Upload
shie-chewexthuloez
View
318
Download
7
Embed Size (px)
DESCRIPTION
laporan korosi.pdf
Citation preview
PELATIHAN PRIME MOVERS DAN PERALATAN KHUSUS PENUNJANG OPERASI PABRIK BAGI CALON KARYAWAN PT PUSRI
PALEMBANG, SEPTEMBER 2003
KOROSI
Oleh: Dr. Ir. Hj. Tri Kurnia Dewi, M.Sc, Ir. Kasta Ginting, dan Ir. Tamzil Aziz
DAFTAR ISI
BAB I PENGENALAN KOROSI
1.1. Pengertian Korosi 1 1.2. Pengertian Karat 2 1.3. Masalah Korosi 3
BAB II MACAM-MACAM KOROSI
2.1. Galvanic atau Bimetalic Corrosion 6 2.2. Crevice Corrosion 7 2.3. Pitting Corrosion 8 2.4. Intergranular Corrosion 9 2.5. Selective Leaching Corrosion 10 2.6. Erosion/Abrassion Corrosion 10 2.7. Stress Corrosion Cracking (SCC) 11 2.8. Differential Aeration Corrosion 12 2.9. Fretting Corrosion 13 2.10. Filiform Corrosion 14 2.11. Corrosion Fatique 14 2.12. Hydrogen Attack 15 2.13. Microbiological Corrosion 16 2.14. Dew Point Corrosion 17
BAB III PRINSIP KOROSI
3.1. Prinsip Elektrokimia Korosi 19 3.2. Sel Elektrokimia 21 3.3. Sel Elektrokimia Korosi 22 3.4. Termodinamika Korosi 25 3.5. Penentuan Potensial Korosi Logam 29 3.5.1. Basis Harga Potensial 29 3.5.2. Metoda Pengukuran Potensial Korosi 29 3.5.3. Elektroda Pembanding Kalomel 30 3.5.4. Kegunaan Pengukuran Potensial Korosi 31 3.6. Kinetika Korosi 32 3.7. Hubungan Termodinamika dan Kinetika Korosi 33
Fakultas Teknik Unsri PT Pusri
PELATIHAN PRIME MOVERS DAN PERALATAN KHUSUS PENUNJANG OPERASI PABRIK BAGI CALON KARYAWAN PT PUSRI
PALEMBANG, SEPTEMBER 2003
KOROSI
Oleh: Dr. Ir. Hj. Tri Kurnia Dewi, M.Sc, Ir. Kasta Ginting, dan Ir. Tamzil Aziz BAB IV PENENTUAN KECEPATAN KOROSI SECARA ELEKTROKIMIA
4.1. Kelemahan dan Keunggulan Metoda 36 4.2. Prinsip Cara Pengukuran 36 4.3. Penentuan Kecepatan Korosi dengan mengukur Rp 37 4.3.1. Dasar Penentuan / Pengukuran Rp 38 4.3.2. Cara Pengukuran Rp 39 4.4. Penentuan Kecepatan Korosi Dengan Mengukur icorr 39 4.4.1. Pemanfaatan Kurva Anodik 40 4.4.2. Pemanfaatan Kurva Katodik 40 4.4.3. Pemenfaatan Kurva Anodik dan Katodik 41 4.5. Satuan Ukuran Kecepatan Korosi 42
BAB V PENGENDALIAN KOROSI
5.1. Macam-macam Cara Pengendalian Korosi 44 5.2. Desain 45 5.2.1. Isolasi Alat Dari Lingkungan Korosif 45 5.2.2. Mencegah Hadir/Terbentuknya Elektrolit 46 5.2.3. Jaminan Lancarnya Aliran Fluida 48 5.2.4. Mencegah Korosi Erosi/Abrasi Akibat Kecepatan Aliran 48 5.2.5. Mencegah Terbentuknya Sel Galvanik 49 5.3. Pemilihan Material 50 5.3.1. Besi 50 5.3.2. Aluminium 53 5.3.3. Timah Hitam 54 5.3.4. Tembaga 54 5.3.5. Nikel 55 5.3.6. Timah Putih 55 5.3.7. Titanium 55 5.3.8. Tantalum 55 5.3.9. Pasangan Alami 56 5.4. Perlakuan Lingkungan 57 5.4.1. Pengubahan Media/Elektrolit 57 5.4.2. Penggunaan Inhibitor 58 5.5. Pelapisan 61 5.5.1. Pelapisan Dengan Bahan Logam 61 5.5.1.1. Dipping 62 5.5.1.2. Cladding 63 5.5.1.3. Spraying 63
Fakultas Teknik Unsri PT Pusri
PELATIHAN PRIME MOVERS DAN PERALATAN KHUSUS PENUNJANG OPERASI PABRIK BAGI CALON KARYAWAN PT PUSRI
PALEMBANG, SEPTEMBER 2003
KOROSI
Oleh: Dr. Ir. Hj. Tri Kurnia Dewi, M.Sc, Ir. Kasta Ginting, dan Ir. Tamzil Aziz 5.5.1.4. Electrodeposition 64 5.5.1.5. Vapour deposition 64 5.5.1.6. Diffusion 65 5.5.2. Pelapisan Non Logam 65 5.5.2.1. Pelapisan Dengan Bahan Organik 66 5.5.2.2. Pelapisan dengan Bahan Anorganik 67 5.6. Proteksi Katodik 68 5.6.1. Sistem Arus Luar 69 5.6.2. Sistem Anoda Tumbal 70 5.7. Proteksi Anodik 70
BAB VI IDENTIFIKASI DAN PENGUKURAN KOROSI
6.1. Cara Non Destruktif 72 6.1.1. Pengamatan Visual 72 6.1.2. Pengukuran dengan Menggunakan Micrometer 73 6.1.3. Dye Penetration Test (PT) 73 6.1.4. Magnetic Particle Test (MT) 73 6.1.5. Ultrasonografi Test (UT) 74 6.1.6. Eddy Current Test (ET) 74 6.1.7. Radiografi (RT) 74 6.1.8. Acoustic Emision (AE) 75 6.2. Cara Merusak (Destructive Test) 75 6.2.1. Weight Loss Test 75 6.2.2. Microscopic Investigation (Pengamatan Mikroskopik) 76 6.2.3. Cara Elektrokimia 76
BAB VII PETA KOROSI UMUM DI PUSRI
7.1. Peta Korosi Secara Umum di Pabrik Pusri 77 7.1.1. Ammonia Plant 77 7.1.1.1. Daerah Feed Treating 77 7.1.1.2. Daerah Reformer 78 7.1.1.3. Daerah Purification 79 7.1.1.4. Daerah Loop Sintesa 79 7.1.2. Urea Plant 79
Fakultas Teknik Unsri PT Pusri
DAFTAR PUSTAKA 80
PELATIHAN PRIME MOVERS DAN PERALATAN KHUSUS PENUNJANG OPERASI PABRIK BAGI CALON KARYAWAN PT PUSRI
PALEMBANG, SEPTEMBER 2003
KOROSI
Oleh: Dr. Ir. Hj. Tri Kurnia Dewi, M.Sc, Ir. Kasta Ginting, dan Ir. Tamzil Aziz
BAB I
PENGENALAN KOROSI
1.1. Pengertian Korosi
Apakah korosi ?.
1). Menurut Orang Ilmiawan, korosi adalah proses atau peristiwa bereaksinya logam dengan
lingkungannya membentuk senyawa baru.
2). Menurut Orang Teknik, korosi adalah proses atau peristiwa bereaksinya logam dengan
lingkungannya yang mengakibatkan rusaknya sifat-sifat logam yang menguntungkan sebagai
bahan konstruksi.
Di sini ilmiawan tidak mempertimbangkan aspek kerugian material, sedangkan orang
teknik mempertimbangkan aspek kerugian material. Aspek kerugian begitu penting bagi
orang teknik. Orang teknik bahkan tidak akan mempersoalkan apakah sesuatu peristiwa
merupakan fenomena korosi atau bukan, apabila hal itu tidak sampai menimbulkan kerugian.
Selama tidak menimbulkan masalah yang merugikan, maka orang teknik tidak peduli
apakah sesuatu proses itu merupakan proses korosi atau bukan. Korosi bagi orang teknik
identik dengan masalah.
Contoh : peristiwa bereaksinya besi dengan udara (tepatnya dengan oksigen di udara)
2 Fe + O2 --- 2 FeO dan/atau
4 Fe + 3 O2 --- 2 Fe2O3
Reaksi di atas menghasilkan senyawa baru yaitu FeO dan/atau Fe2O3. Besi oksida tidak
lagi bersifat sebagai logam. Ia adalah bahan keramik yang tidak lagi bersifat menguntungkan
sebagai bahan konstruksi seperti halnya besi. Akibatnya, konstruksi yang terbuat dari besi
tersebut menjadi rusak/rapuh.
Fakultas Teknik Unsri PT Pusri 1
PELATIHAN PRIME MOVERS DAN PERALATAN KHUSUS PENUNJANG OPERASI PABRIK BAGI CALON KARYAWAN PT PUSRI
PALEMBANG, SEPTEMBER 2003
KOROSI
Oleh: Dr. Ir. Hj. Tri Kurnia Dewi, M.Sc, Ir. Kasta Ginting, dan Ir. Tamzil Aziz
Pada peristiwa di atas, orang teknik akan mempersoalkannya sebagai masalah korosi.
Tetapi ketika aluminium bereaksi dengan lingkungannya membentuk lapisan oksida yang
protektif, maka orang teknik tidak meributkannya sebagai peristiwa korosi. Mereka bahkan
tidak menganggapnya sebagai peristiwa korosi, karena peristiwa tersebut tidak menimbulkan
kerugian. Hal serupa juga terjadi ketika kromium terkorosi dan membentuk lapisan oksida
protektif pada stainless steel.
Pada dua contoh tersebut, tidak dipersoalkan apakah telah terjadi korosi atau tidak,
karena proses korosinya tidak sampai menimbulkan masalah.
1.2. Pengertian Karat
Apakah beda korosi dengan karat ?.
Korosi, seperti disebutkan di atas, adalah proses reaksi yang merugikan (menurut orang
teknik). Sedangkan karat adalah produk dari proses korosi. Dalam hal ini karat adalah hasil
terkorosinya besi oleh oksigen. Jadi korosi adalah proses, sedangkan karat adalah produknya
(khusus korosi pada besi).
Sebutan karat tidak digunakan untuk menamakan produk korosi selain produk korosi
dari besi yang berupa besi oksida. Hasil korosi dari aluminium ataupun kromium tidak
disebut sebagai karat. Karat (oksida besi) ditandai dengan warnanya yang coklat kehitaman
atau sebaliknya.
Lapis tipis Al2O3 Lapis tipis Cr2O3Al Stainless-steel
Fakultas Teknik Unsri PT Pusri 2
PELATIHAN PRIME MOVERS DAN PERALATAN KHUSUS PENUNJANG OPERASI PABRIK BAGI CALON KARYAWAN PT PUSRI
PALEMBANG, SEPTEMBER 2003
KOROSI
Oleh: Dr. Ir. Hj. Tri Kurnia Dewi, M.Sc, Ir. Kasta Ginting, dan Ir. Tamzil Aziz 1.3. Masalah Korosi
Banyak sekali masalah yang bisa ditimbulkan oleh proses korosi. Di antara masalah-
masalah tersebut adalah :
- hancurnya peralatan karena lapuk oleh korosi sehingga tidak bisa dipakai lagi sebagai
bahan konstruksi, dan harus diganti dengan yang baru.
- pecahnya peralatan bertekanan dan/atau bersuhu tinggi karena korosi, yang selain
merusak alat juga membahayakan keselamatan.
- patahnya peralatan yang berputar karena korosi, yang merugikan dari segi materiil dan
mengancam keselamatan jiwa.
- bocornya peralatan, seperti : tangki, pipa dan sebagainya, sehingga tidak bisa berfungsi
optimal. Peralatan yang bocor/rusak juga mengakibatkan produk ataupun fluida kerja
terkontaminasi oleh fluida atau bahan-bahan lain, maupun oleh senyawa-senyawa hasil
korosi. Bocor/rusaknya peralatan juga merugikan dari segi produksi, akibat hilangnya
produk berharga. Kebocoran/kerusakan juga bisa mengakibatkan terhentinya operasi
pabrik, bahkan membahayakan lingkungan akibat terlepasnya bahan berbahaya ke
lingkungan.
