BAB II LANDASAN TEORI

BAB II LANDASAN TEORI 2.1 Pengertian Stainless Steel Stainless steel adalah baja paduan yang memilki sifat tahan korosi (karat), sehingga secara luas digunakan dalam industri kimia, pupuk, makanan & minuman, industri yang berhubungan dengan air laut dan semua industri yang memerlukan ketahan korosi Stainless steel didapat dengan menambahkan unsur Chromium (Cr) pada baja , minimum sejumlah 12%. Unsur Cr ini akan bereaksi dengan oksigen yang ada di udara (atmosfir) dan membentuk lapisan Cr-oksida yang sangat tipis dipermukaan logam. Lapisan tipis ini kedap dan kuat sehingga berfungsi sebagai tembok yang melindungi permukaan logam dibawahnya, lapisan tersebut akan mencegah proses korosi (karat) berkelanjutan. Lapisan Cr-oksida ini dapat dikatakan bersifat permanen, karena jika lapisan tersebut rusak misalkan akibat goresan, maka segera akan segera terbentuk lapisan Cr-oksida yang baru. Penggunaan stainless steel di dunia semakin meningkat dikarenakan karakteristiknya yang menguntungkan. Terdapat penambahan tuntutan dari karakteristik material untuk bangunan dan industri konstruksi dimana stainless

10

http://digilib.mercubuana.ac.id/

11

steel digunakan untuk material berpenampilan menarik (attractive), Tahan korosi (corrosion resistance), rendah perawatan ( low maintenance) dan berkekuatan tinggi (high strength). Banyak lagi industri-industri yang mengadopsi logam stainless steel untuk alasan yang sama sebagaimana faktanya dilapangan bahwa stainless steel tidak butuh perlakuan tambahan, seperti surface treatment, pengecatan, pelapisan dan lain sebagainya untuk melakukan pelayanan dalam karakteristik fugsionalnya. Meskipun juga faktanya di dunia pemasaran bahwa stainless steel itu cukup mahal bahkan sangat mahal dibandingkan dengan baja karbon biasa (plain carbon steels). 2.2 Jenis-jenis Stainless steel Stainless steel merupakan salah satu logam ferro dari klasifikasi logam baja (Fe+C = Fe3C) dan dari klasifikasi logam baja paduan tinggi (high alloy) yang unsur paduan di atas 8-10 %.Sedangkan stainless steel memiliki unsur paduan utamanya adalah Chromium(Cr) dan Nickel (Ni) sebagian. Terdapat 5 pembagian dari stainless steel yaitu: •

Austenitic Stainless Steels

•

Ferritic Stainless Steels

•

Martensitic Stainless Steels

•

Duplex Stainless Steels

•

Precipitation Hardening Stainless Steels

Laporan Tugas Akhir Program Studi Teknik Mesin http://digilib.mercubuana.ac.id/

12

Meskipun semua stainless steel tergantung pada presentase unsur chrome (sebagian besar) dan nickel, elemen paduan lainnya juga sering di tambahkan untuk meningkatkan sifat-sifat stainless steel tersebut menjadi lebih baik lagi. Kategori stainless steel tidak seperti pada logam-logam alamiah pada umumnya struktur kirstal yang berubah-ubah pada suhu kamar (stabil) tergantung presentase unsur chrome dan nickel yaitu FCC (austenitic), BCC (ferritic), penggabungan FCC dan BCC (Duplex) dan BCT (Martensitic). 2.2.1 Austenitic Stainless Steels :

Gambar 2.1: Stainless Steel jenis austenitic Kelompok ini terkandung paling sedikit 16% chromium dan 6% nickel and range hingga paduan tinggi ( high alloy) atau “super austenitics” seperti AISI 904L dan 6% molybdenum grades. Penambahan elemen paduan lainnya bisa dilakukan terhadap stainless steel ini seperti molybdenum, titanium atau copper,untuk memodifikasi atau meningkatkan sifat-sifatnya. Membuat stainless steel ini sangat cocok untuk pengaplikasian kondisi-kondisi kritis ( critical applications) yang melibatkan temperatur tnggi dengan performa ketahannan korosi tidak berkurang. Grup ini juga sangat cocok untuk apllikasi material Laporan Tugas Akhir Program Studi Teknik Mesin http://digilib.mercubuana.ac.id/

13

cryogenic (material yang beroperasi pada temperatur rendah). Stainless steel austenitic sebenarnya sifat-sifat struktur kristal FCC di dominasi oleh pengaruh unsur nickel.Sehingga unsur nickel mencegah kerapuhan (brittleness) pada temperatur rendah membuat stainless steel austenitic memiliki karakteristik untuk menjadi material cryogenic. 2.2.2 Ferritic Stainless Steels : Stainless steel ini merupakan baja dengan paduan murni unsur chromium (10.5 to 18%) grades tanpa nickel seperti Grade AISI 430 dan AISI 409.Kemampuan ketahanan korosinya berkisar menengah (moderate) dan sifat fabrikasinya rendah ditingkatkan dengan cara menambah paduan lain lebih banyak seperti Grades AISI 434 dan AISI 444 dan juga AISI 3CR12.

