LAJU KOROSI PELAT BAJA LUNAK GRADE A YANG TELAH MENGALAMI DEFORMASI PLASTIS PADA MEDIA AIR LAUT

Transkripsi

1 LAJU KOROSI PELAT BAJA LUNAK GRADE A YANG TELAH MENGALAMI DEFORMASI PLASTIS PADA MEDIA AIR LAUT Tri Agung Kristiyono 1, Nur Yanu Nugroho 2 1,2 Jurusan Teknik Perkapalan, Fakultas Teknik dan Ilmu Kelautan Universitas Hang Tuah Surabaya, Jl. Arif Rahman Hakim 150 Surabaya Abstract: In the marine field, especially the field of shipbuilding and maritime shipping industry corrosion is one of very important issues that must be faced, not least the cost should be incurred as a direct result of the problem. Theoritically, corrosion is not possible entirely preventable, but as much as possible must be controlled. This research is intended to get the data rate of corrosion caused by sea water on steel plate that has undergone deformation that often occurs on ships at the time of sailing, for example deformation due to the ship ran aground, collision or when the boat dock at the port. Corrosion rate from time to time will be recorded so that it gets a trend that is expected to be used as a reference approach in planning for maximum corrosion protection of hull material and can be planned well is the best time to do repairs or replacement material. Thus there will be no replacement of material that is too fast or too late, which means it will add to the cost of repairs. In this research, the experiment will be conducted on mild steel plate material which has undergone plastic deformation which is then dipped in a tub filled with sea water experiments. From the data analysis experiments showed that A-grade mild steel plate which has undergone plastic deformation will greatly influence the corrosion rate, it is shown by the smaller radius of bending the corrosion rate will be even greater. Key words: corrosion rate, plastic deformation, mild steel plate grade-a PENDAHULUAN Dalam bidang kelautan khususnya bidang perkapalan dan industri pelayaran korosi merupakan salah satu permasalahan sangat penting yang harus dihadapi, tidak sedikit biaya harus dikeluarkan sebagai akibat langsung dari masalah tersebut. Menyadari keadaan ini, pengendalian masalah korosi dan penanggulangannya perlu dilakukan dengan lebih efektif terutama pada aplikasi alat-alat penunjang produksi pada kondisi-kondisi ekstrem seperti pada lingkungan dengan kadar Cl, H2S, O2, H2 yang tinggi dan kondisi lainnya, agar dapat berjalan lebih efektif, efisien dan optimal (Trethewey 1991). Korosi merupakan proses atau reaksi elektrokimia yang bersifat alamiah dan berlangsung dengan sendirinya, oleh karena itu korosi tidak dapat dicegah atau dihentikan sama sekali. Korosi hanya bisa dikendalikan atau diperlambat lajunya sehingga memperlambat proses perusakannya. Kondisi alam Indonesia yang beriklim tropis, dengan tingkat humiditas 7

