Menanggulangi Korosi Pada Boiler

Korosi bersifat irreversible atau dengan kata lain tidak dapat kembali ke bentuk asalnya. Sehingga untuk mengatasi terjadinya korosi adalah hanya dengan jalan pencegahan. Berikut adalah metode-metode untuk mencegah terjadinya korosi pada boiler:

1. Menghilangkan Kandungan Udara Dalam Air. 
2. Udara atmosfer mengandung sekitar 20% oksigen yang menjadi komponen penting terjadinya korosi. Udara bebas ini biasa berkontak langsung dengan pipa-pipa boiler yang tidak sedang beroperasi. Ditambah dengan kondisi udara yang lembab, korosi pun tidak mungkin dapat dihindari. Sehingga untuk menggantikan udara bebas yang mengisi pipa boiler saat ia tidak beroperasi, biasanya digunakan gas nitrogen atau udara yang telah diminimalisir kandungan air didalamnya dengan menggunakan air dryer.
   
   Penggunaan Udara Kering Pada Boiler Yang Sedang Tidak Beroperasi
   (a) Pengering Udara (Air Dryer)
   (b) Udara Kering Dimasukkan Melalui Pipa Main Steam
   
   
   Pada boiler-boiler berukuran besar, penggunaan sebuah sistem untuk menghilangkan kandungan udara di dalam air adalah sebuah keharusan. Berikut adalah sistem tersebut:
   
   1. Deaerator. Alat ini menjadi satu sistem yang saat ini selalu digunakan pada boiler-boiler besar, karena kepraktisan dan keawetannya. Secara mekanis deaerator membuang kandungan udara di dalam air boiler dengan jalan menyemprotkan uap air bertekanan rendah ke aliran air yang berada di dalam sebuah drum. Uap air panas akan melarutkan udara ke dalam uap tersebut dan membuangnya melalui saluran venting.
      
      Deaerator
      (Sumber: Wikipedia)
   2. De-activator. Alat ini menggunakan metode sacrificing atau pengorbanan, yakni dengan jalan mengalirkan air boiler ke dalam sebuah drum besar yang di dalamnya dilengkapi dengan jaring-jaring baja. Jaring-jaring baja inilah yang akan mengikat gas-gas terlarut sehingga ia akan mengkorosi jaring-jaring tersebut. Dengan cara ini diharapkan gas-gas yang memicu terjadinya korosi tidak akan menyerang pipa-pipa boiler, karena gas-gas tersebut telah mengkorosi jaring-jaring baja di dalam deactivator. Namun sistem ini tidak handal, dan membutuhkan biaya yang besar karena jaring-jaring baja di dalam drum harus sering diganti.
   
   Komponen-komponen Deaerator
   (Sumber)
   