Gambar 2.2 : Stainless steel jenis Ferritic 2.2.3 Martensitic Stainless Steels : Martensitic stainless steels adalah didasarka terhadap penambahan unsur Laporan Tugas Akhir Program Studi Teknik Mesin http://digilib.mercubuana.ac.id/

14

chromium sebagai paduan utama (major alloying element) tetapi dengan kadar karbon di pertinggi dan pada umumnya kadungan unsur chrome di perendah yaitu dengan takaran minimal (e.g. 12% pada Grade AISI 410 dan AISI 416) dari pada jenis ferritic di atas takaran minimal, sedangkan Grade AISI 431 memiliki kandungan unsur chrome berkisar 16%, tetapi struktur mikronya masih berupa martensite meskipun level kendungan chromium-nya tinggi. Hal ini dikarenakan grade ini terkandung 2% nickel.

Gambar 2.3: Stainless Stell jenis Martensitic 2.2.4 Duplex Stainless Steels : Duplex stainless steels seperti AISI 2304 dan AISI 2205 (Kode ini mengindikasikan komposisi unsur chromium dan Nickel, yaitu 23% chromium, 4% nickel dan 22% chromium, 5% nickel,dan juga unsur-unsur paduan lain dalam jumlah rendah) memiliki struktur mikro penggabungan atau pencampuran antara austenite dan ferrite. Bisa dikatakan 50:50 Duplex ferritic – austenitic steels mengkombinasikan beberapa fitur dari setiap kelas.


15

Gambar 2.4 Stainless Steel Jenis Duplex Stainless steel ini tahan terhadap tegangan retak korosi (stress corrosion cracking), meskipun tak sebaik baja ferritic Ketangguhan stainless steel ini di atas stainless steel ferritic tetapi dibawah stainless steel austenitic, dan kekuatannya lebih besar di banding stainless steel austenitic. Sebagi tambahan duplex stainIess steel ini ketahanan korosinya juga sama baik dengan tipe 304 dan 316, dan pada umummnya ketahan korosi pitting lebih tinggi dibanding AISI 316. Stainless steel ini kehilangan ketangguhan ketika temperatur berkisar–50°C dan ulet diatas 300°C, sehingga penngunaannya hanya untuk range temperature tersebut.

2.2.5 Precipitation Hardened Stainess Steel : Precipitation hardening stainless steels adalah kandungan chromium dan nickel dalam baja yang menyediakan kombinasi optimum dari sifat grades antara Laporan Tugas Akhir Program Studi Teknik Mesin http://digilib.mercubuana.ac.id/

16

Gambar 2.5: Stainlesss Stell Jenis Precipting Hardening martensitic dan austenitic. Seperti layaknya martensitic grades, yang diketahui sebagai karakteristiknya yang berkekutan tinggi ( high strength), dengan melalui serangkaian heat treatment dan juga peranan ketahanan korosi di ambil oleh sebagain sifat austenitic stainless steel, maka stainless steel ini tergolong spesial dari yang lain. Kekuatan tarik tinggi dari precipitation hardening stainless steels dihasilkan sesudah dilakukan serangkaian proses heat treatment yang selanjutnya didapat pengerasan pengendapan (precipitation hardening) dari matriks martensitic ataupun austenitic. Pengerasan ini dicapai melalui penambahan satu dari beberapa unsur seperti Copper, Aluminium, Titanium, Niobium, dan Molybden Jenis Stainless steel pecipitation hardening yang sebagian besar diketahui adalah AISI 17-4 PH. Penamaan ini berasala dari penambahan unsur chromium dengan presentase 17% dan 4% Nickel. Ia juga terkandung 4% Copper dan 0.3% Niobium. 17- 4 PH stainless steel juga dikenal sebagai grade AISI 630. Keuntungan dari SS precipitation hardening adalah bahwa mereka tersedia dalam kondisi perlakuan larutan(solution treated) dimana mudah dalam proses Laporan Tugas Akhir Program Studi Teknik Mesin http://digilib.mercubuana.ac.id/

17

pemesinan,biasanya dilunakkan terlebih dahulu. Setelah proses pemesiana atau metoda-metoda fabrikasi lainnya maka dengan perlakuan panas pada temperatur rendah bisa di lakukan untuk menaikkan kekuatannya kembali.Proseperlakuan ini biasanya dikenal dengan istilah penuaan(ageing) atau pengerasan sendiri dengan pertambahan waktu saat distemper (age-hardening) 2.3.5 Stainless steel Precipitation hardening di karakterisasikan dalam 3 kelompok: berdasarkan struktur mikro akhir sesudah heat treatment.Ketiga jenis tersebut adalah: martensitic (e.g. 17-4 PH) semi-austenitic (e.g. 17-7 PH) austenitic (e.g. A-286). 2.3.5.1 Martensitic Alloys Martensitic precipitation hardening stainless steels sebagian besar memiliki struktur mikro austenite ketika di annealing pada temperatur 1040 sampai 1065°C. Selama pendingina ke temperatur kamar, maka mereka segera bertransformasi dari struktur mikro austenite ke martensite. 2.3.5.2 Semi-austenitic Alloys Tidak Seperti martensitic precipitation hardening stainless steels, semi-austenitic precipitation hardening stainless steels adalah cukup liat dan bisa dilakuakn pengerjaan dingin (cold worked). Semi-austenitc precipitation hardening stainless


