ANALISA LAJU KOROSI MILD STEEL PADA LINGKUNGAN DENGAN KELEMBABAN TINGGI SELAMA 24 JAM Batu Mahadi Siregar*, Muthia Bintang** * Staf pengajar tetap FT-UISU ** DPK FT-UISU Industri Abstrak: Laju korosi dapat diminimalkan dan dihindari dengan melakukan analisa pada material tersebut akan digunakan. Korosi mempunyai laju yang tinggi pada lingkungan dengan kelembaban yang tinggi. Dari hasil analisa laju koros pelat Mild Stee untuk jarak yang berbeda dengan metode exposure dan immerse pada moisture room ditahan selama 24 jam menunjukkan bahwa posisi ditengah dari moisture room berdampak lebih besar terhadap pertumbuhan korosi dan kondisi exposure juga berdampak pada laju korosi dibandingkan dengan cara immerse dengan laruran air tawar. Kata kunci: Moisture room, exposure dan immerse, mild steel. Abstract: Corrosion rate ear minimization and avoided by analyses for the wanted of material and on condition of environment where the material will be used. Corrosion had to accelerate high at environment with high dampness. Rom result of fast analysis of corrosion for Mild Steel plate to different distance with menthod of exposure and of immerse the under arrest by room moisture during 24 hours indicate that position in the middle of from rom moisture affect bigger to growth of condition and corrosion of exposure also more affecting at corrosion rate compared to the way of immerse with freshwater condensation. Keys word: Moisture room, exposure and immerse, mild steel. 1. Pendahuluan Korosi adalah kehendak alam, dimana tidak bisa dicegah, namum dapat di hambat laju geraknya. Pada hakekatnya peristiwa sel dari keadaan setimbangnya yang menyebabkan kenaikan rapat arus. Korosi yang terjadi terhada logam terhadap material dipengaruhi oleh sifat logam yang menjadi komposisi pembentuknya. Korosi terjadi terhadap logam ferrous maupun non ferrous. Dimana hal ini disebabkan reaksi elektro kimia pada material tersebut. Biaya akan banyak sekali dikeluarkan bila penanganan terhadap laju korosi tidak diberikan pada material konstruksi dan komponen mesin. Factor utama penyebab korosi adalah adanya suatu reaksi kimia, dimana kecepatan korosi tergantung dari pada beberapa aspek pendukungnya, diantaranya adalah : (1) temperatur, (2) konsentras reakten, (3) produk dari korosi itu sendiri, (4) tegangan mekanik,dan (5) erosi akibat gesekan. Korosi basah (Wet corrosion) Korosi kering (Dry corrosion) Pada eksprimen laboratorium ini dilakukan tentang riset laju korasi pada kondisi basah tau Wet corrosion, dengan memberikan moisture atau meletakkan spesimen pada lingkungan moisture di berbaga jarak dengan sumber uap dan dibandingkan dengan laju korosi bila specimen dicelupkan di dalam wadah air. 2. Tinjauan Pustaka Hampir sebagaian besar peristiwa korosi yang terjadi disebabkan oleh reaksi elektrokimia karena logam disebabkan oleh reaksi elektrokimia karena logam pasti memiliki elektron bebas yang mampu menimbulkan sel elektrokimia pada skala kecil di dalam logam itu sendiri. Sebagian logam akan terkorosi di dalam air dan atmosfir terbuka, sehingga semua lingkungan dapat dikatakan korosif pada skala tertentu. Korosi terjadi adanya 4 elemen pembentu korosi : a. Anoda b. Katoda c. Arus Listrik d. Elektrolit a. Anodik, disini terjadi adalah metal reduction, dimana atom elektron dari logam terlepas, dan membuat logam tersebut menjadi bersifat Anodik, secara reaksi ditulis : M M + + ne - Fe Fe 2+ + 2e - Al Al 3+ + 3e -, dan lain sebagainya b. Katoda, pada Katoda terjadi 2 proses yaitu : Oksigen reduksi O 2 + 4H + 4e - 2H 2 O (Acid Solution) O 2 + H 2 O + 4e - 4OH (Neutral dan basa) Hydrogen evolution 2H + + 2e H 2 66
