PERANCANGAN ALAT UJI KOROSI SALT SPRAY CHAMBER DAN APLIKASI PENGUKURAN LAJU KOROSI PLAT BODY AUTOMOBILES PRODUKSI EROPA DAN PRODUKSI JEPANG PADA MEDIA NaCl DENGAN VARIASI KONSENTRASI
RANDI AGUNG PRATAMA (2710100089)
ABSTRAK Pada era globalisasi, penggunaan logam memegang peranan yang sangat penting dalam perkembangan teknologi dan industri saat ini, terutama dalam industri automotive. Masalah yang timbul terkait dengan penggunaan logam adalah korosi. Salt spray test merupakan salah satu pengujian laju korosi dengan menggnakan larutan yang korosif dalam ruangan tertutup sehingga benda uji akan mengalami korosi dalam waktu yang lebih singkat. Metode yang digunakan dalam perancangan ini adalah studi literatur. Sebelum dilakukannya perancangan salt spray chamber terlebih dahulu dibuat desain alat uji korosi salt spray chamber. Untuk menguji kinerja alat salt spray chamber digunakan plat body automobiles buatan jepang dan eropa dengan ukuran yang sudah ditentukan yaitu dengan ukuran panjang 6 cm, lebar 4cm, dan tebal 0,1 cm. Pengujian tersebut dilakukan selama 48 jam setelah selesai pengujian 48 jam dilakukan penimbangan berat pada larutan NaCl yang berkonsentrasi 3%, 4%, dan %5 sebagai media korosif, tekanan semprot pada kompresor 43,5 psi dan temperatur dijaga pada 35 o C. Hasil perancangan alat salt spray chamber test dapat bekerja dengan baik sesuai dengan tujuan. Hal ini terbukti dengan berfungsinya alat tersebut sebagai suatu alat yang mampu mengkorosikan plat body automobiles dengan hasil pengujian didapatkan laju korosi rata rata untuk plat body mobil produksi jepang sebesar 2,3539 mm/thn. Pada pengujian berikutnya didapatkan laju korosi rata-rata untuk plat body produksi Eropa sebesar 2,1161 mm/thn. Maka didapatkan kesimpulan bahwa plat body automobiles buatan jepang lebih rentan terhadap korosi dibandingan dengan plat body automobiles produksi eropa dikarenakan plat produksi eropa terdapat unsur chrom yang lebih banyak. Kata kunci : korosi, plat body automobiles, salt spray chamber test
perancangan mengenai alat uji salt spray Logam adalah sumber daya yang tidak dapat diperbaharui Salt spray chamber test merupakan salat satu pengujian laju korosi yang dilakukan di laboratorium LATAR BELAKANG Terjadi masalah pada logam berupa korosi, keretakan, dan kelelahan terciptanya suatu peralatan yang dapat digunakan untuk mengetahui laju korosi Korosi mengakibatkan kerugian baik dari segi ekonomis maupun segi struktural
Bagaimana perancangan alat uji salt spray yang baik sesuai Standar ASTM B 117 untuk mengukur laju korosi suatu material logam. Bagaimana aplikasi penggunaan alat uji salt spray yang dirancang dengan melakukan suatu tes uji korosi terhadap sebuah sample material logam. PERUMUSAN MASALAH
Batasan masalah Perancangan dilakukan dengan menyertakan pengujian plat body automobiles yang berbeda yaitu produksi Eropa dan Jepang. Dalam perancangan ini larutan yang digunakan adalah NaCl dengan konsentrasi yang berbeda (3%, 4%, dan 5%). Pelapisan (coating) pada spesimen dianggap homogen. Permukaan (surface) material dianggap homogen. Dimensi pemotongan dan komposisi kimia material dianggap homogen. Temperatur didalam chamber alat uji korosi dianggap konstan
Tujuan yang ingin dicapai dalam karya tulis ini adalah menghasilkan perancangan alat uji korosi salt spray chamber yang baik dengan melakukan pengujian pada spesimen untuk mengukur laju korosi plat body automobiles.