18

steels menahan struktur mikro austenitic-nya pada temperatur kamar tetapi akan terbentuk struktur mikro martensite padsa temperatur yang lebih rendah (below roomm Temp.). 2.3.5.3 Austenitic Alloys Austenitic precipitation hardening steels mempertahankan struktur mikro austenitic-nya sesudah di-annealing dan dikeraskan ( hardening) dengan penuaan (ageing). Pada Temperatur annealing antara

1095 hingga 1120°C fasa

precipitation hardening phase terlarut. ketika di dinginkan cepat fasanya bertahan dan tak sempat bertransformasi.ketika di panskan lagi (reheated) hingga temperatur 650 sampai 760°C, pengendapan terjadi (precipitation) terjadi. Hal ini meningkatkan kekerasan dan kekuatan dari material. memang kekerasannya lebih rendah di banding martensitic ataupun semi-austenitic precipitation hardening stainless steels. catatan bahwa paduan Austenitic itu non-magnetic. Kekuatan( Strength) dari precipitation-hardening stainless steels Kekuatan luluh dari precipitation-hardening stainless steels memiliki range sekitar 515 hingga 1415 MPa. Sedangkan kekuatan tarik maksimumnya berkisar antara 860 hingga 1520 MPa. Elongation-nya yaitu antara 1 hingga 25% Stainless steel yang digunakan baik dalam rumah tangga meupun industri dapat berupa pipa schedule maupun ornamen, plat , siku, dan lain-lain. dalam stainless terkandung unsur nikel. Nikel adalah unsur kimia metalikdalam tabel periodik yang memiliki simbol Ni dan nomer atom 28. Nikel mempunyai sifat tahan karat. Dalam keadaan murni nikel bersifat lembek, tetapi jika dipadukan dengan besi, krom dan logam lainnya dapat membentuk baja tahan karat yang keras. Stainless yang sering di Laporan Tugas Akhir Program Studi Teknik Mesin http://digilib.mercubuana.ac.id/

19

gunakan adalah 316 kadar nikel diatas 10%, 304 kadar nikel 8%, 216 kadal nikel 4%, 210 kadar nikel 1% dan 430 kadal nikel 0% (tidak mengandung nikel). Penggunaan perpaduan Nikel , Krom dan besi menghasilkan baja tahan karat (stainless steel) yang banyak diaplikasikan pada rumah tangga yaitu pada peralatan dapur (sendok dan peralatan memasak), ornamen rumah dan gedung serta komponen industri (siku,AS, pipa stainless steel). Macam-macam tipe stainless steel : 2D tipe ini memiliki permukaan kasar serupa dengan kulit jeruk. 2B permukaan halus dan warna yang silver . tipe ini paling umum digunakan untuk macam-macam aplikasi. No 4 tipe ini banyak digunakan untuk docorative. memiliki permukaan yang halus dengan garis-garis. alat dapaur, kantor, decorative hotels dan mail sudah banyak sekali menggunakan tipe ini. HL tipe ini serupa dengan no 4 tap memiliki garis/line lebih panjang Sering digunakan untuk lift atau elevator, panel tiang dan dinding dan banyak lagi. BA tipe ini memiliki permukaan yang sangat halus, mengkilap dan daya pantul menyerupai kaca mirror. tipe ini digunakan untuk alat-alat dapur , reflector lampu, dekorasi hotel, rumah sakit dan alat rumah tangga. Mirror tipe ini memiliki daya kilap dan kemewahan yang paling berkualitas seperti kaca mirror. digunakan oleh , hotel-hotel berbintang , mall , rumah sakit dan perkantoran mewah.


20

Stainless steel mempunyai bermacam macam jenis dan kelas yang berbeda beda. Dengan penambahan austenite akan membuat stainless steel menjadi stabil. Unsur inilah yang membuat stainless steel menjadi non-magnetic (magnet tidak dapat menempel) dan rapuh pada suhu rendah. Untuk menambah kekuatannya biasanya di campur dengan karbon. disamping itu kadar campuran menentukan kualitas stainless steel, misalnya yang umum ditanyakan pada toko waktu membeli stainless adalah kadar nikelnya 1%,2%,4% 8% (semakin tinggi semakin baik ketahan terhadap korosi) atau mau pakai yang tidak pakai nikel juga ada. Karena dapat dicampur dengan berbagai bahan yang bereda-beda menjadikan stainless steel mempunyai banyak sekali jenis antara lain: Jenis -101 austenitic biasanya dipakai untuk cold working pada furniture Jenis-102 austenitic chromium dipakai untuk furniture Jenis Ser-200 austenitic-chromium-nikel-manganasse alloy terdiri atas 2 type Jenis -201 prosesny melalui cold working Jenis -202 no data Seri-300 ustenitic chromium-nikel alloy Jenis-301 sangat elastis biasanya untuk welding produk Jenis-302 sifatnya tahan korosikekuatannya lebih tinggi karena ditambah karbon Jenis-303 proses pembuatannya dengan penambahan belerang dan fosfor. Juga di sebut A1 sesuai dengan ISO 3506. Jenis-304 disebut juga A2


