Analisis Laju Korosi Dengan Penambahan Inhibitor Korosi Berupa Caco3 Dan Tapioka Pada Logam Baja Arif Tyan Prasetyawan, Risky Firdaus Riawanto, Azmi Uci P Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Muhammadiyah Malang. Jl. Raya Tlogomas No. 246 Malang, East Java, Indonesia 65144 Phone : +62 341 4641418-19 (Hunting) Fax : +62 341 460782 ABSTRAK
Korosi merupakan reaksi kimia yang sering dijumpai dalam kehidupan sehari-hari. Pada suatu benda yang terbuat dari besi seperti baja terkadang lama kelamaan timbul bercak-bercak coklat tua pada permukaannya. Bercak cokelat tua tersebut, semakin lama akan semakin banyak sampai menutupi seluruh permukaan besi. Bercak cokelat tua tersebut adalah adal ah karat atau korosi. Karat terbentuk karena adanya suatu reaksi kimia besi dengan uap air di udara. Fenomena alam dan material khususnya logam mempunyai suatu keterikatan dalam suatu sistem dan proses. Hubungan tersebut diimplementasikan dalam suatu proses kerusakan yang dinamakan korosi. Korosi adalah kerusakan material khususnya logam secara umum akibat reaksi dengan lingkungan sekitarnya. Korosi merupakan penurunaan kualitas yang disebabkan oleh reaksi kimia bahan logam dengan unsur-unsur lain yang terdapat di alam. Baja adalah suatu logam dengan bahan yang memiliki kesamaan yang besar dengan besi, terdiri dari kandungan Ferrum (Fe) dala m bentuk hablur dan 1,6 % zat arang (C), Baja dapat mengalami korosi jika permukaannya permukaannya berhubungan langsung langsung dengan udara atau berada dalam lingkungan yang korosif. Korosif pada permukaan baja dipengaruhi oleh kadar kelembaban udara udara di sekelilingnya. Inhibitor adalah suatu zat kimia yang dapat menghambat atau memperlambat suatu reaksi kimia. Sedangkan inhibitor korosi adalah suatu zat kimia yang bila ditambahkan kedalam suatu lingkungan, guna menurunkan laju korosi pada suatu logam. Kata Kunci : Logam Baja, Korosi, kalsium karbonat, tapioca, Laju Reaksi
PENDAHULUAN Korosi, pembusukan makanan, dan pembentukan lemak pada tanaman adalah merupakan reaksi kimia yang sering dijumpai dalam kehidupan sehari-hari. Pada suatu benda yang terbuat dari besi seperti baja terkadang lama kelamaan timbul bercak-bercak coklat tua pada permukaannya. Bercak cokelat tua tersebut, semakin lama akan semakin banyak sampai menutupi seluruh permukaan besi. Bercak cokelat tua tersebut adalah karat atau korosi. Karat terbentuk karena adanya suatu reaksi kimia besi dengan uap air di udara. Baja merupakan suatu bahan dengan keserba samaan yang besar, terdiri dari kandungan Ferrum (Fe) dalam bentuk hablur dan 1,6 % zat arang (C), Zat arang diperoleh dengan jalan membersihkan bahan pada temperatur yang sangat tinggi (dilebur). Sifat – sifat baja tergantung kepada kadar zat arang, semakin tinggi kadar zat arangnya (C), semakin tinggi tegangan patahnya. Baja mengalami korosi jika permukaannya berhubungan langsung dengan udara atau berada dalam lingkungan yang korosif. Korosif pada permukaan baja dipengaruhi oleh kadar kelembaban udara di sekelilingnya. Jika kelembaban udara kurang dari 70 %
pada permukaan baja tidak akan terjadi korosi, keadaan seperti ini terdapat pada lingkungan di dalam bangunan gedung. Jika kelengasan tinggi, atau besar oksigen dari udara akan bereaksi dengan besi dan membentuk karat atau korosi : 4 Fe + 3 O2 + 2 H2 = 2FeO3H2O Dari kajian pakar-pakar material sebelumnya terindikasi laju korosi rata – rata pada komponen baja yang ada pada lingkungan laut, laju korosinya sebesar 0,15 mm pertahun. Oleh karena itu, suatu elemen baja dua sisi yang tanpa perlindungan, akan terserang karat sebanyak 2 mm dalam waktu sepuluh tahun. Jika elemen baja tebalnya 10 mm, maka tebalnya akan berkurang 40% dalam jangka waktu dua puluh tahun, sehingga keamanan bangunan tersebut jelas tidak terjamin. Agar bangunan baja dapat berumur panjang, maka diperlukan cara perlindungan yang tepat terhadap korosi. Bangunan baja yang umumnya mendapat lindungan secara khusus, antara lain: Rangka atap baja, tiang pancang baja, jembatan baja, pipa baja di dalam tanah, platform pemboran minyak, kapal laut, dinding (baja) pemecah gelombang, dinding baja penahan tanah dan lain – lain.