Analisa Laju Korosi Mild Steel Batu Mahadi Siregar, Muthia Bintang c. Arus listrik,akan terjadi bila logam melakukan pelepasan alektron maupun melakukan reaksi pembentukan / ikatan dengan atom lain. Contoh : Fe 3+ + e - Fe 2+ menghasilkan +0,77 Volt e. Elektrolit,adalah cairan yang bersifat dapa dialiri oleh arus listrk yang timbul akibat reaksi pada Anodik maupun Katodik. Bentuk bentuk Korosi : a. Uniform attack b. Dissimilar metal c. Crevice corrosion d. Selective Leaching Corrision e. Pitting f. Intergranular corrosion g. Strees corrosion h. Errosion corrosion. Laju Korosi (corrosion rate) Laju korosi adalah pernyataaan laju korosi yang terjadi pada suatu material, dimana dengan mengetahui laju korosinya dapat dilakukan penghambatan laju korosi ataupun dapat memprediksi usia komponen. Dengan memperkirakan banyaknya faktor kehilangan berat yang dialami logam selama proses korosi, maka besarnya laju korosi [2,3] dapat dihitung dengan persamaan berikut : 534 W CR = (mpy) atau.. (1) ρ AT 87600 W = (µm / year) ρ AT dimana : W = Kehilangan berat selama korosi (gr) ρ = Massa jenis spesimen (gr/cm 3 ) A = Luas penampang (m 2 ) T = Waktu proses koros (jam) MPY = Milimeter per year, sebagai kecepatan penetrasi logam. H 2 O, bila di semprotkan /diuapkan akan mengikuti reaksi : H 2 O H + + OH - H + sangat reaktif untuk berekasi dengan logam dalam reaksi asam, dan OH - reaktif untuk reaksi basa, dimana kedua reaksi ini merupakan penyebab korosi. Korosi dapat terjadi di segala lingkungan baik padat, cair dan gas 3. Metode Ekperimen Pada pengujian laju korosi ini dilakukan dengan menggunakan kondisi basah. Penyiapan Spesimen Spesimen yang digunakan adalah pelat dari jenis Mild Steel yang digunakan sebagai pelat bahan penbuatan panel box. Spesimen disiapkan dengan memotong pelat sesuai dengan ukuran yang disesuaikan kapasitas moisture room, ukuran dan bentuk spsimena dalam mm ditunjukkan pada Gambar 1 dengan jumlah spesimen yang diuji adalah 4 buah pelat. Beberapa hal yang dilakukan sebelum spesimen dimasukkan ke dalam moisture room, yaitu : a. Spesimen di bersihkan dan dihaluskan permukaannya dengan menggunakan ampas serta digosok dengan autosol (polish), sehingga permukaannya benar-benar halus dan licin hingga tidak terdapat noktah-noktah pada permukaannya. b. Diberi lubang untuk tempat menggantungkan spesimen pada moisture room. c. Panandaan atau penomoran specimen dan zona pengamatan. d. Timbang specimen sebelum perlakuan dimasukkan pada moisture room. e. Kemudian specimen diberi tali plastic untuk menggantungkannya pada moisture room. Set Up Alat Moisture room di set-up dengan menempatkan 3 buah rantai plastic, dan dibuat dengan jarak yang berbeda, hal ini dimaksudkan untuk melihat perbedaan posisi exposure pada material, dikarenakan moisture condition untuk tiap level juga akan berbeda. Kualitas moisture akan kandungan on H + dan OH - akibat reaksi H 2 O H + + OH - berbeda untuk tiap posisi. Moisture dihasilkan dari aliran air yang dipompakan dan disalurkan melalui nozel, sehingga menghasilkan moisture, hal ini ditampilkan pada Gambar 2. Prosedur Percobaan Specimen yang sudah disiapkan sebelumnya digantungkan pada gantungan yang terdapat di dalam moisture room. Larutan yang digunakan adalah air tawar, yang bersumber dari instalasi air bersih. Lama waktu ekposure dilakukan selama 24 jam.dalam percobaan ini nantinya akan dibandingkan juga terhadap spesimen dengan metode di immerse (dicelup) di dalam air yang sama dan waktu yang sama pula, akan dilihat laju korosi dari kedua metode tersebut. Dari kedua metode tersebut di atas menggunakan 4 buah spesimen yang masing-masing berbeda posisinya, seperti terlihat pda Gambar 3 dengan 67
