Cold‑end corrosion di heat recovery steam generator (HRSG, ketel uap pemanfaat panas buang turbin gas) terjadi ketika komponen asam di gas buang mengembun pada permukaan dingin di ujung dingin—ekonomiser, air preheater, hingga stack. Dalam layanan bersulfur, SO₂ teroksidasi sebagian menjadi SO₃ lalu bereaksi dengan uap air membentuk H₂SO₄ (asam sulfat) saat suhu melewati acid dew point (suhu embun asam). Studi boiler tekanan tinggi melaporkan acid dew point sekitar 115–138 °C.

Penting: bukan hanya suhu gas buang rata‑rata, tetapi suhu logam lokal yang menentukan kondensasi—permukaan tube yang lebih dingin dari dew point akan mengembunkan asam. Kondensat H₂SO₄ 50–80 wt% sangat agresif terhadap carbon steel, menyebabkan pitting dan pengikisan. Ilustrasi lapangan memperlihatkan tube ekonomiser carbon steel HRSG yang parah terkikis akibat kondensasi asam serta contoh dew point gas buang (Figure 1; sumber data Kewanee Boiler dan studi pabrik desalinasi.

Dari sisi operasi, risiko melonjak saat mendekati water dew point (~60 °C) dan acid dew point. Veolia mencatat korosi/fouling permukaan gas buang “cepat meningkat di bawah 140 °F (60 °C)”, yakni water dew point (www.watertechnologies.com). Panduan praktis memperlihatkan “Maximum flue gas dew point” versus sulfur bahan bakar: gas alam (<0,1% S) ~150 °F (66 °C), #2 oil (~1% S) ~180 °F (82 °C), low‑S oil (~2% S) ~200 °F (93 °C) (www.scribd.com). Dengan ~1% S, dew point asam tipikal 80–90 °C—maka metal ekonomiser harus dijaga di atas ambang itu.

Praktik lapangan (Kewanee Boiler) menahan suhu stack outlet ~100 °F di atas dew point—berarti permukaan feedwater/tube pada orde 200–275 °F. Intinya, operasi yang menurunkan permukaan ekonomiser ke ~60–90 °C akan memicu cold‑end corrosion (www.scribd.com).

Pengendalian suhu feedwater di atas dew point

Ekonomiser mengalirkan panas dari gas buang ke feedwater (air umpan). Karena itu, suhu masuk feedwater menentukan suhu metal terdingin. Menjaga feedwater masuk di atas acid dew point (dengan margin 10–20 °C) adalah pagar yang efektif. Satu panduan industri menabulasikan dew point bahan bakar bersama “minimum feedwater inlet”: untuk gas alam (dew ~66 °C) minimum ~210 °F (≈99 °C); untuk #2 fuel oil (dew ~82 °C) 210 °F; untuk low‑sulfur oil (dew ~93 °C) 220 °F (≈104 °C) (www.scribd.com).

Kasus HRSG memperkuat angka ini: feedwater normal di ~195 °C—jauh di atas dew point asam (~135 °C)—tidak menimbulkan korosi; tetapi ketika turbin off menurunkan feedwater ke 125 °C, kondensasi asam dan pitting terjadi segera (www.ijser.org). Penyelidik menyatakan “ketika suhu feedwater turun ke dew-point atau di bawahnya, asam sulfat mengembun, indikasi awal korosi,” dan merekomendasikan “menaikkan suhu feedwater di atas dew‑point” (www.ijser.org) (www.ijser.org), serta menurunkan sulfur bahan bakar untuk menurunkan dew point.

Desain pemanas feedwater dan bypass/recirculation membantu mencegah “kantong dingin”, misalnya memastikan outlet ekonomiser ≥~110 °C pada semua beban. Garis besarnya tetap sama: jaga metal ekonomiser setidaknya ~10–20 °C di atas dew point tertinggi yang diharapkan (www.ijser.org).