Manfaat Penelitian Menambah wawasan tentang ilmu korosi mahasiswa teknik material dan metalurgi ITS mengenai salt spray chamber test. Mengetahui bagaimana laju korosi yang terjadi pada suatu material logam.
Salt Spray Chamber Test 1. Tipe pengujian korosi yang dipercepat (Accelerated Corrosion Testing). 2. Standar ujinya adalah ASTM B117, atau JIS K5400. 3. Tujuan, mensimulasikan perfoma sifat korosi suatu produk 4. Tidak mewakili sepenuhnya kondisi lingkungan yang akan mempengaruhi komponen tersebut.
Natrium Klorida (NaCl) Efek korosif yang sangat agresif pada logam. Sangat kuat mencegah terjadinya pasifasi. Ion klorida akan terabsorbsi ke permukaan logam yang akan menyebabkan ikatan antara oksida-oksida logam yang berikatan akan tersaingi akibat masuknya ion ini ke dalam selasela ikatannya, sehingga akan memperlemah struktur ikatan logam yang bersangkutan (Widharto, 1999).
Korosi adalah kerusakan atau berkurangnya suatu material yang disebabkan oleh reaksi kimia dengan lingkungannya (Trethewey, 1991). Korosi dapat terjadi jika memenuhi empat faktor, faktor-faktor tersebut adalah: Anoda Katoda Larutan elektrolit Adanya kontak metalik
Faktor Penyebab Korosi Faktor ph Laju korosi akan meningkat pada ph < 7 dan pada ph >13. Faktor Temperatur Faktor Padatan Terlarut - Klorida (Cl) - Karbonat (CO 3 ) - Sulfat (SO 4 ) Faktor Bakteri Pereduksi atau Sulfat Reducing Bacteria (SRB) Adanya bakteri pereduksi sulfat akan mereduksi ion sulfat menjadi gas H 2 S, yang mana jika gas tersebut kontak dengan besi akan menyebabkan terjadinya korosi. Faktor gas terlarut CO 2 + H- 2 O H 2 CO 3 Fe + H 2 CO 3 FeCO 3 +H 2
Carbon 0,10 to 0,25 Molybdenum 0,10 to 0,60 Manganese 0,25 to 1,60 Silicon 0,05 to 0,90 Copper 0 to 1,50 Chromium 0 to 1,25 Nickel 0 to 2,00 Phosphorus 0,03 to 0,15
Faktor Penyebab Korosi Pada Otomotif Proses Manufaktur Proses Desain Kondisi Operasi
Metode perancangan alat uji salt spray chamber Studi literatur Buku-buku dan jurnal-jurnal (handbook of corrosion, handbook thermal spray), informasi dan penelitian yang mempelajari mengenai permasalahan korosi. Diskusi Diskusi dilakukan dengan dosen mata kuliah, dosen pembimbing Eksperimental Pengujian langsung sesuai dengan prosedur dan metode yang ada.
