PENGANTAR KOROSI dan PENGENDALIANNYA

Korosi didefinsikan sebagai peristiwa penurunanmutu logam atau paduan logam akibat reaksimutu logam atau paduan logam akibat reaksielektrokimia dengan lingkungannya .

Destructive result of electrochemical reactionDestructive result of electrochemical reactionbetween metal or alloy and its Environment

sheet

Steel mill Reduction RefiningC ti

Mine

Auto body (atmosphere)

Iron oreRust

sheet

Casting Rolling

Shaping Underground Pipeline(Soil and

water)

(iron oxide)

(hydrated iron oxide)

pipe

Metallurgy in reverse

Dampak korosi meliputi :Dampak ekonomi

d k l l dlKerugian produksi selama slm idleBiaya perawatan tinggi.Effisiensi berkurang.Kontaminasi yg mempengaruhi produk.Overdesign

Dampak SosialKehidupan.Safety/ keamanan

Significance of Significance of CorrosiononCorrosionon onon InfrastructureInfrastructure

Engineer finds Engineer finds corrosion in corrosion in collapsed bridge at collapsed bridge at N h C li N h C li North Carolina North Carolina speedway speedway (2000)(2000)

1988 19 ld B i 737

Significance of Corrosionon on Vehicles1988 19-year old Boeing 737 operated by Aloha Airlines lost a major portion of the upper fuselage in full flight at 24000 ftg

The “pillowing” process in which thefaying surfaces are forced apart isfaying surfaces are forced apart isschematically illustrated in Fig.

The prevalent corrosion productidentified in corroded fuselage joints isidentified in corroded fuselage joints ishydrated alumina, Al(OH)3, with aparticularly high volume expansionrelative to aluminum. This build-up ofvoluminous corrosion products can leadvoluminous corrosion products can leadto an undesirable increase in stresslevels near critical fastener holes andsubsequent fracture due to the hightensile stresses resulting from thetensile stresses resulting from the“pillowing”.

Manakah yang digalvanis dan Manakah yang digalvanis dan manakah yang dilapisi krom

Bagaimana Korosi terjadiBagaimana Korosi terjadi

Korosi (Perkaratan) merupakan reaksiredoks spontan antar logam dengan zatredoks spontan antar logam dengan zatyang ada di sekitarnya dan menghasilkansenyawa yang tidak dikehendaki biasanyasenyawa yang tidak dikehendaki biasanyaberupa oksida logam atau logam karbonat. Mudah tidaknya suatu logam terkorosiMudah tidaknya suatu logam terkorosidapat dipahami dari deretVolta ataupunnilai potensial elektrode standarnya Eo nilai potensial elektrode standarnya, E .

Sebagai contoh, logam besi (Fe) denganpotensial elektrode sebesar -0,44 lebihmudah terkorosi dibandingkan denganlogam emas yang memiliki potensialelektrode standar Eo sebesar +1,42.

Standard EMF SeriesStandard EMF Series

metalo

• Metal dengan lebih kecil E lebih mudah korosi.

• EMF series

Au +1.420 Vmetal Emetal

o

Example : Cd Ni cellCuPbSn

+0.340- 0.126- 0.136at

hodi

c

- +Cdo

Nio

• Example : Cd-Ni cellE < E ∴ Cd terkorosi

NiCoCd

- 0.250- 0.277- 0.403

lebi

hc

ΔV = 0.153V

o

+

CdFeCrZn

0.403- 0.440- 0.744- 0 763od

ic 25°C NiCdZnAlMgNa

0.763- 1.662- 2.363- 2 714le

bih

ano

1.0 M Ni2+ solution

1.0 M Cd2+ solution

9

NaK

- 2.714- 2.924

Umumnya korosi logam melibatkan beberapa reaksi sbb:1. Reaksi oksidasi logam pada anode:

L → L n+ + ne-

2. Reaksi reduksi pada katode yang mungkin terjadi adalah:a. Reduksi ada dua kemungkinan :g

i) Reduksi O2 menjadi ion OH- (kondisi netral atau basa)O2(aq) + H2O(I) + 2e- → 2OH-

(aq)ii) Reduksi O2menjadi H2O (kondisi asam)ii) Reduksi O2menjadi H2O (kondisi asam)

O2(aq) + 4H+(aq) + 4e- → 2H2O(I)

b. Evolusi/Pembentukan H22H+ + 2e → H2H (aq) + 2e- → H2(g)

c. Reduksi Ion LogamL3+

(aq) + e- → L2+(aq)

d Deposisi Logamd. Deposisi LogamL+

(aq) + e- → L(s)

Perhatikan contoh reaksi korosi yang terjadi pada logam besi berikut:

Pada kondisi netral atau basa, ion Fe2+ dan OH- membentuk endapan Fe(OH)2.

Di udara, Fe(OH)2 tidak stabil dan membentuk Fe2O3 xH2O disebut karat. Pada kondisi asam, banyaknya ion H+ memicu terjadinya reaksi reduksi lainnyayang juga berlangsung, yakni evolusi atau pembentukan hidrogen menurutpersamaan reaksi: 2H+ + 2e- → Hpersamaan reaksi: 2H+

(aq) + 2e → H2(g).

Adanya 2 reaksi di katode pada kondisi asam menyebabkan lebih banyak logambesi yang teroksidasi.

Hal ini menjelaskan mengapa korosi paku besi pada kondisi asam lebih besarHal ini menjelaskan mengapa korosi paku besi pada kondisi asam lebih besardaripada korosi dalam air

Faktor-FaktorYang Mempengaruhi Korosi

Korosi pada permukaan suatu logam dapat dipercepat oleh :1. Kontak Langsung logam dengan H2O dan O2

Korosi pada permukaan logam merupakan proses yang Korosi pada permukaan logam merupakan proses yang mengandung reaksi redoks. Reaksi yang terjadi ini merupakan selVolta mini. sebagaicontoh, korosi besi terjadi apabila ada oksigen (O2) dan air (H2O). Logam besi tidaklah murni, melainkan mengandung campurankarbon yang menyebar secara tidak merata dalam logamtersebut tersebut. Akibatnya menimbulkan perbedaan potensial listrik antaraatom logam dengan atom karbon (C). Atom logam besi (Fe) bertindak sebagai anode dan atom C sebagai katode.g gOksigen dari udara yang larut dalam air akan tereduksi, sedangkan air sendiri berfungsi sebagai media tempatberlangsungnya reaksi redoks pada peristiwa korosi.

