Selasa, 23 Februari 2016

SPESIFIKASI DAN STANDARISASI NICKEL ALLOY



SPESIFIKASI  DAN STANDARISASI NICKEL ALLOY



PENDAHULUAN

·                    Akhir pertengahan abad ke-20 tumbuh fenomena perkembangan nickel-   base corrosion resistant alloys. Mengapa ?
·                    Karena secara metalurgis kompatibilitas nickel (Ni) sangat baik dengan   elemen paduan yang lain, seperti ; chromium (Cr), molybdenum (Mo), cobalt (Co), iron (Fe), copper (Cu), tantalum (Ta), tungsten (W), dan      nitrogen (N).
·                    Elemen paduan tersebut diatas memberikan keunikan dan sifat ketahanan         korosi yang sangat spesifik maupun sifat ketahanan pada temperatur       tinggi dalam meng-handle media korosif di lingkungan industri          chemical      process, petrochemical, marine, pulp and paper, agrichemicals, oil   and gas, energy conservation.

A.   NICKEL AND NICKEL ALLOY SYSTEMS

Secara umum material yang dikategorikan sebagai paduan yang tahan korosi dikelompokan dalam group seperti tersebut dalam tabel 1.

Tabel 1. Paduan austenitic yang tahan di lingkungan aqueous corrosion.

Alloy Group
Generic description
Typical alloy
I
Fe-base 18-8 austenitic SS
304, 316, 317 & L, dan LM grades
II
High-performance austenitic SS alloys
904L, 20, 28 dan 825
III
Ni-base general purpose alloys
200, 400, 600, 800 & H-grades.
IV
6% Mo super-austenitic SS alloys
1925hMo, Al-6XN, 254SMO, 654SMO*, 31*
V
Ni-base special Ni-Mo family alloys
Controlled chemistry B-2*, B-3*, B-4*, B-10*
VI
Nickel base high performance alloys
G-3, N06030, 625, C-276, C-4,22, 2000*, 686*, 59*,
m MAT 21*
VII
Chromium-base austenitic alloy
Alloy 33*
Catatan : * Pengembangan baru di tahun 1990’an

·                    Peningkatan ketahanan korosi di lingkungan korosif yang spesifik ditandai dengan perhitungan nilai Pitting Resistance Equivalent (PRE)   seperti tersebut dalam tabel 2.
·                    Semakin tinggi nilai PREs memberikan indikasi material semakin tahan   terhadap uniform corrosion, localized corrosion, dan environmental      cracking.
·                    Beberapa elemen paduan umumnya tahan baik di lingkungan aqueous     corrosion dan high temperature corrosion, tetapi masing-masing         memberikan sifat karakteristik yang berbeda.

Tabel 2. Nilai PRE beberapa material austenitic corrosion resistant alloy.

UNS
Alloy
Ni
Cr
Mo
Fe
Others
PRE *
S31603
N08904
N08926
N08020
N08825
N08028
N08031
N06985
R20033
N06625
N10276
N06022
N06686
N06200
N06059
316L
904L
1925hMo
20
825
28
31
G-3
33
625
C-276
22
686
2000
59
12
25
25
38
40
31
31
48
31
62
57
57
56
57
59
17
21
21
20
22
27
27
23
33
23
16
22
21
23
23
2.3
4.8
6.5
2.4
3.2
3.5
6.5
7
1.6
9
16
13
16
16
16
66
48
46
34
31
36
32
20
32
3
5
3
2
2
1
- - -
Cu
Cu, N-0.2
Cu, Cb
Cu
Cu
Cu, N-0.2
Cu, Cb
Cu, N-0.4
Cb
W
W
W
Cu-1.6
- - - 
24
37
48
29
32
38
54
45
50
52
69
65
74
76
76
Catatan : * PRE = Pitting Resistance Equivalent = %Cr + % (3.3 Mo) + 30N.

B.   UNALLOYED NICKEL

·         Paduan komersial  umumnya  alloy 200 dan alloy 201 yang mempunyai      ketahanan  korosi pada  temperatur rendah sampai sedang di lingkungan                    dilute un-aerated solution dari non-oxidizing mineral acids, sebagai HCl,                   H2SO4 dan H3PO4.
·         Faktanya karena Nikel (Ni) lebih mulia (noble) daripada besi (Fe), tetapi             kurang mulia (less noble) dibandingkan tembaga (Cu).  Disamping itu Ni               mempunyai potensial lebih tinggi untuk evolusi gas hydrogen, sehingga           hydrogen tidak mudah dilepaskan dari umumnya senyawa non-oxidizing,                dan pasokan oksigen yang diperlukan untuk mempercepat korosi.
·         Karena  itu adanya spesies oksigen seperti ion cupric atau ferric, nitrate,      peroksida atau oksigen; menyebabkan  nikel akan terkorosi lebih cepat.
·         Nikel mempunyai ketahanan yang sangat bagus terhadap lingkungan alkali           sehingga berhasil untuk aplikasi caustic evaporator tube. Akan tetapi jika                   Nikel   digunakan   diatas   temperatur   316◦C (600◦F), maka disarankan               atau direkomendasikan dipilih  versi  karbon  rendah yaitu alloy 201 untuk                 mencegah terjadinya fenomena graphitisasi batas  butir  yang  berakibat                     menurunya atau hilangnya  duktilitas logam dan menyebabkan kerapuhan                  logam (embrittlement).
·         Nikel sangat tahan terhadap fenomena chloride stress corrosion cracking,             tetapi  peka  terhadap caustic  cracking di lingkungan atau larutan encer-              teranginkan  (aerated solution) dalam  kondisi menerima tegangan yang                    besar (severely stressed conditions). Ni-Cr-Fe alloys, misalnya alloy 600             lebih tahan dibawah kondisi tersebut tadi.
·              Nikel mempunyai ketahanan tinggi terhadap korosi yang disebabkan oleh natural   fresh   water   dan    aliran   air      laut     yang   cepat  (rapidly        flowing seawater). Akan tetapi apabila  kondisi fluidanya stagnan, maka fluida terjebak di celah-celah konstruksi; maka terjadi korosi celah        sumuran yang  hebat (severe pitting corrosion).
·         Ketahanan korosi Nikel terhadap oxidizing acids seperti asam nitrat buruk,           meskipun cukup tahan terhadap kebanyakan non-aerated organic acids dan               organic acids.
·                    Anhydrous ammonia atau larutan ammonium hidroksida encer (2%) tidak menyerang nikel. Akan tetapi jika konsentrasinya tinggi dapat         menyebabkan serangan korosi yang cepat karena terbentuk produk korosi          kompleks yang larut (Ni-NH4).
·                    Nikel mempunyai ketahanan pada temperatur tinggi di lingkungan   halogenik seperti reaksi chlorinasi atau fluorinasi. Sifat ini dimanfaatkan di        banyak proses kimiawi modern, karena ternyata film nickel-halide        mempunyai tekanan uap relative rendah dan titik lebur yang tinggi.
·                    Nikel telah berhasil dimanfaatkan dalam proses produksi high purity         caustic dalam range konsentrasi antara 50 – 75%, di dalam industri     petrochemical, CPI, meng-handle makanan, serta produksi synthetic fiber.

