PROTEKSI KATODIK BAJA AISI 1020 MENGGUNAKAN ANODA ALUMUNIUM

PROTEKSI KATODIK BAJA AISI 1020 MENGGUNAKAN ANODA ALUMUNIUM Jeni Fariadhie Program Studi Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sultan Fatah (UNISFAT) Jl. Sultan Fatah No. 83 Demak Telpon (0291) 681024 Abstrak:. Korosi atau karat merupakan peristiwa penurunan mutu material pada bahan logam akibat intraksi yang tidak menguntungkan dengan lingkungan. Korosi tidak dapat dihindari atau dihilangkan, namun dapat dikendalikan dengan melakukan proteksi katodik sistem anoda korban, yaitu memasang anoda korban pada bagian yang hendak diproteksi. Percobaan dilakukan dengan cara mengukur laju korosi dengan menggunakan metode kehilangan berat. Pengujian hanya akan dilakukan dengan menggunakan anoda aluminium, Baja yang digunakan pada pengujian ini adalah baja tipe AISI1020. Lingkungan air laut diganti dengan air garam 3,5 % dengan variasi kecepatan air 0.00 m/s, 0.09 m/s, 0.18 m/s, 0.27 m/s dan 0.36 m/s selama 3 hari atau 72 jam. Laju korosi baja AISI 1020 tanpa proteksi semakin meningkat seiring dengan meningkatnya kecepatan air. Proteksi katodik dengan menggunakan anoda korban sangat effektif untuk melindungi baja dari serangan korosi. Penggunaan anoda alumunium cocok digunakan pada lingkungan air laut, sebab memiliki arus dan karakteristik berat yang baik Kata kunci : proteksi katodik, anoda karbon, laju korosi

manufaktur 12,8% [1].

PENDAHULUAN

Korosi tidak dapat dihilangkan

Latar Belakang Korosi

merupakan

salah

satu

namun

dapat

dicegah

dengan

masalah serius yang berakibat pada

memproteksi material dari lingkungan.

timbulnya

segi

Salah-satunya adalah dengan proteksi

pembiayaan. Berdasarkan penelitian di

katodik sistem anoda korban. Proteksi

Amerika, korosi telah menelan biaya

katodik

ratusan milyar dolar setiap tahunnya.

digunakan secara meluas. Desain yang

Biaya yang ditimbulkan oleh korosi

digunakan

telah

antara

kerugian

dipelajari

dalam

oleh

beberapa

sistem

anoda

merupakan pengalaman

korban

telah

perpaduan dan

data

negara, hasil dari penelitian tersebut

experiment.

menyatakan

pada proteksi katodik tidak hanya akan

bahwa

biaya

yang

Bagaimanapun kegagalan

ditimbulkan oleh korosi adalah 1 sampai

berdapak

dengan 5% dari Gross National Product.

ekonomi, tetapi juga pada keselamatan

Biaya tersebut meliputi utilitas 34.7%,

nyawa manusia dan lingkungan.

transportasi 21.5%, infrastruktur 16.4%, pemerintahan

1 JURNAL

14.6%,

produksi

dan

pada

kerugian

secara

Kerugian secara ekonomi terjadi karena perusahaan harus mengeluarkan

TEKNIK - UNISFAT, Vol. 6, No. 1, September 2010 Hal 1 - 9

1

beberapa biaya ekstra. Biaya tersebut

sehingga

apabila

terjadi

kontak

terbagi dalam biaya langsung berupa;

dengan air akan membentuk asam

perbaikan kerusakan material, dan biaya

yang merupakan penyebab korosi.

tidak langsung berupa; biaya yang

2. Korosi Eksternal , yaitu korosi yang

timbul akibat menurunnya produksi,

terjadi pada bagian permukaan dari

kentungan dan umur pakai alat.

peralatan, baik yang kontak dengan udara bebas dan permukaan tanah,

Tujuan dan Manfaat Penelitian

akibat adanya kandungan zat asam

1. Mengetahui

pada udara dari tanah.

pengaruh

kecepatan

aliran air terhadap laju korosi.