   
3. Menghilangkan Kandungan Oksigen Dalam Air. Pada boiler berukuran kecil, penggunaan deaerator tidak mungkin dilakukan. Metode paling tepat untuk menghindari terjadinya korosi pada boiler kecil, adalah dengan jalan menghilangkan kandungan oksigen di dalam air secara kimia. Kandungan oksigen di dalam air sebaiknya tidak lebih dari 7 ppb (part per billion). Berikut adalah beberapa zat kimia yang biasa digunakan untuk mengontrol dissolve oxygen di dalam air boiler:
   1. Sodium Sulfit (Na₂SO₃) menjadi zat kimia penyerap oksigen yang paling umum digunakan. Sodium sulfit ini akan bereaksi dengan oksigen membentuk sodium sulfat yang berwujud padatan.
          2 Na₂SO₃ + O₂ → 2 Na₂SO₄
      Secara teoritis, konsentrasi sodium sulfat di dalam air dijaga dengan jumlah 20 ppm (part per million). Namun sodium sulfit sangat tidak cocok digunakan pada boiler-boiler besar yang bekerja pada tekanan tinggi. Selain menghasilkan padatan sodium sulfat yang dapat menimbulkan endapan, ikatan sulfit dapat pecah jika mendapat tekanan kerja di atas 41 barabs membentuk gas sulfur dioksida dan atau hidrogen sulfida yang justru bersifat sangat korosif.
          Na₂SO₃ + H₂O → SO₂ + NaOH
          4 Na₂SO₃ + 2 H₂O → H₂S + 2 NaOH + 3 Na₂SO₄
   2. Hydrazine (N₂H₄) lebih cocok digunakan pada boiler bertekanan kerja tinggi karena reaksinya dengan oksigen tidak menghasilkan endapan dan gas yang korosif.
          N₂H₄ + O₂ → 2 H₂O + N₂
      Hydrazine harus dijaga pada konsentrasi 1 ppm di dalam air untuk memastikan konsentrasi oksigen dapat serendah mungkin.
          N₂H₄ → 2 NH₃ + N₂ + H₂ Kelemahan dari penggunaan hydrazine adalah sifatnya yang tidak sepenuhnya volatil (berevaporasi bersama uap air). Hydrazine justru terdegradasi pada temperatur 205^oC menjadi ammonia yang akan menguap bersama uap air dan bersama-sama oksigen mengkorosi komponen-komponen berbahan tembaga. Sehingga boiler bertekanan tinggi yang menggunakan hydrazine untuk mengurangi konsentrasi oksigen hanya dapat menggunakannya pada saat inisiasi awal.
   3. Carbohydrazide (H₆N₄CO) dapat mengikat oksigen dan melarutkannya ke dalam uap air, tidak menghasilkan endapan, dan membantu membentuk lapisan magnetite pada permukaan dalam pipa boiler yang berguna untuk mencegah korosi lebih besar pada boiler.
          H₆N₄CO + 2 O₂ → CO₂ + 2 N₂ + 3 H₂O
      Untuk melarutkan setiap bagian oksigen dibutuhkan 1,4 bagian Carbohydrazide. Namun perlu diingat bahwa karbondioksida sebagai hasil reaksi Carbohydrazide dengan oksigen, larut terhadap air kondensat. CO₂ terlarut membentuk asam karbonat yang bersifat korosif. Sehingga penggunaan Carbohydrazide tidak cocok digunakan pada boiler bersirkulasi tertutup. Selain itu Carbohydrazide bersifat racun bagi manusia, sehingga penggunaannya tidak cocok untuk industri makanan.
   4. Erythorbate (C₆H₇O₆Na.H₂O) adalah zat kimia pengikat oksigen selanjutnya yang tidak bersifat racun sehingga dapat digunakan pada industri makanan. Tidak menghasilkan endapan pada hasil reaksi, namun ia tidak dapat larut terhadap uap air keluaran boiler. Sehingga asam erythorbic tidsk dapat mengontrol kandungan oksigen pada sisi kondensat. Secara teoritis dibutuhkan 11 bagian erythorbate untuk melarutkan setiap bagian oksigen.
   5. Methylethylketoxime atau biasa disebut MEKO membantu mempasifasi pipa boiler agar tidak terkorosi. Ia bereaksi dengan air membentuk methyl ethyl ketone, nitrous oxide, dan air.
          2 H₃C(C=N-OH) CH₂CH₃ + O₂ → 2 H₃C (C=O) CH₂ CH₂ + N₂O + H₂O
      Untuk melarutkan tiap bagian oksigen dibutuhkan 5,4 bagian methylethylketoxime.
   6. Hydroquinone sangat efektif mengurangi kandungan oksigen di dalam air boiler hingga mencapai 1-2 ppb (part per billion). Ia bereaksi dengan oksigen membentuk benzoquinone.
          HO CH₆ OH + ¹/₂O₂ → H₂O + O = (double bond) CH₆ (db) = O
      Dibutuhkan 6,9 bagian hydroquinone untuk melarutkan setiap bagian oksigen. Zat ini sangat reaktif dengan oksigen pada temperatur dan tekanan rendah, dapat larut pada tekanan tinggi, serta tidak menghasilkan ammonia seperti hydrazine sehingga aman untuk komponen-komponen berbahan tembaga.
   7. Diethylhydroxylamine atau dikenal dengan DEHA bereaksi dengan oksigen untuk membentuk acetate, nitrogen, dan air.
          4 (CH₃CH₂) 2 NOH + 9O₂ → 8 CH₃ COOH + 2 N₂ + 14 H₂O
      DEHA sangat efektif mengikat oksigen, karena secara teoritis hanya dibutuhkan 1,24 bagian DEHA untuk mengikat satu bagian oksigen. Namun prakteknya, dianjurkan menggunakan 3 bagian DEHA untuk setiap bagian oksigen. Diethylhydroxylamine memiliki kelebihan untuk dapat larut ke dalam uap air, serta lebih berperan dalam mempasifasi pipa boiler jika dibandingkan dengan sulfit, hydrazine, dan erythorbate.
      
