Publisher

UGMUGM

Journal Journal of Mechanical Design and TestingJournal of Mechanical Design and Testing Abstract

Salah satu alat yang digunakan untuk mengolah batu bara sebelum dimasukkan dan dibakar di dalam ruang bakar boiler pada Pembangkit Listrik Tenaga Uap (PLTU) batu bara dengan circulating fluidized bed (CFB) boiler adalah coal crusher. Salah satu masalah yang timbul pada alat tersebut adalah keausan pada gigi-gigi pelat yang bisa berdampak pada penurunan efisiensi pembakaran di boiler. Untuk mengatasi masalah ini, diperlukan repair weld untuk meningkatkan kekerasan permukaan (hardfacing) dengan menggunakan shielded metal arc welding (SMAW). Penelitian ini bertujuan mempelajari karakteristik material Hadfield steel yang digunakan sebagai pelat roller coal crusher di suatu PLTU batu bara CFB boiler pada kondisi sebelum perlakuan (as received) dan sesudah mengalami hardfacing (repair weld) menggunakan proses SMAW. Pada penelitian ini, perlakuan hardfacing dilakukan dengan menggunakan 3 jenis elektroda las SMAW, yaitu: AWS A5.4 E309-16, AWS A5.13 EFeMn-A, dan CHR 212, masing-masing untuk lapisan dasar, lapisan tengah dan permukaan atas dari gigi pelat. Selanjutnya dilakukan pengujian yang meliputi: uji komposisi kimia material, pengamatan struktur mikro, uji kekerasan mikro Vickers, uji tarik, uji impak, uji keausan, dan fraktografi. Hasil penelitian menunjukkan bahwa pelat as received dengan struktur mikro berupa austenite cenderung rentan terhadap keausan (impact wear) pada gigi pelat saat dioperasikan karena kekerasan relatif rendah, yaitu sekitar 216 HV. Untuk pelat repair weld, struktur mikro berupa austenite pada lapisan AWS A5.4 E309-16 dan AWS A5.13 EFeMn-A dengan bentuk columnar dendritic sedangkan pada bagian permukaan gigi pelat yang dibuat dari elektroda CHR 212 berupa martensite dan austenite. Adanya struktur mikro berupa martensite pada permukaan gigi hasil dari repair welding ini menyebabkan peningkatan nilai kekerasan (700 HV) dan nilai ketahanan aus namun diikuti dengan penurunan ketangguhan impak dan kekuatan tarik akibat terjadinya retak las yang berupa retak pembekuan (weld solidification cracking) dan hydrogen-induced crack.

Conclusion

1) Gigi-gigi pada pelat as received yang terbuat dari ASTM A128 Grade A mempunyai struktur mikro austenite yang relatif lunak sehingga mudah mengalami impact wear saat proses menghancurkan batu bara.2) Gigi pelat as received ini memiliki nilai kekerasan antara 200–400 HV, nilai kekuatan luluh dan tarik sebesar 464,56 dan 561,30 N/mm², nilai energi impak dan ketangguhan impak sebesar 92,83 J dan 1,05 J/mm², nilai kedalaman laju keausan antara 1,08–2,25 ×10⁻¹ mm/jam dengan perkiraan umur pakai sekitar 44 jam, dan permukaan patah bertekstur kasar (patah getas).3) Material logam induk pelat repair weld berjenis ASTM A128 Grade A atau B‑2 dengan struktur mikro austenite.Sedangkan pada bagian giginya terdiri dari tiga jenis daerah logam las, yaitu.13 EFeMn‑A, dan CHR 212 dengan struktur mikro berupa martensite dan austenite yang berbentuk columnar dendritic.Gigi pelat repair weld pada bagian atas memiliki nilai kekerasan antara 600–750 HV, nilai kekuatan luluh dan tarik sebesar 0 dan 266,18 N/mm², nilai energi impak dan ketangguhan impak sebesar 4 J dan 0,069 J/mm², nilai kedalaman laju keausan antara 7,78 ×10⁻²–2,29 ×10⁻¹ mm/jam dengan perkiraan umur pakai sekitar 70 jam, dan permukaan patah yang terdiri dari dua daerah, yaitu.daerah bertekstur kasar, dan daerah bertekstur halus.4) Pada gigi pelat repair weld ditemukan dua jenis retakan, yaitu.Selain itu, gigi pelat repair weld mengalami perubahan sifat dari ulet menjadi getas, yang disertai dengan penurunan kekuatan mekanik material, yang berpotensi menyebabkan patah pada material di masa mendatang.5) Penggetasan dan penurunan kekuatan mekanik pada gigi material repair weld kemungkinan disebabkan oleh panas berlebih saat proses pengelasan.Hal tersebut menyebabkan terjadinya difusi hidrogen ke dalam logam las yang kemudian berdampak pada terbentuknya retak pembekuan dan hydrogen‑induced crack di dalam logam las tersebut.

Future Research

Pertama, lakukan studi sensitivitas parameter pengelasan SMAW (kalibrasi arus, tegangan, dan jumlah layer) guna menentukan kombinasi yang meminimalkan retak pembekuan dan hydrogen‑induced cracking sambil mempertahankan peningkatan kekerasan pada alat pelat; kedua, terapkan teknik pembersihan elektroda dan perlindungan lingkungan (misalnya penggunaan elektroda dry‑type) untuk mengurangi kontaminasi hidrogen selama proses pengelasan, sehingga meningkatkan ketangguhan impak; ketiga, evaluasi penggunaan lapisan surface coating pasca hardfacing (misalnya PVD atau coating keramik) yang dapat menambah ketahanan aus sekaligus menurunkan risiko pengembangan retak pada logam las, guna memperpanjang umur pakai pelat roller coal crusher.

References

1. Analisis Kegagalan Pelat Roller Coal Crusher Pada Circulating Fluidized Bed Boiler di PLTU Batu Bara... journal.ugm.ac.id/jmdt/article/view/72323Analisis Kegagalan Pelat Roller Coal Crusher Pada Circulating Fluidized Bed Boiler di PLTU Batu Bara journal ugm ac jmdt article view 72323

Metadata

File size	992.41 KB
Pages	11
DMCA	Report