Korosi Temperatur Tinggi

Korosi Temperatur Tinggi - Seminar, Workshop and The Second...

Info iconThis preview shows page 1. Sign up to view the full content.

View Full Document Right Arrow Icon
This is the end of the preview. Sign up to access the rest of the document.

Unformatted text preview: Seminar, Workshop and The Second National Conference Coating Inspector Indonesia UNJANI Bandung, 25 April 2009 KOROSI TEMPERATUR TINGGI Eddy Agus Basuki Temperatur tinggi itu apa? Temperatur dimana difusi atom dapat memberikan perubahan secara signifikan (0,5Tm). Temperatur dimana besi/baja teroksidasi secara cepat (T > 570 oC). Air berada dalam keadaan fasa gas (dry corrosion). Industri atau komponen yang beroperasi pada temperatur tinggi Turbin gas pada pesawat terbang dan industri pembangkit listrik (PLTG) Industri perlakuan panas Industri proses metalurgi Industri pemrosesan kimia Industri petrokimia dan refinery Otomotiv dan kapal laut Power Plant (PLTU) Jadi : Korosi Temperatur Tinggi Degradasi material oleh lingkungan pada temperatur tinggi, seperti: Oksidasi Korosi oleh lelehan endapan garam (hot corrosion) Sulfidasi Karburisasi dan metal dusting Nitridasi Korosi oleh halogen Korosi oleh lelehan logam. OKSIDASI 1) 2x/yM + O2 = 2/yMxOy G o [M = - RT ln( [M ] xOy 2x / y 2x / y [O2 ] ) = RT ln( PO2 ) 2) xM + yCO2 = MxOy + yCO G o [M O ][CO] ) = - yRT ln( P = - RT ln( y [M ] [CO2 ] x x y CO y PCO2 ) 3) xM + yH2O = MxOy + yH2 G o [M O ][H ] ) = - yRT ln( P = - RT ln( y [M ] [H 2O] x x y 2 H2 y PH 2 O ) Diagram Ellingham Oksida lebih stabil bila: Go -nya lebih negatif, Harga PO2 nya lebih rendah Harga PH2/PH2O atau PCO/PCO2 nya lebih besar. Dua mekanisme pembentukan / pertumbuhan oksida O2M2b/a+ Oksida (MaOb) Oksida (MaOb) Logam (M) a) Pertumbuhan oksida dengan mekanisme difusi anion ke dalam b) Pertumbuhan oksida dengan mekanisme difusi kation ke luar : Tempat pertumbuhan oksida Mekanisme reaksi permukaan dan difusi spesi-spesi dalam oksidasi logam M MO M2+ 2e- O2 M MO O22e- O2 M=M2++2e- M2++2e-+1/2O2=MO M+O2-=MO+2e1/2O2+2e-=O2- Linier : non-protective + M/A Parabolik : protective Waktu Spalling : non-protective Oksidasi pada besi Fe FeO Fe3O4 Fe2+ Fe2+ Fe3+ eeeO21/2O2+2e-=O2Fe=Fe2++2eFe2++2e-+Fe3O4 = 4FeO 2Fe3++3O2-=Fe2O3 Fen++ne-+4Fe2O3=3Fe3O4 Fe3+ 2Fe3++6e-+3/2O2 =Fe2O3 Fe2O3 O2 Oksidasi Paduan Logam Umumnya logam untuk material konstruksi bukanlah logam murni, melainkan paduan. Oksidasi pada paduan logam berlangsung lebih kompleks, mengingat faktor-faktor berikut: 1. Unsur-unsur yang ada dalam paduan memiliki afinitas terhadap oksigen yang berbeda 2. Kemungkinan terbentuknya oksida-oksida terner atau multi komponen. 3. Kelarutan oksigen ke dalam paduan dapat mengakibatkan internal oksidasi. FeCr2O4 FeO Fe3O4 Fe2O3 95Fe-5Cr O2 FeCr2O4 FeO Fe3O4 Fe2O3 90Fe-10Cr O2 FeCr2O4 FeO Fe3O4 Fe2O3 85Fe-15Cr O2 Cr2O3 JCr 80Fe-20Cr O2 Depletion zone Daerah dengan kandungan Cr yang rendah. Bila kerak Cr2O3 terkelupas, bukan Cr2O3 lagi yang terbentuk tetapi FeO, Fe3O4. Fe2O3 %Cr 20 9 % Cr steel P92 corroded in environment A for 10000 h at 650 C HOT CORROSION Hot corrosion merupakan degradasi material/logam akibat interaksinya dengan lelehan endapan garam Na2SO4 dari reaksi : 2NaCl + H2O + SO2 + 1/2O2 Na2SO4 + HCl Peristiwa ini dapat terjadi misalnya di turbin gas pembangkit listrik atau pesawat jet, boiler, furnace, dll. Bila dew point dicapai maka akan terjadi kondensasi berupa cairan Na2SO4 , atau padatan bila temperatur lebih rendah lagi. Dua mekanisme hot corrosion Acid fluxing : yaitu bila konsentrasi/aktivitas ion oksigen (O2-) dalam leburan sangat rendah untuk menjaga reaksi disosiasi oksida logam (scale) menurut reaksi : MO = M2+ + O2-. Basic fluxing: terjadi bila aktivitas ion oksigen (O2-) dalam lelehan garam tinggi dibandingkan dengan yang dibutuhkan untuk membentuk anion kompleks (MO22-) menurut reaksi : MO + O2- = MO22-. KOROSI TEMPERATUR TINGGI DI TURBIN GAS Temperatur, tekanan dan material di dalam mesin turbin pesawat jet Tiga jenis turbine blade Conventional turbine blade (poly-crystaline) Single crystal : for advanced gas turbine engine Collumnar grain (directionally solidification) Peran unsur-unsur pemadu dalam superalloy nikel (nickel-based superalloys) Contoh hot corrosion pada permukaan turbine blade yang dicoating dengan pack aluminizing telah dioperasikan selama 10.000 jam. Coating Coating : -NiAl Superalloy Coating yang tertransform menjadi 'Ni3Al Produk korosi Contoh kerusakan turbine blade yang di-coating dengan thermal barrier coating (TBC) pada dua paduan: 1. Ni-40Al, 1200oC, 217 cycles. Oksidasi dan spalling hingga mencapai logam dasarnya. 2. Ni-15Cr-24Al-0,32Zr, 1100oC, 500 cycles PROBLEM KOROSI TEMPERATUR TINGGI DI PLTU BATUBARA 3K2SO4 + Fe2O3 + 2SO3 = 2K3Fe(SO4)3 Typical feature of a corroded superheater/reheater tube from a coal-fired Tube superheater yang gagal setelah mengalami hot corrosion Hot corrosion pada permukaan tube superheater berupa "pitting" Coatings for high temperature protection Aluminide (diffusion) coatings Overlay coatings Thermal barrier coatings KLASIFIKASI COATING UNTUK APLIKASI TEMPERATUR TINGGI 1. Berdasarkan Material : a. Ceramic Coating b. Metallic Coating c. Composite Coating 2. Berdasarkan Interaksi dengan Substrate: a. Overlay Coating: spray coating, cladding, PVD b. Diffusion Coating: spray coating, CVD, pack cementation, hot dip Contoh bilah turbine (turbine blade) yang di-coating Material untuk coating Terima Kasih ...
View Full Document

Ask a homework question - tutors are online