Pengaruh Konsentrasi NaCl Terhadap Ketahanan Korosi Lapisan Hasil Hot Dip Galvanizing Pada Cold Rolled Steel AISI 1020

Transkripsi

1 Sidang Laporan Tugas Akhir Pengaruh Konsentrasi NaCl Terhadap Ketahanan Korosi Lapisan Hasil Hot Dip Galvanizing Pada Cold Rolled Steel AISI 1020 Oleh Fitria Indah Nur Aini ( ) Dosen Pembimbing: Prof. Dr. Ir. Sulistijono, DEA Dr. Diah Susanti, ST, MT.

2 Abstrak Abstrak Berbagai bidang kehidupan tidak lepas dari penggunaan logam, terutama baja. Tidak sedikit baja-baja tersebut mengalami proses pembentukan logam yang berkaitan dengan perubahan dimensi dan ukuran. Proses pembentukan dapat dilakukan dengan pengerjaan dingin (cold work). Deformasi plastis yang terjadi meninggalkan tegangan sisa. Penempatan komponen baja harus diperhatikan, terutama pada lingkungan ber ion (Cl -, ) dalam hal ini adalah garam (NaCl). Pengaruh lingkungan dengan ion Cl - akan menyebabkan korosi baja. Kerugian yang diakibatkan korosi dapat dikurangi dengan proses pelapisan logam dengan logam lain yang lebih anodik. Salah satunya adalah Hot Dip Galvanizing. Hot Dip Galvanizng menggunakan seng sebagai logam pelapisnya. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mempelajari pengaruh konsentrasi larutan NaCl terhadap ketahanan korosi lapisan hasil Hot Dip Galvanizing pada cold rolled steel AISI Dalam penelitian ini digunakan derajat deformasi 0 % dan 40 % serta variasi konsentrasi dari NaCl 0.2 M, 0.35 M, dan 0.5 M. Perhitungan laju korosi diperoleh melaui metode polarisasi potensiodinamik. Hasilnya menunjukkan bahwa semakin tinggi konsentrasi NaCl semakin tinggi pula laju korosi pada masing-masing lapisan. Laju korosi tertinggi pada lapisan Zn, FeZn dan Fe masing-maisng yaitu 60,8237mpy, 5,4666 mpy dan 25,7589 mpy. Lapisan paduan FeZn memiliki laju korosi terendah daripada lapisan Zn dan Fe. Kata Kunci: Konsentrasi NaCl, Hot Dip Galvanizng, laju korosi, Cold Rolled Steel

3 P E N D AH U LU AN

4 Latar Belakang Baja karbon banyak digunakan pada berbagai komponen permesinan dan konstruksi Proses pengerjaan dingin pada baja meninggalkan tegangan sisa Korosi pada baja menyebabkan banyak kerugian Lingkungan penempatan komponen Cara penanggulangan korosi --> Hot Dip Galvanizing

5 Perumusan Masalah Bagaimana pengaruh variasi konsentrasi larutan NaCl terhadap ketahanan korosi lapisan hasil Hot Dip Galvanizing pada cold rolled steel.

6 Batasan Masalah Hasil cold work dianggap homogen. Hasil Hot Dip Galvanizing dianggap merata dan homogen. Parameter Hot Dip Galvanizing dianggap konstan. Pengaruh agitasi diabaikan. Tidak terjadi perubahan terhadap temperatur dan volume larutan sepanjang waktu.

7 Tujuan Penelitian Tujuan penelitian ini adalah mempelajari pengaruh variasi konsentrasi larutan NaCl terhadap ketahanan korosi lapisan hasil Hot Dip Galvanizing pada cold rolled steel AISI 1020.

8 Paper review Rulendro Prasetyo, Agung Setyo D, Bibit Sugito Pengaruh Variasi Konsentrasi Larutan NaCl Dengan Konsentrasi 3,5%, 4%, 5% Terhadap Laju Korosi Baja Karbon Sedang semakin tinggi konsentrasi NaCl semakin cepat korosi yang terjadi.

