RANCANG BANGUN ALAT UJI KOROSI SALT SPRAY

CHAMBER DAN PERHITUNGAN HEAT TRANSFER

PADA CHAMBER

Skripsi

Oleh :

YOSEP PURNAMA

003201305006

PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN

FAKULTAS TEKNIK

PRESIDENT UNIVERSITY

2017

i

LEMBAR PERNYATAAN KEASLIAN

Saya yang bertanda tangan dibawah ini, mahasiswa Program Studi Teknik Mesin,

Fakultas Teknik, President University.

Nama : Yosep Purnama

NIM : 003201305006

Menyatakan dengan sesungguhnya bahwa Tugas Akhir dengan Judul Rancang

Bangun Alat Uji Korosi Salt Spray Chamber dan Perhitungan Heat Transfer

pada Chamber, adalah:

Dibuat dan diselesaikan sendiri dengan menggunakan standar literatur, hasil

kuliah, Rancang bangun penelitian, bimbingan dari dosen, serta jurnal acuan

yang tertera dalam referensi pada tugas akhir ini.

Bukan merupakan duplikasi karya tulis yang telah dipublikasikan atau

pernah dipakai untuk mendapatkan gelar sarjana di perguruan tinggi lain,

kecuali bagian-bagian tertentu digunakan sebagai referensi pendukung untuk

melengkapi sumber informasi.

Bukan merupakan karya tulis terjemahan dari kumpulan buku-buku atau

jurnal acuan yang tertera dalam referensi pada tulisan tugas akhir saya.

Jika terbukti saya tidak memenuhi apa yang telah dinyatakan seperti diatas, maka

tugas akhir saya ini akan dibatalkan.

Cikarang, Mei 2017

Yang membuat pernyataan,

Yosep Purnama

ii

LEMBAR PENGESAHAN

TUGAS AKHIR

TEKNIK MESIN

RANCANG BANGUN ALAT UJI KOROSI SALT SPRAY

CHAMBER DAN PERHITUNGAN HEAT TRANSFER

PADA CHAMBER

Disusun oleh : Yosep Purnama

NIM : 003201305006

Program Studi : Teknik Mesin

Telah diperiksa dan disetujui untuk diajukan serta dipertahankan dalam

ujian komprehensif guna memperoleh gelar Sarjana Teknik pada

Fakultas Teknik President University

Cikarang, Mei 2017

Menyetujui,

Dosen pembimbing I Dosen pembimbing II

(Dr. Ir. Erwin Siahaan, M.Si) (Dr. Eng. Ir. Rudi Suhradi Rachmat, M.Eng)

iii

Motto

“Hari ini harus lebih baik dari hari kemarin, dan hari esok

harus lebih baik dari hari ini”

كان من ــو امسھ من خـــیر یومــھ ـــح فھ كان ومن ,راب ــو أمسھ من ســواء یومــھ كان ومن ,خاســر فھ یومــھ

سھ من شــر ــو ام ھالك فھ

“Barangsiapa yang harinya (hari ini) lebih baik dari sebelumnya, maka ia telah

beruntung, barangsiapa harinya seperti sebelumnya, maka ia telah merugi, dan

barangsiapa yang harinya lebih jelek dari sebelumnya, maka ia tergolong orang-orang

yang terlaknat”, (Sayidina Ali Ra)

حمن حیم الر بسم الله الر

اتقوا آمنوا الذین أیھا یا واتقوا ◌ لغد قدمت ما نفس ولتنظر الله إن ◌ الله تعملون بما خبیر الله

"Hai orang-orang yang beriman, bertakwalah kepada Allah dan hendaklah setiap diri

memperhatikan apa yang telah disiapkannya untuk hari esok, dan bertakwalah kepada

Allah, sesungguhnya Allah Maha Mengetahui apa yang kamu kerjakan."

(Qs. Al-Hasyr [59]: 18)

iv

ABSTRAK

Rancang bangun alat uji korosi sall spray chamber menggunakan standar

ASTM B117-09. Alat ini digunakan untuk mengetahui laju korosi suatu material baja.

Terjadinya korosi tidak dapat dicegah namun dapat dikendalikan, salah satu cara

pengendalian korosi yaitu pemilihan material. Dengan menggunakan material yang

memiliki ketahan korosi yang tinggi diharapkan tidak terjadi kegagalan dalam

membuat sebuah kontruksi. Untuk mengetahui ketahan terhadap korosi maka

diperlukan uji korosi menggunakan salt spray chamber.

Dalam merancang dan membuat alat uji salt spray chamber agar parameter

yang dibutuhkan sesuai standar metode pengujian maka alat ini dirancang dan dibuat

berdasarkan standar ASTM B117-09, selain mengacu pada standar tersebut rancang

bngun alat uji korosi ini juga mereferensi dengan mempelajari standar ISO, dan JIS

dalam pembuatan alat tersebut. Dengan dibuatnya alat ini diharapkan mampu

melakukan pengujian terhadap sebuah spesimen suatu material baja. Selain pengujian,

perhitungan heat transfer serta analisa di daerah chamber diperlukan untuk

menentukan heat lost yang terjadi dan power heater yang dibutuhkan.

Dari hasil pengujian pengumpulan semprot kabut garam didapat 1.5 ml larutan

garam dalam colecting cup dengan daerah luas 80��� dalam waktu 1 jam yang

dilakukan pada dua posisi, sehingga untuk pemerataan kabut garam tersebut sudah

sesuai dengan standar ASTM B117 pengumpulan semprot kabut garam 1-2 ml/jam.

Parameter berikutnya yaitu temperatur pada chamber harus dijaga pada temperatur

35° ±2℃ dari hasil pengujian temperatur sudah sesuai dengan standar ASTM B117.

Dari hasil pengujian material plat JIS G 3141 SPCC (Steel Plate Cold Rolled Coiled)

dimensi 76 x 127 x 0.7 mm selama 48 jam dengan metode pengujian.neutral salt

spray hasil dari perhitungan laju korosi didapat laju korosi sebesar 27.4665mpy .

Dari hasil rancang bangun alat uji salt spray chamber didapat pengetahuan

tentang sistem kerja alat uji korosi salt spray chamber. Selain mengetahui sistem

kerja alat diperoleh juga cara pengujian laju korosi suatu material baja. Kemudian

menambah pengetahuan tentang proses pemesinan dalam pembuatan kontruksi

chamber.

Kata Kunci: Salt spray chamber , Heat transfer , dan Uji korosi

v

ABSTRACT

The design of sall spray chamber corrosion test using ASTM B117-09

standard. This tool is used to determine the rate of corrosion of a steel material. The

occurrence of corrosion can not be prevented but can be controlled, one of them to

controlling the corrosion of material selection. By using materials that have high

corrosion resistance expected no failure in making a construction. For corrosion

resistance, corrosion test is required using salt spray chamber.

In designing and producing a salt spray chamber test apparatus for the

required parameters to be standardized for the test method, the tool is designed and

manufactured according to ASTM B117-09 standards, in addition to the standards

mentioned, the design of this corrosion test apparatus also refers by studying ISO

standards and JIS In the manufacture of such tools. By making this tool is expected to

be able to test a specimen of a steel material. In addition to testing, heat transfer

calculations and analysis in the chamber daerah are needed to determine the heat lost

and the required power heater.

From the result of spray salt collecting test obtained 1.5 ml salt solution in

colecting cup with wide daerah 80 ��� within 1 hour done in two positions, so for

equalization of salt fog is in accordance with standard ASTM B117 collecting salt

spray 1-2 ml / hr. The next parameter is that the temperature of the chamber must be

maintained at 35 ° ± 2 ℃ from the temperature test results in accordance with ASTM

B117 standard. From the test result of plate material JIS G 3141 SPCC (Steel Plate

Cold Rolled Coiled) dimension 76 x 127 x 0.7 mm for 48 hours with test

method.neutral salt spray result from corrosion rate calculation got corrosion rate

equal to 27.4665 mpy.

From the design result of test equipment salt spray chamber obtained

knowledge about working system of corrosion salt spray chamber. In addition to

knowing the working system of the tool also obtained how to test the corrosion rate of

a steel material. Then add knowledge about machining process in making chamber

construction.

Keywords: Salt spray chamber, Heat transfer, and Corrosion test

vi

KATA PENGANTAR

Alhamdulillah, puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah SWT yang

telah melimpahkan nikmat dan karunia-NYA, sehingga penulis dapat menyelesaikan

laporan skripsi dengan judul “RANCANG BANGUN ALAT UJI KOROSI SALT

SPRAY CHAMBER DAN PERHITUNGAN HEAT TRANSFER PADA

CHAMBER”, tepat pada waktunya. Laporan ini dibuat sebagai syarat untuk

memperoleh gelar sarjana teknik mesin di fakultas teknik President University. Dalam

menyelesaikan laporan ini tidak terlepas dari dukungan banyak pihak, untuk itu

penulis ingin menyampaikan terimakasih kepada:

1. Ibu Dr. Lydia Anggraini, S.T, M.Eng, selaku Kepala Program Studi Teknik Mesin

sekaligus dosen pembimbing yang telah memberikan bimbingan, saran dan

masukan kepada penulis dalam menyelesaikan laporan ini.

2. Bapak Dr. Eng. Ir. Rudi Suhradi Rachmat, M.Eng, yang telah memberikan

masukan dalam pembuatan alat serta laporan.

3. Bapak Dr. Ir. Erwin Siahaan, M.Si, yang telah memberikan masukan dalam

pembuatan alat serta laporan.

4. Dosen pengajar dan juga staf di lingkungan President University yang telah

membantu dalam proses dan selesainya laporan ini.

5. Orang tua tercinta yang selalu memberikan doa, semangat dan dukungan kepada

penulis dalam banyak hal, sehingga penulis dapat menyelesaikan penulisan

laporan ini.

6. Keluarga yang senantiasa menjadi tempat untuk berbagi dalam setiap suka dan

duka.

7. Teman-teman satu angkatan jurusan Teknik Mesin President University, yang

telah memberikan semangat, motivasi dan bantuan dalam menyelesaikan setiap

problem dalam perkuliahan, terutama dalam menyelesaikan laporan skripsi ini.

8. Semua pihak yang telah membantu penulis dalam melakukan kegiatan penelitian

sampai menyelesaikan laporan ini.

Semoga Allah Yang Maha Kuasa selalu memberikan rahmat dan berkah atas semua

dukungan dan bantuan dari semua pihak. Penulis sadar dalam menyusun laporan ini

vii

menemui beberapa kesulitan dan hambatan. Di samping itu juga menyadari bahwa

penulisan laporan ini masih jauh dari sempurna dan masih banyak kekurangan-

kekurangan lainnya, untuk itu penulis mengharapkan saran dan kritik yang

membangun dari semua pihak. Penulis berharap laporan ini dapat bermanfaat bagi

penulis pribadi dan bagi pembaca pada umumnya.

