BAB 1 PENDAHULUAN. dibandingkan jenis martensitik, dan feritik, di beberapa lingkungan korosif seperti air

Transkripsi

1 BAB 1 PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Baja nirkarat austenitik AISI 304, memiliki daya tahan korosi lebih baik dibandingkan jenis martensitik, dan feritik, di beberapa lingkungan korosif seperti air laut. Sifat daya tahan korosi ini disebabkan lapisan pasif pelindung khromium oksida (CrO 3 ) yang berkarakter kuat dan tidak terlihat secara kasat mata. Sifat lain dari bahan ini yaitu, ketangguhan cukup tinggi, dan toleran terhadap temperatur tinggi. Dengan memiliki karakter tersebut baja ini banyak dipergunakan pada struktur konstruksi di lingkungan air laut seperti, di pengeboran minyak lepas pantai, di perkapalan, penguat beton infrastruktur tepi pantai, dan lain - lain. Namun demikian kegagalan retak korosi tegangan (SCC) baja nirkarat pada struktur konstruksi dalam lingkungan air laut tetap merupakan salah satu dari permasalahan korosi. SCC adalah kegagalan rapuh paduan logam akibat kombinasi secara simultan antara tegangan tarik paduan logam tersebut dan lingkungan korosif. Pengamatan di lapangan kasus SCC pada perlengkapan penyambung tali temali di perahu seperti socket swaged, chain plate, turnbuckle, dan lain-lain, yang terbuat dari baja nirkarat AISI 304 di lingkungan air laut, dalam aplikasinya mengalami tegangan tarik pada penyambungan tali dan socket untuk menahan beban dari tiang perahu layar, tegangan tarik ini diperkirakan jauh di bawah tegangan luluhnya. Kontaminasi garam dan pengotor air merembes sepanjang kawat memasuki 1

2 2 celah sempit sehingga garam berakumulasi, ini mempercepat SCC secara dramatis dan tali kawat akan tercabut secara tiba-tiba (J.C. Stomer, 2005). Kegiatan tegangan tarik akan menyerang kisi kristal, yang semestinya dalam keadaan kesetimbangan dan berakibat bangkitnya energi termodinamik ikatan-ikatan atom. Kalau efek ini terlokalisasi pada permukaan, anoda-anoda akan terbentuk, sehingga daerah ini rentan terhadap serangan korosi (KR. Trethewey, 1988). Lingkungan air laut, dikenal korosif karena mengandung 3,5% garam dan di dalamnya terdapat senyawa klorida (M. Schumacher, 1979). Baja nirkarat AISI 304 akan mengalami SCC di lingkungan yang mengandung senyawa klorida (M.G. Fontana, 1979). Intrusi ion-ion klorida akan menguak lapisan oksida dan membantu melarutkan logam baja nirkarat (John Sedrick, 1979). Baja akan mengalami degradasi sifat ketangguhan sebagai suatu karakteristik yang dimilikinya. Rusaknya lapisan pasif, timbulnya lubang sebagai pemicu, retak akan terus menyebar jika faktor intensitas tegangan (K 1 ) lebih besar dari faktor ketangguhan material (K 1C ), fenomena laju degradasi ini tidak dapat dicegah, namun hanya diperlambat. Kepekaan SCC baja nirkarat austenitik AISI 304 dalam lingkungan air laut telah dipelajari, dengan mengukur kurva polarisasi Tafel, menyatakan aktifitas korosi di lingkungan air laut adalah 4,275 A/cm 2 (CR = 49,25 mpy) pada potensial korosi alami -380 mv aktifitas korosi demikian cukup mendukung terjadinya SCC (J. Teran, Torres. A. A, dkk, 2005). Efek regangan elastik/plastik simulasi MSC Nastran spesimen U-bend terhadap densitas arus korosi dalam lingkungan air laut buatan, efek galvanik akan

