Seminar Proposal Tugas Akhir Oleh: Az Zahra Faradita Sunandi 2710100026 Dosen Pembimbing: Prof.Dr.Ir. Sulistijono, DEA Jurusan Teknik Material dan Metalurgi Fakultas Teknologi Industri Instiut Teknologi Sepuluh Nopember
Pendahuluan Tinjauan Pustaka Metodologi Penelitian
1. Latar Belakang 2. Perumusan Masalah 3. Batasan Masalah 4. Tujuan Penelitian 5. Manfaat Penelitian
Pipa pada pipeline industri minyak bumi dan gas alam 1. Mild steel 2. Nickel alloy dan atau Titanium alloy 3. Stainless Steel
cont d Masalah yang kerap timbul dalam penggunaan pipa baja karbon adalah korosi (Rafferty, 1989) Metode perlindungan permukaan eksternal pipa Pemanfaatan coating adalah metode yang paling banyak digunakan karena biayanya yang rendah dalam prosesnya, memiliki prosedur operasi yang mudah serta memiliki performa yang baik dalam melindungi permukaan pipa (Chen, dkk. 2006).
Conversion coating Cat organik
Zinc Fosfat Konversi permukaan substrat (logam) menjadi phosphophyllite dan hopeite. Addisi MgCO 3 Memperbanyak jumlah phosphophyllite.
Apakah spesimen yang dicoating dengan MgZn fosfat memiliki nilai laju korosi yang lebih rendah daripada spesimen yang tidak dicoating MgZn fosfat? Bagaimana pengaruh senyawa MgCO 3 dalam chemical bath terhadap jumlah phosphophyllite dan hopeite pada spesimen?
Material yang digunakan dianggap homogen yaitu pipa baja karbon API-5L Grade B. Tingkat kehalusan permukaan setiap material spesimen dianggap homogen. Dimensi material spesimen dianggap homogen. Coating MgZn fosfat melalui metode chemical bath terbentuk secara merata pada permukaan material spesimen. Cat organik yang digunakan dalam penelitian adalah cat two-pack epoksi primer. Larutan elektrolit H 2 SO 4 yang digunakan dalam pengujian polarisasi potensiodinamik dianggap homogen.
Mempelajari mekanisme conversion coating MgZn fosfat pada pipa baja karbon dan pengaruhnya terhadap laju korosi. Menganalisa pelapisan MgZn fosfat dalam cat organik dan perannya dalam mengurangi laju korosi pada pipa baja karbon.
Memberikan pengetahuan mengenai kegunaan conversion coating zinc fosfat kepada industri minyak bumi dan gas alam dalam mengurangi laju korosi pada pipa pipeline baja karbon. Memberikan kontribusi penelitian di bidang coating, khususnya conversion coating untuk diaplikasikan pada pipeline baja karbon.
1. Korosi pada pipa pipeline baja karbon di lapangan minyak bumi dan gas alam. 2. Proteksi coating pada pipa terhadap korosi. 3. Pengukuran Laju Korosi 4. Conversion coating: Zinc Fosfat 5. Cat Organik: Two-pack Zinc Epoksi
Pipa pipeline Interaksi dengan lingkungan Korosi atmosferik dan korosi tanah Rafferty, 1989
Korosi Atmosferik Pipeline above ground Korosi Tanah Pipeline under ground Harris, dkk. 2006
FBE dan wrapping tape polietilen biasanya digunakan untuk pipa bawah tanah, sedangkan cat organik berbasis epoksi untuk pipa pipeline above ground. ASM Metal Handbook Vol.13, 2004
Pengukuran laju korosi diperlukan untuk mengetahui banyaknya logam yang dilepas tiap satuan waktu pada permukaan tertentu. Pada umumnya, laju korosi dinyatakan dalam satuan miles per year (mpy). Derajat laju korosi pada suatu material dapat dilihat pada Tabel II.1. (Jones, 1997) : Tabel II.1. Derajat Laju Korosi Ketahanan Korosi Relatif Laju Korosi mpy mm/yr μm/yr nm/hr pm/s Sangat baik <1 <0,02 <25 <2 <1 Baik 1-5 0,02-1 25-100 2-10 1-5 Cukup 5-20 0,1-0,5 100-500 Kurang 20-50 0,5-1 500-1000 Buruk 50-200 1-5 1000-5000 10-50 20-50 50-20- 150 50 150-50- 500 200
Barrier Protection Mekanisme perlindungan: mencegah penetrasi Zinc fosfat ASM Metal Handbook Vol.13, 2004
cont d Chemical bath addisi MgCO3 dengan rasio 1:55 sampai 1:60 dengan ZnO2 (Morks dkk, 2012) Mekanisme pembentukan fosfat Zn2Fe(PO4).4H2O dan Zn3(PO4).4H2O dan hopeite terbentuk secara merata pada spesimen yang berbentuk seperti jarum atau needle-like (Chen dkk, 2006)
Gambar II.1 Contoh morfologi permukaan zinc fosfat pada substrat logam oleh SEM oleh: (a) Beiro, dkk. 2003 (b) Chen, dkk. 2006 (c) Jegannathan, dkk. 2005
Cat berbasis epoksi ini banyak digunakan untuk lingkungan agresif dan atmosferik. Pengunaan two-pack epoksi sangat dianjurkan untuk aplikasi zinc fosfat ataupun pre treatment pada baja (Mobley, 2001).
