96
Sumijanto
ISSN 0216 - 3128
ANALISIS EFEKTIVITAS HIDRAZIN ALTERNATIF INHIBITOR KOROSI PENDINGIN SEKUNDER RSG-GAS
(N2H4) SEBAGAI PADA SISTEM
Sumijanto Pusat Teknologi Reaktor dan Keselamatan Nuklir (PTRKN-BATAN)
ABSTRAK ANALISIS EFEKTIVITAS HIDRAZIN (N2H4) SEBAGAI ALTERNATIF INHIBITOR KOROSI PADA SISTEM PENDINGIN SEKUNDER RSG-GAS. Efektivitas hidrazin (N2H4) sebagai alternatif inhibitor korosi baja karbon rendah tipe GGG-304 dalam medium air pendingin sekunder RSG-GAS telah diuji secara elektrokimia menggunakan teknik potensiodinamik. Dari hasil pengujian yang dilakukan pada temperatur 350C, 400C dan 500C dengan konsentrasi hidrazin 0 ppm, 10 ppm, 30 ppm dan 50 ppm menunjukkan bahwa efektivitasnya meningkat dengan naiknya temperatur dan konsentrasi hidrazin. Hidrazin yang ditambahkan ke dalam air pendingin sekunder dapat mengurangi jumlah oksigen terlarut dan membentuk senyawa komplek Fe(N 2H4)32+ yang melapisi permukaan logam baja karbon rendah tipe GGG-304 melalui ikatan adsorpsi kimia. Senyawa komplek tersebut selain melapisi permukaan juga menyebabkan konduktivitas listrik air pendingin sekunder menurun sehingga meningkatkan efektivitas inhibisi hidrazin terhadap korosi. Pada batasan temperatur operasi (42 0C), ketahanan korosi baja karbon rendah tipe GGG-304 meningkat hingga 94,12% (laju korosi dari 0,140 mpy menjadi 0,0024 mpy) pada dosis hidrazin 50 ppm. Hidrazin dapat dipertimbangkan sebagai alternatif inhibitor korosi pada sistem pendingin sekunder RSG-GAS. Kata kunci : Hidrazin, korosi, pendingin.
ABSTRACT EFECTIVITY ANALYSIS OF HIDRAZIN (N2H4) AS A COOROSION INHIBITOR ALTERNATIVE ON RSG GAS SECONDARY COOLING SYSTEM. Effectivity of hidrazin (N2H4) as a corrosion inhibitor alternative of low carbon steel GGG-304 type in secondary water coolant system of RSG-GAS was done electrochemicaly by using potentiodynamic technique. From this experiment at temperatures of 35 0C, 400C and 500C with hidrazin consentration of 0 ppm, 10 ppm, 30 ppm and 50 ppm shows that effectivity of hidrazin increase related with temperature increasing and concentration of hidrazin. Hidrazin can redused dissolved oxygen and develop complex compound of Fe(N2H4)32+ in secondary coolant water and form thin layer on surface of carbon steel by chemical adsorption bondding. Complex compound besides form thin layer also caused decrease of electrical conductivity of water as a result of corrosion inhibition. At the limit operation temperatur (420C), corrosion tenacity of low carbon steel reach 94,12% (corrosion rate from 0.140 mpy to 0.0024 mpy) at hidrazin dose of 50 ppm. Consider to this experiment, hidrazin can be proposed as corrosion inhibitor alternative for RSG GAS secondary coolant system Key word : Hidrazin, corrosion, coolant
PENDAHULUAN
B
aja karbon rendah tipe GGG-304 tipe GGG 403 digunakan sebagai material sistem pendingin sekunder RSG-GAS terutama pada pipa dan katup yang berada di luar gedung reaktor. Air proses yang berasal dari PAM PUSPIPTEK tanpa pengolahan lebih lanjut digunakan sebagai media pendingin sekunder[1]. Air pendingin sekunder mempunyai konduktivitas yang tinggi dengan banyaknya garam-garam yang larut di dalamnya seperti sulfat, kalsium dan klorida. Oksigen dan gas-gas korosif lain juga dapat larut karena air