C.   NICKEL-COPPER ALLOY.

·              Ada dua paduan utama dalam system ini, yaitu alloy 400 dan versi age-    hardenable yaitu alloy K-500.
·              Alloy 400 sudah dikembangkan sejak awal abad 20, meskipun sampai saat         ini masih dimanfaatkan dan diterapkan di dalam berbagai industri seperti     petrochemical, marine, refinery.
·              Adanya kandungan besi (Fe) di dalam system paduan akan meningkatkan        ketahahan terhadap kavitasi dan erosi di dalam pemakaian condenser tube.        Ketahanan ini sangat penting dibawah kondisi kecepatan alir yang tinggi   sebagai penyebab erosi, seperti dialami oleh propeller shafts, pump-   impeller blades, casings, condensers, maupun heat-exchanger tubes.
·              Laju korosi di lingkungan air laut yang bergerak umumnya kurang dari      0.025 mm/year.
·              Paduan dapat mengalami korosi sumuran di dalam lingkungan air laut yang        diam (stagnant seawater), tetapi kecepatan serangannya lebih rendah      daripada yang dialami  oleh  material nikel murni. Dengan meningkatnya        kandungan Nikel (mendekati 65%), paduan secara umum tahan terhadap chloride stress corrosion cracking.
·              Ketahanan korosi homogen (general corrosion) alloy 400 di lingkungan      non-oxidizing mineral acids lebih baik daripada material nikel. Akan tetapi          ketahanan korosinya sama-sama buruk di lingkungan media mengoksidasi   seperti asam nitrat, ferric chloride, cupric chloride, wet chlorine, chromic          acids, sulfur dioxide, dan ammonia.
·              Di lingkungan un-aerated dilute hydrochloric dan sulfuric acid solution,      alloy 400 mempunyai ketahanan untuk konsentrasi 15% pada    temperatur kamar, dan sampai konsentrasi 2% pada temperatur agak tinggi,      tetapi tidak melampaui 50◦C.
·              Oleh karena sifat karakteristik yang spesifik dari alloy 400, maka dipakai untuk proses yang menggunakan chlorinated solvent dan menghasilkan      hydrochloric acid melalui proses hydrolysis; yang jika dipakai standard       stainless steel akan mengalami kerusakan.
·              Alloy 400 memiliki ketahahan korosi yang baik pada ambient temperature           di hampir semua konsentrasi lingkungan HF tanpa adanya udara. Apabila dalam kondisi aerated solutions dan temperatur tinggi, maka akan      meningkatkan laju korosi.
·              Alloy 400 peka terhadap SCC di lingkungan moist aerated hydrofluoric      atau hydroflurosilicic acid vapor. Tetapi tendensi ini dapat di eliminir     dengan melakukan de-aeration environment, atau melakukan stress        relieving annealing.
·              Lingkungan netral dan alkaline salt solution seperti chloride, carbonates,    sulfates, dan acetates berdampak kecil terhadap alloy 400, meskipun pada         konsentrasi tinggi serta temperatur mendekati titik didihnya. Oleh karena         itu alloy 400 digunakan secara luas di plant untuk kristalisasi garam (salts)          dari saturated brine.
·              Alloy K-500 merupakan age-hardenable alloy yang juga mengandung        Aluminium (Al) dan Titanium (Ti). Mempunyai sifat ketahanan korosi    yang baik seperti alloy 400 dengan sifat tambahan yaitu kekuatan dan          kekerasannya meningkat serta terjaga kekuatannya sampai temperatur       600◦C.
·              Alloy K-500 mempunyai sifat low magnetic permeability dan tetap   bersifat non-magnetic sampai temperatur – 134◦C.
·              Beberapa aplikasi alloy K-500 diantaranya untuk pump shafts, impellers,   blade and scrappers, oil-well drill collars, springs, valve trains, tools, dll.         Paduan ini terutama dimanfaatkan untuk lingkungan marine dan oil & gas industrial.
·              Sebaliknya alloy 400 lebih beraneka guna, banyak dimanfaatkan sebagai   roofs, architectural parts, tube boiler feed water heaters, maupun seawater          application. Alloy 400 dipilih untuk peralatan di lingkungan proses HF   alkylation, produksi dan handling asam HF, dan di dalam proses  refining     uranium, destilasi dan unit kondensasi, overhead condenser pipes di dalam         industri refineries dan petrochemical.

D.   NICKEL-IRON ALLOYS

·              Paduan ini mengandung 36 – 80% nikel (Ni) secara umum dipilih untuk     sifat fisik khusus, seperti koefisien muai ekspansinya rendah, demikian         pula sifat magnetiknya.
·              Semakin tinggi kandungan nikel (Ni) sekitar 76 – 80% dengan tambahan   elemen Fe (besi) dan Mo (molybdem), maka permeabilitasnya magnetic-          nya semakin tinggi dan dapat berfungsi sebagai inductive component di   dalam transformer, relay parts, dan screens. Paduan dengan 36% nikel       (Ni) mempunyai sifat ekspansi yang ekstrem rendah.
·              Alloy ini mempunyai ketahanan korosi yang cukup baik terhadap variasi industrial environment.

E.         NICKEL-SILICON ALLOYS

·              Cast Ni-Si alloys, secara tipikal mengandung 8 sampai 10% Silikon (Si).    Material ini dikembangkan untuk handling asam sulfat dalam kondisi      panas atau mendidih dengan konsentrasi tinggi.
·              Alloy ini juga tahan terhadap asam nitrat dengan konsentrasi di atas 50%,          bersama dengan campuran asam nitrat –sulfat.
·              Paduan Ni-Si dengan kandungan Si 4-5% dikembangkan akhir-akhir ini     untuk meng-handle high-temperature, high-concentration sulfuric acid      environment.
·              Satu kelemahan alloy ini adalah laju korosinya meningkat ketika      konsentrasi        asam sulfat turun dibawah 95%; disamping itu ketahanan       terhadap localized attack (misalnya korosi sumuran) juga buruk di   lingkungan cooling water yang mengandung chloride.

