ev aluasi penuaan pemip aan sistem pendingin …digilib.batan.go.id/e-prosiding/file...

PROSIDING SEMINARPENELITIAN DAN PENGELOLAAN PERANGKAT NUKLIR

Pusat Teknologi Akselerator Dan Proses BahanYogyakarta, 28 Agustus 2008

EVALUASI PENUAAN PEMIP AAN SISTEM PENDINGINSEKUNDER RSG-GAS

Syafrul, Santosa Pujiarta, Udi Marfudin, Dede Solehudin

ABSTRAK

EVAILUASI PENUAAN PEMIPAAN SISTEM PENDINGIN SEKUNDER RSG-GAS.Untuk mengetahui kondisi terakhir pemipaan sistem pendingin sekunder reaktor RSGGAS, telah dilakukan evaluasi pemipaan sistem pendingin sekunder tersebut digedung Reaktor Serba Guna-G.A.Siwabessy (RSG-GAS). Evaluasi yang dilakukanmeliputi inspeksi visual dengan cara melakukan pengamatan langsung dan inspeksiketebalan dinding pipa dengan menggunakan "Ultrasonic Thickness Gauge". Hasilinspeksi visual yang telah yang dilakukan ditemukan adanya indikasi kerusakan yangnyata, dan dari inspeksi ketebalan dinding pemipaan diperoleh bahwa ketebalanminimum pipa tmin = 1,56 mm. Setelah dilakukan evaluasi, diperoleh bahwa pemipaansistem pendingin sekunder RSG-GAS sudah mengalami kerusakan dan penipisankarena penuaan dan oleh sebab itu tidak aman untuk digunakan.Kata kunci: penuaan, inspeksi

ABSTRACT

THE AGEING EVALUATION OF THE RSG-GAS PIPING SECONDARY COOLING

SYSTEM. To know the last condition of the RSG-GAS piping secondary coolingsystem, the evaluation of mentioned piping secondary cooling system had been donein the building of RSG-GAS. The evaluation is done involves visual inspection by thedirect inspection and thickness inspection by using ultrasonic thickness gauge. Fromthe I/isual inspection done, has found any real damage indication, and from ticknessinspection of the wall pipe thickness had been found that the minimum thickness ofthe pipe tmin = 1.56 mm. After the evaluation done, it was found that the piping of theRSG-GAS secondary cooling system has in damage and platen because of ageingcondition and by that condition it was unsafe for operation.Key words: ageing, inspection

PENDAHULUAN

Pemipaan sistem pendingin sekunder adalahbagian terpenting dari reaktor riset RSG-GAS,karena bagian ini adalah bagian yang berperanuntuk m~nsirkulasikan air pendingin sekunder. Airpendingin sekunder ini berfungsi untuk mengambilpanas dari pendingin primer melalui penukar panas.Panas ini berasal dari reaksi fisi di dalam teras

reaktor, yang disirkulasikan dari kolam reaktormelalui pipa pendingin primer, tangki tunda (delaychamber) hingga penukar panas (heat exchanger)dan selanjutnya diangkut ke menara pendingin olehair pendingin sekunder untuk selanjutnya dibuangke udara bebas[ 1).

Sebagaimana halnya dengan komponenkomponen reaktor lainnya, pemipaan sistem

Syafrul, dkk

pendingin sekunder ini juga akan mengalamipenuaan sejalan dengan berlalunya waktu. Penuaandapat terjadi akibat pengikisan (erotion),pengkaratan (corrotion), pembebanan berlebihmaupun akibat kelelahan (fatiquei2]. Setelahberoperasi selama lebih dari 19 tahun, pemipaansistem pendingin sekunder ini perlu dievaluasi agarkondisi terkini dari pemipaan ini dapat diketahuisecara pasti, sehingga dapat ditentukankemampuannya. Hal ini dimaksudkan untukmemberikan jaminan keselamatan dalampengoperasian reaktor pada usia yang sudahmelewati paruh umur ini. Pelaksanaan evaluasidapat dilakukan melalui kegiatan pemeriksaanvisual dengan melakukan pengamatan secaralangsung di lapangan dan pemeriksaan ketebalanpipa dengan menggunakan alat ukur ketebalan

415ISSN 1410 - 8178



TEORI

Sistem penyambungan pipa dari pipa utamake pipa distribusi adalah sistem sambungan las lagabibir (lab joint weld). Sedangkan pada bagiandimana katub dipasang seperti katub pembukaanpompa (gate valve) dan katub isolasi (isolation

Data-data lain yang diperlukan dalamevaluasi sistem pemipaan penrlingin sekunder RSGGAS ini ada]ah karakteristik dari pompa penggerakair pendingin sekunder yang menga]ir di dalam pipasekunder tersebut seperti yang diper]ihatkan padaTabel 2 berikut.