pendingin dialirkan melalui menara pendingin yang berhubungan langsung dengan udara luar. Dengan kualitas air pendingin seperti ini baja karbon rendah tipe GGG-304 sebagai material pipa sistem pendingin sekunder dapat mengalami korosi yang akhirnya dapat mengganggu kelangsungan operasi dan menimbulkan kerugian karena produksi radioisotop juga terganggu. Dalam sistem pendingin sekunder spesi yang paling berpengaruh terhadap laju korosi logam adalah oksigen terlarut dan garam-garam terlarut sehingga hal ini perlu mendapat perhatian. Selama ini penanganan untuk menekan terjadinya korosi
Prosiding PPI - PDIPTN 2006 Pustek Akselerator dan Proses Bahan - BATAN Yogyakarta, 10 Juli 2006
97
ISSN 0216 - 3128
digunakan inhibitor korosi jenis Nalco 23226. Inhibitor ini efektif mengurangi laju korosi tetapi harganya relatif mahal dan meninggalkan residu pada sistem pendingin sekunder karena jenis inhibitor ini tidak volatil. Oleh karenanya pada penelitian ini hidrazin (N2H4) dipilih sebagai alternatif inhibitor korosi pada sistem pendingin sekunder RSG-GAS karena hidrazin bersifat volatil sehingga tidak meninggalkan residu dan kereaktifannya terhadap oksigen cukup tinggi sehingga mampu mengurangi jumlah oksigen yang terlarut dalam air. Efektivitas hidrazin sebagai alternatif inhibitor korosi pada sistem sekunder RSG-GAS dianalisis dari hasil uji korosi terhadap material yang sama dengan material yang digunakan dalam sistem sekunder yaitu baja karbon rendah tipe GGG-304. Uji korosi dilakukan dengan teknik elektrokimia menggunakan CMS (Corrosion Measurement System) 100 pada kondisi fluida statis (fluida tidak mengalir) dengan variasi temperatur dan dosis konsentrasi hidrazin. Dengan kondisi pengujian tersebut maka data laju korosi yang dihasilkan belum memberikan informasi yang sempurna. Adapun adsorpsi hidrazin pada permukaan logam yang juga merupakan faktor penting dalam proses inhibisi korosi, dievaluasi menggunakan nilai-nilai tingkat penutupan permukaan terfraksi (θ) pada benda uji.
TEORI Korosi Korosi adalah suatu degradasi elektrokimia dari logam atau paduan logam akibat bereaksi dengan lingkungan. Reaksi korosi akan terjadi jika di dalam logam terdapat dua elektroda dengan muatan berbeda yang masing-masing akan bertindak sebagai anoda dan katoda. Perbedaan muatan dalam logam dapat terjadi karena beberapa hal diantaranya adalah adanya tegangan sisa, cacat permukaan, perbedaan impurities, perbedaan jenis logam, perbedaan tegangan, perbedaan elektrolit sebagai media lingkungan dan lain sebagainya. Secara elektrokimia, reaksi korosi terjadi melalui proses reaksi oksidasi pada daerah anoda dan reaksi reduksi pada daerah katoda. Proses reaksi oksidasi dan reduksi ini berlangsung secara bersamaan dan tidak dapat berdiri sendiri[2,3]. Mekanisme elektrokimia dari korosi logam dalam air adalah sebagai berikut: M → M n+ + ne(1) M = Logam yang terkorosi. Logam besi (Fe) dalam air dapat teroksidasi pada daerah anoda sebagai berikut :
Fe → Fe 2+ + 2e-
Sumijanto
(2)
Pada daerah katoda terjadi reduksi (reaksi dengan elektron) sebagai berikut : 2H+ + 2e- → H2 O2 + 4e- + 2H2O → 4OHO2 + 4H+ + 4e- → 2H2O
(3) (4) (5)