F.    NICKEL-MOLYBDENUM ALLOYS

·              Alloy B : merupakan alloy keluarga Ni-Mo yang dikembangkan di tahun   1920’an. Alloy ini peka terhadap HAZ corrosion di lingkungan non-    oxidizing acids (acetic, formic, dan hydrochloric), karena kandungan     unsur karbon yang tinggi.
·              Dalam dekade 1960’an dengan meningkatnya teknologi AOD melting,        dikembangkan alloy B-2, yang mampu menjawab problem HAZ corrosion, tetapi kemampuan fabrikasinya jelek.
·              Perkembangan terakhir dengan mengontrol kimiawinya alloy B-2, B-3 dan          B-4 mampu menjawab kedua problem diatas dengan mengeliminir atau          mengurangi terbentuknya detrimental intermetallic phases seperti b-phase          Ni4Mo, dan selanjutnya meningkatkan ketahanan korosinya.
·              Mengontrol aspek kimiawi alloy B-2, B-3 dan B-4 direkomendasikan         untuk meng-handle HCL pada temperatur 70 sampai 100◦C disemua        konsentrasi, dan dalam meng-handle wet HCl gas. Alloy ini mempunyai ketahanan yang unggul terhadap H2SO4 murni sampai titik didihnya     dengan konsentrasi < 60%.
·              Paduan ini mempunyai keterbatasan jika unsur Chromium (Cr) berkurang,          dan menghasilkan ketahanan korosi yang sangat buruk di lingkungan   yang mengoksidasi.
·              Alloy B-2 telah berhasil diaplikasikan dalam produksi asam asetat, farmasi,       alkylation of ethyl benzene, styrene, cumene, organic sulfonation   reactions, melamine, herbicides, dan masih banyak lagi dari produk lain.
·              Alloy B-4 : Ini merupakan perbaikan versi alloy B-2 yang telah di uji         dengan berbagai macam aplikasi.  Paduan ini berhasil di dalam peralatan   produksi resin, dimana ada hydrochloric acid (dihasilkan dari adanya aluminium chloride) di dalam area temperatur 120 – 150◦C.
·              Salah satu perusahaan kimia di Spanyol telah menguji alloy-B4 untuk       peralatan produksi peptisida, dimana kondisinya sangat korosif diakibatkan          oleh hydrochloric acid (paduan Group C total tidak cukup mampu dibawah     kondisi tersebut). Alloy B-4 mampu menjawab kedua problem, yaitu    problem fabrikasi seperti yang dihadapi alloy-B2, dan kepekaan terhadap SCC.
·              Alloy B-10 : merupakan pengembangan terbaru dari alloy keluarga Ni-Mo;         untuk menggantikan kelemahan utama alloy B, B-2, B-3 dan B-4 yaitu    ketidakmampuan untuk meng-handle oxidizing species di dalam media     korosif.  Dibawah kondisi ini, alloy keluarga-C dengan kandungan Cr          tinggi seperti alloy C-276, atau alloy 59 cukup mampu meng-handle         oxidizing species, tetapi prosentase Mo yang tidak cukup mampu  berinteraksi dengan kondisi mereduksi yaitu acidic hydrochloric atau       sulfuric acid dengan konsentrasi tinggi.
·              Alloy B-10 merupakan paduan diantara Alloy-C dan Alloy-B, dengan       kandungan Cr lebih tinggi daripada alloy-C, tetapi lebih rendah daripada     alloy-B, dalam hal ini masing-masing kandungan Cr sekitar 8% dan besi          (Fe) sekitar 6% mampu berinteraksi dengan oxidizing spesies yang ada       di       dalam lingkungan.
·              Paduan ini juga berhasil di aplikasikan di dalam lingkungan yang memicu terjadinya crevice corrosion di dalam waste incinerators.

Tabel 3. Nickel-copper alloys

Alloy/UNS
Ni + Co
Cu
Fe
Mn
C
Al, Ti
400/N04400
K500/N05500
63.0 min
63.0 min
31
30
2.5
2.0
2.0
1.5
0.30
0.18
---
2.8 , 0.6

Tabel 4. Ni-Mo Alloy

Alloy/UNS
Ni
Mo
Fe
Cr
C
B / N10001
B-2 /N10665
B-3 /N10675
B-4/N10629
B-10 /N10624
Bal.
Bal.
Bal.
Bal.
Bal.
28
28
28
28
24
5
1.8
1.5
3
6
0.5
0.7
1.5
1.2
8.0
0.03
0.005
0.005
0.005
0.005

Tabel 5. Unalloyed Nickel

Alloy/UNS
Ni
Cu
Fe
Mn
C
200/N02200
201/N02201
99.0 min
99.0 min
0.25
0.25
0.40
0.40
0.35
0.35
0.15
0.02

G.        Ni-Cr-Fe-Mo-Cu Alloys

Paduan Ni-Cr-Fe dengan Mo dan Cu menghasilkan paduan yang meningkat ketahanan korosinya terhadap hot reducing acids seperti sulfuric, phosphoric, dan hydrofluoric acids, yang mengandung oxidizing species. Kandungan Cu sekitar 2% atau kurang, Cr 20-33%, dan Mo antara 1,5-7%. Jika Ni digantikan Fe untuk mengurangi cost, maka hasilnya paduan yang tahan korosi baik di lingkungan asam mengoksidasi ataupun mereduksi (kecuali hydrochloric), senyawa organik, serta larutan asam, netral, dan garam alkali.
H.  ALLOY 825  

·              Alloy 825 adalah modifikasi alloy 800 dengan menambah Mo (3%), Cu     (2%) dan Ti (0,9%).
·              Elemen paduan tersebut  meningkatkan ketahanan korosi di berbagai         lingkungan korosif dan terhadap aqueous corrosion.
·              Apabila kandungan nikel-nya meningkat sampai 42% akan meningkatkan        ketahanan terhadap chloride-ion SCC ; melalui uji coba di laboratorium     dengan lingkungan larutan magnesium chloride dalam kondisi mendidih.
·              Dengan meningkatnya kandungan nikel (Ni) bersama dengan kandungan   elemen Mo dan Cu tinggi akan memperbaiki ketahanan korosi di          lingkungan mereduksi seperti yang mengandung asam sulfat dan posfat.
·              Berdasarkan percobaan di laboratorium dan pengalaman operasional        terbukti alloy 825 tahan terhadap boiling solution sulfuric acids sampai      dengan konsentrasi 40% berat, dan sampai temperatur maksimum 66◦C.  Ketahanan korosinya juga meningkat dengan adanya oxidizing spesies          selain oxidizing chloride yang terbentuk dari proses hidrolisa HCl.
·              Paduan ini juga cocok untuk aplikasi di lingkungan asam campuran yang mengandung asam nitrat, dan cupric serta ferric sulfates.
·              Di lingkungan asam posfat dengan konsentrasi 85%, paduan ini tahan       sampai temperatur titik didih asam tersebut. Kandungan chromium yang   tinggi memberikan ketahanan terhadap variasi media mengoksidasi seperti         asam nitrat, nitrat, dan garam-garam mengoksidasi. Penambahan elemen           titanium (Ti) dan dengan perlakuan panas yang sesuai akan mengakibatkan      stabilisasi paduan terhadap kepekaan korosi interkristalin.
·              Alloy 825 merupakan paduan serbaguna karena mampu meng-handle       media korosif yang sangat variatif, meskipun secara perlahan posisinya      digantikan dengan yang lebih superior, khususnya terhadap korosi lokal;         yaitu alloy-G, dan 6% moly superaustenitic stainless steel, seperti alloy      1925hMo (N08926) dan alloy 31 (N08031). Terutama untuk aplikasi di   lingkungan petroleum-refineries dan petrochemical (tanks, agitator, valves,        pumps), dan perlengkapan untuk produksi ammonium sulfat.