Cikarang, Mei 2017

Penulis:

Yosep Purnama

viii

DAFTAR ISI

LEMBAR PERNYATAAN KEASLIAN .................................................................... i

LEMBAR PENGESAHAN ....................................................................................... ii

Motto ........................................................................................................................ iii

ABSTRAK ............................................................................................................... iv

ABSTRACT ................................................................................................................ v

KATA PENGANTAR .............................................................................................. vi

DAFTAR ISI .......................................................................................................... viii

DAFTAR SIMBOL .................................................................................................. xi

DAFTAR TABEL ................................................................................................... xii

DAFTAR GAMBAR .............................................................................................. xiii

DAFTAR LAMPIRAN ........................................................................................... xv

BAB I PENDAHULUAN .......................................................................................... 1

1.1. Latar Belakang ............................................................................................... 1

1.2. Perumusan Masalah ....................................................................................... 1

1.3. Batasan Masalah ............................................................................................ 2

1.4. Tujuan dan Manfaat ....................................................................................... 2

1.5. Sistematika Penulisan Laporan ....................................................................... 2

BAB II LANDASAN TEORI .................................................................................... 4

2.1. Korosi ............................................................................................................ 4

2.1.1. Prinsip Korosi..................................................................................... 4

2.1.2. Jenis-jenis Korosi ............................................................................... 5

2.1.3. Cara Pengandalian Korosi .................................................................. 7

2.1.4. Faktor-Faktor Yang Mempengrui Laju Korosi .................................. 10

2.1.5. Perhitungan Laju Korosi ................................................................... 11

2.2. Salt spray Chamber ...................................................................................... 11

1.2.1. Desain Chamber ............................................................................... 12

1.2.2. Polimer ............................................................................................. 12

1.2.3. Heat Transfer Chamber .................................................................... 14

2.3. Pneumatik Spray Nozzle (Twin-Fluid) .......................................................... 15

2.3.1. Klasifikasi Ukuran Droplet ............................................................... 15

2.3.2. Sistem Pencampuran Udara dan Cairan ............................................ 15

ix

2.3.3. Sistem Pengumpanan Cairan ............................................................ 15

2.3.4. Spray Pattern ................................................................................... 16

2.3.5. Spray Angle ...................................................................................... 16

2.4. Salt Spray Test ............................................................................................. 17

2.4.1. Neutral Salt Spray (NSS) .................................................................. 17

2.5. Faktor-faktor Pengaruh Salt Spray Test ........................................................ 18

2.6. Cara Penangan Masalah yang Terjadi Pada Salt spray Test .......................... 19

2.6.1. Laju Pengumpulan Rendah ............................................................... 19

2.6.2. Laju Pengumpulan Tingi .................................................................. 19

2.6.3. Laju Pengumpulan Tidak Merata ...................................................... 19

BAB III METODE PERANCANGAN DAN CARA KERJA SISTEM .................... 20

3.1. Tempat Perancangan .................................................................................... 20

3.2. Alat dan Bahan ............................................................................................ 20

3.2.1. Alat yang Digunakan ........................................................................ 20

3.2.2. Bahan yang Diperlukan .................................................................... 24

3.3. Desain Perancangan ..................................................................................... 26

3.3.1. Karakterisasi Alat ............................................................................. 27

3.3.2. Rancangan Kontruksi Salt Spray Chamber ....................................... 27

3.3.3. Pembuatan Kontruksi Salt Spray Chamber ....................................... 31

3.4. Prinsip Kerja Salt spray Chamber ................................................................ 35

3.5. Perangkat Salt spray Chamber Test yang Siap Dirakit .................................. 36

3.6. Tahap Pengujian Salt Spray Chamber .......................................................... 37

BAB IV HASIL DAN ANALISIS ........................................................................... 39

4.1. Hasil Perancangan Alat Uji Korosi Salt spray Chamber ............................... 39

4.2. Hasil Uji Korosi Pada Plat Baja.................................................................... 40

4.3. Perhitungan Sudut Pada Chamber ................................................................ 42

4.4. Perhitungan Heat Transfer pada Chamber .................................................... 43

4.3.1. Perhitungan Temperatur Pada Dinding Insulasi Udara ...................... 43

4.3.2. Perhitungan Temperatur Permukaan Heater dan Waktu Pre-Heating 44

4.3.3. Perhitungan Heat Lost Chamber ....................................................... 45

4.3.4. Perhitungan Heat Lost Radiasi, Konveksi, dan Konduksi .................. 47

4.3.5. Perhitungan Besarnya Power Heater yang Dibutuhkan ..................... 50

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ................................................................... 51

DAFTAR PUSTAKA .............................................................................................. 52

x

LAMPIRAN ............................................................................................................ 53

xi

DAFTAR SIMBOL

R : Konstanta gas (8314,41 J/kg mol.K)

T : Temperatur absolut

L : Panjang

A : Luas Daerah

V : Volume

� : Kecepatam

� : Berat jenis

W : Berat

� : Massa

P : Tekanan

q : Heat flux

c : Specific heat

k : Thermal conductivity

h : Convection heat-transfer coefficient

Q : Heat Lost

Sc : Schmidt number

Pr : Printel number

�� : Nussel number

Gr : Grashof number

� : Tegangan permukaan

� : Emisivity

S : Shape factor

�� : Hambatan

TSC : Theori spray coverage

TSA : Theori spray angle

t : Waktu, (jam)

mpy : Milli inch per year

xii

DAFTAR TABEL

Tabel II.1. Temperatur leleh proses thermoplastik................................................ 13

Tabel II.2. Metode pengujian ............................................................................... 17

Tabel II.3. Bagian-bagian pada chamber .............................................................. 29

Tabel II.4. Komposisi kimia material SPCC. ....................................................... 41

Tabel II.5. Perhitungan shape factor chamber luar ............................................... 46

Tabel II.6. Perhitungan shape factor chamber dalam ........................................... 47

xiii

DAFTAR GAMBAR

Gambar II.1. Korosi merata ................................................................................... 5

Gambar II.2. Korosi galvanik................................................................................. 6

Gambar II.3. Korosi celah ...................................................................................... 6

Gambar II.4. Korosi sumuran ................................................................................ 7

Gambar II.5. Korosi batas butir ............................................................................. 7

Gambar II.6. Skema heat transfer ........................................................................ 14

Gambar II.7. Sistem campuran udara dan larutan external ................................... 15

Gambar II.8. Sistem siphon ................................................................................. 16

Gambar II.9. Full cone spray pattern .................................................................. 16

Gambar II.10. Spray angle .................................................................................... 16

Gambar II.11. Theorical spray coverage ............................................................... 17

Gambar III.1. Mesin bubut horizontal.konvensional (Model: 530X1100) .............. 20

Gambar III.2. Mesin gerinda tangan Bosch GWS 5-100 ......................................... 21

Gambar III.3. Mesin milling dan drill Krisbow (Model: KW1500010) .................. 21

Gambar III.4. Jigsaw Bosch .................................................................................. 22

Gambar III.5. Bor tangan Metabo.......................................................................... 22

Gambar III.6. Cutter akliric Tajima (Model: LC-701) ........................................... 22

Gambar III.7. Mesin bending akrilic 400 mm dan 600 mm .................................... 23

Gambar III.8. Mistar baja ...................................................................................... 23

Gambar III.9. Penyiku ........................................................................................... 23

Gambar III.10. Kompresor NLG (Model: AC1001) ............................................. 24

Gambar III.11. Lembaran akrilic ......................................................................... 24

Gambar III.12. Akrilic siku ................................................................................. 25

Gambar III.13. Lem Polyacryl ............................................................................. 25

Gambar III.14. Selang pneumatik diameter 12 mm .............................................. 25

Gambar III.15. Rod material plastik nylon diameter 70 mm ................................. 26

Gambar III.16. Flow chart perancangan alat ........................................................ 26

Gambar III.17. Kontruksi salt spray chamber ...................................................... 27

Gambar III.18. Dimensi dan bagian salt spray chamber ...................................... 28

Gambar III.19. Posisi untuk pemotong bagian-bagian pada chamber ................... 31

Gambar III.20. Proses drilling inner chamber bagian bawah dan kanan ............... 32

xiv

Gambar III.21. Proses drilling outer chamber bagian bawah dan kanan ............... 32

Gambar III.22. Proses pengelaman siphon, chamber luar dan dalam .................... 33

Gambar III.23. Proses bending tutup chamber ..................................................... 33

Gambar III.24. Dudukan thermocouple dan sambungan lurus .............................. 34

Gambar III.25. Pengunci chamber ....................................................................... 34

Gambar III.26. Tempat spesimen ......................................................................... 35

Gambar III.27. Proses perakitan slat spray test .................................................... 37

Gambar IV.1. Hasil pengumpulan kabut garam .................................................. 39

Gambar IV.2. Diagram alir pengujian ................................................................ 40

Gambar IV.3. A. Sebelum pengujian, B. Setelah pengujian................................ 41

Gambar IV.4. Sudut mist generation regulator .................................................. 42

Gambar IV.5. Analogi electrical heat lost .......................................................... 43

Gambar IV.6. Aktual pengukuran T1 (permukaan insulasi)................................ 44

Gambar IV.7. Shape factor ................................................................................ 46

Gambar IV.8. Dimensi chamber luar dan dalam ................................................ 46

xv

DAFTAR LAMPIRAN

Lampian 1. Jadwal Pelaksanaan Pembuatan Salt Spray Chamber .......................... 53

Lampian 2. Theoretical Spray Width ..................................................................... 54

Lampian 3. Properties of Saturasi Water .............................................................. 55

Lampian 4. Thermal Condutivity of Varioues Material at 0º C .............................. 56

Lampian 5. Coefficient Csf and n for Various Fluid-Surface Combination ............ 57

Lampian 6. Surface Tension of Liquid-Vapor Interface for Water ......................... 58

Lampian 7. Approximate Value of Convection Heat-transfer Coefficients ............. 58

Lampian 8. Nama dan Spesifikasi Alat .................................................................. 59

Lampian 9. Hasil Validasi Alat ............................................................................. 60

Lampian 10. Dokumentasi ...................................................................................... 62

1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Korosi merupakan suatu kendala bagi para insinyur ketika akan

merancang suatu alat dengan berbahan dasar logam. Logam adalah sumber

daya yang tidak dapat diperbaharui dan sering terjadi masalah pada logam

berupa korosi. Korosi mengakibatkan kerugian baik dari segi ekonomis

maupun segi struktural. Salah satu pengujian laju korosi yang dilakukan di

laboratorium yaitu menggunakan alat uji salt spray chamber, di dalam mata

kuliah korosi dituntut untuk mengerti dan memahami serta mampu

mempraktekannya, agar mampu mempraktrekannya serta memahami materi

tentang korosi. Dikarenakan alat uji tersebut belum tersedia di laboratorium

President University maka kami mencari referensi serta standar dalam

membuat alat tersebut dan menjadikannya sebagai bahan karya tulis dan

dengan harapan alat tersebut dapat dibuat dan dijadikan alat praktek ketika

mempelajari mata kuliah tentang korosi. Dalam membuat suatu alat uji yang

dapat digunakan untuk mengetahui laju korosi terhadap suatu material baja,

maka rancang bangun alat uji tersebut dibuat menggunakan suatu standar agar

hasil pengujian mendapatkan data yang akurat serta pembuatan alat yang

sesuai dengan spesifikasi yang dibutuhkan dengan biaya yang tidak terlalu

mahal serta proses pembuatan yang dapat dikerjakan dengan proses

pemesinan yang tersedia di laboratorium President University.

1.2. Perumusan Masalah

Berdasarkan latar belakang tersebut dapat dirumuskan permasalahan yang ada

yaitu:

1. Bagaimana perancangan salt spray chamber yang benar sesuai standar

ASTM yang telah ditentukan untuk mengukur laju korosi suatu material

logam.

2. Bagaimana aplikasi perhitungan heat lost yang terjadi dalam chamber saat

dilakukan uji semprot kabut garam serta power heater yang dibutuhkan.

2

1.3. Batasan Masalah

Dari perumusan masalah di atas, batasan masalah yang di bahas adalah:

1. Perancangan dilakukan dengan mengacu pada Standar ASTM B117-09.

2. Hanya membahas bagian pada chamber.

3. Tidak melakukan pengukuran droplet yang terjadi di daerah spesimen dan

chamber.

4. Tidak membahas bagian salt solution, automizer, tank saturasi serta sistem

kontrol.

5. Mengunakan media korosif NaCl

6. Metode pengujian spesimen yang digunakan yaitu Neutral Salt spray

(NSS).

1.4. Tujuan dan Manfaat

Tujuan dan manfaat yang ingin diperoleh adalah:

1. Menghasilkan alat uji korosi salt spray chamber yang baik agar dapat

melakukan pengujian pada spesimen untuk mengukur laju korosi pada

suatu material logam sesuai dengan standar ASTM B117.

2. Menambah wawasan tentang ilmu korosi mahasiswa/mahasiswi teknik

mesin President University mengenai proses pembuatan dan cara kerja salt

spray chamber.

3. Mengetahui dan mampu melakukan perhitungan laju korosi yang terjadi

pada suatu material logam dengan menggunakan alat tersebut.