Dalam konteks program korosi menyeluruh di sisi air, solusi utilitas tersedia—mulai paket kimia boiler di /products/boiler, formulasi neutralizing amine dan oxygen scavengers, hingga perangkat injeksi presisi seperti dosing pump. Namun, makalah ini menekankan bahwa pencegahan utama cold‑end pada HRSG berpangkal pada kendali suhu feedwater dan kimia gas buang.

baca juga: 

Pengertian dan Pengaruh TDS dan TSS Terhadap Kualitas Air

Praktik operasi pengendali cold‑end

Temperatur stack dan air preheater. Steam‑coil atau hot‑air preheater menjaga permukaan ujung dingin di atas dew point. Veolia merekomendasikan steam‑coil air preheaters di sisi depan demi menaikkan suhu rata‑rata metal di atas acid dew point (www.watertechnologies.com). Penempatan ekonomiser “sedekat mungkin dengan furnace breech” juga membantu karena gas buang mendingin alami di stack (www.scribd.com).

Kontrol kimia pembakaran. Menurunkan sulfur bahan bakar menurunkan acid dew point. Menjalankan pembakaran dengan excess air sangat rendah (~5%) menekan pembentukan SO₃ dan dew point; Veolia mencatat operasi dengan ≤5% excess O₂ secara nyata memangkas SO₃ dan risiko (www.watertechnologies.com

Kelembapan gas buang. Kadar uap air menaikkan water dan acid dew point. Pengendalian kebocoran/semprotan internal agar gas buang tetap “kering” membantu; Veolia mengulas faktor yang meningkatkan moisture reflux dan flue‑gas moisture (www.watertechnologies.com). Penurunan kelembapan beberapa persen saja dapat memangkas dew point beberapa derajat.

Inhibitor operasional dan layup. Saat shutdown, kondensasi asam dapat menyerang ekonomiser yang diam. Praktik modern menggunakan vapor‑phase corrosion inhibitors (VCI, inhibitor korosi fase uap yang membentuk film protektif) sebagai alternatif nitrogen blanketing. Di pembangkit combined‑cycle Inggris, pergantian dari nitrogen purge (biaya ~£2.000/bulan) ke VCI fogging memangkas biaya preservasi dua tahun dari ~£48k menjadi kurang dari separuhnya (www.powermag.com), dan “sekarang mengalami zero failure karena korosi” setelah aplikasi berulang (www.powermag.com). Dalam kerangka program, opsi inhibitor tersedia secara umum di /products/corrosion-inhibitor.

Pembersihan permukaan ujung dingin

Deposit di permukaan dingin mempercepat pergeseran pH lokal. Asam smut dan endapan iron‑sulfate sendiri bersifat asam dan mempercepat fouling ekonomiser (www.watertechnologies.com). Soot‑blowing dan pencucian ekonomiser/air preheater (air atau ammonia) membantu mengurangi permukaan katalitik (V₂O₅, Fe₂O₃) yang mempromosikan pembentukan SO₃ (www.watertechnologies.com) (www.watertechnologies.com). Layanan pembersihan profesional tersedia secara komersial, contohnya /products/boiler-cleaning-service.

Kombinasi kendali dew point—suhu feedwater/metal tinggi, kontrol sulfur dan excess air, serta perlindungan layup—membawa hasil. Survei kegagalan utilitas mencatat ~10–15% kegagalan tube berasal dari isu korosi asam di ekonomiser (www.ijser.org).

Baca juga: 

Penerapan Sistem Biofilter dalam Pengolahan Limbah Air

Material ekonomiser tahan korosi

Start‑up, shutdown, dan off‑design hampir pasti memaparkan tube pada asam. Karena itu, memilih material tube yang lebih tahan korosi pada baris paling bawah ekonomiser lazim dilakukan. Opsi meliputi stainless steel dan paduan khusus: austenitic (304H, 321H, 347H) dan ferritic (Type 439, 2CR13) dengan Cr tinggi (>17%) membentuk oksida protektif. Duplex stainless (mis. 2205/UNS S32205) populer pada feedwater/ekonomiser karena kekuatan dan toleransi sulfida—uji laboratorium yang mensimulasikan kondisi embun asam menunjukkan S32205 bersifat “passivation” dan mengalami penurunan berat jauh lebih kecil daripada carbon steel pada 5–10% H₂SO₄ (www.researchgate.net). Carbon steel dan HSLA “acid‑resistant” konvensional justru parah terkikis bahkan pada asam encer; paduan high‑nickel (contoh Incoloy 800) dipakai pada tugas ekstrem dengan biaya lebih tinggi.