Tabe] 2. Karakteristik pompa pemasok(3]

Ti e Sentrifu aI, single stageMedia aliran Air tanah

Tekanan desain 8 bar,Tern eratur desain 50 CHead total 28 mDebit 1950 mJ/iam

(ultrasonic thicknes gauge). Untuk menyatakanlayak tidaknya pengoperasian pemipaan sistempendingin sekunder dilakukan dengan earamembandingkan data hasil pengamatan denganspesifikasi desain. Dari hasil evaluasi yangdilakukan akan diketahui keadaan pemipaan sistempendingin sekunder terse but. Jika dalam pengujiantersebut terdapat keadaan yang membutuhkantindak lanjut berupa perbaikan, maka perbaikanyang dimaksudkan harus segera dilakukan lajukerusakan dapat dieegah sedini mungkin dan tidaksemakin memperburuk keadaan. Demikianjugajikaditemukan indikasi yang menyatakan pipa tersebutsudah tidak layak pakai, maka penggantian pipaharus segera dilakukan.

valve), digunakan sambungan flens. Perubahan arahaliran dilakukan dengan bantuan sambungan elbowdengan radius lengkung R = 1,5 D (D = diameternominal pipa) dan sambungan T (Tee). Pada bagianujung pipa utama saat meninggalkan pompadipasang trott/ing. Untuk mempertahankan pipaagar tetap berada pada posisinya, pipa disanggadengan penyangga pipa yang terbuat dari bajakarbon.

Pembebanan mekanik berupa tekanan air didalam pipa dan beban hidrodinamik yangditimbulkan oleh gerakan-gerakan air pendinginpada saat reaktor dioperasikan akan menimbulkankelelahan (fatique) pada material pernipaan sistempendingin sekunder reaktor ini. Sedangkan padabagian sambungan yang menggunakan sambungan]as dapat terjadi tegangan sisa (residual stresses)yang dapat menyebabkan keretakan (crack). Selainitu penipisan pipa sebagai akibat pengkaratan dapatterjadi, baik akibat pengkaratan yang terjadi sec;araalami, maupun o]eh pengkaratan yang disebabkanoleh proses kimiawi. Penipisan dapat terjadi hinggame]ebihi batas yang diijinkan, sehinggamembahayakan dalam pengoperasian reaktor.Untuk menjamin keselamatan pengoperasianreaktor serta untuk menghindari terjadinya penuaandini, perlu dilakukan eva]uasi terhadap pemipaansistem pendingin sekunder reaktor ini agar dapatdiketahui kondisi dan kemampuan dari komponenini terhadap pembebanan yang terjadi pada saatreaktor beroperasi.

Untuk melakukan evaluasi digunakanpersamaan (I) berikut :

tm =M(~~+c) (1)14]

Dengan :tm = teba] minimum pipa[in]M = toleransi pembuatan

= 1,125 psi untuk pipa bajaP = tekanan dalam yang direneanakan

= tekanan desain pompa sekunder=8bar

= 115,2 Ib/in2

Do = diameter ]uar pipa= 508 mm

= 20 in (dalam hal ini diambi] diameter pipaterbesar yaitu pipa distribusi)

S = tegangan ijin maksimum dari material pipabaja karbon yang baru pada suhu operasidibawah 200°F atau 50°C

= 13.600 psi, untuk pipa baja karbon ASTM A53

C = tambahan ketebalan yang diperuntukkan untukmengantisipasi penguliran dan pengkaratan

= 0,125 in, untuk pipa baja karbon dengandiameter 2 in atau lebih besar

Pipa2R St 37,2DIN 2673610

~401

236

Pipa IR St 37,2DIN 2458508

~360235

Parameter yang dibutuhkan pada evaluasisistem pemipaan pendingin sekunder ini adalahkarakteristik dari sistem pemipaan itu sendiri.Sistem pemipaan air pendingin sekunder ini terdiridari 2 maeam pipa yang meliputi pipa utama danpipa distribusi dengan diameter yang berbeda.Kedua maeam pipa ini terbuat dari bahan baja

karbon (R St 37,2) den ran karakteristik sepertiditunjukkan pada Tabel 1(3.

