JURNAL TEKNIK ITS Vol. 5, No. 2, (2016) ISSN: 2337-3539 (2301-9271 Print)JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 2, No. B369 Studi Meknisme Keruskn Tue Reformer Pd Industri Petrokimi Novielly, Lukmn Noerochim, Budi Agung Kurniwn Jurusn Teknik Mteril dn Metlurgi, Fkults Teknologi Industri, Institut Teknologi Sepuluh Nopemer (ITS) Jl. Arief Rhmn Hkim, Sury 60111 Indonesi e-mil : lukmn@mt-eng.its.c.id Astrk Reformer isny dipki pd industri Petrokimi untuk menghsilkn hidrogen. Slh stu permslhn keruskn/keggln yng terjdi dlh pd gin Tue reformer yng disekn oleh pengopersin pd pengruh tempertur tinggi. Keggln yng terjdi pd tue reformer yng secr visul yitu dny crck pd gin permukn OD. Anlisis yng kn dilkukn yitu d 5 pengujin ntr lin SEM, Uji trik, Uji Kekersn, Uji Komposisi, dn Metlogrfi. Didptkn hw keggln disekn oleh overheting yng menyekn terjdiny crck yng terdpt pd ts utir. Dri hsil pengujin metlogrfi ditemukn dny dn microcrck. Timulny ini disekn oleh overheting dn menyekn nili hrdness yng tinggi, nili hrdness yng tinggi jug didukung oleh hsil dri EDX, hsil EDX menunjukkn dny unsur kromium yng tinggi sehingg mteril menjdi gets. Void yng terdpt pd mteril HP modified mempengruhi hsil dri tensile dikrenkn memut nili tensile menjdi rendh. Dri hsil Uji komposisi didptkn hw terdpt unsur yng tidk sesui seperti Sulfur dn Pospor yng dpt menurunkn sift dri kethnn pd temperture tinggi. Kt Kunci reformer tue, Hp Modified, crck, creep ir pd tempertur dn teknn tertentu. Terdpt eerp vriel yng perlu diperhtikn dlm reformer yitu tempertur, teknn, dn jug perndingn ntr gs lm yng msuk dengn stem [1]. Penggunn tempertur pd Reformer dintr 700 C - 900 C. HP Modified Alloys isny digunkn pd ethylene pyrolysis tuing, stem methne reformer tuing [2]. Pdun ini mempunyi struktur ustenitic dn kndungn 25 hingg 70 % nikel dn 10 hingg 26% Kromium. Dpt ekerj pd tempertur 2100 o F dikrenkn tidk d fs gets pd pdunny ini seln itu pd pdun ini mempunyi sift yng ik pd pengels. Kelompok yng msuk pd pdun ini dlh HP [3] Pd sutu industri petrokimi, Tue reformer yng sudh eropersi selm 16 thun menglmi keggln tu keruskn pd gin Tue reformer yng erfungsi segi penglirn gs lm dn stem. Terjdi keggln pd permukn tue reformer, jenis keggln yng terjdi dlh dny retk pd gin lur permukn tue reformer. Tujun dri penelitin ini dlh mengnlisis penye dri keggln tue reformer, dn mengnlisis meknisme terjdiny keggln pd tue reformer. I. PENDAHULUAN DALAM perkemngn teknologi ini jug dipengruhi oleh hn kr dn gs. Contohny pd industri Petrokimi. Petrokimi sendiri dlh hn kimi ppun yng diperoleh dri hn kr fosil tu didpt dri gs lm. Bhn kr fosil yng dimksud merupkn fosil yng telh dipurifiksi seperti metn, propn, utn, ensin, minyk tnh, hn kr diesel, hn kr peswt, dn jug termsuk ergi hn kimi untuk pertnin seperti pestisid, herisid, dn pupuk, sert hnhn seperti plstik, spl, dn sert utn. Industri petrokimi dlh industri yng erkemng erdsrkn sutu pol yng mengkitkn sutu produk-produk industri minyk umi yng tersedi, dengn keutuhn msrkt kn hn kimi tu hn konsumsi dlm kehidupn sehrihri. Contoh produk-produk industri petrokimi hulu ntr lin metnol, etilen, propilen, utdien, enzen, toluen, xilen, Fuel Coproducts, Pyrolisis Gsoline, Pyrolisis Fuel Oil, dn cmpurn C4 Reformer isny dipki pd industri Petrokimi. Reformer ini erfungsi untuk memechkn gs lm seperti metn dengn stem yng nntiny kn meproduksi Amoni, Metnol, Kron Monoksid, dn hidrogen. Contohny dlh mereksikn gs lm (metn) dengn up A. Preprsi Spesimen II. METODOLOGI PENELITIAN Pengmtn visul ini yitu dengn meliht kondisi pip pd gin yng menglmi keggln sehingg dpt dikethui kondisi wl dri Tue reformer yng nntiny kn mempermudh thp nlisis yng dilkukn selnjutny. Terdpt 2 pip yng kn dinlisis yitu tue A dn tue B. Tue A dlh tue yng terdpt crck dn terletk dekt dengn urner. Tue B dlh tue yng terletk diwh juh dengn urner. Gmr 1. Pip tue reformer Tel 1. Dt wl tue reformer Tipe Tue Tue reformer, HP Modified 23Cr-35Ni NTi Wktu Beropersi 16 Thun Dimensi Keteln 114mm(ID) / 123mm (OD) 99mm
