Perpustakaan Digital ITB

Total permintaan listrik di Indonesia meningkat secara signifikan akibat pertumbuhan penduduk, pertumbuhan ekonomi, urbanisasi, dan industrialisasi. Untuk memenuhi kebutuhan ini, Indonesia memproduksi listrik melalui berbagai jenis pembangkit, yang 40% di antaranya adalah PLTU. Dengan konsumsi bahan bakar berupa batubara yang merupakan sumber energi tak terbarukan, diperlukan penghematan bahan bakar namun dengan keluaran energi listrik yang sama. Hal ini berarti meningkatkan efisiensi proses pada PLTU. Menurut prinsip termodinamika, efisiensi boiler pada fasilitas PLTU dapat ditingkatkan dengan meningkatkan temperatur dan tekanan uap. Oleh karena itu, dibutuhkan material yang dapat memenuhi kondisi operasi tersebut. Ada banyak perkembangan terbaru dari paduan logam yang dapat dijadikan opsi untuk aplikasi ini, mulai dari paduan yang dikuatkan dengan dispersi oksida (ODS), paduan intermetalik, dan paduan super berbasis nikel (Ni-base superalloys). Namun, paduan-paduan ini relatif mahal atau belum mencapai kombinasi yang diinginkan dari sifat mekanis, ketahanan oksidasi, dan diperlukannya manufakturabilitas untuk membuatnya layak digunakan secara luas sebagai komponen tahan panas dalam sistem konversi energi. Oleh karena itu, dikembangkan paduan berjenis Alumina-Forming Austenitic Stainless Steel (AFA-SS). Pada penelitian ini, komposisi kimia paduan AFA-SS yang diteliti adalah Fe-20Ni-14Cr-6Al-1,8Ti-3,2Mo-0,02Y-0,2C wt% (AFA-m) pada temperatur 800°C, 900°C, dan 1000°C dengan waktu pengujian isotermal selama 2 jam, 20 jam, 50 jam, dan 100 jam. Serangkaian percobaan telah dilakukan untuk mempelajari ketahanan oksidasi isotermal paduan AFA-m. Pengujian dilakukan di dalam horizontal tube furnace dengan kondisi lingkungan udara bebas. Penimbangan sampel dilakukan sebelum dan sesudah pengujian untuk mengetahui perubahan berat yang terjadi. Data perubahan berat terhadap luas permukaan tiap sampel kemudian diolah untuk menganalisis kinetika oksidasinya. Sampel yang diuji pada tiap temperatur dengan variasi waktu 2 dan 100 jam kemudian dikarakterisasi menggunakan XRD (X-Ray Diffraction), dan SEM-EDS (Scanning Electron Microscope-Energy Dispersive X-Ray Spectroscopy). Uji kekerasan vickers hardness dilakukan pada pada sampel as homogenized dan sampel dengan durasi pengujian 100 jam. Hasil penelitian menunjukkan bahwa paduan AFA-m memiliki matriks Fe-? dan tiga jenis presipitat yaitu B2-NiAl, karbida TiC, dan fasa Laves. Kekerasan AFA-m as homogenized adalah sebesar 376,25 HV dan terus menurun seiring peningkatan suhu operasi. Nilai kekerasan terkecil dimiliki sampel yang diuji pada temperatur 1000°C, yaitu sebesar 355,5 HV. Oksida-oksida yang terbentuk pada permukaan sampel adalah Al2O3, Cr2O3, TiO2, FeO, Fe2O3, Fe3O4, NiO, Cr2NiO4, dan beberapa fasa oksida metastabil. Oksida protektif utama pada paduan ini adalah Al2O3, dengan kondisi paling protektif pada pengujian dengan temperatur 800°C. Kinetika laju oksidasi paduan AFA-m mengikuti hukum laju reaksi logaritmik.