Tabel I. Karakteristik pipa sistem pendinginsekunder

Karakteristik

MaterialStandarDiameter luar

Ketebalan piUTS [N/mmYield stress

416 ISSN 1410 - 8178 Syafrul, dkk



Evaluasi dilakukan dengan caramembandingkan ketebalan pipa minimum padadesain awal dengan ketebalan pipa minimum hasilpengukuran setelah beroperasi.

Dengan hasil evaluasi yang dilakukan dapatdiketahui apakah pemipaan sistem pendinginsekunder reaktor ini masih dapat beroperasi denganbaik, perlu perawatan yang khusus atau pergantian.

METODE EVALUASI

Untuk melaksanakan evaluasi penuaanpemipaan sistem pendingin sekunder reaktor RSGGAS ini perlu dilakukan tahapan-tahapan sebagaiberikut :

I. Pengamatan visual (visual inspection).2. Pengukuran ketebalan dinding pipa.3. Evaluasi hasil pengamatan dan pengukuran.

pengamat.an visual (visual inspection)

Pengamatan visual (visual inspection)adalah salah satu metode konvensional yang dapatdilakukan untuk mengetahui keadaan luar daridinding pemipaan sistem pendingin sekunderreaktor RSG-GAS ini. Hal-hal yang dapat diamatimelalui metode ini adalah adanya keretakan (crack),goresan (fretting), cekungan permukaan,lengkungan, bopeng (flaw), perubahan wama yangmencolok dan lain sebagainya. Untuk melakukanpengamatan visual pada dinding pemipaan sistempendingin tangki reaktor ini diperlukan peralatanbantu berupa tangga dan peralatan senter. Denganbantuan peralatan ini seluruh titik pada bagiandinding pipa dapat diamati dan dibuatkan gambarfotonya sehingga dengan mudah analisis dapatdilakukan. Titik yang memperlihatkan kelainanpada pengamatan perlu perhatian yang lebih seriusdan jika ada keraguan pada saat melakukan analisisperlu dilakukan tindak lanjut untuk mengetahuikeadan sebenamya. Untuk memastikan kondisisebenamya dari bagian ini, perlu dilakukanpengujian. Dari hasil pengamatan yang dilakukan,terlihat indikasi adanya bereak-bereak karat. Namunbereak karat ini cenderung tidak terlalumenghawatirkan karena pengeeatan pipa ini terlihatsangat baik dari luar.

Pengukumn ketebalan dinding

Untuk mengetahui ketebalan dindingpemipaan sistem pendingin sekunder RSG-GAS inidiperlukan peralatan khusus berupa alat ukurketebalan "ultra sonic" atau "Ultrasonic Thickness

Gauge" seperti yang ditunjukkan pada Gambar I.Alat ini mempunyai sensitifitas yang sangat

tinggi, sehingga hasil pengukuran yang dilakukanmendekati keadaan sebenamya. Alat ini bekerjadengan mentransmisikan gelombang ultrasonik kedalam media logam yang diukur melalui sebuah

Syafrul, dkk

probe dan mengidentifikasikan sinyal gelombangyang terpantul kembali ke probe tersebut. Denganmengetahui keeepatan gelombang ultrasonic danselang waktu yang timbul antara saat transmisi danpenerimaan kembali gelombang tersebut, makadapat ditentukan ketebalan media logam yangdiukur.

Gambar I. Ultrasonic Thickness Gauge

Pelaksanaan pengukuran dilakukan secararandom pada bagian luar dinding pemipaan sistempendingin sekunder, dengan menentukan beberapalokasi yang dianggap rentan terhadap gangguan.Tiap daerah yang ditentukan dibagi menjadibeberapa titik pengukuran dengan jarak yang eukupdekat (± 2 em), seperti ditunjukkan pada Gambar 2.