1.5. Sistematika Penulisan Laporan

Dalam melakukan penulisan laporan ini terdiri dari 5 bab yaitu:

BAB I PENDAHULUAN

Dalam bab ini berisi tentang latar belakang, perumusan masalah,

tujuan dan manfaat, batasan masalah serta sitematika penulisan

laporan.

3

BAB II LANDASAN TEORI

Dalam bab ini akan dibahas mengenai teori-teori yang berkaitan

dengan salt spray chamber.

BAB III METODE PERANCANGAN DAN CARA KERJA SISTEM

Dalam bab ini akan dibahas mengenai metode, diagram alir dan

proses yang dilakukan dalam melakukan penelitian.

BAB IV HASIL DAN ANALISIS

Dalam bab ini akan dibahas mengenai hasil dari penelitian dan

analisis yang dilakukan.

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

Dalam bab ini berisi tentang kesimpulan yang sudah didapat dalam

melakukan penelitian dan juga saran yang diharapkan dapat

bermanfaat bagi masyarakat umum.

4

BAB II

LANDASAN TEORI

2.1. Korosi

Korosi diartikan sebagai degradasi atau kerusakan material yang disebabkan

oleh reaksi dengan lingkungan. Dengan kata lain korosi merupakan serangan yang

merusak logam karena logam bereaksi secara kimia dengan lingkungan sehingga

menyebabkan menurunnya sifat material. Korosi dapat berlangsung sangat cepat atau

lambat. Korosi merupakan proses atau reaksi elektrokimia yang bersifat alamiah dan

berlangsung dengan sendirinya, sehingga korosi tidak dapat dicegah tetapi dapat

dikendalikan lajunya sehingga memperlambat proses perusakannya [1]:

2.1.1. Prinsip Korosi

Proses korosi yang terjadi pada logam sebagian besar merupakan sebuah

proses reaksi elektrokimia, yang melibatkan transfer elektron dari satu jenis material

ke material yang lain. Reaksi elektrokimia terjadi jika ada dua reaksi setengah sel,

yaitu reaksi setengah sel yang memproduksi elektron yang disebut reaksi anodik atau

oksidasi, dan satu reaksi setengah sel yang mengkonsumsi elektron yang disebut

reaksi katodik atau reduksi [1].

Berikut ini merupakan contoh dari kedua reaksi tersebut:

1. Reaksi anodik pada proses korosi

Korosi logam: M → M+n

+ ne- (II.1)

Oksidasi ion ferrous: Fe2+

→ Fe3+

+ e- (II.2)

2. Evolusi Oksigen: 2H2O → O2 + 4H + 4e- (II.3)

3. Reaksi katodik pada proses korosi

Evolusi hidrogen: 2H+ + 2e → H2 (II.4)

Reduksi oksigen (asam):O2 + 4H+ + 4e → 2H2O (II.5)

Reduksi oksigen (netral/basa):O2 + 2H2O + 4e → 4OH-

(II.6)

Reduksi ion logam: M+3

+ e → M+2

(II.7)

Deposisi logam: M+ + e → M (II.8)

Sedangkan proses korosi yang terjadi pada baja (Fe) sebagai berikut:

5

1. Reaksi anodik pada baja adalah reaksi oksidasi atau penguraian baja menjadi

ion. Berdasarkan pada persamaan (II.1), reaksi anodik pada baja dapat ditulis

sebagai berikut:

Fe → Fe2+

+ 2e (II.9)

Reaksi katodik yang terjadi adalah:

O2 + 2H2O + 4e → 4OH-

(II.10)

2. Kemudian dari persamaan (II.9) dan persamaan (II.10) didapat:

2Fe + 2H2O + O2 → 2Fe2+

+ 4OH- → 2Fe (OH)2

3. Selanjutnya ferrous hydroxide (Fe(OH)2) yang terjadi akan bereaksi

(teroksidasi) secara alami oleh air dan udara membentuk ferric hydroxide

kemudian menjadi hydrated ferric oxide sebagai berikut :

2Fe (OH)2 + H2O + 1/2 O2 → 2Fe(OH)3

2Fe (OH)3 → Fe2O3H2O + 2H2O

2.1.2. Jenis-jenis Korosi

Bentuk kerusakan yang dihasilkan berdasarkan penyebab korosi seperti

lingkungan tempat terjadinya korosi, maupun jenis material yang bereaksi,

korosi terbagi menjadi, diantaranya adalah [1]:

2.1.1.1. Korosi Merata

Korosi merata merupakan korosi yang terjadi secara merata pada

semua permukaan logam yang disebabkan oleh reaksi kimia atau elektrokimia.

Korosi ini terjadi pada permukaan yang terekspos pada lingkungan korosif.

Korosi ini mengakibatkan penipisan pada permukaan yang kemudian

menyebabkan kegagalan karena ketidak mampuan material dalam menahan

beban.

Gambar II.1. Korosi merata

6

2.1.1.2. Korosi Galvanik

Korosi galvanik terjadi karena adanya beda potensial antara dua logam

yang berada pada fluida atau media konduktif dan korosif. Akibatnya, logam

dengan ketahanan terhadap korosi yang rendah akan mengalami laju korosi

lebih tinggi dibandingkan dengan logam yang memiliki ketahanan terhadap

korosi tinggi atau perbedaan potensial yang dimiliki. Pada kasus ini terbentuk

sebuah sel galvanic, dengan logam berpotensial korosi lebih tinggi sebagai

anoda dan logam yang berpotensial korosi lebih rendah sebagai katoda.

Gambar II.2. Korosi galvanik [1]

2.1.1.3. Korosi Celah

Korosi celah yaitu sel korosi yang diakibatkan oleh perbedaan

konsentrasi zat asam. Korosi ini terjadi karena celah sempit terisi elektrolit (air

dengan pH rendah) maka terjadilah suatu sel korosi dengan katodanya

permukaan sebelah luar celah yang basa dengan air yang lebih banyak

mengandung zat asam sehingga bersifat anodic. Korosi yang terjadi di sela-

sela gasket, sambungan bertindih, sekrup-sekrup atau kelingan yang terbentuk

oleh kotoran-kotoran endapan atau timbul dari produk-produk karat.

Gambar II.3. Korosi celah [1]

7

2.1.1.4. Korosi Sumuran

Korosi ini terjadi karena adanya serangan korosi lokal yang terjadi

pada permukaan logam yang akhirnya menyebabkan terjadinya lubang pada

permukaan tersebut. Korosi ini biasanya disebabkan oleh chloride atau ion

yang mengandung chlorine. Arah perkembangan korosi tidak menyebar ke

seluruh permukaan logam, melainkan menusuk kearah ketebalan logam yang

mengkibatkan kebocoran pada suatu kontruksi.

Gambar II.4. Korosi sumuran [1]

2.1.1.5. Korosi Batas Butir

Di daerah batas butir memilki sifat yang lebih reaktif. Banyak-

sedikitnya batas butir akan sangat mempengaruhi kegunaan logam tersebut.

Jika semakin sedikit batas butir pada suatu material maka akan menurunkan

kekuatan material tersebut. Jika logam terkena karat, maka di daerah batas

butir akan terkena serangan terlebih dahulu dibandingkan daerah yang jauh

dari batas butir. Serangan yang terjadi pada daerah batas butir dan daerah yang

berdekatan dengan batas butir hal ini biasa disebut intergranular corrosion.

Gambar II.5. Korosi batas butir [1]

2.1.3. Cara Pengandalian Korosi

2.1.3.1. Seleksi Material

Dalam merancang suatu kontruksi perlu diperhatikan dalam pemilihan

material yang digunakan. Metode umum yang sering digunakan dalam

pencegahan korosi yaitu pemilihan logam yang tahan terhadap lingkungan

8

korosif. Ketahanan korosi masing-masing material tidak sama pada berbagai

macam lingkungan. Jenis material ada yang sangat tahan korosi dibanding

material lainnya lain pada lingkungan tertentu. Tetapi material yang sama

mungkin adalah yang paling rawan korosi pada lingkungan yang berbeda

dibanding dengan material yang lain.

2.1.3.2. Desain

Pada tahahapan desain hendaknya sudah direncanakan dalam

pengendalian korosi. Para pakar korosi sebaiknya ikut dilibatkan dalam desain

proses dari sejak pemilihan proses, penentuan kondisi-kondisi prosesnya,

penentuan material konstruksi, pemilihan lay-out, saat konstruksi sampai tahap

pembuatannya. Di antara cara-cara penanggulangan korosi dari segi desain

yang sering digunakan adalah:

1. Mengisolasi alat dari lingkungan korosif

2. Mencegah hadir atau terbentuknya elektrolit

3. Memastikan aliran fluida mengalir dengan lancar

4. Mencegah korosi erosi atau abrasi akibat kecepatan aliran terjadi

5. Mencegah kondisi terjadinya sel galvanik akibat perbedaan dua logam.

2.1.3.3. Inhibitor Korosi

Salah satu cara yang dapat dilakukan untuk mencegah terjadi korosi

adalah inhibitor. Inhibitor adalah senyawa kimia yang apabila ditambahkan

kedalam lingkungan dalam jumlah sedikit yang dapat menghambat laju korosi.

Inhibitor merupakan metoda perlindungan yang fleksibel, yaitu mampu

memberikan perlindungan dari lingkungan yang kurang agresif sampai pada

lingkungan yang tingkat korosifitasnya sangat tinggi, mudah diaplikasikan

(tinggal tetes), dan tingkat keefektifan biayanya paling tinggi karena lapisan

yang terbentuk sangat tipis sehingga dalam jumlah kecil mampu memberikan

perlindungan yang luas. Adapun mekanisme kerjanya dapat dibedakan sebagai

berikut:

1. Inhibitor terserap pada permukaan logam, dan membentuk suatu lapisan

tipis dengan ketebalan beberapa molekul inhibitor. Lapisan ini mampu

menghambat pengaruh lingkungan terhadap logam.

9

2. Melalui pengaruh lingkungan (misal pH) menyebabkan inhibitor dapat

mengendap selanjutnya terserap pada permukaan logam serta

melidunginya terhadap korosi dan endapan yang terjadi cukup banyak.

3. Inhibitor lebih dulu mengkorosi logamnya, dan menghasilkan suatu zat

kimia yang kemudian melalui peristiwa penyerapan dari produk korosi

tersebut membentuk suatu lapisan pasif pada permukaan logam.

4. Inhibitor menghilangkan kontituen yang agresif dari lingkungannya

2.1.3.4. Catodic and Anodic Protection

Proteksi katodik merupakan metode pencegahan korosi pada logam

dengan cara logam yang ingin dilindungi dijadikan lebih bersifat katodik.

Apabila dilakukan dengan arus listrik dari power suplay maka disebut arus

tanding, dan jika dihubungkan dengan logam lain disebut anoda. Proteksi

katodik sangat efektif untuk melindungi korosi eksternal pada pipa saluran

yang berada di bawah tanah atau dibawah air laut. Namun penggunaan metoda

ini dapat menimbulkan masalah baru yang harus dipertimbangkan, seperti arus

tidak dikenal (stray-current) yang justru dapat meningkatkan laju korosi pada

logam lain di sekitar logam yang dilindungi, melepuhnya permukaan logam

(blistering), retak pada struktur, rusaknya lapisan cat, dan apabila dilakukan

pada alumunium maka dapat merusak lapisan pasif. Proteksi anodik adalah

metoda perlindungan logam terhadap korosi dengan cara merubah potensial

logam menjadi lebih positif.

2.1.3.5. Pelapisan (Coating)

Metode pelapisan atau coating adalah suatu upaya mengendalikan

korosi dengan menerapkan suatu lapisan pada permukaan logam besi.