9 A.P. Yadav, A. Nishikata, T. Tsuru Effect of Fe Zn alloy layer on the corrosion resistance of galvanized steel in chloride containing environments. Japan Laju korosi lapisan paduan lebih rendah dari lapisan zinc coating dan paling rendah dari keseluruhan lapisan hasil Hot Dip Galvanizing

10 IGA Kade Suriadi dan IK Suarsana Prediksi laju korosi dengan perubahan besar derajat deformasi plastis dan media pengkorosi pada material baja Karbon. laju korosi semakin meningkat seiring dengan meningkatnya derajat deformasi.

11 Ronald Nasoetiopan dan Ling Musalam Pengaruh klorida terhadap laju korosi baja karbon dan baja tahan karat dengan sistem intermittent immersion test. pada baja karbon pengaruh ion Cl- meningkatkan laju korosi yang cukup besar baik pada pengaruh waktu yang sama maupun berbeda.

12 TIN JAU AN P U S T AKA

13 Tinjauan Pustaka Proses pengerjaan dingin (cold wrking) Cold working adalah suatu proses pembentukan secara plastis terhadap logam atau paduan yang dilakukan di bawah temperatur rekristalisasi (van vlack, 1991). Penentuan Derajat Deformasi Persamaan 2.1. penentuan derajat deformasi ( Datsko, 1996 )

14 Korosi Korosi dapat diartikan sebagai 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,1967)

15 Pengaruh lingkungan terhadap korosi Temperatur Secara umum kenaikan temperatur menyebabkan kenaikan laju korosi ph Bahan pengotor dan komposisi media Bahan pengotor di media korosif bisa berupa karbondioksida (CO 2 ), sulfurdioksida (SO 2 ), sulfurtrioksida (SO 3 ), senyawa nitrat, asam belerang, ion ion sulfur, ion ion klorida, dll. Bahan pengotor bersifat mempercepat laju korosi karena menurunkan ph (menaikkan derajat keasaman) media korosif. (Sulistijono.1999) Kecepatan elektrolit Secara umum laju korosi meningkat seiring dengan kenaikan kecepatan media korosif Pengaruh konsentrasi elektrolit Konsentrasi media korosif berpengaruh terhadap laju korosi bergantung dari jenis media tersebut dan jenis logam yang berada dimedia tersebut.

16 Degreasing (caustic cleaning) Hot Dip Galvanizing Proses pembersihan dilakukan dengan menggunakan larutan NaOH (soda kaustik) dengan konsentrasi 5% 10% pada suhu 70 o C 90 o C selama kurang lebih 10 menit. Rinsing Pembilasan dengan air Pickling spesimen dengan cara dicelupkan ke dalam larutan HCl (asam klorida) atau larutan H 2 SO 4 (asam sulfat) dengan konsentrasi 10% 15% selama menit. Fluxing Proses fluxing merupakan proses pelapisan awal dengan menggunakan Zinc Amonium Cloride (ZAC) dengan konsentrasi 20% 30% selama 5 8 menit. Drying Proses drying merupakan proses pengeringan dan pemanasan awal dengan menggunakan gas panas yang suhunya kurang lebih 150 o C, galvanizing Pencelupan spesimen ke dalam cairan seng Quenching mencelupkan spesimen ke dalam larutan sodium cromate dengan konsentrasi 0,015% pada suhu kamar ataupun dengan menggunakan air.