21

Jenis-304L sama seperti kelas 304 tapi komposisi karbon lebih sedikit sehingga kekuatannya lebih lemah dari 304 Jenis 304-LN jenis ini sama dengan 304L tapi dengan ditambah nitrogen untuk mendapatkan kekuatantegangan yang jauh lebih tinggi dari jenis 304L dan masih banyak lagi. Tabel 1. Faktor –faktor dalam air laut yang dapat mempengaruhi sifat –sifat baja Faktor dalam air Pengaruh pada besi dan baja laut Ion Klorida Sangat korosif terhadap logam mengandung besi. Baja karbon dan logam-logam besi biasa tidak dapat dipasifkan. (garam laut mengandung klorida lebih dari 55%). Kehantaran listrik Kehantaran yang tinggi memungkinkan anoda dan listrik katoda tetap bekerja kendati terpisah jauh, jadi peluang terkena korosi meningkat dan serangan total mungkin jauh lebih parah dibanding struktur yang sama di air tawar. Oksigen Korosi pada baja sebagian besar di kendalikan secara katodik. Oksigen, dengan mempolarisasikan katoda, mempermudah serangan jadi kandungan oksigen yang tinggi akan meningkatkan korosi. Kecepatan Laju korosi meningkatkan, khususnya bila ada aliran tolakan. Air laut yang bergolak mungkin : (1) Menghancurkan lapisan penghalang karat (2) Mengundang lebih banyak oksigen, selain itu benturan-benturan mempercepat penetrasi, sedangkan peronggaan memperbanyak bagian permukaan baja yang tersingkap korosi berlanjut. Temperatur Peningkatan temperatur sekitar cenderung mempercepat serangan. Air laut yang menjadi panas mungkin mengendapkan lapisan kerak yang protektif dengan, atau sebagian oksigennya, manapun yang terjadi sangat cenderung berkurang. Pengotoran Kotoran berupa menempelnya hewan-hewan berkulit keras biologis cenderung meredakan serangan karena menghambat masuknya oksigen. Akan tetapi bila sedikit dan terisolasi justru menyebabkan korosi sumuran akibat aerasi- pada beberapa kasus bakteri dapat turut ambil bagian dalam reaksi korosi. Tegangan Tegangan yang berulangan beraturan kadang-kadang mempercepat kegagalan pada struktur baja yang terkorosi . Tegangan tarik yang mendekati titik luluh juga Laporan Tugas Akhir Program Studi Teknik Mesin http://digilib.mercubuana.ac.id/

22

mempercepat kegagalan dalam situasi khusus. Pencemaran

Slit dan sediment tersuspensi Pembentukan selaput

Sulfide, yang biasanya terdapat air laut tercemar, sangat mempercepat serangan pada baja. Bagaimanapun , kandungan oksigen yang rendah pada air yang tercemar dapat mengurangi korosi. Erosi pada permukaan baja oleh bahan-bahan yang tersuspensi dalam air laut sangat meningkatkan kecenderungan terkorosi. Lapisan karat dan kerak mineral (garam-garam kalsium dan magnesium) akan mengganggu difusi okssigen ke permukaan katoda sehinngga memperlambat serangan.

2.3 Pengertian Korosi Korosi merupakan proses atau reaksi elektrokimia yang bersifat alamiah dan berlangsung dengan sendirinya pada logam yang berada dalam suatu lingkungan korosif baik itu berbentuk gas maupun cairan atau elektrolit. Oleh karena itu korosi tidak dapat dicegah atau dihentikan sama sekali, tetapi proses korosi dapat dikendalikan, sehingga akan memperlambat proses perusakannya. Korosi didefinisikan sebagai perusakan atau penurunan kualitas material karena bereaksi dengan lingkungannya(Fontana, 1986). Korosi adalah kerusakan atau degradasi logam akibat adanya reaksi oksidasi-reduksi antara suatu logam dengan berbagai zat di lingkungannya dan menghasilkan senyawa-senyawa/residu yang tidak dikehendaki yaitu karat, sehingga dalam bahasa sehari-hari proses korosi biasa disebut perkaratan. Contoh korosi yang paling umum adalah perkaratan pada logam besi atau baja. Korosi dapat juga diartikan sebagai serangan yang merusak logam karena logam bereaksi secara kimia dengan lingkungannya. Ada definisi lain mengatakan bahwa korosi adalah kebalikan proses ekstraksi logam dari bijih materialnya.


23

Contohnya, bijih material logam besi di alam bebas ada dalam bentuk senyawa besi oksida (FeO) atau besi sulfida (FeSO), setelah diekstraksi dan diolah, akan dihasilkan besi yang digunakan untuk pembuatan baja atau besi paduan. Selama pemakaian, besi atau baja tersebut akan bereaksi dengan lingkungan yang menyebabkan korosi dan kembali menjadi senyawa besi oksida. 2.4 Proses Korosi Suatu proses korosi terjadi akibat adanya reaksi kimia dan elekrokimia. Namun, untuk terjadinya peristiwa korosi terdapat beberapa elemen utama yang harus dipenuhi agar reaksi reasi tersebut dapat berlangsung. Elemen-elemen utama tersebut adalah sebagai berikut: a. Material Dalam suatu peristiwa korosi, suatu material akan bersifat sebagai anoda. Anoda adalah suatu bagian dari suatu reaksi yang tersebut ion berubah ang akan mengalami oksidasi akibat reaksi oksidasi, suatu logam akan kehilangan elektron dan senyawa logam tersebut ion berubah menjadi ion-ion bebas. b. Lingkungan Dalam suatu peristiwa korosi, suatu lingkungan akan bersifat sebagai katoda. katoda adalah suatu bagian dari reaksi yang mengalami reduksi. Akibat reaksi reduksi, lingkungan yang bersifat katoda akan membutuhkan elektron yang akan diambil oleh anoda. beberapa lingkungan yang bersifat katoda adalah lingkungan air, atmosfer, gas, mineral acid, tanah dan minyak


