PENCEGAHAN DAN PENGENDALIAN KOROSI
IR. SUNGKONO, M.T.
JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK DAN SAINS UNIVERSITAS
NASIONAL
PENDAHULUAN
KOROSI : PERUSAKAN, PENURUNAN MUTU (LOGAM) AKIBAT TERJADINYA
LINGKUNGANNYA.
MATERIAL DENGAN
REAKSI
KARAT
(RUSTING)
:
ISTILAH
KHUSUS
UNTUK
KOROSI
BESI DAN BAJA.
KOROSI FISIKA,
ADALAH KIMIA,
SUATU
POKOK DISIPLIN
BAHASAN ILMU
YANG SEPERTI
MENYANGKUT
BERBAGAI
METALURGI,
ELEKTROKIMIA,
PEREKAYASAAN DAN TERMODINAMIKA.
FAKTOR YANG MEMPENGARUHI KETAHANAN KOROSI LOGAM
ELEKTRO KIMIA
REKAYASA
FISIKA KIMIA
KETAHANAN KOROSI
METALURGI
TERMO DINAMIKA
LINGKUNGAN KOROSIF
Pada umumnya semua lingkungan korosif dengan berbagai tingkatan.
Contoh : Udara dan embun; air segar; air destilasi; air garam; air
tambang;
atmosfir pedesaan; atmosfir perkotaan; atmosfir industri; uap
dan gaslain; asam-asam minerasl seperti : asam khlorida, asam
sulfat, asam nitrat; asam-asam organik seperti : asam naphthaniat,
asam asetat, asam formiat; alkali; tanah; pelarut; minyak bumi;
minyak sayur; dan berbagai produk makanan.
Pada umumnya material anorganik lebih korosif dibandingkan
material organik.
DAMPAK KOROSI
Korosi membebani peradaban manusia dalam 3 cara :
Dari segi biaya korosi itu sangat mahal
Kasus nyata : Insitut Battelle (USA) tahun 1980 menaksir
kerugian perekonomian USA akibat korosi sebesar US$ 70
milyar/tahun. Kasus nyata : Di Inggris telah dihitung bahwa 1 ton
baja diubah seluruhnya menjadi karat setiap 90 detik. Padahal
energi yang dibutuhkan untuk memproduksi 1 ton baja dari bijih besi
cukup memasok kebutuhan energi satu keluarga selama 3 bulan. Kasus
nyata : Pada 1985, atap sebuah kolam renang di Swiss yang telah
berusia 13 tahun roboh dan menewaskan 12 orang serta melukai banyak
orang. Penyebabnya adalah korosi pada baja tahan karat yang
mendukung 200 ton atap beton bertulang.
Korosi sangat memboroskan sumber daya alam
Korosi sangat tidak nyaman bahkan mendatangkan maut bagi
manusia.
KLASIFIKASI KOROSI MENURUT MEKANISME TERJADINYA :
KOROSI TEMPERATUR RENDAH (LOW TEMPERATURE CORROSION/WET
CORROSION/ELECTROCHEMICAL CORROSION)
REAKSI ELEKTROKIMIA : MISAL KOROSI DI MEDIA YANG MENGANDUNG UAP
AIR ATAU AIR ATAU DI MEDIA ELEKTROLIT.
KOROSI TEMPERATUR TINGGI (HIGH TEMPERATURE CORROSION/ DRY
CORROSION/CHEMICAL CORROSION/OXIDATION
REAKSI KIMIA : MISAL KOROSI PADA RUANG BAKAR, SUDU TURBIN
GAS
SATUAN LAJU KOROSI
Pengurangan berat : g atau mg Berat per satuan luas permukaan
logam : mg/mm2 Berat per satuan luas permukaan per waktu :
mg/dm2.day (mdd); g/cm2.hour; g/m2.hour; mol/cm2.hour Kedalaman
penetrasi per waktu : in/year; in/month, mm/year; mils/year (mpy).
1 mils = 1 milli inch = 0.001 inch. Ekspresi satuan mpy (mils per
year) bisa dihitung dengan rumus :
mpy = 534 W/ . A . tDimana : W : berat spesimen yang hilang, mg
: densitas spesimen uji korosi, g/cm3 A : luas permukaan spesimen,
in2 t : waktu, hour
PERHITUNGAN LAJU KOROSI1. 2.
3.4.
5. 6. 7.
Siapkan beberapa spesimen dari bahan yang akan diukur laju
korosinya Ukur dimensi masing-masing spesimen, dan timbang berat
masingmasing spesimen sebelum uji korosi (W0). Hitung luas
permukaan spesimen (A) Masukkan spesimen dalam media elektrolit
selama waktu tertentu (t1), setelah selesai keringkan dan timbang
berat spesimen pasca uji korosi (W1) Lakukan kembali langkah 4
dengan waktu korosi berbeda Buat kurva hubungan antara selisih
berat/luas vs waktu Tentukan persamaan laju korosi dari kurva
korosi spesimen tersebut.
KOROSI Metode untuk mempelajari korosi : Teori klasik Teori
modern PEMILIHAN BAHAN
Teori Elektrokimia Prinsip Termodinamika
Pemilihan bahan yang tepat akan mengoptimumkan hambatan terhadap
korosi dan sangat mengurangi biaya perawatan yang dibutuhkan selama
waktu pakai dari komponen.