Misalnya, dengan pengecatan atau penyepuhan logam. Penyepuhan besi

biasanya menggunakan logam krom atau timah. Kedua logam ini dapat

membentuk lapisan oksida yang tahan terhadap lapisan film permukaan dari

oksida logam hasil oksidasi yang tahan terhadap korosi lebih lanjut. Logam

seng juga digunakan untuk melapisi besi (galvanisir), tetapi seng tidak

membentuk lapisan oksida seperti pada krom dan timah, melainkan berkarbon

demi besi. Ada dua macam cara pelapisan, yaitu:

10

1. Pelapisan dengan bahan logam. Pada pelapisan dengan bahan logam, dapat

digunakan bahan-bahan logam yang lebih inert maupun yang kurang inert

sebagai bahan pelapis. Pemakaian kedua macam bahan tersebut

mempunyai kelebihan dan kekurangan masing-masing.

2. Pelapisan dengan bahan non logam. Yaitu dengan pelapis berbahan dasar

organik seperti cat polimer dan pelapis berbahan dasar anorganik

2.1.4. Faktor-Faktor Yang Mempengarui Laju Korosi

Beberapa faktor lingkungan yang dapat mempengaruhi proses korosi

antara lain, yaitu:

1. Temperatur

Penambahan temperatur umumnya mempercepat laju korosi walaupun

pada kenyataannya kelarutan oksigen berkurang dengan bertambahnya

temperatur. Temperatur merupakan faktor penting dalam proses terjadinya

korosi, Kenaikan temperatur menyebabkan bertambahnya kecepatan reaksi

korosi. Hal ini terjadi karena makin tinggi temperatur maka energi kinetik dari

partikel-partikel yang bereaksi akan meningkat sehingga melampaui besarnya

harga energi aktivasi [2].

2. Faktor padatan terlarut

Padatan terlarut seperti klorida (Cl) menyebabkan terjadinya korosi yang

menyerang lapisan logam. Karbonat (���) juga sering digunakan sebagai

pengontrol korosi dimana film karbonat diendapkan sebagai pelindung lapisan

logam akan tetapi sering timbul masalah scale. Konsentrasi Sulfat (���) yang

biasa terdapat dalam minyak, selain itu di dalam air juga ditemukan ion Sulfat.

Jika konsentrasinya tinggi maka akan bersifat kontamin dan oleh bakteri SRB

(Sufat Redcing Bacteria) sulfat berubah menjadi sulfide yang korosif [2].

3. Faktor pH

Hal ini berhubungan dengan pH atau keasaman dan kebasaan suatu

larutan. pH < 7 bersifat asam dan korosif, sedangkan pH > 7 bersifat basa dan

juga korosif. Untuk pH netral yaitu 7, laju korosi rendah pada pH 7-13

sedangkan pada pH < 7 dan > 13 laju korosi akan meningkat [2].

11

4. Oksigen

Adanya oksigen yang terlarut akan menyebabkan korosi pada logam.

Terdapat, udara dapat bersentuhan dengan permukaan logam yang lembab,

sehingga kemungkinan menjadi korosi lebih besar.

5. Waktu Kontak

Dalam proses terjadinya korosi, laju reaksi sangat berkaitan erat dengan

waktu. Pada dasarnya semakin lama waktu logam berinteraksi dengan

lingkungan korosif maka semakin tinggi tingkat korosifitasnya [3].

2.1.5. Perhitungan Laju Korosi

Laju korosi dapat dihitung dengan metode kehilangan berat atau weight

gain loss (WGL) dan korosi tersebut harus terjadi secara merata pada sebuah

material logam. Pengujian ini sesuai dengan standar ASTM G 31-72. Laju

korosi dinyatakan dalam mpy (milli inch per year). Dengan menimbang berat

spesimen yang telah dibersihkan dari oksida dan beras tersebut dinyatakan

sebagai berat awal kemudian dilakukan pengujian dengan semprot kabut

garam. Setelah itu dilakukan penimbangan berat kembali dari suatu logam

setelah dibersihkan logam tersebut dari hasil korosi yang terbentuk dan berat

tersebut dinyatakan sebagai berat akhir. Persamaan laju korosi dapat dituliskan

dengan persamaan berikut:

��� = 534�/��� Persamaan (II.11)

2.2. Salt spray Chamber

Chamber merupakan ruang tempat pengujian logam dalam ruang tertutup.

Untuk ukuran dan bentuk chamber standar ASTM B117 disesuaikan dengan

pengkabutan dan jumlah pengumpulan kabut. Berdasarkan standar ISO 9227 ukuran

chamber disarankan tidak terlalu besar atau terlalu kecil. Jika terlalu kecil akan sedikit

sulit dalam pemerataan semprot kabut garam, untuk chamber berkapasitas besar perlu

memastikan bahwa kondisi homogenitas dan distribusi semprot gambut garam

terpenuhi, ukuran minimum 0.4 ��. Sedangkan berdasarkan standar JIS Z 2371

ukuran minimum 0.2 ��. Bagian atas dari chamber didesain dan dirancang agar

tetesan larutan yang disemprotkan tidak jatuh pada spesimen yang diuji dan aliran

kabut mengikuti sudut dari tutup chamber tersebut berdasarkan standar ASTM B117

12

sudut diantara 90-125º. Ukuran dan bentuk chamber harus dirancang agar laju

semprot kabut garam dalam chamber dalam batas yang ditentukan dalam Tabel II.2,

collector cup harus memiliki diameter kurang lebih 100 mm, yang sesuai dengan

daerah pengumpulan sekitar 80 ��� dan tabung ukur yang disesuaikan dengan

kapasitas alat. Perangkat tersebut harus ditempatkan di daerah chamber di mana

spesimen uji ditempatkan. Perangkat harus ditempatkan sehingga hanya kabut yang

dikumpulkan, dan tidak ada cairan garam jatuh pada spesimen atau dari bagian

chamber jatuh pada spesimen. Selain itu desain chamber harus dilengkapi dengan

sistem pembuangan dan pengisian air serta ventilasi untuk semprotan kabut garam [4].

1.2.1. Desain Chamber

Chamber harus memiliki reservoir larutan garam yang dilengkapi denga level

kontrol serta saluran pembuangan larutan serta kabut garam. Level kontrol pada

reservoir berfungsi untuk menjaga level larutan air garam dengan udara saturasi pada

nozzle. Hal ini untuk menjaga debit larutan garam agar tetap stabil saat proses

pengujian [5].

Material yang digunakan untuk pembuatan chamber harus memiliki ketahanan

terhadap kororsi. Material chamber bagian dalam tidak diperbolehkan menggunakan

metal atau sejenis logam. Untuk elemen pemanas serta thermo couple harus

menggunakan material yang tahan terhadap korosi seperti stainless steel. Tempat

spesimen dibuat dengan sudut yang disesuaikan dengan proses pengujian berikut

standar sudut untuk proses pengujian dari beberapa standar:

1. ASTM B117 sudut peletakan spesimen dari garis vertical yaitu 15º-30º.

2. JIS Z 2371 sudut peletakan spesimen dari garis vertical yaitu 20º±5º.

3. ISO 9227 sudut peletakan spesimen dari garis vertical yaitu 15º-30º.

Proses peletakan pesimen tidak diperbolehkan menyentuh spesimen satu dengan

spesimen yang lain.

1.2.2. Polimer

Polimer merupakan suatu bahan yang terdiri dari unit molekul yang disebut

monomer. Monomer yang sejenis disebut homopolimer sedangkan yang berbeda

menghasilkan kopolimer. Polimer dibagi menjadi dua kelompok, yaitu [6]:

13

1. Plastik Thermoplast.

Thermoplast merupakan plastic yang dapat dicetak berulang-ulang

diantaranya : Polyvinil Cloride (PVC), dan Poli Amide (PA).

2. Plastik Thermoset.

Thermoset adalah plastik yang bila mengalami kondisi tertentu tidak dapat

dicetak kembali karena bangun polimernya berbentuk jaringan tiga

dimensi diantaranya: Poly Urethene (PU)

Setiap jenis polimer memiliki titik didih yang berbeda seperti pada table

dibawah ini:

Tabel II.1. Temperatur leleh proses thermoplastik

Nama Material ºC

PA 260-290

PVC 160-180

1.2.2.1. Polyvinil Cloride (PVC)

PVC termasuk dalam polimer berjenis thermoplastik yang mempunyai

bentuk monomer seta memiliki karakteristik sebagai berikut:

1. Temperatur transisi antara 70-100 °C.

2. Berat jenisnya antara 1.49-1.58 g/���.

3. Kekuatan tarik antara 51.75-62.1 MPa, dengan temperatur kerja maksimum

tanpa pembebanan sebesar 110 °C.

4. Mudah diproses pemesinan.

5. Tersedia warna transparan atau bening dan mudah dibersihkan.

6. Bersifat isolasi.

1.2.2.2. Poli Amide (PA)

PA atau yang dikenal dengan sebutan nylon yang mempunyai sifat-sifat

dapat berbentuk serat, film dan plastik, dengan karakteristik seperti di bawah ini:

1 Bersifat keras.

2 Bersifat isolasi

3 Memiliki ketahanan pukul tinggi

4 Mudah diproses pemesinan

5 Tahan terhadap korosi

14

Dalam pembuatan salt spray shamber seperti pada penjelasan sebelumnya

maka desain dan pemelihan material sangat berpengaruh terhadap terjadinya korosi

sehingga material menggunakan bahan dari jenis polimer, karena tahan terhadap

korosi. Berdasarkan karakteristik di atas maka untuk pembuatan chamber digunakan

material PVC dan PA.

1.2.3. Heat Transfer Chamber

Pada bagian kabinet atau chamber terjadi perpindahan kalor secara konveksi,

konduksi dan radiasi yang mempengaruhi temperatur di ruang chamber. Guna

menjaga temperatur di ruang chamber agar tetap stabil seperti yang ditentukan dalam

Tabel II.1 maka perhitungan pada bagian ini harus dilakukan agar temperatur di ruang

chamber terjaga perhitungan tersebut menggunakan pers (II.12~II.14).

Gambar II.6. Skema heat transfer

Konduksi :

The Fourier’s law of heat conduction [7].

�� = −� ��

�� Persamaan (II.12)

Konveksi :

The Newton’s law of cooling [7].

� = ℎ�(�� − ��) Persamaan (II.13)

Radiasi:

The Stefan-Boltzmann Law [7].

�������� = ��� � Persamaan (II.14)

Insulasi

udara

Elemen

pemanas PVC

T (°C)

Temperatur

ruangan

T (°C) temperatur

chamber dijaga pada

35°C

15

2.3. Pneumatik Spray Nozzle (Twin-Fluid)

Pneumatik spray nozzle memiliki alat yang terdiri dari kompresi udara

sehingga memiliki kecepatan yang tinggi dengan perpaduan suatau zat cair atau liquid

[8].

2.3.1. Klasifikasi Ukuran Droplet [8]

1. Light rain (300~1.000 μm): Semi-coarse atomization

2. Fine drizzle (100~300 μm): Semi-fine atomization

3. Fine mist (10~100 μm): Fine mist atomization

4. Dry fog (<10 μm): Ultra fine atomization

2.3.2. Sistem Pencampuran Udara dan Cairan

Salah satu sistem pencampuran udara dan cairan dalam pneumatiK

spray nozzle yaitu tipe pencampuran external sebagaimana diperlihatkan pada

Gambar II.7.

Gambar II.7. Sistem campuran udara dan larutan external

2.3.3. Sistem Pengumpanan Cairan

Salah satu sistem pengumpanan cairan yaitu sistem siphon dimana

kapasitas penyemprotan tergantung pada tinggi siphon sebagaimana

diperlihatkan pada Gambar II.8.

Air

udara

16

Gambar II.8. Sistem siphon [8]

2.3.4. Spray Pattern

Spray pattern merupakan bentuk hasil semprot yang dihasilkan nozzle.

Salah satu bentuk spray pattern yaitu full cone seperti diperlihatkan pada

Gambar II.9.

Gambar II.9. Full cone spray pattern [8]

2.3.5. Spray Angle

Spray angle diukur dari atas spray yang dibuat dengan perpanjangan

garis lurus dari garis luar spray seperti diperlihatkan pada Gambar II.10.

