Makalah HIC

BAB I Pendahuluan

2.1

Latar Belakang Logam Ferro (besi dan baja) merupakan bagian yang sangat penting dalam

dunia industri, karena mulai dari bahan baku hingga tahap produksi dalam dunia industri selalu menggunakanya. Logam merupakan penghantar panas dan listrik yang sangat baik, logam memiliki sifat ulet, logam memiliki ketahanan aus yang baik. Namun logam juga mempunyai banyak kelemahan jika di bandingkan dengan unsur unsur lain, karena logam mudah terkorosi jika berinteraksi dengan lingkungan, Oleh karena itu korosi saangat merugikan misalnya: a. Dari segi biaya, korosi sangat mahal b. Korosi sangat memboroskan sumber daya alam c. Korosi sangat tidak nyaman bagi manusia dan terkadang sangat membahayakan d. Turunya mutu produk akibat terkontaminasi korosi [Toi’in.2009] Bentuk korosi sendiri ada bermacam macam antara lain: Korosi logam tak sejenis, Korosi selektif, Korosi celah, korosi sumuran dan korosi mikrobiologis, korosi retak tegang dan lain lain. Hydrogen Induced Cracking merupakan salah satu hydrogen Damage yang sering dijumpa dalam lingkungan berair dan asam pada pipa baja yang terpapar pada lingkungan yang berair dan asam.

2.2

Tujuan Hidrogen merupkan unsur yang melimpah di alam, terutama pada

liangkungan yang berair. Pada industry perminyakan digunakan pipa baja, penggunaan material ini memiliki resiko kerusakan akibat unsur hidrogen oleh karena

itu, dalam makalah ini dibahas mengenai mekanisme hydrogen Induced Cracking serta studi kasus pada sebuah material baja (ferrous).

2.3

Rumusan Masalah. Dalam proses korosi atau kerusakan akibat gas hydrogen, perlu di ketahui

mekanisme untuk mengatasi masalah yang timbul akibat hydrogen ini.

BAB II Tinjauan Pustaka

2.1

Sistem Perpipaan Dalam kegiatan sehari-hari, transportasi fluida (zat cair atau gas) dari satu

tempat ke tempat yang lainnya sangat fital bagi kehidupan. Untuk itu, dibentuklah sebuah sistem yang terdiri dari rangkaian pipa-pipa yang bertujuan untuk mendistribusikan fluida tanpa mengalami kebocoran. Sistem perpipaan juga dilengkapi dengan komponen-komponen seperti katup/valve, flange, belokan/elbow, percabangan, nozzle, reducer, support, isolasi, dan lain-lain.

Gambar 2.1 Sistem Perpipaan Minyak dan Gas Pipeline memiliki perbedaan dengan piping antara lain dari fungsinya, lokasi penggunaannya serta panjang totalnya. Seperti yang telah dijelaskan bahwa piping digunakan untuk mengalirkan fluida antara peralatan-peralatan yang beroperasi di suatu plant. Sementara pipeline lebih berfungsi untuk kebutuhan transmisi dan distribusi fluida dari suatu daerah ke daerah lainnya contoh pada Gambar 2.1. Secara umum pipeline dalam industri oil dan gas dibedakan menjadi tiga jenis.

1.

Export line, adalah pipeline yang menyalurkan minyak atau gas olahan dari platform satu ke platform yang lain (antar platform) atau antara platform dengan on-shoren facility.

2. Flowline, adalah pipeline yang menyalurkan fluida dari sumur pengeboran ke downstream process component yang pertama. 3. Injection line, adalah pipeline yang mengarahkan liquid atau gas untuk mendukung aktifitas produksi (contoh: air atau injeksi gas, gas lift, chemical injection). Dalam menentukan desain pipeline terdapat beberapa faktor yang menentukan antara lain [12]: 1. Jenis fluida yang didistribusikan. 2. Kondisi operasi 3. Pembebanan 4. Lokasi instalasi 5. Faktor ekonomi Faktor-faktor tersebut kemudian disesuaikan dengan standar yang telah dibuat oleh berbagai lembaga seperti API (American Petroleum Institute), ASME (The American Society of Mechanical Engineers), dan berbagai lembaga yang lainnya. Standar tersebut telah mengatur ketentuan-ketentuan desain pipeline agar memenuhi kriteria yang telah ditetapkan untuk mencapai kondisi operasi yang maksimal.

2.1

Hidrogen Sulfida. Gas H2S adalah rumus kimia dari gas hidrogen sulfida yang terbentuk dari 2

unsur hidrogen dan 1 unsur sulfur seperti pada Gambar 2.4. Satuan ukur gas H2S adalah PPM (part per million). Gas H2S disebut juga gas telur busuk, gas asam, asam belerang atau uap bau. Gas H2S terbentuk akibat adanya penguraian zat-zat organik oleh bakteri. Oleh karena itu gas ini dapat ditemukan di dalam operasi pengeboran minyak/gas dan panas bumi, lokasi pembuangan limbah industri, peternakan atau pada lokasi pembuangan sampah. Gas H2S mempunyai sifat dan karakteristik antara lain:

1.

Tidak berwarna tetapi mempunyai bau khas seperti telur busuk pada konsentrasi rendah sehingga sering disebut sebagai gas telur busuk.

2.

Merupakan jenis gas beracun.