Hidrazin Hidrazin adalah spesi kimia yang mempunyai formulasi N2H4, merupakan salah satu jenis alternatif inhibitor korosi terhadap logam dimana proses inhibisinya secara efektif melalui penurunan konsentrasi oksigen terlarut dalam media serta membentuk senyawa komplek dengan ion logam (ion besi) yang melapisi permukaan logam sehingga logam terpisah dari lingkungan. Reaksi pembentukan ion komplek besi (II) dengan hidrazin adalah sebagai berikut : Fe2+ + 3N2H4 → Fe(N2H4)32+
(6)
Adsorpsi Adsorpsi adalah suatu jenis adhesi yang terjadi pada permukaan zat padat yang berinteraksi dengan fluida menghasilkan pengumpulan atau pemekatan molekul fluida di sekitar permukaan zat padat[4]. Adsorpsi terjadi karena setiap molekul pada permukaan mempunyai gaya sisa yang membentuk tegangan permukaan. Akibatnya molekul pada permukaan mempunyai energi bebas yang lebih besar dari pada molekul di bawah permukaan. Karena permukaan selalu berusaha mendapatkan energi bebas serendah mungkin maka permukaan akan menyerap massa yang tegangan permukaannya lebih rendah untuk menurunkan energi bebasnya. Ada dua cara adsorpsi pada permukaan zat padat[5] yaitu adsorpsi fisik (fisisorpsi) dan adsorpsi kimia (kemisorpsi). Adsorpsi fisik adalah adsorpsi dimana gaya yang terlibat adalah gaya intermolekuler (gaya van der waals). Sedangkan adsorpsi kimia adalah adsorpsi di mana gaya yang terlibat adalah gaya valensi yang jenisnya sama dengan yang bekerja pada pembentukan senyawa kimia. Setelah zat padat melakukan adsorpsi maka permukaannya akan tertutup adsorpbat (terlapisi adsorpbat) dan di tempat ini mulai terjadi proses inhibisi korosi. Tingkat penutupan permukaan (tingkat pelapisan) biasanya dinyatakan sebagai penutupan terfraksi (θ).
Prosiding PPI - PDIPTN 2006 Pustek Akselerator dan Proses Bahan - BATAN Yogyakarta, 10 Juli 2006
Sumijanto θ=
ISSN 0216 - 3128
Jumlah tempat adsorpsi yang tertutup adsorpbat Jumlah tempat adsorpsi yang tersedia
Laju adsorpsi berbanding lurus dengan laju perubahan penutupan permukaan sehingga dapat ditentukan dengan mengamati perubahan penutupan terfraksi terhadap waktu[6]. Tingkat penutupan terfraksi (θ) dapat dievaluasi menggunakan nilainilai efektivitas inhibisi. Nilai efektivitas inhibisi dapat dihitung menggunakan besaran laju korosi yang terkait dengan penggunaan inhibitor menurut persamaan berikut :
98
Preparasi benda uji korosi Bahan baja karbon rendah tipe GGG-304 berbentuk silinder dengan diameter penampang 15 mm dan tebal 5 mm, dihaluskan permukaannya dengan cara diampelas mulai grade 240, 400, 600, 800, 1000 dan 1200 sampai permukaannya rata dan homogen mengkilap. Pembuatan larutan uji (inhibitor) Dibuat larutan hidrazin sebagai larutan uji dengan konsentrasi 0, 10, 30 dan 50 ppm dengan cara mengencerkan larutan hidrazin 100 ppm dengan air pendingin sekunder. Pengukuran pH, daya hantar listrik dan oksigen terlarut
Efektivitas inhibisi =
(CR uninhibited − CR inhibited ) CR uninhibited
dengan :
Larutan hidrazin 0, 10, 30 dan 50 ppm hidrazin dipanaskan pada temperatur 35 0C selama 1 jam, lalu didinginkan hingga temperatur kamar selanjutnya diukur pH, daya hantar listrik dan oksigen terlarut. Hal yang sama juga dilakukan pada temperatur 400C dan 500C. Pengujian korosi
CR uninhibited = laju korosi tanpa inhibitor
CR inhibited
= laju korosi dengan inhibitor
Secara umum nilai efektivitas inhibisi bertambah dengan bertambahnya konsentrasi inhibitor pada temperatur konstan.
