Sukendar Arifin 0704102010059 Tugas Analisa Kegagalan Bahan 1.
Sebutkan dan jelaskan jenis-jenis korosi dengan bahasa ringkas
?
Korosi merupakan penurunaan kualitas yang disebabkan oleh reaksi
kimia bahan logam dengan unsur-unsur lain yang terdapat di alam.
Laju korosi bergantung pada suhu, konsentrasi reaktan, jumlah
mula-mula partikel (massa) logam, dan faktor mekanik seperti
tegangan. Korosi dapat dianggap sebagai proses balik dari pemurnian
logam atau ekstraksi. Pada umumnya logam yang terdapat di alam
berbentuk senyawa, seperti senyawa oksida, sulfida, karbonat dan
silikat. Energi logam sangat rendah dalam bentuk senyawa. Sedangkan
dalam keadaan unsur tunggal, logam mempunyai ketidakstabilan
sehingga energinya (energi potensial) sangat besar. Unsur-unsur
logam bersenyawa dengan unsur lain untuk mencapai kestabilan dengan
melepaskan energi. Misalkan untuk mereduksi besi oksida yang
terdapat di alam menjadi unsur (bahan) besi dibutuhkan energi
termal. Dengan demikian, keadaan unsur besi tersebut mempunyai
energi yang tinggi. Serangan korosi pada logam-logam oleh
lingkungannya dapat menghasilkan berbagai bentuk kerusakan. Jenis
kerusakan yang terjadi tidak hanya tergantung pada jenis logam,
keadaan fisik logam dan keadaan penggunaan-penggunaannya, tetapi
juga tergantung pada lingkungannya. Ditinjau dari bentuk produk
atau prosesnya, korosi dapat dibedakan dalam beberapa jenis, di
antaranya : A. Korosi merata : Serangan korosi yang merata
diseluruh permukaan logam. Korosi merata umumnya terjadi pada
permukaan - permukaan logam yang memiliki komposisi kimia sejenis
atau memiliki mikro struktur sejenis. Korosi merata merupakan
bentuk kerusakan yang paling umum dijumpai.
Fig. 1. http://corrosion.ksc.nasa.gov/unifcor.
1
B. Korosi lubang (pitting) : Serangan korosi yang membentuk
lubang. Korosi lubang biasanya merupakan hasil dari aksi sel korosi
autokatalitik setempat. Dengan demikian kondisi kondisi korosi yang
dihasilkan di dalam lubang cenderung mempercepat proses korosi.
Korosi lubang sangat membahayakan karena biasanya hanya berbentuk
lubang kecil bahkan kadang-kadang dari luar tertutup dan hanya
merupakan permukaan yang kasar.
Fig. 2. http://octane.nmt.edu/waterquality/corrosion/CO2. C.
Korosi celah (crevice corrosion) : Serangan korosi pada celahcelah
yang umumnya terjadi karena adanya jebakan air atau elektrolit
diantara celah, sambungan dan sebagainya. Korosi celah ini juga
dapat autokatalitik karena hidrolisa ion ion logam yang terjadi di
dalam celah dan juga penimbunan muatan positif larutan di dalam
celah.
Fig.3. http://www.stoprust.com/6pipesupports.
2
D. Korosi galvanic (galvanic corrosion) : Serangan korosi yang
terjadi apabila dua logam yang berbeda dihubungkan satu dengan yang
lain. Logam yang kurang mulia akan bertindak sebagai anoda dan yang
lebih mulia sebagai katoda. Kecenderungan terkorosi tergantung pada
jenis logam yang berkontak dan luas permukaan daerah katoda dan
anodanya.
Fig. 4.
http://www.clihouston.com/knowledge-base/galvanic-corrosion E.
Korosi selektif : Serangan korosi yang bersifat selektif. Paduan
yang terdiri dari unsurunsur yang memiliki aktifitas elektrokimia
jauh berbeda akan mudah terpengarah oleh korosi selektif.
Fig. 5
http://www.cdcorrosion.com/mode_corrosion/corrosion_selective_gb.htm&docid
F. Korosi antar kristal (intergranular corrosion) : Serangan korosi
yang terjadi pada batas kristal (butir) dari suatu logam/paduan
karena paduan yang kurang sempurna (ada kotoran yang masuk) atau
adanya gas hidrogen atau oksigen yang masuk pada batas
kristal/butir.3
Fig. 6 http://corrosion.ksc.nasa.gov/corr_forms. G. Korosi lelah
: kegagalan logam oleh aksi gabungan beban dinamik dan lingkungan
korosif.