1. Diagram alir penelitian 2. Alat dan Bahan Penelitian 2. Prosedur Penelitian 3. Pengujian Spesimen
Diagram Alir Penelitian Mulai Persiapan alat dan bahan A Persiapan coating fosfat Persiapan spesimen Persiapan cat organik (epoksi) Spesimen tanpa coating Spesimen dengan coating Spesimen dengan coating dan cat organik Spesimen tanpa coating Spesimen dengan coating Spesimen dengan coating dan cat organik Pelapisan cat organik (zinc epoksi) Coating zinc fosfat Pengujian polarisasi potensiodinamik Pengujian weight loss Tanpa MgCO 3 Dengan MgCO 3 Analisa Data dan Pembahasan Pengujian SEM, EDX dan XRD Selesai A
3.2 Alat dan Bahan Penelitian 3.2.1 Bahan-bahan Penelitian 1. 84 spesimen API-5L Grade B diameter/panjang permukaan 1cm, tebal 3mm. 2. ZnO 2 30 gram 3. MgCO 3 10 gram 4. Nitric acid 30 ml (C:60%) 5. Sodium Hidroksida secukupnya 6. Phosporic Acid 30 ml (C:85%) 7. Aquades secukupnya 8. Cat epoksi secukupnya 9. HCl 500 ml (C:37%) 10. NaCl 1 kilogram
3.2.2 Alat-alat Penelitian 1. Kertas amplas grade 240, 400, 600, dan 800 secukupnya 2. 3 gelas ukur tahan panas kapasitas 1 liter 3. 3 gelas ukur tahan panas kapasitas 250 ml 4. 3 gelas ukur tahan panas kapasitas 10 ml 5. 1 buah hair dryer 6. Potensiostat 7. SEM (Scanning Electron Microscope) 8. EDX (Energy Dispersive X-ray Spectroscopy) 9. XRD (X-Ray Diffraction) 10. phmeter 11. Kabel tembaga 4 meter 12. AVOmeter 13. Resin epoksi dan katalis secukupnya 14. Pipa PVC 4 buah 15. 1 buah solder dan kawat timah 16. 1 buah spatula 17. Tissue secukupnya 18. Termometer 1 buah 19. Benang secukupnya 20. Kawat aluminium secukupnya 21. Botol plastik ukuran 1,5 liter 25 buah 22. Stopwatch 23. Lilin secukupnya
Material 84 spesimen Grinding Polishing Chemical Bath Imersi MgCO 3 0.15 mg Tanpa MgCO 3 two-pack zinc epoksi Teknik spray (Product Standard/ Technical sheet)
Scanning Electron Microscope (SEM): Analisa morfologi Pengujian EDX: Analisa komposisi kimia Pengujian XRD: Analisa struktur kristal dan senyawa Pengujian Polarisasi Potensiodinamik: Menentukan laju korosi Pengujian Weight Loss: Menentukan laju korosi
Analisa SEM: MgZn Fosfat Phosphophyllite Hopeite a b c Gambar 4.1 Hasil pengujian SEM pada spesimen MgZn fosfat (a) perbesaran 300x, (b) perbesaran 1000x, (c) perbesaran 2000x
Analisa SEM: Zinc Fosfat Phosphophyllite Hopeite a b c Gambar 4.2 Hasil pengujian SEM pada spesimen zinc fosfat (a) perbesaran 300x, (b) perbesaran 1000x, (c) perbesaran 2000x