pentabulasi, yaitu : Tabel 1. Letak dan Posisi spesimen No Posisi Lokasi 1 Rantai atas Moisture room 2 Rantai tengah Moisture room 3 Rantai bawah Moisture room 4 Dicelup diwadah Wadah collecting water Moisture room penambahan bentuk (geometri) dari pelat mild steel yang dalam hal ini merupakan pembentukan sebuah ceruk yang didahului oleh korosi biasa diseluruh permukaan yang dibasahi air, mungkin akibat efek dari batas butir sederhana. Setelah 24 jam specimen seluruhnya diangkat dan dikeluarkan dari lokasi moisture room seperti terlihat pada Gambar 4, selanjutnya dilakukan beberapa tahapan diantaranya : a. Keringkan sampai benar-benar kering. b. Bersihkan dan hilangkan korosi yang menempel pada permukaan spesimen dengan kain lap dan sikat plastic hingga permukaannya benar-benar bersih, ditunjukkan Gambar 5. c. Timbang berat setelah dilakukan percobaan untuk mengetahui kehilangan berat dari masingmasing spesimen. d. Catat data dari hasil percobaan sebelum dan sesudahnya. e. Data dibuat dalam tabulasi dan selanjutnya dianalisa serta disimpulkan hasil dari percobaan yang dilakukan. 4. Hasil dan Diskusi Gambar 4 menunjukkan adanya perubahan atau 68
Analisa Laju Korosi Mild Steel Batu Mahadi Siregar, Muthia Bintang Tabel 2. Dimensi pelat untuk masing-masing zona pengamatan No W1 W2 Wr L 1 L 2 L r Tebal Volume (cm) (cm 3 ) 1 3.01 3.11 3.06 5.19 5.09 5.14 0.124 1.9503216 2 2.95 3.165 3.0575 4.99 4.99 4.99 0.124 1.8918587 3 3.05 3.03 3.04 5.19 5.35 5.27 0.124 1.9865792 4 3.185 3.12 3.1525 5.36 5.41 5.385 0.124 2.10505035 No Berat awal (gr) Density ρ(gr/cm 3 ) Table 3. Berat pelat sebelum dan sesudah percobaan Waktu (jam) Berat sesudah (gr) Berat hilang W (gr) Area A (m 2 ) Laju korasi CR (mpy) 1 15.1861 77.86495 24 15.162 0.0241 0.003791 1.816792988 2 14.3044 75.6103 24 14.2725 0.0319 0.004867 1.928777159 3 14.3338 74.16669 24 14.7154 0.0184 0.002948 1.872565122 4 16.1769 76.84804 24 161671 0.0098 0.001664 1.705518363 Gambar 6. Grafik Corrosion rate (CR) pada moisture room selama 24 jam 69
Khususnya untuk specimen 2 yang berada ditengah, sangat mudah dipahami bahwa daerah basah yang bersebelahan dengan udara atau antarmuka elektrolit menerima oksigen dari difusi lebih banyak ketimbang daerah di pusat tetesan air (bagian bawah) yang terletak paling di pusat dari sumber pemasokan oksigen Gradien konsentrasi ini daerah di tengah itu mengalami polarisasi anodic sehingga terlarut dengan aktif : Fe Fe 2+ + 2e -. Ion-ion hidroksil yang dibangkitkan di daerah katoda terdifusi kearah dalam dan bereaksi dengan ion-ion besi yang terdifusi kearah luar, sehingga terjadilah pengendapan produk korosi tak dapat larut di sekelilinng cekungan, atau ceruk. Ini selanjutnya menghambat difusi oksigen, mempercepat proses anodic di pusat tetesan,dan menyebabkan reaksi bersifat otokatalik. Menurut KR. Trethewey bahwasanya laju korosi dalam air tawar untuk baja 0.05 mm per tahun adalah hal yang biasa, namun untuk kajian per tahun di atas angkanya yaitu berkisar 1,7 mm per tahun, hal ini dimungkinkan akibat dari proses produksi baja tersebut yang telah mendapat perlakuan panas sebelumnya hal inilah yang menyebabkan laju korasi pada pelat Mild Steel lebih tinggi. Dari percobaan yang telah dilakukan maka diperoleh hasil percobaan berupa data yang dibuat dalam bentuk tabulasi. Terlihat pada Tabel 2 dantabel 3 dimana menggunakan persamaan (1). 5. Kesimpulan Dari hasil penelitian yang dilakukan terhadap pelat Mild Steel yang digunakan untuk pembuataan panel box pada moisture rom dengan metode exposure dan immerse yang menggunakan air tawar dari PAM ditahan selama 24 jam, maka dapat disimpulkan beberapa hal, yaitu : 1. Laju korosi jarak specimen dengan sumber moisture, dimana kualitas moisture pada posisi ditengah memperlihatkan lebih banyak ion-ion H + dan OH -, sehingga menimbulkan korosi yang lebih berdampak pada material. 2. Laju korosi pada exposure dengan kondisi pemberian moisture air tawar lebih memberikan dampak dibandingkan dengan exposure metode immerse dengan larutan air tawar. 6. Daftar Pustaka Haftirman,Corrosions Fatigue, hand out, 2002 Fadhila R, Korosi dan Degradasi Material, hand out,2002 Fadhila R,Aspek Elektro-Kimia dan Proses Korosi, hand out, 2002 Treathewey, KR. And Chamberlain, J, Korosi, 1991 70