TATA KERJA Alat dan bahan Alat-alat yang digunakan adalah seperangkat CMS100, heater, pH meter, konduktivitimeter, oksigen meter, mikroskop optik, mesin poles. Bahan-bahan yang digunakan adalah contoh material sistem sekunder (baja karbon rendah tipe GGG-304) sebagai benda uji korosi, larutan hidrazin, air pendingin sekunder RSG-GAS, air bebas mineral, etanol dan amplas dengan grade 240, 400, 600, 800, 1000 dan 1200.
Larutan hidrazin 50 ppm yang telah dipanaskan pada temperatur 350C selama 1 jam, didinginkan hingga temperatur kamar, disiapkan sebanyak 250 ml untuk digunakan sebagai media uji korosi. Kemudian dilakukan uji korosi terhadap benda uji baja karbon rendah tipe GGG-304 dalam media tersebut menggunakan CMS100 dengan menu potensiodinamik. Hal yang sama dilakukan pada larutan hidrazin 0, 10, 30 dan 50 ppm untuk temperatur 350C, 400C dan 500C. Analisis permukaan benda uji Untuk mengetahui terbentuknya lapisan hidrazin pada permukaan logam, benda uji diambil foto struktur mikronya menggunakan mikroskop optik dengan pembesaran 250 kali sebelum dilapisi hidrazin dan setelah dilapisi hidrazin dengan mencelupkan kedalam larutan hidrazin 10 ppm pada temperatur 350C selama 1 jam.
HASIL DAN PEMBAHASAN Hidrazin merupakan alternatif inhibitor korosi yang memiliki atom nitrogen dan mampu melapisi permukaan logam melalui proses adsorpsi kimia. Sifat volatil hidrazin akan memberikan keuntungan pada kondisi air sekunder karena tidak meninggalkan padatan seperti bila digunakan inhibitor korosi Nalco. Namun disisi lain sifat volatilnya akan berakibat yang merugikan karena
Prosiding PPI - PDIPTN 2006 Pustek Akselerator dan Proses Bahan - BATAN Yogyakarta, 10 Juli 2006
99
Sumijanto
ISSN 0216 - 3128
akan banyak hidrazin yang terbuang melalui evaporasi dalam menara pendingin. Efektivitas hidrazin dianalisis melalui laju korosi yang diperoleh selama pengujian. Pengukuran laju korosi dilakukan dengan teknik potensiodinamik menggunakan CMS100 pada rentang potensial antara –0,5 Volt sampai 1,5 Volt dari Ecorr
(potensial korosi) dengan laju perubahan potensial (scan rate) 0,56 mV/det.
listrik dan oksigen terlarut dalam air sekunder sebagai media uji diukur sebagai data dukung untuk analisis efektivitas hidrazin. Pengaruh konsentrasi hidrazin dan temperatur air pendingin sekunder terhadap pH, konduktivitas listrik , dan oksigen terlarut diberikan pada Tabel 1.
