PengaruhLaku Pasif Pada PertumbuhanKorosi SumurBaja Karbon Da/am Larutan PekatLiBr YangMengandungLiOH don LiNO] (Harsisto)
PENGARUH LAKU PASIF PADA PERTUMBUHAN KOROSI SUMUR BAJA KARBON DALAM LARUT AN PEKA T LiBr YANG MENGANDUNG LiOH DAN LiNOJ Harsisto P3M-LIP/, KawasanPuspiptekSerpong,Tangerang/53/4
ABSTRAK PENGARUH LAKU PASIF PADA PERTUMBUHAN KOROSI SUMUR BAJA KARBON DALAM LARUT AN PEKA T LiBr YANG MENGANDUNG LiOH DAN LiNO]o Padahasil penelitian terdahulumenunjukkan bahwa timbulnya korosi sumur karena potensial korosi alami yang terjadi melampaui harga potensial kritis untuk terjadinya korosi sumur. Penelitian ini dimaksudkan untuk memperdalam pengamatan pengaruh laku pasif pada permukaan bebas baja karbon (luas 5,0 clan30,0 cm2)yang dicelup dalam larutan uji 60% LiBr + 0,2% LiOH + 0,2% LiNO] terhadap pertumbuhan korosi sumur. Menurut hasil percoban laku pasif pada kisaran potensial katodik -900 hingga-700 (mV vs SCE) dengan waktu penahanan 1 jam, diperoleh harga potensial spontan maksimum (EsP'MAx) pada- 750 m V dengan kedalaman korosi sumur 8 mm. Penelitian lebih lanjut pada laku pasif -750 m V dengan variabel waktu penahanan 1 hingga 100 jam menunjukkan bahwa semakin lama waktu penahanan semakin tinggi harga Esp maupun kedalaman korosi sumur yang dicapai. Hal ini dapat dilihat dari basil penahanan selama 100 jam, diperoleh harga Espsebesar0 m V dengan kedalaman korosi sumur 40 J.lm.
Kala kunci: Korosi sumur,Korosi,Baja karbon,UBr.
ABSTRACT THE EFFECT OF P ASSIF TREATMENT POTENTIAL TO THE DEVELOPMENT OF PITTING CORROSION ON CARBON STEEL IN LiOH AND LiNOJCONT AINED LiBr CONCENTRATED SOLUTION. According to the result of last experiment shown that the intial formation of pitting corrosion was caused by the natural corrosion potential which was higher than the critical pitting potential. The aim of this experiment is to follow up the observation on the effect of passif treatment potential of carbon steel in 60% LiBr+ 0.2% LiOH + 0.2% UNO) to the development of pitting corrosion. The experiment result showed that the passif treatmen at potential range from -900 to- 700 m V for holding time of 1 hour resulted in maximum spontaneous potential (Esp,MAX)of -750 mV and pit depth value of8 ~m. Futher investigation on passiftreatment at-750 mV with 1 hour to 100 hours holding time showed that the longer holding time caused the higher ( Esp) value or the pit depth. This can be shown on the result of 100 hours holding time wich result in the ESP value of zero mV and pit depth of 40~m.
Keywords: Pitting corrosion,Corrosion,Carbonsteel,LiBr.