Fig. 7. http://octane.nmt.edu/waterquality/corrosion H. Korosi
tegangan : Peretakan logam karena aksi gabungan beban statik dan
lingkungan korosif.
Fig. 8.
http://www.cdcorrosion.com/mode_corrosion/stress_corrosion_cracking
4
I. Korosi erosi : Kerusakan logam karena gabungan aksi
lingkungan korosif dan erosi permukaan logam oleh pergerakan
lingkungan fluida yang korosif.
Fig. 9. http://www.pairodocspro.com/ 2. a. Berikan dan jelaskan
secara detail pengertian Stress Corrosion Cracking ( SCC ) ? b.
Berikan 3 contoh kasus Stress Corrosion Cracking ( SCC ) ?
a. Korosi retak tegangan, korosi retak fatik, dan korosi akibat
pengaruh hidrogen adalah bentuk korosi dimana material mengalami
keretakan akibat pengaruh lingkungannya. Korosi retak tegang
terjadi pada paduan logam yang mengalami tegangan tarik statis di
lingkungan tertentu, seperti baja tahan karat sangat rentan
terhadap lingkungan klorida panas, tembaga rentan dilarutkan amonia
dan baja karbon rentan terhadap nitrat. Korosi retak fatik terjadi
akibat tegangan berulang di lingkungan korosif, sedangkan korosi
akibat pengaruh hidrogen terjadi karena berlangsungnya difusi
hidrogen kedalam kisi paduan. Korosi intergranular adalah bentuk
korosi yang terjadi pada paduan logam akibat terjadinya reaksi
antar unsur logam di batas butirnya. Seperti yang terjadi pada baja
tahan karat austenitik apabila diberi perlakuan panas. b. Kasus 1.
RETAK KOROSI TEGANGAN PADA PRESSURE INDICATOR LINE TUBE. Pressure
indicator line tube mengalami retak yang cukup dominan akibat
mekanisme Intercrystalline Stress Corrosion Cracking (ISCC) pada
bagian elbownya. Tube tersebut terbuat daTi stainless steel type
304 berdiameter luar 12,70 mm dengan ketebalan 3,60- 3,90 mm yang
dioperasikan pada peralatan industri petrokimia. Pada daerah elbow
tersebut mengandung residual surface tensile stresses. Kemungkinan
pada saat proses pembentukan elbow tidak diikuti perlakuan panas
pelunakan (annealing) ataupun pelepasantegangan (stress relieving).
Kondisi ini akan sangat sensitif ketika pressure indicator tube
dioperasikan pada temperature 500-600C adanya pemuaian panas
(thermal expansion) menimbulkan tegangan tambahan (addition stress)
Sedangkancorrosion agent yang mengawali terbentuknya5
stress corrosion cracking pada tube elbow adalah ion Cl-
(berasal dan atmostirair laut) yang terperangkap di bawah glass
wool insulation clan terkonsentrasi di daerah sisi cekung. Secara
kuantitatif adanya tegangan pada elbow sisi cekung dapat dilakukan
perhitungan melalui pendekatan thermal stress analysis, sedangkan
untuk Menghindari kerusakan serupa dikemudian hari sebaiknya
material pipa pressure indicator tube diganti dengan material yang
lebih baik yaitu SS 316 atau SS 316L. Kasus 2. Sebuah sambungan ke
tabung udara tekanan tinggi , terbuat dari kuningan70/30. Ketika
diambil dari gudang sesudah disimpan di rak cukup lama, sambungan
itu ternyata retak dari ujungnya. Pemeriksaan terhadap seluruh stok
yang tersisa menunjukkan bahwa 80 % diantaraya menderita maslah
yang sama. Sumber bahan agresif yang bertanggung jawab atas korosi
itu tidak pernah tersingkap , namun bukan tidak mungkin itu adalah
uap amoniak yang melayanglayang di uadara. Dua puluh persen stok
yang tersisa selanjutnya diberi perlakuan panas untuk melepaskan
tegangan dan terbukti menghindarkan terjadinya retak di kemudian
hari. Selama waktu cukup lama antara ditemukannya peretakan musim
dan penjelasannya, suatu masalah baru yang agaknya tidak terkait
telah berulang kali dialami pada ketel-ketel uap yang
penyambungannya menggunakan teknik paku keling. Pemanfaatan daya