Diagram Alir Mulai Preparasi alat dan bahan Pembuatan alat uji salt spray chamber motode continue Uji kelayakan alat Selesai Flow Chart Aplikasi alat Mulai Uji kelayakan alat Preparasi spesimen uji Penimbangan berat awal Uji korosi salt spray chamber Larutan Nacl 3%, 4%, dan %5 t = 48 jam Penimbangan berat akhir Kesimpulan Selesai Flow Chart perancangan alat
Alat-alat yang Diperlukan
Bahan-bahan yang diperlukan Lem tembak Aquades Larutan NaCl Air
Desain Alat Uji Salt Spray Chamber Dimensi alat uji salt spray tampak atas Tampak samping Tutup Thamber 1 2 3 5 4 Keterangan : 1. Saluran angin kompresor 2. Dudukan spesimen 3. Tiang pengabut 4. Saluran larutan NaCl 5. Saluran pemanas udara
Prinsip Kerja Salt Spray Chamber Test
Alat yang dibutuhkan untuk perancangan alat uji korosi Salt Spray Chamber rellay
Larutan uji Untuk larutan NaCl 5 % dalam 1 liter = 0.05 kg = 50 gram
Material Uji Material body automobiles : Plat ketebalan 1 mm Berukuran 40 x 60 mm Sebanyak 3 spesimen Dimana dalam perancangan alat ini terdapat 2 spesimen yaitu : Spesimen plat body automobiles produksi eropa sebagai spesimen M Spesimen plat body automobiles produksi jepang sebagai spesimen C
Benda uji dibersihkan dari kotoran ( lemak dan debu ) dan karat karat dipermukaan logam dengan metode pickling sesuai standar ASTM G1-99 Specimen dibersihkan dengan larutan asam nitrat 100 ml dan dilarutkan didalam aquades hingga 1000mL. Semua spesimen yang masuk ke larutan pembersih kemudian dibersihkan dengan aquades dan methanol kemudian dikeringkan dengan alat pengering. Setelah itu ditimbang berat awal masing masing spesimen sebelum diuji. Preparasi benda uji
Uji Kabut Garam Pengujian kabut garam memakai standar ASTM B 117-97. Langkah-langkah persiapan alat uji kabut garam (salt spray chamber) yaitu : Buka tutup Salt Spray Chamber dengan melepaskan baut dan mur yang terpasang pada sisi sisi Salt Spray Chamber. Letakkan sampel pelat hingga kemiringan 15 o - 30 o terhadap garis vertikal dan ditempatkan pada rak- rak yang terbuat dari polimer.larutan uji 5% natrium klorida (NaCl). Temperatur uji 35 C dengan ph 6,5 7,2 dan tekanan sebelum kenozzle 3 bar ( 43.5 psi ) Waktu ekspos specimen uji secara periodic mulai 48 jam Diharapkan dalam setiap 24 jam untuk mengecek keadaan mulut spray Gun dikarenakan rawan mengalami pengendapan garam Pada saat pengujian diambil 3 spesimen uji difoto secara makro perbesaran 2x kemudian dibersihkan melalui proses pickling, setelah itu ditimbang untuk mendapatkan berat.
Perhitungan Laju Korosi dengan Metode Kehilangan Berat Laju Korosi = ( K x W ) / ( D x A x T ) Dimana : K = Konstanta ( 8,76 x 10 4 ) W = berat yang hilang, ( gram ) D = density benda uji korosi ( 5,73 gr / cm 3 ) A = luas permukaan ( cm 2 ) T = waktu ( jam )
Hasil Perancangan alat uji korosi Salt Spray Chamber Ukuran Chamber luar Ukuran Chamber dalam Sudut kemiringan dudukan spesimen 122 x 92 x 81 cm 111x 80 x 73 cm 15 30 Temperature 35 60 C Lama pengujian 48 jam Ukuran spesimen 6 x 4 cm Kecepatan alir media 1 12 ml/jam korosif Tekanan semprot 43,5 psi kompresor ph 6.5 7.2 Sudut kemiringan atap ± 110 Media korosif Konsentrasi 3 5%
1 2 Standart Operation Procedure (SOP) alat uji korosi Salt Spray Chamber Buka penutup salt spray chamber 3 4 Letakkan spesimen uji Lakukan pengecekan pada tiang pengabut Mengatur temperature 5 6 7 Atur tekanan kompresor sebesar 43,5 psi atau 3 bar Masukan larutan NaCl Terakhir sambungkan semua socket