PENDAHULUAN Pada mesin AC sentral yang menggunakan larutan pekat LiBr sebagaimedia pengabsorpsitelah menimbulkan masalah korosi merata yang parah[II]. Dalam prakteknya, untuk mencegahtimbulnya korosi merata ini dipergunakan inhibitor alkalisasi0,2% LiOH dan inhibitor mengoksid 0,2% Li2CrO4 pada temperatur didihnya. Dari hasil penelitian terdahulu yang telah dipresentasikan pada seminar Asia Pasific Workshopdi Bandung [I] , laju korosi meratabaja karbon dalam larutan 60% LiBr pada temparatur didihnya (154 :t 2)OCadalah sekitar 0,87 gr/m2/jam. Laju korosi baja karbon yang sarna dalam larutan 60% LiBr+ 0,2% LiOH + 0,2 % Li2CrO4 menjadi kurang dari 0,1 gr/m2/jam. Dengan
dipergunakan inhibitor LiOH daD Li2CrO4 dalam media tersebut,timbul masalahbaru yaitu korosi sumuran. Dengan timbulnya masalahbarn tesebut, menarik untuk dilakukan penelitian lebih lanjut. Dari penelitian tentang pertumbuhan korosi sumur yang berhubungan dengan potensial korosi alami, terbukti bahwa pembentukan awal korosi sumur
kurangdari400detik. Pembentukan korosi sumur ditandai dengan peningkatan potensial korosi alami yang melampaui harga potensialkritis terbentuknya korosi sumuran V c pacta-490 (m V vs SCE). Pactapenelitian pencelupan benda uji lebih lanjut, potensial korosi alami yang terjadi turun daD stabil 5
Jurnal SainsMateri Indonesia IndonesianJournal ofMaterialsScience pada kisaran harga antara -600 hingga -500 (mY vs
SCE)[l,2]. Dengandiketemukan masalahawal pembentukan korosi sumur tersebut diatas, menarik untuk dilakukan penelitian lebih lanjut, Sebagai pengembanganpenelitian dibidang inhibitor pada kesempatan ini dipergunakan inhibitor mengoksid LiND) sebagaiganti inhibitor mengoksid U2CrO4, Tujuan utama dari penelitian ini adalah untuk mengamati karakteristik pembentukan korosi sumur pada permukaan bebas baja karbon yang dicelup dalam larutan uji 60%LiBr + 0,2% LiDH + 0,2% LiND), Kondisi penelitian berlangsung pada temperatur (150:t 2)OCclan larutan uji diinjeksi dengan gas N2 secara terns meDeros,Penelitian ini ditekankan untuk mengetahui efek laku pasifpotensial sistem di daerah katodik dengan waktu penahanan yang bervariasi terhadappertumbuhan korosi sumur, Variabel percobaanyang dilakukan di sini meliputi: -Preatreatmen potensial pada daerah katodik, yaitu pada -900; -850; -800; -750; -700 clan-600 (m V vs SCE) -Waktu penahanan potensial di daerah katodik, selama 1;5; 15;20;60dan lOOjam -Luas permukaan bebas benda uji adalah 5,0 clan 30,0 cm 2,
LA TAR BELAKAN GTEO ro Korosi sumur adalah salah satujenis korosi lokal yang terjadi pada suatu logam berpermukaan bebas. Ditinjau dari bentuknya korosi sumur menampakkan dimensi diameter lubang yang jauh lebih kecil hila dibandingkan dengan kedalamannya. Pengamatansecara visual terhadap korosi sumur ini kadang-kadang sulit dilakukan karena ukurannya yang kecil clansering terdapat dibawah endapanproduk korosi. Korosi sumur ini tampak darj luar tidak seberapabesar tetapi dibagian dalam logam sering keropos clan mampu menggagalkan fungsi dari struktur logam tersebut. Laju korosi lokal ini tidak dapat diukur dengan metode konvensional kehilanngan berat, karena dimensinya sangat kecil, kadang-kadang proses terjadinya korosi sumur ini menbutuhkan waktu yang sangat lama clan arab serangannyapun tidak menentu. Mekanisme terjadinya korosi