Korosi pada boiler di sisi api (fire side corrosion) adalah penyebab utama kerusakan pipa super heater dan reheater boiler. Adapun penyebab korosi boiler sisi api adalah adanya reaksi produk pembakaran dengan lapisan oksida pada permukaan pipa. Kerusakan ini dipengaruhi oleh bahan pipa, posisi pipa, suhu, tekanan dan komposisi kimia bahan bakar fosil.

Memahami mekanisme kerusakan pipa boiler dan menentukan titik kritis yang mengalami kerusakan paling banyak adalah pendekatan yang tepat untuk mencegah shut down boiler.

Kerusakan pipa yang mengarah ke penutupan pabrik, perbaikan atau penggantiannya memerlukan biaya sangat besar. Di sisi lain, karena alasan ekonomis, banyak yang menggunakan minyak residu dan batubara yang mengandung banyak pengotor (sodium, vanadium, sulfur, klorin, dll) yang memicu korosi.

Selama operasi boiler, deposit dengan titik leleh rendah seperti Na₂O·V₂O₄·11V₂O₅ (Tm = 535 °C) terbentuk pada permukaan pipa superheater dan reheater. Di sisi api sebuah pipa, lapisan oksida pelindung logam akan larut dalam endapan cair ini dan mempercepat korosi. Fenomena ini dikenal sebagai korosi sisi api (fire side corrosion) yang bisa terjadi secara umum maupun lokal dengan rasio 50 – 300 nanometer per jam. Dalam kondisi parah, bisa lebih cepat dan menurunkan masa pakai pipa menjadi kurang dari dua tahun.

Dalam sistem pembakaran, Natrium Sulfat dan oksida terbentuk dari reaksi Na, O, dan S. Vanadium bereaksi dengan oksigen membentuk V₂O₅ dan vanadat kompleks lainnya. Senyawa tersebut dikenal sebagai abu, berada di permukaan bahan dan menimbulkan korosi. Selama pembakaran, unsur-unsur ini bergabung membentuk berbagai jenis fase uap dan fase terkondensasi (senyawa cair). Senyawa cair ini menghancurkan lapisan oksida pelindung alami di permukaan material sehingga terjadilah korosi pada boiler.

Untuk mencegah bencana, penting untuk memahami dan memprediksi perilaku korosi pada boiler Anda. Suhu dan tekanan internal berbeda di berbagai bagian boiler. Penentuan titik kritis dan monitoring ketebalan pipa adalah pendekatan yang tepat

Secara ringkas, hasil penelitian yang dilakukan oleh Majid Asnavandi, dkk di jurnal Hindawi adalah sebagai berikut:

• Perbedaan produk korosi dan lapisan oksida pada pipa superheater dan reheater berasal dari posisi pipa superheater yang terpapar pada suhu yang lebih tinggi dan juga lebih banyak kotoran bahan bakar, terutama klorida logam alkali
• Komposisi kimia dan struktur produk korosi diselidiki dengan XRD dan hasilnya banyak kandungan Na₂SO₄ dan CrFe(VO₄)₂
• Hasil ini konsisten dengan data Spektroskopi X-ray Dispersive Energi (EDS) yang menunjukkan Fe, Cr, V, Na, O, dan S pada produk korosi
• Beberapa spesies korosif seperti S, V, Na, dan K dalam bahan bakar fosil menyebabkan pembentukan deposit pada permukaan pipa dan menyebabkan korosi parah
• Mekanisme korosi sangat bergantung pada komposisi bahan bakar kimia, suhu kerja boiler, jumlah udara berlebih, dan bahan pipa
• Pengotor bahan bakar membentuk deposit titik lebur rendah yang bersifat ionik dan mampu mentransfer elektron
• Vanadium memiliki keadaan oksidasi yang berbeda dan mudah teroksidasi menjadi VO, VO₂, dan V₂O₅
• Sulfur juga dioksidasi menjadi SO₂ dan SO₃ tergantung pada suhu dan jumlah kandungan oksigen dalam boiler dan bereaksi dengan kotoran bahan bakar
• Na₂SO₄ terdeteksi oleh XRD
• Tahap awal terbentuk film oksida di permukaan pipa
• Deposit Na₂SO₄ kemudian terbentuk
• Setelah itu, permukaan luar lapisan Na₂SO₄ mulai menjadi lengket dan menyerap partikel fly ash yang melarutkan lapisan oksida logam dan meningkatkan ketebalan deposit
• Dengan meningkatkan ketebalan deposit dan gradien suhu di dalamnya, lapisan endapan dan oksida mulai bergerak dan hanyut dari permukaan dan karenanya oksidasi lebih lanjut logam akan terjadi
• Klorin mengganggu pembentukan oksida pelindung
• Gambar mikroskopi menunjukkan bahwa klorin memecahkan lapisan oksida pelindung pada permukaan pipa superheater
• Campuran dengan jumlah kromium yang cukup untuk membentuk oksida kaya kromium dapat meningkatkan ketahanan terhadap klorinasi
• Garam vanadium juga menyerang permukaan logam dengan berbagai cara; mereka dapat bertindak sebagai pembawa oksigen atau mendistorsi lapisan oksida logam
• Selain itu, garam tersebut mampu melarutkan lapisan oksida pelindung

Kesimpulan dan Saran

• Untuk memperkirakan tingkat korosi pada boiler dan mencegah kegagalan yang tak terduga, boiler perlu sering diperiksa
• Pemantauan korosi pada boiler secara online adalah pendekatan yang tepat
• Probe harus ditempatkan pada titik-titik kritis (titik dengan tingkat korosi tertinggi)
• Titik kritis dalam boiler bahan bakar fosil telah ditentukan dengan pengukuran ketebalan
• Kerusakan terparah terjadi pada pipa superheater akhir

Untuk solusi menggunakan boiler chemical silakan hubungi kami.

Reff.: Penelitian korosi pada boiler oleh Asnavandi, dkk dalam Jurnal Hindawi