Ferritic “sulfuric acid‑resistant steels” tertentu menambahkan Cu, Sb, dsb. “S‑TEN” (alias SA333 Grade 6 / SA192) membentuk skala iron‑sulfate tipis yang memperlambat serangan. Pada uji rendam 50% H₂SO₄, SA192 (dan baja HP sejenis) melampaui duplex stainless karena membangun penghalang FeSO₄ (www.researchgate.net). Namun, pada kadar asam moderat (5–10%), duplex jauh lebih unggul (www.researchgate.net). Artinya, pemilihan material bergantung pada eksposur terburuk yang diantisipasi.

Untuk layanan sulfur rendah (S<0,05%) pada turbin gas, carbon steel bisa cukup jika kendali suhu ketat. Di sulfur moderat, kompromi yang umum adalah carbon steel dengan cladding/overlay stainless (mis. Inconel 625) atau pelapisan polimer; catatan: pelapisan polimer harus tahan tegangan termal. Bukti lapangan memperlihatkan tube ekonomiser carbon steel tergerus dalam ketika beroperasi dekat dew point; bahkan austenitic 304 menipis karena underdeposit acid attack pada konsentrasi asam tinggi (www.bcinsight.crugroup.com). Sebaliknya, paduan yang tepat (mis. SS2205) hanya terkikis fraksi milimeter pada horizon waktu yang sama.

Dinamika biaya dan prioritas mitigasi

Baja high‑alloy berbiaya beberapa kali carbon steel—duplex bisa 3–5× harga per bobot. Karena itu, praktiknya memusatkan material “ekso­tik” pada beberapa baris tube paling bawah (zona risiko tertinggi) lalu carbon steel di atas. Evaluasi ROI menimbang ongkos material versus outage tak terencana dan penggantian tube. Literatur mencatat kebocoran tube ekonomiser pada boiler HA yang memicu shutdown akibat cold‑end corrosion (www.ijser.org); unit kembar kemudian melapisi ulang ekonomiser dengan stainless pada overhaul berikutnya. Studi yang sama menutup dengan rekomendasi: “menurunkan sulfur dalam bahan bakar dan menaikkan suhu feedwater di atas dew point” untuk menghindari kebutuhan material ekso­tik sama sekali (www.ijser.org), mengisyaratkan bahwa perubahan operasional kerap lebih unggul biayanya dibanding solusi metalurgi.

Baca juga: Pengolahan Limbah Secara Kimia

Kesimpulan operasional terintegrasi

Mencegah cold‑end corrosion di HRSG bersandar pada pendekatan terintegrasi—yang kritis: ekonomiser/airheater tetap di atas acid dew point gas buang. Praktiknya melalui manajemen suhu feedwater/metal (umumnya ≥10–20 °C di atas dew point) dan kontrol kimia gas buang (sulfur rendah, excess air rendah). Panduan industri menunjukkan target feedwater inlet ~99–104 °C untuk menghindari kondensasi (www.scribd.com), dan studi kasus mengonfirmasi korosi mulai begitu feedwater menyentuh dew point (www.ijser.org). Strategi operasi (steam coils, excess O₂ rendah, penyimpanan kering) menurunkan risiko lebih jauh. Ketika serangan tak bisa dielak, ekonomiser dengan material tahan korosi (stainless atau paduan tahan asam) disarankan—uji material menunjukkan duplex stainless jauh melampaui carbon steel pada kondensat asam moderat (www.researchgate.net), sementara baja khusus (S‑TEN) bisa mengungguli stainless pada konsentrasi asam sangat tinggi (www.researchgate.net). Pemeliharaan (penghilangan deposit) dan proteksi layup (VCI, dehumidifikasi) esensial saat shutdown.

Dengan bauran taktik ini, pabrik meminimalkan outage dan kegagalan tube. Satu contoh mencapai “zero corrosion failures” setelah memperketat kendali dew point (menaikkan suhu feedwater dan VCI layup) (www.powermag.com). Praktik berbasis data—mencocokkan set‑point feedwater dengan dew point terukur serta memilih paduan tube sesuai—kini menjadi standar desain dan operasi HRSG modern.

Sumber: Buku pegangan rekayasa boiler (www.watertechnologies.com) (www.watertechnologies.com), pedoman kimia HRSG (www.watertechnologies.com) (www.ijser.org), investigasi kegagalan (www.ijser.org) (www.ijser.org), dan studi material (www.bcinsight.crugroup.com) (www.researchgate.net). Semua nilai numerik (dew point, suhu) dan perbandingan material diambil dari sumber‑sumber tersebut.