4.3 Fenomena Phosphate Hide-Out
4.3.1 Faktor Penyebab Terjadinya Phosphate Hide-Out
Fenomena phosphate hide-out terjadi pada boiler tekanan tinggi , pada kondisi pembebanan yang fluktuatif dan pada siklus beban yang mengharuskan boiler sering
online-offline. Perubahan pola pembebanan ini menyebabkan temperature dan pressure boiler tube metal berubah-ubah, hal tersebut menyebabkan kelarutan dan fasa
kesetimbangan phosphate antara yang terdeposit vs yang terlarut berubah-ubah. Akibatnya konsentrasi phosphate di bulk water dan yang terdeposit menjadi berubah-
ubah, mengakibatkan sulitnya mengontrol pH dan konsentrasi phosphate sesuai target. Saat boiler pressure naik ke full load, phosphate akan hilang dari larutan, menempel
pada dinding metal, diikuti dengan naiknya pH dan alkalinity boiler water sampai 11. Saat load berkurang atau shutdown, phosphate akan terlepas dan muncul lagi di
boiler water menyebabkan pH drop,bisa sampai 9.0.
Fenomena hide-out terjadi melalui mekanisme reaksi reversible antara phosphate yang terlarut di boiler water dengan magnetite lapisan passive Fe
3
O
4
yang memang diharapkan terbentuk di dinding metal boiler membentuk senyawa sodium
Universitas Sumatera Utara
iron phosphate. Reaksi ini bisa terjadi pada kondisi tekanan tinggi, dan lebih karena adanya disodium phosphate Na
2
HPO
4
dan monosodium phosphate NaH
2
PO
4
.
4.3.2 Dampak Phosphate Hide-Out Terhadap Material
Phosphate hide-out tidak diinginkan karena bisa menyebabkan sulitnya mengontrol pH vs phosphate sesuai target, hingga menyebabkan terjadinya serious corrosion pada
boiler yang dikenal sebagai acid phosphate corrosion. Disamping juga deposition dari phosphate yang bisa menyebabkan overheating. Saat load naik, phosphate seakan-
akan seperti hilang dari larutan. Padahal sebenarnya phosphate ini terlepas dari larutan, menempel pada surface metal hide-out, melalui mekanisme reaksi bolak-
balik kesetimbangan.
1 Deposition Caustic Gouging Attack Jika ratio NaPO
4
naik di atas keseimbangannya 2.8, maka akan terbentuk free caustic, biasanya di daerah high heat flux wall tube, di posisi-posisi tube
horizontalmelintang, di bawah deposit, atau di area-area dengan water flow yang terganggu weld area, dll. Pada area-area tersebut, free caustic berpotensi
Universitas Sumatera Utara
terkonsentrasi secara local, sehingga mencapai ribuan ppm. Ini yang kemudian menyebabkan caustic gouging. Mekanisme reaksinya : 4NaOH + Fe
3
O
4
→ 2NaFeO
2
+ Na
2
FeO
2
+ 2H
2
O Setelah lapisan magnetite Fe
3
O
4
ini rusak, lebih lanjut NaOH bereaksi dengan base metal, menyebabkan attack yang dikenal sebagai caustic
gouging. 2NaOH + Fe → Na
2
FeO
2
+ H
2
Keberadaan H
2
ini yang selanjutnya bisa menyebabkan hydrogen damage jika lebih lanjut terdifusi ke struktur batas butir
metal. Jika ada indikasi hydrogen damage, biasanya boiler perlu dilakukan acid cleaning.
2 Corrosion Acid Phosphate Attack Jika ratio NaPO
4
di bawah kesetimbangannya 2.8, free caustic tidak terbentuk. Akan tetapi disodium dan mono sodium phosphate yang ditambahkan
untuk menurunkan ratio NaPO
4
berpotensi mengendap dan menyerang merusak lapisan magnetite membentuk senyawa Sodium Iron Phosphate, dan terjadi acid
phosphate attack. Mekanisme reaksinya : 2NaHPO
4
+ Fe
2
O
3
→ NaFeO
4
+ Na
3
PO
4
+Fe
2
O
3
+ H
2
O Saat load turun, kesetimbangannya mengarah kembali ke aqueous phosphate, sehingga phosphate yang menempel tadi, lepas lagi, dan terlarut ke dalam
boiler water, diikuti dengan turun dan stabilnya kembali pH boiler water. Kesimpulannya, caustic gouging terjadi jika ratio NaPO
4
di atas kesetimbangannya 2.8. Oleh karena itu, coordinated congruent phosphate program membatasi ratio
ini maksimal 2.8 2.6. Akan tetapi dengan ratio ini, kemungkinan yang terjadi adalah
Universitas Sumatera Utara
acid phosphate attack. Dalam kaitan ini, secara umum acid phosphate attack lebih sering terjadi dibanding caustic attack mengingat NaOH mempunyai kelarutan yang
lebih tinggi dan cenderung tinggal di larutan dibanding phosphate disodium mono sodium.
4.3.3 Solusi Terjadinya Phosphate Hide-Out
Kategori