Gambar 2. Titik-titik pengukuran

Pelaksanaan pengukuran dilakukan setelahprosedur pelaksanaannya disusun seperti berikut :I. Pengoperasian pompa pendingin sekunder

dihentikan.

2. Scapolding di atas lantai dipasang sehinggabagian yang akan diukur dapat dicapai denganmudah.

3. Dengan bantuan scapolding dilakukanpenandaan daerah yang akan diukurketebalannya.

4. Letak titik-titik pengukuran ditentukan denganeara membuat marking seperti ditunjukkan padaGambar 2.

417

ISSN 1410 - 8178



5. Jarak satu titik dengan titik lain dibuat sarna 2em.

6. Pengukuran ketebalan dilakukan denganmenggunakan alat pengukur ultrasonic padasetiap titik dan catat hasilnya pada lembar datayang sudah tersedia.

7. Tebal minimum hasil pengukuran dari semuatitik pengukuran ditentukan.

8. Tebal rata-rata dari hasil pengukuran ditentukan.9. Tebal maksimum dari hasil pengukuran

ditentukan

Dengan hasil pengukuran yang dilakukandiperoleh tebal minimum pipa tmin = 1,56 mm,tebalan rata-rata dari pemipaan sistem pendinginsekunder trala-rata = 6,338 mm, sedangkan tebalmaksimum (tmak) = 10,357 mm. Tebal minimumhasil pengukuran ini dapat dibandingkan dengantebal millimum yang diijinkan dan hasilperhitungan. Jika tebal minimum dari hasilpengukuran 2: tebal minimum hasil perhitungan,maka sistem pemipaan pendingin sekunder inimasih aman untuk digunakan. Sedangkan jika tebalminimum dari hasil pengukuran < tebal minimumhasil perhitungan, maka sistem pemipaan pendinginsekunder ini harus diganti dengan pipa yang baru.

Evaluasi hasil pengamatan dan pengukuran

Evaluasi hasil pengamatan dilakukandengan mengacu pada data-data dan informasi hasilpengamatan yang telah dikumpulkan, baik data daninformasi yang diperoleh dari hasil inspeksi visualdan ketebalan dari dinding pemipaan sistempendingin sekunder reaktor. Dari pengamatan visualyang telah dilakukan, diperoleh bahwa pada bagianluar dinding pemipaan sistem pendingin sekunderreaktor tidak ditemukan adanya perubahan yangberarti. Sedangkan dari pengamatan pengukuranketebalan terlihat adanya penurunan ketebalandalam orde yang sangat besar yaitu 6,3 - 1,56 mm =4,74 mm. Hal ini dapat terjadi sebagai akibatterjadinya jitting corsion pada bagian dalam pipasetelah beroperasi selama 19 tahun. Kemungkinanini dapat terjadi sebagai akibat proses·kimiawi yangterjadi sepanjang pipa oleh inhibitor corrosion danpencegah pertumbuhan lumut yang dilarutkan kedalam air pendingin.

HASIL DAN PEMBAHASAN

Dari uraian-uraian yang dikemukakan diatas diperoleh bahwa metode pengamatan visualyang dilakukan yang meliputi hampir seluruhpermukaan luar pipa dapat menghasilkan hasilpengamatan yang cukup baik. Dari hasilpengamatan yang diperoleh dari lapanganmenunjukkan bahwa terlihat adanya perubahanyang berarti pada beberapa tempat pengamatanberupa bercak karat pada permukaan luar pemipaan

