ANALISA PERBANDINGAN LAJU KOROSI MATERIAL STAINLESS STEEL SS 316 DENGAN CARBON STEEL A 516 TERHADAP PENGARUH AMONIAK * Ir. Soewefy, M.Eng , ** Indra Prasetyawan * Staff Pengajar Jurusan Teknik Perkapalan ** Mahasiswa Jurusan teknik Perkapalan Teknik Perkapalan, Fakultas Teknologi Kelautan, Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS) Surabaya-60111 Telp:085732472121 Email :
[email protected] Abstrak Salah satu permasalahan yang terjadi pada kapal tangker kimia adalah adanya reaksi kimia antara muatan kimia dengan dinding ruang muat yang dapat mengakibatkan korosi yang sangat cepat. Salah satu baja tahan karat yang dapat digunakan adalah stainless steel SS 316. Akan tetapi harga stainless steel yang tinggi menjadi pertimbangan untuk menggantinya dengan baja karbon. Baja karbon yang menjadi pertimbangan adalah A 516 yang sering digunakan untuk tangki dan boiler. Bahan kimia industri yang sering digunakan adalah amoniak yang digunakan sebagai bahan dasar pembuatan pupuk. Pada penelitian ini akan dilakukan analisa tentang laju korosi yang terjadi pada material stainless steel SS 316 dengan cabonsteel A 516 dan dibandingkan material mana yang lebih tahan korosi terhadap amoniak.Pada pengujian ini akan dilakukan pembandingan antara material stainless steel SS 316 dengan baja karbon A 516 terhadap laju korosi akibat pengaruh amoniak. Dalam hal ini konsentrasi larutan amoniak adalah 20%. Untuk media korosif pembanding, menggunakan NaCl 30% yang diasumsikan sebagai air laut. Pengujian dilakukan dengan metode elektrolisis yaitu sel tiga elektroda untuk mendapatkan arus korosi. Elektrolisis dimaksudkan untuk mempercepat proses korosi pada spesimen sehingga dapat diprediksi laju korosi dalam satuan tahun. Pada metode ini, proses korosi pada material dipercepat dengan mengalirkan tegangan ke specimen. Sedangkan variasi tebal yang digunakan pada masing-masing material adalah 6 mm, 7 mm, dan 8 mm, dengan lebar 50 mm x 10 mm. Untuk mengetahui jenis korosi yang terjadi menggunakan foto makro.Berdasarkan hasil pengujian dan perhitungan korosi diperoleh nilai laju korosi untuk masing-masing variasi tebal dengan kedua media korosif yang berbeda. Tebal spesimen mempengaruhi nilai laju korosi suatu material. Material yang memiliki tebal lebih kecil memiliki nilai laju korosi semakin tinggi dibandingkan material yang lebih tebal. Pada jenis material yang berbeda, material stainless steel mempunyai ketahanan terhadap korosi lebih kuat dibanding dengan baja karbon. Kata kunci : amoniak, laju korosi, stainless steel SS 316, carbon steel A 516
1. Pendahuluan
Salah satu jenis baja tahan karat yang menarik untuk diteliti dan dikembangkan adalah Stainless steel 316. Stainless steel 316 mempunyai sifat austenit akan dibandingkan dengan baja karbon A516 pada laju korosinya. Pembangunan kapal tangker dengan muatan yang bervariasi membutuhkan material yang berbeda pula yang sesuai dengan jenis material tersebut. Misalnya pada kapal tangker dengan muatan amoniak. Stainless steel dibagi menjadi tiga tipe, yaitu austenitik, feritik dan martensitik. Stainless steel 316 termasuk
dalam tipe austenitik. Bila stainless steel tipe austenitik mengalami perlakuan panas (salah satu contoh adalah pengelasan) dan mengalami pendinginan lambat dari temperatur tinggi antara 800ºC sampai 500ºC maka dapat terjadi presipitasi karbida krom pada batas butirnya. Presipitasi karbida krom mengakibatkan batas butir kekurangan krom sehingga sifat tahan korosi dapat berkurang. Laju korosi suatu material dipengaruhi oleh bahan pengkorosif yang bereaksi dengan meterial tersebut. Pada dasarnya material akan mengalami korosi bila bereaksi dengan air H2O dan Udara O2. Pada kapal, pengkorosif yang paling utama adalah air
laut. Pada beberapa jenis kapal memuat bahan kimia yang salah satunya adalah amoniak.Amoniak merupakan unsur kimia dengan rumus NH3. Sifat amoniak adalah basa (pKb=4,75), namun dapat juga bertindak sebagai asam yang sangat lemah (pKa=9,25). Biasanya didapati berupa gas dengan bau yang tajam. Agar dapat digunakan sebagai pengkorosif pada pengujian korosi, amoniak akan dilarutkan ke dalam air dengan konsentrasi yang ditentukan yang disebut aminuim hidroksida. Dengan pengkorosif berupa amoniak, akan didapat harga laju korosi dari material yang diuji. 2. Metode Penelitian 2.1 Bahan Penelitian
Material yang digunakan dalam penelitian ini ada 2 macam, yaitu stainless steel 316 dan A 516. Adapun ukuran dari masing-masing specimen adalah 50 mm x 10 mm dengan variasi tebal 6 mm, 7 mm, 8 mm. Sehingga untuk satu spesimen terdapat 6 buah, yang masing-masing 3 buah untuk di uji pada satu pengkorosif. Sedangkan media korosif yang digunakan adalah NaCL dan Amoniak.
