Pengaruh Variasi Sudut Erosi Pada High Temperature Erosion Menggunakan Coal Fly Ash Terhadap Laju Erosi Pada High Temperature Erosion Baja ASME SA210 Grade C.

Rabbani, Muhammad Hafizh and Teguh Dwi Widodo, ST., M.Eng., Ph.D and Rudianto Raharjo, ST., MT. (2023) Pengaruh Variasi Sudut Erosi Pada High Temperature Erosion Menggunakan Coal Fly Ash Terhadap Laju Erosi Pada High Temperature Erosion Baja ASME SA210 Grade C. Sarjana thesis, Universitas Brawijaya.

Abstract

Pada pembangkit listrik tenaga bahan bakar fossil, fungsi yang baik dari boiler waterwall tube, heat exchanger, turbin uap, generator, dan yang lainnya adalah penting untuk menjaga suplai listrik. Bahkan dengan suatu kegagalan alat, seluruh sistem pembangkit listrik dapat gagal. Water-wall tube boiler utamanya digunakan sebagai penyerap radiasi panas yang dihasilkan oleh api dan gas mengalir bersuhu tinggi di dalam tungku dan memiliki fungsi sebagai pelindung dan pendingin dari dinding tungku. Kegagalan dari water wall tube boiler adalah satu alasan utama dari penutupan pembangkit listrik. Erosi didefinisikan sebagai proses di mana material terlepas dari lapisan permukaan yang dipengaruhi oleh aliran partikel abrasif. Partikel fly-ash yang terkandung dalam gas buang dari tungku boiler di pembangkit listrik tenaga batu bara dapat menyebabkan keausan erosif yang serius pada permukaan baja di sepanjang jalur aliran, sehingga mengurangi masa pakai operasional pelat perpindahan panas mild-steel yang digunakan dalam penukar panas regeneratif putar Pada penelitian ini pipa baja ASME SA210 Grade C dilakukan permesinan hingga mendapatkan ukuran 30 mm x 30 mm x 7,5 mm kemudian dihaluskan dengan abrasive sand paper (grit 80, 240, 500, dan 800) dan dilakukan penimbangan dengan ketelitian ±0,1 mg untuk mendapatkan massa spesimen yang seragam tiap variasinya (dengan proses grinding). Pada high temperature erosion apparatus dilakukan kalibrasi sudut tumbukan dan kecepatan partikel menggunakan metode double rotating disk untuk dapat mengetahui kecepatan partikel dari tekanan udara yang digunakan. Variasi yang digunakan sudut erosi partikel fly ash 30°, 45°, 60°, 75°, dan 90° dengan suhu 600°C dan kecepatan tumbukan 200 m/s selama 5 x 10 menit dengan penimbangan ketelitian ±0,1 mg disetiap intervalnya. Setelah proses pengujian dilakukan perendaman dengan larutan CH3COOH untuk menghilangkan lapisan oksida yang terbentuk sehingga dapat diketahui massa akhir spesimen tanpa lapisan oksida. Dapat diketahui erosi suhu tinggi yang digunakan akan membentuk lapisan oksida pada permukaan, dengan adanya lapisan oksida dapat memengaruhi massa spesimen dan mekanisme erosi yang terjadi menjadi erosi oksidasi Hasil penelitian ini menunjukkan bahwa variasi sudut erosi mempengaruhi laju erosi yang terjadi pada hight temperature erosion. Laju erosi meningkat pada sudut 45° lalu laju erosi tertinggi terjadi pada sudut 60°, kemudian kembali menurun hingga sudut 90°. Kombinasi yang tepat antara tegangan shear stress dan normal stress pada percobaan erosi dengan sudut impact 60° memberikan hasil pengurangan massa paling optimal, dengan cara menghilangkan oxide layer serta mekanisme erosi.

English Abstract

In fossil fuel power plants, the proper functioning of the water-wall tube boiler, heat exchanger, steam turbine, generator, etc. is critical to maintaining the electricity supply. Even with a tool failure, the entire power generation system can fail. The water-wall tube boiler is mainly used as an absorber of heat radiation generated by fire and high-temperature flowing gas in the furnace and has a function as a protective and cooling function of the furnace wall. The failure of the water wall tube boiler is one of the main reasons for the shutdown of power plants. Erosion is defined as the process in which material is detached from the surface layer affected by the flow of abrasive particles. Fly-ash particles contained in flue gases from boiler furnaces in coal-fired power plants can cause serious erosive wear on steel surfaces along flow paths, thereby reducing the operational life of mild-steel heat transfer plates used in regenerative heat exchangers. On this research ASME SA210 Grade C steel pipe is machined to get a size of 30 mm x 30 mm x 7,5 mm then smoothed with abrasive sand paper (grit 80, 240, 500, and 800) and weighing is carried out with an accuracy of ± 0.1 mg to get a uniform mass of specimens for each variation (by grinding process). In the high temperature erosion apparatus, calibration of the impact angle and particle speed is carried out using the double rotating disk method to determine the particle speed of the air pressure used. Variations used fly ash erosion angle of 30°, 45°, 60°, 75°, and 90° with a temperature of 600 ° C and velocity of 200 m/s for 5 x 10 minutes with weighing accuracy of ± 0.1 mg at each interval. After the testing process, immersion with CH3COOH solution is carried out to remove the oxide layer formed so that the final mass of the specimen without the oxide layer can be known. It can be seen that the high temperature erosion used will form an oxide layer on the surface, with the presence of an oxide layer can affect the mass of the specimen and the erosion mechanism that occurs becomes oxidation erosion. The results of this study indicate that variations in the angle of erosion affect the rate of erosion that occurs in high temperature erosion. Erosion rate increased at an angle of 45° then the highest erosion rate occurred at an angle of 60°, then decreased again to an angle of 90°. The right combination of shear stress and normal stress in the erosion experiment with an impact angle of 60° gives the most optimal mass reduction results, by removing the oxide layer and the erosion mechanism.

Item Type:	Thesis (Sarjana)
Identification Number:	052307
Uncontrolled Keywords:	Fly ash, high temperature erosion, erosi oksidasi, baja ASME SA210 Grade C, erosion rate, mass loss, lapisan oksida, sudut erosi, impingement angle.
Divisions:	Fakultas Teknik > Teknik Mesin
Depositing User:	Zainul Mustofa
Date Deposited:	11 Jan 2024 02:37
Last Modified:	11 Jan 2024 02:37
URI:	http://repository.ub.ac.id/id/eprint/207906

Text (DALAM MASA EMBARGO) Muhammad Hafizh Rabbani.pdf Restricted to Registered users only until 31 December 2025. Download (6MB)

Actions (login required)

View Item