BIAYA PERAWATAN
Biaya
Biaya awal rendah Perawatan tinggi
Biaya awal tinggi Perawatan rendah
Waktu
KOROSI BASAH
TEORI KLASIK (PRINSIP ELEKTROKIMIA)
KOROSI BASAH
TEORI MODERN (PRINSIP TERMODINAMIKA)
TEORI KLASIKReaksi ElektrokimiaKatoda Anoda Elektrolit Kontak
Pol. aktivasi Polarisasi Pol . konsentrasi
Elektrokimia
Pasivasi
Tiga Aspek Peninjauan Korosi
Lingkungan (Elektrolit)
Oksigen/oxidizer Agitasi/pengadukan Suhu, bakteri, konsentrasi,
pasangan galvanik, pH, elektrolit, komposisi Kondisi permukaan,
struktur, pengotor, batas butir, kristal dual phases
Metalurgi (Logam)
ASPEK ELEKTROKIMIA
1. 2. 3.
REAKSI ELEKTROKIMIA PASIVASI POLARISASI
REAKSI ELEKTROKIMIA Anoda melepaskan elektron (terkorosi)
M
M n+ + n e H2
Katoda menerima elektron, reaksinya ada beberapa kemungkinan
:
Evolusi Hidrogen : 2 H + + 2 e Reaksi Oksigen (di Udara) : O2 +
2 e Reaksi Oksigen (Asam) : O2 + 4 H + + 4 e Reduksi Logam : M 3+ +
e M 2+
O
2-
Reaksi Oksigen (Basa dan netral) : O2 + 2 H2O + 4 e Reaksi
Pengendapan : M + + e M0
2 H 2O
4 OH -
Contoh : besi dalam larutan asam Fe + 2 HCl FeCl2 + H2 Fe
2H+
Fe 2+ + 2 e - (Oksidasi) + 2eH2 (Reduksi)
ELEKTRODAAnoda Elektroda Katoda
(Terkorosi) (Terproteksi/tak terkorosi)
Potensial Anoda lebih rendah dibandingkan potensial Katoda.
Korosi akan terjadi bila ada 4 komponen : 1. 2. 3. 4.
Anoda Katoda Elektrolit Kontak metalik
4
1
2
3
ARUS LISTRIK PADA ELEKTRODA Arus listrik mengalir dari elektroda
dengan potensial tinggi (Katoda) menuju
elektroda dengan potensial rendah (Anoda)
Sedangkan arus elektron (e) mengalir dari elektroda dengan
potensial
rendah (Anoda) menuju elektroda dengan potensial tinggi
(Katoda)4 ei
1 3
2
ANODA Karena Anoda terpaksa mengalirkan elektronnya via kontak
metalik ke
Katoda, maka agar tidak kelebihan muatan positip, maka anoda
terpaksa juga melepaskan proton (ion positip) yang bermassa ke
elektrolit. Ion positip tersebut (M+) bereaksi dengan ion negatip
dari elektrolit (X-) membentuk endapan yang melekat di anoda
sebagai karat (MX) atau mengendap di elektrolit . Anoda berkurang
massanya.
KATODA Karena Katoda menerima elektronnya dari Anoda, maka pada
permukaan
Katoda terjadi reaksi Katodik, dimana elektron akan berada di
permukaan Katoda dan bereaksi dengan ion positip dari elektrolit
misalnya H+ membentuk molekul H2 yang berupa gelembung gas. Dengan
demikian Katoda terproteksi.
LOGAM BESI DI LINGKUNGAN AIR Bagaimana reaksi di Anoda dan
Katoda? Misalnya Anoda Besi (Fe) dan Katoda Emas (Au) di lingkungan
Air (H2O)
REAKSI ANODA DAN KATODA Reaksi Anoda : reaksi oksidasi,
melepaskan elektron
Fe Fe 2+ + 2 e Reaksi di Katoda : reaksi reduksi, menerima
elektron Ada beberapa kemungkinan reaksi yang bisa terjadi M n+ + n
e M (mengendap) Pembentukan gas Hidrogen : 2 H + + 2 e H2 Reduksi
Oksigen (Asam) : O2 + 4 H+ + 4 e2 H2O Reduksi Oksigen (Basa/netral)
: O2 + 2 H2O + 4 e4 OH Reduksi ion logam : Fe 3+ + e Fe 2+
-
REAKSI DI ANODA DAN KATODA
LOGAM DALAM MEDIA ELEKTROLIT
Logam A = B dimasukkan dalam elektrolit yang berbeda yaitu
elektrolit C dan D yang dipisahkan oleh sekat berpori.Bila A dan B
dihubungkan akan terjadi beda potensial karena dicelup dalam
larutan yang berbeda (sel elektrokimia)
RANGKUMAN Arus listrik (i) akan mengalir dari elektroda satu ke
yang lain karena
adanya beda potensial antar elektroda. Sel Galvanik Sel Aerasi
Diferensial Sel Elektrokimia
Beda potensial bisa disebabkan oleh : 1. 2. 3.
Aliran arus listrik (i) berlawanan arah dengan arah elektron.
Logam dengan potensial elektroda (PE) yang lebih rendah
terhadap
pasangannya akan berperan sebaga Anoda (terkorosi), yang PE nya
tinggi sebagai Katoda (terproteksi).
Anoda mengeluarkan e- sehingga kelebihan muatan (+). Agar
logam
(Anoda) berada dalam kondisi seimbang maka muatan (-) berupa ion
M dilepaskan di dalam elektrolit.
