Electronic Theses and Dissertation

Boiler adalah bagian penting yang berfungsi menghasilkan steam untuk mengalirkan panas ke berbagai proses pada industri kelapa sawit. Pipa superheater boiler sering mengalami kegagalan, terutama berupa pecah. Penelitian ini dimulai dengan pengujian komposisi kimia pada pipa superheater boiler, yang menunjukkan bahwa pipa ini adalah baja karbon rendah (0.228 C) dan diklasifikasikan sebagai ASTM A210 Grade C. Uji lainnya meliputi pengujian kekerasan, pengamatan struktur mikro, dan analisis SEM (Scanning Electron Microscopy). Hasil pengujian kekerasan menunjukkan bahwa pipa yang masih baik memiliki kekerasan rata-rata 143 HV, sementara pipa yang gagal memiliki kekerasan 140 HV. Hasil SEM menunjukkan adanya retakan dan patahan yang bersifat ulet serta retakan intergranular pada permukaan pipa. Deformasi yang diamati akibat operasi jangka panjang pada suhu dan tekanan tinggi, diikuti oleh pelunakan dan erosi oleh fluida yang menipiskan dinding pipa seiring waktu. Penipisan ini mengurangi kemampuan pipa untuk menahan beban kerja dan menyebabkan pecah pada pipa. Hasil simulasi menunjukkan bahwa faktor intensitas tegangan (KI) sebesar 69.71 MPa.m1/2 yang lebih besar dari nilai ketangguhan retak material tersebut (KIC) yaitu sebesar 52,23 m1/2 MPa. Maka hal ini terbukti bahwa pada area cacat awal, lebih besar dari nilai ketangguhan retak material (KI > KIC).

The boiler is a crucial component responsible for generating steam to transfer heat across various processes in the palm oil industry. The superheater boiler pipes often experience failures, particularly ruptures. This study begins with a chemical composition test of the superheater boiler pipes, revealing that the pipes are made of low-carbon steel (0.228 C) and are classified as ASTM A210 Grade C. Other tests include hardness testing, microstructural observation, and Scanning Electron Microscopy (SEM) analysis. The hardness test results show that the intact pipes have an average hardness of 143 HV, while the failed pipes have a hardness of 140 HV. SEM results indicate the presence of ductile fractures and intergranular cracks on the pipe surfaces. The observed deformation is due to long-term operation at high temperatures and pressures, which, combined with softening and erosion by fluids, gradually thinned the pipe walls over time. This thinning reduced the pipe’s ability to withstand working loads, ultimately leading to rupture. Simulation results show that the stress intensity factor KI was 69.71 MPa·m1/2, which exceeds the material's fracture toughness value of 52.23 MPa·m1/2. This confirms that in the area of initial defects, the stress intensity factor is greater than the material’s fracture toughness, (KI >KIC)