24

c. Reaksi antara material dan lingkungan Adanya reaksi antara suatu material dengan lingkungan merupakan suatu persyaratan yang sangat penting dalam terjadinya suatu peristiwa korosi. Reaksi korosi hanya akan terjadi jika terdapat hubungan atau kontak langsung antara material dan lingkungan. Akibat adanya hubungan tersebut akan terjadinya reduksi dan oksidasi yang berlangsung secara spontan. d. Elektrolit Untuk mendukung suatu reaksi reduksi dan oksidasi dan melengkapi elektrik, antara anoda dan katoda harus dilengkapi dengan elektrolit. Elektrolit menghantarkan elektroequivalen force sehingga reaksi dapat berlangsung.

2.5 Termodinamika Korosi Termodinamika adalah suatu ilmu yang mempelajari perubahan energi dalam suatu sistem. Dalam suatu sistem korosi, termodinamika dapat dipakai untuk mengetahui apakah logam dapat bereaksi secara spontan dengan lingkungan. Apabila logam tersebut berasksi dapat diketahui bagaimana reaksi yang terjadi, kemana arah reaksi tersebut serta beberapa gaya dorongnya. Diagram yang dapat menunjukknan suatu reaksi korosi dapat terjadi secara termodinamika adalah diagram kesetimbangan E-pH atau biasa dikenal dengan pourbaik

diagram.

Diagram

ini

disusun

berdasarkan

kesetimbanagan

termodinamika antara logam dan air dan dapat menunjukkan kestabilan dari


25

beberapa fasa secara termodinamika, dalam suatu diagram pourbaix keadaan suatu logam terbagi 3 yaitu: 1. Imun Adalah daerah peristiwa logam dalam keadaaan aman dan terlindungi dari peristiwa korosi. 2. Passive Adalah daerah dimana logam akan membentuk suatu lapisan pasif pada permukaan dan terlindungi dari peristiwa korosi 3. Corrosion Adalah daerah dimana logam akan mengalami peristiwa korosi.

Gambar 2.6: diagram pourbaix Fe- H20

2.6 Mekanisme Korosi Hampir semua logam mengalami korosi yang meliputi perpindahan atau serangan elektron dalam larutan. Semua reaksi korosi dalam air melibatkan reaksi anodik, potensial yang menyertai kelebihan elektron selalu berkurang pada laju korosi. Ini merupakan dasar dari proteksi katodik untuk mengurangi laju korosi pada pipa, tangki baja air panas, dan lain-lain. Laporan Tugas Akhir Program Studi Teknik Mesin http://digilib.mercubuana.ac.id/

26

Semua reaksi korosi larutan merupakan reaksi elektrokimia. Banyak reaksi korosi melibatkan air dan juga fasa uap kondensat, reaksi korosi kering tanpa melibatkan perpindahan elektron dalam zat padat pada keadaan elektrolit dan dianggap sebagai elektrokimia. Reaksi anodik untuk logam rusak M

M n+ + ne –

Sebagai contoh : Fe

Fe 2+ + 2e –

Reaksi reduksi dari oksidasi ion dalam larutan disebut reaksi redoks sebagai contoh : Fe 3+ + e-

Fe 2+

Reduksi dari oksigen terlarut selalu diamati dalam larutan netral dan asam. Reaksi reduksi oksidasi : O2 + 2H2O +4e-

4OH dan O2 + 4H+ + 4e-

Pada keadaan semua reaksi reduksi, air akan tereduksi. H2 + 2OH –

2H2O + 2e

Dari reaksi diatas diasumsikan peruraian air menjadi H+ dan air mengurangi OH- dari kedua sisi reaksi. Laju korosi

akan bertambah cepat jika dipengaruhi oleh ; peningkatan

temperatur, adanya beda potensial antara dua logam , adanya perlakuan panas pada logam dan jika ada tegangan atau adanya stress pada logam. 2.7 LAJU KOROSI Laju korosi merupakan suatu besaran cepat atau lambat suatu material bereaksi dengan lingkungannya dan mengalami korosi. Menurut Fontana (1987)


27

dalam bukunya “ Corrosion Engineering” laju korosi dapat di definisikan dalam berbagai macam, seperti presentase kehilangan massa, miligram per sentimeter persegi per hari dan gram per inchi persegi per jam. Selain itu juga digunakan mils per year (mpy) yang menyatakan laju penetrasi serangan korosi. Menghitung laju korosi pada umumnya menggunakan 2 cara yaitu: 2.7.1 Metode kehilangan berat Metode kehilangan berat adalah perhitungan laju korosi dengan mengukur kekurangan berat akibat korosi yang terjadi. Metode ini menggunakan jangka waktu penelitian hingga mendapatkan jumlah kehilangan akibat korosi yang terjadi. Perhitungan laju korosi atas dasar kehilangan berat selama pengujian sesuai dengan standar ASTM G1 seperti pada persamaan di bawah ini: 𝐾𝑋𝑊

