Moch. Novian Dermantoro NRP Dosen Pembimbing Ir. Muchtar Karokaro, M.Sc. NIP

Pengaruh Variasi Bentuk dan Ukuran Scratch Polyethylene Wrap Terhadap Proteksi Katodik Anoda Tumbal Al-Alloy pada Baja AISI 1045 di Lingkungan Air Laut

Moch. Novian Dermantoro NRP. 2708100080 Dosen Pembimbing Ir. Muchtar Karokaro, M.Sc. NIP. 1947 07 17 1978 01 1001

Selasa, 17 Juli 2012

Page  2

Latar Belakang BAJA

LINGKUNGAN AIR LAUT

ANODA TUMBAL

DILAPISI POLYETHYLENE

DAMPAK TERHADAP PROTEKSI KATODIK

Page  3

TIMBUL SCRATCH

Rumusan Masalah bagaimana pengaruh bentuk dan ukuran scratch polyethylene wrap terhadap proteksi katodik anoda tumbal Aluminium Alloy pada baja AISI 1045 di lingkungan air laut.

Batasan Masalah • Material uji dianggap homogen. • Kehalusan permukaan pada material uji dianggap tidak berpengaruh pada perilaku korosi yang terjadi. • Adanya arus liar (stray current) diabaikan dalam perhitungan. • Lingkungan uji tidak berubah saat pengujian menyangkut temperatur, pH, dan bebas dari mikroorganisme.

Tujuan Penelitian • Mempelajari pengaruh bentuk scratch polyethylene wrap pada baja AISI 1045 terhadap proteksi katodik anoda tumbal Aluminium Alloy di lingkungan air laut. • Mempelajari pengaruh ukuran scratch polyethylene wrap pada baja AISI 1045 terhadap proteksi katodik anoda tumbal Aluminium Alloy di lingkungan air laut. • Mempelajari terjadinya korosi pada baja AISI 1045 dengan lapis lindung polyethylene wrap yang tidak sempurna.

Manfaat Penelitian Manfaat dari penelitian ini adalah untuk mengetahui batas toleransi bentuk dan ukuran scratch polyethylene terhadap proteksi katodik anoda tumbal Al Alloy pada baja AISI 1045 di lingkungan air laut. Page  5

Page  6

Korosi

Korosi didefinisikan sebagai proses perusakan atau degradasi sebuah material logam akibat reaksi dengan lingkungan (Fontana, 1987) Korosi juga merupakan kebalikan dari metalurgi ekstraksi Menurut jenis reaksinya dapat digolongkan sebagai chemical corrosion dan korosi elektokimia electrochemical corrosion (Sulistijono, 1999) Page  7

Mekanisme Korosi

Fe  Fe2+ + 2e- (reaksi oksidasi)

A

K

Fe2+ + 2OH-  Fe(OH)2 (terbentuk karat / anoda [A] terkorosi) 2H+ + 2e-  H2 (terbentuk gelembung gas H2, katoda [K] terproteksi)

Page  8

Jenis Korosi

 Uniform Corrosion  Galvanic Corrosion  Crevice Corrosion  Pitting Corrosion  Selective Leaching  Intergranular Corrosion  Fretting Corrosion Page  9

Stress Corrosion Cracking Hydrogen Induced Cracking Fatigue Corrosion Erosion Cavitations

Faktor yang Mempengaruhi Laju Korosi

Keberadaan gas terlarut (O2, CO2) Temperatur pH Adanya Sulfate Reducing Bacteria Keberadaan padatan terlarut (Cl, CO3, SO4) Impurities Kecepatan fluida / elektrolit Konsentrasi elektrolit Page  10

Pencegahan Korosi

Desain Komponen Proteksi Katodik Arus Paksa (Impressed Current) Anoda Tumbal (Sacrificial Anode) Proteksi Anodik Chemical Inhibitor Coating

Page  11

Proteksi Katodik Anoda Tumbal

Menggunakan prinsip sel galvanis Ada perbedaan potensial standar antara logam yang dilindungi (katoda) dan yang dikorbankan (anoda) Potensial standar anoda lebih rendah dari katoda Cocok untuk struktur yang kecil seperti underground pipeline dan offshore pipeline Anoda yang sering digunakan adalah Mg, Al, Zn Page  12