sumur pada permukaanbekas dari suatu logam, telah banyak diuraikan di dalam makalah terdahulu [1,2,3,4]. Persyaratanutama untuk terjadinya korosi sumur adalah terbentuknya lapis lindung pasif di permukaan bebasmateriallogam. Fontana [10] menjelaskan bahwa terjadinya korosi sumur karena adanya daerah anodik clankatodik di satu permukaan materiallogam. Timbulnya daerah anodik katodik ini yang disebabkankarena pecah atautergoresnya lapisan lindung pasif dari suatu logam [7,8]. Dengan terbukanya lapisan 6
Va/. 1 No.2, Pebruari 2000, ha/.. 5-9 ISSN.. 1411-1098
pasif di permukaanlogam akanmenjadi daerah anodik yang terserangkorosi sumur. Hasil penelitian tentang timbulnya masalah korosi sumur pactabaja karbon yang dicelup dalam larutan pekat UBr yang mengandung inhibitor UOH dan U2CrO 4 pacta temperaturdidihnya (154:t2)OCdengankondisi deaerasigas nitrogen mumi secaraterns menerus,telah dipresentasikan pacta " Asia pasific Workshop" di Bandung [2] dan "The JO'hAsia Pacific Corrosion Control Conference" di KutaBali [3]. Oari penelitian terdahulu dapat diketahui bahwa, awal pembentukan korosi sumur pacta permukaan bebas baja karbon yang dicelup dalam larutan uji, membutuhkan waktukurang dari 400 detik. Potensialkorosi yang terbentuk dengancara pemuliaan (pemasifan)ini biasa disebut sebagai potensial spontan atau disingkat Esp.Harga Espmaksimum atau EspMAXyang terjadi dengan adanya penahanan potensiai sistem pacta -750 mV selama 1 jam adalah -300 mV daDterjadi dalamwaktu yang kurang dari 400 detik sejak sistem tersebut dibebaskan dari pengaruh penahanan potensial. Harga Esp-300mV yang dicapai tersebut telah jauh melampaui harga potensial kritis pembentukan korosi sumur( V J yang harganya-490 mV. Hal ini dapat menerangkan apabila pacta potensial sistem dari baja karbon yang dicelup dalam larutan korosif yang mengandunginhibitor mengoksid Li2CrO4atau LiNG3 melampaui harga potensial -490 (m V vs SCE) dapat dipastikan akan mengalami korosi sumur.
TATAKERJA Benda uji daD preparasi Pactapenelitan ini digunakan benda uji dari baja karbon yang berbentuk lembaran pelat dengan ketebalan 5 rom. Komposisi kimia benda uji yang dipergunakan dapat dilihat pactaTabell di bawah ini. TabelI. Komposisi KimiaBaja Karbon
,
Benda uji dibentuk dengan ukuran sekitar 5,0 daD 30,0 cm2. Dengan mesin poles, benda uji diamplas dengan kertas amplas SiC dari ukuran # 100 sampai # 1000. Benda uji dicuci dengan air sabun,dibilas dengan air distilasi daD kemudian dibilas lagi dengan aseton. Selanjutnya benda uji dikeringkan daD di simpan dalam desikator minimal selama2 jam sebelum di pergunakan untuk percobaan. Lamtan Vji Komposisi larutan uji yang dipergunakan adalah 60% berat LiBr + 0,2% berat LiGH + 0,2% berat LiNG3. Kondisi
penelitian
berlangsung
pacta temperatur
{I ~I\ -'- ")\Or ,,"; ~..nn~n n~~ nitrnapn \'JV -"" '-', ~.." u"'.."',...,. U""'oU" ou~ ""'~oV"
mllrni ...~
~p""r" ~--~.-
~
Pengaruh Laku Pasif Pada Pertumbuhan Karasi Sumur Baja KaIrbon Dalam Larutan Pekat LiBr Yang Mengandung LiOH dan
LiND; (Harsista) terns menerus dan sistem terbuka dengan udara bebas. Penelitian yang sesungguhnya dilakukan apabila larutan uji telah disiapkan dengan baik yaitu dilakukan deaerasi selama satu jam dengan gas N2 dan dipanaskan
ini diakhiri.
Korosi sumur yang terbentuk
diukur
kedalamannya denganmikroskop.
