Analisis Kegagalan Pipa

ANALISIS KEGAGALAN
PADA PIPA 12” 3 FASA RAMA F – RAMA P
DI CNOOC SES Ltd.
Raja Jovian Trisila 1306405686
Dimas Pratamawansyah Putra 1306405181
Kerja Praktek - PID - PGF - CNOOC SES Ltd. Departemen Teknik Metalurgi dan Material, Fakultas Teknik, Universitas Indonesia

Pendahuluan
Rama F –
Rama P
Kegagalan
J-Bow
Kebocoran
8 titik
Pipa
Material Pipa : ERW/API 5L-X42
Outer Diameter : 12.75 inch
Wall Thickness : 0.5 inch
Operating Temperature : 174 °F = 78,88 °C
Operation Pressure : 200 psi
Velocity : 0.138 m/sec (plug)
Laju Korosi : 1.9802 mm/yr = 0.05 mpy
Kedalaman : 32,004 m
Coating : 3 LPP
Line Type : Gathering
Concrete Thickness: 2,1 inch
Concrete Density : 140 pcf
SMYS : 42 Kpsi = 289.57 Mpa

Lingkungan Kerja
pH = 9
CO2 terlarut = 73,2
mg/L
Fe total = 0,737
mg/L
SRB = 10 sulfate
reducers/ml
Quaternary Ammonium
Compounds = 2,3 ppm
Sumber data adalah hasil fluid sampling oleh
Labotartorium PT. Anugrah Analisis Sempurna
pada tanggal 28 November 2014

Jalur Pipa

Kegunaan
3 Phase
Mengalirkan Hasil Produksi Dari Rama F
dan East Rama serta Kondensat dari
Pabelokan
Digunakan Pada Tahun 1982 Dengan
Design Llife 20 Tahun
Data dari PIMS bulan November 2015
89%
5%
6%
Produksi Fluida Pipa
Water Oil Gas

Diagram Alir Analisis Kegagalan
Pemeriksaan Visual
• Melakukan pengamatan dari bentuk
kegagalan (morfologi)
• Melihat warna dari lokasi disekitar
kegagalan
Pemeriksaan XRD
• Mengambil sampel dari benda
• Untuk mengetahui Produk
Korosi berupa senyawa-
senyawa yang terbentuk
• Memeriksa sampai ke dalam
material.
Pemeriksaan SEM & EDS
• SEM untuk dapat melihat
mikrostruktur dari produk korosi dan
mendapatkan bentuk & ukuran scale.
• EDS digunakan untuk dapat
mengetahui secara detail spot-spot
tertentu secara kuantitatif dan
kualitatif.
Pemerikasaan OES
Untuk mengetahui komposisi
kimia yang bertujuan untuk
mengecek spesifikasi
material
Pengujian Metalografi
• Menghilangkan produk korosi karena perlu
preparasi sampel
• Bertujuan untuk dapat melihat fasa dan bentuk
butir
• Bisa juga digunakan untuk melihat microcrack
Destructive Test
• Bertujuan untuk melihat
sifat mekanis dari
material
• Umumnya dilakukan uji
kekerasan untuk
mendapatkan nilai
kekerasan
• Didapatkan pula tensile
strength dari tabel
konversi
Analisis dan Kesimpulan Rekomendasi

Dugaan Awal
CO2
Corrosion
• Water cut
yang relatif
tinggi
• Adanya
kandungan
CO2 dari fluid
sebesar 73,2
mg/L
Corrosion
Under
Deposit
• Posisi utama
terjadinya
korosi yaitu di
J-bow
• Berdasarkan
data dari
PIMS
kecepatan-
nya rendah
(0,455 ft/sec)
• Pipa ERW,
mengalami
pengelasan
• Kegagalan
pada pipa
yang berada
pada arah
jam 6
SRB
• Berdasarkan
data PIMS
didapatkan
SRB sebesar
10 sulfate
reducers/ml.
• Namun aliran
yang lambat
memperkuat
dugaan ini.
Intergranular
Corrosion
SSC
Corrosion
• Adanya
kandungan
H2S dari 6
sumur Rama F
dengan rata-
rata sekitar
311,67 ppm.
• Water cut
yang relatif
tinggi