CR= 𝐴 𝑋

𝑡 𝑋 𝐷

Keterangan: CR

= laju korosi (mpy)

K

= konstanta laju korosi = 3,45 X 106 (mpy/mmpy)

W

= massa yang hilang (g)

t = waktu perendaman (jam)

A

= luas permukaan spesimen (cm2)

D = densitas spesimen g/ cm3

Metode ini adalah mengukur kembali berat awal dari benda uji (objek yang ingin diketahui laju korosi yang terjadi padanya), kekurangan berat dari pada berat awal merupakan nilai kehilangan berat. Kekurangan berat dikembalikan kedalam rumus untuk mendapatkan laju kehilangan beratnya. 2.7.2 Metode Elektrokimia Metode elektrokimia adalah metode mengukur laju korosi dengan mengukur beda potensial objek hingga didapat laju korosi yang terjadi, metode ini


28

mengukur laju korosi pada saat diukur saja dimana memperkirakan laju tersebut dengan waktu yang panjang (memperkirakan walaupun hasil yang terjadi antara satu waktu dengan eaktu lainnya berbeda). Kelemahan metode ini adalah tidak dapat menggambarkan secara pasti laju korosi yang terjadi secara akurat karena hanya dapat mengukur laju korosi hanya pada waktu tertentu saja, hingga secara umur pemakaian maupun kondisi untuk dapat ditreatmen tidak dapat diketahui. Kelebihan metode ini adalah kita langsung dapat mengetahui laju korosi pada saat di ukur, hingga waktu pengukuran tidak memakan waktu yang lama.

2.8 Jenis-Jenis Korosi 2.8.1 Pitting corrosion Pitting corrosion adalah pengkaratan yang terpusat pada satu titik dengan kedalaman tertentu. Pitting corrosion umumnya berbentuk lubang-lubang kecil pada permukaan dan umumnya sukar terdeteksi dengan visual inspection. Korosi ini sangat berbahaya karena lubang-lubang kecil tersebut dapat mengakibatkan timbulnya konsentrasi tegangan yang dapat berakibat pada kegagalan pipa.

Gambar 2.7: pitting Korosi Laporan Tugas Akhir Program Studi Teknik Mesin http://digilib.mercubuana.ac.id/

29

2.8.2 Korosi Erosi Korosi erosi merupakan jenis korosi yang menggunakan proses mekanik melalui pergerakan relatif antara aliran gas atau cairan korosif dengan logam. Dalam hal ini perusakan karena erosi dan korosi saling mendukung. Logam yang telah terkena erosi akibat terjadi keausan dan menimbulkan bagian-bagian yang tajam dan kasar. Bagian-bagian inilah yang mudah terserang korosi dan bila ada gesekan akan menimbulkan abrasi lebih berat lagi dan seterusnya. Korosi erosi dapat juga disebabkan karena impingment corrosion, yaitu akibat fluida sangat deras dan dapat mengikis film pelindung pada logam yang mengakibatkan korosi pada logam Korosi jenis ini dapat dicegah dengan cara: a. Pilih bahan yang homogen. b. Diberi coating dari zat agresif. c. Diberikan inhibotor. d. Hindari aliran fluida yang terlalu deras.

Gambar 2.8: Korosi Erosi Laporan Tugas Akhir Program Studi Teknik Mesin http://digilib.mercubuana.ac.id/

30

2.8.3 Korosi Merata Korosi merata atau general corrosion merupakan bentuk korosi yang paling lazim terjadi. Korosi yang muncul terlihat merata pada seluruh permukaan logam dengan intensitas yang sama. Salah satu contohnya adalah effek dari korosi atmosfer pada permukaan logam. Korosi merata terjadi apabila seluruh bagian logam memiliki komposisi yang sama. Korosi jenis ini biasanya dapat diatasi dengan cara meng-coating permukaan logam.

Gambar 2.9: Korosi Merata 2.8.4 Korosi Intergranular Intergranular Corrosion merupakan korosi yang berkaitan erat dengan aspek metalurgi material. Korosi ini menyerang pada batas butir atau bagian yang bersebelahan dengan butir material. Pada butir material sendiri biasanya hanya sedikit terserang korosi.


31

Gambar 2.10: Korosi Intergranular 2.8.5 Korosi Celah Korosi celah merupakan korosi yang terkonsentrasi pada daerah tertentu. Korosi celah terjadi karena adanya larutan atau elektrolit yang terperangkap di dalam celah atau lubang, misalnya pada sambungan dua permukaan logam yang sejenis, permukaan logam yang retak, baut dan tapal. Elektrolit yang terperangkap pada lubang akan menimbulkan beda konsentrasi oksigen, sehingga terbentuk sel korosi. Daerah dengan konsentrasi oksigen tinggi berperan sebagai katoda dan daerah konsentrasi oksigen rendah berperan sebagai anoda.