2. Keberadaan Zat PengotorZat Pengotor di permukaan logam dapatmenyebabkan terjadinya reaksi reduksi tambahany j ysehingga lebih banyak atom logam yang teroksidasi. Sebagai contoh, adanya tumpukan debu karbon darihasil pembakaran BBM pada permukaan logamp p p gmampu mempercepat reaksi reduksi gas oksigen padapermukaan logam. Dengan demikian peristiwa korosisemakin dipercepat.

3. Kontak dengan ElektrolitKeberadaan elektrolit, seperti garam dalam air Keberadaan elektrolit, seperti garam dalam air laut dapat mempercepat laju korosi denganmenambah terjadinya reaksi tambahan. Sedangkan konsentrasi elektrolit yang besar dapatSedangkan konsentrasi elektrolit yang besar dapatmenambah laju aliran elektron sehingga korosimeningkat.

4. TemperaturTemperatur mempengaruhi kecepatan reaksi redoks padaTemperatur mempengaruhi kecepatan reaksi redoks padaperistiwa korosi. Umumnya, semakin tinggi temperatur maka semakin cepatterjadinya korosi. terjadinya korosi. Hal ini disebabkan dengan meningkatnya temperatur makameningkat pula energi kinetik partikel sehingga kemungkinanterjadinya tumbukan efektif pada reaksi redoks semakin besar

h l k d l k k sehingga laju korosi pada logam semakin meningkat. Efek korosi yang disebabkan oleh pengaruh temperatur dapatdilihat pada perkakas-perkakas atau mesin-mesin yang dalampemakaiannya menimbulkan panas akibat gesekan (sepertipemakaiannya menimbulkan panas akibat gesekan (seperticutting tools ) atau dikenai panas secara langsung (sepertimesin kendaraan bermotor).

5. Tingkat Keasaman (pH )Peristiwa korosi pada kondisi asam, yakni padap y pkondisi pH < 7 semakin besar, karena adanyareaksi reduksi tambahan yang berlangsung padakatode yaitu:y

2H+(aq) + 2e- → H2

Adanya reaksi reduksi tambahan pada katodemenyebabkan lebih banyak atom logam yang menyebabkan lebih banyak atom logam yang teroksidasi sehingga laju korosi pada permukaanlogam semakin besar.

6. Metalurgi•6.a) Permukaan logamPermukaan logam yang lebih kasar akan menimbulkan bedapotensial dan memiliki kecenderungan untuk menjadi anode yang terkorosi.

6 b) Efek Galvanic Coupling6.b) Efek Galvanic CouplingKemurnian logam yang rendah mengindikasikan banyaknya atom-atom unsur lain yang terdapat pada logam tersebut sehinggamemicu terjadinya efek Galvanic Coupling , yakni timbulnyaperbedaan potensial pada permukaan logam akibat perbedaan E°perbedaan potensial pada permukaan logam akibat perbedaan Eantara atom-atom unsur logam yang berbeda dan terdapat padapermukaan logam dengan kemurnian rendah. Efek ini memicu korosi pada permukaan logam melalui peningkatanreaksi oksidasi pada daerah anode.

Standar EMF (Electromotive Force)Standar EMF (Electromotive Force)

7. MikrobaAdanya koloni mikroba pada permukaan logam dapat

b bk i k k i d l menyebabkan peningkatan korosi pada logam. Hal ini disebabkan karena mikroba tersebut mampumendegradasi logam melalui reaksi redoks untukmemperoleh energi bagi keberlangsungan hidupnya memperoleh energi bagi keberlangsungan hidupnya. Mikroba yang mampu menyebabkan korosi, antara lain: protozoa, bakteri besi mangan oksida, bakteri reduksi sulfat, dan bakteri oksidasi sulfur-sulfida. Thiobacillus thiooxidansThiobacillus ferroxidans.

MacamMacam--macam Korosimacam KorosiKorosi GalvanisKorosi ReganganKorosi ReganganKorosi Batas ButirDealloying/Selective LeachingKorosi Arus LiarKorosi Celah (Crevice Corrosion)Korosi Celah (Crevice Corrosion)Korosi Sumuran (Pitting Corrosion)Korosi Titik EmbunKorosi BakteriKorosi KavitasiKorosi KavitasiKorosi ErosiKorosi suhu tinggiKorosi Fretting

1 K G l i1 K G l i1. Karat Galvanis1. Karat Galvanis

Karat galvanis merupakan proses pengkaratan elektro kimiawi apabila dua macam metal yang berbeda potensial dihubungkan (coupled) langsung di dalam elektrolit yang sama(coupled) langsung di dalam elektrolit yang sama.Elektron mengalir dari metal yang kurang mulia (anodik) menuju ke metal yang lebih mulia (katodik).Metal anodik berubah menjadi ion-ion positif karena kehilangan elektron. Ion-ion positif metal bereaksi dengan ion negatif yang berada Ion ion positif metal bereaksi dengan ion negatif yang berada di dalam elektrolit menjadi garam metal.Permukaan anoda kehilangan metal sehingga terbentuklah sumur sumur karat atau serangan karat permukaan (Surface sumur-sumur karat atau serangan karat permukaan (Surface Attack).

GALVANIC SERIESGalvanic Series in Seawater (supplements Faraq Table 3.1 , page 65), EIT Review

Manual, page 38-2Tendency to be protected from corrosion cathodic more noble end M ki j h l k l d l dTendency to be protected from corrosion, cathodic, more noble end

MercuryPlatinumGoldZirconium GraphiteTitaniumHastelloy C Monel

Makin jauh letak logam dalam deretgalvanik makin parah korosiyang mungkin dialami oleh bahanyang lebih anodik.

Penggunaan kombinasi logam yangyStainless Steel (316-passive)Stainless Steel (304-passive)Stainless Steel (400-passive)Nickel (passive oxide)SilverHastelloy 62Ni, 17CrSilver solder

Penggunaan kombinasi logam yangterletak berjauhan pada deretgalvanik tetap dilakukan tetapianoda jauh lebih besar dari katoda.

