Analisis Kegagalan Pelat Roller Coal Crusher Pada Circulating Fluidized Bed Boiler di PLTU Batu Bara

https://doi.org/10.22146/jmdt.72323

Faris Fadhil Utomo(1*), Mochammad Noer Ilman(2)

(1) Departemen Teknik Mesin dan Industri, Fakultas Teknik, Universitas Gadjah Mada. Jl. Grafika No. 2, Kompleks UGM, Yogyakarta 55281, Indonesia.
(2) Departemen Teknik Mesin dan Industri, Fakultas Teknik, Universitas Gadjah Mada. Jl. Grafika No. 2, Kompleks UGM, Yogyakarta 55281, Indonesia.
(*) Corresponding Author

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.


Keywords


Coal crusher, Aus, Hadfield steel, Hardfacing, SMAW, Retak pembekuan.

Full Text:

PDF


References

[1] Lihua Z., and Yin L., “Operation and Maintenance of Coal Handling System in Thermal Power Plant”, Procedia Engineering 26 (2011) 2032 – 2037. doi:10.1016/j.proeng.2011.11.2401

[2] Sopiyan, Syamsuir, and Yos N., “EVALUASI HASIL HARDFACING ELEKTRODA HV 350 PASCA QUENCHING MEDIA AIR, COOLANT DAN OLI”, Jurnal Kajian Teknik Mesin Vol.4 No. 2; Agustus 2019. E – ISSN 2406-9671

[3] Sandra M.S., Gunomo D., Ary M.A., and Marsa H.W., “Proses Pengerasan Permukaan untuk Meningkatkan Nilai Kekerasan dan Ketahanan Aus pada Pisau Shaktiman Rotary Mulcher”, Jurnal Keteknikan Pertanian Tropis dan Biosistem Vol. 5 No. 2 108-116.

[4] G. Pintaude, F.G. Bernardes, M.M. Santos, A. Sinatora, and E. Albertin, “Mild and severe wear of steels and cast irons in sliding abrasion”, Wear 267 (2009) 19–25. doi:10.1016/j.wear.2008.12.099

[5] Imam P.M., and Sarjito J.S., “ANALISIS KEKUATAN SAMBUNGAN LAS SMAW (SHIELDED METAL ARC WELDING) PADA MARINE PLATE ST 42 AKIBAT FAKTOR CACAT POROSITAS DAN INCOMPLETE PENETRATION”, KAPAL, Vol. 5, No.2, Juni 2008.

[6] W.D. Callister, Jr., and D.G. Rethwisch, “Materials Science and Engineering An Introduction, 2010. ISBN 978-0-470-41997-7

[7] “Standard Test Methods for Tension Testing of Metallic Materials”, ASTM E8/8M – 13a. DOI:10.1520/E0008_E0008M-13A

[8] https://www.twi-global.com/technical-knowledge/faqs/faq-what-is-charpy-testing, 2021. Accessed: December 2nd, 2021

[9] G.W. Stachowiak, “Wear – Materials, Mechanisms and Practice”, 2005. ISBN-13: 978-0-470-01628-2

[10] “Properties and Selection: Irons Steels and High Performance Alloys”, ASM Handbook, Vol. 1, 1993.

[11] A. Di Schino, I. Salvatori, and J.M. Kenny, “Effects of martensite formation and austenite reversion on grain refining of AISI 304 stainless steel”, Journal of Materials Science 37 (2002) 4561 – 4565. DOI: 10.1023/A:1020631912685

[12] J.C. Lippold, “Welding Metallurgy and Weldability”, 2015. ISBN 978-1-118-23070-1

[13] “Spesification for Stainless Steel Electrodes for Shielded Metal Arc Welding”, American Welding Society A5.4-92, 1992. ISBN 0-87171-385-3

[14] “Spesification for Surfacing Electrodes for Shielded Metal Arc Welding”, American Welding Society A5.13:2000, 2000. ISBN 0-87171-607-0

[15] H. Cong-cong, H. Peng-fei, and Z. Bai-lin, “Numerical Simulation of the Effect of Crack on the Tensile Mechanical Properties of Graphene”, 2012 Third International Conference on Digital Manufacturing & Automation. DOI 10.1109/ICDMA.2012.133

[16] M.Z. Jin, T.F. Zhao, and C.Q. Chen, “The effects of micro-defects and crack on the mechanical properties of metal fiber sintered sheets” International Journal of Solids and Structures 51 (2014) 1946–1953. http://dx.doi.org/10.1016/j.ijsolstr.2014.02.004

[17] “Friction, Lubriation, and Wear Technology”, ASM Hanbook, Vol. 18, 1992.

[18] G.M. Boyd, “Brittle Fracture in Steel Structures”, 1970. ISBN 0 408 70042 4



DOI: https://doi.org/10.22146/jmdt.72323

Article Metrics

Abstract views : 680 | views : 757

Refbacks

  • There are currently no refbacks.


Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-ShareAlike 4.0 International License.