Tipe-tipe korosi pada umumnya

2. Mengetahui efektifitas penggunaan anoda

alumunium

dalam

melakukan proteksi korosi 3. Mendapatlan

diklasifikasikan sebagai berikut: 1. Uniform Corrosion , yaitu korosi yang terjadi pada permukaan logam yang

gambaran

berbentuk

pengikisan

keuntungan penggunaan proteksi

logam

katodik

ketebalan logam berkurang sebagai

dibandingkan

apabila

tidak dilakukan proteksi.

secara

permukaan

merata

sehingga

akibat permukaan terkonversi oleh produk karat yang biasanyaterjadi

TINJAUAN PUSTAKA Korosi adalah suatu

pada proses

elektrokimia dimana atom-atom akan bereaksi dengan membentuk ion-ion

zat

asam

positif

dan

(kation).

peralatan-peralatan

terbuka.

misalnya permukaan luar pipa. 2. Pitting Corrosion, yaitu korosi yang berbentuk

lubang-lubang

pada

permukaan logam karena hancurnya

Hal ini akan menyebabkan timbulnya

film

aliran-aliran elektron dari suatu tempat

disebabkan oleh rate korosi yang

ke tempat yang lain pada permukaan

berbeda antara satu tempat dengan

metal. Secara garis besar korosi ada dua

tempat yang lainnya pada permukaan

jenis yaitu :

logam tersebut.

1. Korosi Internal ,yaitu korosi yang terjadi

akibat adanya kandungan

CO2 dan H2S pada minyak bumi,

dari

proteksi

logam yang

3. Stress Corrosion Cracking , yaitu korosi berbentuk retak-retak yang tidak

mudah

dilihat,

Proteksi Katodik Baja Aisi 1020 Menggunakan anoda Aluminium 2 JURNAL TEKNIK - UNISFAT, Vol. 6, No. 1, September 2010 Hal 1 -–9 Jeni Fariadhie

terbentuk

22

dipermukaan logam dan berusaha

Faktor-Faktor Yang Mempengaruhi

merembet ke dalam. Ini banyak

Laju Korosi

terjadi pada

logam-logam

banyak mendapat

yang

tekanan. Hal ini

Laju diizinkan

korosi

maksimum

dalam

lapangan

yang minyak

disebabkan kombinasi dari tegangan

adalah 5 mpy (mils per year, 1 mpy =

tarik dan lingkungan yang korosif

0,001 in/year), sedangkan normalnya

sehingga struktur logam melemah.

adalah 1 mpy atau kurang. Umumnya

4. Errosion Corrosion, yaitu korosi yang

problem korosi disebabkan oleh air.

terjadi

karena

tercegahnya

tetapi ada beberapa faktor selain air yang

pembentukan film pelindung yang

mempengaruhi laju korosi) diantaranya:

disebabkan oleh kecepatan alir fluida

1. Faktor Gas Terlarut.

yang tinggi, misalnya abrasi pasir.

Oksigen (02), adanya oksigen yang

5. Galvanic Corrosion, yaitu korosi yang

terlarut akan menyebabkan korosi pada

terjadi karena terdapat hubungan

metal seperti laju korosi pada mild

antara dua metal yang disambung dan

stell

terdapat perbedaan potensial antara

meningkatnya

keduanya.

Kelarutan oksigen dalam air merupakan

6. Crevice Corrosion, yaitu korosi yang terjadi

di

sela-sela

alloys akan

bertambah

kandungan

dengan oksigen.

fungsi dari tekanan, temperatur dan

gasket,

kandungan klorida. Untuk tekanan 1 atm

sambungan bertindih, sekrup-sekrup

dan temperatur kamar, kelarutan oksigen

atau kelingan yang terbentuk oleh

adalah 10 ppm dan kelarutannya akan

kotoran-kotoran endapan atau timbul

berkurang

dari produk-produk karat.