2 dan dekat dengan laut adalah faktor yang dapat mempercepat proses korosi. Sekitar 20 Triliun rupiah diperkirakan hilang percuma setiap tahunnya karena proses korosi. Angka ini setara 2-5 persen dari total gross domestic product (GDP) dari sejumlah industri yang ada. Besarnya angka kerugian yang dialami industri akibat korosi yang seringkali disamakan dengan perkaratan logam berdasar perhitungan data statistik dari sejumlah perbandingan di beberapa negara. Hingga sekarang Indonesia belum punya data yang kongkret tentang korosi ini (Widyanto 2005) Dalam kehidupan sehari-hari, korosi dapat kita jumpai pada bangunan-bangunan maupun peralatan yang memakai komponen logam seperti seng, tembaga, besi baja dan sebagainya. Seng untuk atap dapat bocor karena termakan korosi. Jembatan dari baja maupun badan mobil juga dapat menjadi rapuh karena korosi. Badan kapal yang terdiri dari konstruksi baja juga akan mengalami korosi. Selain pada perkakas logam ukuran besar, korosi ternyata juga dapat terjadi pada komponen-komponen renik peralatan elektronik dan permesinan yang terbuat dari baja. Korosi yang menghasilkan karat memberikan pekerjaan rumah yang tak kenal henti kepada kita. Akibat korosi, bagian-bagian alat dan mesin harus diganti, pelanggan komplain, dan yang jelas merugikan adalah banyaknya biaya harus keluar. Sekitar 13 persen dari besi baru hasil pengolahan digunakan setiap tahunnya untuk mengganti besi yang terkorosi. Penanganan korosi juga merupakan usa-ha yang mahal dan berpotensi membuat polusi lingkungan. Garis bawahnya, korosi tidak pernah bisa dicegah, yang dapat dilakukan hanya meminimalkannya. Itu pun dengan biaya ekstra mahal (Ismunandar 2006) Salah satu penyebab ambruknya suatu infrastruktur seperti jembatan, jalan layang atau dermaga adalah terkorosinya besi dalam beton infrastruktur tersebut. Besi dalam beton sebenarnya tahan terhadap korosi karena sifat alkali dari beton (ph 12-13) sehingga terbentuk lapisan pasif di permukaan besi dalam beton. Besi baru terkorosi bila lapisan ini rusak. Proses karbonisasai (carbonation) dan intrusi ion-ion klorida dan gas CO2 ke dalam beton merupakan faktor penyebab rusaknya lapisan tersebut yang berlanjut dengan terkorosinya besi di dalam beton. Berdasarkan pengalaman pada tahun-tahun sebelumnya, Amerika Serikat mengalokasikan biaya pengendalian korosi sebesar 80 hingga 126 milyar dollar per tahun. Di Indonesia, dua puluh tahun lalu saja biaya yang ditimbulkan akibat korosi dalam bidang indusri mencapai 5 trilyun rupiah. Nilai tersebut memberi gambaran kepada kita betapa besarnya dampak yang ditimbulkan korosi dan nilai ini semakin meningkat setiap tahunnya karena belum terlaksananya pengendalian korosi secara baik bidang indusri. Dampak yang ditimbulkan korosi dapat berupa kerugian langsung dan kerugian tidak langsung. Kerugian langsung adalah berupa terjadinya kerusakan pada peralatan, permesinan atau stuktur bangunan. Sedangkan kerugian tidak langsung berupa terhentinya aktifitas produksi karena terjadinya penggantian peralatan yang rusak akibat korosi, terjadinya kehilangan produk akibat adanya kerusakan pada kontainer, tanki bahan bakar atau jaringan pemipaan air bersih atau minyak mentah, terakumulasinya produk korosi pada alat penukar panas dan jaringan pemipaannya akan menu- 8 Neptunus Jurnal Kelautan, Vol. 17, No. 1, Januari 2011

