analisa kegagalan pada pipa elbow

ANALISA KEGAGALAN CUI (Corrosion Under Insulation)PADA PIPA A234-WPB

Haqi Muftia

2708 100 030

Jurusan Teknik Material dan Metalurgi

FTI-ITS

Dosen pembimbing:Prof. Dr.Ir. Sulistijono, DEA

Budi Agung Kurniawan S.T, MSc.

OUTLINE

BAB 1

BAB 2

BAB 3

BAB 4

BAB 5

Metodologi Penelitian

Hasil PenelitianPembahasan

Latar Belakang TujuanRumusan Masalah Manfaat

Tinjauan Pustaka

KesimpulanRekomendasi

LATAR BELAKANG

IDENTIFIKASI PERMASALAHAN

LOKASI KOROSI

Faktor?

Mekanisme?

RUMUSAN MASALAH

Faktor?

Mekanisme?

TUJUAN

1. Tekanan, temperatur, kecepatan aliran gas dan komposisi gas yang mengalir pada pipa adalah keadaan operasional normal selama pipa tersebut beroperasi.

2. Sifat mekanik material komponen pipa A234-WPB dianggap homogen karena proses manufaktur.

BATASAN MASALAH

1. Dapat memahami lebih dalam tentang fenomena korosi dibawah insulasi.

2. Memberikan masukan untuk dapat meminimalisir korosi yang terjadi.

MANFAAT PENELITIAN

• Penamaan pipa menurut ASTM

• A234 adalah Carbon Steel- Low Alloy

• WPB (Wrought Pipe Bend)

PIPA ELBOW A234-WPB

Elemen Komposisi (%)

KarbonManganPhosforSulfurSilikon

KromiumMolibdenum

NikelTembagaVanadium

Columbium

Maksimum 0,300,29 – 1,06

Maksimum 0,050Maksimum 0,058

Minimum 0,10Maksimum 0,40Minimum 0,15

Maksimum 0,40Maksimum 0,40Maksimum 0,08Maksimum 0,02

INSULASI PIPA

• Insulasi biasanya diaplikasikan oleh dunia industri khusunya Oil and Gaspada pipa-pipa dengan temperatur operasi sekitar

20o - 175oC.

Sumber: API Recommended 530

FUNGSI INSULASI

• Mereduksi laju dari heat loss.• Menjaga agar tetap pada temperatur yang optimum.• Memastikan temperatur luaran pipa aman saat ada kontak

dengan pekerja.• Memperpanjang jangka waktu pipa saat adanya kebakaran

dengan menunda tekukan atau retakan saat ada peningkatan temperatur.

Sumber: Jurnal “Corrosion Under Insulants”, W. J. Batty, P. W. O'Callaghan and S. D. Probert

CUIJenis korosi ini menjadi perhatian yang khusus dan utama untuk di lingkungan industri petroleum dan petrokimia yang memanfaatkan energi panas dalam proses produksinya (API 570, 1993)

Jenis korosi yang terjadi localized corrosion.

Korosi ini menyerang Carbon Steel pada temperatur-12 oC – 175 oC dan Stainless Steel 60 oC – 205 oC.

1. Air

Adanya air yang terperangkap akan memulai untuk dapat terjadinya korosi.

2. Ketersediaan oksigen

Semakin sedikit oksigen maka kelembaban lingkungan akan meningkat.

3. Unsur-unsur subtansi korosif

Apabila terdapat unsur substansi korosif yang berdifusi melalui celah maka laju korosi akan semakin tinggi.

4. Temperatur

Semakin tinggi temperatur maka kemungkinan terjadinya CUI akan semakin besar.

***) Menurut statistik, kegagalan utama CUI disebabkan oleh pemilihan material dan insulasi yang tidak tepat.

Sumber: Jurnal “Failure analysis of a stainless steel pipeline”, M. Suresh Kumar; M. Sujata; M.A. Venkataswamy, S.K. Bhaumik

FAKTOR TERJADINYA CUI

Uap air yang hadir di antara logam dan material insulasi kemungkinandisebabkan oleh :

• Insulasi yang tidak terpasang dengan baik, sehingga ada lingkungan luaryang masuk, baik itu udara basah maupun air.

• Density material insulasi yang rendah sehingga banyak celah yang dapatdilalui oleh lingkungan luar.

• Jika vapour barier rusak atau tidak terpasang dengan benar juga akan dilalui oleh lingkungan luar.

KEMUNGKINAN KEGAGALAN

LANGKAH PENTING ANALISA

• Sumber : Shin ichi Nishida.1992.failure analysis in engineering application. Jordan Hill. Oxford.Butterworth-Heinemann Ltd.

FTA(Fault Tree Analysis)

Identifikasi Permasalahan

Investigasi Material yang Mengalami Kegagalan

Akar Permasalahan

METODOLOGIPENELITIAN

Peralatan Penunjang Penelitian

Material Pipa

• Servis : Steam Condensate• Material : 90o Elbow CS A234-WPB• Ukuran : Diameter 2”• Jacket : Aluminium Jacketing• Isolasi : Calcium Silicat• Coating : Intermediate: silicon acrylic, Finish: zinc rich primer

Desain Operasional• Desain Tekanan : 19,334 kg/cm2

• Desain Temperatur : 398,89 oc• Tebal Nomimal : 3,91 mm

Kondisi Operasional• Tekanan Operasi : 3,5 kg/cm2

• Temperatur Operasi : 50 oc

Tabel Pengukuran Pipa (mm)

Pengamatan Makro

Bagian yang tidak terdeteksi cacat

Bagian yang terdeteksi cacat

Uji NDT

Unsur (%) ASTM

Elbow A234-WPB terkorosi

Karbon 0,3 max 0,291

Mangan 0,29 – 1,06 0,401

Nikel 0,40 max 0,027

Molibdenum 0,15 min 0,001

Silikon 0,10 min 0,359

Kromium 0,40 max 0,021

Phosfor 0,050 max 0,027

Sulfur 0,058 max 0,020

Ceq 0,485 0,380

Perbandingan Komposisi Kimia

Posisi HV (0,5)

1 160,3

2 153,6

3 152,3

4 151,3

5 148,3

6 159,4

7 137,2

8 134,9

9 141,8

10 145,1

Rata-rata 148,4

ASTM 197,0

Uji Kekerasan

Uji XRD

Bagian yang mengalami perbesaran

Sampai dengan perbesaran 500x

SEM

Perlit

Ferit

Metallography

Perbesaran 200x Perbesaran 500x

1. Faktor-faktor:

a. Adanya air yang terendap pada pipa

b. Pipa Under Specification

2. Mekanisme:

KESIMPULAN

PenipisanKetebalan

Korosi Pipa

InsulasiAluminiumJacketing

Air

Coating

1. Memperhatikan faktor-faktor yang dapat menyebabkan pipa elbow A234-WPB yang terinsulasi terserang korosi, antara lain:

a. Memastikan prosedur pemasangan insulasi dengan benar atau sesuaistandart, sehingga meminimalkan adanya air yang masuk.

b . Memastikan material pipa sesuai dengan spesifikasi yang terdapat dalamstandart.

2. Diperlukan adanya inspeksi berkala pada pipa yang rentan mengalami CUI. Inspeksi yang dilakukan sebaiknya menggunakan NDT agar tidak merusakinsulasi pada pipa.

REKOMENDASI

TERIMA KASIH