Gambar 2.11: Korosi Celah


32

2.9 Prinsip Terjadinya Korosi Stainless Steel yang digunakan di berbagai bidang adalah untuk pertahanan korosi yang paling kuat. Pada atmosfer lingkungan laut, ini menjadi sebuah masalah pada bentuk pengkaratan dalam hubungannya dengan jenis korosi sumur (pitting corrosion) yang disebabkan oleh deposisi dari penguapan garam laut. Uap air yang ada pada atmosfer mungkin berkondensasi dan dari tetesan atau penipisan lapisan elektrolit yang mengandung ion-ion klorida ketika temperatur menurun dan relative humidity (RH) atau kelembaban rata-rata meningkat. Jadi, faktor lingkungan seperti temperatur, relative humidity (RH) atau kelembaban rata-rata, air hujan dan penguapan garam laut merupakan faktor yang sangat penting untuk kejadian dari korosi sumuran (pitting corrosion) pada Stainless Steel (SS). ditambahkan ke dalam untuk memperoleh sifat tertentu sehingga jenis baja akan beragam. pada lingkungan laut, ketika temperatur menurun dan Relative Humidity (RH) atau kelembaban rata-rata meningkat, uap air diudara mungkin mengental dan juga dari tetesan atau lapisan tipis yang mengandung ion klorida pada lapisan permukaan logam. Pada proses evaporasi, yang mana kenaikan konsentrasi ion klorida untuk tiap tetes, berdasarkan waktu maka temperatur meningkat dan RH menurun. Perubahan tetes klorida mungkin bergantung pada kondensasi dan air hujan, yang mana mempengaruhi laju transport oksigen. Efek dari perubahan ukuran tetes klorida ini perlu dilakukan pengamatan. Studi lanjut tentang pengamatan chlorida untuk korosi sumuran (pitting corrosion) pada Stainless Steels (SS) 304 sekarang ini sangat terbatas, sehingga efek dari tetesan chlorida pada korosi sumuran (piting corrosion) perlu dijelaskan. microbiologically influenced corrosion (MIC) atau bicorrosion phenomenom pada baja adalah


33

masalah serius pada lingkungan perairan dan banyak industri, seperti power generation, petrochemichal, pulp dan kertas, dengan keseriusan keselamatan dan urusan ekonomi. Metal yang secara umum bergantung pada formasi dari kestabilan oxide film ketahanannya terhadap korosi, seperti Stainless Steel yang terutama sekali rentan terhadap MIC, MIC dari Stainlees Steel telah dinyatakan dalam banyak bentuk korosi lokal, yang mana termasuk pitting, cervice, dengan endapan korosi dan stress corrosion cracking. Baja nikarat austenitik merupakan baja yang mengandung campuran nikel dan Nitrogen dengan bentuk kubus berpusat muka (FCC) pada suhu kamar. Tahanan spesifikasi baja terhadap korosi berbeda –beda sesuai dengan kandungan komposisi penyusunnya. Pada umumnya baja dengan kandungan komposisi molibdenum akan tahan terhadap SCC (stress corrosion cracking) , namun apabila kandungan dari Mo berkisar antara 4-5 % masih rawan terhadap korosi celah (Crevice Corrosion). 2.10 Pencegahan Korosi Beberapa tindakan yang dapat dilakukan untuk mencegah terjadinya korosi antara lain : 1. Proteksi Anodik Proteksi anodik dapat dilakukan

dengan cara menambah atau

menaikkan potensial logam tersebut , hal tersebut dapat dilakukan dengan menambahkan bahan kimia yang disebut inhibitor.inhibitor yang pada umumnya dapat dipakai untuk menurunkan laju korosi pada baja adalah garam nitrit, garam nitrat dan garam karbonat.inhibitor tersebut akan membentuk lapisan pasif pada permukaan logam ,sehingga logam akan menjadi terproteksi secara anodik. Laporan Tugas Akhir Program Studi Teknik Mesin http://digilib.mercubuana.ac.id/

34

2.Proteksi Katodik Proteksi katodik dapat dilakukan dengan cara mengeleminasikan pasangan

logam pada saat merancang .Pemilihan logam harus sesuai

dengan deret Galvanik untuk melindungi logam yang satu. Prinsipnya proteksi katodik dilakukan dimana syaratnya logam yang melindungi harus memiliki harga potensialnya lebih rendah

dari logam yang

dilindungi. 2.11 Inhibitor Korosi Inhibitor korosi merupakan senyawa kimia yang bisa memperlambat laju korosi. Inhibitor korosi bekerja adalah dengan membentuk lapisan pasif berupa lapisan tipis atau film dipermukaan material yang berfungsi sebagai penghalang antara logam dengan media yang korosif. Banyak jenis inhibitor yang tersedia yang dapat dipilih untuk mengatasi permasalahan korosi. Kebanyakan inhibitor korosi merupakan senyawa organik turunan amin yang berfungsi membentuk lapisan/film tipis dipermukaan material yang akan melindungi dalammedia yang korosif. Senyawa organik turunan amin merupakan inhibitor yang bagus karena ada pasangan elektron bebas dari atom nitrogen yang bisa diserap permukaan logam dan rantaihidrokarbon membentuk lapisan film hidropobik pada permukaan. Lapisan film inhibitor memutus mata rantai korosi dengan memisahkan logam dari media yang korosif. Inhibitor korosi ditambahkan kedalam media dalam tingkat parts per million (ppm). Pemilihan inhibitor korosi tergantung pada kondisi aktual dari lapangan. Seleksi dan kualifikasi inhibitor korosi di laboratorium perlu dilakukan sebelum digunakan. Faktor seperti temperatur, dan kondisi laju aliran perlu di pelajari sebelum penentuan Laporan Tugas Akhir Program Studi Teknik Mesin http://digilib.mercubuana.ac.id/

