BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Masalah Korosi merupakan proses terdegradasinya suatu material karena pengaruh lingkungan. Sebagai contoh adalah baja yang akan habis karena berkarat saat dibiarkan berinteraksi dengan lingkungan terbuka. Namun demikian bukan hanya material logam yang mengalami proses degradasi ini. Material keramik, polimer dan juga komposit pasti mengalami korosi juga ketika dia berada di suatu lingkungan. Material polimer seperti plastik akan terdegradasi dan berubah warna ketika dia dikenai langsung oleh sinar matahari secara terus menerus. Korosi hampir menyerang seluruh industri di dunia ini termasuk pada Pembangkit Listrik Tenaga Uap (PLTU). PLTU menggunakan uap sebagai media untuk menggerakkan turbin sehingga dapat memutar generator yang akan mengubah energi kinetik menjadi energi listrik. Boiler sebagai pemasok uap yang akan digunakan untuk memutar turbin tersebut merupakan salah satu bagian yang juga terserang korosi. Bahkan pada komponen-komponen tertentu seperti pipa air, pipa reheater atau pipa superheater serangan korosi bisa sangat hebat. Gambar 1.1 Skema Pembangkit Listrik Tenaga Uap [24] 1
Faktor yang mempengaruhi korosi pada komponen-komponen boiler tersebut adalah lingkungan atau atmosfer kerja dari komponen-komponen tersebut. Sebagian besar boiler yang digunakan pada Pembangkit Listrik Tenaga Uap (PLTU) menggunakan bahan batu bara. Begitu pula untuk PLTU yang ada di Indonesia. Jenis batu bara yang banyak digunakan adalah batu bara kelas rendah (lignit, sub-bitominous, bitominous) yang banyak mengandung unsur-unsur Alkali, Sulfur, dan Vanadium, yang dapat mempengaruhi sifat ketahanan korosi material logam. Pada saat proses pembakaran berlangsung alkali metal sulfat dan uap V 2 O 5 bergabung dengan abu hasil pembakaran dan menumpuk pada permukaan komponen boiler seperti pipa superheater sehingga menyebabkan serangan korosi yang parah dengan modus oksidasi, kloridasi, sulfidasi atau bahkan korosi temperatur tinggi. Selain itu makin mahalnya harga bahan bakar fosil yang lain seperti minyak bumi juga makin menegaskan bahwa penggunaan batu bara makin tidak tergantikan dalam industri pembangkit listrik tenaga uap ini. Walaupun dalam beberapa tahun ini harga batu bara itu sendiri makin meningkat, namun demikian peningkatannya tidak seekstrim kenaikan harga minyak mentah dunia yang saat ini hampir mencapai US$100. Kenaikan harga batu bara ini dinilai masih normal akibat makin banyaknya permintaan batu bara saat ini. Adapun peningkatan harga batu bara dapat dilihat dari grafik pada Gambar 1.2 berikut. Gambar 1.2 Grafik harga batu bara PT. Bukit Asam Indonesia [18] 2
Hal yang perlu mendapat perhatian juga adalah letak dari PLTU yang bisanya berada di dekat pantai (marine). Seperti yang kita tahu, lingkungan laut memiliki kadar garam yang tinggi dimana kandungan ion Cl - relatif tinggi. Secara teoritis ion Cl - memang bukan bertindak sebagai agen pengkorosi seperti O 2, CO 2, dan sebagainya, namun keberadaan ion Cl - ini dapat mempercepat reaksi korosi yang terjadi (katalis). Ion Cl - yang berasal angin laut akan bercampur dengan Alkali Metal Sulfat (Na 2 SO 4 ) hasil pembakaran batu bara tadi pada ruang bakar dan akan terdeposit pada komponen boiler yang bersentuhan langsung dengan ruang bakar (fired-side) seperti permukaan luar superheater tube. Hal ini secara teoritis akan memperparah korosi yang terjadi pada superheater tube tersebut. Untuk mengetahui pengaruh unsur logam alkali, sulfur, dan Cl terhadap sifat korosi material superheater tube diperlukan suatu eksperimen yang dapat mendekati keadaan seperti yang terjadi pada superheater tube pada boiler, khususnya boiler pada Pembangkit Listrik Tenaga Uap (PLTU). 1.2 Batasan Masalah Batasan masalah dalam penelitian kali ini mencakup mengenai beberapa hal, antara lain : Sampel penelitian menggunakan komponen superheater tube boiler PLN yaitu ASTM A 213 atau ASME SA213 Seamless Ferritic and Austenitic Alloy Steel grade T-22. Sebagai pendekatan deposit yang menempel pada superheater tube digunakan Na 2 SO 4 dan NaCl dengan komposisi yang divariasikan. Na 2 SO 4 mewakili produk hasil reaksi alkali metal dengan sulfur yang berasal dari bahan bakar (batu bara kelas rendah) pada temperatur tinggi serta NaCl mewakili produk hasil reaksi antara ion Cl - dari atmosfer laut dan alkali metal dari batu bara pada temperatur tinggi. Metode pelapisan deposit buatan tersebut dijelaskan pada BAB III. Temperatur yang diberikan pada spesimen 950 0 C (1742 0 F) dengan menggunakan tungku listrik, diatur seperti temperatur pembakaran pada ruang bakar boiler yaitu sekitar 1700-1900 0 F [9]. 3
Waktu pemanasan dibatasi pada pemakaian dibawah 24 jam yaitu 6 jam, 12 jam, dan 18 jam. 1.3 Tujuan Tujuan yang hendak dicapai dalam penelitian ini adalah untuk: Mengetahui pengaruh komposisi deposit (Na 2 SO 4 / NaCl) terhadap sifat korosi dan serangan korosi pipa superheater boiler PLTU. Mengetahui pengaruh lama pemanasan terhadap sifat korosi dan serangan korosi pipa superheater boiler PLTU. Mengetahui mekanisme korosi yang terjadi pipa superheater boiler 1.4 Metode Penelitian Metode penelitian dilakukan secara eksperimental dengan teknik pengumpulan data melalui langkah-langkah pengujian atau karakterisasi. Bahasan lebih mendalam mengenai metode penelitian akan dipaparkan dalam Bab III. 1.5 Sistematika Penulisan Bab I berupa pendahuluan yang berisi informasi mengenai latar belakang dan tujuan penelitian, batasan masalah dalam penelitian, metode yang digunakan dalam penelitian, serta sistematika penulisan. Bab II memaparkan studi literatur yang telah dilakukan, yang berguna sebagai dasar teori penelitian. Bab II terbagi atas tiga bagian besar, yaitu pendahuluan tentang Batu Bara (coal), Boiler dan Prinsip Kerjanya, serta yang terakhir adalah pendahuluan tentang Oksidasi dan Korosi pada Temperatur Tinggi. Bab III mendeskripsikan metode penelitian yang dilakukan dalam penelitian ini. Metode penelitian yang dilakukan antara lain Penentuan Jenis Material, SEM dan EDS Penentuan Energi Aktivasi dan pengaruh Pemanasan terhadap Hallomon Jaffe Parameter, Pengamatan Kinetika Perubahan Berat, Serangan Korosi, serta Analisis Antarmuka Metal/Oksida. 4
Bab IV berisi tentang hasil pengujian beserta pengamatan data-data yang didapat dengan uraian seperti pada Bab III. Dan yang terakhir, bab V, merupakan kesimpulan dari hasil penelitian yang telah dilakukan dan saran-saran yang sekiranya berguna bagi penelitian di masa yang akan datang. 5