Gambar II.10. Spray angle [8]

Dimana: H = Tinggi siphon

17

Secara theori spray coverage dapat dirumuskan sebagai berikut:

��� = 2. �. �������

�� Persamaan (II.15)

Gambar II.11. Theorical spray coverage [9]

2.4. Salt Spray Test

Salt spray test merupakan alat yang digunakan untuk menguji ketahanan korosi

suatu logam menggunakan semprot kabut garam pada temperatur tertentu untuk

mempercepat proses terjadinya korosi [10].

2.4.1. Neutral Salt Spray (NSS)

Salah satu metode pengujian semprot kabut garam yaitu Neutral Salt spray

merupakan metode pengujian dengan pH 6.5 sampai 7.2 dengan konsentrai larutan

NaCl 5% dari total larutan [10].

Tabel II.2. Metode pengujian

Metode pengujian dengan kondisi pada temperatur 35 °C ± 2 °C dimana pada luasan 80 ���

rata-rata pengumpulan kabut garam skitar 1,5 ml/h ± 0,5 ml/h dan konsentrasi air garam 50 g/l ± 5 g/l

dengan kondisi pH diantara 6,5 sampai 7,2 .

Dimana:

ASC = Aktual spray coverage

TSC = Theorical spray coverage

ASA = Actual spray coverage

TSA = Theorical spray angle

Metode pengujian Neutral salt spray (NSS)

Temperatur 35 °C ± 2 °C

Rata-rata pengumpulan kabut garam dalam luas area 80���posisi horizontal

1,5 ml/h ± 0,5 ml/h

Konsentrasi NaCl 50 g/l ± 5 g/l

pH (Kabut garam yang terkumpul) 6,5 to 7,2

18

2.5. Faktor-faktor Pengaruh Salt Spray Test

Beberapa faktor yang mempengaruhi salt spray test seperti dibawah ini:

1. Test Solution

a. Larutan yang disemprotkan

b. PH larutan

c. Konsentrasi Larutan

2. Penyemprotan

a. Metode penyemprotan

b. Tekanan udara

c. Waktu penyemprotan

d. Ukuran droplet

e. Laju penyemprotan

3. Prosedur pengetesan

a. Temperatur dari larutan dan chamber

b. Relatif Humidity

c. Ukuran dan bentuk Chamber

d. Besar derajat spesimen

e. Metode peletakan spesimen

4. Spesimen

a. Larutan yang disemprotkan

b. Persiapan spesimen

c. Evaluasi metode

Dari faktor di atas diketahui bahwa larutan yang digunakan juga mempengaruhi

laju korosi terhadap suatu logam. Unsur-unsur kimia yang terdapat dalam

larutan sangat mempengaruhi laju korosi. Unsur yang paling besar

mempengaruhi yaitu [11]:

1. Unsur Sulfat

2. Unsur Klorida

3. Unsur Nitrat

19

2.6. Cara Penangan Masalah yang Terjadi Pada Salt spray Test

Dalam proses pengujian sering terjadi masalah atau kendala yang terjadi,

berikut cara penangan masalah yang sering terjadi pada saat akan dilakukan pengujian

dan ataupun saat pengujian [12].

2.6.1. Laju Pengumpulan Rendah

1. Menaikan tekanan udara pada saturasi tower

2. Mengatur mist generation regulator

3. Mengecek Nozzle

4. Menaikan level reservoir larutan garam

2.6.2. Laju Pengumpulan Tingi

1. Menurunkan tekanan pada saturasi tower

2. Mengatur mist generation regulator

3. Menurunkan temperatur pada saturasi tower

4. Menurunkan level reservoir larutan garam

2.6.3. Laju Pengumpulan Tidak Merata

1. Mengatur mist generation regulator

2. Mengecek saluran pembuangan kabut garam

3. Mengecek tetesan pada pengumpul kabut garam

20

BAB III

METODE PERANCANGAN DAN CARA KERJA SISTEM

3.1. Tempat Perancangan

Penelitian ini dilaksanakan pada bulan Desember 2017 sampai dengan bulan

April 2017 di Laboratorium Teknik Mesin President University.

3.2. Alat dan Bahan

Ada beberapa alat dan bahan dalam pembuatan salt spray chamber

diantaranya adalah:

3.2.1. Alat yang Digunakan

1. Mesin bubut

Mesin bubut digunakan untuk membuat nozzle, penghubung masuk dan keluar

udara, air garam serta kabel kontrol seperti level siphon.

Gambar III.1. Mesin bubut horizontal.konvensional (Model: 530X1100)

21

2. Mesin gerinda tangan

Mesin gerinda tangan digunakan untuk memotong dan menghaluskan di

daerah permukaan yang kasar.

Gambar III.2. Mesin gerinda tangan Bosch GWS 5-100

3. Mesin milling

Mesin miling digunakan untuk pembuatan pengunci chamber serta pembuatan

lubang slot penahan tutup chamber.

Gambar III.3. Mesin milling dan drill Krisbow (Model: KW1500010)

22

4. Jigsaw

Mesin jigsaw digunakan untuk memotong akrilic terutama bagian dudukan

pengatur penyemprotan kabut.

Gambar III.4. Jigsaw Bosch

5. Bor tangan

Bor tangan digunakan untuk membuat lubang penyambung di daerah

chamber.

Gambar III.5. Bor tangan Metabo

6. Pisau akliric

Pisau akrilic digunakan untuk memotong lembaran akrilic untuk chamber

bagian dalam dan chamber bagian luar serta penutupnya.

Gambar III.6. Cutter akliric Tajima (Model: LC-701)

23

7. Bending akliric

Mesin bending akrilic digunakan untuk menekuk bagian penutup akrilic. Serta

bagian aksesoris chamber lainnya.

Gambar III.7. Mesin bending akrilic 400 mm dan 600 mm

8. Mistar baja

Mistar baja digunaka untuk mengukur dan menggaris lembaran akrilic sesuai

dengan desain perancangan.

Gambar III.8. Mistar baja

9. Penyiku

Untuk sudut tegak lurus di daerah chamber digunakan penyiku dalam proses

pengeleman daerah chamber.

Gambar III.9. Penyiku

24

10. Kompresor

Kompresor digunakan untuk penyuplai udara yang masuk ke bagian saturasi

dan nozzle.

Gambar III.10. Kompresor NLG (Model: AC1001)

3.2.2. Bahan yang Diperlukan

1. Akliric

Pembuatan alat uji salt spray chamber menggunakan akrilic untuk semua

bagian chamber dalam dan chamber luar, karena mudah diproses serta

transparan sehingga proses pengkabutan bisa dilihat dari luar.

Gambar III.11. Lembaran akrilic

2. Akrilic siku

Digunakan untuk menutup celah diantara siku chamber agar tidak bocor.

25

Gambar III.12. Akrilic siku

3. Lem Polyacryl

Lem akrilic berfungsi utuk merekatkan antara bagian-bagian lembaran akrilic

pada daerah chamber.

Gambar III.13. Lem Polyacryl

4. Selang PU 12

Selang pneumatik untuk menghubungkan saluran udara dan air garam dari

kompresor menuju saturasi tower dan nozzle.

Gambar III.14. Selang pneumatik diameter 12 mm

26

5. Rod material plastik nylon diameter 70

Material plastik digunakan untuk membuat mur, baut, serta saluran udara dan

air garam dan pembuat aksesoris lainnya.

Gambar III.15. Rod material plastik nylon diameter 70 mm

3.2.3. Desain Perancangan

Diagram alir perancangan

Gambar III.16. Flow chart perancangan alat

27

3.3.1. Karakterisasi Alat

Alat uji Salt spray Test ini dirancang dengan rencana spesifikasi

sebagai berikut:

1. Dimensi Inner chamber 550 mm (P) x 450 mm (L) x 400 mm (T).

2. Dimensi outer chamber 634 mm (P) x 534 mm (L) x 436 mm (T).

3. Spase udara 30 mm.

4. Sudut penutup chamber 120°.

5. Sudut pengatur semprot kabut 80°.

6. Bahan yang tahan karat, transparan, mudah diproses dan murah.

7. Corong pengumpul kabut 80���.

3.3.2. Rancangan Kontruksi Salt Spray Chamber

Konstruksi salt spray chamber menggunakan konsep seperti karakter

diatas dengan ukuran yang disesuaikan dengan kebutuhan pengujian di

laboratorium teknik mesin President University seperti diperlihatkan pada

Gambar III.17.

Gambar III.18. Kontruksi salt spray chamber

28

Gambar III.19. Dimensi dan bagian salt spray chamber

29

Tabel II.3. Bagian-bagian pada chamber

No Nama Bahan Ukuran

(mm) Jumlah Satuan Keterangan

1 Penutup

chamber

PVC (Akrilic) T : 6 mm 653 (P) x

590 (L)

1 Buah

2 Outer chamber PVC (Akrilic) T : 6 mm 1462 (P) x

856 (L)

1 Buah

3 Inner chamber PVC (Akrilic) T : 6 mm 1064 (P) x

1612 (L)

1 Buah

4 Nozzle

(Dudukan)

PA(Polyamide)/Nylon 50 (P) X 25

(L) X 45 (T)

1 Buah Bagian 1

Nozzle Udara PA(Polyamide)/Nylon Ø10 x 50 (L) 1 Buah Bagian 2

Nozzle Air PA(Polyamide)/Nylon Ø10 x 50 (L) 1 Buah Bagian 3

Mur Nozzle PA(Polyamide)/Nylon Ø20 x 10 (L) 2 Buah Bagian 4

5 Reservoir Salt

Solution

PVC (Akrilic) T : 6 mm 370 (P) x

265 (L)

1 Buah

6 Corong

pengumpul

kabut dan gelas

ukur

PVC Ø100 x

Sudut 60 °

1 Buah

7 Pengunci tutup

chamber

PA(Polyamide)/Nylon 21 (P) x 590

(L)

1 Buah Bagian 1

Mur PA(Polyamide)/Nylon 30 (P) X 25

(L) X 15 (T)

1 Buah Bagian 2

Baut PA(Polyamide)/Nylon 10 (P) X 20

(L) X 50 (T)

1 Buah Bagian 3

Dudukan

pengunci

PA(Polyamide)/Nylon 22 (P) X 20

(L) X 37 (T)

1 Buah Bagian 4

8 Pengatur kabut

garam

PA(Polyamide)/Nylon Ø70 x 90 (L) 1 Set

9 Thermocouple Stainless steel Ø7 x 175 (L) 1 Buah Bagian 1

Sambungan

thermocouple

PA(Polyamide)/Nylon Ø20 (Ø12) x

79 (L)

1 Set Bagian 2

10 Sambungan

udara tank

saturasi

PA(Polyamide)/Nylon Ø20 (Ø12) x

79 (L)

1 Set

30

No Nama Bahan Ukuran

(mm) Jumlah Satuan Keterangan

11 Sambungan air

garam (NaCl

PA(Polyamide)/Nylon Ø20 (Ø12) x

79 (L)

1 Set

12 Sambungan

level siphon

PA(Polyamide)/Nylon Ø20 (Ø12) x

79 (L)

1 Set

13 Tempat uji

spesimen

PVC Ø10 x 550

(L)

2 Buah Bagian 1

PVC 300 (P) x 40

(L)

4 Buah Bagian 2

14 Penahan tutup

chamber

PVC (Akrilic) T : 6 mm 240 (P) x 24

(L)

2 Buah Bagian 1

PVC (Akrilic) T : 6 mm 50 (P) x 24

(L)

1 Buah Bagian 2

PVC (Akrilic) T : 6 mm 20 (P) x 70

(L)

1 Buah Bagian 3

15 Dudukan kaki

chamber

PVC (Akrilic) T : 6 mm 70 (P) x 70

(L)

4 Buah

16 Dudukan

chamber

PVC (Akrilic) T : 6 mm 1,5 in 6 m

PVC (Akrilic) T : 6 mm Sambungan

T

16 Buah

Heater Stainless steel Ø8 x 200

(L), 400 watt

1 Buah

18 Ventilasi kabut

garam

PVC 1/2 in 1 m Bagian 1

PVC Sambungan

T

1 Buah Bagian 2

PVC Sambungan

L

1 Buah Bagian 3

19 Selang nozzle PU(Polyurethane) Pu Ø12 dan

Ø4

1 m

31

3.3.3. Pembuatan Kontruksi Salt Spray Chamber

3.3.3.1. Proses Pembuatan Chamber

Pada proses ini pembuatan chamber bagian dalam, Luar, tutup dan

bagian lainnya yang menggunakan lembaran akrilic dijadikan dalam satu

posisi. Karena material lembaran akrilic yang sudah ada berukuran 1220

mm x 2240 mm, yang kemudian posisi pemotongan diatur agar lebih

efisien dalam penggunaan material maka dibuatlah sket pada gambar

menggunakan bantuan aplikasi di komputer, seperti diperlihatkan pada

Gambar III.20.