KAJIAN PUSTAKA Korosi di definisikan sebagai penurunan mutu logam akibat reaksi elektrokimia dengan lingkungannya (Trethewey, 1991). Secara umum, tipe dari korosi dapat diklasifikasikan sebagai berikut : 1. Korosi Seragam ( Uniform Corrosion ) Korosi seragam merupakan korosi dengan serangan merata pada seluruh permukaan logam. Korosi terjadi pada permukaan logam yang terekspos pada lingkungan korosif. 2. Korosi Galvanik Korosi galvanik terjadi jika dua logam berbeda tersambung melalui elektrolit sehingga satu dari logam tersebut akan terserang korosi sedang lainnya terlindungi dari korosi. 3. Korosi Celah Mirip dengan korosi galvanik, dengan pengecualian pada perbedaan konsentrasi media korosifnya. 4. Korosi Sumuran Korosi sumuran terjadi karena adanya serangan korosi lokal pada permukaan logam sehingga membentuk cekungan atau lubang pada permukaan logam. 5. Retak Pengaruh Lingkungan (environmentally induced cracking ) Merupakan patah getas dari logam paduan ulet yang beroperasi di lingkungan yang menyebabkan terjadinya korosi seragam. 6. Kerusakan Akibat Hidrogen ( Hidrogen damage ) Kerusakan ini disebabkan karena serangan hydrogen yaitu reaksi antara hydrogen dengan karbida pada baja 7. Korosi Batas Butir ( intergranular corrosion )
Korosi yang menyerang pada batas butir akibat adanya segregasi dari unsur pasif seperti krom meninggalkan batas butir sehingga pada batas butir bersifat anodic. 8. Dealloying Dealloying adalah lepasnya unsurunsur paduan yang lebih aktif (anodik) dari logam paduan 9. Korosi Erosi Korosi erosi adalah naiknya korosi dikarenakan benturan secara fisik pada permukaan oleh partikel yang terbawa fluida.. 10. Korosi Aliran (Flow induced Corrosion) Korosi aliran adalah peningkatan laju korosi yang disebabkan oleh turbulensi fluida dan perpindahan massa akibat dari aliran fluida diatas permukaan logam. Laju Korosi Untuk menghitung laju korosi, terdapat dua metode yang dapat digunakan antara lain metode kehilangan berat atau weight gain loss (WGL) dan metode elektrokimia. Laju korosi dihitung menggunakan percobaan korosi dalam kurun waktu tertentu dimana diketahui perubahan berat suatu material akibat korosi, kemudian dihitung dengan metode kehilangan berat atau weight gain loss (WGL):
Keterangan: R = Laju korosi (mm/year) D = Density (gr/cm3) ΔW = Berat yang hilang (gram) T = Waktu (jam) A = Luas permukaan (cm2) K = Konstanta (8,76 x 104) 1. Inhibitor Korosi Inhibitor Korosi Beberapa cara yang dapat memperlambat laju reaksi korosi antara lain dengan cara pelapisan permukaan logam agar terpisah dari medium korosif, membuat paduan logam yang cocok sehingga tahan korosi, dan dengan penambahan zat tertentu yang berfungsi sebagai inhibitor reaksi korosi (Hadi, 1983). Secara umum inhibitor korosi di bagi atas beberapa katagori yakni; 1. Inhibitor korosi katodik 2. Inhibitor korosi anodik 3. Inhibitor korosi organik 4. Inhibitor korosi adsorpsi 1. Inhibitor Korosi Katodik Inhibitor katodik menurunkan laju korosi dengan cara memperlambat reaksi katodik[7]. Inhibitor 2. Inhibitor Korosi Anodik Inhibitor anodik menurunkan laju korosi dengan cara memperlambat reaksi anodik. 