Elektroda Acuan

Pada lingkungan air laut, elektroda acuan yang biasa digunakan adalah elektroda Cu-CuSO4, elektroda Ag-AgCl2, dan elektroda Zn. Elektroda Referensi Cu-CuSO4 Ag-AgCl2 Zn

Page  13

Potensial Terkorosi

Potensial Optimum

Potensial Overproteksi

-0,65 V atau lebih -0,60 V atau lebih +0,45 V atau lebih

-0,85 V sampai -1,0 V -0,80 V sampai -0,95 V +0,150 V sampai +0,250 V

-1,05 V atau lebih -1,00 V atau lebih +0,10 V atau kurang

Polyethylene (PE)  Merupakan golongan thermoplastics

 Sering digunakan sebagai bungkus plastik, peredam getaran, insulasi panas, dan wrapping pipa-pipa industri

Polyethylene Wrap  Salah satu jenis coating dengan polymer  Digunakan secara simultan dengan proteksi katodik  Kedap air Page  14

Lingkungan Air Laut  Air laut mengandung 3,5% garam-garaman, gas-gas terlarut, bahan-bahan organik dan partikel-partikel tak terlarut.  Garam-garaman utama yang terdapat dalam air laut adalah klorida (55%) natrium (31%) sulfat (8%) magnesium (4%) kalsium (1%) potasium (1%) sisanya (kurang dari 1%) terdiri dari bikarbonat, bromida, asam borak, strontium dan florida. Page  15

Baja AISI 1045 Baja AISI 1045 tergolong dalam kelompok medium carbon steel dengan kandungan karbon sebesar 0,43% - 0,50%. Baja ini banyak digunakan sebagai komponen-komponen penunjang produksi di industry, seperti pipa atau vessel. Komposisi kimia dari baja AISI 1045 adalah sebagai berikut: Tabel 2.2. Komposisi Kimia Baja AISI 1045

Unsur % C 0.43 – 0.50 Mn 0.6 – 0.9 S 0.050 P 0.040 Page  16

Anoda Aluminium Alloy Anoda alumiuium adalah anoda yang paling sering digunakan pada system proteksi katodik anoda tumbal pada lingkungan air laut. Berikut adalah material properties dari anoda aluminium.

Page  17

Spesifikasi

Nilai

Tegangan Dorong (V)

0,3

Efisiensi arus (%)

50 - 95

Densitas (g/m3)

2.7

Kapasitas arus (A.h/kg)

2700

Pengausan(kg/A.tahun)

3,24

Pengausan (m3/A.tahun)

1,180 x 10-3

Keluaran Arus (A/m2)

6,5

Potensial larutan vs CSE (Volt)

-1,1

Page  18

Diagram Alir

Mulai

Preparasi baja AISI 1045

Preparasi Air Laut

Preparasi Anoda Tumbal

Pemasangan polyethylene

Penimbangan berat awal anoda

Pemberian scratch

Menghubungkan baja berlapis PE dengan anoda tumbal

Proses Imersi ke dalam media air laut

Page  19

A

Cont’d A

Pengukuran Arus dan Potensial

Penimbangan Berat Akhir Spesimen Anoda

Pengamatan Makro Katoda dan Anoda

Analisa Data dan Pembahasan

Kesimpulan

Selesai

Page  20

Material Penelitian

Material yang digunakan dalam penelitian ini adalah Baja AISI 1045 Polyethylene Anoda Tumbal Aluminium Alloy

Page  21

Peralatan Peralatan yang digunakan dalam penelitian ini adalah : 1. Mesin potong untuk memotong material 2. Wadah untuk menyimpan air laut 3. Timbangan elektronik untuk menimbang material uji 4. Digital multitester untuk mengukur potensial dan arus 5. Penggaris sebagai alat ukur 6. Kabel atau kawat tembaga sebagai penghubung baja dengan anoda 7. Air laut sebagai media korosif 8. Elektroda acuan Cu-CuSO4 9. Kamera digital untuk foto makro Page  22

Langkah langkah pelaksanaan penelitian • Preparasi media air laut Media yang digunakan adalah air laut yang di ambil dari air laut di dekat pantai Kenjeran.