sistem pendingin sekunder. Oleh karena itu dapatdinyatakan bahwa permukaan luar pemipaan sistempendingin sekunder reaktor telah mengindikasikanadanya proses penuaan walaupun sampai saat inimasih aman untuk dioperasikan. Demikian juga darisegi ketebalan dinding pemipaan sistem pendinginsekunder reaktor. Dari hasil pengamatan yangdilakukan, diperoleh tebal minimum pipa (tnJ =1,56 mm, tebal rata-rata trala-rala = 6,338 mm dantebal maksimum tmak.< = 10,357 mm. Hal inimengindikasikan bahwa pada beberapa titik tertentuterjadi jitting corrosion yang menimbulkanterjadinya penetrasi sempit dan menjuruskebocoran. Sedangkan di lain tempat terjadiendapan kerak yang mengakibatkan penebalan. Jikadihitung dengan menggunakan persamaan (I), makadiperoleh bahwa tebal minimum pipa tm = 0,235 in= 5,969 mm. Apabila dibandingkan ketebalanminimum ini dengan hasil ketebalan yang diperolehdari hasil pengamatan (t = 1,52 mm), maka dapatdikatakan bahwa dari segi ketebalan pemipaansistem pending in sekunder sudah tidak aman lagiuntuk digunakan. Hal ini dapat teljadi sebagaiakibat jitting corrosion pada beberapa titik tertentudi sepanjang pipa yang disebabkan oleh adanyaunsur-unsur terlarut dalam air pendingin yangbersifat reakti[ Dengan demikian dapat dikatakanbahwa berdasarkan hasil pengamatan yang telahdilakukan diperoleh bahwa keadaan pemipaansistem pending in sekunder reaktor sudah tidaklayak lagi digunakan. Oleh karena itu pemipaansistem pendingin sekunder RSG-GAS ini sudahperlu diganti dengan yang baru, agar pengoperasianreaktor tetap terjamin dalam keadaan aman danhandal.

KESIMPULAN

Dari uraian-uraian yang dikemukakan di atas dapatdisimpulkan bahwa :1. Pemipaan sistem pendingin sekunder RSG-GAS

telah mengalami penuaan.2. Keadaan terkini pemipaan sistem pendingin

sekunder RSG-GAS telah dapat diketahui.3. Dianjurkan agar penggantian pemipaan sistem

pendingin sekunder segera dilakukan.

DAFT AR PUST AKA

I. Anonimous, MPR 30. G.A. Siwabessy SafetyAnalysis Report, Vol: 2, 1989.

2. PAUL STARTHERS, Methodology forManagement of Ageing Reactor MechanicalCoumponent, ANSTO, Australia.

3. HENDRO PRASETY A, PengukuranKetebalan Pipa Pendingin Sekunder PA 0 IBR06 Dan PA02 BR02 RSG-GAS, Prosiding

418 ISSN 1410 - 8178 Syafrul, dkk

....*~-

t@~.~~



Seminar Penelitian dan Pengelolaan PerangkatNuklir PTAPB Yogjakarta, 2007.

4. HOWARD F. RASE and JAMES R.HOLMES, Piping Design for Process Plants,John Wiley and sons, Austin Texas 1963.

TANYA JAWAB

Rany S.);- Unsur-unsur reaktif apa yang dominan

menyebabkan terjadinya penipisan (kerusakan)pipa?

~ Bagaimana mekanisme kerusakan pipa yangdisebabkan oleh unsur-unsur reaktifterlarut?

Syafrul{> Unsur reaktif penyebab terjadinya penipisan

adalah inhibitor pencegah lumut yang bersifatbasa.

{> Terjadinya endapan unsur reaktif di saatreaktor shutdown dan air pendingin tidakmengalir.

A. Satmoko

);- Waktu konstruksi, pipa sekunder di desain untuktahan berapa tahun? Apakah kondisi sekarang

Syafrul, dkk

yang telah beroperasi 19 tahun sesuai denganprediksi?

~ Hasil pengukuran ketebalan terdapat titik denganketebalan 10 mm yang diduga dari deposit,apakah peralatan yang digunakan tidak bisamembedakan antara ketebalan pipa dan deposit?

Syafrul{> Umurdesain 30 tahun.

{> Diperkirakan deposit menyatu dengan pipasehingga alat yang digunakan tidak mampumembedakan ketebalan pipa dan deposit.

Umar Sahiful

);- Oalam analilis awal, hipotesis awal apakah yangmenyebabkan hasil ultrasonik tes terkecil danterbesar?

);- Ketebalan ± 1,5 mm pada pipa menjadikan perluadanya penggantian, seberapa lama dan seberapabahayakah jika penuaan ini terus berlanjut?

Syafrul{> Hipotesis awal usia operasi terlihat bercak

bercak yang mengindikasikan adanya prosespengkaratan pada pipa tersebut.

{> Bahaya, akan terjadi kebocoran dan akanmengganggu operasi reaktor.

419

ISSN 1410 - 8178

ev aluasi penuaan pemip aan sistem pendingin …digilib.batan.go.id/e-prosiding/file...

Documents