uap sudah lama sekali , tetapi teknologi bahan pada pada beberapa
bidang penerapan penting ternyata masih kurang. Peristiwa ledakan
ketel sering terjadi , kebanyakan merupakan akibat langsung proses
korosi ; memang , dalam 20 tahun terakhir abad kesembilan belas ,
di Inggris saja sudah 600 jiwa melayang dalam peristiwa-peristiwa
tersebut. Meskipun metode-metode baru telah diperkenalkan untuk
mengendalikan korosi pada tabung-tabung ketel, orang menjumpai
bahwa kehadiran bahan kaustik, yang biasanya terkumpul di sela-sela
sekelling paku keling, ditambah tegangan cukup besar di sekitar
lubang paku keling yang tersisa dari pekerjaan pelubangan, terbukti
menjadi biang keladi ledakan yang membawa bencana. Kasus 3. Pelat
ketel dari baja lunak bersambungan paku keling yang menderita
perapuhan kaustik. Endapan kaustik yang terkumpul di bawah kepala
paku keling menciptakan suatu lingkungan dengan pH antra 11 dan 12,
yang ditambah dengan tegangan sisa di sekeliling lubang bor,
mendatangkan kondisi yang cocok untuk peretakan kaustik. Perapuhan
kaustik pada ketel dan peratakan musim pada kuningan , keduanya
terbentuk akibat suatu kombinasi jahat , yakni: pasangan logam /
lingkungan khusus dan adanya tegangan tarik. Kombinasi tersebut
selalu menjadi biang keladi6
masalah yang menghantui masyarakat teknologi selama puluhan
tahun , karena, setiap kali paduan ditemukan , resiko kegagalan
katastrofik selalu muncul tanpa diduga. Dalam tahun 1900-an, baja
lunak diketahui retak hanya karna berada di udara yang lembab.
Dalam tahun 1930-an, paduan-paduan magnesium juga diketahui rentan
terhadap peretakan di udara lembab, dan nirkarat mengalami
kerusakan berat di lingkungan mengandung klorida yang teraerasi.
Sebuah contoh pelat ketel baja lunnak berkeling yang memperlihatkan
perapuhan kaustik. Kombinasi tegangan sisa di sekeliling lubang bor
dengan endapan kaustik yang terkumpul di bawah kepala paku keeling,
menciptakan kondisi ideal untuk peretakan.
3. Sebutkan cara uji dan pengendalian dari Stress Corrosion
Cracking ( SCC ), dan parameter apa yang diinginkan ? Pengedalian
korosi retak tegang dapat dilakukan dengan mengeliminasi salah satu
dari tiga faktor berikut, yaitu tegangan tarik, lingkungan kritis
dan paduan yang rentan terhadap korosi. 1. mengeliminasi tegangan
tarik yang terjadi pada bagian kritis komponen/peralatan dapat
dilakukan dengan re-desain. Selain itu penurunan tegangan tarik
sisa pada logam dapat dilakukan dengan perlakuan panas anil. 2.
pengotrolan lingkungan dapat dilakukan dengan cara menurunkan
oksidasi (yang membuat oksigen terlarut), menghindarkan adanya
unsur-unsur kritis yang terdapat pada larutan, serta memberi unsur
penghambabt di larutan. Pelapisan (coating) juga merupakan salah
satu cara untuk membatasi interaksi logam yang dilindungi dengan
lingkungannya, namun cara ini kurang efektif karena tidak dapat
menahan zat kimia yang agresif. 3. memilih paduan yang memiliki
ketahanan korosi terhadap lingkungan tertentu merupakan salah satu
cara yang dapat dilakukan. Selain itu merubah proporsi elemen
pemadu pada paduan logam sehingga memiliki kekuatan yang lebih
tinggi atau merubah struktur metalurginya dapat meningkatkan
ketahanan logam tersebut terhadap korosi retak tegang 4. penerapan
proteksi katodik juga dapat dilakukan untuk pengendalian korosi
retak tegang, namun cara ini dapat mempercepat terjadinya hydrogen
induced cracking. Oleh karena itu penerapan proteksi katodik hanya
efektif dilakukan pada paduan yang memiliki tegangan tinggi dan
mengalami retak oleh mekanisme anodik.