Pengamatan Visual
• Letak kegagalan berada pada
pukul 6, dan terdiri dari 8 buah titik
yang memiliki pola cukup teratur.
• Kegagalan berada pada bagian
J-Bow.
• Jejak kegagalan berbentuk
cekungan dan berjajar dengan
teratur.
• Hal ini mengindikasikan bahwa
korosi yang terjadi karena SRB.
• Adanya gap antara pit
membuktikan bahwa korosi yang
terjadi bukanlah disebabkan oleh
erosi.

Pengamatan Visual
• Pada pengamatan visual kami menemukan endapan berupa
butiran coklat kehitaman .
• Endapan terletak pada bagian dalam pipa arah jam 9, diduga
endapan ini adalah pasir yang terbawa dari sumur minyak dan
gas di Rama F dan East Rama yang lolos.
• Saat pertama bocor, pipa sempat di clamp terlebih dahulu
untuk mengatasi kebocorannya.
• Akan tetapi, clamp tidak bertahan lama dan kemudian pipa di
ganti satu segment.
• Hal-hal pada pengamatan visual masih terbatas, untuk
mengetahui bukti-bukti pendukung lainnya perlu dilakukan
beberapa pengujian tambahan.

Aliran Fluida
• Kecepatan liquid
Volume liquid yang mengalir dihitung dari hasil
produksi liquid dibagi dengan luas penampang
pipa.
Liquid per hari yang dihasilkan dari pipa tersebut
adalah sebesar 9.758 bfpd atau sebesar 1.163,55
m3/day atau sekitar 0.0134 m3/s, sedangkan luas
penampang pipa adalah 0,070 m2, sehingga
V= Q/A = 0.0134 / 0,070 = 0.19 m/s = 0.623 ft/s
Didapatkan kecepatan liquid sebesar 0.19 m/s atau
0.623 ft/s
• Kecepatan gas
Volume gas yang mengalir pada pipa didapatkan
melaului proses perhitungan volume gas per hari
yang dihasilkan dari pipa tersebut adalah 611 SCFD
atau sebesar 17.301 m3/day atau sekitar 0.0002
m3/s. Dengan perthitungan dibawah ini, didapatkan
kecepatan gas;
V=
Q x ߩstd
ߩact X A
=
0.0002𝑥 8
100 𝑥 0.07
= 2.2 x 10-4 m/s
= 7.21 x 10-4 ft/s
Didapatkan kecepatan gas sebesar 2.2 x 10-4 m/s
atau 7.21 x 10-4 ft/s
Kecepatan fluida dibagi menjadi dua yaitu;

Aliran Fluida
Dari kecepatan liquid dan gas diatas maka
didapatkan jenis aliran fluida yaitu bubble
walaupun aliran nya masih sangat pelan dan
cenderung ke jenis stratified.
Aliran Fluida yang lambat ini mampu
menimbulkan deposit pada area J-Bow karena
endapan yang terdapat pada fluida akan sulit
untuk naik ke atas.

Aliran Fluida
Hal ini juga mengindikasikan terkumpulnya SRB
pada J-Bow sehingga walaupun SRB hasil fluid
sampling tidak signifikan tetapi jika SRB berkoloni
pada J-Bow, kegagalan dapat terjadi.
Perubahan yang terjadi akibat adanya perilaku
korosi oleh kehadiran microbial(SRB) bisa
diabaikan karena biocorrosion tidak signifikan
dan tidak akan menjadi menyebabkan
kegagalan. Akan tetapi, microbial yang
berkoloni di permukaan material dapat
menyebabkan kegagalan korosi (Hans-Curt
Flemming,2000).