temperatur

dan

Sedangkan

kandungan oksigen dalam

7. Selective Leaching , korosi berhubungan

dengan

ini

melepasnya

dengan

bertambahnya

konsentrasi

kandungan minyak-air

garam.

yang dapat

satu elemen dari campuran logam.

mengahambat timbulnya korosi adalah

Contoh yang paling mudah adalah

0,05 ppm atau kurang. Reaksi korosi

desinfication yang melepaskan zinc

secara umum pada besi karena adanya

dari paduan tembaga.

kelarutan oksigen adalah sebagai berikut: Reaksi Anoda : Fe Reaksi katoda : 0 2 + 2H20 + 4e

3 JURNAL


Fe2- + 2e 4 OH

3

Karbondioksida

(CO2),

jika

akan mereduksi ion sulfat menjadi gas

kardondioksida dilarutkan dalam air

H2S, yang mana jika gas tersebut

maka akan terbentuk asam karbonat

kontak dengan besi akan menyebabkan

(H2CO2) yang dapat menurunkan pH air

terjadinya korosi.

dan meningkatkan korosifitas, biasanya

5. Faktor Padatan Terlarut

bentuk korosinya berupa pitting yang

Klorida (CI), klorida menyerang

secara umum reaksinya adalah:

lapisan mild steel dan lapisan stainless

CO2 + H2O

H2CO

steel.

Fe + H2CO3

FeCO3 + H2

terjadinya

Padatan

FeC03 merupakan corrosion product yang

dan juga

dikenal sebagai sweet corrosion

alooys.

2. Faktor Temperatur

pada

Penambahan temperatur umumnya menambah kenyataannya

laju

ini

menyebabkan

pitting, crevice corrosion, menyebabkan Klorida

biasanya ditemukan

campuran

konsentrasi

pecahnya

minyak-air

tinggi

dalam

yang

akan

menyebabkan proses korosi.

Proses

korosi

walaupun

kelarutan

oksigen

korosi juga dapat disebabkan oleh

berkurang

dengan

meningkatnya

kenaikan konduktivity larutan garam,

temperatur.

Apabila

metal

dimana

pada

larutan

garam

yang

lebih

temperatur yang tidak uniform, maka

konduktif, laju korosinya juga akan lebih

akan

tinggi.

besar

kemungkinan

terbentuk

korosi. 3. Faktor pH pH netral adalah 7, sedangkan

Karbonat (C03), kalsium karbonat sering digunakan sebagai pengontrol korosi

dimana

film

karbonat

ph < 7 bersifat asam dan korosif,

diendapkan sebagai lapisan pelindung

sedangkanuntuk pH > 7 bersifat basa

permukaan

juga korosif. Tetapi untuk besi, laju

produksi minyak hal ini cenderung

korosi rendah pada pH antara 7 sampai

menimbulkan masalah scale.

13. Laju korosi akan meningkat pada

Sulfat

metal,

(S04),

tetapi

ion

dalam

sulafat

ini

pH < 7 dan pada pH > 13.

biasanya terdapat dalam minyak. Dalam

4. Faktor Bakteri Pereduksi atau Sulfat

air, ion sulfat juga ditemukan dalam

Reducing Bacteria (SRB) Adanya bakteri pereduksi sulfat

konsentrasi

yang cukup tinggi dan

bersifat kontaminan, dan oleh bakteri


44

SRB sulfat diubah menjadi sulfida yang korosif.

Dalam hal diatas elektron disuplai kepada logam yang diproteksi oleh anoda buatan sehingga elektron yang hilang dari

Pencegahan Korosi Dengan dasar pengetahuan tentang elektrokimia, dapat dilakukan usaha-

daerah

anoda

tersebut

selalu

diganti, sehingga akan mengurangi proses korosi dari logam yang diproteksi.

usaha untuk pencegahan terbentuknya

Anoda buatan tersebut ditanam

korosi. Banyak cara sudah ditemukan

dalam suatu elektrolit yang sama dengan

untuk pencegahan

logam

terjadinya korosi

yang

akan

diprotekasi

dan

diantaranya adalah dengan cara proteksi

dihubungkan dengan kabel yang sesuai

katodik,

agar proses listrik diantara anoda dan baja

coating,

dan

penggunaan

chemical inhibitor.

tersebut dapat mengalir terus menerus.