7
Pengendalian korosi retak fatik. Korosi retak fatik dpaat
dilakukan dengan beberapa cara yaitu : 1. menurunkan laju korosinya
dengan cara mengganti peralatan yang digunakan dengan paduan logam
yang memiliki ketahanan korosi yang baik sehingga laju korosinya
menjadi lebih lambat. 2. membatasi interaksi logam dengan
lingkungannya. Cara ini dilakukan dengan memberi unsur penghambat
di larutan atau membuat lapisan pelindung yang membatasi larutan
korosif dengan permukaan logam. Pelapisan anoda timbal seng
(galvanis) untuk melindungi baja (yang bersifat katodik) dapat
melindungi baja tersebut dari korosi retak fatik. 3. melakukan
re-desain terhadap peralatan yang digunakan menghindarkan
terjadinya tegangan berulang pada peralatan tersebut. untuk
menurunkan/
4. melakukan proteksi katodik adalah cara lain pengendalian
korosi retak fatik yang dapat dilakukan, namun sebelum cara ini
dilakukan harus dipastikan tidak mengekibatkan terjadinya hydrogen
induced cracking, karena pada kasus tertentu penerapan proteksi
katodik biasanya dapat menimbulkan hydrogen induced cracking. 5.
mereduksi oksidator, dan 6. meningkatkan pH larutan. Pengendalian
retak yang disebabkan oleh hidrogen mengeliminasi terjadinya
keretakan yang disebabkan oleh hidrogen pada logam dapat dilakukan
dengan beberapa cara, antara lain : 1. menghilangkan sumber
hidrogen atau membatasi interaksi hidrogen dengan logam. Cara ini
dapat dilakukan dengan tidak menerapkan pengendalian korosi
proteksi katodik atau melakukan proses pelapisa galvanis, karena
kedua hal tersebut dapat menimbulkan pembentukan hidrogen di
permukaan logam. Cara lain yang dapat dilakukan adalah dengan
pemberian unsur penghambat pada larutan atau membuat lapisan inert
pada logam, sehingga tidak terjadi interaksi antara logam dan
hidrogen yang terdapat dilingkungannya. 2. menurunkan tegangan
tarik dapat dilakukan dengan cara memberikan perlakuan panas
anil/pembakaran, karena proses tersebut dapat menghilangkan
tegangan tarik sisa pada logam. Selain itu pada saat pemanasan akan
terjadi peningkatan mobilitas hidrogen sehingga dapat melepaskan
hidrogen terlarut pada logam 3. menurunkan level tegangan yang
terjadi pada peralatan dapat dilakukan dengan merencanakan kembali
peralatan yang digunakan, sehingga logam menjadi lebih kuat dan
kemampuannya terhadap tegangan yang terjadi relatif (lebih baik).
4. memilih paduan yang memiliki ketahanan yang lebih baik.8
Cara pengujian terhadap Stress Corrosion Cracking ( SCC ) 1.
berdasarkan standar ASTM E-1681 dengan metode beam cantilever
Teknik ini dikembangkan oleh 'Brown memerlukan penggunaan alat yang
relatif sederhana ditunjukkan pada Gambar. Fig. 10 Dengan
menggunakan pendekatan ini, sebuah spesimen retak pra-load
Fig. 10. Metode pengujian Beam Cantilever 2. Wedge-Opening Load
( WOL ) test Tes WOL yang saat ini digunakan dalam pengujian stres
korosi memiliki geometri dari bentuk ditunjukkan pada Gambar. 7,28.
Intensitas stres faktor K, di ujung retak mungkin dihitung dari
Where P = applied load B = specimen thickness a = Crack length
measured from the loading plane = a function of the dimensionsless
crack length, a/w
9
Gambar 11. Khas geometri untuk WOI. stress korosi specimen
dimana: ao = kedalaman retak awal. B = ketebalan spesimen, dan W =
panjang spesimen.
10