- hilangnya keindahan konstruksi karena produk korosi yang menempel padanya.
- dan lain-lain.
Semua masalah tersebut bermuara pada kerugian, baik secara material maupun non
material. Kerugian material dapat berupa biaya pengadaan alat-alat baru, biaya pemeliharaan
dan operasional alat, kotor/rusaknya produk ataupun fluida kerja, bocor/hilangnya produk
yang berharga, bahkan kerugian waktu akibat shut down. Kerugian non material mulai dari
pengotoran permukaan alat oleh corrosion product, sehingga merusak keindahan
pemandangan, sampai ke pada pencemaran lingkungan yang menurunkan kwalitas
lingkungan hidup, bahkan sampai ke pada ancaman terhadap kesehatan dan keselamatan
jiwa.
Fakultas Teknik Unsri PT Pusri 3
PELATIHAN PRIME MOVERS DAN PERALATAN KHUSUS PENUNJANG OPERASI PABRIK BAGI CALON KARYAWAN PT PUSRI
PALEMBANG, SEPTEMBER 2003
KOROSI
Oleh: Dr. Ir. Hj. Tri Kurnia Dewi, M.Sc, Ir. Kasta Ginting, dan Ir. Tamzil Aziz
Karena banyaknya kerugian yang ditimbulkan akibat peristiwa korosi maka penting
untuk menanggulanginya, terutama mencegahnya sebelum terjadi akibat yang tidak
diharapkan. Untuk itu diperlukan pengetahuan mengenai korosi yang memadai, yang dimulai
dari prinsip proses korosi itu sendiri.
Fakultas Teknik Unsri PT Pusri 4
PELATIHAN PRIME MOVERS DAN PERALATAN KHUSUS PENUNJANG OPERASI PABRIK BAGI CALON KARYAWAN PT PUSRI
PALEMBANG, SEPTEMBER 2003
KOROSI
Oleh: Dr. Ir. Hj. Tri Kurnia Dewi, M.Sc, Ir. Kasta Ginting, dan Ir. Tamzil Aziz
BAB II
MACAM-MACAM KOROSI
Korosi dapat dibedakan ke dalam banyak kategori. Menurut lokasi korosinya :
1). Uniform/General Corrosion (Korosi Menyeluruh)
2). Localized Corrosion (Korosi Lokal/Setempat)
Pada korosi jenis Korosi Menyeluruh, seluruh permukaan logam yang terekspose dengan
lingkungan, terkorosi secara merata. Jenis korosi ini mengakibatkan rusaknya konstruksi
secara total.
Gambar 1. General Corrosion
Pada jenis Korosi Lokal, yang terkorosi hanya bagian tertentu saja dari logam yang
terekspose lingkungan. Meskipun korosi jenis ini tidak sampai menghabiskan seluruh
konstruksi logam, tetapi efeknya tetap merugikan. Kerugian bisa mulai dari kebocoran sampai
pecahnya peralatan.
Berdasarkan lingkungannya, korosi dapat dibedakan ke dalam 2 (dua) kategori :
1). Korosi Lingkungan Gas (Dry Corrosion)
2). Korosi Lingkungan Cairan (Wet Corrosion)
Fakultas Teknik Unsri PT Pusri 5
PELATIHAN PRIME MOVERS DAN PERALATAN KHUSUS PENUNJANG OPERASI PABRIK BAGI CALON KARYAWAN PT PUSRI
PALEMBANG, SEPTEMBER 2003
KOROSI
Oleh: Dr. Ir. Hj. Tri Kurnia Dewi, M.Sc, Ir. Kasta Ginting, dan Ir. Tamzil Aziz
Korosi lingkungan gas dapat terjadi pada lingkungan atmosfir maupun lingkungan gas yang
lain. Korosi lingkungan cairan dapat terjadi pada lingkungan air maupun cairan yang lain.
Korosi juga dapat dibedakan berdasarkan suhu korosif yang melingkungi konstruksi
logam. Berdasarkan suhu korosif ini, korosi dibedakan menjadi 2 (dua) kategori, yaitu :
1). Korosi Suhu Tinggi (High Temperature Corrosion)
2). Korosi Biasa/ Suhu Kamar
High Temperature Corrosion terjadi pada burner, boiler, reformer, reaktor, dsb. Korosi jenis
ini banyak terjadi dalam suasana lingkungan gas.
Di antara macam-macam penamaan / jenis-jenis korosi, yang sering dijumpai ialah :
1). Galvanic atau Bimetalic Corrosion
2). Crevice Corrosion
3). Pitting Corrosion
4). Intergranular Corrosion
5). Selective Leaching Corrosion
6). Erosion/Abrassion Corrosion
7). Stress Corrosion Cracking (SCC)
8). Differential Aeration Corrosion
9). Fretting Corrosion
10). Filiform Corrosion
11). Corrosion Fatique
12). Hydrogen Attack
13). Microbial Corrosion
14). Dew Point Corrosion
2.1. Galvanic atau Bimetalic Corrosion
Galvanic atau bimetalic corrosion adalah jenis korosi yang terjadi ketika dua macam logam
yang berbeda berkontak secara langsung dalam media korosif. Logam yang memiliki potensial
Fakultas Teknik Unsri PT Pusri 6
PELATIHAN PRIME MOVERS DAN PERALATAN KHUSUS PENUNJANG OPERASI PABRIK BAGI CALON KARYAWAN PT PUSRI
PALEMBANG, SEPTEMBER 2003
KOROSI
Oleh: Dr. Ir. Hj. Tri Kurnia Dewi, M.Sc, Ir. Kasta Ginting, dan Ir. Tamzil Aziz korosi lebih tinggi, akan terkorosi lebih hebat daripada kalau ia sendirian dan tidak dihubungkan
langsung dengan logam yang memiliki potensial korosi yang lebih rendah. Sedangkan logam
yang memiliki potensial korosi yang lebih rendah, akan kurang terkorosi daripada kalau ia
sendirian dan tidak dihubungkan langsung dengan logam yang memiliki potensial korosi yang
lebih tinggi. Pada kasus ini terbentuk sebuah sel galvanik, dengan logam yang berpotensial korosi
lebih tinggi sebagai anoda dan logam yang berpotensial korosi lebih rendah sebagai katoda.
Gambar 2. Galvanic Corrosion
2.2. Crevice Corrosion
Crevice Corrosion termasuk jenis korosi lokal. Jenis korosi ini terjadi pada celah-celah
konstruksi, seperti kaki-kaki konstruksi, drum maupun tabung gas. Korosi jenis ini juga
dapat dilihat pada celah antara tube dari Heat Exchanger dengan tube sheet-nya. Adanya
Fakultas Teknik Unsri PT Pusri 7
PELATIHAN PRIME MOVERS DAN PERALATAN KHUSUS PENUNJANG OPERASI PABRIK BAGI CALON KARYAWAN PT PUSRI
PALEMBANG, SEPTEMBER 2003
KOROSI
Oleh: Dr. Ir. Hj. Tri Kurnia Dewi, M.Sc, Ir. Kasta Ginting, dan Ir. Tamzil Aziz
korosi bisa ditandai dengan warna coklat di sekitar celah. Tipe korosi ini terjadi akibat
terjebaknya elektrolit sebagai lingkungan korosif di celah-celah yang terbentuk di antara
peralatan konstruksi.
Gambar 3. Crevice Corrosion
2.3. Pitting Corrosion
Pitting Corrosion juga termasuk korosi lokal. Jenis korosi ini mempunyai bentuk khas
yaitu seperti sumur, sehingga disebut korosi sumuran. Arah perkembangan korosi tidak
menyebar ke seluruh permukaaan logam melainkan menusuk ke arah ketebalan logam.
Akibatnya konstruksi mengalami kebocoran. Walaupun tidak sampai habis terkorosi,
konstruksi tidak dapat beroperasi optimal, bahkan mungkin tidak dapat dipergunakan lagi
karena kebocoran yang timbul.
Pitting corrosion sering terjadi pada stainless-steel, terutama pada lingkungan yang tidak
bergerak (stasioner) dan non-oksidator (tidak mengandung oksigen).
Fakultas Teknik Unsri PT Pusri 8
PELATIHAN PRIME MOVERS DAN PERALATAN KHUSUS PENUNJANG OPERASI PABRIK BAGI CALON KARYAWAN PT PUSRI
PALEMBANG, SEPTEMBER 2003
KOROSI
Oleh: Dr. Ir. Hj. Tri Kurnia Dewi, M.Sc, Ir. Kasta Ginting, dan Ir. Tamzil Aziz
Gambar 4. Pitting Corrosion
2.4. Intergranular Corrosion
Jenis korosi ini termasuk korosi lokal. Korosi terjadi pada batas-batas butir logam. Hal
ini terjadi karena tingginya tingkat energi dari daerah batas butir dibandingkan dengan
daerah dalam butir kristal. Intergranular corrosion sering terjadi pada daerah sekitar las-lasan
yang biasa disebut dengan Heat Affected Zone (HAZ).
Gambar 5. Intergranular Corrosion
Fakultas Teknik Unsri PT Pusri 9
PELATIHAN PRIME MOVERS DAN PERALATAN KHUSUS PENUNJANG OPERASI PABRIK BAGI CALON KARYAWAN PT PUSRI
PALEMBANG, SEPTEMBER 2003
KOROSI
Oleh: Dr. Ir. Hj. Tri Kurnia Dewi, M.Sc, Ir. Kasta Ginting, dan Ir. Tamzil Aziz 2.5. Selective Leaching Corrosion
Selective Leaching Corrosion adalah korosi berupa pelarutan unsur-unsur tertentu dari
paduan logam. Akibatnya struktur menjadi rapuh kaarena keropos. Contoh korosi jenis ini
adalah peristiwa dezincification (yaitu penghilangan unsur seng saja), yang terjadi pada
logam paduan antara seng dengan tembaga (kuningan atau brass).
Gambar 6. Selective Leaching Corrosion
2.6. Erosion/Abrassion Corrosion
Erosion/Abrassion Corrosion adalah proses korosi yang bersamaan dengan erosi/abrasi.
Korosi jenis ini biasanya menyerang peralatan yang lingkungannya adalah fluida yang
bergerak, seperti aliran dalam pipa ataupun hantaman dan gerusan ombak ke kaki-kaki jetty.
Keganasan fluida korosif yang bergerak diperhebat oleh adanya dua fase atau lebih dalam
fluida tersebut, misalnya adanya fase liquid dan gas secara bersamaan, adanya fase liquid
dan solid secara bersamaan ataupun adanya fase liquid, gas dan solid secara bersamaan.
Kavitasi adalah contoh Erosion Corrosion pada peralatan yang berputar di lingkungan fluida
yang bergerak, seperti impeller pompa dan sudu-sudu turbin. Erosion/ Abrassion Corrosion
juga terjadi di saluran gas-gas hasil pembakaran.
Fakultas Teknik Unsri PT Pusri 10
PELATIHAN PRIME MOVERS DAN PERALATAN KHUSUS PENUNJANG OPERASI PABRIK BAGI CALON KARYAWAN PT PUSRI
PALEMBANG, SEPTEMBER 2003
KOROSI
Oleh: Dr. Ir. Hj. Tri Kurnia Dewi, M.Sc, Ir. Kasta Ginting, dan Ir. Tamzil Aziz
Gambar 7. Erosion/Abrassion Corrosion
2.7. Stress Corrosion Cracking (SCC)
Stress Corrosion Cracking adalah cracking akibat adanya stress dan terjadinya korosi
secara bersamaan. Korosi jenis ini hanya terjadi jika kedua unsur penyebabnya (yaitu stress
dan lingkungan korosif) berada secara bersama-sama. Stress Corrosion Cracking tidak akan
ada kalau hanya ada stress atau hanya ada lingkungan korosif saja.
Tipe korosi model SCC ini biasanya terjadi pada stainless steel. Hal ini disebabkan
karena ketika terjadi korosi, pada permukaan logam terbentuk lapisan corrosion product
berupa Cr2O3 yang merupakan bahan keramik. Ketika ada stress, maka lapis keramik
tersebut tidak tahan sehingga pecah. Akibatnya, permukaan logam tidak lagi terlapisi oleh
keramik dan terekspos kembali pada lingkungan yang korosif, sehingga kembali terkorosi
Fakultas Teknik Unsri PT Pusri 11
PELATIHAN PRIME MOVERS DAN PERALATAN KHUSUS PENUNJANG OPERASI PABRIK BAGI CALON KARYAWAN PT PUSRI
PALEMBANG, SEPTEMBER 2003
KOROSI
Oleh: Dr. Ir. Hj. Tri Kurnia Dewi, M.Sc, Ir. Kasta Ginting, dan Ir. Tamzil Aziz
dan membentuk lapisan oksida baru, yang selanjutnya pecah lagi oleh stress. Demikian
seterusnya, sehingga terjadilah crack atau SCC yang dapat mengakibatkan pecahnya
peralatan. Kegagalan peralatan begitu cepat dari sejak proses awal terjadinya SCC.
