Pengamatan Model Pengendalian Korosi pada Media Korosi Air Laut Salinitas 35 o / Oo menggunakan Anoda Terumpan Zap Type S-3 Dwisetiono Marine Engineering Department, Faculty of Marine Engineering and Science, Hang Tuah University, Jl. Arif Rahman Hakim 150, Surabaya. e-mail: dwisetiono@hangtuah.ac.id Abstract: Corrosion is one of some necessary field that must be concerned by maritime and ship industries in Indonesia. The phenomenon of corrosion should be more attended, because it makes much money lost unpredictly. Corrosion couldn t be avoid because the process happens naturally, but corrosion must be controlled to minimize the negative effects, specially in economics, technics and safety fields. One of some popular methods to control the corrosion process is cathodic protection method, with sacrificial anode. This research observed the effectivity of Znanode (type S-3) that is used to protect a kind of material as cathode. The cathode material is A- grade of mild steels, a material that is commonly used for many sea water constructions, especially for ship building materials. The observation was taken in Fluid Laboratory, Marine Engineering Department, The faculty of Marine Engineering and Sciense, Hang Tuah University, Surabaya. The weight of sacrificial anode and the cathode is 1:4. They are connected and immersed in a model vessel with 35 O / OO salinity sea water as corrosion media. This research presents that the average weight lost of the sacrificial anode is 1.637%, and the average weight lost of the cathode is 0.170% in 16 weeks observation. The calculation predicted that the sacrificial anode will be lost 5.5% of the weight in a year. Keywords: corrosion, cathodic protection, sacrificial anode PENDAHULUAN Korosi merupakan salah satu permasalahan penting yang harus dihadapi oleh berbagai macam sektor industri di Indonesia, terutama industri perkapalan. Tidak sedikit biaya yang harus dikeluarkan sebagai akibat langsung dari masalah tersebut. Menyadari keadaan ini, pengendalian masalah korosi dan penanggulangannya perlu dilakukan dengan lebih efektif. Hingga sekarang Indonesia belum punya data yang kongkret tentang korosi ini. (Widyanto, 2005). Kerugian yang dapat ditimbulkan oleh korosi tidak hanyabiaya langsung seperti penggantian peralatan industri, perawatan jembatan konstruksi dan sebagainya, tetapi juga biaya tidak langsung seperti terganggunya proses produksi dalam industri serta kelancaran transportasi, yang umumnya lebih besar dibandingkan biaya langsung. Faktor yang berpengaruh terhadap korosi dapat dibedakan menjadi dua, yaitu yang berasal dari bahan itu sendiri dan dari lingkungan (Chamberlain, 1991). (a) Faktor dari bahan meliputi kemurnian bahan, struktur bahan, bentuk kristal, unsur-unsur kelumit yang ada dalam bahan, teknik pencampuran bahan dan sebagainya. (b) Faktor dari lingkungan meliputi tingkat pencemaran udara, suhu, kelembaban, keberadaan zat-zat kimia yang bersifat korosif dan sebagainya. (c) Faktor kelistrikan yang berpengaruh pada unsur-unsur logam dalam proses kimia yang akan menghasilkan korosi. 26
Dalam upaya pengendalian korosi, sangat penting untuk diketahui secara pasti terlebih dahulu jenis korosi yang terjadi dan penyebabnya, barulah dapat dilakukan perencanaan untuk pengendaliannya. Dalan kenyataan, sering dipilih suatu material sebagai sacrificial anode untuk melindungi baja yang bekerja di lingkungan air laut yang tidak statis (ada aliran). Pertimbangan yang dilakukan hanya berdasarkan bahwa material tersebut telah terbukti dapat melindungi baja pada suatu media lain, atau media yang sama tetapi bersifat statis, tanpa adanya gerakan dari media korosinya. Dengan diketahuinya jenis dan penyebab korosi yang tepat, dapat dilakukan perencanaan yang tepat pula dalam pengendalian korosi yang terjadi, sehingga kerugian yang ditimbilkan dapat diminimasi, baik kerugian biaya maupun waktu untuk perbaikan/penggantian material (Chandler, 