17 Hot Dip Galvanizing

18 M E T O D O LO G I P E N E LIT IAN

19 Diagram Alir start Preparasi alat dan bahan Spesimen tanpa cold work (0% cold work) Spesimen yang di-cold work ( 40 % ) Uji spektrometri Pelapisan dengan metode Hot Dip Galvanizing Imersi spesimen pada larutan NaCl 0,5 M selama 35hari Pengujian XRD Pemotongan penampang melintang Pengamtan visual menngunakan mikroskop optik Penggosokkan sampai lapisan Fe, Fe-Zn, Zn Pengujian polarisasi potensiodinamik dengan variasi larutan elektrolit 0,2 M NaCl; 0,35 M NaCl dan 0,5 M NaCl Pengambilan data Analisa data dan pembahasan Penarikan kesimpulan End Gambar 3.1 Diagram Alir Penelitian

20 Bahan Adapun bahan yang digunakan dalam penelitian ini sebagai berikut: 1. Base metal Material yang digunakan dalam penelitian ini yaitu AISI 1020dengan tebal awal 7,2 mm. 2. Larutan NaCl 0,2 M; 0,35 M; 0,5 M 3. Larutan NaOH 10% 4. Larutan HCl 15 % 5. Larutan Zinc Ammonium Chloride (ZnCl2-2NH 4 Cl) 30 % 6. Seng Special High Grade

21 Alat Peralatan yang akan digunakan pada penelitian kali ini, antara lain : Jangka Sorong dan penggaris Kertas gosok grid 2000 Gerinda tangan Gergaji besi Alat potong plat Gelas ukur Sendok berbahan dasar plastik Kabel Pipet Stopwatch Hair dryer Mesin pres Kamera Digital Mikroskop optik Peralatan pengujian XRD ( X-Ray Diffraction ) Peralatan pengujian polarisasi potensiodinamik.

22 Langkah-langkah penelitian 1. Preparasi spesimen 2. Cold work dengan derajat deformasi 0% dan 40% 3. Hot Dip galvanizing Tahap pengerjaan awal (pre treatment) Benda uji dimasukkan ke dalam larutan 10% NaOH pada temperatur 65 o C selama 15 menit untuk menghilangkan lemak,cat dan kotoran organik lainnya. Pembilasan dilakukan dengan air pada bak air Benda uji dimasukkan ke dalam larutan 15% HCl selama 15 menit sampai noda-noda oksidasi atau karat hilang. Pembilasan dilakukan dengan air pada bak air. Pelapisan awal dilakukan dengan mencelupkan benda uji ke dalam larutan 25% Ammonium Chloride (NH4Cl) pada temperatur 65 o C selama 5 menit. Benda uji dikeringkan sampai benar-benar kering menggunakan hair dryer.

23 Tahap Pelaksanaan Galvanizing Seng dipanaskan hingga mancair. Temperatur seng cair dijaga agar mencapai temperatur yang diinginkan (445 o C- 465 o C). Stop watch disiapkan dan diaktifkan pada saat benda kerja dicelupkan. Benda uji dicelupkan ke dalam bak Galvanizing pada temperatur yang diinginkan yaitu pada temperatur 450 o C. Benda uji yang dicelupkan selama 5 menit. Pendinginan dilakukan dengan mencelupkan benda yang telah terlapisi kedalam air selama 5 menit. Finishing dilakukan dengan menggerinda pada benda uji yang terdapat sisa-sisa seng yang menempel. 5. Penggosokan lapisan hasil Hot Dip Galvanizing menggunakan kertas gosok grid Penggosokan dilakukan pada lapisan Zn, Fe-Zn, dan Fe. 6. Pengujian polarisasi potensiodinamik Elektroda kerja : spesimen Elektroda bantu Elektroda acuan 5. Pengujian XRD : batang karbon : saturated calomel electrode (SCE) 6. Pengamatan visual dengan mikroskop optik 7. Analisa data dan pembahasan 8. Kesimpulan

24 Hasil uji spektrometri Komposisi AISI 1020 No. Komposisi Kadar (%) 1. Fe 98, C 0, Si 0, Mn 0, Cr 0, Ni 0, Mo 0, Cu 0, Al 0, V 0, W 0, Ti 0, Nb 0, B 0, S 0, P 0,0280