Kecepatan perengkahan atau crack bisa mencapai kecepatan suara.
Gambar 8. Stress Corrosion Cracking
2.8. Differential Aeration Corrosion
Differential Aeration Corrosion adalah jenis korosi lokal akibat perbedaan konsentrasi
oksigen dalam lingkungan korosif. Daerah dengan konsentrasi oksigen yang lebih rendah
akan mengalami korosi lebih hebat daripada daerah dengan konsentrasi oksigen yang lebih
tinggi.
Jenis korosi ini dapat dilihat misalnya pada paku yang tertancap di dinding. Bagian luar,
yang berhubungan dengan lebih banyak oksigen (udara), kelihatan masih bagus; Sementara
bagian dalam yang tertancap di dinding, yang kurang berhubungan dengan oksigen (udara),
sudah terkorosi dengan hebat dan lapuk.
Peristiwa serupa juga terjadi di area yang terletak di bawah endapan yang menempel
pada bagian dalam pipa yang dialiri fluida korosif.
Fakultas Teknik Unsri PT Pusri 12
PELATIHAN PRIME MOVERS DAN PERALATAN KHUSUS PENUNJANG OPERASI PABRIK BAGI CALON KARYAWAN PT PUSRI
PALEMBANG, SEPTEMBER 2003
KOROSI
Oleh: Dr. Ir. Hj. Tri Kurnia Dewi, M.Sc, Ir. Kasta Ginting, dan Ir. Tamzil Aziz
Gambar 9. Differential Aeration Corrosion
2.9. Fretting Corrosion
Fretting Corrosion adalah korosi yang terjadi pada konstruksi yang bergerak dengan
mengalami gesekan. Jenis korosi ini biasa terjadi pada sumbu yang berputar dan bergesekan.
Material logam yang berputar dan tergesek tersebut mengalami keausan akibat gesekan dan
mengalami korosi secara bersamaan. Karena sempitnya clearance maka corrosion product
ikut berputar bersama logam yang terkorosi.
Korosi jenis ini mengakibatkan konstruksi menjadi longgar, menambah clearance
ataupun mengurangi tingkat kedapnya packing atau sealing.
Gambar 10. Fretting Corrosion
Fakultas Teknik Unsri PT Pusri 13
PELATIHAN PRIME MOVERS DAN PERALATAN KHUSUS PENUNJANG OPERASI PABRIK BAGI CALON KARYAWAN PT PUSRI
PALEMBANG, SEPTEMBER 2003
KOROSI
Oleh: Dr. Ir. Hj. Tri Kurnia Dewi, M.Sc, Ir. Kasta Ginting, dan Ir. Tamzil Aziz 2.10. Filiform Corrosion
Filiform Corrosion adalah korosi yang berbentuk seperti cabang-cabang di permukaan
logam yang tertutupi cat. Karateristik korosi jenis ini ialah bentuknya yang menyebar di
permukaan logam dengan arah perkembangan korosi horizontal sepanjang permukaan logam
dan tidak mengarah ke kedalaman logam.
Gambar 11. Filiform Corrosion
2.11. Corrosion Fatique
Corrosion Fatique adalah korosi sebagai akibat dari adanya lingkungan korosif dan
tegangan yang berupa cyclic stress (tegangan berulang-ulang) secara bersamaan. Syarat
corrosion fatique adalah seperti SCC, yaitu harus ada lingkungan korosif dan cyclic stress
bersama-sama.
Kegagalan bisa sangat mendadak walaupun peristiwa corrosion fatique tampaknya baru
saja dimulai. Kerusakan akibat corrosion fatique yauh lebih besar dari pada jumlah
kerusakan dari korosi dan fatique jika mereka berdiri sendiri-sendiri.
Fakultas Teknik Unsri PT Pusri 14
PELATIHAN PRIME MOVERS DAN PERALATAN KHUSUS PENUNJANG OPERASI PABRIK BAGI CALON KARYAWAN PT PUSRI
PALEMBANG, SEPTEMBER 2003
KOROSI
Oleh: Dr. Ir. Hj. Tri Kurnia Dewi, M.Sc, Ir. Kasta Ginting, dan Ir. Tamzil Aziz
Gambar 12. Corrosion Fatique
2.12. Hydrogen Attack
Hydrogen attack mengakibatkan logam menjadi rapuh akibat penetrasi hidrogen ke
kedalaman logam. Peristiwa perapuhan ini biasa disebut dengan Hydrogen Embrittlement.
Logam juga bisa retak oleh invasi hidrogen.
Belum diketahui bagaimana hidrogen bisa merusak logam secara kimiawi ataupun
secara elektrokimia, tetapi efek pengrusakannya terhadap logam sebagai bahan konstruksi
sudah jelas. Boleh jadi hidrogen hanya mendifusio secara fisika saja ke dalam logam akibat
kecilnya ukuran atom hidrogen.
Gambar 13. Hydrogen Attack
Fakultas Teknik Unsri PT Pusri 15
PELATIHAN PRIME MOVERS DAN PERALATAN KHUSUS PENUNJANG OPERASI PABRIK BAGI CALON KARYAWAN PT PUSRI
PALEMBANG, SEPTEMBER 2003
KOROSI
Oleh: Dr. Ir. Hj. Tri Kurnia Dewi, M.Sc, Ir. Kasta Ginting, dan Ir. Tamzil Aziz 2.13. Microbiological Corrosion
Microbiologi dapat menyebabkan korosi, baik secara aktif melalui kegiatannya, maupun
secara pasif melalui keberadaannya. Aktifitas mikroba dapat menghasilkan senyawa-
senyawa yang korosif, yang pada gilirannya akan mengkorosikan logam. Ada mikroba yang
dapat hidup pada lingkungan aerobik, dan ada pula jaringan yang dapat hidup pada kondisi
an aerobik.
Pada sistem cooling water ada 4 macam bakteri utama yaitu:
1). Pereduksi sulfat (sulfat reducer)
2). Pembentuk asam (acid producer)
3). Pengendap logam (metal depositor)
4). Pembentuk lumpur/kotoran (slime former)
Gambar 14. Microbiological Corrosion
Fakultas Teknik Unsri PT Pusri 16
PELATIHAN PRIME MOVERS DAN PERALATAN KHUSUS PENUNJANG OPERASI PABRIK BAGI CALON KARYAWAN PT PUSRI
PALEMBANG, SEPTEMBER 2003
KOROSI
Oleh: Dr. Ir. Hj. Tri Kurnia Dewi, M.Sc, Ir. Kasta Ginting, dan Ir. Tamzil Aziz
Bakteri sulfat mereduksi sulfat menjadi sulfida dan mengoksidasi besi menjadi
senyawaan besi.
4 Fe + SO4= + 4 H2O 3 Fe(OH)2 + FeS + 2 OH- Bakteri pembentuk asam mengakibatkan nilai pH turun, sehingga menaikkan tingkat
korosifitas lingkungan.
Bakteri pengendap logam mengoksidasi ion fero menjadi feri sehingga dihasilkan
endapan feri hidroksida. Korosi di bawah endapan seperti ini biasa disebut under deposit
corrosion.
Bakteri pembentuk lumpur/kotoran biasanya adalah bakteri yang aerobik, walaupun ada
juga yang dapat hidup dengan sedikit oksigen. Lumpur/kotoran yang ditimbulkan adalah
hasil buangan (kotoran) metabolisme bakteri. Daerah di bawah slime merupakan daerah yang
rawan terhadap under deposit corrosion (semacam korosi celah)
2.14. Dew Point Corrosion
Dew point corrosion adalah korosi yang biasa terjadi selama masa shut-down pada
economizer atau bagian lain dari boiler. Korosi jenis ini biasa terjadi di bagian luar alat.
Gambar 15. Dew Point Corrosion
Fakultas Teknik Unsri PT Pusri 17
PELATIHAN PRIME MOVERS DAN PERALATAN KHUSUS PENUNJANG OPERASI PABRIK BAGI CALON KARYAWAN PT PUSRI
PALEMBANG, SEPTEMBER 2003
KOROSI
Oleh: Dr. Ir. Hj. Tri Kurnia Dewi, M.Sc, Ir. Kasta Ginting, dan Ir. Tamzil Aziz
Ketika boiler mendingin, maka suhu bagian luar tube bisa jatuh di bawah titik embun
bahan yang ada di lingkungan bagian luar tube, sehingga moisture akan mengembun
padanya. Embun ini bercampur dengan sulfur yang mengendap pada permukaan logam.
Akibatnya, pH di sekitar endapan sulfur turun, sehingga mempercepat korosi logam di
bawah deposit tersebut. Deposit sulfur bisa berasal dari abu pembakaran fuel.
Fakultas Teknik Unsri PT Pusri 18
PELATIHAN PRIME MOVERS DAN PERALATAN KHUSUS PENUNJANG OPERASI PABRIK BAGI CALON KARYAWAN PT PUSRI
PALEMBANG, SEPTEMBER 2003
KOROSI
Oleh: Dr. Ir. Hj. Tri Kurnia Dewi, M.Sc, Ir. Kasta Ginting, dan Ir. Tamzil Aziz
BAB III
PRINSIP KOROSI
3.1. Prinsip Elektrokimia Korosi
Proses korosi adalah proses elektrokimia. Pada peristiwa korosi, terjadi reaksi kimia
yang disertai dengan transfer elektron. Perbedaan reaksi elektrokimia dengan reaksi kimia
biasa adalah adanya transfer elektron yang menyertai reaksi elektrokimia.
Berikut dijelaskan bedanya reaksi kimia biasa dengan reaksi elektrokimia.
Pandanglah reaksi antara asam dan basa berikut :
NaOH + HCl NaCl + H2O (3.1) Pada reaksi di atas tidak ada transfer elektron, karena ia adalah reaksi kimia biasa.
Pandanglah reaksi berikut :
Zn + HCl ZnCl2 + H2 (3.2) Reaksi di atas dapat diurai menjadi reaksi-reaksi berikut :
Zn Zn++ + 2 e- (3.3) HCl + 2 e- 2 Cl- + H2 (3.4)
Tampak pada kedua reaksi di atas adanya transfer elektron dari reaksi (3.3) ke reaksi (3.4).
Oleh karena itu reaksi (3.2) adalah sebuah reaksi elektrokimia.
Pada reaksi (3.1) tidak tampak adanya perubahan valensi dari unsur-unsur yang
terlibat dalam reaksi, tetapi pada reaksi (3.2) tampak adanya perubahan valensi dari unsur-
unsur yang terlibat dalam reaksi, yaitu Zn dari valensi nol menjadi Zn valensi positif-2 dan H
dari valensi positif-1 menjadi H valensi-nol.
Jadi identifikasi adanya reaksi elektrokimia dapat ditandai dengan adanya perubahan
valensi dari unsur-unsur yang terlibat pada reaksi.
Fakultas Teknik Unsri PT Pusri 19
PELATIHAN PRIME MOVERS DAN PERALATAN KHUSUS PENUNJANG OPERASI PABRIK BAGI CALON KARYAWAN PT PUSRI
PALEMBANG, SEPTEMBER 2003
KOROSI
Oleh: Dr. Ir. Hj. Tri Kurnia Dewi, M.Sc, Ir. Kasta Ginting, dan Ir. Tamzil Aziz
Syarat berlangsungnya proses elektrokimia adalah terjadinya reaksi kenaikan valensi
(oksidasi) dan penurunan valensi (reduksi) secara simultan. Apabila hanya terjadi reaksi
oksidasi saja ataupun reaksi reduksi saja, maka proses elektrokimia tidak akan berlanjut.