3. Inhibitor Korosi Organik Inhibitor organik sering dipakai untuk cooling tower , pendingin/pemanas. Inhibitor korosi organik paling umum digunakan di oil 4. Inhibitor Korosi Adsorpsi Inhibitor korosi adsorpsi menurunkan laju korosi disebabkan polarisasi logam dengan lapisan tipis dari
molekul inhibitor yang teradsorpsi pada permukaan. METODOLOGI PENELITIAN Alat dan bahan yang digunakan dalam penelitian ini disajikan pada tabel berikut: Tabel 1. Alat dan bahan pada penelitian. N0 Alat/Bahan KEgunaan Pelat baja 6 mm, Uji spesimen 1 panjang 40 mm, dan lebar 20mm. 2
Kikir
3
Amplas
4 5 6
Kalsium karbonat Tepung tapioka Timbangan digital Alat tulis
7
Menghaluskan permukaan specimen potongan Menghaluskan permukaan specimen pengikiran Inhibitor Inhibitor Menimbang inhibitor Mencatat penelitian
Prosedur Pengujian Spesimen yang digunakan pada penelitian ini adalah baja jenis hot rolled plate (baja hitam) spesifikasi Klasifikasi Indonesia Grade A sebanyak 21 buah ketebalan 6 mm, panjang 40 mm, dan lebar 20 mm. Adapun kondisi pengujian dan data yang diperlukan untuk perhitungan laju korosi yaitu sebagai berikut : Suhu : 25-30°C Larutan perendam : Air laut pH air laut : 6,94 Salinitas air laut : 28,0 ppt Inhibitor : Kalsium karbonat dan tapioka Dosis inhibitor : 0 ppm, 1.000 ppm, 2.000 ppm dan 3.000 ppm Waktu perendaman : 30 x 24 jam
hasil
Media perendaman spesimen yaitu air laut dengan nilai pH 6,94 dan salinitas 28,0 ppt. Larutan uji yang digunakan yaitu sebanyak 7 variasi, dan di lakukan masing-masing 3 kali pengulangan. Adapun variasi dosis inhibitor yang digunakan yaitu 0 ppm, 1.000 ppm, 2.000 ppm dan 3.000 ppm. Langkah-langkah yang dilakukan untuk mendapatkan nilai laju korosi yaitu sebagai berikut: 1. Menentukan luas permukaan spesimen (A). 2. Menimbang berat awal spesimen menggunakan timbangan digital/elektrik ketelitian 0,0001 gr. 3. Spesimen direndam dalam larutan yang telah disediakan selama 30 x 24 jam. Spesimen diikat dengan benang untuk memudahkan dalam proses peletakan spesimen dan pengangkatan pada saat direndam. 4. Setelah spesimen direndam dan mengalami proses pengkorosian selanjutnya spesimen diangkat dari wadah kemudian dibersihkan dan dilakukan penimbangan untuk mengetahui berat akhir spesimen. 5. Setelah diketahui berat akhir spesimen maka akan diketahui selisih berat yang selanjutnya akan digunakan untuk menghitung laju korosi. Menghitung laju korosi 6. menggunakan metode pengurangan berat atau weight gain loss (WGL). 7. Membandingkan keefektifan inhibitor yang digunakan sebagai bahan pertimbangan menghambat laju korosi pada pelat baja tangki ballast air laut kapal.