50 mm

• Preparasi spesimen uji  Spesimen Katoda Preparasi spesimen untuk katoda yaitu Baja AISI 1045. Dilakukan pemotongan dengan mesin potong dengan dimensi spesimen P = 100 mm, L = 50 mm, dan tebal = 16 mm.

100 mm Page  23

Pemberian variasi scratch • Bentuk Rectangular

2 mm

•ukuran p = 25 mm l = 2 mm

25 mm

4 mm


25 mm

Page  24

Cont’d 10 mm


25 mm

• Bentuk Circular •ukuran d = 7,96 mm

7,96 mm

Page  25

Cont’d •ukuran d = 11,28 mm

11,28 mm

•ukuran d = 7,96 mm

17,84 mm

Page  26

Cont’d

 Spesimen Anoda

20 mm

Preparasi spesimen untuk katoda yaitu Aluminium Alloy. Dilakukan pemotongan dengan mesin potong dengan dimensi masing masing anoda yaitu (40 mm x 20 mm x 10 mm).

40 mm

Page  27

Melakukan Pengujian Korosi Pengujian korosi dilakukan dengan metode uji imersi yaitu dengan memasangkan katoda dengan anoda yang kemudian dihubungkan dengan kabel tembaga. Setelah katoda dan anoda terhubung, dilakukan uji imersi ke dalam lingkungan air laut pada kedalaman yang sama untuk masingmasing spesimen. Proses imersi ini berlangsung selama 20 hari dan 40 hari dengan pengambilan data setiap 4 hari sekali secara periodik. Kabel Tembaga

Air Laut

Anoda Tumbal Baja AISI 1045 Polyethylene Wrap Page  28

Perolehan Data

 Pengukuran potensial proteksi katoda dan arus galvanik Pengukuran dilakukan selama satu jam pertama setelah proses uji celup, selanjutnya dilakukan pencatatan data dengan range waktu setiap 4 hari selama 20 hari dan 40 hari. Pengukuran dilakukan dengan menghubungkan baja dan anoda Alumunium dengan elektroda acuan CuCuSO4 dalam lingkungan media air laut. Digunakan Multimeter untuk mengukur potensial proteksi dan arus galvanik yang keluar. Pengukuran potensial proteksi dan arus galvanik dilakukan sesuai standar NACE RP-0169.

Page  29

Cont’d

 Penimbangan berat anoda Proses penimbangan berat anoda dilakukan untuk mengetahui berat spesimen yang hilang (weight loss). Proses penimbangan bisa dilakukan menggunakan timbangan elektronik dan hanya bisa dilakukan ketika telah mengalami proses imersi selama 20 hari dan 40 hari.  Pengamatan makro pola korosi pada katoda dan anoda Dilakukan pengamatan makro pola korosi pada baja yang dilapisi scratch dengan masing-masing dimensi dan bentuk scratch. Selanjutnya dilakukan pengamatan pola korosi terhadap masing-masing anoda. Porses pengamatan bisa dilakukan menggunakan foto makro setelah uji imersi selama 20 hari dan 40 hari.

Page  30

Page  31

Hasil Pengukuran Potensial dan Arus selama 20 hari

Scratch Rectangular, Ukuran p = 25 mm, l = 2 mm -1,14mA V Terendah = 4,31 Tertinggi = -1,00 V 4,79 mA Rata2 = -1,115 V 4,523 mA

Page  32


Scratch Rectangular, Ukuran p = 25 mm, l = 2 mm Terendah = 4,10 -1,14mA V Tertinggi = -1,00 4,65 mA V Rata2 = -1,086 4,299 mA V

Page  33


Scratch Rectangular, Ukuran p = 25 mm, l = 4 mm Terendah = -1,14 4,13 mA V Tertinggi = -1,00 4,69 mA V Rata2 = -1,112 4,423 mA V

Page  34


Scratch Rectangular, Ukuran p = 25 mm, l = 4 mm Terendah = -1,14 4,17 mA V Tertinggi = -0,99 4,54 mA V Rata2 = -1,076 4,307 mA V

Page  35


Scratch Rectangular, Ukuran p = 25 mm, l = 10 mm Terendah = 3,97 -1,12mA V Tertinggi = -0,94 4,52mA V Rata2 = -1,058 4,188 mA V