JURNAL TEKNIK ITS Vol. 5, No. 2, (2016) ISSN: 2337-3539 (2301-9271 Print)JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 2, No. B370 Tempertur Desin 887 C Teknn Desin 38 r Tempertur Opersi 900 C Teknn Opersi B. Preprsi Metllogrfi 33 r Dengn metllogrfi mk dpt mengethui dn mempeljri ketidksempunn yng terdpt dlm mteril, seperti fs, utir, jrk tom, disloksi yng menyekn keggln pd tue reformer. Tipe mesin yng digunkn Mikroskop Optik Olympus BX51M Preprsi spesimen melitkn proses grinding dn polishing. Ets yng digunkn untuk preprsi metllogrfi ini dlh dengn ets klling 5 gr CuCl2 + 100 ml HCl + 100 ml ethnol selm 5 detik thp selnjutny dlh memersihkn dengn etnol dn dilp dengn tisu. C. Pengujin Hrdness Pengujin ini ertujun mendptkn nili kekersn dri tue reformer dn hsilny dindingkn dengn oleh nili kekersn dt yng sudh d. Metode Vickers mengcu pd Stndr ASTM E92 menggunkn indentor dimond pyrmid yng, dpun esr en 30 kg selm 10 detik. Tipe mesin yng digunkn untuk pengujin hrdness dlh Vickers HBRV 187.5A D. Pengujin Tensile Dengn pengujin trik mk setelh itu dt dindingkn kekutn trik hsil dri pengujin pd tue reformer dengn spesifiksi kekutn trik yng sudh d, erdsrkn stndrd ASTM E8. Pengujin uji trik digunkn untuk mengukur kethnn sutu mteril terhdp gy sttis yng dierikn secr lmt. Tipe mesin yng digunkn untuk pengujin tensile dlh Mesin Uji trik Shimdzu AGS- 10kNG. E. Pengujin Spektrometer Pengujin ini ertujun untuk mengethui unsur unsur yng terdpt pd HP modified sehingg dpt dindingkn dengn stndrd. Mesin yng digunkn untuk uji komposisi dlh Mesin Uji Komposisi PMI-Mster pro F. Pengujin SEM & EDX Pengujin SEM EDX untuk mengethui struktur mteril dlm skl mikro pd smpel A dn B. Fs- fs yng d pd mteril yng kn diuji dn untuk mengethui unsur yng d pd mteril terseut. Mesin uii yng digunkn Mesin SEM8EDX 10 JEOL JSM-6390A. Gmr 2. Foto Mikrostruktur peresrn 100x(), 200x() smpel A gin dekt OD Primry Secondry crck crck Primry A. Hsil Metllogrfi III. HASIL DAN PEMBAHASAN Pengujin metlogrfi dilkukn dengn peresrn 100x, 200x setip spesimen. Dn ets yng digunkn untuk smpel ini dlh klling. Bgin yng kn ditemk untuk meliht struktur mikrony dlh pd gin dekt OD, dn dekt ID. Berikut dlh gmr hsil menggunkn ets klling: Secondry Gmr 3. Foto Mikrostruktur peresrn 100x(), 200x() smpel B gin dekt OD
JURNAL TEKNIK ITS Vol. 5, No. 2, (2016) ISSN: 2337-3539 (2301-9271 Print)JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 2, No. B371 Gmr 4. Foto Mikrostruktur peresrn 100x(), 200x() smpel A gin dekt ID crck Primry Secondry crck yng leih sedikit dinding smpel B, hl ini disekn oleh - yng terdpt pd smpel A telh erstu menjdi microcrck ditunjukkn pd gmr 2(),3(),4(),5(). Void yng terjdi pd smpel A dn smpel B disekn oleh proses ging, terdpt enm thp meknisme terjdiny [4]. Void ini dipengruhi oleh primry dn secondry ditunjukkn pd gmr 2(),3(),4(),5(). Apil semkin hlus prtikel secondry s ini, mk semkin esr kekutn creep [5]. Seiring lmny pemkin dn/tu tempertur lynn meningkt, mk krid sekunder menyer dn menjdi ksr. Dengn hilngny krid sekunder dri fs ustenit mk