Dari Tabel 1, terlihat bahwa pH dan konduktivitas listrik relatif tidak berubah/tetap tetapi kandungan oksigen terlarut dalam medium air pendingin sekunder turun secara signifikan. Hal ini dikarenakan hidrazin merupakan inhibitor tipe “scavenger” oksigen, sehingga mampu mengurangi jumlah oksigen terlarut dalam air pendingin sekunder melalui reaksi berikut :
N2H4 + O2 → N2 + 2 H2O
Pengaruh Konsentrasi Terhadap Efektivitas Hidrazin Faktor-faktor lain yang terkait dengan konsentrasi hidrazin seperti pH, konduktivitas
(7)
Tabel 1. Pengaruh temperatur dan konsentrasi hidrazin terhadap pH, konduktivitas listrik dan oksigen terlarut. Konsentrasi hidrazin (ppm)
Temperatur (oC)
PH
Konduktivitas listrik (µS/cm)
Oksigen terlarut (mg/L)
35 40 50 35 40 50 35 40 50 35 40 50
7,60 7,66 7,76 7,54 7,60 7,71 7,50 7,56 7,68 7,09 7,20 7,33
126,2 129,2 135 125,4 126,4 133,5 124,5 125,9 130,6 115,2 123,4 121,5
3,4 3,2 2,8 2,65 2,6 2,45 2,35 2,25 2,1 2,2 2,1 1,9
0
10
30
50
Penurunan jumlah oksigen terlarut dengan bertambahnya konsentrasi hidrazin pada beberapa temperatur ditunjukkan pada Gambar 1.
35oC
3.3
40oC
3
50oC
2.7 2.4 2.1 1.8 0
10
20
30
40
50
Gambar 1. Hubungan konsentrasi hidrazin terhadap oksigen terlarut pada berbagai temperatur.
Dari hasil pengujian korosi menggunakan CMS100 didapatkan beberapa parameter kinetika korosi serta efektivitas inhibisi seperti ditunjukkan pada Tabel 2. Nilai efektivitas inhibisi bertambah dengan bertambahnya konsentrasi hidrazin, karena semakin luas permukaan baja karbon yang tertutupi oleh lapisan film dan memberikan perlindungan terhadap korosi. Bertambahnya efektivitas inhibisi hidrazin pada korosi baja karbon dalam air pendingin sekunder dengan bertambahnya konsentrasi hidrazin ditunjukkan pada Gambar 2. Efektivitas inhibisi dapat mencapai 92,86 % pada konsentrasi hidrazin 50 ppm dengan temperatur 400C dan mencapai maksimal 99,29 % pada konsentrasi hidrazin 50 ppm dengan temperatur 500C. Pada kondisi operasi air pendingin sekunder dengan temperatur maksimal yang diijinkan sebesar 420C maka efektivitas
Prosiding PPI - PDIPTN 2006 Pustek Akselerator dan Proses Bahan - BATAN Yogyakarta, 10 Juli 2006
Sumijanto
100
ISSN 0216 - 3128
inhibisi hidrazin adalah 94,12 % pada dosis hidrazin 50 ppm.
30 ppm, dan 50 ppm menurunkan laju korosi baja karbon rendah tipe GGG-304. Dengan demikian hidrazin semakin efektif dalam menginhibisi korosi dengan naiknya temperatur. Hal ini juga dapat dilihat dari naiknya efektivitas inhibisi dengan naiknya temperatur ditunjukkan pada Gambar 3. Meskipun demikian mengingat bahwa temperatur maksimal dalam sistem pendingin sekunder RSG GAS adalah sebesar 420C maka dengan perhitungan intrapolasi akan diperoleh efektivitas hidrazin pada kondisi temperatur 420C dengan dosis konsentrasi hidrazin 50 ppm adalah 94,12 %.