25 PENENTUAN LAJU KOROSI BERDASARKAN KURVA POLARISASI POTENSIODINAMIK.

26 dimana : CR K1 Laju Korosi pada Kurva Polarisasi Potensiodinamik = Laju korosi (mm/yr) = 3,27 x 10-3 g/µa cm yr Icorr = Rapat Arus saat Ecorr (µa/cm 2 ) ρ = density (g/cm3) EW = Equivalent Weight (Berat Ekivalen) Persamaan 2.3 Laju Korosi pada Kurva Polarisasi Potensiodinamik Zn EW = 32,695 ρ = 7,14 FeZn EW = 32,4001 ρ = 7,1826 Fe EW = 27,78 ρ = 7,85

27 Tabel Laju Korosi pada tiap konsentrasi NaCl dan lapisan yang didapatkan melalui kurva polarisasi potensiodinamik % cold work Konsentrasi NaCl ( M ) 0% 0,2 0,35 0,5 40% 0,2 0,35 0,5 Polarisasi Potensiodinamik Lapisan E o (V) E corr (V) I corr (µa/cm 2 ) Corrosion Rate (mpy) Zn Fe-Zn Fe Zn Fe-Zn Fe Zn Fe-Zn Fe Zn Fe-Zn Fe Zn Fe-Zn Fe Zn Fe-Zn Fe ,7589

28 2,0000 1,8000 Corrosion Rate (mpy) 1,6000 1,4000 1,2000 1,0000 0,8000 Zn FeZn Fe 70, ,0000 Zn 0,6000 0,4000 0,2000-0,2 0,35 0,5 konsentrasi NaCl (M) Corrosion Rate (mpy) 50, , , ,0000 FeZn Fe Gambar 4.7. laju korosi berbagai lapisan dan konsentrasi NaCl pada baja karbon rendah 0% CW 10,0000-0,2 0,35 0,5 Konsentrasi NaCl (M) Gambar 4.8. laju korosi berbagai lapisan dan konsentrasi NaCl pada baja karbon rendah 40% CW

29 Tabel 4.4. kenaikan laju korosi pada masing-masing lapisan terhadap konsentrasi NaCl dan derajat deformasi % cold work Konsentrasi NaCl ( M ) Lapisan Corrosion rate (mpy) kenaikan laju korosi berdasarkan konsentrasi (%) kenaikan laju korosi berdasarkan derajat deformasi (%) 0% 0,2 0,35 Zn Fe-Zn Fe Zn Fe-Zn Fe ,5 Zn Fe-Zn Fe % 0,2 0,35 0,5 Zn Fe-Zn Fe Zn , Fe-Zn , , Fe , , Zn , , Fe-Zn , Fe , ,991.89

30 Penampang melintang lapisan hasil Hot Dip Galvanizing Gambar 4.9. Penampang melintang lapisan hasil Hot Dip Galvanizing 0% CW Gambar Penampang melintang lapisan hasil Hot Dip Galvanizing 40% CW

31 Hasil XRD Lapisan Terluar Hasil Hot Dip Galvanizing 0% CW 40% CW : NiSi : Zn : ZnO relative intensity o 2 theta

32 Kesimpulan Dari percobaan yang telah dilakukan, dapat disimpulkan : Penambahan konsentrasi larutan NaCl menyebabkan kenaikan laju korosi AISI 1020 hasil Hot Dip Galvanizing, baik yang mengalami maupun yang tidak mengalami cold roll. Laju korosi terbesar yaitu lapisan Zn pada AISI 1020 di konsentrasi 0,5M NaCl. Laju korosi lapisan paduan FeZn lebih rendah dari lapisan zinc coating dan Fe. Laju korosi lapisan paduan merupakan yang terendah dari seluruh lapisan hasil Hot Dip Galvanizing.

