Prosiding Seminar Nasional Teknologi dan Aplikasi Reaktor NuklirPRSG Tahun 2012

ISBN 978-979-17109-7-8

KAJIAN IN SER VICE INSPECTION UNTUK ALA T PENUKAR KALOR RSG-GAS

Syafrul, Djunaidi

ABSTRAK

KAJIAN IN SERVICE INSPECTION UNTUK ALAT PENUKAR KALOR RSG-GAS. Tujuandilakukannya in service inspection (ISI) alat penukar kalor RSG-GAS adalah untuk menginvestigasi danmengetahui kondisi alat penukar kalor dan kt:sesuaiannya dengan batasan yang disyaratkan dalamkeselamatan operasi terutama yang menyangkut kinerja dan struktur/komponen serta untuk mengetahuisejauh mana penyimpangannya setelah beroperasi lebih dari 20 tahun. Program ini dilakukan setiap 5(lima)tahun sejak sistim di operasikan, namun untuk alat penukar kalor RSG-GAS baru dapat dilaksanakan setelahalat beroperasi lebih dari 20 tahun. Kegiatan ini dilakukan menggunakan alat Eddy Current multi frekuensiyang dapat mengakses ke semua jenis bahan pipa, ukuran dan ketebalan tube side alat penukar kalor. . Darihasil In Service Inspection diketahui 1601 pipa tak ada masalah, 30 pipa bermasalah ringan dalam artianbahwa penipisan ketebalan pipa baru sebatas ± 1,84% dan 1 pipa bermasalah berat dalam artian bahwapenipisan ketebalan pipa sudah serius yaitu ± 40%, oleh sebab itu disarankan pipa ditutup/ di plug. Darihasil kajian dapat disimpulkan bahwa pelaksanaan in service inspection harus dilaksanakan sesuai manualperawatan dan sesuai kriteria keselamatan agar kegagalan komponen cepat diketahui dan ditindaklanjuti.

Kata kunci : Alat Penukar kaJor, eddy current test, in service inspection

ABSTRACTSTUDY ON IN SERVICE INSPECTION OF THE RSG-GAS HEAT EXCHANGER. Purpose of in

service inspection of the RSG-GAS heat exchanger is to investigate and recognize the condition of thiscomponents and its compliance to the safety requirement stated in the safety analysis report especially itspeiformance after having 24 years operation. Actually this program/ activities should have been performedevery 5 years since the components start operation but due some reason it is performed after 20 yearsoperation. Investigation was done using eddy current multi frequencies at which it is able to access to allmaterial types and to all tubes size and thickness of heat exchanger equipment. From this activities its knownthat that 1601 pipes are still in good condition, 30 pipes having reduction thickness of 1,84% and I pipehaving ± 40% reduction. Therefore it is suggested pipe having maximum depletion thickness should beplugged From this assessment it can be concluded that schedule of in service inspection should be strictlyfollowed and performed per maintenance manual or per safety regulation in order to avoid serious failure.

Key word: Heat Exchanger, eddy current, in service inspection

PENDAHULUAN

Keselamatan merupakan faktor utama yangharus dipenuhi dalam nengoperasikan instalasi. Adabeberapa cara yang dapat dilakukan untukmenunjang keselamatan pengoperasian instalasi,salah satu dan yang paling penting adalahmelakukan perawatan terhadap sistem, komponenutama, peralatan secara teratur. Salah satu yangtermasuk di dalam perawatan adalah perawatanmekanik dari komponen atau alat dengan cara inservice inspection seperti pada alat penukar kalor.Perawatan dan in service inspection dilakukanuntuk menjamin kesesuaian kondisi dengan batasanyang memadai keselamatan operasi instalasi.lnspeksi merupakan bagian dari perawatandilaksanakan untuk sistem atau komponen utamadengan tujuan untuk mengetahui keadaan strukturdan komponen alat saat ini yang telah mengalamipenuaan setelah beroperasi lama. Di dalam penukarkalor bagian-bagian yang rawan dan perlu dilakukan

