Korosi pada boiler kerap terjadi, karena bahannya terbuat dari baja.

Pengendalian Korosi Boiler merupakan ilmu yang penting untuk dipelajari, karena menyangkut umur ekonomis dalam pemakaian boiler. Perawatan yang baik akan memperpanjang umur mesin, sedangkan mekanisme perawatan yang keliru akan memperpendek umur pemakaian boiler.

Boiler sering kita temui dalam sejumlah industri sebagai media pemanas air/steam ataupun fluida lain. Air/fluida ini yang kemudian digunakan untuk penyuplai panas pada unit-unit pabrik. Oleh karena itu keberadaan boiler dalam suatu pabrik diibaratkan sebagai pusat nadi operasi pabrik dengan nilai investasi yang tidak sedikit.

Jenis-jenis Boiler

Umumnya ada dua tipe boiler yaitu firetube boiler dan watertube boiler. Firetube boiler adalah boiler dengan sumber pemanas (heater) berada di tube dan fluida terpanaskan (heated) di shell, berkebalikan dengan watertube boiler dengan sumber pemanas (heater) berada di shell dan fluida terpanaskan (heated) di tube. Adapun klasifikasi boiler berdasarkan operating pressurenya (tekanan operasi) yaitu low pressure boiler dan high pressure boiler (>15 psig).

Pengendalian korosi boiler

Gambar 1. Perbedaan Fire Tube dan Water Tube Boiler

Dalam setiap unit boiler kendala umum yang terjadi umumnya adalah kendala pada pembakaran, control panel, valve dan piping, dan yang tak kalah penting adalah kendala seperti korosi yang dapat mengurangi usia dari boiler itu sendiri.

Pengendalian Korosi Boiler

Apa arti korosi dan apa penyebabnya?

Korosi adalah deteriorasi suatu metal sebagai hasil dari reaksi kimia antara metal tersebut dan lingkungannya. Metal yang mengalami korosi akan mengalami kerusakan dan dapat berakibat fatal di beberapa kasus.

Reaksi korosi seperti di bawah ini pada situasi netral atau basa.

Anoda Besi : Fe →Fe2+ + 2e

Katoda Besi : ½ O2 + H2O + 2e → 2OH

Reaksi di atas akan menghasilkan

Fe + ½ O2 + H2O → Fe2++ OH ,

yang akan terus teroksidasi sampai membentuk Fe(OH)3 , sehingga muncul reaksi   

Pengendalian korosi boiler

Sedangkan dalam suasana asam, korosi besi lebih besar karena terjadi dua tahap reduksi.

Anoda Besi : Fe →Fe2+ + 2e

Katoda Besi : O2 + 4H+ + 4e → 2H2O

2H+ + 2e → H2

Pada boiler yang merupakan serangkain vessel tertutup beserta piping linenya, sumber korosi boiler lebih spesifik berasal dari fluida terpanaskan (heated), biasanya berupa demineralized water dan kondisi operasi boiler itu sendiri (temperature dan tekanan).

Laju korosi semakin meningkat apabila temperature semakin tinggi, kecepatan fluida tinggi, pH terlalu asam atau basa, dan bahkan adanya impurities dari air umpan boiler.

Penanganan Boiler Water secara Umum

Permasalahan yang umum terjadi pada boiler khususnya pada bagian fluida terpanaskan yaitu korosi dan scaling pada kasus tertentu. Tingginya temperature operasi pada boiler untuk mengubah air menjadi steam atau hot water merupakan salah satu penyebab utama tingginya laju korosi boiler, selain tentu saja adanya impurities dan gas-gas terlarut.

Hal ini tentu tidak dapat dihindari karena boiler memang didesain untuk bekerja pada temperature tinggi untuk menghasilkan steam atau hot water.

Cara umum pengendalian korosi boiler yang dilakukan adalah dengan menggunakan anti corrosan yaitu oxygent scavenger untuk mengikat O2 terlarut sehingga tidak bereaksi dengan Fe2+ dan membentuk korosi. Ditilik dari fungsinya tentu sangat masuk akal menggunakan chemical treatment ini pada suatu boiler.

