Root Cause Failure Analysis (RCFA) Tube Boiler Pecah (Leakage) di PLTU

Tube boiler adalah komponen vital di PLTU yang berfungsi sebagai heat exchanger dengan bekerja 24 jam non-stop dalam kondisi bertekanan dan kualitas fluida yang ber-fluktuatif. Didalam operasinya, fluida harus dijaga kualitasnya dengan injeksi kimia dan pengukuran parameter kualitas air setiap periode tertentu. Terdapat berbagai macam permasalahan yang umum terjadi di tube boiler seperti : kerak/deposit tube, pecah (leakage) tube, korosi dan abrasi tube dan masih banyak lagi lainnya.

• Pengamatan Profil/Bentuk Pecahan (Leakage)

Profil/bentuk pecahan tube boiler bisa menggambarkan asal penyebab kerusakan apakah disebabkan karena abrasi, korosi, hydrogen embrittlement, kerak, pola operasi (tekanan dan temperatur tidak sesuai standar), pitting, bending atau kegetasan material.

Berdasarkan gambar tersebut bisa disimpulkan sebagai berikut : tube boiler mengalami penipisan (abrasi) yang tidak merata dan kemungkinan didalamnya terdapat banyak kerak yang menyumbat aliran fluida sehingga tekanan meningkat dan karena disalah satu sisi saja dari tube yang overheat maka tube menjadi getas dan kehilangan kekuatannya (strength) sehingga pecah (leakage) memanjang seiring profil penipisan tube mengikuti arah aliran fluida (penipisan memanjang bisa disebabkan karena flowrate fluida meningkat yang diakibatkan oleh sumbatan di tube boiler). Kesimpulan ini masih bersifat sementara dan harus diperkuat dengan data pengukuran lain.

• Pengamatan Warna Kerak/Deposit

Warna kerak di tube boiler PLTU umumnya hanya ada 2 yaitu kemerahan dan kehitaman. Warna kerak hitam di tube boiler mengindikasikan bahwa lapisan protective layer (pasifasi) bekerja efektif yaitu adanya senyawa magnetite. Warna hitam terbentuk karena injeksi hydrazine dan terbentuk senyawa ammonia dengan kadar yang tepat sehingga membentuk lapisan pasifasi. Keberadaan lapisan ini menyebabkan reaksi dari fluida yang lewat terhadap material tube tidak terjadi. Disebut pasifasi karena unsur kimia material tube tidak mudah bereaksi dengan senyawa kimia fluida yang lewat. Sedangkan warna kemerahan adalah senyawa hematite yang merupakan produk inisiasi korosi dan terbentuk karena senyawa ini kekurangan oksigen sehingga bersifat radikal terhadap ion-ion yang lewat dan bisa membentuk senyawa merugikan di tube boiler. Analisa kandungan senyawa ini harus diperkuat dengan uji komposisi senyawa kerak dengan bantuan peralatan x-ray difarction (X-RD).

• Pengamatan Terhadap Penipisan Outside Tube Boiler (Abrasi)

Analisa ini bisa dilakukan secara visual seperti melihat goresan-goresan yang terjadi di outside tube boiler yang dilewati batu bara dan pasir. Apabila goresan banyak terlihat maka bisa dipastikan tingkat abrasifitas tube sudah tinggi dan direkomendasikan untuk uji thickness dan hardness. Jika kedua uji menyatakan positif tube boiler mengalami penipisan dan kegetasan maka harus dilakukan retubing dan evaluasi bahan material pasir untuk dicarikan pengganti dengan material pasir yang memiliki kandungan silica agak rendah karena keberadaan silica itulah yang menyebabkan kekerasan pasir.

• Uji dengan Boroscope

Uji yang dilakukan dengan menggunakan bantuan kamera mikro yang bisa dimasukkan ke celah-celah tube boiler dan bisa dibelok-belokkan sesuai arahan user. Uji ini untuk melihat struktur yang ada didalam inner tube boiler apakah terdapat kerak, failure, profil abrasi dan lain sebagainya. 

• Pengamatan Visual Perbesaran (Portable Microscope) 

Dengan menggunakan microscope yang mudah dipegang kemana-mana kemudian dilihat secara visual permukaan tube boiler yang pecah. Hasil pembacaan yaitu membandingkan antara titik tube yang pecah dengan sekelilingnya.

• Uji Komposisi Unsur Material (X-RF)

Analisa ini digunakan untuk memastikan bahwa material tube sama dengan desain dari manufacture dan juga digunakan untuk mencari data properties standar material seperti hardness dan strength sehingga bisa digunakan untuk evaluasi pola operasi (dosis injeksi kimia, temperatur dan tekanan operasi)

• Hardness Tube

• Komposisi Senyawa Kerak (X-RD)

• Thickness Tube

• Microstructure Tube (Microscope) 

Referensi:

[1] Feriyanto, Y.E. (2018). RCFA Kebocoran Tube Boiler, Kajian Enjiniring Pembangkitan. Surabaya