   8. Menghilangkan Kandungan Mineral Dalam Air. Seperti yang telah kita bahas pada artikel sebelumnya, adanya mineral-mineral yang terlarut di dalam air selain menimbulkan endapan padat ia juga dapat memicu terjadinya korosi galvanik. Untuk menghilangkan kandungan mineral di dalam air ada beberapa metode:
      1. Demineralisasi menjadi satu metode yang paling banyak digunakan pada boiler-boiler besar pembangkit listrik tenaga uap. Cara ini sangat efektif karena dapat mengurangi mineral-mineral terlarut menjadi hampir hilang sama sekali. Air yang akan digunakan sebagai media kerja boiler mengalami beberapa tahapan proses seperti filtrasi, reverse osmosis, dan pertukaran ion. Untuk lebih jelasnya, silahkan baca artikel berikut. Tahapan demineralisasi yang berperan untuk menghilangkan kandungan mineral di dalam air adalah pertukaran ion (ion exchange). Di dalam mixed bed terdapat resin yang mengandung gugusan aktif anion OH^- dan kation H⁺. Pada saat pertukaran ion terjadi, zat-zat resin akan menangkap ion-ion mineral dalam air dan melepaskan gugusan aktif ion OH^- dan H⁺ ke dalam air. Keseimbangan yang terjadi akan mereaksikan OH^- dan H⁺ membentuk atom-atom H₂O baru. Dalam jangka waktu tertentu, resin di dalam mixed bed akan jenuh dan perlu dilakukan regenerasi.
      2. Metode yang lebih sederhana adalah dengan menambahkan air kapur (Ca(OH)₂) ke dalam air boiler. Penambahan air kapur akan menaikan nilai pH, mengubah CO₂ terlarut menjadi bikarbonat (HCO₃^-), dan terus berlanjut hingga menjadi karbonat (CO₃^2-). Proses ini mengakibatkan mengendapnya kalsium carbonat karena jumlah ion karbonat terlarut yang semakin tinggi. Efek lain adalah ikut mengendap pula magnesium menjadi magnesium hidroksida. Efek samping dari penggunaan air kapur untuk mengurangi mineral terlarut adalah terbentuknya endapan padat. Sehingga jika penambahan air kapur ke dalam air boiler dilakukan pada saat boiler sedang beroperasi, maka endapan yang terbentuk justru akan membahayakan boiler karena dapat menyumbat pipa boiler. Oleh karena itu jika ingin menggunakan air kapur untuk mengurangi kandungan mineral di dalam air, disarankan agar dilakukan di luar sistem boiler.
      3. Pada boiler berkapasitas besar terdapat sebuah fasilitas untuk membuang sebagian air boiler yang mengandung kotoran-kotoran mineral. Saluran ini biasa dinamakan boiler continuous blow down. Saluran ini membuang sebagian kecil air yang berada di dalam steam drum. Steam drum pada boiler menjadi tempat dipisahkannya air dengan uap air. Mineral-mineral yang terlarut di dalam air tidak akan ikut menguap atau terlarut ikut ke dalam uap air. Ia akan tertinggal di dalam air boiler. Dan jika jumlahnya sudah melebihi batas yang diijinkan, maka saluran continuous blow down dapat dibuka untuk membuang kotoran-kotoran tersebut.
         
4. Mengontrol Nilai pH Air Boiler. Metode terakhir yang juga cukup penting untuk mencegah terjadinya korosi pada boiler adalah dengan menjaga nilai pH air boiler. Jika pH terlalu rendah, menandakan air bersifat asam yang juga sangat korosif. Jika pH terlalu tinggi, maka air bersifat basa dan dapat menimbulkan foaming. Kondisi air basa juga dapat menimbulkan korosi caustic embrittlement. Menjaga pH air juga berfungsi untuk menjaga lapisan magnetite pada permukaan pipa boiler. Magnetite berfungsi sebagai lapisan film untuk menghalangi terjadinya korosi lebih besar pada permukaan pipa boiler di balik lapisan magnetite ini. Nilai pH yang paling baik untuk menjaga lapisan magnetite dan mencegah terjadinya korosi adalah 8,5 – 9,5. Namun nilai ini dapat berbeda-beda antara boiler yang satu dengan yang lain, karena nilai pH yang tepat tergantung atas tekanan sistem boiler, jenis metal, jenis air, dan jenis perlakuan kimia terhadap air boiler.
   Air boiler cenderung mengalami penurunan nilai pH karena adanya mineral terlarut di dalamnya. Mineral-mineral ini tidak dapat ikut menguap atau larut ke dalam uap air. Sehingga ia akan bereaksi dengan air membentuk asam dan menurunkan nilai pH. Ammonia menjadi zat kimia yang paling umum digunakan untuk menjaga pH air pada nilai terbaiknya. Hal ini dikarenakan ammonia yang bereaksi dengan air akan menghasilkan ion OH^-.
       NH₃ + H₂O → NH₄⁺ + OH^-
   
   
   Sumber :
   http://artikel-teknologi.com/menanggulangi-korosi-pada-boiler/3/