3 runkan efisiensi perpindahan panasnya, dan lain sebagainya. Bahkan kerugian tidak langsung dapat berupa terjadinya kecelakaan yang menimbulkan korban jiwa, seperti kejadian runtuhnya jembatan akibat korosi retak tegang di West Virginia yang menyebabkan 46 orang meninggal dunia, terjadinya kebakaran akibat kebocoran pipa gas di Minnesota karena selective corrosion dan meledaknya pembangkit tenaga nuklir di Virginia akibat terjadinya korosi erosi pada pipa uapnya (Simatupang 2008). Faktor yang berpengaruh terhadap korosi dapat dibedakan menjadi dua, yaitu yang berasal dari bahan itu sendiri dan dari lingkungan. Faktor dari bahan meliputi kemurnian bahan, struktur bahan, bentuk kristal, unsur-unsur kelumit yang ada dalam bahan, teknik pencampuran bahan dan sebagainya. Faktor dari lingkungan meliputi tingkat pencemaran udara, suhu, kelembaban, keberadaan zat-zat kimia yang bersifat korosif dan sebagainya. Kerugian akibat korosi di Indonesia diperkirakan mencapai angka triliun rupiah, perhitungan ini meliputi biaya pemeliharaan, penggantian material, jam kerja dan keuntungan yang hilang akibat produksi berhenti, mengecewakan langganan, biaya administrasi, kerugian fisik dan pengobatan. Secara teori korosi tidak mungkin sepenuhnya dicegah karena proses alamiah, tetapi semaksimal mungkin harus dikendalikan mengingat arti penting dari segi ekonomi dan keamanan (Supardi 2000) Pada bagian badan kapal yang lengkung misalnya seperti pada bilga, haluan maupun buritan kapal biasanya korosi yang terjadi lebih besar dibandingkan dengan bagian yang lain, karena secara material pada bagian tersebut terjadi konsentrasi tegangan akibat proses bending pada saat pembangunan kapal yang menyebabkan laju korosinya lebih tinggi. Selain itu deformasi plastis badan kapal juga sering terjadi pada saat kapal berlayar misalnya kapal mengalami kandas badan kapal menabrak benda asing yang mengapung di laut, kapal tabrakan atau benturan pada saat kapal akan bersandar di pelabuhan, yang tentunya pada bagian-bagian tersebut proses korosi akan lebih cepat terjadi. Dengan banyaknya kerugian di berbagai sektor khususnya industri pelayaran dan perkapalan yang ditimbulkan akibat adanya korosi, maka sangatlah penting untuk diteliti laju korosi pelat baja yang telah mengalami deformasi plastis karena kurang atau minimnya data laju korosi pelat khususnya laju korosi pada bagian pelat yang telah mengalami deformasi plastis baik secara sengaja pada saat pembangunan (proses bending, rolling) maupun tidak disengaja pada saat kapal berlayar (benturan, kandas), sehingga nantinya dapat dijadikan masukan untuk pihak-pihak yang berkecimpung pada industri pelayaran dan perkapalan di Indonesia. METODE PENELITIAN Persiapan Peralatan dan Pembuatan Spesimen Peralatan dan bahan eksperimen disiapkan, yang terdiri dari pelat baja grade A, mesin milling/mesin scrap, gergaji mesin, mesin roll bending, timbangan digital, penggaris siku, amplas, media air laut, bak percobaan, mesin gerinda, peralatan pendukung lainnya. Spesimen pelat yang digunakan dalam penelitian ini adalah pelat baja lunak Tri Agung Kristiyono, Nur Yanu Nugroho: Laju Korosi Plat Baja Lunak Grade A 9

4 grade A. Material ini dipilih sebagai spesimen penelitian karena cukup banyak digunakan sebagai material badan kapal. Sifat mekanis baja lunak grade A: tensile strength N/mm 2 (41-53 kgf/mm 2, ksi) the upper limit may be 550 N/mm 2 (56kgf/ mm 2, 80 ksi), yield Point min 235 N/mm 2 (24 kgf/mm 2, 34 ksi), elongation min 22%. Komposisi kimia baja lunak grade A : C : 0.21 % (max %), Mn,min : 2.5 x C, Si : 0.50 %, P : %, S : %, Al,min : %, Ni : 0.02 %, Cr : 0.02 %, Mo : 0.02 %, Cu : 0.02 %, C + Mn/6 : 0.40 %, Marking : AB/A, Data diambil dari ABS Rule Requirements for Material and Welding (2002). Gambar 1. Skema proses roll bending pada pelat baja Spesimen dengan ketebalan 5 mm ukuran 95 mm x 45 mm x 5 mm dilakukan pengerolan dengan radius bending 100 mm, 200 mm, 400 mm, 800 mm dan tanpa radius bending sebagai bentuk deformasi plastis pada pelat (Gambar 1). Gambar 2. Proses pembersihan pada permukaan spesimen Spesimen pelat dibersihkan dari mill scale dan kotoran yang menempel pada permukaan dengan menggunakan gerinda sikat baja sampai bersih mengkilat dan diberikan kode sebelum dilakukan penim- bangan (Gambar 2). Spesimen pelat ditimbang untuk mendapatkan berat awal dan diukur ketebalannya sebelum dimasukkan dalam bak percobaan dengan media air laut (Gambar 3). 10 Neptunus Jurnal Kelautan, Vol. 17, No. 1, Januari 2011

