KOROSI EROSI PADA PUMP IMPELLER

DI INDUSTRI PERTAMBANGAN

Abstrak

Pompa sentrifugal berfungsi untuk memindahkan slurry yang mengandung asam sulfat yang memiliki pH 2. Impeller adalah bagian dari pompa yang berputar dan berfungsi mengubah tenaga mesin ke tenaga kinetik. Ditemukan kasus di mana pompa tidak lagi mampu mengalirkan slurry seperti syarat dan kapasitas yang dianjurkan. Banyak Kemungkinan penyebab kasus ini. Beberapa pengamatan dilakukan untuk mengetahui penyebab kegagalan: pengamatan visual dan sifat material dan pengamatan kondisi kerja. Dari hasil pengamatan diketahui penyebab dari kegagalan yaitu: akibat tumbukan dan gesekan dari partikel-partikel yang terdapat dalm fluida yang merusak lapisan pelindung, solusi yang dilakukan dengan mengganti material yang lebih keras atau dengan memperkecil ukuran partikel.

Kata kunci : Impeller, material, kegagalan, fluida, lapisan pelindung

I. PENDAHULUANIndustri pertambangan, pengolahan mineral dan ekstraksi metalurgi,

sangat rentan terhadap korosi dengan banyaknya berbagai media korosif, untuk mencegah terjadinya korosi salah satunya dengan pertimbangan memilih material yang cocok untuk lingkungan kerja di industri pertambangan. Jika sudah terjadi korosi maka akan berpengaruh terhadap biaya operasi dan produktivitas. Korosi yang terkait dengan industri pertambangan dapat dicirikan sebagai serangan elektrokimia dan ditingkatkan oleh abrasi. Semua penyebab serangan korosi di industry pertambangan banyak tersedia, termasuk air sangat konduktif, media grinding, material yang berbeda, oksigen, kisaran pH yang besar, dan adanya banyak dikenal jenis korosif dalam larutan. atmosfer Tambang dan air tambang yang unik karena sangat bervariasi dari tambang ke tambang. Misalnya, suhu telah ditemukan berkisar dari sekitar 5 sampai 30 ° C (40 sampai 90 ° F) di tambang batubara dan di atas 40 ° C (100 ° F) di tambang logam. Refrigerasi dan pengkondisian udara menjadi perlu untuk memperbaiki kondisi kerja. Tingkat kelembaban antara 90 dan 100% adalah biasa. Air tambang juga bervariasi dalam kandungan mineral, pH, dan korosivitas.

Kandungan mineral dari air tambang dimulai dengan pemecahan mineral besi sulfida, terutama pirit dan Marcasite, yang umumnya terkait dengan jenis paling mineralisasi. Oksidasi pirit menghasilkan asam sulfat (H2SO4). Akibatnya, tambang air dengan pH serendah 2 diproduksi. Air asam

mempercepat pemecahan mineral, meningkatkan konsentrasi silikon (Si4+), aluminium (Al3+), kalsium (Ca2+), magnesium (Mg2+), dan ion mangan di perairan tambang. Mikroorganisme anaerobik dan aerobik yang terkenal penyebab yang memproduksi korosi. Prinsipnya menghasilkan asam spesies tersebut Thiobacillus tio-oxydans, jenis aerobik (Ref 3, 5). Kehadiran mereka mengoksidasi senyawa sulfur atau belerang, menghasilkan H2SO4 dan berkontribusi terhadap keasaman air tambang. spesies bakteri aerobic yang lain, Ferrobacillus ferro-oxydans, terkait dengan jenis Thiobacillus. Ketika kedua jenis bakteri tersebut hadir, efek sinergis mereka telah dilaporkan meningkatkan produksi H2SO4 dengan empat kali dibandingkan dengan tingkat produksi saat tidak ada bakteri yang hadir (Ref 6). Air tambang asam yang dihasilkan oleh mikroorganisme ini dapat mendekati kondisi yang sangat asam. Korosi pada pompa dan sistem perpipaan terkenal di industri pertambangan dan pengolahan mineral. Indikasi pertama dari pompa yang terkorosi adalah ketika pompa tidak lagi dapat memenuhi kebutuhan aliran dari kapasitas dan persyaratan yang dianjurkan. Juga, permukaan luar yang berkarat. Korosi yang rentan terjadi pada Pump and Piping Systems adalah korosi erosi.