1. Proteksi Katiodik Untuk

mencegah

proses

korosi

atau

untuk

memperlambat

terjadinya

setidak-tidaknya

Cara ini sering dilakukan dengan

korosi

melapisi logam (coating) dengan suatu

tersebut, maka dipasanglah suatu anoda

bahan agar logam tersebut terhindar dari

buatan

korosi.

di

luar

proses

2. Coating

logam

yang

akan

diproteksi. Daerah anoda adalah suatu bagian logam yang kehilangan elektron. Ion

positifnya

meninggalkan

logam

tersebut dan masuk ke dalam larutan yang ada sehingga logaml tersebut berkarat. Terlihat disini karena perbedaan potensial

maka

arus

elektron

akan

3. Pemakaian Bahan-Bahan Kimia (Chemical Inhibitor) Untuk memperlambat reaksi korosi digunakan bahan kimia yang disebut inhibitor corrosion yang bekerja dengan cara membentuk lapisan pelindung pada

mengalir dari anoda yang dipasang dan

permukaan

akan menahan melawan arus elektron

pertama

dari logam yang didekatnya, sehingga

ikatan yang sangat kuat yang disebut

logam tersebut berubah menjadi daerah

chemis

katoda. Inilah yang disebut Cathodic

umumnya berbentuk

Protection.

ang diinjeksikan pada production line.

5 JURNAL

metal. Lapisan

molekul

yang tebentuk mempunyai

option.


Corrosion fluid

inhibitor tau cairan

5

Karena inhibitor tersebut merupakan masalah yang penting dalam menangani kororsi maka perlu dilakukan pemilihan

2 = Anoda Al b) Permukaan baja dibersihkan dari karat dengan menggunakan amplas

inhibitor yang sesuai dengan kondisinya. A. Metode Penelitian Percobaan dilakukan dengan cara mengukur

laju

korosi

dengan

menggunakan metode kehilangan berat. Pengujian hanya akan dilakukan dengan menggunakan anoda aluminium, . Baja yang digunakan pada pengujian ini adalah baja tipe AISI1020. Lingkungan

Gambar 1: Pengamplasan

air laut diganti dengan air garam 3,5 % dengan variasi kecepatan air 0.00 m/s, 0.09 m/s, 0.18 m/s, 0.27 m/s dan 0.36 m/s selama 3 hari atau 72 jam. Dimensi dan massa seluruh sampel di ukur sebelum melakukan pengujian. Dimensi diukur dengan menggunakan jangka sorong dengan ketelitian 0.001 cm. Sedangkan

berat

menggunakan

sampel

timbangan

diukur dengan

Gambar 2 : Sebelum pengamplasan

ketelitian 0.1 mg. Persiapan sampel a)

Baja dan anoda diberi tanda dengan menggunakan stamping. Hal

ini

dilakukan

untuk

mengidentifikasi sampel. Tanda yang

dipilih

adalah

sebagai

berikut: 1 = Baja tipe AISI 1020

Gambar 3 : Setelah pengamplasan


66

c)

Membersihkan baja dari organik seperti gemuk maupun minyak dengan menggunakan aseton.

d) Menimbang massa awal baja dan anoda

korban

B. Hasil Penelitian dan Pembahasan Baja yang berada pada lingkungan air laut (NaCl) akan mengalami korosi karena adanya ion Cl-. Ion Cl- akan

menggunakan

memecah lapisan pasif pada baja. Saat

timbangan dengan ketelitian 0,1

bersentuhan dengan permukaan logam,

mg.

ion Cl- akan melarutkan ion-ion logam dan memudahkan ion-ion tersebut masuk ke larutan. Laju korosi baja AISI 1020 ternyata akan semakin meningkat seiring dengan meningkatnya nilai kecepatan air. Berikut ini merupakan grafik pengaruh kecepatan air terhadap perubahan laju korosi pada baja. Tabel 1. Laju korosi baja AISI 1020