Kompresor Hasil uji karakteristik Salt Spray Chamber permasalahan tekanan pada kompresor ini, kompresor ini lebih sering berfungsi atau kompresor lebih sering menyala dibandingkan dengan kondisi mati. Solusi dalam memenuhi tugas akhir ini dengan mengganti kompresor yang lebih besar tenaganya dari 0,5 pk menjadi 1 pk dan pada tekanan kompresor tetap pada 43,5 bar sesasuai standar ASTM B117 yang ada. Larutan NaCl Penempatan chamber untuk larutan NaCl diletakkan lebih tinggi dari pada alat uji salt spray chamber agar larutan dapat mengalir dengan tekanan. Pemanas Udara Kendala utama pada perancangan alat uji korosi salt spray chamber ini adalah alat pemanas yang dapat menyesuaikan dan bisa memberikan panas yang maksimal atau merata sehingga awal perancangan ini memakai elemen heater. menggati pemanas elemen heater dengan hairdryer dan dirancnag ulang untuk membuat saluran pipa agar dapat menyalurkan udara panas kedalam chamber. Spesimen
Hasil pengujian alat uji korosi salt spray chamber pada specimen plat bodi mobil Hasil foto makro spesimen produksi eropa (M) Hasil foto makro spesimen produksi Jepang (c) Specimen awal NaCl 3% Specimen awal NaCl 3% NaCl 4% NaCl 5% NaCl 4% NaCl 5%
Perhitungan laju korosi plat body automobiles produksi eropa Perhitungan selisih berat spesimen eropa ( M ) Konsentrasi (%) Berat awal(g) Berat akhir (g) Kehilangan berat (g) 3% 15.6743 15,5299 0,1444 4% 15,7974 15,6327 0,1647 5% 15,9785 15,7893 0,1892 Perhitungan laju korosi specimen Eropa ( M ) W (g) D (g/cm³) A (cm²) T (jam) CPR (mm/th) 0,1444 5.73 25 48 1,83965096 0,1647 5.73 25 48 2,09827225 0,1892 5.73 25 48 2,41040140 laju korosi rata - rata spesimen M 2,11610820 CPR ( mm/th ) 3 2,5 2 1,5 1 0,5 laju korosi spesimen M 0 48 48 48 Waktu ( jam ) Laju korosi spesimen eropa ( M ) dengan interval waktu 48 jam
Perhitungan laju korosi plat body automobiles produksi jepang Perhitungan selisih berat spesimen jepang( C ) Perhitungan laju korosi specimen jepang ( C ) Konsentrasi (%) Berat awal(g) Berat akhir (g) Kehilangan berat (g) 3% 12,3247 12,1703 0,1544 4% 12,4578 12,2673 0,1905 5% 12,5521 12,3427 0,2094 W (g) D (g/cm³) A (cm²) T (jam) CPR (mm/th) Konsentrasi NaCl (%) 0,1544 5.73 25 48 1,96705061 3% 0,1905 5.73 25 48 2,42696335 4% 0,2094 5.73 25 48 2,66774869 5% laju korosi rata - rata spesimen C 2,35392088 3 2,5 CPR ( mm/th ) 2 1,5 1 0,5 Laju Korosi spesimen C 0 48 48 48 Waktu ( jam ) Laju korosi spesimen jepang (C) dengan interval waktu 48 jam
KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan 1. dihasilkan alat uji korosi salt spray chamber dengan spesifikasi alat dengan laju aliran media korosif sampai 30 ml/jam, tekanan semprot <43,5 psi, temperature <60 o C Plat body automobiles dan standar pemakaian alat ( SOP ) yang mampu mengkorosikan semua jenis baja khususnya pada plat body automobiles. 2. Plat automobiles buatan lokal lebih rentan mengalami korosi dibandingkan plat body automobiles buatan Eropa. Dari hasil selisih berat dua specimen yang diuji selisih terbesar adalah pada waktu ekspose 48 jam paling tinggi kehilangan beratnya, diikuti dengan waktu ekspos 72 jam Saran 1. Pada saat pengujian salt spray chamber diharapkan untuk sering mengecek nozzle setiap 12 jam dikarenakan rawan terjadi penyumbatan sehingga kabut yang keluar tidak maksimal. 2. Dibutuhkan compressor yang memiliki spesifikasi lebih tinggi ( power > 1 HP ) sehingga mampu mengakomodasi kebutuhan salt spray chamber yaitu bertekanan 43,5 psi.
TERIMA KASIH