I.      ALLOY G/G-3/G30

·              Alloy G merupakan pengembangan dari alloy F, dengan komposisi serupa          tetapi ditambahkan tembaga (Cu) sekitar 2%, untuk meningkatkan           ketahanan korosi di lingkungan asam sulfat dan posfat.
·              Alloy G dikembangkan ditahun 1960’an, mempunyai sifat ketahanan        korosi yang baik dalam kondisi as-welded, yang mampu meng-handle efek        korosi dari oxidixing dan reducing agents.
·              Alloy G juga mempunyai ketahanan terhadap campuran asam, fluorosilicic         acid, senyawa sulfat, asam nitrat konsentrasi tinggi, flue gas dry coal-fired       power plant, dan asam hydrofluoric.
·              Alloy-G kandungan Ni dan Mo lebih tinggi (daripada alloy 825) membuat           paduan ini lebih kebal terhadap chloride SCC, disamping ketahanannya     yang sangat baik terhadap korosi lokal. Akan tetapi alloy ini sekarang         sudah usang, dan posisinya digantikan dengan alloy-G – 3.
·              Alloy G-3 adalah versi alloy-G yang ditingkatkan, khususnya lebih tahan terhadap HAZ attack, dan sifat mampu lasnya lebih baik. Untuk kandungan          karbon rendah mampu memperlambat kinetika presipitasi karbida, dan           dengan sedikit kandungan Mo memberikan ketahanan terhadap korosi     lokal.
·              Alloy G-3 menggantikan banyak material alloy-G dihampir semua aplikasi         industri, termasuk alloy 825, karena diperlukan ketahanan terhadap korosi lokal yang jauh lebih baik.
·              Alloy G30 modifikasi dari alloy G-3 yaitu dengan menambah elemen Cr    dan mengurangi elemen Mo. Paduan ini mempunyai ketahanan yang bagus    di lingkungan asam posfat maupun campuran asam nitrat/hydrochloric dan         asam nitrat/hydrofluoric. Paduan ini juga tahan di lingkungan asam sulfat.
·              Aplikasi alloy G30 antara lain di industri asam posfat, campuran asam,    bahan bakar nuklir, komponen / peralatan untuk operasi pickling,   petrochemical, industri agrochemical (fertilizer, insecticides, peptisida,      dll.), serta industri pertambangan.

J. 6 Mo ALLOYS

·              Alloy ini dikembangkan ketika diketahui bahwa Cr dan Mo meningkatkan        ketahanan terhadap korosi lokal, dan dengan bertambahnya Ni dan N akan        meningkatkan ketahanan terhadap Chloride-SCC.
·              Alloy 6 Mo merupakan material kategori cost-effective, dibandingkan High          Ni-Cr-Mo alloys yang ketahanan korosinya relatif sama tetapi harganya jauh lebih mahal.
·              Alloy 1925hMo diturunkan dari alloy 904L dan alloy 28 diturunkan dari   alloy 31; dengan menambahkan Mo dari 4,5% menjadi 6.5% dan diperkuat dengan 0,2% Nitrogen, akan memberikan keuntungan meningkatnya      ketahanan terhadap korosi lokal, meningkat sifat mekanisnya dan stabilitas         thermalnya.
·              Alloy 1925hMo mampu-las dengan over-alloyed filler metals seperti alloy 625, C-276, atau alloy 59 yang mengimbangi segregasi Mo di dalam area           inter-dendritic di area las (weldments).
·              Alloy 31 hanya mampu di las dengan alloy 59. Dimana alloy 31 dikenal    sebagai “advanced 6 Mo alloy”, dengan kandungan Cr-Ni tinggi, akan        memberikan ketahanan korosi yang tinggi di dalam berbagai media         korosif.
·              Alloy 31 ketahanan korosi lokalnya lebih baik daripada  Ni-Cr-Mo alloy   625 dan alloy G30, seperti diperlihatkan dari pengujian  korosi  ASTM      G-      48. Demikian juga ketahanan korosi homogen / uniform di dalam asam    sulfat jauh lebih baik daripada alloy C-276 dan alloy 20.
·              Alloy 31, pada konsentrasi asam 80% dan temperature tinggi di atas 80◦C,          akan mulai aktif; tetapi pada konsentrasi < 80% dan temperatur sampai          100◦C tetap pasif.
·              Alloy 31, ketahanan korosi homogen di dalam asam posfat masih sama     dengan alloy G30; kelebihannya densitinya rendah, konduktivitas panasnya       lebih baik dan higher allowable ASME stresses.
·              Oleh karena itu, alloy 31 mempunyai kontribusi harga lebih rendah untuk aplikasi shell dan tube heat exchanger di dalam lingkungan asam posfat     dengan konsentrasi 42 – 54%, atau lebih tinggi lagi.
·              Alloy 6Mo secara luas di aplikasikan untuk lingkungan industri pulp &     paper, asam posfat, copper smelter, produksi asam sulfat, dan reklamasi penyimpanan asam.

K.        ALLOY 20

·              Alloy 21 versi pertama diperkenalkan ditahun 1951 untuk aplikasi sulfuric         acid service. Kemudian dimodifikasi dengan menambahkan columbium (Cb) atau niobium (Nb), kemudian dikenal menjadi alloy 20 Cb.
·              Alloy 20Cb mampu di las tanpa perlu proses post-weld heat treatment       (PWHT).
·              Penelitian dan pengembangan berikutnya diperkenalkan alloy 20Cb3, yang         lebih dikenal sebagai alloy 20. Alloy 20 lebih berhasil karena lebih tahan          terhadap media asam sulfat dan stress corrosion cracking.
·              Alloy 20 di aplikasikan di manufacture synthetic rubber, high octane          gasoline, solvent, explosives, plastics, synthetic fibers, chemical,    pharmaceutical, food processing, dll.
·              Meskipun punya kelebihan, tetapi karena kandungan Mo tidak cukup untuk       menahan korosi lokal di dalam lingkungan asam chloride dengan pH   rendah.







L.         ALLOY Ni-Cr-Mo C-FAMILY

·              Alloy-C merupakan alloy tertua dari keluarga-C, telah digantikan by alloy           C-276 di awal tahun 1960’an karena hasil perbaikan dan pengembangan di bidang teknologi peleburan.
·              Antara tahun 1983 dan 1996 ada 4 alloy baru yang diperkenalkan secara komersial, yaitu alloy 22 (1983), alloy 59 (1989), alloy 686 (1995) dan alloy 2000 (1996).
·              Berdasarkan komposisi kimianya alloy 2000 sama dengan alloy 59, dengan        tambahan elemen Cu 1,6% agar tidak melanggar patent yang sudah dimiliki alloy 59.
·              Alloy 59 merupakan ternary alloy Ni-Cr-Mo family yang paling murni,       mempunyai nilai PRE tinggi dan kandungan Fe-nya terendah Keadaan ini         memberikan perbaikan ketahanan korosi dibandingkan alloy lain di dalam       lingkungan variasi standard laboratory environment (Tabel 6).

