BAB 1 PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Pabrik Kelapa Sawit (PKS) merupakan sebuah unit produksi yang memelukan sumber energi yang besar untuk menggerakkan mesin-mesin serta peralatan lain yang memerlukan tenaga dalam jumlah besar. Kebutuhan energi tersebut dipasok dari ketel uap (boiler) dan generator set (genset). Boiler merupakan sebuah bejana bertekanan yang berfungsi untuk memanaskan air guna menghasilkan uap (steam) yang nantinya akan dikonversi menjadi energi listrik melalui turbin. Kemudian uap sisa keluaran dari turbin akan ditampung disebuah bejana yaitu Back Pressure Vasle (BPV) yang nantinya steam sisa akan disalurkan kebeberapa stasiun yang membutuhkan, diantaranya adalah stasiun rebusan, stasiun minyakan, dan stasiun pengolahan biji (Pahan, 2008). Boiler yang digunakan pada industri kelapa sawit pada umumnya adalah boiler pipa air (water tube boiler). Uap yang diperoleh dari hasil pemanasan air didalam pipa-pipa boiler yang berjumlah ratusan dengan memanfaatkan cangkang (shell) dan serabut (fibre) kelapa sawit sebagai bahan bakar. Air adalah media yang berguna dan murah untuk mengalirkan panas ke suatu proses. Pabrik kelapa sawit menggunakan boiler sebagai sumber tenaga. Boiler mengubah energi potensial dalam air menjadi energi kinetik dalam bentuk uap bertekanan tinggi untuk menggerakkan turbin dan menghasilkan energi listrik. Kemudian sisa uap akan di gunakan ke pengolahan dalam pengolahan kelapa sawit. Dalam hal ini boiler memiliki peran yang sangat vital. Maka, bila terjadi gangguan pada boiler maka akan terjadi stagnasi pada pabrik kelapa sawit. 1
Gambar 1.1 Boiler Sistem boiler terdiri dari sistem air umpan, sistem steam, dan sistem bahan bakar. Sistem air umpan menyediakan air untuk boiler secara otomatis sesuai dengan kebutuhan steam. Berbagai kran disediakan untuk keperluan perawatan dan perbaikan dari sistem air umpan, penanganan air umpan diperlukan sebagai bentuk pemeliharaan untuk mencegah terjadi kerusakan dari sistem steam. Sistem steam mengumpulkan dan mengontrol produksi steam dalam boiler. Steam dialirkan melalui sistem pemipaan ke titik pengguna. Pada keseluruhan sistem, tekanan steam diatur menggunakan kran dan dipantau dengan alat pemantau tekanan. Sistem bahan bakar adalah semua perlatan yang digunakan untuk menyediakan bahan bakar untuk menghasilkan panas yang dibutuhkan. Peralatan yang diperlukan pada sistem bahan bakar tergantung pada jenis bahan bakar yang digunakan pada sistem (Naibaho, 1998). 2
Kebanyakan pabrik kelapa sawit pada saat ini menggunakan breakdown maintenance. Yaitu perbaikan yang dilakukan tanpa adanya rencana terlebih dahulu. Dimana kerusakan terjadi secara mendadak pada suatu alat/produk yang sedang beroperasi, yang mengakibatkan kerusakan bahkan hingga alat tidak dapat beroperasi. Mereka umumnya hanya melakukan pergantian, pelumasan, pembersihan. Jarang melakukan analisis penyebab masalah. Berbeda dengan perusahaan yang memiliki tingkat kecelakaan kerja yang tinggi, seperti perusahaan Oil dan Gas. Mereka sudah melakukan predictive maintenance. Yaitu perawatan yang bersifat prediksi, dalam hal ini merupakan evaluasi dari perawatan berkala (Preventive Maintenance). Pendeteksian ini dapat dievaluasi dari indikaktor-indikator yang terpasang pada instalasi suatu alat dan juga dapat melakukan pengecekan vibrasi dan alignment untuk menambah data dan tindakan perbaikan selanjutnya. Ini dapat menghemat biaya perawatan, karena dapat mencegah kerusakan menjalar ke setiap proses pengolahan. Salah satu metode predictive maintenance adalah menganalisa kegagalan material, yang digunakan untuk menyelidiki penyebab kerusakan pada sebuah material. Beberapa metode untuk menganalisa kerusakan material adalah uji kekerasan material, analisa komposisi kimia material, uji tarik material, analisa metalografi pada material, dan metode Fenite Element Method. Pada pabrik kelapa sawit salah satu Perusahaan Swasta di Provinsi Riau ditemukan permasalahan pada boiler pipa air Merk Takuma N-900 R kapasitas 24 ton/jam dimana boiler yang digunakan mengalami kegagalan atau kerusakan pada pipa superheater. Dimana kegagalan atau kerusakan pipa yang terjadi yaitu kebocoran pipa dan pecahnya pipa superheater, penulis berasumsi kerusakan atau kegagalan pipa boiler tersebut disebabkan oleh beberapa hal, diantaranya korosi pada pipa, komposisi material pipa, 3