II. DASAR TEORI

II.1. Korosi ErosiKorosi Erosi meupakan kerusakan kumulatif yang ditimbulkan oleh reaksi

korosi elektrokimia dan efek mekanis dari gerakan relatif antara elektrolit dan permukaan korosi. Korosi Erosi dapat juga didefinisikan sebagai degradasi yang dipercepat akibat adanya gerak relatif. Gerakan disini pada umumnya adalah gerakan dengan kecepatan tinggi yang diikuti dengan efek abrasi dan pengausan mekanis. Permukaan yang beralur dan berombak menandakan arah karakter dari bentuk kerusakan ini. Korosi Erosi dapat ditemukan pada sistem perpipaan (terutama pada bend, elbow dan joint), valve, pompa, nozzles, heat exchangers, turbine blades, baffles dan penggilingan. Impingement dan Cavitation adalah bentuk khusus dari korosi erosi.

Secara teoritis selain dipengaruhi oleh kecepatan fluida atau corrosive environment lainnya, laju korosi erosi juga erat hubungannya dengan pH dan temperatur pada sistem dimana korosi erosi terjadi, apabila pH semakin rendah maka laju korosi erosi akan semakin tinggi, apabila temperatur semakin tinggi korosi erosi semakin tinggi.

II.2. Pump and Piping Systems

Pompa sentrifugal dipakai pada sebagian besar industri pertambangan untuk memindahkan atau transport slurry. Slurry adalah campuran fasa padat dan cair seperti pasir dan air, kaolin, slurry pada proses zinc hydromelallurgy, dan lain-lain. Umur dari pompa ini bisa mencapai beberapa minggu sampai dengan beberapa tahun operasi bergantung pada jenis dan karakteristik slurry yang diangkutnya. Terdapat banyak masalah yang terjadi pada pompa sentrifugal ini saat operasinya, masalah tersebut antara lain: aus, erosi, korosi, kavitasi dan lain-lain. Pompa sentrifugal tersusun atas bebrapa komponen, antara lain: impeller, volute atau cashing, shaft sleeve, dan lain-lain. Bagian yang paling sering dan parah mengalami kerusakan adalah impeller.

Impeller adalah bagian dari pompa yang berputar dan berfungsi mengubah tenaga mesin ke tenaga kinetik. Impeller yang digunakan merupakan impeller pompa sentrifugal. Pada proses produksi kaolin pompa ini berfungsi untuk memompakan slurry dari slurry pool ke mesin press untuk dipisahkan dengan air. Kaolin merupakan massa batuan yang tersusun dari material lempung dengan kandungan besi yang rendah, dan umumnya berwarna putih atau agak keputihan. Kaolin mempunyai nama kimia alumunium silikat hidrat dengan simbol kimia Al2O3·2SiO2·2H2O serta memiliki banyak aplikasi di industri.

Gambar 3.2 sketsa Pump impeller

III. DATA PENGAMATAN3.1 Pengamatan Visual dan Sifat Material

Gambar 1.1 impeller yang terkena serangan korosi Erosi

Bagian yang paling parah terkena serangan korosi erosi adalah bagian tepi dari pump impeller. Dari data yang didapatkan bahwa material yang digunakan adalah ACI-CN-7M Stainless steel cast.

Tabel.1 komposisi kimia ACI-CN-7M Stainless steel cast

Unsur Persentase (%)C 0,07 maxCr 18-22Ni 21-31Mn 1,5 maxCu 3-4% Mo 2-3%Si 1% maximum Fe 31-44% (ballance)

Tabel.1 Mechanical Properties 300 series Austenic Stainless steel

ACI CN-7M merupakan material yang tahan terhadap korosi terutama lingkungan H2SO4.

3.2 Pengamatan Kondisi KerjaPump Impeller ini digunakan dilingkungan industri pertambangan, seperti

yang sudah dijelaskan diatas industri pertambangn begitu rentan terhadap terjadinya korosi Telah dilaporkan bahwa pump impeller ini mengalami korosi erosi setelah kontak langsung dengan H2SO4 panas yang hadir dalam bentuk padatan, H2SO4 diperoleh dari mineral besi sulfida terutama pirit dan Marcasite, yang umumnya terkait dengan jenis paling mineralisasi. Oksidasi pirit menghasilkan asam sulfat (H2SO4). Akibatnya air tambang menjadi asam dengan pH 2. Karena terbatasnya data yang diperoleh maka kami mengambil asumsi untuk temperature operasi dari pump impeller ini pada suhu diatas 40oC. Pump Impeller digunakan untuk memompakan slurry dengan kandungan air kurang lebih 80% dari slurry pool ke mesin press dengan tujuan untuk mengurangi kadar air menjadi maksimal 35%.

