Bayangkan mengoperasikan peralatan pada suhu ekstrem yang melebihi 700°C di bawah tekanan tinggi. Bahan apa yang dapat memastikan kinerja yang aman dan stabil dalam kondisi yang menantang seperti itu? Jawabannya terletak pada baja paduan berbasis nikel. Dengan ketahanan mulur dan kekuatan tinggi yang luar biasa, bahan canggih ini telah menjadi sangat diperlukan untuk aplikasi industri yang menantang.

Baja paduan berbasis nikel terutama terdiri dari nikel sebagai elemen paduan utama, ditingkatkan dengan elemen tambahan seperti kromium, molibdenum, dan besi untuk mengoptimalkan sifatnya. Dibandingkan dengan baja konvensional, ia menawarkan beberapa keuntungan yang berbeda:

• Kekuatan Suhu Tinggi dan Ketahanan Mulur: Mempertahankan kekuatan luar biasa pada suhu tinggi sambil menahan deformasi mulur, menjadikannya ideal untuk aplikasi suhu tinggi.
• Ketahanan Korosi Unggul: Menunjukkan ketahanan yang sangat baik terhadap lingkungan korosif, termasuk asam, alkali, dan garam, memastikan daya tahan jangka panjang.
• Kemampuan Las yang Sangat Baik: Memfasilitasi fabrikasi komponen struktural yang kompleks melalui proses pengelasan yang andal.
• Kinerja Suhu Rendah: Grade tertentu mempertahankan ketangguhan yang baik bahkan dalam kondisi kriogenik, memperluas rentang aplikasinya.

Teknologi Ultra-Superkritis Lanjutan mewakili terobosan dalam efisiensi pembangkit listrik dan pengurangan emisi. Pembangkit A-USC beroperasi dengan parameter uap yang melebihi 700°C, menuntut bahan dengan karakteristik kinerja yang luar biasa. Baja paduan berbasis nikel telah menjadi penting untuk manufaktur turbin A-USC.

Desain Konvensional: Turbin A-USC 1000MW biasanya menggunakan konfigurasi TC4F dengan empat selubung: selubung tekanan sangat tinggi (VHP) aliran tunggal, selubung tekanan tinggi (HP), selubung tekanan menengah (IP) aliran ganda, dan dua selubung tekanan rendah (LP) aliran ganda. Selubung VHP beroperasi pada tekanan 35MPa.

Desain yang Dimodifikasi: Beberapa desain menggabungkan selubung VHP dan HP menjadi satu unit untuk mengurangi panjang keseluruhan dan penggunaan material, meskipun hal ini mengurangi sebagian efisiensi dan stabilitas rotor.

Desain A-USC 700MW: Turbin ini biasanya mengintegrasikan selubung HP dan IP. Sistem pendingin ditempatkan secara strategis di selubung VHP dan antara selubung HP/IP, dengan pendinginan tambahan untuk sambungan las rotor.

• Bilah Turbin HP dan IP: Suhu masuk yang tinggi dan persyaratan kekuatan menjadikan paduan berbasis nikel sebagai bahan pilihan.
• Rotor: Penting untuk mempertahankan kekuatan dan ketahanan mulur dalam kondisi ekstrem.
• Selubung Turbin: Area suhu tinggi terpilih dari selubung VHP dan HP menggunakan paduan berbasis nikel.

Teknik pendinginan canggih digunakan untuk menjaga integritas komponen:

• Pendinginan Bilah: Menggunakan uap yang didinginkan dari buangan turbin VHP dan HP
• Pendinginan Rotor: Pendinginan khusus sambungan las memperpanjang masa pakai

• Pipa Produksi: Paduan berbasis nikel memberikan ketahanan korosi kritis di sumur produksi tinggi terhadap H2S, CO2, dan klorida.
• Rumah Kompresor: Dipilih untuk aplikasi kriogenik di mana bahan konvensional menjadi getas.

Bahan seperti Alloy 600 dan baja tahan karat berfungsi sebagai komponen struktural vital dalam reaktor, meskipun retak korosi tegangan (SCC) di lingkungan air bersuhu tinggi tetap menjadi tantangan yang membutuhkan penelitian berkelanjutan.

Ketahanan korosi yang luar biasa membuat paduan ini ideal untuk peralatan yang menangani media kimia yang agresif.

Baja paduan berbasis nikel dikategorikan berdasarkan mikrostruktur dan komposisi:

• Baja tahan karat martensit
• Baja martensit-feritik dupleks
• Baja tahan karat austenitik
• Baja paduan berbasis nikel

Ladang Minyak Tarim: Menerapkan lapisan komposit tahan korosi dengan lapisan internal AOC-2000T atau CK-54 untuk menahan suhu 140°C dan media korosif termasuk asam, alkali, garam, Cl-, CO2, dan H2S.

Ladang Gas Asam: Membutuhkan bahan khusus atau inhibitor korosi untuk mencegah SCC dan korosi elektrokimia di lingkungan H2S/CO2.

SCC merupakan mekanisme kegagalan yang signifikan untuk paduan nikel dan baja tahan karat di lingkungan tertentu. Studi berfokus pada:

• Mekanisme slip-dissolusi/oksidasi
• Proses pengurutan kristalin terkait usia
• Waktu inisiasi dan energi aktivasi
• Efek laju tegangan/regangan
• Variasi potensi elektroda

Baja paduan berbasis nikel terus memungkinkan kemajuan teknologi di berbagai industri yang menghadapi kondisi operasi ekstrem. Pengembangan di masa mendatang akan berfokus pada:

• Optimasi kinerja melalui desain paduan
• Teknik manufaktur canggih
• Rekayasa aplikasi yang diperluas
• Peningkatan pemahaman tentang mekanisme kegagalan

Seiring dengan berkembangnya tuntutan industri menuju efisiensi yang lebih tinggi dan lingkungan yang lebih menantang, bahan-bahan canggih ini akan memainkan peran yang semakin penting dalam mendukung kemajuan teknologi sambil memastikan keselamatan dan keandalan operasional.