Tabel 6. Uniform corrosion rates of some Ni-Cr-Mo alloys in mpy *)

Boiling media
C-276
22
686
2000
59
ASTM 28A
ASTM 28B
Green Death
10% HNO3
65% HNO3
10% H2SO4
50% H2SO4
1.5% HCl
10% HCl
10% H2SO4 + 1% HCl
10% H2SO4 + 1% HCl (90◦C)
240
55
26
19
750
23
240
11
239
87
41
36
7
4
2
52
18
308
14
392
354
92
104
38
8
-
231
-
-
5
-
-
-
27
4
-
-
-
-
-
2
-
-
-
24
4
5
2
40
8
176
3
179
70
3
Note : *) To convert to mm/y multiply by 0.0254

·              Mengeliminir tungsten (W) dan tembaga (Cu) serta mengurangi kandungan          Fe serendah mungkin menghasilkan paduan yang sifat stabilitas thermalnya          sangat bagus. Disamping ketahanan terhadap uniform corrosion maupun    thermal stability yang lebih baik, juga ketahanan terhadap korosi lokal         melampui alloy C-276, alloy 22 dan alloy 2000 (Tabel 8).
·              Korosi local selama ini menyebabkan kerusakan yang lebih sering di          lingkungan Chemical Process Industries (CPI), sehingga seringkali menyebabkan un-schedule shutdown, dan secara ekonomis mengakibatkan         kerugian yang sangat besar. Sedangkan untuk unifom corrosion pada   paduan tinggi ini tidak menyebabkan /menimbulkan problem utama.
Tabel 7. Corrosion rate in mils per year *

Media
C-276
22
686
2000
59
G 28A
G 28B
> 500 **)
> 500 **)
> 500 **)
339 **)
872 **)
17 **)
116 **)
> 500 **)
40 ***)
4 ***)
Note :
*) As shown in ASTM G-28A and G-28B after sensitization at 1600F (871C) for 1 hour.
**) Alloy C-276, 22, 2000 and 686 – heavy pitting attack with grains falling due to deep inter-granular attack.
***) Alloy 50 – No pitting attack.

Tabel 8. Localized corrosion resistance in “Green Death” Solution.

Alloy
PRE
CPT, ◦ C
CCT, ◦C
22
C-276
2000
686
59
65
69
76
74
76
120
110
110
> 120 *)
> 120 *)
105
105
100
110
110
Note :
PRE = Pitting resistance equivalent ; CPT = Critical pitting temperature; CCT = Critical crevice temperature
*) Above 120◦C, the Green Death solution (11,5% H2SO4 + 1.2% HCl + 1% FeCl3 + 1% CuCl2) chemically breaks down.

·              Alloy -C (1930’an sampai 1965) diperkenalkan dengan adanya        kompabilitas elemen Ni dan Cr dan Mo dan optimalisasi antara alloy Ni-Cr          dan Ni-Mo. Di tahun 1930’an alloy ini beraneka guna dan tersedia sebagai        corrosion resistant alloy untuk meng-handle liquid di lingkungan CPI.
·              Akan tetapi dengan adanya permasalahan ketika alloy-C di welding seringkali peka terhadap serangan intergranular corrosion di daerah HAZ,    khususnya di lingkungan media mengoksidasi, pH rendah, dan lingkungan          yang mengandung unsur halida. Oleh karena itu untuk aplikasi fabrikasi     vessel, harus dilakukan solution heat-treatment untuk menghilangkan     detrimental weld HAZ precipitates.
·              Selama akhir tahun 1940’an sampai 1950’an, CPI secara bertahap   berkembang proses-proses baru yang memerlukan material tanpa batasan harus mengalamai “solution heat treatment” setelah welding, harus tahan     terhadap media oksidasi yang sangat agresif, dimana alloy-C tidak cukup    mengandung Cr untuk memelihara sifat pasif-nya; sehingga mengalami laju korosi uniform sangat tinggi.
·              Alloy C-276 (1965 sampai sekarang), diperkenalkan untuk mengatasi        keterbatasan alloy-C, dengan mengubah komposisi kimianya (oleh BASF,          perusahaan kimia di Jerman); yaitu meredusir elemen karbon ( C ) dan        silicon ( Si ) serendah mungkin, masing-masing 50 ppm C dan 400 ppm Si, melalui proses peleburan baru yaitu proses argon-axygen decarburization    (AOD). Alloy C-276 sekarang di produksi di USA dibawah lisensi BASF        Jerman (patent kadaluwarsa di tahun 1982).
·              Alloy C-276 cocok untuk aplikasi as-welded condition tanpa mengalami    serangan korosi intergranular yang serius.
·              Alloy C-4 (1970 sampai sekarang), diperkenalkan dengan mengurangi       sampai 10 kalinya kandungan C dan Si, menghilangkan elemen W,        mengurangi elemen Fe dan menambah unsur Ti. Perubahan komposisi         diatas menghasilkan peningkatan dalam kinetika presipitasi fasa          intermetalik.
·              Ketika alloy C-4 di ekspos di daerah sensitisasi 550 sampai 1090◦C untuk          periode waktu yang cukup, presipitasi fasa intermetallik dan fasa “mu”,     dengan struktur (Ni,Fe,Co)3(W,Mo,Cr)2 yang umumnya mengendap pada      batas butir praktis di eliminir. Fasa “mu” mengurangi sifat duktilitas,       ketangguhan dan ketahanan korosi alloy C-4.
·              Ketahanan korosi homogen alloy C-276 dan alloy C-4 relatif sama di         dalam banyak lingkungan korosif; kecuali di lingkungan strongly reducing   media seperti asam hydrochloric, maka alloy C-276 lebih baik. Sebaliknya   di lingkungam media mengoksidasi, alloy C-4 lebih baik.
·              Alloy C-4 menawarkan ketahahan korosi yang lebih baik untuk berbagai   variasi media korosif, termasuk asam organik dan larutas asam chlorida.
·              Alloy 22 (1982 sampai sekarang); dikembangkan setelah paten C-276        kadaluwarsa. Penemunya meng-klaim bahwa fasa “mu” yang di kontrol di           alloy C-4 dikendalikan melalui sejumlah “electron vacancy” dengan cara         menghilangkan elemen W dan mengurangi Fe.
·              Akan tetapi hasilnya ketahanan korosi berkurang terhadap reducing          chloride solutions, karena unsur W bermanfaat terhadap lingkungan   tersebut dihilangkan.
·              Oleh karena kedua alloy C-276 dan C-4 mempunyai laju korosi tinggi di    lingkungan mengoksidasi, larutan non-halida, karena level Cr-nya relative        rendah samapai 16% Cr. Maka alloy 22 dengan Cr tinggi dan optimalisasi          keseimbangan Cr, Mo dan W diperlukan dalam menghadapi lingkungan           mengoksidasi, sehinggan sifat korosinya meningkat dan stabilitas          thermalnya lebih baik.
·              Komposisi alloy 22 berkisar 21% Cr, 13% Mo, 3% W dan 3% Fe serta      sisanya Ni; meskipun ketahahan korosinya lebih baik daripada alloy C-276     dan C-4 untuk lingkungan mengoksidasi, yang diperlihatkan sedikit lebih    baik ketahanan korosi sumurannya (better pitting corrosion resistance) di          dalam “Green Death” solution; tetapi di lingkungan yang mereduksi dan      di kondisi severe localized crevice corrosion, alloy 22 lebih jelek daripada        alloy C-276.
·              Alloy 59 (1990 sampai sekarang), dikembangkan di Jerman untuk    mengatasi kelemahan alloy 22 dan C-276; disamping untuk menyediakan      solusi di sector CPI, petrochemical, pollution control, dan industri lainnya.
·              Alloy 59 mempunyai kandungan Cr-Mo yang tertinggi dengan kandungan           Fe terendah (<1%). Disamping mengandung Ni tertinggi serta bentuk termurni dari alloy Ni-Cr-Mo, artinya tanpa ada tambahan elemen seperti W, Cu, atau Ti.
·              Karena kemurnian dan keseimbangan alloy 59 dalam fasa terner Ni-Cr-Mo,        maka sifat stabilitas thermalnya sangat baik.
·              Alloy 686 (1993 sampai sekarang), dengan komposisi serupa dengan C-    276. Perbedaannya Cr ditambah dari 16% menjadi 21% Cr, sementara level    Mo dan W dipertahankan tetap. Dengan komposisi ini, dikatakan highly         over-alloyed, kombinasi antara Cr, Mo dan W total kandungan 41%.
·              Untuk menjaga strukturnya tetap tunggal austenitis, perlu dilakukan          solution annealed pada temperatur sangat tinggi sekitar 1200◦C, diikuti       dengan pendinginan cepat untuk mencegah terjadinya presipitasi fasa         intermetallik.
·              Alloy 686, sifat stabilitas thermalnya lebih rendah daripada alloy 59, dari dari berbagai test di site di lingkungan hazardous waste incinerator,   ketahanan korosinya 5 kali lebih rendah daripada alloy 59 (Tabel 9).