Gambar III.21. Posisi untuk pemotong bagian-bagian pada chamber

32

Langkah-langkah pembuatan chamber seperti berikut:

1. Lembaran akrilic ditandai dan digaris sesuai dengan ukuran pada posisi,

kemudian dipotong menggunakan pisau akrilic agar hasil pemotongan bisa

lurus gunakan penyiku saat penandaan garis ukuran.

2. Setelah proses pemotong selesai dilanjut dengan proses drilling hanya

pada bagian bawah dan kanan chamber dalam serta bagian luar

menggunakan mesin bor tangan secara bertahap diawali dengan dia meter

yang lebih kecil Ø 10 dan Ø11 sebelum menggunakan mata bor Ø12.

Gambar III.22. Proses drilling inner chamber bagian bawah dan kanan

Gambar III.23. Proses drilling outer chamber bagian bawah dan kanan

3. Setelah proses drilling selesai maka bagian-bagian tersebut direkatkan

dengan lem akrilic menggunakan kuas, seperti diperlihatkan pada Gambar

III.24.

33

Gambar III.25. Proses pengelaman siphon, chamber luar dan dalam

Untuk bagian tutup chamber harus ditekuk terlebih dahulu kemudian

direkatkan dengan lem akrilik.

Gambar III.26. Proses bending tutup chamber

3.3.3.2. Proses Pembuatn Sambungan Udara, Larutan Garam,

Level Siphon, dan Thermocouple

Urutan pembuatan sambungan lurus udara, air, dan kabel level seperti

berikut:

1. Untuk sambungan lurus air garam dan udara, yaitu bubut material PA

(Poliamide atau Nylon) dengan spek Ø12 (Ø10) dan panjang 72 mm

sebanyak 2 buah (untuk sambungan lurus udara dan air garam).

34

2. Untuk dudukan thermocouple, bubut material PA(Poliamide atau

Nylon) dengan spek Ø20 (Ø12) dan panjang 90 mm kemudian disnai

M12x1 pada bagian diameter kecil dan dipotong untuk bagian baut

sepanjang 10 mm yang kemudian ditap M12x1 .

3. Untuk sambungan tempat kabel, yaitu bubut material PA(Poliamide

atau Nylon) dengan spek Ø15 (Ø10) dan panjang 60 mm, kemudian

disnai M10x1.5 pada bagian diameter kecil dan dipotong untuk bagian

baut sepanjang 10 mm yang kemudian ditap M10x1.5.

Gambar III.27. Dudukan thermocouple dan sambungan lurus

3.3.3.3. Proses Pembuatan Pengunci Chamber

Urutan pembuatan Pengunci Chamber seperti berikut:

1. Milling material PA (Poliamide atau Nylon) dengan spek 30 X 25 X 15

mm, kemudian dilubangi di daerah tengah dengan drill Ø8.5, kemudian

ditap dengan tap M10x1.5. seperti diperlihatkan pada Gambar III.25.

Gambar III.28. Pengunci chamber

Dudukan thermocouple Sambungan lurus air garam

Sambungan lurus udara Tempat kabel

35

3.3.3.4. Proses Pembuatan Tempat Spesimen

Urutan pembuatan tempat spesimen seperti berikut:

1. Untuk tempat peletakan spesimen yaitu dengan memotong Akrilic

dengan ukuran panjang dan lebar 538 X 30 mm sebanyak 4 buah

kemudian ditandai dengan kemiringan 20º ±5º. Proses berikutnya

yaitu menggunakan jigsaw mengikuti alur yang telah ditandai.

2. Untuk tempat peletakan specimen dengan cara digantug yaitu

dengan memotong Akrilic dengan ukuran Ø10mm dengan panjang

538 mm sebanyak 2 buah.

3. Untuk penguat yaitu dengan memotong Akrilic dengan ukuran

panjang dan lebar 290 x 40 mm sebanyak 4 buah.

Setelah semua selesai diproses tahap berikutnya adalah proses

perakitan seperti gambar di bawah:

Gambar III.29. Tempat spesimen

3.4. Prinsip Kerja Salt spray Chamber

Prinsip kerja salt spray chamber sangat mudah yaitu tekanan udara pada

kompresor mengisi tabung saturasi melalui pipa akrilic udara mengalir dari bawah

keatas dengan kondisi bercampur uap air dengan temperatur dijaga pada

temperature 47 ± 2℃ ° C dengan menggunakan temperatur kontrol dan tekanan

pada 0.83-1.24 bar pada tabung saturasi menggunakan valve pengatur udara.

Kemudian uap air menuju nozzle pada pagian chamber dan dengan sistem siphon

larutan garam mengalir ke dalam reservoir larutan NaCl. Hasil dari semprotan ini

menjadi kabut yang menyebar di daerah chamber dan temperatur dijaga pada 35°

C dengan menggunakan tempertur kontrol. Sudut tutup chamber dibuat 120° agar

36

sirkulasi kabut garam tidak menetes pada benda kerja dengan cara mengatur

penyebar kabut garam pada bagian siphon.

3.5. Perangkat Salt spray Chamber Test yang Siap Dirakit

Setelah semua peralatan telah selesai dibuat maka proses selanjutnya adalah

proses perakitan sebagai berikut:

1. Kompresor

Kompresor berfungsi untuk menyuplai udara pada saturasi tower dan

mengalirkannya ke nozzle sehingga menghasilkan kabut.

2. Selang

Selang digunakan untuk mengalirkan udara dari kompresor, tank saturasi,

Nozzle dan larutan garam.

3. Thermocouple

Alat yang tersambung pada panel kontrol yang berfungsi sebagai pengukur

temperatur yang diletakkan pada tiang pengabut chamber dalam alat uji salt

spray

4. Thermo kontrol dan relay

Alat ukur untuk mengatur besar kecilnya tegangan yang masuk pada heater

untuk menjaga temperatur agar tetap stabil saat pengujian berlangsung.

5. Saturasi tower

Berfungsi sebagai pencampuran antara udara dan uap agar kelembaban udara

sesuai dan dapat terjaga saat pengujian berlangsung.

6. Salt solution

Salt solution berfungsi untuk menampung air garam dan mengisi otomatis ke

dalam siphon menggunakan level kontrol.

7. Siphon dan nozzle.

Siphon berfungi untuk menjaga ketinggian batas air terhadap nozzle agar aliran

air garam sesuai dengan yang diharapkan saat pengujian berlangsung. Nozzle

merupakan pencampuran udara dan air garam dalam proses pengkabutan.

37

Gambar III.30. Proses perakitan slat spray test

3.6. Tahap Pengujian Salt Spray Chamber

1. Persiapan pembuatan larutan uji

Larutan uji yang digunakan dalam pengujian kabut garam adalah natrium

klorida (NaCl) karena larutan yang mengandung klorida mampu meberikan

efek korosif yang agresif pada logam. Natrium klorida (NaCl) yang

digunakan dengan kadar sebanyak 5% dari total larutan.

2. Pembuatan material uji

Adapun material uji yang digunakan dalam penelitian ini dengan melihat

pada standar ASTM B117 sebagai berikut:

A. Material berupa plat dengan ketebalan 76 mm x 127 mm, tebal 0.7 mm

sebanyak 3 spesimen dengan material yang berbeda.

3. Prosedur persiapan benda uji

A. Benda uji dibersihkan dari kotoran (minyak dan debu) dan karat-karat

dipermukaan logam.

B. Spesimen dibersihkan dan dilarutkan didalam aquades hingga 1000 mL.

C. Semua spesimen yang masuk ke larutan pembersih kemudian dibersihkan

dengan aquades kemudian dikeringkan.

D. Setelah itu ditimbang berat awal masing-masing spesimen sebelum diuji.

E. Setelah diuji kemudian ditimbang berat akhir masing-masing spesimen.

F. Kemudian dihitung laju korosinya.

38

4. Uji kabut garam

Pengujian semprot kabut garam menggunakan standar ASTM B117.

Langkah-langkah persiapan alat uji kabut garam (salt spray chamber) yaitu:

a. Buka tutup salt spray chamber dengan memutar baut dan mur pengunci

yang terpasang pada salt spray chamber.

b. Meletakkan sampel pelat hingga kemiringan 20° ±5° C terhadap garis

vertikal dan ditempatkan pada rak-rak yang terbuat dari PVC.

c. Larutan uji 5% natrium klorida (NaCl) dari total berat air.

d. Temperatur chamber dijaga pada temperatur 35°C dengan pH 6.5-7.2 dan

temperatur saturasi dijaga pada temperature 47°C dengan tekanan 1-2 bar.

e. Waktu eksposure spesimen uji secara periodik mulai 1x24 jam.

f. Nozzle harus dilihat secara berkala dikarenakan rawan mengalami

pengendapan garam.

g. Pada saat melakukan pengujian diambil 3 spesimen uji kemudian

membersihkannya, setelah itu ditimbang untuk mendapatkan berat akhir.

39

BAB IV

HASIL DAN ANALISIS

4.1. Hasil Perancangan Alat Uji Korosi Salt spray Chamber

Setelah melakukan pengujian kelayakan alat guna mengetahui kinerja alat uji

korosi yang telah dirancang dengan melakukan pengumpulan kabut garam pada

Colector Cup dengan daerah luas 80���dalam waktu 1 jam yang dilakukan pada dua

posisi didapat rata-rata 1.5ml larutan NaCl dari hasil pengumpulan kabut garam

tersebut, sehingga untuk pemerataan kabut garam tersebut sudah memenuhi standar

parameter uji pada ASTM B117 yaitu 1-2 ml/jam.

Gambar IV.1. Hasil pengumpulan kabut garam

Parameter uji berikutnya yaitu temperatur chamber dijaga pada 35°±2°. Dari

hasil visual yang ditampilkan pada display temperatur kontrol menunjukan temperatur

berada pada 35°±2°. Maka parameter dari alat tersebut sudah memenuhi standar

pengujian ASTM B117. Sehingga kelayakan alat sudah memenuhi standar parameter

uji pada ASTM B117.

40

4.2. Hasil Uji Korosi Pada Plat Baja

Dari hasil pengujian yang dilakukan dalam rentang waktu 48 jam dengan

standar pengujian ASTM B117, alat uji salt spray chamber tersebut dapat beroperasi

dengan baik.

Diagram Alir Pengujian

Gambar IV.2. Diagram alir pengujian

41

Gambar IV.3. A. Sebelum pengujian, B. Setelah pengujian

Dari hasil pengujian semprot kabut garam dapat dilihat bahwa terdapat

Perbedaan berat spesimen uji sebelum dan setelah dilakukan pengujian sebesar 0.6 g.

Melalui perbedaan berat awal dan berat akhir maka laju korosi yang terjadi dapat di

hitung menggunakan persamaan II.11 yaitu seperti berikut:

��� = 534�/���

Spesimen : JIS G 3141 SPCC [13]

Tabel II.4. Komposisi kimia material SPCC.