kekutn creep erkurng. Jenis pthn yng terjdi dlh jenis pthn intergrnulr disekn pthn yng terjdi pd gin ts utir. Pengruh munculny ini dipengruhi oleh tempertur. pil tung yng overheted mk kn mempengruhi life time dri tue. Ini umumny tidk menyekn keggln seger tpi psti kn menghsilkn pengurngn dlm hidup [6] B. Hsil Pengujin Kekersn Tel 2. Hsil pengujin Hrdness POSISI Smpel A (VHN) Rt Rt (VHN) Lur 191 189 192 190 Tengh 178 173 175 175,3 Dlm 188 187 187 187,3 POSISI Smpel B (VHN) Lur 189 185 188 187 Tengh 159 160 158 159 Dlm 170 167 165 167,3 Primry Pd pengujin kekersn dilkukn 3 kli penjejkn tip derh yitu pd gin lur, tengh, dn dlm. Pd gin lur smpel A dn smpel B memiliki kekersn dits dri literture yitu 170 BHN sm dengn 179 VHN. Terdpt nili kekersn yng tinggi dn jug leih rendh dindingkn dengn litertur. Kekersn tue ktlis terseut melmpui nili kekersn spesifiksi dri tue HP Modified N-Ti kit dri dny pertumuhn dri presipitsi krid. Kekersn yng leih rendh disekn oleh pengeroposn yng terjdi pd permukn yng menglmi creep. C. Hsil Pengujin SEM & EDX Berikut dlh Hsil dri pengujin SEM smpel A dn B : Secondry Gmr 5. Foto Mikrostruktur peresrn 100x(), 200x() smpel B gin dekt ID Perndingn smpel A dn smpel B terliht jels pd jumlh, microcrck, creep crcking. Smpel A memiliki
JURNAL TEKNIK ITS Vol. 5, No. 2, (2016) ISSN: 2337-3539 (2301-9271 Print)JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 2, No. B372 Crck Tel 3. Hsil pengujin EDX Titik Unsur (%) A Spektrum A Spektrum B Spektrum B Spektrum 1 2 1 2 Fe 35.5 9.15 18.56 17.97 Cr 33.03 10.31 13.56 13.56 Mn 14.03 12.32 11.45 11.76 O 5.03 11.64 9.31 9.3 C 1.07 13.94 5.65 5.49 Ni 3.88 3.01 6.54 6.87 C 23.36 2.68 2.7 Al 1.84 3.54 1.28 2.58 N 2.98 2.31 1.34 Si 2.5 5.12 4.35 Mg 3.12 0.54 Ti 5.56 24.31 24.35 S 0.93 Rongg Gmr 6. Hsil pemeriksn dengn menggunkn SEM gin dekt OD tue A (), gin dekt ID tue B () Berikut dlh gmr hsil dri EDX pd spesimen A dn B. Gmr 7. Loksi pemeriksn EDX smpel A1, A2 Dri hsil SEM pd smpel A terdpt dny crck dn jug dpt diliht terdpt dny lung - lung kecil yng nntiny dpt menyekn dny crck. Pd smpel B terdpt dny rongg- rongg dn lung lung pd permukn. Penye terlihtny lung lung ini dikrenkn oleh ergung sehingg menjdi microcrck [7]. Pd smpel A Spektrum 1 yitu Kromium Krid sehingg kemungkinn unsur ini yng menyekn nili kekersn yng tinggi sehingg mteril menjdi gets. Pd spectrum 2 (gin dekt retkn) smpe A unsur tertinggi yitu C, C ini dlh unsur pengotor dn egitu pul terdpt unsur C yng tinggi sehingg dpt memut nili kekersn sutu mteril menjdi leih tinggi dindingkn dengn literture. Selin itu terdpt unsur S yng mempunyi nili yng tinggi sehingg dpt memut mteril menjdi leih gets Pd Smpel B titik Spektrum 1,2 mempunyi nili komposisi yng tidk terllu ered. Terdpt nili tertinggi Ti dimn Ti erfungsi untuk menceghny terjdi krid Cr. D. Hsil Pengujin Tensile Tel 4. Hsil pengujin Tensile Dimensi (mm) A o F σ ε Smpel (UTS) Ler Tel (mm 2 ) (kn) (N/mm 2 )/ (%) (MP) A 18,93 8,85 167,53 60 358 4 B 18,85 9,10 171,54 53 309 4 Gmr 8. Loksi pemeriksn EDX smpel B1 dn B2 Dri pengujin trik yng telh dilkukn pd smpel A dn B didptkn nili 358 Mp dn 309 Mp. Nili yng didptkn ini erd juh diwh dindingkn dengn dt teknis yitu 450 Mp. Kemmpun menerim en/ tegngn yng menurun ini disekn oleh mteril yng dikitkn oleh creep yng terjdi pd mteril HP Modified N-Ti. Sehingg menyekn mteril menglmi penurun kemmpunny untuk menhn en dn menyekn crck. Pd kondisi creep, creep rte kn meningkt pil dny kenikn pd tempertur, mk umur hidup dri sutu mteril kn menurun pil tempertur dinikkn [1].