Pada peristiwa korosi, logam bereaksi dengan senyawaan yang berada dalam
lingkungannya membentuk senyawa logam dan hasil samping yang lain. Di sini yang
teroksidasi adalah logam dan yang tereduksi adalah senyawaan dalam lingkungan keberadaan
logam yang bersangkutan. Secara umum reaksi korosi dapat dituliskan sebagai :
M + Ox M+n + Red (3.5)
Reaksi ini dapat diurai menjadi reaksi-reaksi berikut :
M M+n + n. e- reaksi oksidasi (3.6) Ox + n. e- Red reaksi reduksi (3.7)
Di sini : M = logam yang terkorosi
Ox = senyawaan dalam lingkungan keberadaan logam (lingkungan korosif),
dalam keadaan teroksidasi
M+n = ion logam hasil korosi logam M
n = valensi logam
e- = elektron
Red = senyawaan dalam lingkungan keberadaan logam (elektrolit korosif),
dalam keadaan tereduksi
Dari kedua reaksi di atas terlihat bahwa reaksi (3.6) adalah reaksi oksidasi dan reaksi
(3.7) adalah reaksi reduksi. Jelaslah bahwa kedua macam reaksi (oksidasi dan reduksi) harus
ada bersama-sama demi terjadinya suatu reaksi elektrokimia.
Fakultas Teknik Unsri PT Pusri 20
PELATIHAN PRIME MOVERS DAN PERALATAN KHUSUS PENUNJANG OPERASI PABRIK BAGI CALON KARYAWAN PT PUSRI
PALEMBANG, SEPTEMBER 2003
KOROSI
Oleh: Dr. Ir. Hj. Tri Kurnia Dewi, M.Sc, Ir. Kasta Ginting, dan Ir. Tamzil Aziz
Demi tercapainya kedua macam reaksi tersebut secara serentak, maka harus ada
jaminan bahwa hasil reaksi oksidasi yang berupa kation M+n pergi meninggalkan logam M
(bermigrasi). Demikian juga hasil reaksi oksidasi yang berupa elektron sebanyak n unit pergi
meninggalkan daerah situs reaksi oksidasi dan menuju daerah situs reaksi reduksi untuk
dikonsumsi oleh senyawaan Ox di sana.
Oleh karena itu dapatlah disimpulkan bahwa sesuatu reaksi elektrokimia hanya akan
berlangsung apabila terdapat 4 (empat) macam unsur reaksi elektrokimia berikut :
1). ada reaksi oksidasi
2). ada reaksi reduksi
3). ada migrasi ion-ion hasil reaksi elektrokimia
4). ada transfer elektron dari situs reaksi oksidasi ke situs reaksi reduksi
3.2. Sel Elektrokimia
Sebuah sel elektrokimia adalah sebuah sel tempat berlangsungnya reaksi elektrokimia.
Sel elektrokimia tidak akan terbentuk tanpa keberadaan secara bersama-sama keempat
macam unsur sel elektrokimia.
Empat macam unsur sel elektrokimia tersebut adalah :
1). elektroda anoda
2). elektroda katoda
3). media elektrolit
4). hubungan listrik antara anoda dan katoda
Fungsi dari masing-masing unsur sel elektrokimia tersebut adalah :
1). Elektroda anoda adalah situs tempat terjadinya reaksi oksidasi
2). Elektroda katoda adalah situs tempat terjadinya reaksi reduksi
3). Media elektrolit adalah sarana transportasi atau migrasi ion-ion hasil reaksi
elektrokimia
Fakultas Teknik Unsri PT Pusri 21
PELATIHAN PRIME MOVERS DAN PERALATAN KHUSUS PENUNJANG OPERASI PABRIK BAGI CALON KARYAWAN PT PUSRI
PALEMBANG, SEPTEMBER 2003
KOROSI
Oleh: Dr. Ir. Hj. Tri Kurnia Dewi, M.Sc, Ir. Kasta Ginting, dan Ir. Tamzil Aziz
4). Hubungan listrik antara anoda dan katoda merupakan sarana bagi elektron hasil reaksi
oksidasi untuk berpindah / transfer ke katoda.
Secara skematis sebuah sel elektrokimia dapat digambarkan sebagai berikut :
Gambar 3.1. Skema Sel Elektrokimia
Syarat terbentuknya sebuah sel elektrokimia adalah keberadaan empat unsur sel
elektrokimia di atas sekaligus. Absensi dari salah satu unsur atau lebih mengakibatkan tidak
terbentuknya sebuah sel elektrokimia.
3.3. Sel Elektrokimia Korosi
Telah disebutkan di atas bahwasanya proses korosi adalah proses elektrokimia.
Dengan kata lain, reaksi korosi adalah reaksi elektrokimia. Oleh karena itu, dapat dikatakan
bahwa pada proses korosi terdapat sel-sel elektrokimia korosi. Hal ini dapat dijelaskan
sebagai berikut :
Pandang sepotong besi yang terkorosi dalam air yang berhubungan dengan udara.
Fakultas Teknik Unsri PT Pusri 22
PELATIHAN PRIME MOVERS DAN PERALATAN KHUSUS PENUNJANG OPERASI PABRIK BAGI CALON KARYAWAN PT PUSRI
PALEMBANG, SEPTEMBER 2003
KOROSI
Oleh: Dr. Ir. Hj. Tri Kurnia Dewi, M.Sc, Ir. Kasta Ginting, dan Ir. Tamzil Aziz
Gambar 3.2. Sel elektrokimia pada sepotong besi yang terendam dalam air yang bersentuhan dengan udara
Pada gambar di atas terlihat bahwa besi terkorosi dalam air membentuk corrosion
product yang berupa Fe(OH)3. Pada peristiwa tersebut, terdapat ke empat unsur sel
elektrokimia secara lengkap, yaitu :
1). A = anoda = tempat terjadinya reaksi oksidasi (tempat besi terkorosi)
2). K = katoda = tempat terjadinya reaksi reduksi (tempat oksigen tereduksi)
3). E = elektrolit (air yang berhubungan dengan udara yang mengandung oksigen)
4). H = hubungan listrik antara anoda dan katoda (logam besi sendiri)
Reaksi-reaksi elektrokimia yang terjadi adalah :
Fe Fe+3 + 3. e- I X 4 (3.8) 2 H2O + O2 + 4. e- 4 OH- I X 3 (3.9) 4 Fe+3 + 12 OH- 4 Fe(OH)3 (3.10)
-------------------------------------------------------------------------- + 4 Fe + 6 H2O + 3 O2 4 Fe(OH)3 (3.11)
Fakultas Teknik Unsri PT Pusri 23
PELATIHAN PRIME MOVERS DAN PERALATAN KHUSUS PENUNJANG OPERASI PABRIK BAGI CALON KARYAWAN PT PUSRI
PALEMBANG, SEPTEMBER 2003
KOROSI
Oleh: Dr. Ir. Hj. Tri Kurnia Dewi, M.Sc, Ir. Kasta Ginting, dan Ir. Tamzil Aziz
reaksi oksidasi (3.8) berlangsung di A = anoda, sehingga disebut reaksi anodik reaksi reduksi (3.9) berlangsung di K = katoda, sehingga disebut reaksi katodik reaksi (3.10) adalah reaksi kimia biasa (netralisasi) reaksi (3.11) adalah reaksi elektrokimia keseluruhan (over-all).
Pada peristiwa korosi logam, terdapat banyak situs-situs korosi logam seperti di atas.
Hal ini berarti bahwa, terdapat banyak situs-situs pasangan reaksi-reaksi oksidasi logam dan
reduksi senyawaan dalam elektrolit, pada seluruh permukaan logam yang terekspos dengan
lingkungan elektrolit.
Dapat dirumuskan bahwa terdapat banyak sel-sel elektrokimia korosi (kecil-kecil) di
seluruh permukaan logam yang bersinggungan dengan media elektrolit. Terbentuknya sel-sel
elektrokimia korosi pada permukaan logam dimungkinkan akibat struktur mikro logam yang
tidak seragam di seluruh permukaan logam.
Dari penjelasan di atas, dapat disimpulkan bahwa pencegahan korosi dimungkinkan
dengan cara menghilangkan eksistensi sel elektrokimia korosi. Hal ini dapat dilakukan
dengan berbagai cara, yang pada intinya mencegah terjadinya sel elektrokimia korosi, yaitu
dengan menghilangkan salah satu atau lebih unsur-unsur sel elektrokimia korosi.
Pada proses korosi, reaksi anodiknya adalah oksida logam yang terkorosi, sedangkan
reaksi katodiknya adalah reduksi senyawaan yang ada dalam medialingkungan logam yang
bersangkutan. Di antara reaksi-reaksi katodik yang mungkin terjadi adalah :
1). Pelepasan hidrogen yang terjadi pada lingkungan asam non oksidatif
2 H+ + 2 e- H2 (3.12) 2). Reduksi oksigen menjadi hidroksida yang terjadi pada suasana netral atau basa.
O2 + 2 H2O + 4 e- 4 OH- (3.13) 3). Reduksi oksigen menjadi air yang terjadi pada suasana asam
O2 + 4 H+ + 4 e- 2 H2O (3.14)
Fakultas Teknik Unsri PT Pusri 24
PELATIHAN PRIME MOVERS DAN PERALATAN KHUSUS PENUNJANG OPERASI PABRIK BAGI CALON KARYAWAN PT PUSRI
PALEMBANG, SEPTEMBER 2003
KOROSI
Oleh: Dr. Ir. Hj. Tri Kurnia Dewi, M.Sc, Ir. Kasta Ginting, dan Ir. Tamzil Aziz
4). Reduksi ion logam menjadi ion dengan valensi lebih rendah
Lm+ + n e- Lm+ n- (3.15) 5). Reaksi pengendapan logam
Ln- + n e- L (3.16)
3.4. Termodinamika Korosi
Reaksi korosi adalah reaksi yang tidak dapat dicegah, karena ia merupakan proses
kimia yang spontan dengan perubahan tenaga bebas Gibbs yang bernilai negatif.
Pandang reaksi oksidasi logam berikut :
M M+n + n e- (3.17) Nilai tenaga bebas Gibbs-nya ditunjukkan oleh skema berikut :
G = G1 G2 = negatif
Gambar 3.3. Tenaga bebas Gibbs sebagai fungsi dari posisi (status zat)
G
G2
G1
X1 X2M M+n
X
Fakultas Teknik Unsri PT Pusri 25
PELATIHAN PRIME MOVERS DAN PERALATAN KHUSUS PENUNJANG OPERASI PABRIK BAGI CALON KARYAWAN PT PUSRI
PALEMBANG, SEPTEMBER 2003
KOROSI
Oleh: Dr. Ir. Hj. Tri Kurnia Dewi, M.Sc, Ir. Kasta Ginting, dan Ir. Tamzil Aziz
Dapat dilihat dari skema di atas bahwa nilai perubahan tenaga bebas Gibbs pada
reaksi oksidasi logam di atas adalah negatif, sehingga reaksi oksidasi :
M M+n + n e- berlangsung secara spontan Nilai perubahan energi Gibbs sebagai fungsi potensial reaksi elektrokimia diberikan
oleh persamaan Gibbs sebagai berikut :
G = - n. F. E (3.18) di sini :
G = perubahan energi bebas Gibbs n = jumlah elektron yang terlibat dalam reaksi elektrokimia
F = tetapan Faraday
E = potensial reaksi elektrokimia potensial korosi logam Persaman di atas berlaku pada segala kondisi. Pada kondisi standar, maka persamaan
menjadi :
G0 = - n. F. E0 (3.19) dengan G0 dan E0 adalah perubahan tenaga bebas Gibbs dan potensial korosi pada kondisi standar. Di sini kondisi standar berarti :
1). suhu adalah standar 250C = 298 K
2). pelarut (elektrolit) adalah H2O murni
3). logam yang larut sebanyak 1 M
Pada termodinamika berlaku persamaan :
G = G0 - R.T. ln K (3.20) dengan :
R = tetapan gas murni
Fakultas Teknik Unsri PT Pusri 26
PELATIHAN PRIME MOVERS DAN PERALATAN KHUSUS PENUNJANG OPERASI PABRIK BAGI CALON KARYAWAN PT PUSRI
PALEMBANG, SEPTEMBER 2003
KOROSI
Oleh: Dr. Ir. Hj. Tri Kurnia Dewi, M.Sc, Ir. Kasta Ginting, dan Ir. Tamzil Aziz
T = suhu absolut
K = tetapan kesetimbangan reaksi
= (aktifitas produk/aktifitas reaktan)
]d[Re]O[
]M[]M[
reaktan ikonsentrasproduk ikonsentras x
n
=+
di sini :
[Ox] = konsentrasi senyawa dalam keadaan teroksidasi
[Red] = konsentrasi senyawa dalam keadaan terreduksi
Substitusi persamaan (3.18) dan (3.19) ke dalam persamaan (3.20) menghasilkan :
- n. F. E = - n. F. E0 - R. T. ln K
E = E0 + (R.T/n.F). ln K (3.21)
Persamaan (3.21) adalah persamaan Nernst yang memberikan hubungan antara
potensial korosi dengan potensial korosi standar, suhu serta konsentrasi elektrolit. Persamaan
ini menunjukkan bahwa potensial korosi bergantung pada kondisi lingkungan seperti suhu,
konsentrasi dan jenis elektrolit. Potensial korosi logam juga berbeda untuk tiap macam
logam.
