Jika dihadapkan pada pilihan untuk memilih material apakah lebih baik menggunakan super duplex atau incoloy 825 pada valve material.

Tanya – Hapsari Reinnette

Halo teman-teman migas,

Mohon bantuannya mengenai topik di atas.

Jika dihadapkan pada pilihan untuk memilih material apakah lebih baik menggunakan super duplex atau incoloy 825 pada valve material.

Saya mencoba menilai berdasarkan kadar nikel, chromium dan molybdenum.

Karena background saya bukan metalurgi, tolong advis teman2 mengenai hal-hal di bawah ini :

1.. Apakah dengan kadar nikel yang tinggi, akan menjamin material tersebut memiliki corrosion resistant yang tinggi ?

2. Jika chromium memiliki sifat yang sama dengan nikel (dapat dari wikipedia) mengapa di super duplex kadar chromium lebih tinggi dari kadar chromium di incoloy 825 ?apa yang membedakan karakter chromium dengan nikel ?

3. Apakah benar bila kadar Mo rendah, maka ini akan mempengaruhi keefektifan dari sifat corrosion resistant dari nikel atau chromium ?

Bila kembali ke proses data maka maximum temperatur adalah berkisar 150 degF dan fluidnya adalah natural gas dan condensate. Selain itu, katup diletakkan di dekat wellhead dan gas memiliki kandungan H2S (prosentase tidak diketahui).

Satu pertanyaan lagi mengenai material, apakah benar H2S dapat mempengaruhi SS material ? dengan kata lain membuat deformasi pada material SS ?

Terimakasih untuk perhatiannya semua.

Tanggapan 1 – farabirazy albiruni

Dear Ms or Mrs. Hapsari Reinnette,

Saya coba jawab moga2 bisa membantu,

Kasusnya adalah seleksi material mana yang lebih baik apakah menggunakan super duplex atau incoloy 825.

1. Apakah dengan kadar nikel yang tinggi, akan menjamin material tersebut memiliki corrosion resistant yang tinggi ?

Kedua material adalah jenis high alloy material dengan kadar alloying elements > 10%. Duplex adalah jenis iron-chromium-nickel alloy (masuk kategori SS), sementara incoloy adalah nickel-iron-chrimium alloy (masuk kategori non-ferrous alloy). Corrosion resistant pada duplex diperoleh dari unsur Cr yang lebih dari 10.5% untuk menciptakan lapisan pasif Cr2O3. Sementara pada incoloy, corrosion propertiesnya memang diberikan oleh unsur nickel.

Nickel pada stainless steel seperti duplex digunakan sebagai austenitic stabilizer, dan bukan sebagai corrosion resistant element. Secara mikrostruktural duplex memiliki dua fasa yaitu ferrite dan austenit yang seimbang makanya disebut duplex. Sementara pada incoloy, kadar nickel yang tinggi hanya memungkinkan terbentuk satu fasa, yaitu austenitic. Konsekuensi perbedaan mikrostruktur ini adalah pada sifat mekanis dan stabilitas pada temperatur tinggi. Struktur ferritic pada duplex memiliki masalah ketidakstabilan bila digunakan apda temperatur tinggi, sehingga umumnya duplex dibatasi maksimum temperatur operasinya sekitar 250-300 deg. Hal ini tidak menjadi kendala pada struktir austenitic yang jauh lebih stabil dibandingkan dengan struktrur duplex. Maka dari itu, banyak material untuk aplikasi temperatur tinggi, menggunakan nickel alloy.

Jadi, penambahan unsur nikel dikedua material ini ditujukan untuk maksud yang berbeda. Konsekuensi dari kadar nikel yang tinggi adalah price material menjadi tinggi.

2. Jika chromium memiliki sifat yang sama dengan nikel (dapat dari wikipedia) mengapa di super duplex kadar chromium lebih tinggi dari kadar chromium di incoloy 825 ?apa yang membedakan karakter chromium dengan nikel ?

Pertanyaan ini sudah terjawab dipertanyaan pertama. Chromium yang tinggi pada duplex berfungsi untuk menciptakan lapisan pasif Cr2O3 (lapisan anti karat istilah mudahnya) sementara pada incoloy penambahan Cr untuk maksud yang berbeda yaitu untuk meningkatkan ketahanan oksidasi pada temperatur tinggi.

3. Apakah benar bila kadar Mo rendah, maka ini akan mempengaruhi keefektifan dari sifat corrosion resistant dari nikel atau chromium ?

Penambahan unsur Mo pada kedua material adalah untuk membantu menciptakan ketahanan terhadap pitting dan crevice corrosion. Yang perlu diingat, material tahan korosi bukan berarti tahan terhadap semua jenis korosi. Contoh gampangnya untuk kedua material ini adalah ketahanan terhadap SCC. Duplex memiliki ketahanan terhadap SCC lebih baik dibandingkan Incoloy karena konsekuensi dari memiliki dua fasa ferritic dan austenitic, sementara incoloy hanya austenitic yang rentan terkena serangan SCC.

4. Bila kembali ke proses data maka maximum temperatur adalah berkisar 150 degF dan fluidnya adalah natural gas dan condensate.
Selain itu, katup diletakkan di dekat wellhead dan gas memiliki kandungan H2S (prosentase tidak diketahui).

Temperatur operasi tidak masuk range high temperatur, artinya, duplex masih bisa digunakan untuk aplikasi ini. Sebaiknya cari tau kandungan fluida secara keseluruhan untuk mengetahui corrodant yang paling ganas yang ada didalam fluida. Ketahanan terhadap serangan H2S juga harus diperhitungkan dengan merujuk diagram ketahanan korosi dilingkungan H2S (Bisa dilihat di diagram yang dikeluarkan Inco Alloy ato Sandvik).

5. Satu pertanyaan lagi mengenai material, apakah benar H2S dapat mempengaruhi SS material ? dengan kata lain membuat deformasi pada material SS ?

H2S bisa menyebabkan serangan korosi pada temperatur dan tekanan tertentu terhadap stainless steel. Sepeperti pada jawaban no.4, rujuk ke diagram ketahanan korosi di lingkungan sulfide untuk tahu seberapa rate korosi yang terjadi dan rate ini dijadikan patokan dalam mendesain umur material.

Deformasi hanya terjadi karena ada stress yang bekerja pada material. Bisa berupa deformasi elastis ato deformasi plastis. Kalau tekanan H2S lebih besar dari yield stress material, maka akan menyebabkan terjadinya deformasi (elastis+plastis) pada meterial. Bila tidak, ya hanya deformasi elastis.