat Treatment harus dilakukan dengan benar. Proses pengelasan yang tidak sesuai seperti misalnya adanya moisture, kurangnya PWHT atau adanya kontaminan seperti Chloride & Sulphur dapat menyebabkan terjadinya crack. Jika ditinjau dari hasil pengujian kekerasan, nilai kekerasan beragam dari tube dapat disebabkan dikarenakan proses pre heat atau perlakuan PWHT tidak merata sempurna sehingga menyebabkan fasa yang tidak seragam, dimana tube bagian luar memiliki kekerasan yang lebih rendah yang diakibatkan lebih banyak mendapatkan panas saat proses pre heat atau PWHT, sedangkan bagian dalam tube yang lebih sedikit mendapatkan panas masih memliki struktur martensite yang keras dan getas. Selain itu, pada bagian dalam tube terdapat beberapa oksida chrom, hal ini mungkin terjadi ketika pengelasan awal, proses purging gas argon tidak sempurna sehingga menyebabkan oksigen masuk dan menyebabkan terbentuknya chrom oksida yang memiliki kekerasan tinggi. Hal ini sesuai dengan hasil pengujian kekerasan dimana bagian dalam tube lebih keras dibanding bagian luar tube. KESIMPULAN Dari beberapa pengujian yang dilakukan maka dapat ditarik kesimpulan penyebab retaknya tube yaitu: 1. Awal retakan bermula dari inner tube yang merupakan root weld. Hal ini kemungkinan terjadi karena tidak sempurnanya proses purging gas argon saat pengelasan 2. Hasil kekerasan yang bervariasi dari beberapa daerah tube mengindikasikan tidak uniform nya proses pre heat atau PWHT disekeliling tube. Hal ini didukung dengan tidak seragamnya mikrostruktur yang terbentuk.