Electronic Theses and Dissertation

Pipa boiler superheater merupakan salah satu komponen vital dalam sistem pembangkit uap pada pabrik kelapa sawit, yang berfungsi untuk meningkatkan suhu uap sebelum dialirkan ke turbin. Kegagalan atau kerusakan pada pipa ini dapat menyebabkan penurunan efisiensi operasional, peningkatan biaya perawatan, serta menimbulkan potensi risiko keselamatan kerja yang serius.. Oleh karena itu penelitian ini bertujuan untuk menganalisis tegangan pada pipa superheater menggunakan metode elemen hingga (FEM). Eksperimen dilakukan dengan memodelkan dua kondisi pipa, yaitu tanpa dan dengan cacat, untuk mengidentifikasi bagian kritis yang berpotensi gagal. Simulasi dilakukan meggunakan perangkat lunak FEMAP dengan menginput data berupa geometri, sifat meknaik material, dan kondisi batas. Hasil simulasi pada model tanpa cacat menunjukkan bahwa tegangan maksimum sebesar 50,965 MPa.m1/2 masih di bawah batas yang diizinkan sebesar 78,57 MPa.m1/2, menunjukkan kondisi aman untuk operasi boiler. Faktor intensitas tegangan (KI) melebihi nilai ketangguhan retak (KIC) pada model dengan cacat awal, menunjukkan resiko perambatan retak. Penelitian ini diharapkan dapat meningkatkan keandalan pipa dengan mengevaluasi tegangan pada materialnya.

Kata kunci: Boiler, pipa superheater, tegangan, metode elemen hingga, kegagalan material, faktor intensitas tegangan.

The superheater boiler pipe is one of the critical components in the steam generation system of a palm oil mill, serving to increase steam temperature before it is directed to the turbine. Failure or damage to this pipe can lead to reduced operational efficiency, increased maintenance costs, and pose serious safety risks.Therefore, this study aims to analyze the stress and strain on the superheater pipe using the Finite Element Method (FEM). The investigation was conducted by modeling two pipe conditions without defects and with initial defects in order to identify critical areas that are prone to failure. Simulations were carried out using FEMAP software by inputting data related to geometry, material properties, and boundary conditions. The results indicate that the maximum stress of 50.965 MPa·m1/2 in the defect-free model remains below the allowable limit of 78.57 MPa·m1/2, indicating a safe operating condition for the boiler. However, the stress intensity factor (KI) in the model with an initial defect exceeds the material’s fracture toughness (KIC), indicating a risk of crack propagation. This study is expected to enhance the reliability of superheater pipes by evaluating the stress and strain characteristics of the material. Keywords: Boiler, superheater pipe, stress, finite element method, failure analysis, stress intensity factor.