Pengaruh Polutan Air Sungai Terhadap Karakteristik dan Laju Korosi Pada Baja AISI1045 dan Stainless steel 304 di Sungai Bokor Surabaya

Transkripsi

1 Pengaruh Polutan ir Sungai Terhadap Karakteristik dan Laju Korosi Pada aja ISI1045 dan Stainless steel 304 di Sungai okor Surabaya IC Farid Hadi Prasetyo 1 dan udi gung Kurniawan 2 1 Mahasiswa Jurusan Teknik Material dan Metalurgi, 2 Staf Pengajar Jurusan Teknik Material dan Metalurgi Jurusan Teknik Material dan Metalurgi, Fakultas Teknologi Industri, Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS) Jl. rief Rahman Hakim, Surabaya budiagungk@gmail.com bstrak - aja karbon adalah material yang banyak diaplikasikan manusia dalam kehidupan sehari hari pada bidang konstruksi khususnya konstruksi dalam bidang irigasi baja sering digunakan untuk jembatan dan pintu air sungai. Penelitian ini dilakukan untuk mempelajari pengaruh polutan pada air sungai terhadap laju korosi dan karakteristik dari baja ISI 1045 dan SS 304. Dari hasil pengujian XRD pada ISI 1045 diketahui produk korosi yang terbentuk selama immersi selama 90 hari di lingkungan air sungai bokor Surabaya adalah FeS dan Fe 2 (SO 4 ) 3, sedangkan dari uji SEM EDX diketahui bahwa produk korosi dari ISI 1045 setelah pencelupan 90 hari mengandung S, Ca dan O dan terjadi uniform corrosion. Dengan menggunakan uji Weight loss, diketahui laju korosi tertinggi pada ISI 1045 terjadi pada hari ke - 30 dengan nilai 14,402 mpy dan nilai laju korosi tertinggi dengan metode tafel pada kondisi malam hari dengan nilai mpy. Dari hasil pengujian XRD dan SEM pada stainless steel 304 tidak ditemukan produk korosi yang terbentuk selama perendaman 90 hari. Dengan menggunakan uji Weight loss, laju korosi tertinggi pada stainless steel 304 terjadi pada hari ke - 60 dengan nilai 0,0261 mpy dan nilai laju korosi tertinggi dengan metode tafel pada kondisi malam hari dengan nilai 1.6 mpy Kata kunci : laju korosi, air sungai, polusi S I. PENDHULUN ungai adalah system pengaliran air mulai dari mata air sampai muara dengan dibatasi pada kanan dan kirinya serta sepanjang pengalirannya oleh garis sempadan (Peratutan Menteri Pekerjaan Umum 1989). Dalam perkembanganya, sungai di Surabaya telah mengalami banyak pencemaran yang di sebabkan oleh polusi dari industri, pertanian dan limbah rumah tangga. Pengaruh polusi limbah terhadap kualitas air sungai sangat besar karena dapat mengubah ph air menjadi lebih tinggi atau lebih rendah dari kualitas air normal. Seperti yang terjadi pada air sungai Surabaya pada tahun 2010 yang tercemar oleh limbah industri sebesar 60 %, limbah rumah tangga 30 % dan limbah pertanian 10 %. Pada tahun 2007 lembaga pemerhati lingkungan ecoton, melakukan survey di sungai Surabaya terkait dengan menurunya kadar oksigen terlarut (DO) dalam air yang disebabkan oleh pencemaran pabrik gula di Mojokerto. Dengan adanya polusi tersebut dapat menyebabkan korosi pada baja yang berada pada daerah aliran sungai. Korosi adalah penurunan mutu atau perusakan suatu logam karena bereaksi dengan lingkungannya. Reaksi ini menghasilkan oksida logam, sulfida logam atau hasil reaksi lainnya. Dengan bereaksi ini sebagian logam akan hilang dan menjadi suatu senyawa yang lebih stabil (Fontana, 1987). erdasarkan penelitian yang telah dilakukan oleh Sulistyoweni W bahwa kualitas air yang telah terpolusi mengandung NO - 2-3, SO 4 dan Cl - akan mempengaruhi laju korosi dari baja. Disamping itu nilai ph dan dissolved oxcygen juga berpengaruh terhadap karakteristik dan laju korosi dari baja.dari tugas akhir ini diharapkan bisa memberikan gambaran tentang karakteristik dan laju korosi dari baja plain karbon dan baja tahan karat terhadap lingkungan air sungai yang telah terpolusi oleh limbah rumah tangga dan industri. II. METODOLOGI Penelitian ini dilakukan dengan merendam spesimen ISI 1045 dan stainless steel 304 yang telah ditimbang dan diukur dimensinya selama 90 hari di sungai bokor Surabaya yang tercemar dan uji elektrokimia. Dengan pegecekan secara visual yang