lifetime, perubahan komposisi kimia material pipa, dan kegagalan pada program maintenance. Dari masalah yang ada di pabrik tersebut maka penulis tertarik untuk melakukan penelitian pada material pipa superheater yang berjudul Analisa Sifat Material Pipa Superheater Boiler WaterTube Takuma N-900 R Kapasitas 24 Ton/Jam Dengan Metalografi. Untuk mencari informasi penyebab permasalahan dan solusi mengatasi terjadinya kerusakan pipa superheater dengan suatu pengukuran terhadap bahan untuk mengetahui keuletan, ketangguhan dan ketahanan suatu bahan dari kandungan logam yang dimiliki bahan tersebut. 1.2. Urgensi Penelitian Rangkaian pipa superheater yang di desaign sejak awal diharapkan mampu beroperasi selama waktu kerja atau life timenya untuk menghindari kegagalan, penulis berasumsi bahwa perubahan struktur mikro selama proses pasti mengalami perubahan jika dibandingkan dengan keadaan struktur mikro awal. Perubahan struktur mikro tersebut sangat berpengaruh terhadap perubahan sifat mekanis dari baja tersebut yang mengalami proses pemberian beban mekanik atau gaya kepada pipa superheater JIS G 3461 STB340. Kegagalan dapat dikendalikan dengan mengetahui penyebab terjadi kegagalan pipa tersebut yang patah. 4
1.3. Tujuan Khusus Berdasarkan latar belakang dan urgensi penelitian, maka penulis membuat tujuan khusus sebagai berikut : 1. Mengetahui material pipa superheater. 2. Mengetahui struktur makro dan mikro pipa superheater. 3. Mengetahui faktor-faktor yang menyebabkan kegagalan dan kerusakan yang terjadi pada pipa superheater boiler water tube Takuma N-900 R kapasitas 24 ton/jam. 4. Mengetahui standar pengujian metalografi yang baik dan benar, serta mengetahui fenomena-fenomena yang terjadi dalam pengujian metalografi. 1.4. Target Temuan Untuk mengetahui kegagalan pipa superheater boiler JIS G 3461 STB340, ada beberapa target yang harus ditemukan oleh penulis, sehingga penulis akan melakukan penelitian berupa : 1. Melakukan penelitian uji metalografi pada pipa superheater, dengan sample pipa superheater boiler JIS G 3461 STB340 baru, bekas, dan yang patah yang dipakai di salah satu PKS Perusahaan swasta di Provinsi Riau dan akan di uji di Laboratorium metalurgi universitas sumatera utara. 2. Setelah memperoleh hasil uji pipa bekas dan patah di saat pemakaian, maka dibandingkan dengan pipa superheater baru seperti awal pemasangan. Dari hasil perbandingan tersebut, maka dapat diketahui perubahan struktur apa yang terjadi pada saat proses pemakaian. Dari hasil perubahan yang terjadi diharapkan peneliti mampu menemukan solusi untuk meminimalisir terjadinya kegagalan. 5
1.5. Kontribusi Sejalan dengan proses penelitian ini dilakukan, maka penulis berharap mampu menemukan solusi yang tepat untuk mengatasi masalah kegagalan penyebab patahnya pipa superheater boiler JIS G 3461 STB340. Penulis berharap melalui penelitian ini, penulis mampu memberikan kontribusi nyata kepada pemilik usaha Pabrik Kelapa Sawit (PKS)dengan solusi yang tepat meminimalisir kegagalan pipa superheater boiler water tube yang dapat menghabiskan biaya serta keterhambatan kinerja produksi. Dan juga diharapkan menjadi salah satu sumber informasi yang bermanfaat bagi masyarakat umum ataupun perusahaan perkebunan, khususnya industri pabrik kelapa sawit dalam hal pemeliharaan (maintenance) pada pipa-pipa boiler, sehingga boiler dapat bekerja secara maksimal dan tidak rusak sebelum lifetime-nya, serta diharapkan penelitian ini bisa menjadi pengetahuan teknologi dibidang material. Dapat dijadikan referensi untuk penelitian lebih lanjut khususnya mahasiswa Sekolah Tinggi Ilmu Pertanian Agrobisnis Perkebunan (STIP-AP) Medan jurusan Teknologi Pengolahan Hasil Perkebunan (TPHP) 6