Ti, SS dan Al mengalami pemasifanInconel 61Ni, 17CrAluminum (passive AI203)70/30 copper-nickel90/10 copper-nickelBronze (copper/tin)CopperBrass (copper/zinc)

Note, positions of d l**

Ti, SS dan Al mengalami pemasifankarena terbentuknya selaput oksidamantap . (laju korosi berkurang,merupakan penyimpangan prediksideret galvanik).

K i d il di f tlkAlum Bronze Admiralty BrassNickelNaval Brass TinLead-tinLeadHastelloy AStainless Steel (active)316 404 430 410

ss and al** Korosi dwilogam dimanfaatlkanuntuk penanggulangan korosi(proteksi katodik, mengorbankananoda secara sengaja, secreficialwaster).

316 404 430 410Lead Tin SolderCast ironLow-carbon steel (mild steel)Manganese UraniumAluminum AlloysCadmiumAluminum Zinc

Karena kondisi tertentu urutanlogam-logam pada deret galvanikdapat berubah (misal : besi danseng pada komponen baja galvanispipa air minum pada temperaturAluminum Zinc

BerylliumMagnesium

p p m m p mptinggi).

Galvanic

Big Cathode, Small Anode = Big Trouble

P k P d k k i t d it/ t ti b d

Gambar . Serangan galvanic disekitar baut Gambar. Serangan korosi pada sambungan pipa baru dan pipa lama

Penampakan : Produk korosi terdeposit/ tertimbun padasambungan dua logam (pada logam yang lebihanodik dekat sambungan )

Akibat : Serangan terhadap logam yang lebih anodikmengakibatkan kegagalan/kerusakan totalyang disebabkan disintegrasi pada bagianyang anodik khususnya bila katoda >>> anodayang anodik khususnya bila katoda >>> anoda

Contoh : Alumunium - CopperMild steel - Stainless steel( dik) (k t dik)(anodik) (katodik)

Pencegahan dan PenanggulanganPencegahan dan PenanggulanganK bi i l di d di h kKombinasi logam yang digandeng diusahakansedekat mungkin pada deret galvanik.Penyisipan logam ketiga, sehingga mengurangiefek alvanikefek galvanik.Mencegah terjadinya aliran arus listrik antarakedua logam dengan mengisolasi Anoda >>>>KatodaKatoda.CoatingsCegah lingkungan lembab pada sambungan.

Gambar Sambungan baut dan sambungan transisi

2. Karat Regangan2. Karat Regangan

Material yang mengalami regangan (tarik maupun tekan) berada pada lingkungan korosif maupun tekan) berada pada lingkungan korosif dapat mengalami kegagalan di bawah tegangan luluhnya. Kegagalan ini berupa retakan yang disebut retak karat regangan (stress corrosion cracking).Regangan internal disebabkanRegangan internal disebabkan◦ Pembentukan dingin (cold forming)◦ Sisa hasil pengerjaan (residual), seperti pengelingan, p g j ( ) p p g g

pengepresan, dll.Untuk material kuningan (brass) disebut Season cracking pada Low carbon steel disebut caustic cracking, pada Low carbon steel disebut caustic embrittlement (kerapuhan basa)

Stress Corrosion Cracking, SCCStress Corrosion Cracking, SCC

Zat penyebab karat dan kondisi lingkungan penyebab RKRZat penyebab karat dan kondisi lingkungan penyebab RKRSi P d Li kSistem Paduan Lingkungan

Paduan Aluminium Klorida, Udara industri yang lembab, Udara laut

Paduan Tembaga Ion amonium, Amine

Paduan Nikel Hidroksida terkonsentrasi dan panas, Uap asam hidrofuorida

Baja karbon rendah Hidroksida dan nitrat terkonsentrasi dan mendidih, Produk penyulingan

Baja ‘Oil-country/Oil field’ H2S dan CO2

Baja paduan rendah berkekuatan tinggi Kloridaj p gg

Baja tahan karatBaja austenitik (seri 300)

Klorida mendidih, hidroksida terkonsentrasi dan mendidih, asam politionik

Baja ferritik dan Baja Martensit (seri Klorida, air pendingin reaktorBaja ferritik dan Baja Martensit (seri 400)

Klorida, air pendingin reaktor

Baja maraging (18%Ni) Klorida

Paduan Titanium Klorida metil alkohol klorida padat suhu diatas Paduan Titanium Klorida, metil alkohol, klorida padat suhu diatas 5500C

Mekanisme Retak Karat ReganganMekanisme Retak Karat ReganganFaktor ElektrokimiaFaktor ini terjadi bila material terdapat bagian anodik dan katodik serta berada bagian anodik dan katodik serta berada dalam larutan penghantar arus (elektrolit).◦ Bagian katodik, berupa selapis film oksida logam

t k t /i it d l t i latau kotoran /impurity dalam material◦ Bagian anodik, metal dibawah film oksida yang

terkelupas, batas butir dimana terjadi k tid kt t k i t l t l t k i i t l ketidaktepatan kristal metal atau komposisi metal pada permukaan yang heterogen

Faktor MekanisP d j k j di k i Pada ujung retak terjadi konsentrasi regangan. Retak mekanis memecahkan lapisan film oksida dan membuka bagian anodik ke gelektrolit sehingga terjadi sel korosi.

3. Korosi Batas Butir3. Korosi Batas ButirKomposisi struktur logam yang tidak seragam membentuk sel korosimenimbulkan efek galvanik.Penyebab ketidakseragaman komposisi atau struktur Iogam : ◦ Cacat volume akibat proses produksiCacat volume akibat proses produksi◦ Cacat batas butir akibat proses pembekuan◦ Cacat dislokasi atau cacat titikAtom berada pada tingkat energi thermodinamik terendahapabila menempati kedudukan dalam kisi kristal yangapabila menempati kedudukan dalam kisi kristal yangsempurna.Atom yang berada pada kedudukan kisi kristal yang tidaksempurna mempunyai energi bebas positif yang berarti lebih

k d kp p y g p y g

mungkin menderita serangan korosi.Apabila jumlah atom pada kisi cacat jauh lebih kecildibandingkan jumlah atom pada kisi normal akan terjadikorosi Iokal yang dalam (selective attack) yang sangatkorosi Iokal yang dalam (selective attack) yang sangatberbahaya khususnya pada konstruksi yang mengalamitekanan atau tegangan.Proses pengetsaan (etching) sebenarnya merupakan proseskorosi batas butir (bermanfaat )korosi batas butir (bermanfaat ).Batas butir merupakan tempat pengendapan (precipitation)dan tempat pemisahan (segregation).