2 dilakukan secara berkala tiap 1 minggu dan dilakukan uji weigh loss tiap 30 hari sekali untuk mengetahui laju korosi paling tinggi dalam kurun waktu 90 hari perendaman, uji weight loss dilakukan dengan persamaan : CR = KK.WW DD..TT (1) Dimana : W : erat yang hilang (grams). T : waktu perendaman (jam). : Luas permukaan sampel (cm 2 ). K : Konstanta mils per year (mpy) 3,45 x D : erat jenis (g/cm 3 ) untuk ISI 1045 = 7,86 g/cm 3 untuk SS 304 = 7,94 g/cm 3 Dari spesimen perendaman di sungai bokor selama 90 hari juga dilakukan pengujian SEM EDX dan XRD untuk mengidentifikasi produk korosi yang terbentuk pada spesimen ISI 1045 dan stainless steel 304. Gambar. 2. kurva ekstrapolasi dari tafel (Nestor perez, 2004) III. HSIL DN PEMHSN 3.1 Pengamatan Visual Dari pengamatan yang dilakukan selama 90 hari, pada bulan ke - 1 mulai tampak perubahan warna hitam pada baja ISI 1045, warna hitam tersebut adalah korosi yang diakibatkan oleh kondisi lingkungan air sungai yang terpolusi, korosi yang terjadi pada ISI 1045 adalah jenis korosi merata yang bertambah ketebalanya selama pencelupan seperti pada pengamatan visual. Sedangkan pada stainless steel 304 tidak tampak perubahan secara visual selama 90 hari. Gambar 1 Spesimen awal () SS 304, () 1045 Pengujian elektrokimia menggunakan metode tafel, larutan yang digunakan untuk pengujian tafel adalah air sungai dengan 4 kondisi yakni pagi, siang, sore dan malam yang diambil dari sungai bokor dan diuji kandungannya di uji dilaboratorium pengolahan limbah teknik lingkungan FTSP- ITS. Dari pengujian potensiostat dengan menggunakan alat versastat, akan didapatkan kkurva Log I dan E, yang selanjutnya diinterpolasi untuk mencari i corr dan dimasukan kepersamaan : Dimana : CR K1 i corr CR = KKKK.IIIIIIIIII.EEEE ρρ (2) : Laju Korosi (mm/year) untuk Icorr (μ/cm 2 ). : 3,27 x 10-3 mm g/ μ cm. : Rapat arus saat E corr μ/cm 2 (exchange current density). Ρ : density ( g/ cm 3 ). Untuk ISI 1045 = 7.84 EW Untuk stainless steel 304 = 7.94 : Equivalent Weight. Untuk ISI 1045 = Untuk stainless steel 304 = Gambar 3 Spesimen 90 hari () SS 304, () Pengujian Kandungan ir Sungai Dari hasil uji laboratorium, nilai oksigen terlarut memiliki nilai paling tinggi pada waktu pagi hari jam sebesar 6.85 mg/l, sedangkan pada waktu siang, sore dan malam kandungan oksigen yang terlarut dalam air bernilai 0.00 mg/l. ph dari air sungai yang diteliti berkisar antara 6,75 6,9, sehingga tidak terjadi perubahan yang signifikan di waktu pagi, siang, sore dan malam terkait dengan keasaman dari air sungai. Kandungan sulfat cenderung meningkat dari pagi hari sampai sore hari dan turun ketika malam hari, hal ini disebabkan siklus aktifitas dari manusia yang menghasilkan polutan. Kandungan khlorida mempunyai nilai yang fluktuatif dan memiliki nilai puncak pada sore hari yakni 116 mg/l sedangkan nilai yang paling rendah ada pada kondisi malam hari yakni sebesar 96 mg/l. Kandungan CaCO 3 pada pagi hari mempunyai nilai terendah yakni sebesar mg/l, sehingga kondisi air sungai pada pagi hari tergolong soft water, kondisi air yang bersifat soft water bersifat lebih agresif terhadap kekorosifan logam karena CaCO 3 tidak jenuh dan tidak membentuk lapisan karbonat yang protektif.