33 Saran Saran yang dapat diberikan: Percobaan dilakukan pada konsentrasi NaCl yang lebih tinggi sehingga dapat mengetahui nilai konsentrasi optimum dari NaCl terhadap laju korosi lapisan hasil Hot Dip Galvanizing. Perlu adanya variasi temperatur pada pengujian selanjutnya untuk melihat kinerja lapisan hasil Hot Dip Galvanizing pada temperatur tinggi. Perlu adanya variasi kecepatan fluida pada pengujian selanjutnya untuk melihat kinerja lapisan hasil Hot Dip Galvanizing pada fluida yang bergerak.

34 Daftar Pustaka Hot Dip Galvanizing For Corrosion Prevention. USA : American Galvanizers Association ( AGA ) Standar Practice for Calculating of Corrosion Rates and Related Information from Electrochemical Measurement. G102, Annual Book ASTM Standar Standar Reference Test Method for Making Potensiostatic and Potensiodynamic Anodic Polarization Measurement. G5, Annual Book ASTM Standar, vol.03.02,astm, West Chonshocken,PA Standar Test Method for Conducting Potensiodynamic Polarization Resistance Measurement. G59, Annual Book ASTM Standar, vol.03.02,astm, West Chonshocken,PA Standar Specification for Zinc (HDG) Coating on Iron and Steel Product. A123, Annual Book ASTM Standar. Anggara, Tri Teguh Pengaruh Variasi Temperatur Proses Pelapisan Metode Hot Dip Galvanizing Terhadap Tebal Lapisan, Struktur Mikro dan Korosi Pada Baja Karbon Rendah.Semarang:Universitas Negeri Semarang. A.P. Yadav, A. Nishikata, T. Tsuru Effect of Fe Zn alloy layer on the corrosion resistance of galvanized steel in chloride containing environments. Japan. Askeland, Donald R.1984.The Science And Engineering Of Materials. Datsko, Joseph.1996.Material Properties and Manufakturing Process, second edition, New York.

35 Fontana Mars, G Corrosion Engineering, Second edition, McGraw Hill International Book Company. Henkel Daniel, Pense Alan W Structure and Properties of Engineering Materials. Fifth edition. Amerika: McGraw Hill Nasoetion, Ronald.Musalam, Ling Pengaruh Klorida Terhadap Laju Korosi Pada Baja Karbon dan Baja Tahan Karat Dengan Sistem Intermitten Immersion Test. Serpong: LIPI Prasetyo, Rulendro.2009.Pengaruh Variasi Konsentrasi Larutan NaCl dengan konsentrasi 3,5%, 4% dan 5% Terhadap Laju Korosi Baja Karbon Sedang.Surakarta: Universitas Muhammadiyah Surakarta. Sulistijono Diktat Korosi dan Analisa Kegagalan. Surabaya: ITS. Syahbuddin, dan Abdul Rahmam.2003.Pertumbuhan Lapisan Intermetalik FeZn Pada Permukaan Sambungan Las Baja Struktur SS400 Selama Galvanis Pada 460 o C.Jakarta:Universitas Gunadarma. Supardi Rahmat Korosi. Bandung: Tarsito Suriadi, IGA Kade, dan Buchanan, R.A Prediksi Laju Korosi Dengan Perubahan Besar Derajat Deformasi Plastis dan Media Pengkorosi Pada Baja Karbon. Bali : Universitas Udayana. Trethewey, KR. dan Chamberlain, J Korosi untuk Mahasiswa dan Rekayasawan. Jakarta : PT. Gramedia Pustaka Utama. Van Vlack, Lawrence H., 1991, Ilmu dan Teknologi Bahan (Ilmu Logam dan Bukan Logam), alih bahasa Ir. Sriati Japrie M.E.E.Met,Penerbit Erlangga Jakarta. Zbigniew D. J., 1987, The Nature and Properties of Engineering Materials, third edition, New York.

36 Terima Kasih