Tabel 9. Hazardous waste incineration scrubber corrosion data *)

Alloy
Mpy **)
Remarks
59
686
22
31
622
C-276
625
825
1.1
5.4
6.7
7.1
12.1
35.1
58.6
117
Clean
Clean
Clean
Clean
Weld attack
Clean
Rough
Pitting attack
Note : *)3M study; **) To convert to mm/y multiply by 0.0254

·              Alloy 2000 (1995 sampai sekarang), yang menambahkan elemen Cu 1,6%          kedalam komposisi alloy 59.
·              Dengan ditambahkannya Cu, maka stabilitas thermalnya relatif lebih         rendah dibandingkan alloy 59, disamping itu ketahanan korosi lokalnya    juga lebih rendah.
Tabel 10. Uniform corrosion resistance relative to environment redox conditions.

g
n
i
z
u
d
e
R
­















¯
O
x
I
d
I
z
I
n
g
                  →  →  →  Alloy increasing chromium content →   →  →
Media
B-2 alloy
C-276 alloy
C-4
alloy
625 alloy
H-9M alloy
C22 alloy
Alloy
255
Ultimet
alloy
G-30 alloy
1% HCl boiling
Å
ð
ð
Å
Å
Å
Å
Å
Å
2,5% HCL 90◦C
    Å
ð
D
à
à
Å
à
Å
à
10% H2SO4 boiling
   
Å

D

ð

ð

D

ð

D

à

D
50% H2SO4 66◦C

Å

Å

ð

D

Å

Å

Å

D

Å
50% H3PO4 boiling

Å

Å

Å

Å

Å

Å

Å

Å

Å
3% HF 79◦C
ð
ð
ð
ð
ð
ð
à
D
D
54% P2O5 116◦C
à
D
D
ð
ð
ð
ð
ð
Å
10% HNO3 boiling

à

ð

ð

Å

Å

Å

Å

Å

Å
G-28A *) boiling
à
à
à
D
ð
D
ð
ð
ð
G-28B  **) boiling
à
à
à
à
à
ð
à
Å
à
66% HNO3 boiling

à

à

à

D

D

à

ð

ð

Å

Note : *) 50% H2SO4 + 42 g/l Fe2(SO4)3   **) 23%H2SO4 + 1.2% HCl + 1%FeCl3 + 1% CuCl2

Remark : Corrosion rate (mpy) : Å 0-5 mpy ; ð 6-20 mpy ; D 21-50 mpy ; à > 51 mpy









Tabel 11. Resistance To Stress Corrosion Cracking (SCC)


Alloys
0.8% NaCl + 0.2% H3PO4. 141◦C
45% MgCl2
154◦C

25% NaCl

20.4% MgCl2
177◦C
204◦C
    204◦C             232◦C
B-2 alloy
---
■
■
■
■
■
C-276 alloy
■
■
■
■
■
☼
C-4 alloy
■
■
■
■
■
■
625 alloy
- - -
■
■
■
■
■
H-9M alloy
■
■
■
■
■
■
C-22 alloy
■
■
■
■
■
■
Alloy 255
■
☼
■
☼
☼
☼
ULTIMET alloy
■
☼
---
---
---
---
G 30 alloy
■
■
■
■
■
☼
Remarks : ■ : No cracking   ☼  Cracking

Tabel 12. Ketahanan Korosi Di Dalam Campuran Asam (Acid Mixtures)




g
n
i
z
u
d
e
R
­


¯
O
x
i
d
i
z
i
n
g
Media
B-2 alloy
C-276 alloy
C-4 alloy
625 alloy
H-9M alloy
C-22 alloy
Alloy 255
Ultimet alloy
G-30 alloy
52% HNO3+ 3% HCl, 80◦C 
●
▲
--
▲
--
▲
--

♦
10% H2SO4 + 0,8% HCl, 80◦C
■
▲
▲
♦
♦
▲
--
●
▲
60% H2SO4 + 1% HF, 80◦C
--
■
--
▲
■
▲
♦
--
■
10%H2SO4 + 3% HF, 80◦C
--
■
--
▲
■
■
♦
--
▲
9% HNO3 + 4.2% HCl, boiling
--
▲
--
●
--
●
●
--
●
10% HNO3 + 3% HF, 80◦C
--
♦
--
♦
▲
■
■
■
■
18% HNO3 + 8% HCl, 80◦C
--
♦
--
■
--
■
●
--
●
20% HNO3 + 5% HF, 80◦C
--
♦
--
♦
♦
♦
▲
■
▲
54% H2SO4 + 30% HNO3, boiling
--
♦
--
■
--
▲
▲
--
■
14% H2SO4 + 32% HNO3, boiling
--
♦
--
■
--
■
●
--
●
Corrosion rate (mpy)  ● 0-5 mpy;  ■ 6-20 mpy ; ▲ 21-50 mpy;  ♦ > 51 mpy

Tabel 13. Wear Resistance Cavitation Erosion Data

Alloy
Erosion Depth (mm)
0.0
0.05
0.10
0.15
Alloy 255
XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX
G-30 alloy
##################################################
C-276 alloy
************************************************
C-22 alloy
>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>> 
Alloy 625
<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<< 
Ultimet alloy
+++
Note :Increasing wear resistance from alloy 255 to Ultimet alloy.