Gambar 4: Timbangan BOSCH SAE 200

e)

Baja dihubungkan dengan anoda korban menggunakan kawat tembaga

f)

Memeriksa sambungan baja dan anoda

dengan

menggunakan

multimeter

Gambar 5 : Pengecekan sambungan kabel dengan multimeter

7 JURNAL

Gambar 6. Grafik pengaruh kecepatan air terhadap laju korosibaja AISI 1020 tanpa proteksi


7

Gambar grafik tersebut menunjukkan

Tabel 3. Deret elektrokimia

bahwa semakin tinggi kecepatan air laut maka semakin tinggi pula laju korosi pada baja.

Korosi sangat dipengaruhi

oleh lingkungan misalnya temperatur pH, oksigen, kecepatan fluida, dan zat-zat oksidator.Untuk menentukan pengaruh laju korosi , dapat pula digunakan metode kehilangan berat atau weight gain loss (WGL) dan metode elektrokimia.

Tabel 2. Data eksperimen pengaruh kecepatan air terhadap pengurangan berat anoda aluminium

Material

anoda

yang

dipilih

harus

dipertimbangkan dari material yang akan diproteksi. Anoda harus lebih reaktif jika dibandingkan dengan material yang akan diproteksi.

Kelemahan

dari

proteksi

katodik sistem anoda korban ini adalah terbatasnya umur pakai anoda serta arus Dari tabel diatas, terlihati bahwa semakin

tinggi

kecepatan

air

pengurangan berat yang terjadi makin besar.

Kemampuan

logam

posisi

mereka

dalam

demikian anoda korban harus diganti secara berkala. Anoda aluminium digunakan pada

untuk

menahan korosi biasanya bergantung pada

proteksi yang dapat digunakan. Dengan

deret

elektrokimia Dalam deret elektrokimia, table bagian atas merupakan logam yang lebih reaktif atau lebih mudah terkorosi.

lingkungan air laut dan beberapa kondisi air tawar. Aluminium memiliki umur yang lebih panjang jika dibandingkan dengan magnesium. Aluminium juga memiliki arus dan karakteristik berat yang dengan

lebih

baik

seng.

jika dibandingkan

Dalam

pembuatannya


88

aluminium biasanya dicampur dengan mercuri, antimoni, indium, tin.

New York, 1992. Kenneth

R

Trethewey

Chamberlain, KESIMPULAN Laju korosi baja AISI 1020 tanpa proteksi semakin

meningkat

seiring

dengan meningkatnya kecepatan air. Proteksi katodik dengan menggunakan anoda korban sangat effektif untuk melindungi baja dari serangan korosi.

dan

“Korosi

John Untuk

Mahasiswa Sains dan Rekayasa”, PT. Gramedia Pustaka Utama, Jakarta, 1991. William D Callister Jr, “Material Science

and

Engineering

Introduction”, John Wiley and Sons Inc, Canada 1991.

Penggunaan anoda alumunium cocok digunakan pada lingkungan air laut, sebab memiliki arus dan karakteristik berat yang baik DAFTAR PUSTAKA Robert A Adey dan John Bayham, “Design and Optimization of Cathodic Using

Protection

Computer

Systems

Simulation”,

Paper no 00723 - Corrosion 2000. Ernesto Santana dan Robert Adey, “Predictive Corrosion

Modeling and

of

Cathodic

Protection Systems. V.G. DeGiorgi, Perfect

Paint

“Evaluation

of

Assumptions

in

Modeling of Cathodic Protection Systems”. Elsevier, October 2001. Denny A Jones, Prevention

“Principles of

and

Corrosion”,

Macmillan Publishing Company, 9 JURNAL

An


9

PROTEKSI KATODIK BAJA AISI 1020 MENGGUNAKAN ANODA ALUMUNIUM

Recommend Documents