5 Gambar 3. Proses penimbangan dan pengukuran ketebalan spesimen Percobaan dan Pengambilan Data Spesimen yang sudah ditimbang dan diukur ketebalannya dirangkai pada penyangga langsung dimasukkan dalam bak percobaan dengan media air laut (Gambar 4). Spesimen dirangkai dikelompokkan berdasarkan radius bending untuk memudahkan pada saat pengambilan. Percobaan dilakukan dalam kurun waktu 2 bulan dan pengambilan data dilakukan tiap 2 (dua) minggu sekali selama 4 (empat) kali pengambilan dengan mengangkat tiga replikasi spesimen setiap variasinya kemudian dibersihkan, ditimbang dan diukur ketebalannya. Gambar 4. Proses pencelupan spesimen dalam bak percobaan Analisis Data Percobaan Data yang valid diolah dengan perhitungan statistik dan dari hasil perhitungan dianalisis untuk mendapatkan laju korosi pelat baja (laju pengurangan berat dan laju pengurangan ketebalan pelat selama setahun). HASIL DAN PEMBAHASAN Dalam penelitian ini faktor kadar garam pada perairan didapatkan dengan mengambil sampel air dan diujikan di laboratorium kimia Universitas Hang Tuah dengan menggunakan metode Harvey Tri Agung Kristiyono, Nur Yanu Nugroho: Laju Korosi Plat Baja Lunak Grade A 11

6 (Argentometri untuk analisis salinitas) dan didapatkan hasil analisis kadar garamnya 23,41 %o. Anova (analysis of variance) dilakukan untuk mengetahui perbedaan korosi berat pelat (gram) dan korosi tebal pelat (mm) berdasarkan perlakuan radius bending dan hari pengamatan. Analisis Anova dapat dila-kukan dengan bantuan Minitab dengan hasil sebagai berikut: General Linear Model: Korosi berat pelat (g) versus Perlakuan; Hari Factor Type Levels Values Perlakuan fixed 5 Pelat dengan radius bending 100mm; Pelat dengan radius bending 200mm; Pelat dengan radius bending 400mm; Pelat dengan radius bending 800mm; Pelat tanpa bending Hari fixed 4 14; 28; 42; 56 Analysis of Variance for Korosi berat pelat (g), using Adjusted SS for Tests Source DF Seq SS Adj SS Adj MS F P Perlakuan 4 209,4 209,4 52,3 30,97 0,000 Hari , ,4 3771,1 2231,54 0,000 Error 52 87,9 87,9 1,7 Total ,7 Berdasarkan hasil Anova diketahui nilai P (p-value) untuk perlakuan radius bending dan hari masing-masing sebesar 0.000, yang berarti nilai tersebut lebih kecil dari 5%. Hal ini menunjukkan bahwa terdapat perbedaan korosi berat pelat (gram) untuk kelima perlakuan (pelat dengan radius bending 100 mm; pelat dengan radius bending 200 mm; pelat dengan radius bending 400 mm; pelat dengan radius bending 800 mm; dan pelat tanpa bending). Mean of Korosi berat pelat (g) Main Effects Plot (fitted means) for Korosi berat pelat (g) Pelat dengan radius bending 200mm Pelat dengan radius bending 100mm Perlakuan Pelat dengan radius bending 400mm Pelat dengan radius bending 800mm Pelat tanpa bending Hari Gambar 5. Pengaruh perlakuan dan waktu pengamatan (hari) terhadap korosi berat pelat 12 Neptunus Jurnal Kelautan, Vol. 17, No. 1, Januari 2011