Pengaruh Temperatur terhadap Efektivitas Hidrazin Tabel 2, menunjukkan bahwa kenaikan temperatur medium air pendingin sekunder meningkatkan laju korosi baja karbon rendah tipe GGG-304 tanpa adanya hidrazin, karena meningkatkan kelarutan garam-garam terlarut seperti sulfat dan klorida yang cenderung menaikkan laju korosi. Sedangkan kenaikan temperatur air pendingin sekunder yang mengandung hidrazin dengan konsentrasi 10 ppm,
Tabel 2. Hasil pengujian korosi baja karbon pada beberapa konsentrasi dan temperatur Konsentrasi hidrazin (ppm)
0
10
30
50
Icorr
Temperatur (oC)
(µA cm )
35 40 50 35 40 50 35 40 50 35 40 50
0,0855 0,1207 0,2943 0,0832 0,0733 0,0581 0,0508 0,0304 0,0138 0,0124 0,0081 0,0019
-2
Ecorr (mV)
Laju korosi (mpy)
Efektivitas inhibisi (%)
-517 -451 -497,2 -448,5 -432,2 -540,8 -324,1 439,2 23,2 414,5 345,7 -13513
0,039 0,056 0,140 0,038 0,034 0,027 0,023 0,014 0,006 0,006 0,004 0,001
2,56 39,29 80,71 41,03 75 95,71 84,62 92,86 99,29
efisiensi inhibisi (%)
I corr = Arus korosi E corr = Potensial korosi
120 100 80
50oC
60
40oC
40
30oC
20 0 -10
10
30
50
konsentrasi hidrazin (ppm)
Gambar 2. Grafik hubungan antara efektivitas inhibisi terhadap konsentrasi hidrazin.
Menurunnya jumlah oksigen terlarut dengan naiknya temperatur menyebabkan inhibitor hidrazin lebih mudah membentuk lapisan film yang melindungi permukaan baja karbon rendah tipe GGG-304 karena makin sedikit molekul hidrazin yang terurai akibat bereaksi dengan oksigen. Pada Tabel 1, terlihat bahwa kenaikan konduktivitas yang relatif kecil dengan naiknya temperatur, terutama pada konsentrasi hidrazin 50 ppm. Meskipun kelarutan sulfat dan klorida meningkat dengan naiknya temperatur, hidrazin lebih mudah teradsorpsi karena melibatkan elektron valensi pada proses adsorpsinya dibandingkan ion sulfat dan klorida yang terlihat dari turunnya laju korosi.
Kenaikan temperatur air pendingin dengan adanya hidrazin juga menurunkan jumlah oksigen terlarut, seperti ditunjukkan pada Gambar 4. Prosiding PPI - PDIPTN 2006 Pustek Akselerator dan Proses Bahan - BATAN Yogyakarta, 10 Juli 2006
101
dari konsentrasi hidrazin yang larut dalam air pendingin sekunder. Baja karbon rendah tipe GGG304 sebagai adsorben dapat mengalami kejenuhan sehingga konsentrai hidrazin yang diadsorpsi tidak akan berubah lagi. Temperatur juga berpengaruh terhadap proses adsorpsi karena berhubungan dengan energi pengaktifan, mobilitas ion-ion, dan jumlah oksigen terlarut dalam medium korosif. Kenaikan temperatur dapat menurunkan energi pengaktifan proses korosi serta meningkatkan mobilitas ion-ion dalam larutan. Dengan adanya hidrazin dalam larutan yang teradsorpsi pada baja karbon rendah tipe GGG-304, dapat meningkatkan energi pengaktifan serta menurunkan mobilitas ionion dalam air pendingin sehingga laju korosi dapat lebih kecil dibandingkan tanpa adanya inhibitor hidrazin.
Gambar 3. Grafik hubungan temperatur terhadap efektivitas inhibisi pada berbagai konsentrasi yang berbeda Oksigen terlarut (mg/L)
Sumijanto
ISSN 0216 - 3128
4 3.5
Proses adsorpsi dapat digambarkan dalam bentuk isoterm adsorpsi yang diikutinya, yang menunjukkan hubungan antara konsentrasi hidrazin yang teradsorpsi dengan konsentrasi hidrazin yang berada dalam larutan pada kondisi keseimbangan dan temperatur konstan. Derajat penutupan permukaan oleh inhibitor hidrazin yang teradsorpsi dihitung menggunakan persamaan berikut.