Ada daftar potensial redoks dari macam-macam logam murni dalam keadaan standar
hasil pengamatan para peneliti, yang disusun secara berurutan mulai dari potensial yang
tertinggi sampai dengan yang terendah. Karena ditulis berurutan, maka tabel tersebut disebut
dengan deret emf (electro motive force).
Pada tabel di bawah, tampak bahwa logam yang paling inert adalah yang posisinya
paling atas dalam deret, sedangkan logam yang paling rawan korosi adalah logam yang
posisinya paling bawah dalam deret. Berdasarkan konvensi, maka harga potensial redoks
logam dinyatakan dalam potensial reduksinya, kecuali disebutkan sebaliknya.
Fakultas Teknik Unsri PT Pusri 27
PELATIHAN PRIME MOVERS DAN PERALATAN KHUSUS PENUNJANG OPERASI PABRIK BAGI CALON KARYAWAN PT PUSRI
PALEMBANG, SEPTEMBER 2003
KOROSI
Oleh: Dr. Ir. Hj. Tri Kurnia Dewi, M.Sc, Ir. Kasta Ginting, dan Ir. Tamzil Aziz
Tabel 3.1. Deret emf standar
Kesetimbangan logam- Potensial elektroda vs ion logam elektroda hidrogen normal
(aktifitas = 1) pada 250C, Volt
Au Au+3 + 1.498 Pt Pt+2 + 1.2 Pd Pd+2 + 0.987 Ag Ag+ + 0.799 Hg Hg2+2 + 0.788 Cu Cu+2 + 0.337 H2 H+ 0.000 Pb Pb+2 - 0.126 Sn Sn+2 - 0.136 Ni Ni+2 - 0.250 Co Co+2 - 0.277 Cd Cd+2 - 0.403 Fe Fe+2 - 0.440 Cr Cr+3 - 0.744 Zn Zn+2 - 0.763 Al Al+3 - 1.662 Mg Mg+2 - 2.363 Na Na+ - 2.714 K K+ - 2.925
Tabel di atas dapat digunakan untuk memprediksi apakah suatu pasangan logam akan
membentuk sebuah sel galvanik yang akan merugikan atau tidak. Penggabungan dua logam
yang memiliki potensial redoks yang jauh berbeda akan sangat merugikan logam yang
memiliki potensial oksidasi yang lebih tinggi, karena ia akan menjadi anoda dan akan
terkorosi lebih hebat dari pada jika ia terkorosi sendiri dan tidak digabungkan dengan logam
yang lebih inert.
Para pengamat korosi bahkan telah mengamati potensial korosi logam-logam paduan
(alloy) dalam lingkungan non standar dan membuat tabel yang serupa dengan deret emf.
Deret serupa ini disebut dengan deret galvanik. Deret ini lebih praktis untuk digunakan
sebagai panduan apakah suatu sel galvanik akan terbentuk pada kondisi lapangan.
Fakultas Teknik Unsri PT Pusri 28
PELATIHAN PRIME MOVERS DAN PERALATAN KHUSUS PENUNJANG OPERASI PABRIK BAGI CALON KARYAWAN PT PUSRI
PALEMBANG, SEPTEMBER 2003
KOROSI
Oleh: Dr. Ir. Hj. Tri Kurnia Dewi, M.Sc, Ir. Kasta Ginting, dan Ir. Tamzil Aziz 3.5. Penentuan Potensial Korosi Logam
3.5.1. Basis Harga Potensial
Potensial korosi logam, E, diukur berdasarkan basis harga potensial standar tertentu.
Berdasarkan konvensi, sebagai basis pengukuran potensial oksidasi-reduksi logam digunakan
potensial oksidasi-reduksi standar hidrogen yang diberi nilai 0 (nol) Volt. Semua potensial
oksidasi-reduksi logam diukur berdasarkan harga potensial oksidasi-reduksi standar hidrogen,
yang harganya nol tersebut.
Logam-logam yang potensial oksidasi-reduksinya lebih tinggi dari potensial oksidasi-
reduksi elektroda standar hidrogen, memiliki harga potensial yang bernilai positif (plus),
sebaliknya logam-logam dengan potensial oksidasi-reduksi yang lebih rendah dari potensial
oksidasi-reduksi hidrogen standar, harga potensialnya bernilai negatif (minus). Hal ini dapat
dilihat pada daftar deret emf di depan.
3.5.2. Metoda Pengukuran Potensial Korosi
Pengukuran potensial korosi dilakukan dengan menghubungkan obyek yang diukur
dengan alat ukur potensial dan dengan elektroda standar hidrogen, Standard Hydrogen
Electrode (SHE), sebagai pembanding dalam lingkungan media yang bersangkutan.
Gambar 3.4. Peralatan untuk mengukur potensial korosi logam
Skematis peralatan pengukuran potensial dapat dilihat pada gambar diatas.
VVoltmeter
Elektroda Kerja Elektroda Standar
Elektrolit
Fakultas Teknik Unsri PT Pusri 29
PELATIHAN PRIME MOVERS DAN PERALATAN KHUSUS PENUNJANG OPERASI PABRIK BAGI CALON KARYAWAN PT PUSRI
PALEMBANG, SEPTEMBER 2003
KOROSI
Oleh: Dr. Ir. Hj. Tri Kurnia Dewi, M.Sc, Ir. Kasta Ginting, dan Ir. Tamzil Aziz 3.5.3. Elektroda Pembanding Kalomel
Dalam praktek, orang tidak menggunakan elektroda hidrogen standar sebagai basis
untuk menentukan potensial korosi logam. Hal ini disebabkan karena elektroda standar
hidrogen cukup rumit konstruksinya dan rumit pula operasional pemakaiannya. Elektroda
standar hidrogen hanya digunakan oleh para ilmiawan di laboratorium untuk meneliti
besaran-besaran elektrokimia.
Di lapangan orang lebih menyukai menggunakan elektroda standar yang lebih
sederhana, baik konstruksi alat maupun operasional pemakaiannya. Untuk itu orang memakai
elektroda standar kalomel.
Ada 2 (dua) macam elektroda standar kalomel, yaitu :
1). Normal Calomel Electrode (NCE)
2). Saturated Calomel Electrode (SCE).
Skema elektroda kalomel dapat dilihat pada gambar berikut :
Gambar 3.5. Elektroda Standar Kalomel
Kawat Cu
Tabung KacaTabung Gelas
Elektrolit KCl
Kawat Pt Hg
Fakultas Teknik Unsri PT Pusri 30
PELATIHAN PRIME MOVERS DAN PERALATAN KHUSUS PENUNJANG OPERASI PABRIK BAGI CALON KARYAWAN PT PUSRI
PALEMBANG, SEPTEMBER 2003
KOROSI
Oleh: Dr. Ir. Hj. Tri Kurnia Dewi, M.Sc, Ir. Kasta Ginting, dan Ir. Tamzil Aziz
Pada Normal Calomel Electrode (NCE), konsentrasi larutan KCl adalah 1 (satu)
Normal, sedangkan pada Saturated Calomel Electrode (SCE), konsentrasi larutan KCl adalah
konsentrasi jenuhnya.
Dalam praktek, kebanyakan orang lebih suka menggunakan SCE dibanding NCE. Hal
ini dikarenakan perawatan SCE lebih mudah dari pada NCE. Dengan memakai SCE, orang
tidak perlu mempertahankan konsentrasi larutan KCl pada satu Normal seperti halnya jika
memakai NCE. Para pemakai SCE cukup hanya perlu memastikan bahwa dalam tabung kaca
masih ada kristal KCl yang belum larut, untuk menjamin bahwa larutan KCl dalam tabung
kaca adalah larutan jenuhnya.
3.5.4. Kegunaan Pengukuran Potensial Korosi
Pengukuran potensial korosi dapat dijadikan indikasi awal apakah sesuatu logam
(alloy) tertentu berpotensi untuk terkorosi atau tidak. Tingginya potensial korosi
mengindikasikan kerawanan logam untuk terkorosi dalam lingkungan yang bersangkutan.
Pengamatan dan pengawasan potensial korosi dapat digunakan sebagai petunjuk akan
adanya perubahan kondisi peralatan logam yang sedang beroperasi di lapangan (on-line),
apakah terjadi sesuatu penyimpangan atau tidak dari kondisi normalnya. Penyimpangan dari
kondisi normal, dapat menyebabkan terjadinya kenaikan laju korosi logam.
Pengawasan dan pengontrolan potensial korosi adalah hal yang sangat esensial dan
merupakan suatu keharusan pada sistem proteksi anodik.
Penentuan potensial korosi merupakan langkah awal dari penentuan kecepatan korosi
secara elektrokimia. Potensial korosi bebas harus diukur dulu sebelum dilakukan operasi
manipulasi potensial untuk mendapatkan potensial polarisasinya.
Fakultas Teknik Unsri PT Pusri 31
PELATIHAN PRIME MOVERS DAN PERALATAN KHUSUS PENUNJANG OPERASI PABRIK BAGI CALON KARYAWAN PT PUSRI
PALEMBANG, SEPTEMBER 2003
KOROSI
Oleh: Dr. Ir. Hj. Tri Kurnia Dewi, M.Sc, Ir. Kasta Ginting, dan Ir. Tamzil Aziz 3.6. Kinetika Korosi
Dari reaksi elektrokimia korosi :
M M+n + n.e- oksidasi dengan kecepatan reaksi, rox mol/cm2/det
Ox + n.e- Red reduksi dengan kecepatan reaksi, rred mol/cm2/det Kecepatan reaksi oksidasi bergantung pada jumlah M+n dan e- yang dihasilkan maupun
jumlah senyawa Red yang dihasilkan.
Dari hukum Faraday didapat bahwa bahan sebanyak 1 (satu) mol dengan muatan 1
(satu) e- akan dibebaskan oleh F Coulomb.
Jadi, material sebanyak (rox) mol/cm2/det dengan muatan sebanyak (n) e-, adalah
ekivalen dengan muatan sebanyak (rox.n.F) Coulomb/cm2/det = (rox.n.F) A/cm2 = rapat arus
= iox.
Persamaan : rox . n . F = iox
atau rox = iox / n . F
Pada waktu proses korosi berlangsung, kecepatan reaksi oksidasi sama dengan
kecepatan reaksi reduksi, sehingga rox = rred
Persamaan di atas dapat ditulis :
nFirr redox == (3.22)
dengan :
rox = kecepatan reaksi oksidasi
rred = kecepatan reaksi reduksi
i = rapat arus reaksi
Dari persamaan (3.22) di atas maka kecepatan korosi dapat dinyatakan dalam rapat
arusnya dengan faktor pembagi n.F.
Fakultas Teknik Unsri PT Pusri 32
PELATIHAN PRIME MOVERS DAN PERALATAN KHUSUS PENUNJANG OPERASI PABRIK BAGI CALON KARYAWAN PT PUSRI
PALEMBANG, SEPTEMBER 2003
KOROSI
Oleh: Dr. Ir. Hj. Tri Kurnia Dewi, M.Sc, Ir. Kasta Ginting, dan Ir. Tamzil Aziz 3.7. Hubungan Termodinamika dan Kinetika Korosi
Hubungan antara besaran termodinamika dengan besaran kinetika reaksi diberikan oleh
persamaan :
(3.23) RT/Gekr =dengan :
k = tetapan, yang terkandung di dalamnya tetapan Boltzmann, suhu dan konsentrasi atom
logam pada permukaan
Dari persamaan termodinamika korosi, G = - n.F.E, dan persamaan kinetika korosi,
nFirr redOx == , maka persamaan (3.23) menjadi :
RT/nFEeknFi = (3.24)
atau :
i / n.F.k = e n F E / R T (3.25)
atau : E = R.T / n. F (- ln n. F. k + ln i)
= a + a1 . ln i
= a + b . log i (3.26)
di sini E dan i adalah potensial dan arus pada sistem korosi, sedangkan a dan b adalah
tetapan-tetapan persamaan.