JURNAL TEKNIK ITS Vol. 5, No. 2, (2016) ISSN: 2337-3539 (2301-9271 Print)JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 2, No. B373 E. Hsil Spektrometer Berikut dlh tel hsil dri pengujin komposisi yng dilkukn pd pip: Tel 5. Hsil pengujin Spektrometer HP-Modified Unsur (%) C 0.515 Ni 35.2 Cr 25.3 N 0.944 Ti 0.159 Si 1.03 Mn 0.594 W 0.116 V 0.172 Co 0.0958 mk mteril tidk lgi dpt menhn en dn menyekn mteril menjdi ggl DAFTAR PUSTAKA [1] Schmidt, Clemens Group. 2010. Mteril Selection for Primry Reformer Adding vlue to your sset. Bhrin. SC [2] Shrit,M.H. 2003. In dvnce Creep Filure of H.P Modified Reformer Tues in n Ammoni Plnt. Shirz. JCSE [3]. Het nd Corrosion Resistnt Cstings; Their Engineering. Puliction No266 [4] Htt, Ilhm. 2002. Anlisis Keruskn Pip Bj HP- Modified yng Digunkn Pd Hydrogent Plnt. Tngerng; BPPT [5] Hwkins, Gerrd. 2013. Stem Reforming: Tue Design. Phoenix. GBH Enterprises Ltd [6] Luiz, Tito. 2006. Reformer Furnces: Mterils, Dmge Mechnisms, nd Assessment. Brzil. Metllurgicl Consulting Services Ltd. [7] Shrit,M.H. 2003. In dvnce Creep Filure of H.P Modified Reformer Tues in n Ammoni Plnt. Shirz. JCSE [8] Budinto, Anwr. 2009. PENGAMATAN STRUKTUR MIKRO PADA KOROSI ANTAR BUTIR DARI MATERIAL BAJA TAHAN KARAT AUSTENITIK SETELAH MENGALAMI PROSES PEMANASAN. Yogykrt. Pust Teknologi Akselertor dn Proses Bhn. Mo 0.11 P 0.063 S 0.0594 Dri hsil pengujin Komposisi, hmpir semu unsur dlm mteril HP+NB Ti ini memiliki komposisi yng sesui dengn dt teknis. Unsur yng tidk sesui pil dindingkn dengn dt teknis yitu unsur P, S. Unsur P dn S memiliki nili yng leih esr dindingkn nili yng mksiml yng sudh ditetpkn. Dpt dikethui hw dny unsur Sulfur dlh sutu zt yng isny terdpt pd j tetpi keerdny tidk egitu diinginkn kren ersift rpuh [8], dn jug dpt menyekn mteril menjdi gets sedngkn Phospor sendiri dpt menyekn elstisits dn thn terhdp enturn menurun. Sift dri Sulfur dn Phospor yng dpt mempengruhi tue reformer dlh dpt mengurngi kethnn terhdp kondisi tempertur yng tinggi. Pengurngn disekn oleh creep yng dpt diliht dri hsil metlogrfi hw dny, microcrck sehingg menglmi keroposn yng dpt menglmi penurunn pd hsil kekutn IV. KESIMPULAN Dri pengujin dn nlis yng telh dilkukn diperoleh kesimpuln hw : 1. Penye crck disekn oleh overheting sehingg terjdi pengeroposn yng diinisisi oleh pd strukturmikro, ergung dn menjdi mikro crck dn temperture yng leih tinggi dindingkn dengn temperture yng telh di desin. 2. Meknisme keggln pd tue reformer diwli dengn overheting yng menyekn munculny pd struktur mikro dn dny mikrocrck selin itu overheting menyekn dny presipitsi krid sehingg mteril menjdi gets. Dikrenkn tegngn yng terus menerus sesui dengn tegngn opersionl