Pemeriksaan XRD
Deposit Putih
Kerja Praktek - PID - PGF - CNOOC SES Ltd.
Departemen Teknik Metalurgi dan Material, Fakultas Teknik, Universitas Indonesia
(Copper (Cu))
20 30 40 50 60 70
Counts
0
200
400
600
800
003
Fe2O3
• Karat yang terbentuk dari pipa itu sendiri
dan berfungsi sebagai lapisan pelindung
(scale) dari pipa tersebut.
FeS
• H2S rata-rata adalah sebesar 311.67 ppm. %
Volume sebesar 0.0312% dan tekanan parsial
nya sebesar 6.22 psi. Tekanan tersebut sudah
masuk ke area SCC akan tetapi karena
material ini API 5L - X42 maka hal ini dapat
diabaikan karena Hardnessnya < 22 HRC.
• SRB tidak signifikan, namun tempat
kegagalan adalah J-Bow yang aliran nya
yang stagnan sehingga bisa menyebabkan
timbulnya deposit SRB.
SiO2
• Butiran pasir dari sumur minyak dan tidak
menyebabkan kegagalan

Pemeriksaan XRD
Deposit Hitam
Kerja Praktek - PID - PGF - CNOOC SES Ltd.
Departemen Teknik Metalurgi dan Material, Fakultas Teknik, Universitas Indonesia
Fe3O4
• Karat yang terbentuk dari pipa itu sendiri
dan berfungsi sebagai lapisan pelindung
(scale) dari pipa tersebut.
FeO
SiO2
• Butiran pasir dari sumur minyak dan tidak
menyebabkan kegagalan

Pemeriksaan SEM
Pemeriksaan SEM dilakukan pada beberapa
sampel yaitu sampel kotor, sampel bersih, sampel
coklat dan sampel putih
Hasil pemeriksaan sampel kotor ditampilkan pada
gambar disamping ini.
Pada gambar mikrostruktur sampel kotor diatas
terlihat permukaan yang halus dan rata dan hal
ini menunjukan karakteristik dari SRB karena
struktur permukaannya yang halus.
Kecenderungan SRB untuk membuat lapisan
yang lebih halus
Sampel kotor diambil tanpa membersihkan scale
atau kotoran yang terdapat pada pipa.

Pemeriksaan SEM
Pada gambar mikrostruktur sampel kotor
hasil pemeriksaan SEM terlihat permukaan
yang halus dan rata dan hal ini menunjukan
karakteristik dari SRB karena struktur
permukaannya yang halus. SRB cenderung
untuk membuat lapisan yang lebih halus
dari pada permukaan logam.
(Iwona B. Beech,1999)
Sebelum mengakat biofilm Sesudah mengakat biofilm

Pemeriksaan SEM
Hasil pemeriksaan sampel bersih ditampilkan
pada gambar disamping ini.
Pada gambar mikrostruktur sampel bersih
diatas terlihat permukaan yang tidak rata dan
terlihat lubang(pit) pada beberapa titik
sebagai indikasi dari kegagalan berupa pitting
corrosion.
Sampel bersih diambil setelah membersihkan
scale atau kotoran yang terdapat pada pipa
dengan mengguakan etanol.

Pemeriksaan SEM
Kerja Praktek - PID - PGF - CNOOC SES Ltd. Departemen Teknik Metalurgi dan Material, Fakultas Teknik, Universitas
Indonesia
coklat dan sampel putih.
Hasil pemeriksaan sampel coklat ditampilkan
Pada gambar mikrostruktur sampel coklat
diatas terlihat permukaan yang tidak rata dan
juga terdapat beberapa porous.
Sampel coklat diambil dari deposit atau kotoran
yang terdapat pada pipa permukaan pipa
bagian dalam pada arah jam 9.

Pemeriksaan SEM
coklat dan sampel putih.
Hasil pemeriksaan sampel putih ditampilkan
Pada gambar mikrostruktur sampel putih
diatas meingindikasikan tubercle-tubercle
yang merupakan rumah dari SRB yang
mengendap pada J-Bow.
Sampel putih diambil dari deposit atau kotoran
yang terdapat pada cekungan pipa tempat
kebocoran bagian dalam pada arah jam 6.

