Rancangan Penelitian: Variasi Ukuran Partikel NiCr Composite untuk Boiler Batubara

RANCANGAN PENELITIAN
Variasi Ukuran Partikel NiCr Matrix Composite
pada Aplikasi Boiler Tubes Batubara dengan
Metode High Velocity Oxygen Fuel
ERIE MARTIDES
23714009
Pembimbing:
Dr. Husaini Ardy
Dr.Eng Budi Prawara
Program Studi Ilmu dan Teknik Material
Fakultas Mesin dan Dirgantara
Institut Teknologi Bandung
2015
Latar Belakang dan Permasalahan
Konsumsi tenaga listrik di
Indonesia
Proyeksi Kebutuhan Tenaga Listrik
Periode Tahun 2015 - 2024
Sumber : Rencana Umum Penyediaan Tenaga Listrik (RUPTL) PT.PLN (Persero) 2014-2024
Latar Belakang dan Permasalahan
Program Percepatan Pembangunan
Pembangkit Listrik
Proyek Percepatan Pembangkit
10.000 dan 35.000 MW 
Menggunakan Batubara (sebagai
bahan bakar)
Minyak Bumi vs Batubara
Sumber : Rencana Umum Penyediaan Tenaga Listrik (RUPTL) PT.PLN (Persero) 2014-2024
Latar Belakang dan Permasalahan
Batu Bara pada
Pembangkit Listrik
Batubara kualitas Rendah ???
FAILURE
!!!!!!
Latar Belakang dan Permasalahan
Kerusakan Pada Boiler Tubes
karena Kualitas Batubara yang
Rendah
Latar Belakang dan Permasalahan
Pencegahan Kegagalan Karena
Erosi dan Korosi pada boiler
tubes
Mengganti Material
(Supper Alloy)
INHIBITOR
WHY COATING???
 Dapat di gunakan untuk aplikasi
temperatur tinggi
 Dapat
meningkatkan
sifat
mekanik material
 Dapat digunakan dalam jangka
waktu yang lama
COATING
Metallic
Coating
Sumber : Narayan,R., Än Introdustion to metallic Corrosion and its Prevention”
Non-Metallic
Coating
Latar Belakang dan Permasalahan
Penelitian Pengembangan Material Ketahanan Erosi & Korosi Temperatur Tinggi
Bennet et.al  Deposisi Lapisan Stainless Stell type 310 (air plasma air)
B.S. Sidhu  Deposisi Lapisan NiCr (flame spraying & plasma spraying) +
Laser remelting (increase of density)
Berger et,al  Deposisi lapisan multi layer Cr dan CrN pada HSS (reactive
magnetron sputtering)
Neville et,al  Deposisi WC-MMCs (Plasma Transferred Arc)
MATERIAL KERAS
MATERIAL ULET
Modifikasi Metal Matrix Composite dapat meningkatkan Kekerasan dan
Ketahanan Aus
Tujuan Penelitian


Mendapatkan jenis coating yang sesuai untuk aplikasi pada
kondisi yang membutuhkan ketahanan erosi dan korosi
temperatur tinggi.
Meningkatkan kekerasan dan ketahanan terhadap erosi
dan korosi temperatur tinggi pada material boiler batu
bara (ASTM A213 T91)
Diagram Alir Penelitian
Studi Literatur
Pengurangan ukuran butiran serbuk NiCr dengan proses
Ball milling. Target : 120, 270 dan 400 mesh
Persiapan Serbuk NiCr, WC12Co, Cr3C2, perbandingan
komposisi matriks dan reinforced (%wt)
60 : 40 / 70 : 30
Karakterisasi Coating :
• Microhardness test
Metallografi
SEM
Surface Roughness Test
XRD
Pengujian Aus
(High temperatur erosive wear)
Penimbangan Berat Spesimen
Pengujian Siklus Pemanasan dan
pendinginan
(Thermal Shock Resistance)
Penimbangan Berat Spesimen
Proses Blending
NiCr (120, 270, 400) - WC12Co
NiCr (120, 270, 400) – Cr3C2
Preparasi peralatan Pengujian Erosion
Wear
Karakterisasi Serbuk:
SEM/EDS
Analisis Data
Preparasi Substrate:
Grit Blasting, masking, cleaning
Proses pelapisan (coating)
HVOF Thermal Spray
Kesimpulan
Ruang Lingkup dan Batasan
Metal Coating
Reinforced
NiCr
Cr3C2 dan W12Co
MMC berbasis Nikel
(NiCr)
(Variasi
ukuran partikel 120,
270 dan 400 mesh)
Konstan parameter:
Jarak : 200 mm
Panjang Torch: 300 mm
Tekanan Udara: 6,2 bar
Tekanan O2: 8 bar
Tekanan Propane: 5,5 bar
Tekanan N2 : 5 bar
Reinforced: WC12Co
dan Cr3C2
Komposisi 70 : 30 dan 60:40
High Velocity Oxygen Fuel
BAJA (ASTM 213 T91)
Sumber : Husaini Ardi, et.al “Pengaruh Jarak Penyemprotan Feedstock Cr3C2-NiAl-Al2O3 terhadap ketahanan Impak Lapisan Hasil
Thermal Spray”, 2012
Rancangan Penelitian dan Identifikasi Sampel
No
Code
Sampel
Matriks
Ukuran
Partikel
Partikel
Penguat
Komposisi
Matrik : Penguat
1
NC – 173
NiCr
120
Cr3C2
70 : 30
2
NC – 164
NiCr
120
Cr3C2
60 : 40
3
NC – 273
NiCr
270
Cr3C2
70 : 30
4
NC – 264
NiCr
270
Cr3C2
60 : 40
5
NC – 473
NiCr
400
Cr3C2
70 : 30
6
NC – 464
NiCr
400
Cr3C2
60 : 40
7
NW – 173
NiCr
120
WC12Co
70 : 30
8
NW – 164
NiCr
120
WC12Co
60 : 40
9
NW – 273
NiCr
270
WC12Co
70 : 30
10
NW – 264
NiCr
270
WC12Co
60 : 40
11
NW – 473
NiCr
400
WC12Co
70 : 30
12
NW – 464
NiCr
400
WC12Co
60 : 40
HIPOTESIS

Penambahan partikel keras berupa WC12Co (tungsten carbide)
dan Cr3C2 dalam Ni (Nickel) matriks akan meningkatkan sifat
ketahanan aus erosi (erosion wear) dan ketahanan terhadap high
temperature corrosion.

Variasi ukuran partikel matriks (NiCr) yaitu 120, 270 dan 400
mesh yang ditambahkan partikel keras (WC12Co dan Cr3C2)
dengan perbandingan masing-masing 70:30 dan 60:40 akan
meningkatkan sliding properties terhadap tumbukan (erosion).

Semakin halus ukuran partikel matriks dengan penambahan
jumlah partikel penguat yang semakin banyak, akan
menghasilkan nilai kekerasan yang tinggi serta ketahanan erosi
yang baik