2. Pengaruhwaktu penahananpada potensiallaku pasif Padapenahananselama ] jam dari berbagaipotensial hingga temperatur mencapai(150:t 2)OC. laku pasif didaerah katodik (tahap ]), dipilih potensiallaku Cara Penelitian pasifyang memberikan harga Espyang paling tinggi. Dari I. Pengaruh potensial laku pasif didaerah katodik pacta hasil penelitian tersebut selanjutnya dipergunakan untuk awal pembentukan korosi sumur potensiallaku pasif baku pada percobaanselanjutnya. Hal Benda uji dihubungkan dengan kabel listrik dan ini dipergunakan untuk mempelajari pengaruh variabel pacta bagian sambungannya ditutup dengan pasta karet waktu penahanandari ] sampai 100jam (Iuasbendamasingsilikon. Luas permukaan benda uji di buat menjadi dua masing 5,0 dan 30,0 cm2) terhadap pertumbuhan korosi variabel yaitu 5,0 dan 30,0 cm2.Bendauji dimasukkandalam sumur dan harga ESP.MAX. larutan uji apabila pasta karet silikon pembungkus HASIL DAN PEMBAHASAN sambungan kabellistrik telah mengering. PactaGambar-l dibawah ini, ditujukkan bagan sel percobaan dengan Dari serangkaianpenelitian -penelitian yang telah dilakukan di sini, hasil-hasil dan pembahasannya akan rangkaian potensiostat. Elektroda pembanding dipilih dari elektroda kalomel disajikan sepertidibawah ini. jenuh yang dihubungkan pacta sel percobaan dengan Hubungan antara penahanan potensial sistem di di daerah bantuanjembatan garam. Elektroda pembantu dibuat dari katodik selama satu jam dengan harga EspdaD kedalaman logam platina yang tingkat kemurniannya tinggi. Pacta penelitian ini dipergunakan alat potensiostat.Setelahsemua korosi sumur maksimum. Dari penahananpotensial sistem didaerah katodik elektroda dipasang pactasel percobaanyang mengandung selama I jam akan berpengaruh pada pembentukan harga larutan uji siap pakai (lihat Gambar-I), dengan aI.at Esp dan awal pembentukan korosi sumur. Hal ini dapat potensiostatyang dilengkapi perangkat komputer potensial dipelajari dari Gambar2 yang menunjukkanhubunganantara sistem discan (di set)pactapotensial di daerahkatodik yaitu waktu celup dengan harga Espyang dicapai setelahpenahan -900; -850; -750 dan -700 mY. Waktu penahananpacta potensial sistem selilma 1jam di potensial katodik. masing-masing potensiallaku pasif selama I jam. Setelahdi Di dalam Gambar 2, ditunjukkan tabel hubungan tahan selama satujam, benda uji dibebaskan dari pengaruh anatara EHo,ding"h (potensiallaku pasifselama I jam), ESP.MAX potensiostat dan dicatat harga potensial spontannya, Esp (potensial spontan maksimum) dan Pit (kedalaman yang terjadi. Setelah Espturun kembali ke daerahpotensial maksimum korosi sumur) yang merupakan rangkuman hasil korosi alami yang relatif stabil, maka penelitian pactatahap penelitian, Oari Gambar 2 dan tabel didalamnya, dapat membuktikan bahwa pada E Holding,lh sebesar-750 m V dapat memberikanharga EspMAX sebesar-300 m V dan kedalaman korosi sumurmaksimum yang terbentuk sebesar811m.Oari
EI,kfroda P,ncacah
-"-'
PeRIrXBng
/1.,"on,I SCE
c.,--+ V
SalKCL
~:~~J
:@
Btnda
Uji Larutan
1.
-60%
Li:+O,1'f'LiOIl
Gambar 1. Sel percobaandengan rangkaian potensiostat
Gambar 2. Pemuliaan potensial spontan (Esp) dari laku pasif potensial pada -900 sampai -700 mY dan waktu penahanan I jam dalam larutan uji untuk luas benda uji 5,0 cm2.