Unsur Kadar

Carbon (C) 0.010

Silikon (Si) <0.0001

Sulfur (S) 0.007

Phospor (P) 0.011

Mangan (Mn) 0.091

Dimensi : 76 mm x 127 mm, tebal 0.7 mm

Waktu exposure : 48 jam

Berat awal : 53.9356 g, berat akhir: 53.3372 g

A. Sebelum pengujian B. Setelah pengujian

42

Dari data diatas maka untuk selisih berat (W), berat jenis spesimen (�) dan

luas spesimen uji (A) yaitu:

W = Berat awal-Berat akhir = 53.9356 g - 53.3372 g = 0.5984 g = 598.4 mg

� = massa/volume = 53.9356 g / (76 x 127 x 0.7) mm

= 53.9356 g / (7.6 x 12.7 x 0.07) cm = 7.9829��

���� �

A = Luat atas bawah + Luas kiri dan kanan + Luas depan dan belakang

Dimensi spesimen = 76 mm x 127 mm, tebal 0.7 mm

= 2.9921276 �� x 5.0000027 �� x 0.02755907 ��

Luat atas bawah = 2 x 2.9921276 x 5.0000027 = 29.92129216 ���

Luas kiri dan kanan = 2 x 2.9921276 x 0.02755907 = 0.164920508 ���

Luas depan dan belakang =2 x 5.0000027 x 0.02755907 = 0.275590849 ���

A = 30.36180351 ���, t = 48 jam

Dari variabel di atas maka laju korosinya adalah sebagai berikut:

���� ������ = 534 (598.4 )/(7.9829)(30.36180351 )(48) ���

���� ������ = 27.4665 ���

Dari hasil perhitungan didapat laju korosi pelat SPCC sebesar 27.4665 ���

4.3. Perhitungan Sudut Pada Chamber

Perhitungan ini bertujuan agar kabut dapat menyebar secara merata di dalam

chamber. Dengan menggunakan theori spray coverage diharapkan kabut dapat

menyebar secara merata di dalam chamber. Berikut perhitungan Spray coverage

berdasarkan persamaan (II.15).

��� = 2. �. ���(��� 2⁄ )

Gambar IV.4. Sudut mist generation regulator

43

��� = 2. �. ��� ����

2� = 2(300). ��� �

80

2� = 503.46 ��

Dari hasil perhitungan maka diperoleh diameter full cone penyemprotan

sebesar 503.46 mm sehingga dapat menutupi dimensi ruang chamber 550 x 450 mm.

4.4. Perhitungan Heat Transfer pada Chamber

4.3.1. Perhitungan Temperatur Pada Dinding Insulasi Udara

Perhitungan ini bertujuan untuk mengetahui temperatur pada dinding

insulasi udara menggunakan analogi electrical heat lost seperti ditunjukan

pada Gambar IV.5:

Gambar IV.5. Analogi electrical heat lost [5]

� = ���� ����

� ������ W, � = �

��� ���

� ������ W

Variabel yang diketahui:

��(���� �ℎ����� ����) = 1.371068 ��

��(���� �ℎ����� �����) = 1.091132 ��

ℎ�(��������� �������� ����� ����) = 10 � ���

ℎ�(���������� �������� ����� �����) = 25 ����

���� = 0.03 �

��,������� = 0.006 �

��,������� = 0.006 �

���� = 0.09 � �.� ℃

������ = 0.024 � �.� ℃ .

��� = 25 ℃

��� = 35 ℃

Maka:

44

�� = � ����,� =1

ℎ���= 0.1371068 ℃ ��

�� = � � = � ��� =��,�������

������= 0.0914045 ℃ ��

�� = � ����� =����

����= 0.0914045 ℃ ��

�� = � ����,�=1

ℎ���= 0.0436453 ℃ ��

������ = � ����,�+ 2� � + � � + � ����,�= 1.708814 ℃ ��

� = ���� ����

� ������ = 5.852013 W

�� = ��� − �. �����,�= 34.74459 ℃

Hasil perhitungan didapat temperatur dinding insulasi udara yaitu 34.7 ℃ .

Hasil perhitungan ini kemudian dibandingkan dengan actual pengukuran.

Gambar IV.6. Aktual pengukuran T1 (permukaan insulasi)

Dari hasil perhitungan didapat temperatur dinding pada insulasi atau

water jacket 34.74459℃ . Kemudian dilakukan pengukuran menggunakan

thermometer untuk mengetahui temperatur aktual pada dinding insulasi. Dari

hasil pengukuran didapat temperatur 34℃ . Terdapat perbedaan 0.74459℃ , hal

ini dikarenakan thermometer yang digunakan memiliki digit nol.

4.3.2. Perhitungan Temperatur Permukaan Heater dan Waktu Pre-

Heating

Untuk menaikan temperatur saat pertama alat dihidupkan elemen

pemanas membutuhkan waktu untuk maikan temperatur sesuai dengan yang

diharapkan. Untuk mengetahui berapa lama temperatur tersebut mencapai

temperatur yang diharapkan sebagai berikut:

45

Properties Air pada temperatur 35℃ :

ρ�= 993.99 kg m�⁄ , ρ� = 0.039674 kg m�⁄ , σ = 0.070402 N m⁄ , Pr� = 4.8235,

h��= 2564500 J kg⁄ , μ�= 0.00071931 Pa-s, Cp� = 4179.5 J kg. K⁄

Jenis elemen pemanas Stainless steel surface

C�� = 0.013, n = 1, A� = 3.14 x 0.01 x 0.5 = 0.015 m �

Air pada temperatur ruangan mendekati 1kg/L , maka masa 1 liter air pada 18º

C mendekati 1 kg. Kecepatan transfer energy yang dibutuhkan untuk

menguapkan sebagian air dalam 25 menit dengan volume air yang dibutuhkan

untuk insulasi sebanyak 10.5 L maka untuk ∆� adalah:

∆�= 25 x 60 10.5 = 15750 s

Q = Q.∆t = m. h�� → Q = m. h��/∆t = 854.8333333 W

q = Q/A� = 54447.98301

Dengan menggunakan nucleate boiling heat flux untuk temperatur permukaan

tertentu dapat ditentukan menggunakan relasi Rohsenow:

q��������= μ �. h���g(ρ�− ρ �)

σ�

�/�

�Cp�(T� − T���)

C��. h��.Pr�� �

�

= (0.00071931)(2564500)�9.81(993.99 − 0.039674)

0.070402�

�/�

�4179.5(T� − 100 )

(0.013)(2564500)(4.8235)�

�

�� = 44.39 ℃

∆T = 44.39℃ − 18℃ = 26.39267821 ℃ , C� = 4195.2, ∆� = m.C� .∆�

�

∆� = 5.25 x 4195.2 � 26.39267821 854.8333333⁄ = 1360 s

∆� = ��. � �����

Dari hasil perhitungan diatas diperoleh waktu yang diperlukan untuk

mencapai temperatur 35°C pada chamber yaitu selama 22.7 menit. Sehingga

dari perhitungan ini dapat diketahui waktu pre-heating alat sebelum beropersi.

4.3.3. Perhitungan Heat Lost Chamber

Perhitungan ini bertujuaan mencari heat lost di daerah dinding chamber,

perhitungannya sebagai berikut:

46

Gambar IV.7. Shape factor [5]

Gambar IV.8. Dimensi chamber luar dan dalam

Untuk menghitung heat lost dinding:

� = � ��� . �. ∆� (W)

Untuk menghitung shape factor dinding:

Dinding = � �⁄

Diding pinggir = 0.54D

Diding pojok = 0.15L

Deketahui:

���� = 0.09 � �.⁄ ℃ , ∆�= 34.7°� − 25°� = 9.7 ℃

Tabel II.5. Perhitungan shape factor chamber luar

Daerah Rumus Jumlah Panjang Lebar P x L Satuan

Dinding A/L 2 0.43 0.622 89.15333 m

A/L 2 0.522 0.622 0.401868 m

(Dikurangi

Lubang)

0.45 0.55 - 0.2475 m

A/L 2 0.43 0.522 74.82 sm

47

Daerah Rumus Jumlah Panjang Lebar P x L Satuan

Diding

pinggir

0.54 4 0.43 0.9288 m

0.54 4 0.622 1.34352 m

0.54 4 0.522 1.12752 m

Diding pojok 0.15 8 0.006 0.0072 m

S total 167.7822 m

Tabel II.6. Perhitungan shape factor chamber dalam

Daerah Rumus Jumlah Panjang Lebar P x L Satuan

Dinding A/L 1 0.45 0.55 41.25 m

A/L 2 0.4 0.55 73.33333 m

A/L 2 0.45 0.4 0.002146 m

Diding

pinggir

0.54 2 0.45 0.486 m

0.54 2 0.4 0.432 m

0.54 2 0.55 0.594 m

Diding pojok 0.15 4 0.006 0.0036 m

S total 116.1011 m

�������� ���� = � ��� . �. ∆� = (0.09)( 167.7822)( 9.7)= 146.4738967 W

�������� ����� = � ��� . �. ∆� = (0.09)( 116.1011)( 9.7)= 101.3562419 W

������= � ������� ���� + � ������� ����� = ���. �� �

Dari hasil perhitungan diatas diperoleh besarnya heat lost yang

disebabkan oleh konduksi di daerah dinding chamber yaitu 247.83 W.

4.3.4. Perhitungan Heat Lost Radiasi, Konveksi, dan Konduksi

Perhitungan heat lost yang disebabkan oleh radiasi, konveksi dan

konduksi sebagai berikut:

A. Heat lost radiasi

Diketahui:

�� = 35℃ = 308° �, �� = 44℃ = 317° �

48

���� =308° + 317°

2� = 317° �

� = 0.02662 � �. ℃⁄ , �� = 0.7255, � = 0.00002346 �� �⁄ , � =

0.00001702 �� �⁄

��� (���� �����������)= � (���)− ����� = (1.87�10���)��.���

�

��� (���� �����������)= (1.87�10��� )313�.���

1= 2.76292�10�� �� �⁄

Tekanan saturasi air pada temperatur 35℃ :

����@��℃ = 5.628 ���

Tekanan saturasi air pada temperatur 45℃ :

�� = 9.593 ���, ℎ�� = 2395 �� ��⁄

Gas konstanta:

������ = 0.287 ���. �� ��. �⁄ , ���� = 0.4615 ���. �� ��. �⁄

Emisivity air:

� = 0.95

Luas permukaan chamber daerah bawah:

� = ��� = 0.622 � 0.522 = 0.324684 ��

Surface Tension:

� = 5.67�10�� � ��. ��⁄ , ���� = ��� (��� − �����

� )

� ��� = 0.95(0.324684)(5.67�10��)(317� − 273 �)= ��. �������� �

Dari hasil perhitungan diatas diperoleh besarnya heat lost yang

disebabkan oleh radiasi yaitu 80.33786622 W.

B. Heat lost konveksi

Air dan udara adalah saturasi:

��,� = 0.6(����@��℃ )= 0.6(5.628)= 3.3768 ���

Densitas uap air, udara kering,dan percampuran air-udara dari permukaan:

��,�= ��,� ����⁄ = 0.065491635 �� ��⁄

��,� = ��,� ����⁄ = 1.007029195 �� ��⁄

�� = � �,�+ � �,� = 1.072520831 �� ��⁄

��,� = ��,� ����⁄ = 0.023776242 �� ��⁄

��,� = ��,� ����⁄ = 1.108981087 �� ��⁄

�� = � �,�+ � �,� = 1.132757329 �� ��⁄

49

Parameter permukaan atas:

p = 2PL = 2(0.622+ 0.522) = 2.288 m

Karakteristik panjang:

�� = (0.622)( 0.522)= 0.324684 ��, � = � � �⁄ = 0.324684/ 2.288 =

0.141907343 m

Grushoff number untuk densitas campuran:

�� =�(�� − � �)��

������

�� =9.81(1.132757329 − 1.072520831)0.14190734�

((1.132757329 − 1.072520831)/2)0.00001702�= 5286775.055

Nussel number untuk natural konveksi dan keofisien konveksi:

�� = 0.15(����)� �⁄ = 0.15(5286775.055 � 0.7255 = 23.48013964

ℎ���� = ��. � �⁄

ℎ���� = 23.48013964 � 0.02662 0.141907343 ⁄

= 4.404573474 � ��⁄ ℃

����� = ℎ ������(�� − ��)

� ���� = 4.404573474 � 0.324684 (317 − 308 )= ��. �������� �

Dari hasil perhitungan diatas diperoleh besarnya heat lost yang

disebabkan oleh konveksi yaitu 140.4251547 W.