IV. ANALISA KEGAGALAN DAN SOLUSIMaterial yang digunakan tahan terhadap korosi karena adanya lapisan

pelindung yang terbentuk dibagian permukaan material, material ini memang dibuat khusus untuk ketahanan terhadap asam sulfat (H2SO4). Jika dilihat dari kondisi kerja pada komponen ini memang sangat memungkinkan terjadinya korosi erosi, karena banyaknya partikel-partikel yang terdapat dalam slurry dan kecepatan fluida yang tinggi merupakan faktor utama penyebab terjadinya korosi erosi pada kompenen ini. Kondisi lingkungan yang termasuk asam kuat dan diperparah dengan hadirnya bakteri yang dapat meningkatkan produksi H2SO4 sampai empat kali lipat, Kondisi H2SO4 juga dalam keadaan panas. Menuurt Luce paduan ini cocok smapai T= 80oC dan [H2SO4] = 50 %, diperkirakan karena temperatur dan konsentrasi H2SO4 yang tinggi juga berperan dalam kegagalan ini. Adapun mekanisme terjadinya korosi erosi pada pump impeller ini, sebagai berikut.

1. Partikel-partikel yang terdapat dalam fluida menumbuk dan bergesekan langsung dengan permukaan logam, dan kecepatan fluida yang tinggi mengakibatkan tumbukan dan gesekan semakin keras, sehingga merusak lapisan pelindung dan terjadi pengikisan dipermukaan.

2. Lapisan pelindung telah rusak dan H2SO4 mulai berperan, kondisi H2SO4 yang dalam keadaan panas dengan konsentrasi yang tinggi dan

adanya aspek mekanis dari fluida dan partikel dalam fluida semakin meningkatkan laju korosi, logam semakin terkikis dan terbentuk permukaan yang tidak rata. Serangan ini akan terus berlanjut mengikis dan merusak lapisan pelindung yang baru saja terbentuk, rusaknya lapisan pelindung tersebut akan mengakibatkan serangan lebih lanjut pada logam yang lebih dalam sampai membentuk cekungan.

Gambar 4.3 grafik isocorrosion untuk ACI CN-7M dalam asam sulfat

Dari mekanisme tersebut dapat disimpulkan bahwa logam tidak tahan terhadap tumbukan dan gesekan yang terjadi yang mengakibatkan terjadinya erosi dan merusak lapisan pelindung, maka solusi untuk mengatasi kasus kegagal ini bisa dilakukan dengan cara:

Gunakan lebih besar diameter pipa untuk mengurangi kecepatan aliran fluida untuk mengurangi tumbukan yang berlebihan, tetapi apabila hal ini dilakukan akan berpengaruh pada kapasitas produksi serta kualitas dari produk. Kapasitas produksi jelas akan menurun karena kecepatan alir kita turunkan sehingga memerlukan waktu yang lebih lama untuk satu proses press, sedangkan qualitas akan menurun karena kadar air yang diperoleh dari proses press akan naik karena kecepatan alir diturunkan.

Menggunakan logam yang lebih keras yang tahan terhadap korosi erosi, yaitu : ACI CD-4MCu

Memperkecil ukuran-ukuran partikel yang terdapat dalam fluida.

V. KESIMPULAN

Kerusakan pada pump impeller ini akibat material tidak tahan terhadap korosi erosi yang disebabkan oleh tumbukan dan gesekan partikel-partikel yang terdapat dalam fuida dan sifat fluida yang korosif dalam keadaan panas.

Solusi untuk mengatasi masalah tersebut dengan mengganti material menggunakan ACI CD-4MCU

Memperkecil uk uran-ukuran partikel yang terdapat dalam fluida.

REFERENSI

1. ASM Metals Handbook vol 13 – Corrosion 2. Mars G.Fontana “ Corrosion Engineering 3rd ” McGraw-Hill, New York,

1986.3. Badan Geologi, Pusat sumber daya geologi “Pemanfaatan dan

permasalahan mineral sulfida” (diakses tanggal 10 juni 2012)http://psdg.bgl.esdm.go.id/index.php?option=com_content&view=article&id=491&Itemid=395

4. sri bimo pratomo “Materi kuliah logam teknik “

5. “The Corrosion Resistance of Nickel-Containing Alloys in Sulfuric Acid

and Related Compounds” The International Nickel Company, Inc. 6. Sri Nugroho, Singgih Puji Raharjo “Analisis kegagalan Impeller Slurry

pump di industry kaolin” Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Diponegoro.

7. Dimas Yusuf, Daniel M. Rosyid, Soegiono “Risk Assessment Pada Valve dan Bend Akibat Korosi Erosi” Teknik Kelautan, Institut Teknologi Surabaya.

KOROSI EROSI PADA PUMP IMPELLER

DI INDUSTRI PERTAMBANGAN

Diajukan untuk memenuhi syarat penilaian mata kuliah inspeksi korosi

Oleh :

Supendi 2613091037

Dayen Dwi S. 2613081042

JURUSAN TEKNIK METALURGI

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS JENDERAL ACHMAD YANI

BANDUNG

2012