beberapa tahap yang dilakukan. Pengujian yang dilakukan adalah: 1. Pengujian laju korosi dilakukan dengan metode sel tiga elektroda. 2. Pembuatan grfik perbandingan laju korosi untuk mengetahui hasil laju korosi. 3. Pengujian foto mikro untuk mengetahui jenis korosi yang terjadi. 3. Hasil Pengujian 3.1 Pembuatan Grafik
Pengujian korosi digunakan untuk mendapatkan nilai laju korosi pada tiap-tiap material. Metode yang dilakukan adalah dengan menggunakan sel tiga elektroda yang merupakan pengujian laju korosi yang dipercepat dengan polarisasi dari potensial korosi bebasnya. Dari percobaan ini akan di peroleh data besarnya arus untuk setiap tegangan. Data tersebut digunakan untuk pengeplotan diagram tafel yang kemudian dapat menentukan harga io. Nilai ikor sama dengan nilai io. Untuk mendapatkan harga io dari percobaan, dapat diketahui dengan ekspolasi terhadap bagian-bagian yang linear dari hasil pengeplotan data yang telah diperoleh. Tabel Perbandingan laju korosi
2.2 Persiapan Material
Tahap awal yang dilakukan sebelum memulai penelitian laju korosi dengan sel tiga elektroda adalah mempersiapkan specimen yang akan diuji. Untuk mempersiapkan specimen yang akan diuji ada beberapa tahap yang harus dilakukan, tahap tersebut adalah membuat specimen dengan ukuran 50 mm x 10 mm dengan masing-masing tebal 6 mm, 7 mm, 10 mm. Spesimen yang digunakan sebanyak 6 buah untuk tiap pengkorosif, jadi total spesiman yang digunakan terdapat 12 buah. Sedangkan untuk mendapatkan validasi pengujian, setiap variasi specimen dilakukan 3 kali percobaan 2.3 Pengujian
Pada penelitian laju korosi dengan menggunakan sel tiga elektroda ada
no 1 2 3
Tebal (mm) 6 7 8
Laju korosi (mmpy) 0,050678157 0,045832448 0,042092761
grafik perbandingan laju korosi SS316 dalam larutan NaCl
Tabel laju korosi material SS316 terhadap Amoniak no Tebal (mm) Laju korosi (mmpy) 1 6 0,048948335 2 7 0,044501085 3 8 0,042128984 grafik perbandingan laju korosi SS316 dalam larutan Amoniak Tabel laju korosi material A516 terhadap NaCl no 1 2 3
Tebal (mm) 6 7 8
Laju korosi (mmpy) 0,055841399 0,049653783 0,044674626
grafik perbandingan laju korosi A516 dalam larutan Amoniak Tabel laju korosi material A516 terhadap Amoniak no Tebal (mm) Laju korosi (mmpy) 1 6 0,052541765 2 7 0,048151188 3 8 0,045184508
grafik perbandingan laju korosi A516 dalam larutan Amoniak grafik perbandingan laju korosi terhadap amoniak perbandingan laju korosi terhadap NaCl
3.2 Korosi Pada Logam Fe
Dari unsur logam yang terkandung pada material, logam Fe merupakan logam yang paling reaktif. Pada peristiwa korosi, logam akan mengalami oksidasi, sedangkan oksigen akan mengalami reduksi. Bila ditunjukkan dengan rumus kimia korosi besi adalah ( Fe2O3 + H2O ) berwarna coklat atau merah. Ion besi (II) yg terbentuk pd anode selanjutnya teroksidasi membentuk ion besi (III) yg kemudian membentuk senyawa oksida terhidrasi, Fe2O3 . xH2O, yaitu karat besi.
Pada pengkorosif NaCl,air (H2O) memiliki ikatan yang lebuh kuat dibandingkan dengan garam (NaCl). Larutan garan dalam air akan membentuk ion Na+ dan Cl-. Pada air, besi tidak akan bereaksi secara langsung jika tidak ada komponen oksidator (Oksigen)Sedang besi jika di masukkan ke dalam air garam (NaCl) di larutan tersebut terdapat maka di larutan tersebut terdapat ion Na+ dan Cl-. Ion Clbereaksi dengan Fe membentuk larutan FeCl2 yang berwarna kuning. Dan larutan ini akan lebih memudahkan oksigen mengikat Fe sehingga proses pengkaratan berlangsung lebih cepat
pengaruh amoniak, dan pada ketebalan 8 mm memiliki harga laju korosi 0.042092 mmpy untuk pengaruh NaCl dan 0.0421289 mmpy untuk pengaruh amoniak. Hal ini dapat ditarik kesimpulan bahwa pada material SS 316 semakin tebal spesimen, maka laju korosi dari spesimen tersebut semakin rendah, artinya semakin tebal specimen, ketahanan terhadap korosi semakin baik. 2.