C. Heat lost evaporasi

Dengan menggunakan analogi antara heat dan mass konveksi , mass koefisien

ditentukan dengan mengganti bilangan Pr number dengan Sc (Schmidt

number) sebagai berikut:

�� = � � ��⁄ = 0.00001702 − 2.76292�10�� = 0.616014727

�� = 0.15���� = 0.15(5286775.055)(0.616014727 )= 22.23404949

ℎ���� = � ���� �⁄ =22.23404949(2.76292�10��)

0.141907343= 0.004328946 � �⁄

Kemudian untuk kecepatan penguapan dan kecepatan heat transfer oleh

penguapan:

�� = ℎ ���������,�− � �,��

�� = 0.004328946 (0.324684)(0.065491635 − 0.023776242)

�� = 5.86326�10�� �� �⁄

50

� ���� = � �ℎ�� = (5.86326�10��)(2395�10�) = ���. ������� �

Dari hasil perhitungan diatas diperoleh besarnya heat lost yang

disebabkan oleh penguapan yaitu 140.4251547 W.

4.3.5. Perhitungan Besarnya Power Heater yang Dibutuhkan

Power heater yang dibutuhkan merupakan total heat lost yang yang

terjadi pada chamber seperti berikut:

������ = � �����,�������+ � ��� + � ���� + � ����

������ = 247.83 + 80.33786622 + 13.79768213 + 140.4251547

������ = 482.39 W ≈ 500 W

Untuk menentukan power heater yang dibutuhkan untuk menjaga

temperatur pada daerah chamber maka diperlukan perhitungan total heat lost

pada chamber Karena total heat lost merupakan power heater yang

dibutuhkan dari chamber tersebut. Dari hasil perhitungan total heat lost

chamber ditambah heat lost yang diakibatkan oleh radiasi, konveksi dan

penguapan yaitu sebesar 482.39 W. Maka heater yang dipilih untuk sistem

tersebut sebesar 500 Watt.

51

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

Kesimpulan

Berdasarkan hasil dan pembahasan mengenai perancangan alat dan penelitian

yang dilakukan, dapat ditarik beberapa kesimpulan sebagai berikut:

1. Dihasilkan dari perancangan tersebut berupa alat uji korosi salt spray chamber,

dimana sudah memenuhi parameter sesuai standar ASTM B117. Parameter

tersebut ialah:

A. Pengukuran laju semprot kabut garam menghasilkan 1.5 ml/ jam dengan luas

daerah pengumpulan semprot kabut garam 80 ��� sesuai dengan parameter

standar ATSM B117 yaitu 1-2 ml/jam.

B. Temperatur chamber dapat dijaga stabil yaitu 35º C dan dalam batas

toleransi penyimpangan saat beroperasi yaitu sesuai dengan standar ASTM

B117 temperatur chamber 35 ± 2℃ .

2. Parameter pengujian laju korosi menggunakan alat salt spray chamber hasil

perancangan sudah sesuai dengan standar ASTM B117. Hasil pengujian

terhadap material plat JIS G 3141 SPCC menghasilkan laju korosi yaitu 27.4665

��� .

Saran

Dari hasil keseluruhan perancangan serta pengujian yang telah dilakukan,

maka saran dan rekomendasi bagi pengembangan lanjut penelitian ini adalah sebagai

berikut:

1. Perlunya sirkulasi pembuangan dari sisa penyemprotan kabut garam di

laboratorium, agar tidak memberi efek kontaminasi pada alat-alat yang

terdapat di laboratorium.

2. Perlu melakukan validasi dengan menggunakan sumber data standar ASTM

B117-11 X3.8 Precision and Bias Steel Panel Test: UNS G10080 steel plates

76 x 127 x 0.8 mm. Waktu pengujian 48 jam dengan berat hilang sebesar

0.8170 g.

52

DAFTAR PUSTAKA

[1]. Fontana, M.G., (1987), “Corrosion Engineering, 3rd edition”, McGraw

Hill Book Company, Sao Paulo, New York.

[2]. Sidiq, M.F. (2013), “Analisa Korosi dan Pengendaliannya”, Jurnal

Foundry Vol.3 No.1 April 2013 ISSN: 2087-2259.

[3]. Uhlig, H.M., (2000),”Uhlig’s Corrosion Handbook, Second Edition”,

John Wiley & Sons, Inc.

[4]. ISO 9227:2006, “Corrosion Test in Artificial Atmospheres-Salt Spray Tests

Standar”.

[5]. (Jay) Yoo, C. H. (1988). “Performance Evaluation of Protective Painting System

on Steel Bridges”, Report, Departement Of Civil Engineering Auburn University

[6]. Mujiarto, I. (2005). “Sifat dan Karakteristik Material Plastik dan Bahan Aditif”

Traksi, 3(2). Retrieved from:

http://server2.docfoc.us/uploads/Z2015/12/02/mBisDcAuD0/71f940bd998fd282

c0bdea8c110121af.pdf.

[7]. Holman, J.P. “Heat Transfer,10�� ed”. McGraw-Hill Iternational Book Company.

[8]. Ikeuchi & Co., ltd, “The Mist Engineer”, Catalog on Pneumatic Spray

Nozzles.

[9]. SH 07 EU, ”Spray Engineering Handbook”, Catalog on PNR.

[10]. ASTM Organization, (2003) “Test Methode For Salt Spray Test - Standar ASTM

B117-09”, Annual Book of ASTM Standar. United States.

[11]. H. W. Ashadi, W. Sulistyoweni, dan I. Gusniani, (2002) “Pengaruh Unsur -

Unsur Kimia Korosif Terhadap Laju Korosi Tulangan Beton di dalam Lumpur

Rawa”, vol. 6, no. 2, pp. 71–74.

[12] PAVCO (2014), “Corrosion Testing Method and Equipment”, ISO 9001:2008.

53

LAMPIRAN

Lampian 1. Jadwal Pelaksanaan Pembuatan Salt Spray Chamber

Nama : Yosep Purnama, Nim: 003201305006

Jurusan : Mechanical Engineering

No Uraian Des

2016

Jan

2017

Feb

2017

Maret

2017

April

2017

Mei

2017

1 Pengajuan proposal

Tugas Akhir

2 Presentasi proposal

3 Paper BAB I

4 Paper BAB II

5 Presentasi dan Revisi

BAB I & BAB II

6 Pembuatan Nozle

7 Pembuatan Siphon

Spray

8 Pembuatan Chamber

9 Pembuatan BAB III

10 Pembuatan BAB IV

11 Pembuatan BAB V

12 Presentasi

13 Revisi

Cikarang, Desember 2016

Dosen Pembimbing Yosep P

54

Lampian 2. Theoretical Spray Width

Sumber: Ikeuchi & Co., ltd, “The Mist Engineer”, Catalog on Pneumatic Spray

Nozzles

55

Lampian 3. Properties of Saturasi Water

Sumber: Holman, J.P. “Heat Transfer,10�� ed”. McGraw-Hill Iternational Book

Company

56

Lampian 4. Thermal Condutivity of Varioues Material at 0º C

Sumber: Holman, J.P. “Heat Transfer,10�� ed”. McGraw-Hill Iternational Book

Company

57

Lampian 5. Coefficient Csf and n for Various Fluid-Surface Combination

Sumber: Holman, J.P. “Heat Transfer,10�� ed”. McGraw-Hill Iternational Book

Company

58

Lampian 6. Surface Tension of Liquid-Vapor Interface for Water

Lampian 7. Approximate Value of Convection Heat-transfer Coefficients

Sumber: Holman, J.P. “Heat Transfer,10�� ed”. McGraw-Hill Iternational Book

Company

59

Lampian 8. Nama dan Spesifikasi Alat

Model Name SST ME2013 PU

Collecting Cup 1Pc

Power of Heater

Chamber 500W

Tank Saturasi 500W

Temperature Range

Chamber Room Temp. 35℃

Air Saturasi Room Temp. 47℃

Machine Functions

Temp. Accuracy ± 0.5℃

Saturated air Pressure

(Kg/cm2)

0.8 ~ 2.0 ± 0.01

Spray volume (ml/80

cm2 /hr.)

0.5 ~ 3.0

P.H Salt Spray 6.5 ~ 7.2

Material

Exterior P.V.C. or P.A

Interior P.V.C. or P.A

Systems

Salt Solution Salt Spray

Heating Stainless Steel Heater

Control PID Digital electronic

Power Single phase 220V 50/60Hz

Internal Dim. W × H × D (mm) 550 × 450 × 400

External Dim. W × H × D (mm) 634 × 534 × 436

60

Lampian 9. Hasil Validasi Alat

Paramater Uji:

1. NaCl : 4-6%

2. Temperatur : 35°C (chamber), 47°C (tank saturasi),

3. Tekanan Udara : 0-1.2 bar

A. Hasil pengujian spesimen menggunakan SST di PT. Fumira

Time

Hours Produk Spek Tebal

Berat

sebelum

pengujian

(g)

Berat

setelah

pengujian

(g)

Selisih

berat

(g)

%

(b/b) Keterangan

500

Color

G508 0.2 26.71 26.25 0.46 1.75%

Korosi G508 0.2 26.71 26.15 0.56 2.14%

G508 0.2 26.71 26.09 0.62 2.37%

G508 0.2 26.71 26.23 0.48 1.83%

Galvalum

Galvalum 0.35 42.92 42.92 0 0%

Tidak

Korosi

Galvalum 0.35 42.92 42.92 0 0%

Galvalum 0.35 42.92 42.92 0 0%

Galvalum 0.35 42.92 42.92 0 0%

B. Hasil Pengujian spesimen menggunakan SST di President University

1. Spesimen: Color

Berat Sebelum Pengujian Berat Setelah Pengujian

Color : G 508

61

2. Spesimen: Galvalum

Time

Hours Produk Spek Tebal

Berat

sebelum

pengujian

(g)

Berat

setelah

pengujian

(g)

Selisih

berat

(g)

%

(b/b) Keterangan

500

Color G508 0.2 16.47 16.25 0.23 1.3% Korosi

Galvalum Galvalum 0.35 28.12 28.12 0.00 0% Tidak

Korosi

Dengan membandingkan hasil pengujian spesimen color kehilangan berat

pengujian SST ME2013 PU 1.3% kurang dari hasil pengujian PT. Fumira yaitu

1.75%-2.37%. Hal ini dikarenakan mesin SST ME2013 PU mengalami masalah yaitu

heater pada tank saturasi putus. Sehingga total waktu pengujian 500 jam berkurang

menjadi 404 jam karena mesin berhenti selama 4 hari atau skitar 96 jam dan harus

mengganti heater yang putus.

Kemudian untuk spesimen kedua yaitu galvalum kehilangan berat pengujian

SST ME2013 PU 0% sama dengan hasil pengujian PT. Fumira yaitu 0% atau tidak

mengalami korosi. Dari hasil perbandingan di atas menunjukan bahwa selisih yang

terjadi karena masalah perbedaan waktu pengujian dikarenakan harus mengganti

heater dan memperbaiki sistem pada tank saturasi. Dari hasil uji coba selama 500 jam

hanya terjadi masalah heater putus dan sudah diperbaiki sehingga kelayakan alat

sudah teruji.

Berat Sebelum Pengujian Berat Setelah Pengujian

Galvalum

62

Lampian 10. Dokumentasi

Pembuatan sambungan udara,

salt solution, kabel level siphon,

dukukan thermo couple pengunci

chamber.

Pembuatan mist generation

regulator atomizer.

Pembuatan tempat dudukan

pengunci chamber Proses tapping

63

Pengujian Nozzle Pengeleman chamber

Pengeleman reservoir sihphon Perakitan reservoir Siphon,

Nozzle, dan mist generation

regulator.