7 Di samping itu juga dapat disimpulkan terdapat perbedaan korosi berat pelat (gram) untuk keempat hari pengamatan (hari ke-14, 28, 42 dan 56). Secara visual dapat dijelaskan pada Gambar 5. Sedangkan hasil Anova perbedaan korosi tebal pelat (mm) berdasarkan perlakuan radius bending dan hari pengamatan adalah sebagai berikut. General Linear Model: Korosi tebal pelat (mm) versus Perlakuan; Hari Factor Type Levels Values Perlakuan fixed 5 Pelat dengan radius bending 100mm; Pelat dengan radius bending 200mm; Pelat dengan radius bending 400mm; Pelat dengan radius bending 800mm; Pelat tanpa bending Hari fixed 4 14; 28; 42; 56 Analysis of Variance for Korosi tebal pelat (mm), using Adjusted SS for Tests Source DF Seq SS Adj SS Adj MS F P Perlakuan 4 0,1739 0,1739 0, ,07 0,000 Hari 3 8,7370 8,7370 2, ,66 0,000 Error 52 0,0451 0,0451 0,0009 Total 59 8,9560 Berdasarkan hasil Anova diketahui nilai P (p-value) untuk perlakuan radius bending dan hari masing-masing sebesar 0.000, yang berarti nilai tersebut lebih kecil dari 5%. Hal ini menunjukkan bahwa terdapat perbedaan korosi tebal pelat (mm) untuk kelima perlakuan (pelat dengan radius bending 100 mm; pelat dengan radius bending 200 mm; pelat dengan radius bending 400 mm; pelat dengan radius bending 800 mm; dan pelat tanpa bending). Di samping itu juga dapat disimpulkan terdapat perbedaan korosi tebal pelat untuk keempat hari pengamatan (hari ke14, 28, 42 dan 56). Secara visual dapat dijelaskan pada Gambar 6. Mean of Korosi tebal pelat (mm) Main Effects Plot (fitted means) for Korosi tebal pelat (mm) Pelat dengan radius bending 100mm Perlakuan 1,2 1,0 0,8 0,6 0,4 0,2 0,0 Pelat dengan radius bending 200mm Pelat dengan radius bending 400mm Pelat dengan radius bending 800mm Pelat tanpa bending 14 Hari Gambar 6. Pengaruh perlakuan dan waktu pengamatan (hari) terhadap korosi tebal pelat Tri Agung Kristiyono, Nur Yanu Nugroho: Laju Korosi Plat Baja Lunak Grade A 13

8 Laju Korosi Pelat Dari data percobaan dapat dibuat ringkasan statistik (rata-rata korosi pelat) berdasarkan perlakuan radius bending dan hari pengamatan. Berdasarkan analisis sebelumnya, diketahui bahwa terdapat pengaruh yang besar terhadap laju korosi berdasarkan waktu pengamatan (hari). Tabel 1. Korosi berat dan tebal pelat spesimen Perlakuan Pelat dengan radius bending 100mm Pelat dengan radius bending 200mm Pelat dengan radius bending 400mm Pelat dengan radius bending 800mm Pelat tanpa bending Hari Mean Ln Korosi berat pelat Korosi tebal pelat (Hari) (g) (mm) Untuk selanjutnya dapat dilakukan analisis trend untuk mengetahui seberapa besar korosi pelat selama 1 tahun. Analisis trend dalam hal ini menggunakan model logaritma (ln) dengan bantuan software excell dengan hasil sebagai berikut. Karena kehilangan berat baja oleh korosi akan bertambah dengan bertambahnya kecepatan tetapi semakin lama akan semakin kecil walaupun dengan kecepatan yang sama, dengan kata lain tidak linear terhadap waktu (Copson 1952). Berdasarkan Tabel 1 dapat dibuat grafik trend (laju perkembangan) korosi pelat (korosi berat dan ketebalan) untuk perlakuan pelat tanpa radius bending terlihat seperti Gambar 7. Berdasarkan Gambar 7. dapat dianalisis bahwa laju korosi berat pelat tanpa radius bending dengan persamaan regresi logaritma: 14 Neptunus Jurnal Kelautan, Vol. 17, No. 1, Januari 2011