Corrosion along

IntergranularCorrosion alonggrain boundaries,often where precipitateparticles form.p

Chromium memberikan sifat nirkarat apabila kandungnnya lebihdari 12 %. Akibat pembentukan chromium carbida mengurangi

%porsi chromium hingga kurang dari 12 % sehingga tidak nirkaratlagi.Kegagalan kemungkinan terjadi apabila penggunaan bahanmelibatkan proses pemanasan, contoh : pengelasan baja nirkarataustenitik dapat mengakibatkan peluruhan las akibat pemekaandan terjadi pada rentang suhu 300 - 320˚ C (apabila sudah adai ti h i k bid d b t b ti )inti chromium karbida pada batas butir).Stabilished Stainless stell baja nirkarat yang dimantapkan tidakrentan terhadap korosi intergranular. Stabilised Stainless steel

k b j i k t di d k d tit i tmerupakan baja nirkarat yang dipadukan dengan titanium atauniobium atau kolombium. sebanyak 5-10 x carbon. unsur-unsur iniakan terlebih dahulu membentuk karbida sehingga mengindariterbentuknya chromium carbida terbentuknya chromium carbida. Cara mengurangi kerentanan baja nirkarat terhadap korosi : ◦ Penggunaan baja carbon rendah (misal 3041)

P l k l◦ Perlakuan panas pasca pengelasan◦ Penambahan Titanium dan Niubium

4. Dealloying/Selective Leaching (Karat Pelarutan Selektif)4. Dealloying/Selective Leaching (Karat Pelarutan Selektif)

Peluruhan selektif adalah pelepasan sebuah unsur dari paduanyang berefek logam berpori (bila peluruhan terjadi pada seluruhpermukaan) atau terjadi lobang (apabila terjadi secara lokal)permukaan) atau terjadi lobang (apabila terjadi secara lokal)Zat komponen yang larut selalu bersifat anodik terhadapkomponen yang lain (matrik). Secara visual tampak perubahanwarna pada permukaan paduan namun tidak tampak adanyawarna pada permukaan paduan, namun tidak tampak adanyakehilangan materi berupa takik, perubahan dimensi, retak, ataualur. Bentuk permukaan tetap tidak berubah termasukkehalusannya. Namun berat jenisnya berkurang, berpori-pori dany j y g p pkehilangan sifat mekanisnya seperti menjadi getas dan kekuatantariknya sangat rendah.Contoh peluruhan selektif :p◦ Lepasnya seng dari kuningan (dezincification)◦ Lepasnya Nikel dari paduan tembaga (denickelification)◦ Lepasnya alumunium dari paduan tembaga (deaIumunification)Lepasnya alumunium dari paduan tembaga (deaIumunification)◦ Lepasnya timah dari paduan temb aga (destannification)

Selective Leaching

Preferred corrosion ofone element/constituent[ Z f b (C Z )][e.g., Zn from brass (Cu-Zn)].

Dezincification.

4.1.Dezincification4.1.DezincificationP l d i l d b k Pelarutan seng dari metal paduan brass yang merupakan paduan tembaga dengan seng antara 10 sampai 40 %.Ciri-ciri:◦ Perubahan warna dari kekuningan menjadi merah tembaga. Terjadi pada

kuningan dengan kadar seng > 20% (Yellow brass)

Faktor penyebab korosi◦ Menggunakan air lunak dengan kandungan zat CO2 tinggi.◦ Suhu lingkungan tinggi◦ Kandungan klorida dalam air tinggi◦ Kecepatan aliran rendah◦ Kecepatan aliran rendah◦ Celah-celah sempit ◦ Terdapat endapan pada permukaan logam

Cara pencegahanCara pencegahan◦ Gunakan kuningan dengan kadar Zn rendah ( < 15 %) atau red brass.◦ Kendalikan lingkungan agar tidak agresive◦ Gunakan paduan yang resistant misal: paduan rase tunggal (Zn<37%p y g p gg

+ 1% Sn, As,.Sb, Pb)◦ Gunakan proteksi katodik

4.2. Grafitisasi (Graphitization4.2. Grafitisasi (Graphitization))Grafitisasi adalah pelarutan logam ferrum dari logam besi karbon (Gray cast iron)Proses grafitisasi berlangsung secara merata dariProses grafitisasi berlangsung secara merata dari permukaan ke dalam material dan meninggalkan matrik yang keropos berupa karbon dan grafit. Besi cor ang terserang grafitisasi dapat ber bahcor yang terserang grafitisasi dapat berubah menjadi bahan pensil tulis yang baik.Proses grafitisasi terjadi pada◦ Air asin (air laut)◦ Air tambang yang bersifat asam ◦ Dalam tanah yang mengadung sulfat dan bakteriDalam tanah yang mengadung sulfat dan bakteri

pereduksi sulfat.Menambahkan unsur nikel dapat mengurangi kepekaan terhadap grafitisasikepekaan terhadap grafitisasi.

5. Crevice Corrosion (Karat Celah)5. Crevice Corrosion (Karat Celah)Korosi celah adalah serangan yang terjadi karena sebagaian permukaan logam terhalang atau terasing dari lingkungan dibanding bagian lain logam yang menghadapi elektrolit dalam volume besar.

Mula-mula elektrolit mempunyai komposisi seragam,u a u a e e t o t e pu ya o pos s se aga ,sehingga korosi terjadi di seluruh permukaan logamyang terbuka baik di dalam maupun diluar celah.Pengambilan oksigen yang terlarut menyebabkanlebih banyak lagi difusi oksigen dari permukaany g g pelektrolit yang kontak langsung dengan atmosfer..Oksigen di permukaan logam yang berhadapandengan sebagian besar elektrolit lebih mudahdikonsumsi ketimbang yang terdapt dalam celah.

Di dalam celah, kekurangan oksigen menghalangi proses katodik sehingga pembangkitanion-ion hidroksil yang negatif dari tempat yang terkurung itu juga berkurangProduksi ion-ion positif yang berlebihan dalam celah menyebabkan ion-ion negatif darielektrolit di luar celah terdifusi ke dalam celah guna mempertahankan keadaan dengan

g y g p

elektrolit di luar celah terdifusi ke dalam celah guna mempertahankan keadaan denganenergi potensial yang minimum. Dengan hadirnya klorida, agaknya terbentuklah ion-ionkompleks antara klorida, ion-ion logam dan molekul-molekul air.Peningkatan konsentrasi ion hidrogen mempercepat proses pelarutan logam yang padagilirannya membuat masalah semakin buruk. Demikian pula saat peningkatank i i di d l l h j b k k dkonsentrasi anion di dalam celah juga memperburuk keadaan.Logam didalam celah terkorosi dengan cepat sementara bagian luarnya terlindungsecara katodik.