35

inhibitor korosi. Perhatian juga harus diberikan seperti faktor komposisi dan mikrostruktur dari material yang digunakan, absorsi inhibitor oleh partikel yang tersuspensi dalam air. Efektivitas inhibitor korosi juga sangat ditentukan oleh temperatur dan komposisi hidrokarbon pada sistem karena akan mempengaruhi kelarutan inhibitor. Dalam pemakaian inhibitor, produsen menjelaskan secara spesifik atau merekomendasikan jumlah/dosis pemakaian produknya. Sangat penting untuk diketahui kinerja produk apabila kelebihan atau kekurangan dosis. Jumlah inhibitor harus cukup untuk melindungi permukaan material dari sistem. Bila dosis yang diberikan kurang dari yang diperlukan maka akan ada bagian permukaan material yang tidak terlindungi sehingga bagian ini akan terkorosi. Banyak tipe inhibitor korosi untuk berbagai keperluan. Secara umum inhibitor korosi di bagi atas dua katagori yakni inhibitor organik dan anorganik. Inhibitors anorganik sering dipakai untuk air cooling tower , endingin/pemanas. Secara umum inhibitor korosi di bagi atas beberapa katagori yakni; 1. Inhibitor korosi katodik 2. Inhibitor korosi anodik 3. Inhibitor korosi organik 4. Inhibitor korosi adsorpsi

2.11.1 Inhibitor Korosi Katodik Inhibitor katodik menurunkan laju korosi dengan cara memperlambat reaksi katodik. Inhibitor katodik membentuk senyawa tak larut yang mengendap pada katodik dengan membentuk lapisan penghalang. Senyawa yang biasa dipakai sebagai inhibitor katodik;


36

5. Garam kalsium (kalsium karbonat, kalsium fosfat) 6. Garam magnesium 7. Poli fosfat

2.11.2 Inhibitor Korosi Anodik Inhibitor anodik menurunkan laju korosi dengan cara memperlambat reaksi anodik. Inhibitor korosi anodik menggeser kesetimbangan proses korosi ke daerah pasif yang menyebabkan pembentukan film pasif oksida yang tidak kelihatan pada daerah anodik yang memicu kenaikan potensial anoda dan menekan proses oksidasi. Berkurangnya daerah anodik yang efektif menyebabkan turunnya laju korosi. Inhibitor korosi anodik mempunyai kelemahan, bila konsentrasi inhibitor dibawah minimal yang dibutuhkan kemungkinan permukaan material ada yang tidak terlapisi sehingga menyebabkan terjadinya tempat anodik baru yang bisa meningkatkan laju korosi. Inhibitor korosi anodik memerlukan dosis yang cukup untuk melapisi permukaan dalam dari sistem dan sedikit dosis lebih untuk menjaga lapisan yang terbentuk. Senyawa dibawah ini biasa digunakan sebagai inhibitor anodik 1. Kromat (CrO42-) 2. Nitrit (NO22-) 3. Molibdat (MoO42-) 4. Ortofosfat (PO43-). 2.11.3 Inhibitor Korosi Organik Inhibitor organik sering dipakai untuk cooling tower, pendingin/pemanas. Inhibitor korosi organik paling umum digunakan di oil field. Inhibitor ini


37

kebanyakan membentuk lapisan film organik. Inhibitor ini merupakan senyawa organik yang mempunyai bagian kepala yang polar dan bagian lainnya merupakan hidrokarbon rantai panjang. Inhibitor korosi organik biasanya berupa garam logam yang berperan mempasifkan permukaan logam. Inhibitor korrosi organik pemakaiannya agak terbatas karena memerlukan konsentrasi yang tetap, pH yang sensitif dan kadang tidak efektif dengan adanya klorida. Inhibitor korosi organik biasanya berupa garam logam yang berperan mempasifkan permukaan logam. Inhibitor korrosi organik pemakaiannya agak terbatas karena memerlukan konsentrasi yang tetap, pH yang sensitif dan kadang tidak efektif dengan adanya klorida. Inhibitor korosi organik paling umum digunakan di oil field. Inhibitor ini kebanyakan membentuk lapisan film organik. Inhibitor ini merupakan senyawa organik yang mempunyai bagian kepala yang polar dan bagian lainnya merupakan hidrokarbon rantai panjang.

2.11.4 Inhibitor Korosi Adsorpsi Inhibitor korosi adsorpsi menurunkan laju korosi disebabkan polarisasi logam dengan lapisan tipis dari molekul inhibitor yang teradsorpsi pada permukaan. Berkurangnya luas permukaan efektif bisa menurunkan laju korosi. Molekul inhibitor adsopsi mampu membentuk chemisorbed bonds dengan atom logam pada permukaannya. Senyawa yang biasa dipakai sebagai inhibitor adsorpsi : 1. Amin (R-NH2) 2. Karboksil (R-COOH) 3. Thiourea (NH2CSNH2) 4. Fosfonat (R-PO3H2)


38

5. Benzonat (C6H5COO-) 6. Antimoni triklorida (SbCl3)


BAB II LANDASAN TEORI

Recommend Documents