Tabel 14.  Nickel base alloys of the C-Family.

Material
UNS designation
Market introduction
Main alloying elements (typical values, %)
Ni
Cr
Mo
W
Fe
Si
C
Cu
Alloy C
N10002
1930s
55
16
16
4
6
0.7
0.05
--
Alloy C- 276
N10276
1960s
57
16
16
4
5
0.04
0.005
--
Alloy C-4
N06455
1970s
66
16
16
--
2
0.04
0.005
--
Alloy C-22
N06022
abt 1985
57
21
13
3
3
0.04
0.005
--
Alloy 59
N06059
abt 1990
59
23
16
--
< 1
0.04
0.005
--
Alloy 686
N06686
abt 1994
56
21
16
4
2
0.04
0.005
--
Alloy C-2000
N06200
abt 1995
57
23
16
--
2
0.04
0.005
1.6

Tabel 15. Corrosion rate of Nickel-base alloys of the C-family

Material
General corrosion, mm / year
Test accord. to ASTM G-28 A
Test accord. to ASTM G 28 B
Alloy C-276 (Nicrofer 5716 hMoW)
4.2
1.5
Alloy C-4 (Nicrofer 6616 hMo)
3.3
50
Alloy 22 (Nicrofer 5621 hMoW)
0.9
0.17
Alloy 59 (Nicrofer 5923 hMo)
0.5
0.11
Note :
Test in sulfuric acid standard according ATM G-28 A and B, test period 120 / 24 hours.



Tabel 16. Corrosion test after sensitization according to ASTM G-28 B

Material
Semi-finished product sheet
(mm)
Corrosion rate, mm /  year
Solution annealed (SA)
< 1 hour
SA
1 hour
SA 
3 hours
SA
5 hours
Alloy 59
5
0.09
0.10
0.10
0.43
Alloy C-276
5
0.86
>25.4
> 25.4
> 25.4
Alloy 22
6 - 14
0.10
8.61
7.95
>25.4
Alloy 686
3
0.26
0.43
2.16
---
Alloy C-2000
3
0.11
57.8
54.9
61.4
Note :
Corrosion test of nickel base alloys of the C-family after sensitization at 870◦C.

Tabel 17. Corrosion behaviour of Ni-base alloys of the C family in sulfuric acid solution.

Material
Pitting corrosion / Crevice corrosion
Corrosion rate,
mm / year
Alloy C-276 (N10276) – Nicrofer 5716 hMoW
none
0.12
Alloy C-4 (N06455) – Nicrofer 6616 h Mo
none
0.28
Alloy 22 (N06022) – Nicrofer 5621 hMoW
none
0.08
Alloy 59 (N06059) – Nicrofer 5923 hMo
none
0.003
Alloy 625 (N06625) – Nicrofer 6020 hMo
none
1.33
Note :
Corrosion behaviour in sulfuric acid solution (pH = 1) with chlorine addition (7% Cl), 105◦C (boiling), test period 21 days.

Tabel 18. Critical pitting (CPT) and Crevice Corrosion Temperature (CCT) Ni-base of the C family.

Material
CPT
CCT
◦C
◦F
◦C
◦F
Alloy C-276 (N10276) – Nicrofer 5716 hMoW
115-120
239-248
105
221
Alloy C-4 (N06455) – Nicrofer 6616 h Mo
100
212
85-95
185-203
Alloy 22 (N06022) – Nicrofer 5621 hMoW
120
248
110
230
Alloy 59 (N06059) – Nicrofer 5923 hMo
> 120
248
> 110
230
Alloy 625 (N06625) – Nicrofer 6020 hMo
100
212
85-96
165-205
Note :
Critical pitting (CPT) and crevice corrosion temperature (CCT) in the”green death” solutions 7 Vol.% H2SO4 + 3 Vol.%HCl  + 1%CuCl2 + 1% FeCl2 + 6H2O after ageing for 24 hours per 5◦C (9◦F) increase in temperature.




Tabel 19. Corrosion behaviour of Ni-base alloys of the C family in boiling nitric acid.

Medium
Corrosion rate, mm / year
Alloy C-276
Alloy 22
Alloy 686
Alloy 59
10% HNO3
0.48
0.05
---
0.05
65% HNO3
19.01
1.32
5.87
1.02

Tabel 20. Corrosion behaviour of Ni-base alloys of the C family in dilute hydrochloric acid.

Test solution
HCl
Temperature,
◦C (◦F)
Corrosion rate, mm / year
Alloy 22
Alloy C-276
Alloy 59
1.5%
boiling
0.87
0.69
0.38
2%
90 (194)
boiling
0.05
2.20
0.53
1.14
0
0.99
3%
90 (194)
boiling
1.41
2.55
0.96
2.06
0.05
2.05
5%
93 (199.4)
5.07
1.99
2.81
10%
66 (150.8)
82 (179.6)
boiling
0.77
3.04
9.26
0.44
1.56
6.07
0.81
2.47
7.50


Tabel 21. Corrosion behaviour alloy 59 in an acetic / formic acid mixture

Medium
Test period, days
Corrosion rate, mm / year
Base material
TIG
MAW
89% acetic acid
+ 10% formic acid
7
0.001
0.002
0.003
- Idem + 1% H2O
14
0.001
0.001
0.004
NaCl saturated, boiling
21
< 0.001
< 0.001
< 0.001
Note :
TIG : tungsten arc welding, a fusion welding process in which metals are joined by heating them with an electric arc between a nonconsumable tungsten electrode and the work. A gas or gas mixture shields the arc and the weld puddle. Pressure may or may not be applied to the joint, and filler metal may or may not be added.
MAW : metal arc welding, any of a group of arc welding processes in which  metals are fused together using the heat of an arc between a metal electrode and the work.





Tabel 22.  Corrosion behaviour of Alloy 59 in contaminated phosphoric acid.