Pada ketebalan 6 mm memiliki harga laju korosi 0.055841 mmpy untuk pengaruh NaCl dan 0.052541 mmpy untuk pengaruh amoniak, pada ketebalan 7 mm memiliki harga laju korosi 0.049653 mmpy untuk pengaruh NaCl dan 0.0481511 mmpy untuk pengaruh amoniak, dan pada ketebalan 8 mm memiliki harga laju korosi 0.044674 mmpy untuk pengaruh NaCl dan 0.045184 mmpy untuk pengaruh amoniak. Hal ini dapat ditarik kesimpulan bahwa pada material A 516 semakin tebal spesimen, maka laju korosi dari spesimen tersebut semakin rendah, artinya semakin tebal specimen, ketahanan terhadap korosi semakin baik.
3.
Dari perhitungan laju korosi terhadap pengaruh NaCl, harga laju rata-rata laju korosi pada material SS 316 adalah 0.04620 mmpy dan pada material A 516 adalah 0.0500 mmpy. Sedangkan pada pengaruh amoniak, harga rata-rata laju korosi material SS 316 adalah 0.04519 mmpy dan pada material A 516 adalah 0.04862 mmpy. Dari data tersebut dapat ditarik kesimpulan bahwa material SS 316 memiliki harga laju korosi lebih rendah dibandingkan dengan material A 516. Hal ini menunjukkan material SS 316 memiliki ketahanan terhadap korosi lebih baik daripada material A 516.
3.3 Hasil Foto Makro
Untuk dapat mengetahui kondisi material setelah pengujian laju korosi maka perlu dilakukan pengujian foto makro. Dari pengujian foto makro akan tampak kerusakan yang terjadi pada specimen uji setelah mengalami pengujian laju korosi. Berikut merupakan hasil pengujian foto makro pada tiap-tiap material. Adanya Pitting corrosion , yaitu korosi lokal yang menyerang permukaan logam, hasil dari korosi jenis ini adalah lubang di permukaan logam. Lubang yang terjadi memilik diameter yang berbeda mulai dari kecil sampai besar, tetapi pada kebanyakan kasus diameter yang terjadi akibat pitting corrosion relatif kecil. Pada pengujian ini material A 516 adalah material yang mudah terjadi pitting corrosion. Terjadinya Galvanic corrosion atau sering disebut dengan korosi logam tak sejenis. Galvanic corrosion terjadi jika ada dua logam tak 4. Kesimpulan
Setelah melakukan percobaan laju korosi menggunakan sel tiga elektroda dan melakukan analisa dari hasil pengujian maka dapat diperoleh beberapa kesimpulan. 1.
Pada ketebalan 6 mm memiliki harga laju korosi 0.050678 mmpy untuk pengaruh NaCl dan 0.048948 mmpy untuk pengaruh amoniak, pada ketebalan 7 mm memiliki harga laju korosi 0.04583 mmpy untuk pengaruh NaCl dan 0.0445010 mmpy untuk
5. Referensi
Electric, Lincon, ‘The Procedure Hand Book of Arc Welding‘, Twelfth Edition, The Lincon Electric Company, Cleveland, Ohio, U.S.A Fontana, M.G, ‘Corrosion Engineering’, McGraw-Hill Book Company, New York, 1987. “Metals Handbook”, vol.2, American Society for Metals, Metals Park, Ohio, 1964. Oates, Wiliam R, dan Saitta, Alexander M. “Welding Handbook”, Miami, 1998. Peckner, D dan Bernstein, I.M, ‘Hand Book of Stainless Steels’, McGraw-Hill Book Company, New York, 1977. Purba, Michael, ‘Ilmu Kimia Untuk SMU Kelas 3 Tengah Tahun Pertama’, Jakarta,1994 Roberge, Piere R, ‘Hand Book of Corrosion Engineering’, McGraw-Hill, New york, Wasington DC, 2000 Las ER5556A & ER5087 terhadap Porositas Lasan Aluminium 5083". Universitas Indonesia 19 (September) Wiryosumarto, H. dan Toshie O. 1996. Teknologi Pengelasan Logam. Jakarta : PT Pradnya Paramita
Schweitzer, Philip, A, ‘Corrosion and Corrosion Protection Handbook’, Marcel Dekker, New York, 1988. Trethewey, K.R dan Chamberlain, J, ‘Korosi Untuk Mahasiswa dan Rekayasawan’, PT Gramedia Pustaka Utama, Jakarta, 1991. URL:http://www.azom.com/details.asp?Art icleID=863 (Steel Australia, Atlas, “Stainless Steel-grade 316properties,aplikasi”, 2009).
URL:http://hyperphysics.phyastr.gsu.edu/Hbase/molecule/nacl