7
JurnalSains Materi Indonesia IndonesianJournal ofMaterialsScience
Vol.
No.2, Pebruari 2000, ha/,' 5-9 ISSN,' 1411-1098
tabel juga dapat dipelajari bahwa ada keterkaitan antara Dari Gambar 3a dan 3b, terlihat tabel yang ESP,MAX dengan kedalaman maksimum korosi sumur yaitu menunjukkan hubungan antara waktu penahanan pacta dan kedalaman korosi sumur semakintinggi harga Esp,MAX semakindalampula kedalaman potensial- 750 m V, harga ESp.MAX maksimum korosi sumur. Dari hasil percobaan ini akan maksimum. Dari tabel dapat dipelajari bahwa semakin lama waktu diambil potensiallaku pasif yang memberikanharga ESP,MAX clan terbesaryaitu -750 m V sebagaidasarpenelitian lebih lanjut penahanan pada potensial- 750 m V , maka harga ESP,MAX kedalaman korosi sumur semakin tinggi. Hal ini dapat dibawah ini. Hubungan Kotara varia bel waktu laku pasifpada-750 mV terhadap ESP,MAXdan kedalaman maksimum korosisumur.
dijelaskan bahwa pacta waktu penahanan yang lebih lama di daerah katodik, memungkinkan lapisan pasif yang terbentuk semakin tebal. Akibat selanjutnya, pacta saat
pengaruh laku pasifpada potensial-750 mV dengan sistem dibebaskan daTi pengaruh potensiostat, potensial waktupenahanan 1,5, 10, 15,20,60dan 100jamterhadap sistem melemah secara spontan daD akan mencari pembentukan ESP,MAX dan kedalaman maksimum korosi kesetimbangan potensial barn. Pacta saat potensial melemah sumur pada luas benda uji 5 cm2,ditunjukkan pada Gambar secara spontan ini dapat memecahkan lapis lindung pasif 3a dan untuk luas benda uji 30,0 cm2 di tunjukkan yang telah terbentuk, sehingga sistem melonjak melewati pada Gambar3b. potensial kritis terbentuknya korosi sumur (V c) yang besarnya -490 mV. Potensial maksimum yang dicapai setelah sistem dibebaskan daTi penahanan potensial di daerah katodik ini disebut EspMAX' Hubungan antara harga EspMAX dengan waktu penahanan daTi 1 sampai 100 Jam pada-750mV ditunjukkan padaGambar4 dibawah ini.
Gambar 4. Perbandinganhubunganantara E,'!"MAXdengan waktu penahanan pada -750 mY untuk luas benda uji 5,0 dan 30,0 cm2.
b. luas benda uji 30,0 cm'
Gambar-3. Hubungan an tara potensial spontan dengan waktu celup sesudah penahanan potensial pada -750 mY selama 1 jam hingga 100 jam
R
Dari Gambar 4, terlihat bahwa harga ESPMAX yang dicapai pada laku pasif di daerah katodik :'-750 mY merupakanfungsi dari lama waktu penahanansemakinlama waktu penahandi daerahkatodik, akan semakintinggi harga Esp,MAX yang dicapai. Hal ini berlaku untuk benda uji dengan luas permukaan 5,0 cm2maupun 30,0 sm2.Demikianjuga perbandingan hubungan antara kedalaman korosi sumur maksimum yang dicapai dengan waktu penahanan dari I hingga 100jam, menunjukan gejala yang sarnadan dapat di pelajari dari Gambar 5, Apabila data-data ESPMAXdan kedalaman korosi sumurmaksimum untuk luas benda uji 5,0 cm2dan30,0 cm2 diplot dalam satu grafik, maka hasilnya dapatdilihat pada Gambar 6. Dari gambar, hubungan antara ESP,MAX dan
PengaruhLaku Pasif Pada PertumbuhanKorosi Sumur Baja Karbon Da/am Larutan PekatLiBr YangMengandungLiOH dan LiND, (Harsisto) 2. Penambahan waktu penahanan pada pretreatmen potensialpada-750(mV vs SCE, R.n dapatmeningkatkan harga ESpMAXdaDkedalaman korosi sumur maksimum, 3. Luas benda uji menentukanharga ESP,MAX daDkedalaman korosi sumur, makin luas benda uji makin tinggi harga ESP,MAX maupun kedalaman korosi sumur maksimum. Disamping hal tersebut, kedalaman korosi sumur juga ditentukan olehjumlah sumur yang terbentuk, 4. Harga ESP,MAX yang dicapai menentukan pertumbuhan korosi sumur, semakin tinggi harga ESP.MAX di atas harga V c (potensialkritis korosi sumur) semakin dalam korosi sumur yang terbentuk. Gambar 5. Perbandingan antara kedalaman korosi sumur maksimum dengan waktu penahanan pada -750 mY.