Crevice Corrosion

6. Pitting Corrosion (Korosi Sumuran)6. Pitting Corrosion (Korosi Sumuran)Bila selembar baja lunak yang bersih dibiarkan kehujanan dalam beberapa hari akan terkorosi dengan cepat dan “karat” yang terbentuk berupa endapan keras, keropeng atau tonjolan-tonjolan bundar, pada bagian-bagian tertentu dimana titik-titik air menggenang lebih lama Kalau “karat” dihilangkan akan

Pembentukan sebuah ceruk didahului oleh korosi biasa di seluruh permukaan yang yang dibasahi oleh air menyebabkan berkurangnya

dimana titik-titik air menggenang lebih lama. Kalau karat dihilangkan akan dijumpai lubang-lubang di tempat yang semula tertutup hasil korosi.

p y g y g y g ykandungan oksigen dalam elektrolit. Konsumsi oksigen pada reaksi katoda normal dalam larutan netral menyebabkan terjadinya gradien konsentrasi oksigen dalam elektrolit. Daerah basah yang bersebelahan dengan udara atau antarmuka y g gelektrolit menerima oksigen dari difusi lebih banyak ketimbang daerah di pusat tetesan air yang terletak paling jauh dari sumber pemasokan oksigen. Gradien konsentrasi daerah di tengah itu mengalami polarisasi anodik sehingga terlarut dengan aktif:gg g

Fe Fe2+ + 2e–

Ion-ion hidroksil yang dibangkitkan di daerah katoda terdifusi ke arah dalam dan bereaksi dengan ion-ion besi yang terdifusi ke arah luar, sehingga terjadilah pengendapan produk korosi tak dapat larut di gg j p g p p psekeliling cekungan, atau ceruk membentuk cincin karat . Selanjutnya menghambat difusi oksigen, mempercepat proses anodik di pusat tetesan dan menyebabkan reaksi bersifat otokatalitik.

Boiler tube

5th Century sword 304 stainless steel / acid chloride solution

7. Karat Arus Liar7. Karat Arus Liar7. Karat Arus Liar7. Karat Arus LiarSerangan karat arus liar adalah merasuknya arus searah secara liar (tidak disengaja) pada suatu searah secara liar (tidak disengaja) pada suatu kontruksi, kemudian meninggalkannya kembali menuju sumber arus.P d titik di i lk k t k i Pada titik dimana arus meninggalkan kontruksi akan terjadi serangan karat yang cukup serius sehingga dapat merusak kontruksi tadi.gg pTeknik pengendalian arus liar secara khusus melibatkan hubungan langsung antara struktur yang dilindungi dengan struktur yang terkena yang dilindungi dengan struktur yang terkena arus liar, atau dengan cara mengalihkan arah arus liar tersebut sehingga tidak mengganggu t kt l istruktur lain

Arus liar akibat kereta listrik yang melaju di samping atau berdekatan dengan pipa air minum di dalam tanah yang terbuat dari baja bergavanis atau baja berlapis beton sebelah dalam dan berbalut baja bergavanis atau baja berlapis beton sebelah dalam dan berbalut sebelah luar. Karat akan terjadi pada daerah keluarnya arus liar yang berasal dari rel kereta listrik tersebut. Tempat dimana arus liar masuk ke dalam pipa menjadi katoda, sedangkan dimana arus liar meninggalkan pipa menjadi anoda dan berkarat melubangi pipa.meninggalkan pipa menjadi anoda dan berkarat melubangi pipa.

Arus liar dari kereta listrik pada tiang-tiang pancang gedung tinggi yang terbuat dari pipa baja yang tidak dilindungi secara katodis. Pipa-pipa pancang ini akan rusak/keropos karena serangan karat arus liar pipa pancang ini akan rusak/keropos karena serangan karat arus liar ini.

Arus dari sistem perlindungan katodis jenis arus paksa (impressed current) pada suatu pipa tertentu, menjalar ke pipa lain yang tidak current) pada suatu pipa tertentu, menjalar ke pipa lain yang tidak terlindungi yang berada di sekitar pipa tersebut. Tempat dimana arus pelindung meninggalkan pipa yang tidak dilindungi untuk kembali ke pipa yang dilindungi menjadi berkarat dan dapat membocorkan pipa yang tidak dilindungi.membocorkan pipa yang tidak dilindungi.

Karat juga dapat terjadi pada kegiatan pertambangan atau pengelasan yang menggunakan arus searah.

8.Karat Titik Embun8.Karat Titik EmbunFaktor utama proses karat atmosfer selain polusi adalah faktor kelembaban yang menyebabkan titik

b (d ) k dembun (dew point) atau kondensasi.Titik embun sangat korosif di daerah pantai dimana banyak partikel air asin yang terhembus angin dan

d t di k t l t k i d t i mendarat di permukaan metal, atau kawasan industri yang kaya dengan zat pencemar udara.Hujan pada hakekatnya membersihkan lapisan polutan pada permukaan metal sehingga mengurangi pengaruh pada permukaan metal sehingga mengurangi pengaruh pengkaratan, kecuali jika sisa air hujan tidak segera kering karena terperangkap di daerah terlindung atau celah. Pada saat jarang hujan, maka zat pencemar di celah. Pada saat jarang hujan, maka zat pencemar di permukaan logam tidak terbasuh sehingga sewaktu terjadi kondensasi air embun akan tercampur dengan zat pencemar menjadi larutan elektrolit yang sangat p j y g gbaik.