79

inspeksi adalah tube-tubenya karena tube adalahbidang transfer kalor dari system pendingin primerke system pendingin sekunder, juga tube-tube daripenukar kalor ini dialiri fluida baik dalam maupunluar dengan suhu yang berbeda sehingga setelahberoperasi sekitar 20 tahunan terdapat beberapakemungkinan yang timbul yang menyangkutkinerjanya. Kemungkinan yang paling dominanadalah menipisnya ketebalan pipa karena tererosialiran secara terus menerus dari dalam maupun luarpipa. Sehubungan dengan telah lamanya alat tersebutdigunakan, maka sudah sangat mungkin mulaiterjadi proses pengikisan/penipisan pada pipa-pipayang dapat mengganggu laju alir berupa perembesanatau kebocoran dan mengganggu perpindahan kalordari primer ke sekunder. Kemudian kemungkinanyang lain diameter pipa mengalami deformasikarena perbedaan suhu yang berkepanjangan jugapembentukan kerak pada permukaan pipa dan untukitulah perlunya dilakukan inspeksi terencana. Dalamtulisan ini akan dipaparkan hasil-hasil inspeksi

penukar kalor dari lemaga riset serta evaluasipelaksanaan inspeksi. Dengan dilakukan inspeksikeadaan komponen atau alat diharapkan dapatmemantau bagian-bagian yang penting,

DISKRIPSI SISTIM

Alat penukar kalor pada sistem pendingin RSG-GASadalah jenis Shell and Tube berbentuk tabung tegak,aliran berlawanan 2 pass shell dan 2 pass tube.RSG-GAS mempunyai 2 buah alat penukar kaloryang terpasang secara paralel, masing-masingmemiliki data geometri dan kapasitas yang sarna

......... ,; ..............

i: :

'W~

~Al..! I

Kajian In SeNice Inspection ...(Syafrul, dkk)

kelangsungan perpindahan kalor tetap baik dankerusakan total dapat terhindarkan.

dengan beban nominal 15 MW. Alat ini memilikipenyekat (baffle) longitudinal pada bagian garistengah shell, sisi shell dilalui oleh fluida panassedangkan tube dilalui oleh fluida dingin sepertipada Gambar 1. Alat pembersih tube berupa bola­bola elastis dilewatkan kedalam tube secara regulerbersama aliran yang digerakkan oleh pompasirkulasi. Tabel 1 menyajikan data spesifikasi alatpenukar kalor.

Longitudinal

bufel

window

Kanal head

Gambar 1. Skema AIiran Penukar Panas

Tabel 1. Spesifikasi penukar kalor RSG-GAS

No Item Uraian1.

Type Multi pass, shall and tube, 2,22.

Manufacture BALKE-DURR,AG.Hombergerstrabe 2.Germany3.

Tahun pembuatan 19844.

Diameter 1 300 mm5.

Paniang total 9 000 mm6.

Posisi Vertikal7.

Tube (pipa) Lihat tabel 1.1

- --

NoItem Uraian

1.Diameter x ketebalan 22 mm x 1 mm

2.

panjang 7 410 mm3.

lumlah pipa total 2 x 816 pipa4.

Material5.

Standart XIOCrNi MoTi 1810-1 l4571(DlN 17440)6.

Komposisi (%)Tabel 1.1. SDesifik ..

80

kar kalor RSG-GAS

Prosiding Seminar Nasional Teknologi dan Aplikasi Reaktor NuklirPRSG Tahun 2012

ISBN 978-979-17109-7-8

C 0,01Si

1Mn

2P

0,045S

0,035Cr

17,5Ni

12Mo

2,25Ti

0,337.

Tes Hidrostatis 59 blar (pada 1984)8.

NOT eddy curent Sesuai AVS 21.1.1 (pada 1984)

Tabel 2. Spesifikasi air pendingin sekunder

No Item Uraian1.

pH 6,5 -82.

Kunduktifitas 850 - 1500 f! s/cm3.

Ca Co) max 280 ppm4.

S04-Lmax 320 ppm5.

Hardness total (kesadahan) max 480 ppm6.

