Pengaruh Variasi Kecepatan Partikel Coal Fly Ash terhadap Laju Erosi Pada High Temperature Erosion Baja ASME SA210 Grade C

Wibisono, Aryasatya Rafli and Teguh Dwi Widodo, ST., M.Eng., Ph.D. and Rudianto Raharjo, ST., MT. (2023) Pengaruh Variasi Kecepatan Partikel Coal Fly Ash terhadap Laju Erosi Pada High Temperature Erosion Baja ASME SA210 Grade C. Sarjana thesis, Universitas Brawijaya.

Abstract

Pemanfaatan batu bara untuk menghasilkan listrik meningkat pesat seiring dengan pertumbuhan ekonomi, sehingga mendorong kebijakan energi konversi ke PLTU dan pembangunan PLTU baru. Erosi korosi pembangkit listrik merupakan suatu kehilangan material yang cukup tinggi, dimana bagian-bagian tabung convection pass seperti reheater, economizer tubes, boiler bank, dan superheater pada CFB (Circulating Fluidized Bed) Boiler mengalami erosi karena fly ash. Pada umumnya suhu permukaan material pipa oksidasi dan erosi dampak fly ash di atas 873 K atau 600°C. Keausan erosif yang terjadi merupakan fenomena hilangnya sebagian massa material permukaan karena adanya tumbukan partikel padat dengan kecepatan yang meningkatkan energi kinteik partikel dan sudut tumbukannya. Juga reaksi antara partikel erosi dan lapisan oksida dapat berkembang pada permukaan yang tererosi sehingga laju erosi bergantung terhadap kinetika oksidasi. Pada prosesnya pipa baja ASME SA210 Grade C dilakukan permesinan hingga mendapatkan ukuran 32 mm x 32 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 kecepatan partikel fly ash 110 m/s, 140 m/s, 170 m/s, 200 m/s, dan 230 m/s dengan suhu 600°C dan sudut tumbukan 90° 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 Didapatkan nilai erosion rate pada menit ke-10 setiap variasinya memiliki pertambahan massa yang disebabkan adanya oxide layer yang terbentuk karena adanya perbedaan suhu tinggi dan pada menit-menit berikutnya didapatkan nilai tertinggi pada kecepatan partikel 230 m/s dan terendah pada 140 m/s dikarenakan akan meningkatkan energi kinetic dari partikelnya sehingga dapat menghasilkan erosi yang lebih efektif. Pada hasil mass loss semakin meningkat seiring dengan meningkatnya kecepatan partikel fly ash dengan tertinggi pada kecepatan partikel 200 m/s sedangkan pada kecepatan 230 m/s mengalami penurunan yang disebabkan kecepatan partikel yang lebih tinggi akan memengaruhi pertumbuhan lapisan oksida yang terbentuk sehingga memengaruhi mekanisme erosi oksidasi yang terjadi.

English Abstract

The utilization of coal to generate electricity is increasing rapidly along with economic growth, thus encouraging the policy of energy conversion to PLTU and the construction of new PLTU. Power plant corrosion erosion is a fairly high material loss, where parts of convection pass tubes such as reheaters, economizer tubes, boiler banks, and superheaters in CFB (Circulating Fluidized Bed) Boilers experience erosion due to fly ash. In general, the surface temperature of the pipe material oxidation and erosion impact of fly ash is above 873 K or 600°C. The erosive wear that occurs is a phenomenon of partial loss of surface material mass due to the collision of solid particles at a speed that increases the particle's kinetic energy and the angle of impact. Also the reaction between the eroding particles and the oxide layer can develop on the eroded surface so that the erosion rate depends on the kinetics of oxidation. In the process ASME SA210 Grade C steel pipe is machined to get a size of 32 mm x 32 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 particle speed of 110 m/s, 140 m/s, 170 m/s, 200 m/s, and 230 m/s with a temperature of 600 ° C and a collision angle of 90 ° 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 erosion rate value obtained at the 10th minute of each variation has a mass increase due to the oxide layer formed due to high temperature differences and in the following minutes the highest value is obtained at a particle speed of 230 m / s and the lowest at 140 m / s because it will increase the kinetic energy of the particles so that it can produce more effective erosion. In the mass loss results, it increases as the fly ash particle speed increases with the highest at 200 m/s particle speed while at 230 m/s speed it decreases due to the higher particle speed which will affect the growth of the oxide layer formed so that it affects the oxidation erosion mechanism that occurs.

Item Type:	Thesis (Sarjana)
Identification Number:	052307
Uncontrolled Keywords:	High temperature erosion, erosi oksidasi, baja ASME SA210 Grade C, erosion rate, mass loss, lapisan oksida, kecepatan partikel, fly ash
Subjects:	600 Technology (Applied sciences) > 624 Civil engineering > 624.1 Structural engineering and underground construction > 624.18 Materials > 624.182 Metals > 624.182 1 Iron and steel (Ferrous metal)
Divisions:	Fakultas Teknik > Teknik Mesin
Depositing User:	Unnamed user with username tunjungsari
Date Deposited:	15 Jan 2024 02:30
Last Modified:	15 Jan 2024 02:30
URI:	http://repository.ub.ac.id/id/eprint/209715

Text (DALAM MASA EMBARGO) Aryasatya Rafli Wibisono.pdf Restricted to Registered users only until 31 December 2025. Download (2MB)

Actions (login required)

View Item