3. Dapat terbakar dan meledak pada konsentrasi LEL (Lower Explosive Limit) 4.3% (43000 PPM) sampai UEL (Upper Explosive Limite) 46% (460000 PPM) dengan nyala api berwarna biru pada temperature 5000 F (2600C). 4. Berat jenis gas H2S lebih berat dari udara sehingga gas H2S akan cenderung terkumpul di tempat/daerah yang rendah. Berat jenis gas H2S sekitar 20 % lebih berat dari udara dengan perbandingan berat jenis H2S sebesar 1.2 atm dan berat jenis udara sebesar 1 atm. 5. H2S dapat larut (bercampur) dengan air (daya larut dalam air 437 ml/100 ml air pada 00C; 186 ml/100 ml air pada 400C). 6. 6. H2S bersifat korosif sehingga dapat mengakibatkan karat pada peralatan logam. Efek fisik gas H2S pada tingkat rendah dapat menyebabkan terjadinya 1. Gejala-gejala sakit kepala atau pusing. 2. Badan terasa lesu. 3. Rasa kering pada hidung, tenggorokan, dada, 4. Batuk-batuk dan 5. Kulit terasa perih.

2.2

Hydrogen Induced Cracking Plat baja untuk aplikasi sour gas dalam bentuk pipa penyalur disamping harus

memenuhi kualitas sifat mekanik tertentu, juga harus mempunyai ketahananterhadap Hydrogen Induced Cracking (HIC). HIC merupakan suatu bentuk kerusakan internal yang disebabkan oleh menjalamya retak secara paralel denganpermukaan baja tanpa diberi tegangan luar (external stress). retak ini cenderung terhubung antara retak satudengan yang lainnya karena tekanan hidrogen yangtimbul menghasilkan tegangan pada permukaan sekitarnya dan cenderung menghasilkan retak membentuk anak

tangga (stepwise), tergantung padadistribusi deformasi plastis dan tegangan geser. Didalam material baja pipa sour gas, atom hidrogen bisa berdifusi dengan cepat pada suhu operasional ke tempat dengan tegangan internal yang lebih tinggi seperti batas butir, inklusi dan daerah tegangan triaxial. Hydrogen Induced Cracking dapat menyebakan kerusakan pada jalur pipa, turbular, dan katup bertekan yang terkena pada lingkungan asam, seperti gas yang asam, minyak metah yang asam, dan lingkungan yang yang terkotaminasi H2S. 3 tahap terjadinya HIC 1. Formasi atom hydrogen pada permukaan dan terserap di permukaan. 2. Difusi atom hydrogen yang terabsorbsi kedalam substrate baja. 3. Penimbunan atom hydrogen pada Hydrogen Traps, seperti void disekitar inklusi pada matrix baja, yang terpenting meningkatnya tekanan dalam dan retak permulaan dan penjalaran. Perekahan terjadi jika atom hydrogen nascent diproduksi pada permukaan baja, dengan reaksi korosi pada kontaminasi H2S, larutan berair. H2S + Fe2+

FeS + 2H0

Atom hydrogen yang dihasilkan pada permukaan baja dapat bergabung membentuk molekul gas hydrogen, namun dihadapan sulfat atau cyanide, reaksi kombinasi diracuni (katalis negative mencegah pembentukan gas H2) sehingga atom hydrogen nascent berdifusi kedalam baja dari pada memebentuk gas hydrogen pada permukaan logam. Atom hydrogen yang masuk ke kisi logam dan menembus melewati logam dapat menyebabkan penggetasan dan kegagalan struktur pada jangkuan lingkungan. Hal ini secara pengamatan umum, jika atom hydrogen terserap dalam jumlah yang besar, logam dapat kehilangan keuletanya. Internal blister dapat terjadi jika hydrogen dalam jumlah yang besar berkumpul dalam area tertentu. Sejumlah kecil hydrogen

dapat bereaksi dengan komponen mikrostruktur paduan yang dapat menyebakan kerusakan, bila diterapkan beban dibawah tegangan lulunya. Semua fenomena tersebut merujuk pada hydrogen embrittlement. Spesi kimia yang dilaporkan mempercepat kerugian hydrogen diantaranya hydrogen sulfide, carbon dioksida, ion clore dan ion sianida dan ion ammonium. Beberapa spesi tersebut membantu pengisan hydrogen berat kedalam komponen baja dan dapat menyebabkan HIC yang menyebabkan kegagalan. Sangatlah penting untuk mencirikan kehebatan retakan pada lingkungan . sehingga keagresifan lingkungan dapat dimodifikasi dan atau memilih material yang tahan terhadap retakan. Kinerja baja secara umum dianggap dipengaruhi oleh 1. Kondidi material (komposis material, mikrostruktur, sifat mekanik) 2. Proses pabrik 3. Tegangan total 4. Pengaruh lingkungan. Agen kimia pada area lingkungan dapat mengakibatkan degradasi, dan tambahanya, degrasi adalah fungsi dari waktu, temperature, dan factor lainya. Paa proses tertentu efek tersebut mejadi rumit karena beberapa variable tidak bisa dicirikan, karena sifat rekakaya yang dinamis : sebagai contoh konsruksi hasil las di daerah kilang meliputi variasi tertentu pada komposis kima, mikrostruktur yang tidak homogen, dan tegangan sisa. Efek tersebut diperparah pengaruh dari lingkungan , yang menambah rumit situasi. Penilaian secara hati hati pada service yang berpengalaman, mengevaluasi kegagalan pada rencana pengujian dan penelitian laboratorium menjadi penting. Dan dapat meyediakan informasi yang berguna pada parameter layanan. 2.3

Hubungan Antara Hydrogen Induced Cracking dengan Hydrogen

Blistering.

Hidrogen blistering dapat tejadi akibat difusi tatom hidrigen nascent menembus baja dan penimbunan hydrogen pada perangkap hydrogen, khususnya void sekitar inklusi. Ketika atom hydrogen bertemu pada trap dan bergabung membentuk molekul gas H2 pada traps. Semakin banyak gas hydrogen yang terbentuk semakin meningkat tekanan, akibat formasi HIC. Blister terutama terjadi pada baja dengan kekuatan rendah (