3 Gambar 4 Grafik kandungan Cl, CaCO 3 dan SO 4 dalam air sungai pada kondisi pagi, siang, sore dan malam. 3.3 Pengujian Weight Loss Dari pengukuran berat yang dilakukan setelah proses cleaning untuk spesimen ISI 1045 dan stainless steel 304 yang di uji immersi selama 30, 60 dan 90 hari di sungai didapatkan hasil sebagai berikut : Tabel 3.1 Laju korosi dari uji weight loss NO Spesimen erat awal erat akhir erat yang (g) (g) hilang (g) 1. S 1 15,374 15, SS S 2 14,010 13, SS 2 14,901 14, S SS Gambar 6 Grafik laju korosi SS 304 pada pencelupan selama 30 hari, 60 hari dan 90 hari 3.4 Pengujian XRD Pengujian XRD dilakukan untuk mengetahui produk korosi yang terbentuk dari spesimen. Spesimen yang dipakai untuk pengujian XRD adalah spesimen 1045 dan stainless steel 304 yang telah mengalami immersi selama 90 hari di lingkungan air sungai yang telah terpolusi oleh limbah. Dari gambar 5 dapat diketahui terjadi penurunan laju korosi untuk ISI 1045 dari hari ke - 30 dengan nilai laju korosi sebesar mpy menjadi mpy pada hari ke 60 dan turun lagi pada hari ke 90 dengan nilai laju korosi sebesar mpy. Gambar 7 Grafik hasil XRD ISI 1045 dan SS 304 setelah immersi selama 90 hari di sungai Gambar 5 Grafik laju korosi ISI 1045 pada pencelupan selama 30 hari, 60 hari dan 90 hari Gambar 6 menunjukan laju korosi pada stainless steel 304, laju korosi pada stainless steel 304 pada hari ke - 30 sebesar mpy dan meningkat pada hari ke - 60 sebesar mpy namun turun pada hari ke 90 menjadi mpy. Dari hasil tersebut dapat disimpulkan bahwa laju korosi pada stainless steel 304 memiliki laju korosi maksimal pada 60 hari pertama. Dari hasil pengujian XRD yang telah dilakukan pada spesimen ISI 1045 dengan lama perendaman 90 hari, menghasilkan gambar 7. Setelah menggunakan software match untuk mengidentifikasi, senyawa yang terbentuk pada puncak adalah FeS dan Fe 2 (SO4) 3 dengan 2 theta sebesar untuk FeS dan untuk Fe 2 (SO4) 3 hasil tersebut kemudian dicocokan dengan PCPDF. Dari PCPDF untuk FeS hasilnya cocok dengan kartu nomor , sedangkan untuk Fe 2 (SO4) 3 cocok dengan kartu PCPDF dengan nomor Pengujian Potensiostat Dari hasil pengujian potensiostat dengan menggunakan metode tafel maka didapatkan grafik seperti gambar 8.