Persamaan di atas berlaku untuk reaksi-reaksi anodik dan katodik :
Ea = aa + ba . log ia (3.26a)
Ek = ak + bk . log ik (3.26b)
Di sini indeks a dan k menunjukkan reaksi-reaksi anodik dan katodik. Persamaan-persamaan
di atas biasa disebut dengan persamaan-persamaan Tafel untuk sistem korosi.
Fakultas Teknik Unsri PT Pusri 33
PELATIHAN PRIME MOVERS DAN PERALATAN KHUSUS PENUNJANG OPERASI PABRIK BAGI CALON KARYAWAN PT PUSRI
PALEMBANG, SEPTEMBER 2003
KOROSI
Oleh: Dr. Ir. Hj. Tri Kurnia Dewi, M.Sc, Ir. Kasta Ginting, dan Ir. Tamzil Aziz
Tampak pada rumusan di atas bahwa hubungan antara E dan log i adalah hubungan
yang linier. Sebenarnya ini adalah rumusan penyederhanaan dan berlaku hanya untuk range
potensial-potensial polarisasi yang sedang saja. Untuk harga E yang kecil, maka hubungan
antara E dan i adalah linier. Begitu juga untuk harga potensial-potensial yang besar, tidak
dapat diberlakukan lagi rumusan Tafel ini. Range potensial untuk rumusan Tafel adalah di
antara harga overpotential 10 mV dan 100 mV. Untuk menyatakan hubungan tersebut dalam bentuk grafik, digunakan diagram Evans.
Diagram Evans adalah diagram yang menunjukkan hubungan antara potensial, E, dengan
logaritma rapat arus sistem logam yang sedang terkorosi, log i. Berikut adalah contoh
skematis diagram Evans.
Gambar 3.6. Diagram Evans
Fakultas Teknik Unsri PT Pusri 34
PELATIHAN PRIME MOVERS DAN PERALATAN KHUSUS PENUNJANG OPERASI PABRIK BAGI CALON KARYAWAN PT PUSRI
PALEMBANG, SEPTEMBER 2003
KOROSI
Oleh: Dr. Ir. Hj. Tri Kurnia Dewi, M.Sc, Ir. Kasta Ginting, dan Ir. Tamzil Aziz
Diagram Evans sering disebut dengan diagram polarisasi, karena ia menunjukkan
penyimpangan potensial (polarisasi potensial) dari potensial korosi bebas logam, Ecorr.
Diagram ini dapat digunakan untuk menentukan kecepatan korosi logam dalam lingkungan
tertentu. Ia juga sering digunakan untuk mempelajari mekanisme kerja inhibitor korosi.
Fakultas Teknik Unsri PT Pusri 35
PELATIHAN PRIME MOVERS DAN PERALATAN KHUSUS PENUNJANG OPERASI PABRIK BAGI CALON KARYAWAN PT PUSRI
PALEMBANG, SEPTEMBER 2003
KOROSI
Oleh: Dr. Ir. Hj. Tri Kurnia Dewi, M.Sc, Ir. Kasta Ginting, dan Ir. Tamzil Aziz
BAB IV
PENENTUAN KECEPATAN KOROSI SECARA ELEKTROKIMIA
4.1. Kelemahan dan Keunggulan Metoda
Penentuan kecepatan korosi secara elektrokimia termasuk jenis metoda penentuan yang
merusak (destruktif), karena dilakukan dengan cara memotong logam yang akan diukur
kecepatan korosinya. Hal ini merupakan kelemahan dari metoda ini.
Tetapi dewasa ini orang sudah bisa melakukan pengukuran kecepatan korosi tanpa
merusak peralatan logam. Caranya ialah dengan membuat elektroda kerja dari bahan logam
yang sama dengan logam yang dipakai pada peralatan yang ingin diukur kecepatan
korosinya. Elektroda kerja inilah yang diukur kecepatan korosinya pada media lingkungan
kerja alat. Orang bahkan sudah membuat elektroda-elektroda kerja yang berupa probe-probe
dari berbagai macam material untuk keperluan penentuan kecepatan korosi di lapangan,
sehingga dapat untuk keperluan in-site monitoring tanpa mengganggu alat.
Kelebihan metoda elektrokimia dibanding dengan metoda yang lain ialah, penentuan
kecepatan korosi dapat dilakukan secara instan, karena waktu yang diperlukan untuk
penentuan hanya beberapa menit saja. Di samping itu, metoda ini memiliki ketelitian yang
tinggi dan memiliki kemungkinan untuk digunakan sebagai sarana monitoring secara
kontinyu.
4.2. Prinsip Cara Pengukuran Pada penentuan cara elektrokimia ini, logam dipotong dan dibentuk, kemudian diikat
dengan resin dan dijadikan sebuah elektroda kerja. Elektroda kerja bersama elektroda standar
dan elektroda pembantu dimasukkan ke dalam elektrolit lingkungan media korosif dari
logam yang diperiksa, sehingga membentuk sebuah sel elektrokimia.
Dari sel elektrokimia ini, kemudian diperiksa potensial korosi bebasnya. Selanjutnya
potensial dimanipulasi dengan menggunakan potentiostat. Manipulasi potensial dilakukan
Fakultas Teknik Unsri PT Pusri 36
PELATIHAN PRIME MOVERS DAN PERALATAN KHUSUS PENUNJANG OPERASI PABRIK BAGI CALON KARYAWAN PT PUSRI
PALEMBANG, SEPTEMBER 2003
KOROSI
Oleh: Dr. Ir. Hj. Tri Kurnia Dewi, M.Sc, Ir. Kasta Ginting, dan Ir. Tamzil Aziz
secara sweeping dengan menggunakan Linear Sweep Generator (LSG). Output potensial
hasil dan arus yang bersangkutan dicatat. Hasilnya berupa serangkaian data potensial dan
arus (rapat arus) polarisasi.
Skema peralatan yang digunakan dapat dilihat pada gambar berikut :
W = working electrode = elektroda kerja R = reference electrode = elekroda standar A = auxilliary electrode = elektroda pembantu
Gambar 4.1. Peralatan elektrokimia untuk mengukur kecepatan korosi
Untuk mengetahui kecepatan korosi secara elektrokimia dapat dilakukan pengukuran
terhadap dua besaran, yaitu :
1). Rp = linear polarisation resistance = tahanan polarisasi linier
2). icorr = arus korosi
4.3. Penentuan Kecepatan Korosi dengan Mengukur Rp
Cara penentuan kecepatan korosi dengan mengukur Rp adalah cara yang paling banyak
dipakai untuk mengukur kecepatan korosi, karena cepat dan praktis. Metoda ini juga disebut
Linear Sweep Generator
Potentiostat
AV
WR A
Fakultas Teknik Unsri PT Pusri 37
PELATIHAN PRIME MOVERS DAN PERALATAN KHUSUS PENUNJANG OPERASI PABRIK BAGI CALON KARYAWAN PT PUSRI
PALEMBANG, SEPTEMBER 2003
KOROSI
Oleh: Dr. Ir. Hj. Tri Kurnia Dewi, M.Sc, Ir. Kasta Ginting, dan Ir. Tamzil Aziz
dengan metoda Stern-Geary, karena yang menemukan persamaan yang digunakan pada
metoda ini adalah Stern dan Geary pada tahun 1957.
4.3.1. Dasar Penentuan Pengukuran Rp
Dasar dari penentuan kecepatan korosi dengan mengukur Rp adalah adanya hubungan
linier antara potensial, E, dan arus, i, pada harga-harga E yang kecil.
Dari persamaan-persamaan (3.26a) dan (3.26b), maka hubungan antara E versus i
adalah linier pada harga-harga E, potensial polarisasi, yang tidak jauh dari Ecorr, potensial
korosi bebas logam. Pada kondisi ini, maka hubungan antara E dengan i dapat dinyatakan
dengan persamaan :
E = R . i , dengan R = tetapan persamaan (4.1)
Hubungan di atas adalah hubungan persamaan listrik DC antara potensial dan arus :
E = i . R
Persamaan ini berlaku untuk harga potensial (potensial polarisasi atau overpotential)
yang tidak terlalu jauh dari potensial korosi bebas logam (yaitu di daerah 10 mV dari Ecorr). Kondisi ini dapat dilihat pada gambar berikut :
Rp = E/i dapat di ukur
Gambar 4.2. Hubungan linier antara potensial (polarisasi), E, dan arus (polarisasi), i, pada sistem korosi logam di daerah dekat dengan Ecorr
i 10
10 E
E, mV
Ecorr
iaik 0
Fakultas Teknik Unsri PT Pusri 38
PELATIHAN PRIME MOVERS DAN PERALATAN KHUSUS PENUNJANG OPERASI PABRIK BAGI CALON KARYAWAN PT PUSRI
PALEMBANG, SEPTEMBER 2003
KOROSI
Oleh: Dr. Ir. Hj. Tri Kurnia Dewi, M.Sc, Ir. Kasta Ginting, dan Ir. Tamzil Aziz
Slope dari kurva polarisasi, E/i, mempunyai satuan tahana dan disebut dengan tahanan polarisasi, Rp. Nilai Rp ini dihubungkan dengan nilai icorr melalui persamaan :
icorr = B . 1 / Rp (4.2)
di sini, B = tetapan Stern-Geary
= 0.12 V, pada rata-rata sistem korosi
4.3.2. Cara pengukuran Rp
Pengukuran Rp dilakukan dengan prosedur berikut :
1). Logam dijadikan elektroda kerja dan disusun sesuai susunan peralatan elektrokimia untuk
mengukur kecepatan korosi
2). Diukur potensial korosi bebas logam, Ecorr, dengan Voltmeter
3). Potensial diatur dengan potentiostat yang di-sweep dengan menggunakan Linear Sweep
Generator, sehingga terpolarisasikan pada daerah 10 mV dari potensial korosi bebasnya. Sweeping trhadap potensial biasanya dilakukan dengan kecepatan sweep 0.2 mV/det
4). Potensial hasil sweeping dan arus yang bersangkutan dicatat dan dibuat grafik hubungan E
versus i yang hasilnya linier, seperti kurva pada gambar 4.2 di atas
5). Dihitung harga Rp dari kurva linier E versus i yang diperoleh.
4.4. Penentuan Kecepatan Korosi Dengan Mengukur icorr
Kecepatan korosi dalam bentuk icorr dapat ditentukan dengan membuat kurva
polarisasi, E versus log i, atau biasa disebut dengan Diagram Evans.
Ada 3 (tiga) cara penentuan icorr dengan menggunakan kurva polarisasi, yaitu :
1). Pemanfaatan kurva anodik
2). Pemanfaatan kurva katodik
3). Pemanfaatan kurva anodik dan katodik.
Fakultas Teknik Unsri PT Pusri 39
PELATIHAN PRIME MOVERS DAN PERALATAN KHUSUS PENUNJANG OPERASI PABRIK BAGI CALON KARYAWAN PT PUSRI
PALEMBANG, SEPTEMBER 2003
KOROSI
Oleh: Dr. Ir. Hj. Tri Kurnia Dewi, M.Sc, Ir. Kasta Ginting, dan Ir. Tamzil Aziz 4.4.1. Pemanfaatan kurva anodik
Langkah-langkah yang harus ditempuh pada penentuan kecepatan korosi dengan
memanfaatkan kurva anodik yaitu (lihat skema berikut) :
Gambar 4.3. Penentuan kecepatan korosi dengan memanfaatkan kurva anodik 1). Penentuan titik 100 mV di atas potensial korosi bebas, Ecorr, pada sumbu tegak, E dari
kurva E log i
2). Penentuan titik pada kurva dengan potensial 100 mV di atas Ecorr dengan menarik
garis penolong mendatar dari titik 100 mV sampai memotong kurva di A
3). Pembuatan garis singgung dari titik A pada kurva sampai memotong garis datar
penolong Ecorr, di T
4). Penentuan kecepatan korosi, icorr, dari titik T pada sumbu datar kurva.