Pemeriksaan EDS
Pemeriksaan EDS dilakukan pada beberapa
sampel yaitu sampel hitam, sampel karat logam
dan sampel putih.
Sampel hitam diambil dari deposit atau kotoran
yang terdapat pada pipa permukaan pipa
bagian dalam pada arah jam.
Element Weight% Atomic%
O 38.92 65.64
Al 1.41 1.41
Si 0.81 0.78
S 9.89 8.32
Cl 0.65 0.50
Fe 48.32 23.35
Totals 100.00
• Unsur yang paling banyak
adalah Fe dan O
• Membentuk senyawa Fe2O3.
Diperkuat dari hasil XRD
• Sampel hitam yang diuji
adalah karat (scale) yang
terbentuk secara natural
sebagai lapisan protektif dari
pipa tersebut.

Pemeriksaan EDS
dan sampel putih.
Sampel karat logam diambil secara langsung
dari material tersebut tanpa membersihkan
permukaannya terlebih dahulu.
• Unsur yang paling banyak
adalah Fe dan O
• Membentuk senyawa Fe2O3.
Diperkuat dari hasil XRD
• Fe2O3 adalah karat pada
logam yang terbentuk secara
alami sebagai lapisan
protektif
Element Weight% Atomic%
O 16.47 39.58
Na 0.63 1.05
Al 0.79 1.13
Si 0.77 1.06
S 0.97 1.16
Cl 1.50 1.63
Ti 0.82 0.66
Fe 78.04 53.73
Totals 100.00

Pemeriksaan EDS
dan sampel putih.
Sampel putih diambil secara langsung dari
deposit atau kotoran yang berada di sekitar
daerah kegagalan, yaitu pada arah jam 6

Pemeriksaan EDS
Sampel Putih
dan sampel putih.
Dilakukan di enam titik (spot) yang berbeda untuk mengetahui secara detail kandungan unsur secara
kuantitatif pada daerah yang diduga mengandung FeS.
Didapatkan unsur yang paling banyak adalah S dan Fe, kecuali pada spot 5 dan 6 didapatkan unsur Fe dan O
yang paling banyak meskipun tetap ada S dalam jumlah yang cukup besar.
Fe dan S pada Spot 1, 2, 3, 4 membentuk senyawa FeS seperti pada hasil pemeriksaan XRD dan hal ini
mendukung dugaan pada hasil pemeriksaan SEM sampel putih berupa tubercles sebagai rumah dari SRB.
Kandungan S yang tinggi merupakan hasil dari metabolisme SRB dan menyebabkan kegagalan berupa korosi
lokal berbentuk lubang(pit). Sedangkan pada Spot 5 dan 6, unsur yang paling banyak ditemukan adalah Fe
dan O yang membentuk senyawa Fe2O3 dan ini merupakan scale yang dibentuk oleh material pipa itu sendiri.

Pemeriksaan EDS
Sampel Putih
dan sampel putih.
FeS yang dibentuk oleh SRB adalah filamen atau batang.
Hal ini disebabkan karena pada Spot 1, 2, 3, 4 memiliki
kandungan Sulphur yang tinggi dan bentuk stuktur mikro pada
spot tersebut adalah filamen.
SRB mengoksidasi besi yang terlarut di dalam larutan ferric
hydrate yang tak larut yang membentuk sarung yang
menutupi sel-sel dan memproduksi semacam batang
berbentuk filamen. Sedangkan untuk bentuk koloni SRB nya
sendiri adalah seperti lengkung setengah lingkaran.
aramcoexpats.com

Pengujian Komposisi Kimia
 Pengujian dilakukan dengan
menggunakan Optical Emission
Spectroscopy
 Lokasi titik pengujian berada di
daerah terjadinya kegagalan
Foto Sampel OES