4 Dari pengujian SEM EDX, diketahui bahwa terbentuk unsur S, O dan Ca di permukaan ISI 1045 yang telah tertutup oleh produk korosi selama perendaman 90 hari dilingkungan air sungai yang telah terpolusi. Gambar 8 Grafik interpolasi dari ISI 1045 pada lingkungan air sungai pagi hari jam Dengan melakukan interpolasi dan menggunakan persamaan 2 pada grafik log I vs E, maka akan di dapatkan laju korosi seperti pada tabel 3.2 Tabel 3.2 Laju korosi dengan menggunakan uji potensiostat. NO Spesimen i corr (/cm 2 ) CR (mpy) pagi 2.85 x siang 6.38 x sore 2.26 x malam 4.02 x SS 304 pagi 2.01 x SS 304 siang 2.16 x SS 304 sore 2.37 x SS 304 malam 6.38 x Dari pengujian potensiostat yang dilakukan pada spesimen ISI 1045 dengan kondisi air pagi, siang, sore dan malam, didapatkan bahwa laju korosi tertinggi pada ISI 1045 terjadi pada kondisi malam hari dengan nilai sebesar mpy. Dari hasil pengujian air kandungan dari air sungai malam pada tabel 4.4 terlihat bahwa nilai zat korosif dari air sungai malam tidak begitu tinggi jika dibandingkan dengan kondisi air sungai pagi, siang dan malam. Namun pada kondisi air sungai malam memiliki ph yang lebih rendah sebesar 6.85 dan DHL (Daya Hantar Listrik) yang lebih tinggi yakni sebesar 1190 µmhos/cm. Sedangkan pada stainless steel 304 laju korosi paling besar terjadi pada malam hari. 3.5 Pengujian SEM EDX Pada pengujian SEM EDX yang dilakukan pada titik tertentu di spesimen ISI 1045 dengan immersi 90 hari didapatkan hasil seperti pada gambar 9. Gambar 9 () SEM hari () hasil pengujian SEM EDX perbesaran 2000 x Gambar 10. SEM stainless steel 304 perbesaran 1000 x Pada Gambar 10 menunjukan hasil SEM stainless steel 304, pada gambar tersebut menunjukan tidak terjadi pitting corrosion pada stainless steel 304 yang telah ditanam selama 90 hari di air sungai yang terpolusi. IV. KESIMPULN 1. Dari pengujian elektrokimia, laju korosi tertinggi pada ISI 1045 dan stainless steel 304 terjadi pada malam hari dengan nilai mpy dan 1.6 mpy. Hal tersebut disebabkan daya hantar listrik (DHL). 2.. Dari hasil pengujian XRD pada ISI 1045 diketahui produk korosi yang terbentuk selama immersi 90 hari adalah FeS dan Fe 2 (SO 4 ) 3, terbentuknya produk korosi tersebut dikarenakan kandungan SO 4 - dalam air sungai. Sedangkan dari uji SEM EDX diketahui unsur yang terbentuk dari produk korosi di permukaan ISI 1045 adalah S, Ca dan O dengan kondisi morfologi dari permukaan terjadi uniform corrosion. Laju korosi tertinggi pada ISI 1045 terjadi pada hari ke - 30 dengan nilai 14,402 mpy. Dengan nilai laju korosi maksimal sebesar mpy, maka laju korosi tersebut termasuk dalam kategori good.. Dari hasil pengujian XRD dan SEM pada stainless steel 304 tidak ada produk korosi yang terbentuk selama immersi selama 90 hari. Laju korosi tertinggi pada stainless steel 304 terjadi pada hari ke - 60 dengan nilai mpy. Sehingga dapat disimpulkan bahwa kandungan Cl - pada air sungai tidak menyebabkan rusaknya lapisan passivasi sehingga tidak terjadi pitting corrosion. Dengan nilai laju korosi maksimal sebesar mpy, maka laju korosi tersebut termasuk dalam kategori outstanding.

5 V. DFTR PUSTK [1] Fontana Corrosion Engineering 2nd Edition. New York: Mc Graw-Hill ook Company. [2 Perez Nestor.,2004. Electro Chemistry and Corrosion Science. Kluwer cademic Publisher [3] Rose Leema, ntony Nooren,dkk., 2009, Corrosion behaviour of carbon steel in river water in the presence of calcium propionate- Zn 2+ system. [4] W. Sulistyoweni dkk.,2002. pengaruh unsur unsur kimia korosif terhadap laju korosi terhadap laju korosi tulangan beton [5] Melchers R.E., 2007, The effects of water pollution on the immersion corrosion of mild and low alloy steels [6] Prabowo H bambang, Muklimah Lela, Pengaruh Kondisi air Terhadap Laju Korosi pada aja Tulangan [7] abolan Robert., Nace Corrosions Enginner s ook Reference ook Third Edition. NCE International. [8] Standard Practice For preparing, Cleaning, and Evaluated Corrosion Test Specimens. G1 03.nnual ook of STM Standard.