50 ppm
3 2.5
30 ppm
2 1.5
0 ppm
10 ppm
35
40
45
50
θ = CRuninhibited − CRinhibited CRuninhibited
T em perat ur (oC)
Gambar 4. Grafik hubungan temperatur terhadap oksigen terlarut pada berbagai konsentrasi hidrazin Adsorpsi Hidrazin Pada Permukaan Karbon Rendah Tipe GGG-304
dengan : CRuninhibited : laju korrosi tanpa inhibitor CRinhibiteed : laju korosi dengan inhibitor
Baja
Nilai-nilai faktor penutupan permukaan θ yang didapat dari berbagai temperatur dan konsentrasi hidrazin ditunjukkan pada Tabel 3.
Jumlah hidrazin yang teradsorpsi pada baja karbon rendah tipe GGG-304 sangat bergantung
Tabel 3. Harga θ pada berbagai temperatur dan konsentrasi hidrazin Temperatur (oC)
Konsentrasi hidrazin (ppm)
θ
10 30 50 10 30 50 10 30 50
0,0256 0,4103 0,8462 0,3929 0,75 0,9286 0,8071 0,9571 0,9929
35
40
50
Dari Tabel 3 terlihat bahwa untuk konsentrasi 50 ppm pada temperatur 35oC memberikan harga θ sebesar 0,8462, pada 40oC
sebesar 0,9286, dan pada 50 oC sebesar 0,9929. Hal ini menunjukkan bahwa hidrazin yang teradsorpsi pada baja karbon meningkat dengan naiknya
Prosiding PPI - PDIPTN 2006 Pustek Akselerator dan Proses Bahan - BATAN Yogyakarta, 10 Juli 2006
Sumijanto
102
ISSN 0216 - 3128
temperatur. Dari beberapa variabel temperatur yang dilakukan uji korosi, didapatkan hasil bahwa pada temperatur 50oC terjadi adsorpsi yang paling besar karena meberikan harga faktor penutupan permukaan yang paling besar, yang berarti permukaan yang tertutupi oleh lapisan film lebih besar. Dengan perhitungan intrapolasi maka harga derajat penutupan permukaan (θ) maksimal pada baja karbon rendah tipe GGG-304 pada temperatur operasi (420C) diperoleh sebesar 0,9412 dengan dosis konsentrasi hidrazin 50 ppm. Lapisan film yang terbentuk merupakan senyawa kompleks [Fe(N2H4)3]2+, yang melibatkan elektron valensi dalam pembentukan ikatannya, yaitu enam pasang elektron bebas molekul hidrazin disumbangkan untuk pembentukan kompleks tersebut atau tiap-tiap molekul hidrazin mampu menyumbangkan dua pasang elektron bebasnya dalam pembentukan kompleks. Jadi terjadi adsorpsi polar dimana baja karbon rendah tipe GGG-304 menarik cairan hidrazin yang bersifat polar dari larutan. Adsorpsi kimia terikat secara kuat pada bagian permukaan baja karbon rendah tipe GGG-304 sebagai adsorben, menyebabkan hidrazin sebagai adsorbat tidak dapat bergerak dari bagian permukaan satu ke permukaan lainnya dan tidak dapat diganti oleh molekul hidrazin yang lain. Teradsorpsinya hidrazin pada baja karbon rendah tipe GGG-304 diawali dengan adsorpsi fisik yang terjadi pada permukaan logam Fe yang selanjutnya terjadi proses pembentukan ikatan adsorpsi kimia. Atom nitrogen sebagai ujung polar dengan pasangan elektron bebasnya diorientasikan terhadap permukaan logam sehingga terjadi donor pasangan elektron bebas untuk pembentukan lapisan film yang teradsorpsi secara kimia. Struktur mikro baja karbon sebelum dan susudah pelapisan hidrazin ditunjukkan pada Gambar 5.
pelapisan hidrazin pada konsentrasi 10 ppm, temperatur 350C, dengan tingkat pembesaran 250X Pada gambar 5b terlihat adanya selaput tipis lapisan yang menutupi permukaan baja karbon rendah tipe GGG-304. Pada gambar 5a lapisan tersebut tidak ditemukan, hal ini karena lapisan hidrazin berfungsi melindungi serangan korosi sehingga peran inhibitor hidrazin menjadi efektif.