Literatur
Steel C Si Mn P S Cr Cu Mo V
Grade Max Max Max Max Max Max Max Max Max
X42 0.22 0.45 1.3 0.025 0.015 0.4 0.4 0.15 0.05
Hasil Pengujian
No Fe C Si Mn P S Cr Mn
1 98,3 0,0802 0,223 1,15 0,0164 0,0051 0,0120 <0,0050
2 98,3 0,0888 0,221 1,14 0,0163 0,0045 0,0148 <0,0050
3 98,3 0,0765 0,225 1,14 0,0100 <0,0030 0,0117 <0,0050
Avg 98,3 0,0818 0,223 1,14 0,0142 0,0036 0,0129 <0,0050
Hasil OES

Hasil OES
Literatur
X42 0.22 0.45 1.3 0.025 0.015 0.4 0.4 0.15 0.05
Hasil Pengujian
No Ni Al Co Cu Nb Ti V
1 0,0172 0,0480 0,0037 0,0113 0,0132 <0,0020 <0,0020 0
2 0,0172 0,0465 0,0037 0,0113 0,0124 <0,0020 <0,0020 0
3 0,0164 0,0492 0,0042 0,0126 0,0114 <0,0020 <0,0020 0
Avg 0,0169 0,0479 0,0039 0,0117 0,0124 <0,0020 <0,0020 0

Hasil OES
Literatur
X42 0.22 0.45 1.3 0.025 0.015 0.4 0.4 0.15 0.05
Hasil Pengujian
No Pb Sn B Ca Zr As Bi
1 <0,0250 <0,0020 <0,0010 0,0002 <0,0020 0,0075 0,0505
2 <0,0250 <0,0020 <0,0010 0,0003 <0,0020 0,0083 0,0497
3 <0,0250 <0,0020 <0,0010 0,0002 0,0030 <0,0050 0,0300
Avg <0,0250 <0,0020 <0,0010 0,0002 <0,0020 0,0056 0,0434

Analisa
Komposisi dari pipa API 5L X42 PSL-1 sesuai dengan
spesifikasi yang telah ditentukan di dalam literatur.

Pengujian Metalografi (Mikrostruktur)
 Pengujian dilakukan dengan menggukan Optical Microscope
 Perbesaran : 100x; 200x; 500x; 1000x
Sampel yang telah dimounting Foto penampang atas dari sampel

Pengujian Metalografi (Mikrostruktur)
Daerah Kegagalan Kondisi Normal
Perbesaran 500x
Zat etcha = Nital

Pemeriksaan Daerah Las
• Pemeriksaan dilakukan dengan
menggunakan zat etcha
• Tidak ditemukan Indikasi garis pengelasan

Analisa
 Mikrostruktur pada daerah kegagalan masih sesuai dengan kondisi
normal
 Fasa Gelap = Pearlite & Fasa Terang = Ferrite
 Material tidak mengalami perlakuan panas ekstrem selama aplikasi
 Tidak terdapat penjalaran retak pada mikrostruktur
 Bukan daerah Heat Affected Zone

Pengujian Sifat Mekanik
 Pengujian nilai kekerasan dilakukan dengan
metode Rockwell dengan skala B (Indentor
bola baja, d=1,588mm)
 Nilai kekerasan rata-rata yang didapatkan = 87
HRB = 7 HRC = 172 HVN (ASTM E 140)
 Nilai kekerasan masih di bawah batas minimal
untuk terjadinya Sulfide Stress Cracking, yaitu 22
HRC. (NACE MR 0175)
Foto Sampel Uji Keras

Analisa
 Konversi nilai kekerasan menjadi nilai
kekuatan tarik dilakukan dengan
menggunakan rumus :
𝑻𝒆𝒏𝒔𝒊𝒍𝒆 𝑺𝒕𝒓𝒆𝒏𝒈𝒕𝒉 = 𝟎, 𝟏𝟖𝟗 𝑯𝑽𝑵 − 𝟏, 𝟑𝟖
 Nilai kekuatan Tarik = 483,1 MPa
 Sifat mekanik dari pipa API 5L X42
PSL-1 masih sesuai dengan literatur
Grade Permissible
yieldpoint
ratio
Minimum
YieldStrength
(MPa)
Tensile
Strength
(MPa)
Minimum
Elongation%
X42 ≤0,85 290 420-540 23
Tabel Literatur Nilai Sifat Mekanik