DAFT AR ACUAN [I].
[4].
Tokyo. HARSISTO and S.TSUJIKAWA,1993, Corrosion cotrol of Carbon Steelin ConcentratedLiBr Absortion Refrigeration System at Elevated Temperature, Proceding of Asia Pacific Workshop, Bandung. HARSISTO, 1997, The effect of Potential Pretreatment on Initial Pitting Corrosion Formation of Carbon Steel in High Temperature and High Concrentrated LiBr Containing LiOH and Li2CrO4inhibitors, Proceding of the 10mAsia Pacific Corrosion Control Conference,Kuta-Bali. Y. HISAMA TSU et.al., 1974, Localized Corrosion,
[5].
NACE3,p24. M.J.SMIALOWSKA
[6]. [7].
Vol.12,p925 T.YOSHI et,al, 1972,JapanIns.Metals Vol.36,p 750. T.ISHIKA W A et aI, I 962,Proc. I stIntern.Congress
[2].
[3].
Gombar 6. Perbandingan antara harga ESP,MAXpada laku pasif potensial selama I jam hingga 100 jam pada -750 mY dengan harga kedalaman korosi sumur,
kedalamankorosi sumurmaksimum mendekatifungsi linier. Ketidak sempumaanfungsi liniertersebut, dipengaruhi oleh jumlah korosi sumur yang ada. Apabila ditinjau daTiluas permukaan benda uji, maka harga EspMAXclan harga kedalaman korosi sumur yang dicapai untuk luas permukaan benda uji 30,0 cm2lebih tinggi daTipada untuk luas benda uji 5,0 cm2. Hal ini dapat dijelaskan bahwa tegangan lapis lindung pasif yang terbentuk pada luas benda uji 30,0 cm21ebihbesar daTipada yang 5,0 cm2.
HARSISTO, S.OKA Y AMA and S. TSUJIKA W A, I 988,Inhibitor korosi baja karbon dalam larutan pekat LiBr padatitik didihnya, Proceding ofBoshoku gijutsu
et aI, 1972, Corrosion science
Met.Corp.l04 B.E.WILDEetal.1970,J.Electrochemical,Soc.Vol.II7, p.775 [9]. M.SMIALOWSKAetal.I970,Brit.CorJ.Vol.5,p.159 [10]. FONTANAM.G.etal, 1978, Corrosion Engineering, 2ndedition. [11]. DOCKUS et ai, 1962, Corrosion Inhbitor in Lithium Bromide Adsortion Refriferation System, Ashare Juornal.
[8].
KESIMPULAN Dari hasil penelitian danpembahasanyang disajikan di atas dapat ditarik kesimpulan seperti dibawah ini : 1. Harga ESpMAX dan harga kedalaman korosi sumur maksimum daTisistem baja karbon yang dicelup dalam larutan uji 60% LiBr + 0,2% LiDH + 0,2% LiND) dapat dicapai denganpotensiallakupasifpada-750 mY.
Kembali ke Jurnal
9