PEMBAHASAN Perhitungan Laju korosi a) Specimen pada media tanpa penambahan inhibitor: ➢ Specimen 1 Δw = 0,2106 gram A = 23,2 cm² T = 720 jam D= 7,86 gr/cm3
Laju Korosi (r) =
8,76 . 10 Δ
.. 8,76.10 0,2106
=
23,2 720 7,86
= 0,1405 mm/year ➢
Specimen 2 Δw = 0,2515 gram A = 23,2 cm² T = 720 jam D= 7,86 gr/cm3 Laju Korosi (r) =
8,76 . 10 Δ
.. 8,76.10 0,2515
=
23,2 720 7,86
= 0,1678 mm/year ➢
Specimen 3 Δw = 0,2549 gram A = 23,2 cm² T = 720 jam D= 7,86 gr/cm3 Laju Korosi (r) =
8,76 . 10 Δ
.. 8,76.10 0,2549
=
23,2 720 7,86
= 0,1701 mm/year Hasil perhitungan laju korosi spesimen yang direndam pada media air laut tanpa penambahan inhibitor atau inhibitor 0 ppm dapat dilihat pada tabel 2 sebagai berikut: Tabel 2. Laju korosi spesimen pada media air laut tanpa penambahan inhibitor. No Laju korosi Rata-rata laju korosi (mm/year) (mm/year) 0,1405 1 0,1678 0,1595 2 3 0,1701
b) Spesimen pada media air laut dengan penambahan inhibitor kalsium karbonat.
Laju korosi spesimen pada media air laut dengan penambahan inhibitor kalsium karbonat dapat dilihat pada tabel berikut: Tabel 3. Laju korosi spesimen pada media air laut dengan penambahan inhibitor kalsium karbonat.
Dosis Inhibitor (ppm)
1.000
2.000
3.000
No Spesimen
4 5 6 7 8 9 10 11 12
Laju Korosi (mm/year)
0,1334 0,1358 0,1364 0,1204 0,1198 0,1222 0,1168 0,1152 0,1015
Rata-Rata Laju Korosi (mm/year)
0,1352
0,1208
0,1111
Spesimen pada Media Air Laut dengan Penambahan Inhibitor Tapioka Laju korosi spesimen pada media air laut dengan penambahan inhibitor tapioka dapat dilihat pada tabel berikut:
Tabel 4. Laju korosi spesimen pada media air laut dengan penambahan inhibitor tapioka.
Dosis Inhibitor (ppm)
1.000
2.000
3.000
Nomor Spesimen
13 14 15 16 17 18 19 20 21
Laju Rata-Rata Korosi Laju (mm/year) Korosi (mm/year)
0,0875 0,0807 0,0865 0,0723 0,0729 0,0773 0,0695 0,0695 0,0656
Perbandingan Efektifitas Inhibitor Kalsium Karbonat dan Inhibitor Tapioka Dari perhitungan laju korosi spesimen pada media air laut tanpa penambahan inhibitor (0 ppm) didapatkan rata-rata laju korosi yaitu 0,159 mm/year. Sedangkan Perbandingan laju korosi spesimen dengan penambahan inhibitor kalsium karbonat dan tapioka untuk variasi dosis 1.000 ppm, 2.000 ppm, dan 3.000 ppm dapat dilihat pada tabel 5 berikut: Tabel 5. Perbandingan laju korosi spesimen dengan penambahan inhibitor kalsium karbonat dan tapioka pada setiap variasi dosis.
Dosis
1.000 2.000 3.000
Rata-rata laju korosi Caco3 (mm/year)
Rata-rata laju korosi Tapioka (mm/year)
0,1352 0,1208 0,1111
0,0849 0,0741 0,0682
0,0849
0,0741
0,0682
•
Dari hasil perhitungan laju korosi terdapat perbandingan dalam menghambat laju korosi antara inhibitor kalsium karbonat dan tapioka setiap variasi dosis. Perbandingan tersebut dapat dilihat pada grafik berikut:
Laju korosi terkecil spesimen pada media air laut dengan menambahkan inhibitor tapioka yaitu pada dosis 3.000 ppm, laju korosi yang didapatkan yaitu sebesar 0,0682 mm/year. Laju korosi pada dosis 1.000 ppm yaitu 0,0849 mm/year dan pada 2.000 ppm yaitu 0,0741 mm/year. Semakin besar dosis inhibitor semakin kecil laju korosi yang terjadi.