Page  36


Scratch Rectangular, Ukuran p = 25 mm, l = 10 mm Terendah = 4,01 -1,10mA V Tertinggi = -0,78 4,52mA V Rata2 = -0,963 4,359 mA V

Page  37


Scratch Circular, Ukuran d = 7,96 mm Terendah = 4,17 -1,14mA V Tertinggi = -1,01 4,48 mA V Rata2 = -1,098 4,335 mA V

Page  38


Scratch Circular, Ukuran d = 7,96 mm Terendah = 4,05 -1,14mA V Tertinggi = 4,66 -1,01mA V Rata2 = 4,287 -1,093mA V

Page  39


Scratch Circular, Ukuran d = 11,28 mm Terendah = 4,19 -1,13mA V 4,52 mA Tertinggi = -0,99 V 4,308 mA Rata2 = -1,095 V

Page  40


Scratch Circular, Ukuran d = 11,28 mm -1,13mA V Terendah = 4,10 Tertinggi = -0,77 V 4,51 mA Rata2 = -1,026 V 4,336 mA

Page  41



Page  42



Page  43


Tanpa Scratch Terendah = 4,11 -1,14mA V Tertinggi = -1,01 4,68 mA V Rata2 = -1,117 4,325 mA V

Page  44


Tanpa Scratch Terendah = 4,03 -1,15mA V Tertinggi = -1,01 4,56 mA V Rata2 = -1,114 4,239 mA V

Page  45


Tanpa Polyethylene Wrap -0,98mA V Terendah = 3,66 Tertinggi = -0,80 V 4,43 mA Rata2 = -0,862 V 4,003 mA

Page  46


Tanpa Polyethylene Wrap Terendah = -1,12 V 4,17 mA Tertinggi = -0,82 V 4,95 mA Rata2 = -1,020 V 4,485 mA

Page  47

Hasil Uji Pencelupan Anoda Scratch Rectangular, Ukuran p = 25 mm, l = 2 mm Waktu (hari) 20 40

Berat awal (g) 22,8137 21,9510

Berat akhir (g) 22,7734 21,8966

Berat hilang (g) 0,0403 0,0544

Laju korosi Anoda (mpy) 3,83143 2,58598

Scratch Rectangular, Ukuran p = 25 mm, l = 4 mm Waktu (hari) 20 40

Berat awal (g) 23,1832 23,1543

Berat akhir (g) 23,1335 23,0995



Scratch Rectangular, Ukuran p = 25 mm, l = 10 mm Waktu (hari) 20 40 Page  48

Berat awal (g) 23,2409 22,8175

Berat akhir Berat (g) hilang (g) 23,1066 0,1343 22,6335 0,1840


Scratch Circular, Ukuran d = 7,96 mm Waktu (hari) 20 40

Berat awal (g) 22,6779 21,8624

Berat akhir (g) 22,6542 21,8109



Scratch Circular, Ukuran d = 11,28 mm Waktu (hari) 20 40

Berat awal (g) 22,6920 23,4511

Berat akhir Berat (g) hilang (g) 22,6401 0,0519 23,3973 0,0538


Scratch Circular, Ukuran d = 17,84 mm Waktu (hari) 20 40 Page  49

Berat awal (g) 22,8672 22,1427

Berat akhir (g) 22,8018 22,0690



Tanpa Scratch Waktu Berat awal (g) (hari) 20 23,6264 40 22,2985

Berat akhir (g) 23,6161 22,2881



Tanpa Polyethylene Wrap Waktu Berat awal (hari) (g) 20 22,7310 40 22,6790

Page  50

Berat akhir (g) 22,6688 22,5994



Hasil Foto Makro Katoda dan Anoda Scratch Rectangular, Ukuran p = 25 mm, l = 2 mm