Tingkat pengkaratan akan sangat ganas dipengaruhi oleh:◦ Keberadaan zat pengkarat (corrodent)

C l tif di i◦ Cuaca yang relatif dingin◦ Kelembaban yang tinggi (diatas 80%)◦ Suhu yang bersifat cyclic (naik turun)Karat titik embun hampir selalu terjadi pada bagian atas Karat titik embun hampir selalu terjadi pada bagian atas cerobong asap yang terbuat dari plat baja karbon. Pada puncak cerobong suhu udara cukup rendah sehingga berada di bawah suhu kondensasi. Panas akibat pembakaran di puncak cerobong telah mendingin karena diserap oleh metal dinding cerobong yang bersuhu lebih rendah sepanjang cerobong. Akibatnya puncak cerobong p j g g y p gsuhu relatif rendah sehingga berada di bawah suhu kondensasi.Gas bekas (flue gas) banyak mengandung CO, CO2, COxd SO k bil b ti b ti k d t t l h t dan SO2, maka bila butir-butir kondensat telah tercemar dan bersifat asam akibatnya terjadilah karat titik embun yang sanggup melubangi dinding cerobong (perforasi).Reaksi pembentukan asam akibat SO adalah:Reaksi pembentukan asam akibat SO2 adalah:

2H2O + 2SO2 + O2 2 H2SO4 (asam belerang)

9. Karat Bakteri9. Karat BakteriSecara umum jika tidak terdapat zat asam maka laju pengkaratan pada baja relatif lambat, namun pada kondisi tertentu laju pengkaratan tetap terjaditertentu laju pengkaratan tetap terjadi.Keberadan bakteri anaerobik yang hidup dalam kondisi tanpa zat asam mengubah garam sulfat menjadi asam yang reaktif dan menyebabkan karat Bakteri disebut yang reaktif dan menyebabkan karat. Bakteri disebut ‘Sulfate Reducing Bacteria’Reaksi yang terjadi:

A d 4F 4F 2+ + 8◦ Anoda 4Fe 4Fe2+ + 8e–

◦ Katoda 8H2O 8H+ + 8(OH)– +8e–

8H+ + Na2SO4 4H2O + Na2SN S + 2H CO 2N HCO + H S ( )Na2S + 2H2CO3 2NaHCO3 + H2S (asam)

4Fe+2H2O+Na2SO4+2H2CO3 3Fe(OH)2+FeS +2NaHCO3

b kt i k tbakteri karat

Tanda keberadaan bakteri :◦ Adanya bau busuk menyengat bila karat

dikelupas, atau diberi HCl pada karat dan akan i b l b b k H Stimbul bau busuk H2S.

Cara mencegah :◦ Memberi aerasi (memasukkan zat asam)

kedalam air (klorinasi, tennates, potassium, t ll it t l idi i O it h l tellurite, cetyl pyridinium, O-nitrophenol, selenate anorganik).

Nama bakteri yang bekerja ‘Sporovibrio Nama bakteri yang bekerja Sporovibrio desulfuricans’.

JenisJenis--Jenis Mikro OrganismeJenis Mikro OrganismeNAMA JENIS

Flavobacterium, Mucoids, Aerobacter, Pseudomonas B Subtilis B Cereus

Bakteri pembentuk lendir penyebab sel karat konsentrasi oksigenPseudomonas, B.Subtilis, B.Cereus karat konsentrasi oksigen

Desulfovibrio, Closfridia Bakteri penyebab karat

Giallonella, Crenothrix Bakteri pendeposisi besi

Chroococcus, Oscillatoria, Chlorococcus, Ulothrix, Scenedesmus, Navicula

Algae (lumut)

Aspergillus, Alternaria, Penicillium, Jamurp gTrichoderma, Torula, Monilia

J

Mikro organisme (bakteri) yang membentuk lapisan b l di ( li ) b bk d i i b i berlendir (slime) yang menyebabkan deposisi besi, jamur dan algae. Slime menyebabkan sel karat jenis konsentrasi oksigen mengakibatkan pitting.Ak b d kAkibat jasad renik◦ Kerusakan kontruksi, mengganggu proses produksi

(menggerogoti filter), karat membuntu pipa pendingin.C hCara mencegah◦ Injeksi klorine (0,3 – 0,6 ppm), menghambat

pertumbuhan lendir dan algae serta mengubah sulfida k if j di lf t k k ifkorosif menjadi sulfat yang kurang korosif.◦ Senyawa quarternary ammonium dan phenol,

mengendalikan lapisan lendir (slime)◦ Cupri sulfat (CuSO ) kurang dari 1 ppm dan pH rendah ◦ Cupri sulfat (CuSO4) kurang dari 1 ppm dan pH rendah,

mengendalikan algae. Pada aluminium menyebabkan pengendapan tembaga pada permukaan aluminium dan menyebabkan pitting.menyebabkan pitting.

Kehidupan mikro organisme yang menyebabkan deposisi besi yakni segala jenis biaota air tawar/laut deposisi besi yakni segala jenis biaota air tawar/laut yang hidup dalam sistem pendingin atau penukar kalor yang menggunakan air tawar/laut sebagai pendingin.Macam macam biota laut Macam-macam biota laut ◦ Segala jenis kerang-kerangan dan remis◦ Segala jenis barnacles dan udang-udangan◦ Ganggang laut, anemon, dll.Akibat yang terjadi◦ Sel karat perbedaan konsentrasi oksigen, penyumbatan dan Sel karat perbedaan konsentrasi oksigen, penyumbatan dan

kontaminan lain.Pencegahan◦ Menciptakan suasana tidak nyaman untuk hidup dengan ◦ Menciptakan suasana tidak nyaman untuk hidup dengan

injeksi klorine maksimal 1ppm.◦ Membersihkan atau pengusiran dengan shock terapi,

b k i d k d b i namum bangkainya dapat menumpuk dan menyumbat pipa

10. Cavitation Corrosion (Karat Kavitasi)10. Cavitation Corrosion (Karat Kavitasi)

Kecepatan cairan yang tinggi menciptakan daerah bertekanan tinggi dan rendah yang berulang pada permukaan peralatan. Gelembung uap cairan pada permukaan apabila pecah menimbulkan pukulan pada permukaan yang cukup besar yang mampu memecah film oksida pelindung permukaan akibatnya akan terserang karat karena menjadi

d kanodik.

Penyebab terjadinya gelembung uap cairan adalah turbulensi cairan di permukaan metal atau suhu yang menyebabkan tekanan cairan jatuh

di bawah tekanan uap cairan.

Biasanya terjadi pada : belakang propeler kapal, suduturbin air, pipa dengan aliran tinggi, sayap yang terendam air dari pesawat hidrofoil.