3 3 terjadi di atas permukaan baja karbon dengan nilai regangan elastik/plastik yang lebih besar menjadi lebih anodik dan area ini lebih ter korosi (M. Ridha dan S.Aoki, 2006). Dari penelitian-penelitian tersebut artinya bahwa tegangan ada kaitannya dengan perilaku polarisasi elektrokimia. Polarisasi adalah perubahan potensial dari elektroda selama proses elektrolisis. Kurva polarisasi menggambarkan perilaku korosi dari suatu bahan antara hubungan arus yang bekerja dan nilai potensial di permukaan logam tersebut. Tetapi variasi tegangan dan waktu yang mempengaruhi perilaku polarisasi sepengetahuan penulis belum pernah dilakukan khususnya berkaitan dengan nilai kepekaan SCC. Variasi tegangan dan waktu menjadi variabel penting dan harus diperhitungkan dalam mengamati fenomena kepekaan SCC, maka di telitilah kepekaan SCC dalam lingkungan air laut terhadap baja nikarat austenitik AISI 304 yang banyak dipakai sebagai bahan konstruksi baik dalam bentuk pelat, batangan, pipa dan lain-lain Pembatasan Masalah Karena kompleknya permasalahan yang ada maka untuk mempersempit permasalahan dibuat batasan-batasan sebagai berikut: 1. Spesimen C-ring dibuat standar ASTM G dari material silindris pejal. 2. Variasi pergeseran diameter C-ring dibuat, 0,35 mm, 0,50 mm, 0,65 mm dan 0,80 mm, dengan mengencangkan baut dan mur. 3. Media pengkorosian larutan 3,5% NaCl, temperatur kamar.

4 4 4. Kurva polarisasi anodik-katodik di ukur pada bidang ekspos seluas 1 cm 2, bagian tengah lengkungan spesimen. 5. Pengaruh waktu rendam di ukur hanya kurva katodik, selama 720 jam dimana setiap 240 jam dilakukan pengamatan. 6. Pengamatan kepekaan SCC hanya pada fase pemicuan Perumusan Masalah Fenomena SCC paduan logam baja nirkarat AISI 304 terjadi karena kombinasi tegangan statik paduan logam dan lingkungan korosif air laut. Efek tegangan tarik akibat pembebanan akan menyerang kisi kristal, yang semestinya dalam keadaan kesetimbangan. Jika efek ini terlokalisasi pada permukaan logam dan berada dalam lingkungan korosif air laut menyebabkan daerah tegangan lebih besar akan menjadi lebih anodik dan akan rentan terhadap serangan korosi, sehingga merusak lapisan pasif pelindung khromium oksida. Intrusi ion klorida pada logam menjadi inisiasi awal terjadinya pit (lubang) yang memicu SCC. Hal ini menjadi penting untuk diketahui seberapa besar tegangan dan waktu yang mempengaruhi kepekaan SCC atau rusaknya lapisan pelindung pada baja nirkarat austenitik AISI 304 lingkungan air laut, bagaimana pengaruh tegangan dan waktu terhadap perilaku polarisasi korosi. Dengan mengetahui hal tersebut diperoleh data pengaruh tegangan dan waktu perendaman terhadap perilaku polarisasi korosi pada penggunaan baja nirkarat AISI 304 dalam lingkungan air laut buatan dan batas tegangan penyebab pemicuan SCC.

5 Tujuan Penelitian Tujuan umum Secara umum penelitian ini bertujuan untuk mempelajari penomena kepekaan SCC material baja nirkarat austenitik AISI 304 di lingkungan air laut buatan. Kepekaan SCC yang direpresentasikan oleh perilaku polarisasi elektrokimia Tujuan khusus Secara khusus penelitian ini bertujuan untuk mempelajari: 1. Pengaruh variasi tegangan aplikasi pada spesimen terhadap potensial dan densitas arus korosi. 2. Pengaruh variasi tegangan aplikasi pada spesimen dan waktu rendam terhadap potensial dan densitas arus korosi. 3. Batas tegangan minimal dan perilaku polarisasi yang tidak memicu terjadinya inisiasi SCC selama perendaman 720 jam Manfaat Penelitian Dari hasil penelitian ini akan diperoleh manfaat sebagai berikut: 1. Memberi informasi kepada konsumen tentang batas kepekaan SCC material baja nirkarat austenitik AISI 304 dalam lingkungan air laut. 2. Tersedianya data-base hubungan antara kurva polarisasi dan tegangan yang bekerja pada material baja nirkarat AISI 304 di lingkungan air laut dapat dipergunakan untuk simulasi korosi dengan metode elemen batas (Boundry Element Method) yang memperkirakan dimana akan terjadi korosi SCC.