1985) Dalam penelitian ini direncanakan untuk menguji kemampuan suatu logam yang digunakan sebagai anoda untuk melindungi logam lain dari kerusakan akibat proses korosi. Sebagai sacrificial anode digunakan logam Zn-alloys (ZAP Type S-3) dan sebagai katoda atau logam yang dilindungi digunakan logam baja lunak grade A yang sering dipakai sebagai konstruksi kapal dan bangunan laut (sesuai spesifikasi ABS Rule Requirements for Material and Welding, 2002). METODE PENELITIAN Dalam penelitian ini digunakan spesimen anoda berupa Zn-anode (ZAP Type S-3) dan spesimen katoda adalah baja lunak grade A yang biasa dipakai sebagai material badan kapal. Penelitian dilakukan dengan membuat model aliran dinamis (turbulen) dalam skala laboratorium. Sebagai media korosi adalah air laut yang diambil dari perairan Surabaya, tepatnya di area perairan PT. Dok dan Perkapalan, Surabaya dengan tingkat salinitas yang diuji di Laboratorium sebesar 35 O / OO. Material yang telah dibuat dengan dimensi dan berat yang diinginkan, dibersihkan dengan metode sandblasting, dengan level SA-2. Setelah bersih, material diletakkan dalam media korosi. Dari waktu ke waktu, secara periodik, dilakukan pengambilan data berat spesimen untuk mengetahui pengurangan berat yang terjadi akibat korosi. anoda dibuat dengan dimensi 20 mm x 20 mmx 40 mm, sedangkan spesimen katoda dibuat dengan dimensi 80 mm x 60 mm x 10 mm. Anoda dan katoda dirangkai seperta pada skema percobaan: Gambar 1. Skema Percobaan Pengamatan Model Pengendalian Korosi pada. 27
Penelitian dilakukan di Laboratorium Fluida, Jurusan Teknik Sistem Perkapalan, Fakultas Teknik dan Ilmu Kelautan, Universitas Hang Tuah, Surabaya. Laju korosi yang terjadi diamati dengan menghitung percent weight loss dari masing-masing spesimen. korosi (gram) = berat awal spesimen berat spesimen setelah dibersihkan Rata rata berat (gr) korosi (3 spesimen) % Korosi X100% Rata rata berat (gr) awal (3 spesimen) Dalam hal ini, % korosi yang didapat digunakan dalam menentukan percent weight loss dari spesimen (Kristiyono,dkk., 2007). Dari data periodik yang didapat, dilakukan peramalan atau trend dari korosi yang terjadi untuk suatu periode yang lebih lama. Peramalan dilakukan karena pengamatan hanya dilakukan dalam suatu rentang waktu yang terbatas, sedangkan proses korosi masih tetap berlangsung di luar rentang waktu tersebut. Selain itu dilakukan pengamatan metallographic terhadap spesimen untuk mengetahui jenis korosi yang terjadi. HASIL DAN PEMBAHASAN Dari percobaan didapatkan laju korosi sacrificial anode yang ditunjukkan dengan persentase weight loss tampak dalam tabel berikut: Tabel 1. Data Laju Korosi Sacrificial Anode Pada Salinitas 35 O / OO Waktu 1 (gr) 2 (gr) 3 (gr) Rata-rata (gr) Standar Deviasi Korosi Rata-rata (gr) Percent Weight loss (%) Week 0 111,579 116,391 117,718 115,229 3,230 0 0,000 Week 2 111,364 116,155 117,393 114,971 3,184 0,259 0,225 Week 4 111,039 115,729 117,255 114,674 3,239 0,555 0,482 Week 6 110,721 115,598 117,021 114,374 3,304 0,856 0,743 Week 8 110,068 115,470 116,802 114,113 3,566 1,116 0,968 Week 10 109,823 115,229 116,586 113,879 3,577 1,350 1,172 Week 12 109,694 114,932 116,471 113,699 3,552 1,530 1,328 Week 14 109,458 114,700 116,281 113,480 3,571 1,750 1,518 Week 16 109,272 114,582 116,176 113,343 3,615 1,886 1,637 Tabel 2. Data Laju Korosi Cathode Pada Salinitas 35 O / OO Waktu 1 (gr) 2 (gr) 3 (gr) Rata-rata (gr) Standar Deviasi Korosi Rata-rata (gr) Percent Weight loss (%) Week 0 380,246 374,147 394,614 383,002 10,508 0 0,000 Week 16 379,619 373,495 393,941 382,352 10,493 0,651 0,170 28 Neptunus, Vol. 15, No. 2, Januari 2009: 26-33