Penanggulangan:◦ Dipasang pada tekanan head setinggi mungkin sehingga menghindari

terbentuknya gelembung uap dari cairan.

◦ Pelapisan permukaan dengan elastromer coating seperti karet, neoprene atau sejenisnya.

11. Erosion Corrosion (Karat Erosi)11. Erosion Corrosion (Karat Erosi)

Erosi adalah kerusakan permukaan yang disebabkan aliran fluida sangat cepat adanya disebabkan aliran fluida sangat cepat, adanya partikel pada dalam fluida, adaya gelembung gas. Erosi juga dapat terjadi pada permukaan yang

fbergerak cepat seperti : impeler pompa sentrifugal.Rusaknya permukaan metal, rusak pula lapisan film pelindung sehingga memudahkan terjadinya karatpelindung sehingga memudahkan terjadinya karat.Untuk mengurangi pengaruh karat erosi diambil langkah pencegahan karat sekaligus penanggulangan serangan erosi.

Erosion-corrosionCombined chemical attack and mechanical wear (e.g., pipeelbows).)

Brass water pump

Impingement Attack (Serangan Benturan Partikel)Impingement Attack (Serangan Benturan Partikel)Impingement Attack (Serangan Benturan Partikel)Impingement Attack (Serangan Benturan Partikel)

Penyebab benturan adalah aliran turbulen atau ypartikel padat yang terbawa aliran.Ciri : kerusakan permukaan setempat dengan bentuk keseluruhannya menuju satu arah alur bentuk keseluruhannya menuju satu arah, alur /sumur cenderung mendalam pada satu sisi.Terjadi pada : pompa, kran (valve), orifice, tube, j p p p , ( ), , ,alat penukar kalor, elbow dan tee pada perpipaan.Penanggulangan : dengan menggunakan material Penanggulangan : dengan menggunakan material yang tahan serangan ini (paduan tembaga-nikel 70-30 yang mengandung 0,4 – 1,0% Fe, paduan Ti-6Al-4V)

12.Fretting Corrosion (Karat Gesekan)12.Fretting Corrosion (Karat Gesekan)Fretting corrosion terjadi pada dua permukaan yang saling Fretting corrosion terjadi pada dua permukaan yang saling berhubungan secara rapat sehingga ada yang lengket. Disebabkan gerakan oscilasi, vibrasi dan gerakan pusingan

k j di k (f ik i) li ( li i )maka terjadi gesekan (friksi), slippage (tergelincir).Abrasi menyebabkan terkelupasnya film oksida pelindung sehingga mengakibatkan serangan oksidasi dan karat pada sehingga mengakibatkan serangan oksidasi dan karat pada metal yang film pelindungnya terkelupas.

Pencegahan : Menghilangkan pergerakan dengan menambahkan beban pada kedua permukaanMembuat kedua permukaan menempel p pMemberikan lubrikasi pada kedua permukaan

13. Korosi suhu tinggi 13. Korosi suhu tinggi Korosi panas menghadapkan perancang dengan pemilihan bahan. ◦ Ketahanan terhadap creep (deformasi akibat tegangan yang terus menerus),

persyaratan pada sudu-sudu dan piringan turbin yang berputar dengan cepat (kandungan nikel harus tinggi)

◦ Ketahanan terhadap korosi panas paling baik bila kandungan kromium dalam ◦ Ketahanan terhadap korosi panas paling baik bila kandungan kromium dalam paduan cukup tinggi.

◦ Bilah-bilah pemandu (guide vanes) yang diam dan bekerja pada tingkat tegangan rendah dapat dibuat dari paduan dengan kandungan kromium tinggi seperti paduan cobalt X40.

◦ Bilah-bilah sudu yang berputar dibuat dari paduan kaya nikel yang termasuk dalam daftar nimonik.

Metode mengurangi kemungkinan terjadinya korosi panas :Metode mengurangi kemungkinan terjadinya korosi panas :◦ Menyempurnakan mutu campuran bahan bakar/udara ◦ Mengurangi kandungan belerang atau penyaringan natrium klorida akan

meminimumkan pembentukan terak yang titik lelehnya rendahmeminimumkan pembentukan terak yang titik lelehnya rendah◦ Pelapisan dari bahan paduan pada sudu-sudu untuk menghalangi logam dari

kontak dengan atmosfer yang ganas. Contohnya adalah cocraly, paduan kobalt, kromium, aluminium dan itrium yang digantikan oleh zirkonium.

Pengendalian KorosiPengendalian KorosiPengendalian KorosiPengendalian Korosi

Pengendalian Korosi

I. Pengendalian Korosi Melalui Pengubahan lingkungan

L k ( 10 0 C 30 °C)/ d b ba. Lingkungan gas (-10 0 C sampai 30 °C)/ udara bebas- Menurunkan kelembaban relatif (korosi >60 % , laju

korosi meningkat > 800%)- Menghilangkan komponen-komponen mudah menguap yang

dihasilkan oleh bahan sekitar.- Mengubah temperatureg p- Menghilangkan kotoran- Penggunaan inhibitor

b El kt litb. Elektrolit- Menurunkan konduktifitas ionic- Mengubah PH- Secara homogen mengurangi kandungan oksigen

- Mengubah temperatur- Penggunaan inhibitorPenggunaan inhibitor- Memperkuat selaput pasif pada permukaan logam

D l hc. Dalam tanah- Proteksi katodik- Pelapisan permukaanp p- Mengganti tanah urug- Mengendalikan PH

Catatan

2. Inhibitora. Anodik : Meningkatkan laju polarisasi anoda melalui reaksij p

dengan ion-ion logam yang terkorosi untuk menghasilkanselaput pasif tipis atau lapisan-lapisan garam.

b. Katodik : Inhibitor katodik berpengaruh terhadap dua reaksi :p g p• terhadap reaksi pertama: 2H20 + 02 + 4e- 40H-

Inhibitor akan bereaksi dengan ion hidroksil untukInhibitor akan bereaksi dengan ion hidroksil untukmengendapkan senyawa-senyawa tidak dapat larut kepermukaan katoda dan karena itu menyelimuti katoda darielektrolit dan mencegah masuknya oksigen ( garam sengelektrolit dan mencegah masuknya oksigen. ( garam seng,magnesium, - kaIsium , polifosfat )

terhadap reaksi kedua: 2H+ + 2e 2H• terhadap reaksi kedua: 2H+ + 2e- 2H,inhibitor akan membentuk selapis hidrogen absorbsi padapermukaan katoda (garam-garam arsenikum, Bismuth,antimonium)

c. Inhibitor adsorbsi :Merupakan molekul-molekul organik panjang yang dapatmembatasi difusi oksigen ke permukaan atau merangkap ion-g p g pion logam di permukaan, memantapkan lapisan ganda danmereduksi laju pelarutan.