Fe total max 1 ppm7.

cr max 177,5 ppm8.

Laju korosi max 3 mpy9.

Bakteri 100 bakteri/ml

T ANGGUNG JA W AB DAN IMPLEMENT AS I

Manajenen perawatan bertanggung jawabterhadap pelayanan program inspeksi yangmencakup semua aktivitas inspeksi , apakah dapatberjalan sesuai dengan rencana atau tidak.Penanggung jawan inspeksi dapat menggunakantenaga berasal dari lingkungan sendiri atau tempatlain. Penanggung jawab inspeksi mempunyai tugasdan tanggung jawab antara lain2) :

Menyiapkan dokumen disain rancangan, susunansistem, stuktur dan komponen yang termasukdalam bagian yang akan diinspeksi.Menyiapkan program dan jadwal pelaksanaaninspeksi.Melakukan koordinasi an tara individu atau grupyang terlibat dalam peyanan inspeksiMengembangkan dan menyiapkan prosedurinspeksi secara tertulis diantaranya diagram/struktur komponen, spesifikasi dan lokasi yangakan diinpeksi.Melaksanakan program pelayanan inspeksilaminan bahwa inspeksi dilakukan oleh personilyang terkualifikasi.laminan bahwa peralatan dan prosedur yangdigunakan untuk inspeksi dalam kondisi baiksiap pakai dan terkalibrasiMenganalisis dan membuat laporan hasilinspeksi maupun pengujian

81

Mendokumentasikan hasil pemeriksaan untukevaluasi berikutnya.

Implementasi inspeksi terhadap penukar kalordapat dilakukan secara berkala, tergantungkebutuhan agar tidak terjadi kegagalan fungsi,memperbaiki koeffisien perpindahan global danuntuk kepentingan keselamatan, hal-hal lainpersyaratan yang ditetapkan oleh laporan AnalisisKeselamatan instalasi yang harus dipenuhi biasanyauntuk penukar kalor dengan kapasitas besar bedatekanan total pada tube side yang diijinkan sebesar0,4 bar serta dianjurkan ""'Pto',1tidak lebih dari 0,68

bar karena akan banyak masalah yangberkepanjangan. Untuk inspeksi membersihkankerak-kerak yang menempel agar Ug kembalinormal dan prosedurnya adalah sebagai berikue) :

Sebelum dilakukan pembongkaran,sistempendingin dalam kondisi matiSiapkan seal pengganti dan catu day a listrikpompa primer,sekunder jloding dimatikan.Air di dalam penukar kalor dikosongkan danbuka tutup atas.Lakukan pengukuran diameter tube kemudianbersihkan permukaan dan saluran tube denganpipa Aluminium dan disemprot dengan Jet clinerair bebas minerak

Lakukan pengukuran kembali diametr tubesetelah dibersihkan dan tutup kembaliLakukan tes kebocoran penukar kalor denganmengoperasikan sistem pendingin sekunder.

METODE INSPEKSI

Pemeriksaan tube-side dengan peralatan Eddycurrent pada prinsipnya mengukur ketebalan pipa­pipa yang digunakan sebagai bidang kontaklangsung antara pendingin primer dan sekunder.Eddy curent adalah metode pengukuran yang efektivdengan menguji pipa melalui diameter dalam (ID)dan metoda mengevaluasi secara luas kondisi pipa­pipa penukar kalor. Suatu cara pemeriksaan denganmemasukkanlmenyisipkan suatu alat ke dalamtabung dan berjalan terus sepanjang pipa akan dapatmemberikan informasi tentang ukuran, penempatandan jenis manapun cacat tabung dan memberikansuatu penilaian I assassment pantas tidaknya untukdilanjutkan atau dipakai lagi. Yang didasarkan padainformasi dari operator agar dapat memaksimalkanpemakaiannya, penukar kalor dapat beroperasi lebihefisien dan meminimkan kebocoran dan kegagalanyang tak diduga. Peralatan yang digunakan padainspeksi penukar kalor adalalah :tipe instrumen MIZ40 Eddy Curren! Instrument. Kemudian untuk lebihtenang dalam bekerja jadwal inspeksi membutuhkanwaktu reaktor shut down sekitar sebulan dan tata