2.0 1.8 Percent Weight Loss (%) 1.6 1.4 1.2 1.0 0.8 0.6 0.4 y = 0.7799Ln(x) - 0.2123 Corrosion Rate Trendline Laju Korosi 0.2 0.0 Week 0 Week 2 Week 4 Week 6 Week 8 Week 10 Week 12 Week 14 Week 16 Waktu Gambar 2. Grafik persentase weight loss Sacrificial Anode selama 16 minggu Percent Weight Loss (%) 0.20 0.18 y = 0.2453Ln(x) 0.16 0.14 0.12 0.10 Trendline Laju Korosi 0.08 0.06 0.04 0.02 0.00 Week 0 Week 16 Waktu Gambar 3. Grafik Laju Korosi Katoda selama 16 minggu Pada gambar 2 dan gambar 3 terlihat bahwa laju korosi (percent weight loss) yang terjadi pada sacrificial anode adalah rata-rata sebesar 1,637% sedangkan pada baja lunak grade A (katoda) adalah rata-rata sebesar 0,170% pada salinitas 35 O / OO dalam kurun waktu 16 minggu. Dengan demikian efisiensi perlindungan yang diberikan oleh anoda adalah sebesar 99,830%. Selanjutnya dari data yang didapat, dilakukan peramalan dengan jalan melakukan ekstrapolasi selama kurun waktu satu tahun. Hasil peramalan tampak pada gambar 3. Dengan perbandingan masa antara sacrificial anode dengan katoda yaitu 1:4 pada salinitas 35 O / OO, didapatkan hasil peramalan untuk waktu satu tahun sacrificial anode akan terkorosi sebanyak 5,5% dari berat awalnya. Pengamatan Model Pengendalian Korosi pada. 29
Gambar 4. Grafik Peramalan Laju Korosi Sacrificial Anode selama 1 tahun PENGAMATAN METALOGRAFI Hasil pengamatan metalografi tampak dalam gambar-gambar berikut: Gambar 5. Foto makro spesimen katoda setelah percobaan Gambar 6. Foto makro spesimen katoda setelah percobaan dengan pembesaran 30 Neptunus, Vol. 15, No. 2, Januari 2009: 26-33
Gambar 4. Foto makro spesimen anoda setelah percobaan Gambar 5. Foto makro spesimen anoda setelah percobaan dengan pembesaran Gambar 6. Foto mikro spesimen katoda sebelum pengujian dengan pembesaran 500x Pengamatan Model Pengendalian Korosi pada. 31
Gambar 7. Foto mikro spesimen katoda sesudah pengujian dengan pembesaran 500x Gambar 8. Foto mikro spesimen katoda sebelum pengujian dengan pembesaran 500x Gambar 9. Foto mikro spesimen katoda sesudah pengujian dengan pembesaran 500x 32 Neptunus, Vol. 15, No. 2, Januari 2009: 26-33
Korosi Yang Terjadi Dari hasil pengamatan metalografi, baik secara makrografi maupun mikrografi, terlihat bahwa beberapa jenis korosi yang terjadi pada kedua kelompok spesimen (sacrificial anode dan katoda) adalah sebagai berikut: Korosi galvanis. Korosi galvanis ini terjadi karena ada dua material yang berbeda potensial, dan saling berdekatan, dipercepat dengan adanya media elektrolit. Korosi abrasi. Korosi abrasi ini terjadi karena permukaan logam mengalami gesekan, dalam hal ini gesekan dengan aliran media korosi secara kontinyu. Korosi pitting. Korosi pitting ini terlihat dengan adanya lubang-lubang kecil di permukaan logam, yang terjadi akibat adanya konsentrasi ion Cl yang tinggi. Hal ini terjadi karena adanya usaha penyesuaian dari permukaan katoda yang menerima elektron dari anoda yang berbeda potensialnya. KESIMPULAN Dari hasil pengamatan pada model yang dibuat dapat diramalkan kemampuan proteksi dari sacrificial anode dengan perbandingan massa sacrificial anode:katoda = 1:4 di mana laju korosi sacrificial anode akan mengikuti persamaan Y = 0,2092X - 0,149 dengan Y menyatakan kehilangan massa anoda akibat korosi dan X menyatakan waktu pengamatan. Laju korosi akan bertambah dengan semakin besarnya perbandingan massa antara sacrificial anode dengan katoda yang dilindungi. DAFTAR PUSTAKA ABS. 2002. Welding and Fabrication, Weld Test, Rule Requirements for Material and Welding. USA: American Bureau of Shipping. American Society for Testing and Materials section 3.1994. Metal Test Method and Analitical Procedure. ASTM Standards Vol. 03.02. New York: ASTM International. Chamberlain J.1991. Korosi untuk Mahasiswa dan Rekayasawan. Jakarta: Gramedia Pustaka Utama. Chandler dan Kenneth A. 1985. Marine and Offshore Corrosion. London: Butterworth. Kristiyono., Nugroho dan Dwisetiono. 2007. Pengaruh Sandblasting Terhadap Laju Korosi Pelat Baja Lunak Grade A Pada Media Korosi Air Laut Statis. LIGHT Journal for Engineering Vol. 4.1, April 2007. Surabaya: Universitas Muhammadiyah. Widyanto, B. 2005. Korosi Sebabkan Kerugian Rp. 20T. Sriwijaya Post. Pengamatan Model Pengendalian Korosi pada. 33