Tabel Inhibitor

3. Pengendalian Korosi dengan Lapisan Penghalang(Perlindungan Mekanis)( g )Perlindungan mekanis dilakukan dengan mencegah agar permukaan

logam tidak bersentuhan dengan udara dan air, misalnya denganpengecatan dan pelapisan dengan logam lain (penyepuhan)p g p p g g (p y p )

4. Perlindungan elektrokimiaDilakukan untuk mencegah terjadinya korosi elektrolik (reaksiDilakukan untuk mencegah terjadinya korosi elektrolik (reaksielektrokimia yang mengoksidasi logam). Perlindungan tersebut disebutjuga perlindungan katode (proteksi katodik) atau perlindungan anode(proteksi anodik).(p )

4,1. Proteksi KatodikProteksi katodik biasa dilakukan dengan dua cara yaitu :Proteksi katodik biasa dilakukan dengan dua cara yaitu :a. Metode anoda tumbal (sacrificial anoda method)b. Metode arus terpasang (impressed current method)

Mg

Magnesium Anode

Impressed current

4.1.a. Metode anoda tumbalPenggunaan logam lain yang lebih reaktif akan menempatkanlogam sebagai penyuplai e- atau bertindak sebagai anodedalam sel elektrokimia korosi. Bahan ini sengaja dikorbankan(habis termakan korosi) yang setiap saat secara periodikdi ti B h M & d Z & d Al ddiganti. Bahan Mg & paduannya, Zn & paduannya , Al danpaduannya.Contoh :Penggunaan logam Mg (E° = -2.37V) untuk perlindungan logamFe (E° = -0.44V). Mg akan bertindak sebagai anode yang teroksidasi, sedangkan Fe akan menjadi katode dimana

d k i k i b lreduksi oksigen berlangsung

l lPerlindungan terhadap saluran pipa dengan menggunakan anodatumbal dan distribusi potensial sepanjang pipa bila ada ccaat

Distribusi anoda timbal pada anjungan

4.1.b. Metode arus terpasangSuatu sumber listrik dihubungkan ke tangki bawah tanah yang akandili d i d k d i t ti fit El kt k li d idilindungi dan ke anode inert, seperti grafit. Elektron akan mengalir darisumber listrik ke anode inert. Reaksi oksidasi yang terjadi akan melepas e-,yang akan mengalir melalui elektrolit tanah menuju ke tangki yang bertindaksebagai katode. Metode ini disebut juga Impressed current cathodic protection(ICCP)(ICCP).

Sistem proteksi katodik arus terpasang pada pipa bawah tanahSistem proteksi katodik arus terpasang pada pipa bawah tanah

Pengendalian korosi dengan Proteksi katodik melalui metoda arus dipaksakan atau impress current metoda arus dipaksakan, atau impress current dapatdilakukan dengan cara menurunkan potensial antar muka logam ke daerah pasif dengan memberikan arus anodicmemberikan arus anodic.Elektroda yang dapat digunakan adalah material atau bahan yang relative inert ketika berfungsi sebagai anoda anoda. Bahan yang umum digunakan sebagai anoda pembantu dalam proteksi katodik impress current adalah Ti/Pt, Nb/Pt Ta/Pt grafit magnetit silicon dan baja Nb/Pt, Ta/Pt, grafit, magnetit, silicon, dan baja. Masing – masing anoda mempunyai kekhususan dalampenggunaannya ditinjau dari lingkungan dan kapasitasarusarus.

Keuntungan Proteksi Katodik Arus DipaksakanJika sumber Tegangan cukup memadai maka arus pelindung Jika sumber Tegangan cukup memadai, maka arus pelindung dapat ditingkatkan sesuai dengan kebutuhan.Penghubung anoda tidak perlu besar, karena kehilangan energi akibat tahanan dapat dikoreksi dengan meningkatkan p g gpotensial.

Kerugian Proteksi Katodik Arus Dipaksakan.g pHarus ada sumber energi listrik arus searahTidak boleh ada kesalahan sirkuit atau arus salah arah.Membutuhkan teknisi dan pengawas yang banyak dan terlatihMembutuhkan teknisi dan pengawas yang banyak dan terlatihPenghubung anoda harus diisolasi secara sempurna dan tidak boleh menyerap air.Harus dilengkapi dengan pelindung anodag p g p g

4.2. Proteksi AnodikPrinsip proteksi anodik adalah pemberian potensial pada bajaPrinsip proteksi anodik adalah pemberian potensial pada bajasehingga logam terpolarisasi secara anodik dari potensialkorosi bebasnya yang dapat menyebabkan timbulnya selaputpasif sehingga dapat melindungi logam dari serangan korosip gg p g g gselanjutnya

Prinsip proteksi anodik pada baja, k l t i di ikskema pengulasan potensiodinamik

untuk bahan yang memperlihatkansifat pasif.

KRITERIA PROTEKSIKRITERIA PROTEKSIMenurut literatur (teori), korosi dianggapberhenti bila konsentrasi ion-ion logamgsekitarnya kurang dari 10-6 gram ion per liter. Bila angka ini kita terapkan pada korosi dari besi, potensial pada kondisi ini :Fe Fe2+ + 2e-

Note: Konversi SHE menjadi CSE dengan mengurangkan 0,242 V

Theoretically, besi akan terproteksi katodik bila potensialnyaE≤- 0,933 V (CSE). ( )

Menurut NBS ( National Bureau of Standards ), dalampraktek menunjukan bahwa besi sudah akan tidak terkorosi

2 3p jbila konsentrasi ion (Fe2+) di sekitarnya 10-3 M. Kita akanmemperoleh nilai potensial proteksi :

Angka ini pada saat ini diterapkan sebagai kriteria proteksikatodik untuk besi / baja pada umumnya.

Pencegahan korosi dengan design yang tepatPencegahan korosi dengan design yang tepat

Often several approaches to control corrosion

Often several “system” constraints pertain