Analisa EDX Spesimen MgZn Fosfat Tabel 4.1 Komposisi kimia hasil pengujian EDX pada spesimen dengan coating MgZn fosfat Gambar 4.3 Hasil pengujian EDX pada spesimen coating MgZn fosfat Element Wt% At% CK 16.99 45.04 MgK 01.08 01.42 PK 17.20 17.69 FeK 51.95 29.63 ZnK 12.78 06.23 Matrix Correction ZAF
Analisa EDX Spesimen Zinc Fosfat Tabel 4.2 Komposisi kimia hasil pengujian EDX pada spesimen dengan coating zinc fosfat Element Wt% At% CK 15.95 43.80 PK 16.05 17.09 FeK 55.74 32.92 ZnK 12.26 06.18 Matrix Correction ZAF Gambar 4.4 Hasil pengujian EDX pada spesimen coating zinc fosfat
Analisa XRD Spesimen MgZn Fosfat Gambar 4.5 Hasil pengujian XRD pada spesimen dengan coating MgZn fosfat
Potensial (V) Analisa Polarisasi Potensiodinamik 0-0.1-0.2-0.3-0.4-0.5-0.6-0.7-0.8-0.9 Kurva Tafel -8-6 Tanpa Coating -4 Log i (A) MgZn Fosfat -2 Zn Fosfat Gambar 4.7 Kurva Tafel keseluruhan dari ketiga spesimen 0
Analisa Weight Loss Weight loss (g) 0.0200 0.0160 0.0120 0.0080 0.0040 0.0000 Grafik Weight loss 48 96 144 192 240 Waktu (jam) Tanpa Coating MgZn Zn MgEpo ZnEpo Gambar 4.8 Grafik Pengurangan Berat selama Pengujian Weight Loss
Analisa Weight Loss Tabel 4.6 Laju Korosi pada Spesimen Pengujian Weight Loss Spesimen Laju Korosi (mpy) 48 jam 96 jam 144 jam 192 jam 240 jam Tanpa coating 0.0004 0.0003 0.0003 0.0003 0.0004 MgZn fosfat 0.0003 0.0003 0.0003 0.0002 0.0002 Zinc fosfat 0.0003 0.0003 0.0003 0.0003 0.0003 MgZn fosfat + Epoksi Zinc fosfat + Epoksi Rerata Laju Korosi (mpy) 0.0001 0.0002 0.0002 0.0001 0.0001 0.0001 0.0002 0.0002 0.0001 0.0002 0.0003 0.0003 0.0003 0.0001 0.0002
Analisa Weight Loss Laju Korosi (mpy) 0.0004 0.0004 0.0003 0.0003 0.0002 0.0002 0.0001 0.0001 0.0000 Grafik Laju Korosi 48 96 144 196 240 Waktu (Jam) Tanpa Coating MgZn Fosfat Zn Fosfat MgZn Fosfat+Epoxy Zn Fosfat + Epoxy Gambar 4.10 Grafik Laju Korosi pada Spesimen Pengujian Weight Loss
MgZn Fosfat: Zinc Fosfat MgZn Fosfat + Epoksi Zinc Fosfat + Epoksi Tanpa Coating T= 1.4198 mpy T= 2.0542 mpy WL= 0.0001 mpy WL= 0.0002 mpy T= 3.5429 mpy WL= 0.0003 mpy WL= 0.0003 mpy WL= 0.0003 mpy 2. Penambahan senyawa MgCO 3 tidak menambah jumlah phosphophyllite dan hopeite pada spesimen MgZn fosfat. Sebaliknya, jumlah phosphophyllite dan hopeite terbanyak ada pada spesimen dengan coating zinc fosfat yang dibuktikan dari analisa morfologi hasil pengujian SEM.
Adapun saran yang perlu diperhatikan pada penelitian selanjutnya adalah: 1. Preparasi spesimen yang lebih sempurna agar coating dapat bekerja dengan maksimal pada permukaan spesimen. 2. Diperlukan proses yang lebih tepat untuk pelaksanaan coating zinc fosfat selain menggunakan metode imersi.