kerjanya sebagai berikut :Sebelum melakukan pengujian eddy current

terlebih dulu dilakukan pembersihan terhadap tubeuntuk meyakinkan bahwa tube benar-benar dalamkeadaan bersih dari berbagai macam kotoran yangdapat mengganggu operasional gerak probe karenakotoran dapat merusak probe bobbin. Setelahpembersihan tube harus langsung dikeringkan agarpengujian dapat dilakukan. Hal ini dimaksutkanuntuk menghindari agar larutan pembersih tidakmerusak probe. Selanjutnya peralatan yang

HASIL DAN PEMBAHASAN

In Service Inspection (lSI) pada alat penukar kalorRSG-GAS dilakukan dengan menggunakan alat

Kajian In Service Inspection ... (Syafrul, dkk)

digunakan adalah alat eddy current, recorder, probedan pendorong probe (probe pusher). Sebelumpengujian dilakukanp peralatan harus dikalibrasisesuai dengan standar, tabung standar tube harussesuai dengan dimensi dan jenis material sertakemungkinan heat treatmentnya dengan tube yangdiuji, kemudian hasil peneraan sinyal kalibrasi yangterekam pada grafik x,y,t harus mampumembedakan dengan jelas dan proporsional antaracacat ID atau OD pada range 100% sampai dengan20 %.Selama pengujian data harus direkam selagiprobe sedang bergerak dari dalam tabung penukarkalor Pengujian tabung penukar kalor dilakukandengan internal probe. Penggunaan frekuensi 8 KHzharus dilakukan bila pemeriksaan pada tubealluminium brass dan untuk copper stainless steelfrekuensinya antara 8 sampai 16 KHz. Untuk jenisHeavy wall harus digunakan frekuensi rendah begitujuga untuk logam konduktor yang bagus. Dindingyang tipis, tube yang halus dan kecil daya hantarnyaharus digunakan frekuensi tinggi. Probe harus dapatmenembus sepanjang pipa dengan menggunakanperalatan penekan udara maupun manual. Setelahprobe menembus ujung pipa maka probe ditariksecara manual dengan hati-hati serta dicatat pad achart recorder sampai tarikan habis. Kecepatanrata-rata penarikan probe tidak melebihi 14 in/detiksecara konstant atau disesuaikan dengankarakteristik dari material. Kecepatan dari grafikpencatat dari recorder harus sekitar 10 mm/detikpad a rentang (range) skala penuh, selengkapnya lihatpada lampiran.

HasH inspeksi penukar kalor

Eddy Current dengan spesifikasi seperti terlihat padaTabel3.

Tabel 3.Peralatan inspeksi

No Irem UraianI.

Tipe instrumen MIZ 40 Eddy curent Instrumen2.

Manufactur ZETEC,USA.3.

Type probe Bobbin differential

4.Diameter luar prob 18. mm

5.Standart Refrensi pipa 213 TP 321 IH-ASME bagian Vartikel8.

Hasil inspeksi yang dilakukan dengan eddy current terlihat pada Tabel 4

82

Prosiding Seminar Nasional Teknologi dan Aplikasi Reaktor NuklirPRSG Tahun 2012

Tabel 4. Hasil pemeriksaan dengan Eddy current

ISBN 978-979-17109-7-8

HE Klasifikasi hasil/penipisanR tubes JEOI

12345AccessibleTotal tubeBC02

(0-20)(21-40)(41-60) %(61-80)(81-100)tube%

% %%Outlet side

809-1--6816

99,14%0,12% 0,74%

Inlet side792----24816

97,06%2,94%

Total tube1601-I--301632

98,10%0,06% 1,84%100%

*Catatan: 1601 pipa tak ada masalah, 30 pipa masalah ringan dan I pipa masalah berat