KESIMPULAN Dari hasil analisis dapat disimpulkan bahwa hidrazin efektif sebagai inhibitor korosi baja karbon tipe GGG-304. Keefektifan hidrazin meningkat dengan meningkatnya konsentrasi hidrazin dan naiknya temperatur air. Efektivitas inhibisi hidrazin mencapai 92,86% pada konsentrasi hidrazin 50 ppm dengan temperatur 400C dan mencapai maksimal 99,29% pada konsentrasi hidrazin 50 ppm dengan temperatur 500C. Untuk sistem pendingin sekunder RSG-GAS yang menggunakan baja karbon tipe GGG-304 seperti pada eksperimen ini dengan temperatur maksimal pendingin sekunder 420C maka hidrazin dapat ditambahkan dengan konsentrasi 50 ppm dengan efektivitas sebesar 94,12%. Hidrazin membentuk lapisan film yang melindungi baja karbon rendah tipe GGG-304 terhadap korosi melalui ikatan adsorpsi kimia. Hidrazin dapat dipertimbangkan sebagai alternatif inhibitor korosi untuk material GGG-304 seperti yang digunakan pada sistem pendingin sekunder RSG-GAS.
SARAN Mengingat hidrazin mudah menguap pada saat proses penguapan air sekunder dalam menara pendingin maka untuk efisiensi penggunaan hidrazin sebagai inhibitor korosi dalam sistem sekunder RSG GAS perlu dipikirkan cara agar hidrazin yang ditambahkan dalam air sekunder, sebanyak mungkin melekat kuat pada permukaan baja karbon melalui ikatan adsorpsi kimia.
(a)
(b)
Gambar 5. (a) Struktur mikro baja karbon rendah tipe GGG-304 sebelum pelapisan pada temperatur 350C, dengan tingkat pembesaran 250X. (b) Struktur mikro baja karbon rendah tipe GGG-304 dengan
DAFTAR PUSTAKA 1.
NATIONAL NUCLEAR ENERGY AGENCY, Safety Analysis Report Rev 8, Multipurpose Reactor GA. Siwabessy, March 1999.
Prosiding PPI - PDIPTN 2006 Pustek Akselerator dan Proses Bahan - BATAN Yogyakarta, 10 Juli 2006
103 1.
ISSN 0216 - 3128
FONTANA M.G., Corrosion Engineering, Third Edition. McGraw Hill Book Company, New York, 1986.
2.
TRETHEWEY K.R., CHAMBERLEIN, Alih Bahasa ALEX TRI KANTJONO WIDODO, Korosi Untuk Mahasiswa Sains dan Rekayasawan, PT Gramedia Pustaka Utama, Jakarta, 1991.
3.
CONSIDINE D.M., CONSIDINE G.D, Encyclopedia of Chemistry, Fourth Edition, Van Nostrand Reinhold Company, New York, 1984.
4.
ADAMSON A.W., GAST A.P., Physical Chemistry of Surface, Sixth Edition, John Wiley and Sons Inc, New York, 1997.
5.
ATKINS P.W., Physical Chemistry, Oxford University Press, Oxford, 1994.
Sumijanto
Tegas Sutondo − Sejauh mana hidrazin berfungsi sebagai inhibitor pada pendingin sekunder RSG ?
Sumijanto − Ketahanan korosi baja karbon rendah SSS 304 pada suhu 42 0C/merupakan suhu operasi air sekunder RSG, meningkat hingga 94,12 %. Hidrazin dapat dipertimbangkan sebagai inhibitor alternatif.
TANYA JAWAB
Prosiding PPI - PDIPTN 2006 Pustek Akselerator dan Proses Bahan - BATAN Yogyakarta, 10 Juli 2006