Matriks Penyebab Kegagalan
Jenis Kegagalan Pengamatan / Analisis Kemungkinan
CO2 Corrosion
 Tidak ditemukan siderite dalam pengujuan XRD dan SEM
 Tidak terlihat crack pada hasil metalografi
 Tingkat keasaman (pH) tinggi
 Kegagalan berbentuk lubang yang hanya terbentuk pada arah jam 6
serta tidak menyebar.
 Adanya injeksi inhibitor Quaternary Ammonium
Rendah
SSC Corrosion
 Kegagalan tidak berbentuk retakan
 Tidak ada fenomena blistering
 Kegagalan berbentuk lubang yang hanya terbentuk pada arah jam 6
serta tidak menyebar.
 Kekerasan material dibawah 22 HRC sehingga sulit mengalami crack
Rendah
Intergranular Corrosion
 Kekerasan pada material merata
 Daerah jam 6 bukan merupakan tempat las-an.
Rendah

Matriks Penyebab Kegagalan
Jenis Kegagalan Pengamatan / Analisis Kemungkinan
Corrosion Under
Deposit
 Korosi hanya terjadi pada J-Bow
 Terdapat endapan hitam pada jam 8 dan endapan putih pada jam 6.
 Kecepatan fluida rendah
 Tidak ditemukan deposit berupa mineral seperti Na, K, dan Ca dari hasil XRD dan
EDS
Sedang
SRB (Sulfate
Reducing Bacteria)
 Hasil pengujian EDS menunjukan kandungan Sulfur yang tinggi
 Hasil SEM menunjukan adanya tubercle.
 Hasil SEM sampel kotor lebih halus daripada sampel bersih
 Kecepatan fluida rendah
 Kegagalan terjadi pada daerah stagnan dimana cocok untuk bakteri melakukan
metabolism
 Pengujian SRB menunjukan nilai positif walaupun tidak siginifikan
 Fluida mengandung air
 Tidak ada injeksi biocide.
Tinggi

Kesimpulan
Jadi dapat disimpulkan bahwa penyebab utama kegagalan pada J-Bow adalah SRB (Sulfate
Reducing Bacteria) atau Microbial Induced Corrosion.
Mekanisme terjadinya Microbiological Induced Corrosion oleh SRB adalah dengan membentuk
koloni bakteri pereduksi ion sulfat. Koloni tersebut akan membentuk biofilm.
H2S hasil metabolisme bakteri akan berakumulasi di bawah biofilm dan akan membentuk lubang
(pit). Enzim hidrogenasi yang dimiliki oleh bakteri pereduksi sulfat akan meningkatkan arus
katodik pada elektroda baja dan akan meningkatkan laju korosi.

Rekomendasi
Dari kesimpulan diatas didapatkan penyebab kegagalan pada pipa ini adalah SRB
Corrosion
Rekomendasi yang kami berikan adalah:
 Melakukan temporary pigging pada pipeline, bertujuan untuk membersihkan scale
atau biofilm hasil pembentukan SRB.
 Menginjeksi biosida, bertujuan untuk membunuh mikroorganisme.
 Melakukan acid cleaning, bertujuan untuk membunuh koloni dari mikroorganisme.
 Melakukan internal coating, bertujuan untuk mencegah kontak secara langsung
antara material dengan mikroorganisme.

Kerja Praktek - PID - PGF - CNOOC SES Ltd. Departemen Teknik Metalurgi dan Material, Fakultas Teknik, Universitas
Indonesia

Analisis Kegagalan Pipa

Recommended

Recommended

More Related Content

What's hot

What's hot (8)

Viewers also liked

Viewers also liked (7)

Similar to Analisis Kegagalan Pipa

Similar to Analisis Kegagalan Pipa (20)

Analisis Kegagalan Pipa