Bagian tube-side merupakan bidang kontak langsungantara pendingin primer pada posisi luar danpendingin sekunder berada pada bagian dalam, danuntuk lebih jelasnya dapat dilihat pada GambaI' I.Diantara pendingin primer dan pendingin sekunderterdapat perbedaan suhu dalam operasinya, dantransfer panas terjadi dari luar pipa pendingin primerdengan suhu lebih tinggi menuju dalam pipapendingin sekunder dengan suhu yang lebih rendahdimana aliran kedua pendingin berlawanan arah.Maksud dibuat berlawanan arah adalah untuk

mempercepat proses perpindahan kalor. KecepatanaliI' kedua sistem pendingin sedang untuk ukuranpenukar kalor dan. Setelah dilakukan inspeksi 20tahunan ada beberapa pipa yang mengalami

pemplsan dan hanya ada satu pipa (tube) yangmengkhawatirkan karena penipisan tersebut telahmencapai 40 % seperti yang ditunjukkan pada tabel4 hasil pengukuran dengan menggunakan eddycurrent) yang akhimya direkomeddasikan ditutup (diplug) untuk tidak difungsikan lagi, dengan demikianluas bidang transfer/kontak kalor akan berkurang

tetapi pengaruhnya sangat keeil. Penipisan tersebutdiperkirakan akibat erosi dari aliran yangberlawanan arah kecepatan medium pada suhuantara 32 °c sampai dengan 40°C selama 20tahunan, pengaruh kualitas air sekunder tidak terlihatkarena tidak nampak adanya korosi didalam tubetersebut

GambaI' 2. Tube-tube penukar kalor yang ditutup karena mengalami penipisan

83

Inspeksi meningkatkan umur operasi alatPerawatan dan inspeksi dilakukan untuk menjaminkesesuaian kondisi dengan batasan yang memadaikeselamatan operasi reaktor. Inspeksi merupakanbagian dari perawatan dilaksanakan untukkomponen utama reaktor dengan tujuan untukmengetahui keadaan struktur dan komponen alatyang telah mengalami penuaan setelah beroperasilama dan menghindari terjadinya degradasi sertamenghindari kerusakan fatal. Degradasi yangdialami oleh penukar kalor yaitu menurunnyakoeffisien perpindahan panas global (Ug) alatpenukar kalor, ditandai menurumlya !:l t pada sisisistem pendingin sekunder selama beberapa harioperasi penipisan pipa-pipa. Setelah dilakukaninspeksi jangka panjang dan dilakukan perbaikanmaka ada suatu jaminan keselamatan dalampemakaian alat penukar panas dimasa berikutnya

KESIMPULAN

Dari hasil kajian dapat disimpulkan bahwapelaksanaan in sen'ice inspection harus dilaksanakansesuai manual perawatan dan sesuai kriteriakeselamatan agar kegagalan komponen cepatdiketahui dan ditindaklanjuti.

84

Kajian In SelVice Inspec/ion. .. (Syafrul, dkk)

DAFT AR PUST AKA

1. ANIMMOUS, Safety Analysis Report Rev-8,Bab 5, PRSG-BATAN.1998

2. Draft safety guide, working 10 35-G7, thesafety standard on Maintenance periodic testingand inspection of resear reactor.

3. TARIGAN A.dkk. "Manajemem perawatandan in service inspection reactor serbaguna G.A.Siwabessy", Proseding BATAN-JAERI seminaron pre service and in service inspection fornuclear components, Jakarta 2-4 Desember1998.

4. TARIGAN A.,"Overhaul system penukar panasRSG-GAS",Proseding seminar Teknologi dankeselamatan PLTN serta fasilitas Nuklir ke-6,Jakarta 10-11 Oktober 2000.

5. ANIMMOUS, "Final report of Eddy CurentTest on Heat Exchanger Tubes JE 01 BC 02RSG-GAS BATAN., Report Number 072 /RPT­BTR/ VII 06, Date July 28, 2006.

6. ANIMMOUS, Exp'!rt mission report on in­service inspection of heat exchangers andradiation protection program of RSG-GAS.Serpong, Indonesia, 11-15 Desember 2006.