9 Y = -64, ,994 Ln(X), dengan X adalah waktu hari), sehingga dapat diketahui korosi berat pelat selama setahun adalah 83, 1554 g. Laju korosi berat pelat dengan radius bending 100 mm dengan persamaan regresi logaritma Y = -71,3 + 28,478Ln(X), sehingga korosi berat pelat selama setahun adalah 96,7197 g. Laju korosi berat pelat dengan radius bending 200 mm dengan persamaan regresi logaritma Y = -68, ,176Ln(X), sehingga korosi berat pelat selama setahun adalah 91,8841 g. Laju korosi berat pelat dengan radius bending 400 mm dengan persamaan regresi logaritma Y = -62, ,881 Ln(X), sehingga korosi berat pelat selama setahun adalah 84,3313 g. Laju korosi berat pelat dengan radius bending 800 mm dengan persamaan regresi logaritma Y = -62, ,685 Ln(X), sehingga korosi berat pelat selama setahun adalah 82,8074 g. Berdasarkan Gambar 8 dapat dianalisis bahwa laju korosi tebal pelat tanpa radius bending dengan persamaan re- gresi logaritma yang dihasilkan adalah Y = -1, ,6768 Ln(X), dengan X adalah waktu (hari), sehingga dapat diketahui korosi berat pelat selama setahun adalah sebanyak 2,2483 mm. Laju korosi tebal pelat dengan radius bending 100mm dengan pesamaan regresi logaritma Y = -1, ,7857 Ln(X), sehingga korosi berat pelat selama setahun adalah sebanyak 2,6602 mm. Laju korosi tebal pelat dengan radius bending 200 mm dengan persamaan regresi logaritma Y = -1, ,7683 Ln(X), sehingga korosi berat pelat selama setahun adalah sebanyak 2,5906 mm. Laju korosi tebal pelat dengan radius bending 400mm dengan pesamaan regresi logaritma Y = -1, ,7014 Ln(X), sehingga korosi berat pelat selama setahun adalah sebanyak 2,3698 mm. Laju korosi tebal pelat dengan radius bending 800 mm dengan pesamaan regresi logaritma Y = -1, ,6846Ln(X), sehingga korosi berat pelat selama setahun adalah sebanyak 2,2934 mm y = L n(x) R 2 = y = L n(x) R 2 = y = L n(x) R 2 = y = L n(x) R 2 = y = L n(x) R 2 = Pelat dengan radius bending 100mm Pelat dengan radius bending 200mm Pelat dengan radius bending 400mm Pelat dengan radius bending 800mm Pelat tanpa bending Log. (Pelat dengan radius bending 100mm) Log. (Pelat dengan radius bending 200mm) Log. (Pelat dengan radius bending 400mm) Log. (Pelat dengan radius bending 800mm) Log. (Pelat tanpa bending) Gambar 7. Laju korosi berat pelat spesimen Tri Agung Kristiyono, Nur Yanu Nugroho: Laju Korosi Plat Baja Lunak Grade A 15

10 y = L n(x) R 2 = y = L n(x) R 2 = y = L n(x) R 2 = y = L n(x) R 2 = y = L n(x) R 2 = Pelat dengan radius bending 100mm Pelat dengan radius bending 200mm Pelat dengan radius bending 400mm Pelat dengan radius bending 800mm Pelat tanpa bending Log. (Pelat dengan radius bending 100mm) Log. (Pelat dengan radius bending 200mm) Log. (Pelat dengan radius bending 400mm) Log. (Pelat dengan radius bending 800mm) Log. (Pelat tanpa bending) Gambar 8. Laju korosi tebal pelat spesimen KeSIMPULAN Dari analisis hasil percobaan dapat disimpulkan bahwa pelat baja lunak grade A yang telah mengalami deformasi plastis akan sangat mempengaruhi terhadap laju korosinya, hal tersebut ditunjukkan dengan semakin kecil radius bending maka laju korosinya akan semakin besar. DAFTAR PUSTAKA [ABS] American Bureau of Shipping Rule Requirements for Material and Welding Copson HR Effect of Velocity on Corrosion by Water, Industrial and Engineering Chemestry. Ismunandar Korosi Tak Terlihatpun Bikin Sekarat, Dosen kimia FMIPA- ITB, [28 Apr 2008]. Simatupang ER Korosi Perusak yang Terabaikan. Teknik Mesin Universitas Bung Hatta. h [22 Apr 2008]. Supardi R Korosi dan Kegagalan yang Terjadi pada Pengecatan Otomotif, data/industry/abstech/abs_0710.ht m [20 Feb 2008]. Trethewey KR, Chamberlain J Korosi untuk Mahasiswa dan Rekayasawan. Jakarta: Gramedia Pustaka Utama. Widyanto B Korosi Sebabkan Kerugian Rp. 20T. Sriwijaya Post - 18 Mar Neptunus Jurnal Kelautan, Vol. 17, No. 1, Januari 2011