Namun tentu saja ada faktor lain yang dapat memicu terjadinya korosi boiler, seperti pH yang terlalu asam atau basa. Ion yang dilepaskan apabila pH terlalu asam (H+) dan basa (OH) bereaksi dengan metal dan menimbulkan korosi. Untuk  mencegah hal ini terjadi diperlukan chemical treatment berupa pH adjuster agar pH terjaga dalam range tertentu dimana kondisi ini mencegah tingginya laju korosi.

Parameter ini berdasarkan jenis boiler yang digunakan dan uji coba yang dilakukan masing-masing vendor terhadap produk boilernya. Hal ini tidak terlepas dari perhitungan LSI untuk memperhitungkan terjadinya korosi dan scaling (LSI>0 scaling, LSI<0 korosi) seperti yang pernah dijelaskan pada artikel cooling tower sebelumnya.

Langkah-langkah Pencegahan dan Pengendalian korosi boiler

“Mencegah lebih baik daripada mengobati” pepatah ini pun berlaku bagi perawatan boiler terhadap korosi. Tingginya beban operasional pabrik untuk mencapai target produksi atau deadline operasional membuat sejumlah pemilik/pengurus pabrik abai terhadap perawatan mendasar boiler terhadap korosi.

Padahal nilai investasi untuk boiler terbilang mahal.

Untuk itu, paling utama disarankan melakukan pencegahan terhadap timbulnya korosi pada boiler. Proses yang biasa dilakukan adalah menghilangkan protective oil dan grease pada boiler baru dilanjutkan dengan tahap pasivasi.

Mengenal Pasivasi pada Boiler

Passivasi dalam kimia fisik dan rekayasa mengacu pada materi yang menjadi “pasif,” yaitu, kurang terpengaruh atau terkorosi oleh lingkungan. Secara teknis, passivasi adalah penggunaan pelapis ringan dari bahan pelindung, seperti oksida logam, untuk menciptakan lapisan terhadap korosi.

Jenis pasivasi umumnya beragam mulai dari anodisasi, pemberian lapisan katodik, lapisan reaktif yang intinya adalah membuat metal utama terlindungi dari korosi (menurunkan laju korosi). Untuk pasivasi boiler umumnya dilakukan dengan membentuk lapisan Fe3O4 untuk mencegah korosi atau Magnetite Film Formation (MFF) secara cepat (rapid) setelah melakukan protective oil dan grease secara alkaline boil out ataupun acid cleaning.

Alkaline boil out seperti dijelaskan adalah proses penghilangan oil, grease ataupun pengotor lain pada low pressure boiler sedangkan acid cleaning umumnya diaplikasikan pada high pressure boiler. Pada kasus tertentu kedua metode ini dapat diaplikasikan bersamaan tergantung kondisi boiler.

Lalu kemudian dilanjutkan tahap MFF secara cepat (rapid). Hasil dari pasivasi ini diharapkan memperpanjang usia boiler dengan mencegah terjadinya korosi boiler dan scaling. Untuk tambahan, proses pasivasi ini meskipun lazimnya dilakukan pada boiler baru tetapi dapat dilakukan kembali jika diperlukan dengan melihat analisa boiler water.

Pemilihan Chemical Treatment Boiler untuk Pengendalian korosi boiler

Proses pasivasi yang telah dilakukan diharapkan membuat masa pakai boiler bertahan lama. Tetapi pada kondisi temperature boiler yang tinggi, boiler feed water yang masih mengandung impurities, dan kondisi pH terlalu asam jika boiler feed water tidak menggunakan demineralized water, masih mempercepat laju korosi.

Oleh karena itu diperlukan chemical treatment yang secara kontinyu diinjeksi untuk mencegah terbentuknya korosi maupun scaling. Fungsi chemical treatment bertujuan untuk pencegah korosi (corrotion inhibitor/oxygen scavenger), anti scalant/pengikat scaling, dan pengatur pH untuk mengkondisikan pH air boiler agar tidak memicu timbulnya korosi dan scaling.

