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. PENDAHULUAN

Industri 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

2.1. Korosi Erosi

Korosi 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.

2.2. 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 PENGAMATAN

3.1 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 max

Cr 18-22

Ni 21-31

Mn 1,5 max

Cu 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 Kerja

Pump 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 SOLUSI

Material 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=ar

ticle&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