40 hari 20 hari Scratch Rectangular, Ukuran p = 25 mm, l = 4 mm

20 hari Page  51

40 hari


20 hari Scratch Circular, Ukuran d = 7,96 mm

20 hari Page  52

40 hari

40 hari

Hasil Foto Makro Katoda dan Anoda Scratch Circular, Ukuran d = 11,28 mm

20 hari

40 hari

Scratch Circular, Ukuran d = 17,84 mm

20 hari Page  53

40 hari

Hasil Foto Makro Katoda dan Anoda Tanpa Scratch

20 hari

40 hari

Tanpa Polyethylene Wrap

20 hari Page  54

40 hari


40 hari 20 hari Scratch Rectangular, Ukuran p = 25 mm, l = 4 mm

20 hari Page  55

40 hari


20 hari Scratch Circular, Ukuran d = 7,96 mm

20 hari Page  56

40 hari

40 hari

Hasil Foto Makro Katoda dan Anoda Scratch Circular, Ukuran d = 11,28 mm

20 hari

40 hari

Scratch Circular, Ukuran d = 17,84 mm

20 hari Page  57

40 hari

Hasil Foto Makro Katoda dan Anoda Tanpa Scratch

20 hari

40 hari

Tanpa Polyethylene Wrap

20 hari Page  58

40 hari

Tabel Perbandingan Hasil Potensial Proteksi, Arus Galvanik, Berat Hilang dan Laju Korosi Anoda Bentuk dan Ukuran Scratch

Waktu

Rectangular, p = 25 mm l = 2 mm 20 hari 40 hari Rectangular, p = 25 mm l = 4 mm 20 hari 40 hari Rectangular, p = 25 mm l = 10 mm 20 hari 40 hari Circular, d = 7,96 mm 20 hari 40 hari Circular, d = 11,28 mm 20 hari 40 hari Circular, d = 17,84 mm 20 hari 40 hari Tanpa Scratch 20 hari 40 hari Tanpa Pemasangan Polyethylene 20 hari Wrap 40 hari

Page  59

Potensial Proteksi (V) -1,115 -1,086 -1,112 -1,076 -1,058 -0,963 -1,098 -1,093 -1,095 -1,026 -0,918 -1,043 -1,117 -1,114 -0,862 -1,020

Arus Galvanik (mA) 4,523 4,299 4,423 4,307 4,188 4,359 4,335 4,287 4,308 4,336 3,813 4,409 4,325 4,239 4,003 4,485

Berat Laju Korosi hilang (gr) Anoda(mpy) 0,0403 3,83143 0,0544 2,58598 0,0497 4,72512 0,0548 2,60499 0,1343 12,76827 0,1840 8,74699 0,0237 2,25322 0,0515 2,44812 0,0519 4,93428 0,0538 2,55746 0,0654 6,21776 0,0737 3,50343 0,0103 0,97925 0,0104 0,49438 0,0622 5,91353 0,0796 3,78390

Page  60

Kesimpulan 1. Pada bentuk scratch rectangular dengan pencelupan selama 20 hari, semakin besar ukuran scratch, maka potensial proteksi semakin naik, arus galvanik semakin turun, dan laju korosi anoda semakin naik. Sedangkan pada pencelupan selama 40 hari, semakin besar ukuran scratch, maka potensial proteksi semakin naik, arus galvanik semakin naik, dan laju korosi anoda semakin naik. 2. Pada bentuk scratch circular dengan pencelupan selama 20 hari, semakin besar ukuran scratch, maka potensial proteksi semakin naik, arus galvanik semakin turun, dan laju korosi anoda semakin naik. Sedangkan pada pencelupan selama 40 hari, semakin besar ukuran scratch, maka potensial proteksi semakin turun, arus galvanik semakin naik, dan laju korosi anoda semakin naik. 3. Pada bentuk scratch rectangular mempunyai laju korosi anoda yang lebih tinggi daripada bentuk scratch circular. 4. Pola korosi yang terlihat pada baja adalah uniform corrosion terutama pada area scratch. Sedangkan pola korosi yang terlihat pada anoda adalah cenderung pitting corrosion. Page  61

Saran

1. Pengujian selanjutnya bisa dilakukan dengan menggunakan bahan pelapis yang lainnya. 2. Untuk penelitian lebih lanjut, dapat dilakukan dengan memvariasikan pada kondisi lingkungan seperti salinitas dan temperatur air laut.

Page  62

Page  63

Moch. Novian Dermantoro NRP Dosen Pembimbing Ir. Muchtar Karokaro, M.Sc. NIP

Recommend Documents