4.4.2. Pemanfaatan kurva katodik
Langkah-langkah penentuan kecepatan korosi dengan memanfaatkan kurva katodik,
serupa dengan langkah-langkah pada pemanfaatan kurva anodik, yaitu :
Fakultas Teknik Unsri PT Pusri 40
PELATIHAN PRIME MOVERS DAN PERALATAN KHUSUS PENUNJANG OPERASI PABRIK BAGI CALON KARYAWAN PT PUSRI
PALEMBANG, SEPTEMBER 2003
KOROSI
Oleh: Dr. Ir. Hj. Tri Kurnia Dewi, M.Sc, Ir. Kasta Ginting, dan Ir. Tamzil Aziz
Gambar 4.4. Pemanfaatan kurva katodik untuk menentukan kecepatan korosi
1). Menentukan titik 100 mV di bawah potensial korosi bebas, Ecorr, pada sumbu
tegak, E
2). Menentukan titik pada kurva dengan potensial 100 mV di bawah Ecorr dengan
jalan menarik garis penolong mendatar dari titik 100 mV sampai memotong
kurva di K
3). Membuat garis singgung dari titik A pada kurva sampai memotong garis datar
penolong Ecorr, di T
4). Penentuan kecepatan kecepatan korosi, icorr, dari titik T pada sumbu datar. 4.4.3. Pemanfaatan kurva anodik dan katodik
Pada pemanfaatan kurva anodik dan katodik, dilakukan penggabungan dari kedua
langkah yang digunakan pada kedua cara sebelumnya.
Fakultas Teknik Unsri PT Pusri 41
PELATIHAN PRIME MOVERS DAN PERALATAN KHUSUS PENUNJANG OPERASI PABRIK BAGI CALON KARYAWAN PT PUSRI
PALEMBANG, SEPTEMBER 2003
KOROSI
Oleh: Dr. Ir. Hj. Tri Kurnia Dewi, M.Sc, Ir. Kasta Ginting, dan Ir. Tamzil Aziz
Gambar 4.5. Pemanfaatan kurva anodik dan katodik untuk menentukan kecepatan korosi
1). Ditentukan titik-titik + 100 mV dan -100 mV yang masing-masing berjarak 100 mV
di atas dan di bawah Ecorr pada sumbu tegak kurva
2). Dibuat garis-garis penolong mendatar dari titik-titik + 100 mV dan 100 mV
sampai memotong kurva-kurva anodik dan katodik di A dan K
3). Dibuat garis singgung pada kurva-kurva anodik dan katodik dari titik-titik A dan K
sampai saling memotong dan sekaligus memotong garis datar penolong, Ecorr, di titik
T
4). Ditentukan absis titik T yang memberikan harga icorr yang dicari.
4. 5. Satuan Ukuran Kecepatan Korosi
Kecepatan korosi dapat dinyatakan dalam bentuk :
1). Kehilangan massa per satuan luas per satuan waktu
2). Laju kehilangan ketebalan
3). Rapat arus
Fakultas Teknik Unsri PT Pusri 42
PELATIHAN PRIME MOVERS DAN PERALATAN KHUSUS PENUNJANG OPERASI PABRIK BAGI CALON KARYAWAN PT PUSRI
PALEMBANG, SEPTEMBER 2003
KOROSI
Oleh: Dr. Ir. Hj. Tri Kurnia Dewi, M.Sc, Ir. Kasta Ginting, dan Ir. Tamzil Aziz
Satuan yang biasa dipakai untuk menyatakan laju korosi adalah :
1). mdd (mg/dm2/day)
2). mpy (mils/yr)
3). A/cm2, untuk rapat arus.
Note : 1 (satu) mil yaitu 1 (satu) per seribu inchi.
Konversi dari satu unit ke unit yang lain diberikan oleh persamaan berikut :
* kecepatan kehilangan ketebalan = K . a. i / n. D
dengan K = tetapan, bergantung pada satuan yang diingini
= 0.129 untuk satuan mpy
= 3.27 untuk satuan mm/yr
= 0.00327 untuk satuan m/yr
a = massa atom, g/mol
i = rapat arus, A/cm2
n = jumlah elektron terlibat
D = densitas, g/cm3
* kecepatan kehilangan ketebalan, mpy = 534 . W / D . A . T
dengan : W = kehilangan berat, mg
D = densitas, g/cm3
A = area, sq in
T = waktu, hr
Fakultas Teknik Unsri PT Pusri 43
PELATIHAN PRIME MOVERS DAN PERALATAN KHUSUS PENUNJANG OPERASI PABRIK BAGI CALON KARYAWAN PT PUSRI
PALEMBANG, SEPTEMBER 2003
KOROSI
Oleh: Dr. Ir. Hj. Tri Kurnia Dewi, M.Sc, Ir. Kasta Ginting, dan Ir. Tamzil Aziz
BAB V
PENGENDALIAN KOROSI
5.1. Macam-macam Cara Pengendalian Korosi
Proses korosi tidak dapat dicegah, karena reaksi korosi merupakan reaksi yang nilai
perubahan entalpi reaksinya negatif. Menurut termodinamika, reaksi semacam ini adalah
reaksi yang berlangsung secara spontan. Oleh sebab itu, proses terkorosinya logam oleh
lingkungannya adalah proses yang spontan dan tidak dapat dicegah terjadinya.
Tetapi, sekalipun tidak dapat dicegah terjadinya, proses korosi bisa dikendalikan
sehingga kecepatan reaksinya tidak secepat jika tidak dilakukan upaya penanggulangan.
Usaha-usaha penanggulangan korosi dapat dibedakan ke dalam 5 (lima) kategori, yaitu:
1) Desain
2) Pemilihan Bahan
3) Perlakuan Lingkungan
4) Pelapisan
5) Proteksi Katodik dan Proteksi Anodik
Prinsip yang digunakan pada upaya penanggulangan korosi adalah prinsip pencegahan
terbentuknya sel elektrokimia korosi. Hal ini diusahakan dengan melakukan upaya-upaya
untuk menghilangkan satu atau lebih unsur-unsur sel elektrokimia korosi, yaitu:
1) anoda
2) katoda
3) elektrolit
4) hubungan listrik antara anoda dan katoda
Penghilangan satu atau lebih unsur-unsur penyusun sel elektrokima korosi, dapat
mencegah terjadinya korosi logam sebagai reaksi utama yang kita khawatirkan kejadiannya.
Fakultas Teknik Unsri PT Pusri 44
PELATIHAN PRIME MOVERS DAN PERALATAN KHUSUS PENUNJANG OPERASI PABRIK BAGI CALON KARYAWAN PT PUSRI
PALEMBANG, SEPTEMBER 2003
KOROSI
Oleh: Dr. Ir. Hj. Tri Kurnia Dewi, M.Sc, Ir. Kasta Ginting, dan Ir. Tamzil Aziz 5.2. Desain
Usaha penanggulangan korosi sebaiknya sudah dilakukan sejak tahapan desain proses.
Ahli-ahli korosi sebaiknya ikut dilibatkan dalam desain proses dari sejak pemilihan proses,
penentuan kondisi-kondisi prosesnya, penentuan bahan-bahan konstruksi, pemilihan lay-out,
saat konstruksi sampai tahap start-upnya.
Di antara cara-cara penanggulangan korosi dari segi desain yang sering digunakan
adalah:
a. isolasi alat dari lingkungan korosif
b. mencegah hadir/terbentuknya elektrolit
c. jaminan lancarnya aliran fluida
d. mencegah korosi erosi/abrasi akibat kecepatan aliran
e. mencegah terbentuknya sel galvanik
5.2.1. Isolasi Alat Dari Lingkungan Korosif
Cara isolasi ini merupakan cara tertua dan masih tetap efektif untuk menghindari
terjadinya korosi . Di antara cara-cara yang sering dipakai adalah :
tidak mengekspos peralatan dengan lingkungan korosif secara langsung tidak menempatkan peralatan di daerah down-wind dari lingkungan moisture atau
elektrolit-elektrolit lain. Alat yang rawan korosi harus ditempatkan pada
posisi/daerah up-wind dari posisi lingkungan korosif.
arah angin
Cooling Tower peralatan
Fakultas Teknik Unsri PT Pusri 45
PELATIHAN PRIME MOVERS DAN PERALATAN KHUSUS PENUNJANG OPERASI PABRIK BAGI CALON KARYAWAN PT PUSRI
PALEMBANG, SEPTEMBER 2003
KOROSI
Oleh: Dr. Ir. Hj. Tri Kurnia Dewi, M.Sc, Ir. Kasta Ginting, dan Ir. Tamzil Aziz
tidak mengarahkan cerobong exhaust gas yang korosif ke peralatan yang rawan korosi. Demikian juga udara/gas basah tidak boleh diarahkan ke peralatan logam.
5.2.2. Mencegah hadir/terbentuknya elektrolit
Desain alat harus dibuat sedemikian rupa sehingga tidak terbentuk jebakan
elektrolit.
Atap tangki harus dibuat licin dan memberikan kemiringan untuk menjamin lancarnya aliran air hujan di atas atap sehingga tidak terbentuk jebakan elektrolit di
atas atap. Untuk itu atap sebaiknya dibuat berbentuk kerucut atau bagian bola atau
elips.
Buruk Kurang baik Baik Baik Baik
Exhaust gas
peralatan
Fakultas Teknik Unsri PT Pusri 46
PELATIHAN PRIME MOVERS DAN PERALATAN KHUSUS PENUNJANG OPERASI PABRIK BAGI CALON KARYAWAN PT PUSRI
PALEMBANG, SEPTEMBER 2003
KOROSI
Oleh: Dr. Ir. Hj. Tri Kurnia Dewi, M.Sc, Ir. Kasta Ginting, dan Ir. Tamzil Aziz
Demikian pula aliran pengeluaran harus dibuat lancar dan tidak memungkinkan terjadinya sisa (residu) cairan yang terjebak dalam tangki ketika tangki dikosongkan.
Untuk itu maka kran pengeluaran harus diletakkan di bagian terbawah dari tangki.
Selain itu, bagian terbawah tangki harus dibuat licin dan berbentuk seperti kerucut
terbalik ataupun seperti bagian elips atau bola.
Desain tidak boleh membentuk celah-celah yang memungkinkan terjebaknya elektrolit sehingga menimbulkan korosi celah (crevice corrosion). Untuk itu maka
tangki-tangki didirikan di atas kaki-kaki penyangga berbentuk rangka demi
menghindari terjadinya crevice corrosion di bagian tangki yang menempel ke lantai.
Jelek Kurang baikBaik Baik Baik
Kaki penyangga tangki
celah
Fakultas Teknik Unsri PT Pusri 47
PELATIHAN PRIME MOVERS DAN PERALATAN KHUSUS PENUNJANG OPERASI PABRIK BAGI CALON KARYAWAN PT PUSRI
PALEMBANG, SEPTEMBER 2003
KOROSI
Oleh: Dr. Ir. Hj. Tri Kurnia Dewi, M.Sc, Ir. Kasta Ginting, dan Ir. Tamzil Aziz
Hubungan secara kelingan sebaiknya dihindari. Sedapat mungkin digunakan sambungan las untuk menghindari terbentuknya crevice antara sambungan tsb.
5.2.3. Jaminan lancarnya aliran fluida
Aliran fluida harus dijamin kelancarannya demi menghindari ekspos intensif dari pipa
dengan elektrolitnya yang akan semakin korosif dengan waktu jika tidak bisa mengalir
dengan lancar. Hal ini berlaku terutama terhadap sistem yang alirannya tidak terlalu cepat
atau aliran yang beda tekanannya tidak terlalu tinggi. Untuk itu daerah upper flow dari
aliran harus diberi elevasi sehingga fluida dapat mengalir dengan lancar ke arah lower flow.
5.2.4. Mencegah korosi erosi/abrasi akibat kecepatan aliran
Kecepatan aliran harus didesain tidak boleh terlalu tinggi untuk menghindari terjadinya korosi erosi/abrasi.
Tidak baik
Baik Kurang baik
Celah
celah
celah
las
Fakultas Teknik Unsri PT Pusri 48
PELATIHAN PRIME MOVERS DAN PERALATAN KHUSUS PENUNJANG OPERASI PABRIK BAGI CALON KARYAWAN PT PUSRI
PALEMBANG, SEPTEMBER 2003
KOROSI
Oleh: Dr. Ir. Hj. Tri Kurnia Dewi, M.Sc, Ir. Kasta Ginting, dan Ir. Tamzil Aziz
Desain alat / pipa pada belokan, sebaiknya dibuat sehalus mungkin. Belokan tidak boleh terlalu tajam.