Pilihan pertama yang terlintas adalah suatu jenis chemical yang dapat merangkap ketiga fungsi di atas secara bersamaan, dengan pertimbangan biaya dan instalasinya. Chemical treatment ini berfungsi untuk melapisi lapisan boiler agar tidak kontak dengan fluida sehingga diharapkan tidak terjadi korosi.

Chemical treatment untuk membentuk lapisan film ini biasanya terbuat dari amine (NH2) dengan dosis lazim 5 ppm dalam air boiler.

Berdasarkan studi di lapangan, pilihan ini menjadi pilihan pertama untuk pengendalian korosi boiler, ketika boiler masih dalam keadaan baru. Penggunaan gugus amine menjadi tepat mengingat biayanya pemakaian yang cukup ekonomis, dimana bahan kimia ini memiliki 3 fungsi sekaligus (corrotion inhibitor, anti scalant, dan pH adjuster).

Treatment di atas tentu terlihat ideal, biaya murah dan hasil yang memuaskan. Di lapangan terdapat faktor-faktor yang membuat konsep di atas kurang tepat diaplikasikan, diantaranya karena :

  • Kekurangan dan keterlambatan informasi saat pemakaian metode ini.
  • Perubahan kondisi boiler feed water (air umpan boiler).
  • Human error dalam pemberian dosis sehingga korosi dan scaling terjadi.
  • dan sebagainya.

Sehingga lapisan film yang kita berikan tidak lagi melapisi logam yang dilindungi, tetapi justru melapisi gumpalan korosi maupun scaling yang terbetuk. Ini membuat penggunaannya menjadi tidak efektif lagi.

Lalu konsep treatment seperti apa yang tepat ketika korosi maupun scaling sudah terjadi di dalam boiler kita?

Pilihan lain dalam pengendalian korosi boiler adalah mengganti chemical treatment dengan metode konvensial yang biasa diterapkan yaitu oxygent scavenger (anti corrotion), anti scalant dan pH adjuster. Berbeda dengan lapisan film oleh amine (NH2) yang dibentuk untuk mencegah segala sumber korosi boiler dan scaling, ketiga chemical treatment yang diinjeksikan secara terpisah ini berperan aktif sesuai fungsinya masing-masing.

Pemilihan Bahan Boiler Chemical Treatment untuk Pengendalian korosi boiler

Tentu saja hal ini dikembalikan kepada jenis dan kondisi boiler apakah firetube, watertube, low atau high pressure, lama pengoperasian, dan kondisi boiler feed water.

Umumnya dalam aplikasi boiler sudah disertai parameter untuk boiler feed water ataupun boiler water yang sesuai. Parameter yang diberikan merupakan hasil uji coba masing-masing vendor, perhitungan LSI, beserta kemungkinan deposit yang akan terbentuk.

Namun pemilihan chemical treatment untuk pengendalian korosi boiler yang tepat tergantung dari pabrik yang menggunakan. Pemilihan chemical treatment juga harus ditilik dari biaya yang harus dikeluarkan dan efektifitas treatment. Untuk itu diperlukan trial error, bukan sebuah trial error yang tidak berdasar tetapi harus menilik faktor di atas, yaitu melihat parameter sesuai jenis boiler, melihat analisa BFW dan BW (juga DW), melakukan perbandingan biaya chemical dan efektivitas chemical tersebut.

Sebagai contoh, sebuah pabrik memiliki boiler yang masih baru berjenis firetube boiler bertekanan rendah. Treatment yang tepat adalah dilakukannya alkaline boil out diikuti pasivasi MFF. Setelah itu, diberikan injeksi rutin chemical treatment amine yang memiliki harga ekonomis, diasumsikan karena belum terbentuknya korosi maupun scaling.

Namun jika pada pertengahan operasi ditemukan adanya Fe yang melebihi batas maksimum (korosi) maka harus dilakukan penggantian chemical yang tepat.  Yaitu bahan kimia anti korosi, scaling dan mungkin pH adjuster dengan biaya yang lebih besar. Ini didasarkan pada pertimbangan usia boiler sehingga didapatkan keputusan yang tepat.