Medium
Temperature
◦C (◦F)
Test period, days
Corrosion rate, mm/year
Base material
TIG
42% H3PO4 (30.4% P2O5) + 2.4% H2SO4 + 2.3%H2SiF6 + 1.0% Fe2O3 + 1000 ppm Cl

80 (176)

21

0.02

0.02
72% H3PO4 (approx. 52% P2O5) + 4.5% H2SO4 + 0.9% H2SiF6 + 1,5% Fe2O3 + 400 ppm Cl.

80 (176)
2
1

0.02

0.02
52% P2O5
120  (248)
21
0.13
0.12
54% P2O5
120 (248)
21
0.15
0.12
54% P2O5+ 2000 ppm Cl
120 (248)
7
2.24
2.03
54% P2O5 + 2000 ppm Cl
100 (212)
21
0.47
0.41


M. ASPEK METALLURGI  ALLOY NICKEL.

·              Kekuatan material alloy nickel ditentukan oleh kombinasi :
(1) Pembentukan larutan padat (solid solution) dan penguatan struktur matriks γ
(2) Pengerasan pengendapan (precipitation hardening) oleh fasa Gamma – Prime (γ’),
(3) Pembentukan fasa karbida di batas butir
(4) Penstabil permukaan spesifik.
·              Pembentukan larutan padat dari matriks alloy Ni-base adalah fasa    austenitic (fasa γ).        Dan unsur pembentuk fasa γ adalah dari Gol V, VI,       dan VII di dalam Tabel Sistem Periodik, dan termasuk Ni, Cr, Mo, Co      dan W.
·              Dengan adanya elemen-elemen tersebut, material Ni-base akan meningkat kekuatannya, karena mereka berfungsi juga sebagai penghambat gerakan   dislokasi atau cross-lip.
·              Dalam proses precipitation hardening, fasa gamma prime γ’ adalah kontributor utama peningkatan kekuatan material Ni-basel alloy.
·              Umumnya komposisi dari fasa adalah Ni3Al, dengan status komposisi       adalah Ni3Al dengan atom Al (atom  substitusi Ti, Ta dan Nb) mengisi      rongga sisi pojok dan atom Ni mengisi pada sisi bidang unit sel, di bidang         (111).
·              Pembentukan fasa karbida (MC) di batas butir terbentuk dari cairan besi   stainless yang mempunyai  morfologi kubik cenderung menempati batas     butir, sehingga berfungsi mencegah grain boundary sliding. Oleh      karenanya Ni-base mempunya sifat creep lebih baik daripada karbida intermetallic,  misalnya Fe3C.
·              Elemen boron (B), zirconium (Zr), hafnium (Hf) dan carbon (C) cenderung        menyebar dibatas butir.
·              Walaupun karbida logam (MC) stabil pada temperatur tinggi, tetapi karbida       logam MC sering tidak stabil pada temperatur rendah dalam bentuk M23C6        dan M6C, tergantung dari komposisi paduan :
        a)  MC + γ  ®   M23C6 +  γ’
        b) MC + γ  →  M6C + γ’
        c) MC  = stabil pada temperatur tinggi
        d) M23C6 = paduan chromium tinggi guna mencegah grain boundary                    sliding
   e) M6C = paduan molybdenum tinggi
●     Penstabil permukaan spesifik diperoleh karena adanya elemen Cr yang      akan membentuk lapisan oksida protective chromia atau chrom oksida    (Cr2O3). Agar dapat berfungsi sebagai lapisan proteksi yang baik secara      empiris diperlukan prosentase minimum Cr yaitu 20% berat.
●     Unsur lain yang mampu membentuk lapisan oksida pasif adalah      aluminium (Al) yang akan membentuk Al2O3 dan lebih stabil daripada         chromia; meskipun lebih mudah diserang hot corrosion.
●     Elemen penstabil permukaan diperlukan apabila material dioperasikan di dalam lingkungan yang sangat korosif dan temperatur operasi tinggi, atau         hot corrosion, yaitu permukaan material akan bereaksi akibat berinteraksi dengan unsur sulfur (S), sodium (Na), dan kontaminan lain yang mampu    melarutkan lapisan oksida protective.

N.         Fasa perusak Ni-base alloy

·              Pada prinsipnya mekanisme penguatan alloy Ni-base sangat ditentukan     oleh fasa γ dan γ; keduanya merupakan fasa fungsi paduan.
·              Al dan Ti akan meningkatkan fraksi volume  termasuk sifat kekuatan        yang berkaitan dengan precipitation hardening.
·              Beberapa fasa yang dapat merugikan Ni-base antara lain ; Mu (µ), Eta (η),          Sigma (σ) dan Laves; dikategorikan sebagai Topologically closed-packed        phases (TCP); yang bisa terbentuk ketika mengalami perlakuan panas      yang tidak sesuai atau selama operasi yang menyimpang.
·              TCP phase yang berbentuk pelat (plate) akan memberikan dampak negative        terhadap kekuatan; sedangkan fasa sigma mudah dan cenderung          detrimental.
·              Fasa yang tidak diinginkan dan masuk kategori TCP phases adalah :

Tabel 23. TCP phases

Phase
Contributors
Sigma
Cr, Co, Ni, Mo, Fe, W
Mu
Cr, Co, Ni, Mo, Fe, W
Eta
Ni, Ti, Co, Al, Cr
Laves
Co, Mo, Ta

·        Pengaruh positif unsur/elemen spesifik terhadap Ni-base alloy ;

Tabel 24. Pengaruh elemen spesifik terhadap Ni-Base alloy.

Element (s)
Effect (s)
Co, Cr, Fe, Mo, W, Ta
Solid-solutioning strengthening

W, Ta, Ti, Mo,Nb, Hf
Cr
Cr, Mo, W
Mo, W
Carbide formers
MC
M7C3
M23C6
M6C
Al, Ti, Ta, Nb
Forms γ, Ni3 (Al,Ti)
Co
Lowers stacking fault energy
Al, Cr
Oxidation resistance
B
Improves creep properties
C, B, Zr
Causes grain boundary segregation

Tabel 25. Pengaruh beberapa elemen terhadap Ni-Base alloy.

Elements
Effects
Chromium
Oxidation and hot corrosion resistance; solid solution strengthening
Molybdenum, tungsten
Solid solution strengthening; form M6C carbide
Aluminium; titanium
Form γ’; Ni3(Al,Ti), hardening precipitation; Ti forms MC carbides as well; Al enhance oxidation resistance.
Cobalt
Raises γ’ sulvus temperature
Boron, zirconium, hafnium
Improve rupture life through increases in ductility; B also forms borides; Hf forms MC carbides and also promotes eutectic γ – γ’ formation in cast alloy
Tabel 25. (lanjutan)

Elements
Effects
Carbon
Forms MC, M7C3, M23C6 and M6C carbides.
Columbium
Forms γ’, Ni3Cb, hardening precipitate; forms orthorhombic Ni3Cb
Tantalum
Solid solution strengthening; forms MC carbides; enhances oxidation resistance.












































































Diposting oleh di

Tidak ada komentar:

Posting Komentar

Langganan: Posting Komentar (Atom)