5.2.5. Mencegah terbentuknya sel galvanik
Sel galvanik akan terbentuk jika dua macam logam yang berbeda saling berkontak
langsung secara listrik. Oleh sebab itu demi mencegah korosi galvanik, maka sedapat
mungkin dihindarkan terjadinya kontak secara langsung antara dua macam logam yang
berbeda. Apalagi jika kontak terjadi antara dua macam logam yang berbeda jauh potensial
korosinya.
Adanya kontak secara langsung antara dua macam logam yang berbeda
mengakibatkan terbentuknya situs-situs anoda dan katoda yang saling berhubungan secara
listrik antara satu sama lain dalam media elektrolit lingkungannya, sehingga terbentuklah
sebuah sel elektrokimia yang disebut dengan sel galvanik.
Untuk menghindari terbentuknya sel galvanik ini, maka digunakan bahan isolator
listrik yang dipasang di antara kedua macam logam tersebut sehingga keduanya tidak dapat
berkontak secara langsung.
Jika terjadinya kontak secara listrik antara kedua macam lgam yang berbeda memang
tidak bisa dihindari, maka digunakan bahan penyambung perantara yang memiliki beda
potensial yang tidak terlalu jauh dari kedua macam logam tersebut.
Baik
Daerah rawan korosi erosi/abrasi
Tidak baik
Fakultas Teknik Unsri PT Pusri 49
PELATIHAN PRIME MOVERS DAN PERALATAN KHUSUS PENUNJANG OPERASI PABRIK BAGI CALON KARYAWAN PT PUSRI
PALEMBANG, SEPTEMBER 2003
KOROSI
Oleh: Dr. Ir. Hj. Tri Kurnia Dewi, M.Sc, Ir. Kasta Ginting, dan Ir. Tamzil Aziz
Contoh :
5.3. Pemilihan Material
Bahan konstruksi harus dipilih yang tahan korosi. Apalagi jika lingkungannya
korosif. Ketahanan korosi masing-masing bahan tidak sama pada berbagai macam
lingkungan. Mungkin sesuatu bahan sangat tahan korosi dibanding bahan-bahan lain pada
lingkungan tertentu. Tetapi bahan yang sama mungkin adalah yang paling rawan korosi pada
lingkungan yang berbeda dibanding dengan bahan-bahan yang lain.
Di antara bahan-bahan konstruksi yang sering digunakan adalah :
1. Besi
2. Aluminium
3. Timah hitam
4. Tembaga
5. Nikel
6. Timah putih
7. Titanium
8. Tantalum
5.3.1. Besi
Besi dibuat dari bijih besi. Karena pada proses pembuatannya digunakan kokas
(karbon), maka dalam besi terdapat unsur karbon. Besi yang kadar karbonnya tinggi disebut
Logam antara
Ring isolator
Selubung isolator
Lapis/ring isolator
Fakultas Teknik Unsri PT Pusri 50
PELATIHAN PRIME MOVERS DAN PERALATAN KHUSUS PENUNJANG OPERASI PABRIK BAGI CALON KARYAWAN PT PUSRI
PALEMBANG, SEPTEMBER 2003
KOROSI
Oleh: Dr. Ir. Hj. Tri Kurnia Dewi, M.Sc, Ir. Kasta Ginting, dan Ir. Tamzil Aziz
baja. Baja memiliki kekerasan yang lebih tinggi dibanding besi akibat kehadiran unsur
karbon di dalamnya yang lebih banyak. Di antara macam-macam besi adalah :
a). besi tuang putih
b). besi tuang abu-abu
c). besi tuang mampu tempa
d). besi tuang silikon tinggi
e). besi tuang + Cu
f). besi tuang + Ni + Cr
g). baja biasa
h) baja tahan karat
Besi tuang putih patahannya berwarna putih. Unsur yang terkandung di dalamnya
adalah besi dan karbon, tetapi karbonnya tidak berbentuk unsur C bebas, melainkan berupa
karbida besi (Fe3C) yang berbentuk kristal sehingga tidak berwarna hitam seperti jika C
dalam bentuk karbon bebas. Besi ini mengandung sedikit silikon (Si) yang membuat karbon
tidak berbentuk grafit. Sifat besi ini sangat keras dan rapuh.
Besi tuang abu-abu memiliki komposisi yang tidak jauh berbeda dari besi tuang
putih. Unsur-unsur pembentuknya adalah besi, karbon, dan silika. Karbon dalam besi tuang
abu-abu berada dalam bentuk grafit (C-bebas) yang berupa lempengan-lempengan, sehingga
patahannya berwarna abu-abu. Kadar silikanya lebih tinggi dari besi tuang putih.
Besi tuang mampu tempa berasal dari besi tuang putih yang diberi perlakuan tertentu
(heat treatment) dengan dipanaskan pada suhu dan waktu tertentu, kemudian didinginkan
dengan cara khusus. Karbon berada dalam bentuk gerombolan-gerombolan, dan bukannya
lempengan seperti pada besi tuang abu-abu, sehingga besi ini dapat ditempa.
Besi tuang silikon adalah besi tuang dengan kadar silikon yang dinaikkan sampai 14%
sehingga ketahanan korosinya sangat tinggi pada bermacam-macam lingkungan, kecuali
lingkungan HF. Besi ini memiliki kekerasan oleh adanya SiO2 (=kaca). Di antara besi jenis
ini adalah Duriron (14,5% Si, 0,95% C) yang tahan terhadap korosi karena pembentukan
Fakultas Teknik Unsri PT Pusri 51
PELATIHAN PRIME MOVERS DAN PERALATAN KHUSUS PENUNJANG OPERASI PABRIK BAGI CALON KARYAWAN PT PUSRI
PALEMBANG, SEPTEMBER 2003
KOROSI
Oleh: Dr. Ir. Hj. Tri Kurnia Dewi, M.Sc, Ir. Kasta Ginting, dan Ir. Tamzil Aziz
lapisan pelindung SiO2, Duriklor (Duriron + 3% Mo) yang tahan terhadap HCl dan Cl2 serta
korosi pitting, dan Duriklor 51 ( Duriklor + Cr) yang tahan terhadap suasana oksidatif karena
pembentukan lapis lindung Cr2O3.
Besi tuang yang dipadu dengan Cu membuat logam jadi lebih tahan korosi dan abrasi
dan lebih tahan lingkungan atmosfer serta H2SO4. Sifat mekanisnya juga lebih baik.
Di antara besi tuang yang dicampur dengan Ni dan Cr adalah :
a. Ni-resist (= alloy dari besi tuang abu-abu), mengandung Ni = 14-32% dan Cr = 1,75-5,5%
b. Ni-hard ( = alloy dari besi tuang putih), mengandung Ni = 4% dan Cr = 2%
Besi Ni-hard ini sangat keras dan biasa dipakai untuk lingkungan yang akan menyebabkan
erosi terhadap material. Ia biasa dipakai untuk lingkungan netral dan alkali.
Besi murni = besi ingot (nama dagang a.l. Armco Iron). Besi kasar = wrought iron =
campuran baja berkadar C rendah dengan slag.Slag = hasil samping peleburan bijih besi
(mengandung Mn, Zn, Ca, Mg).
Baja memiliki kadar karbon yang lebih tinggi dari besi. Baja biasa hanya terdiri dari
besi dan karbon, sedangkan baja alloy adalah baja yang sudah ditambah unsur lain, seperti
stainless steel yang sudah ditambah dengan kromium, nikel, dan lain-lain.
Stainless steel adalah sekelompok logam yang tidak bernoda. Hasil korosi di
permukaan logam membentuk lapisan tipis Cr2O3 yang transparan sehingga stainless steel
tidak bernoda jika berkarat. Stainless steel diperoleh dengan mencampur baja dengan
kromium paling sedikit 11%. Pengelompokan stainless steel didasarkan pada standar yang
dikeluarkan oleh:
a). ASTM (American Society for Testing Material)
b). AISI (American Iron & Steel Institute)
c). SAE (Society for Automotive Engineering)
d). UNS (Unified Numbering System)
e). ISO (International Standard Organization)
f). JIS (Japan Iron Standard)
Fakultas Teknik Unsri PT Pusri 52
PELATIHAN PRIME MOVERS DAN PERALATAN KHUSUS PENUNJANG OPERASI PABRIK BAGI CALON KARYAWAN PT PUSRI
PALEMBANG, SEPTEMBER 2003
KOROSI
Oleh: Dr. Ir. Hj. Tri Kurnia Dewi, M.Sc, Ir. Kasta Ginting, dan Ir. Tamzil Aziz
Ada 34 macam stainless steel menurut UNS number, pembedaan tiap macam berupa nomor-
nomor kode, misal:
Tipe 316L menurut UNS number, mengandung C = 3%, Cr = 16-18%, Ni = 10-14%, Mo = 2-3%
Tipe 304 menurut UNS number, mengandung: C = 0,08% maks, Cr = 18-20%, Ni = 8-12%, Si = 1% maks
Stainless steel dapat dikelompokkan ke dalam 4 grup:
1. Baja-baja kromium martensitik
2. Baja-baja non-hardenable feritik (besi alpha)
3. Baja-baja kromium nikel austenitik (besi gamma)
4. Baja-baja age-hardenable
Baja-baja grup 1,2, dan 3 bersifat seperti martensit, ferit, dan austenit. Baja grup 4 dapat
dikeraskan dengan cara age-hardening.
5.3.2. Aluminium
Aluminium membentuk lapisan Al2O3 yang protektif bila ia teroksidasi. Lapisan film
ini tahan dalam suasana asam dan netral, tetapi tidak tahan di lingkungan alkali. Logam ini
banyak dipakai untuk lingkungan udara terbuka yang banyak oksigennya. Produk korosi
aluminium, yaitu Al2O3 adalah transparan dan tidak beracun sehingga logam aluminium
dipakai untuk alat masak.
Sebenarnya potensial korosi aluminium tinggi, tetapi karena pembentukan lapisan
pelindung oksida, maka aluminium tahan korosi. Pembentukan lapis lindung dapat terjadi
secara alamiah, maupun dengan dipaksa, yaitu dengan menggunakan aliran listrik DC
sehingga aluminium terkorosi menjadi Al2O3, seperti pada proses anodising.
Anodising adalah proses pembentukan lapis lindung yang dipercepat dengan bantuan
aliran listrik DC pada permukaan logam yang dilapisi. Besi galvanisasi adalah besi yang
dilapisi dengan aluminium yang teroksidasi di bagian luarnya, membentuk lapisan protektif.
Fakultas Teknik Unsri PT Pusri 53
PELATIHAN PRIME MOVERS DAN PERALATAN KHUSUS PENUNJANG OPERASI PABRIK BAGI CALON KARYAWAN PT PUSRI
PALEMBANG, SEPTEMBER 2003
KOROSI
Oleh: Dr. Ir. Hj. Tri Kurnia Dewi, M.Sc, Ir. Kasta Ginting, dan Ir. Tamzil Aziz
Al2O3. Besi akan tetap terlindungi selama masih ada aluminium di permukaannya. Logam
aluminium murni adalah lunak. Untuk memperbaiki sifat mekanisnya, aluminium dipadukan
dengan logam-logam lain membentuk alloy. Bahan-bahan alloy untuk aluminium adalah :Cr,
Cu, Si, Ti, dan lain-lain. Alloy Al dengan Cu membuat bahan jadi kuat dan tahan tarikan.
5.3.3. Timah hitam
Timah hitam (Pb) murni bersifat lunak/empuk sehingga dapat dibuat pensil 2B. Alloy
logam ini dengan tembaga 0,06% cocok untuk konstruksi lingkungan asam sulfat. Ia juga
bisa dialloy dengan timah putih untuk pipa air minum.
Logam Pb tidak tahan HNO3, HCl dan asam-asam organik, sehingga alooy Pb jarang
digunakan pada lingkungan-lingkungan tersebut.
5.3.4. Tembaga
Tembaga (Cu) bersifat mudah menghantarkan panas, tahan korosi, tahan terhadap
lingkungan atmosfer:
2 Cu + O2(udara) 2 CuO (patina hijau) Logam Cu termasuk logam mulia yang sulit terkorosi. Reaksi katodiknya bukan
pelepasan hidrogen. Artinya ia tidak dimakan asam, kecuali asam-asam oksidator kuat,
karena mengeluarkan oksigen oksidator, seperti H2SO4 pekat. Reaksi katodiknya:
O2 + 2 H2O +