•
•
Dari grafik menunjukkan inhibitor tapioka lebih baik dalam menghambat laju korosi dibandingkan inhibitor kalsium karbonat. Pada inhibitor tapioka, penurunan laju korosi dikarenakan inhibitor yang membentuk lapisan tipis pada permukaan spesimen. Penurunan ini karena adanya adsorbsi jumlah dan wilayah dari inhibitor pada spesimen meningkat dengan penambahan dosis inhibitor. Adsorbsi ini akan menjadi pembatas yang memisahkan permukaan spesimen dari media.
•
•
SIMPULAN Inhibitor tapioka lebih efektif dalam menghambat laju korosi dibandingkan inhibitor kalsium karbonat.
Laju korosi terkecil spesimen pada media air laut dengan menambahkan inhibitor kalsium karbonat yaitu pada dosis 3.000 ppm, laju korosi yang didapatkan yaitu sebesar 0,1111 mm/year. Pada dosis 1.000 ppm laju korosi yang terjadi yaitu 0,1352 mm/year dan untuk dosis 2.000 ppm yaitu 0,1208 mm/year.
Sebagai bahan pertimbangan dalam menghambat laju korosi pada pelat baja tangki ballast digunakan penambahan inhibitor dengan nilai laju korosi terkecil yaitu pada inhibitor tapioka pada dosis 3.000 ppm, untuk setiap 1 ton berat ballast air laut diperlukan tapioka dengan massa 2,926 kg.
•
•
•
•
•
•
•
•
Daftar Pustaka Amsori M Dasi, Study Dampak Korosi Terhadap Material Baja A.P Potma, J.E. De Vries, 1994. Konstruksi Baja, Pradnya Paramita Jakarta. Achmad Antono, 1986. Beton Bertulang, Andi Offset Yogyakarta. F. Hart, 1985. Multi Storey Buildings in Steel, Collins & Co. Ltd & Grafton St. London. Heriwarsianto, 2000. Karat. Media Komunikasi. Jakarta. Febrianto, Geni Rina Sunaryo Dan Sofia L. Butarbutar, Analisis Laju Korosi Dengan Penambahan Inhibitor Korosi Pada Pipa Sekunder Reaktor Rsg-Gas P. Yatiman, Penggunaan Inhibitor Organik Untuk Pengendalian Korosi Logam Dan Paduan Logam Asdim, (2007), Penghambatan Reaksi Korosi Baja dengan Menggunakan Ekstrak Kulit Buah Manggis (Garcinia Mangostana L) sebagai Inhibitor dalam Larutan Garam, Jurnal Gradien Vol.4 No.1 Januari 2008: 304-307, Jurusan Kimia,
•
•
•
•
•
•
Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Bengkulu, Bengkulu. Dalimunthe, Indra Surya, (2004), Kimia dari Inhibitor Korosi , Progran Studi Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara, Medan. Heri Sunaryo, (2008), Teknik Pengelasan Kapal Jilid 1, Direktorat Pembinaan Sekolah Menengah Kejuruan, Direktorat Jenderal Manajemen Pendidikan Dasar dan Menengah, Departemen Pendidikan Nasional, Jakarta. IGA Kade Suriadi dan IK Suarsana, (2007), Prediksi Laju Korosi dengan Perubahan Besar Derajat Deformasi Plastis dan Media Pengkorosi pada Material Baja Karbon, Jurnal Ilmiah Teknik Mesin CAKRAM Vol. 1, Desember 2007 (1-8). Jurusan Teknik Mesin Universitas Udayana, Kampus Jimbaran, Bali. Martinez, S. dan Stern, I., (2001), Inhibitory Mechanism of LowCarbon-Steel Corrosion by Mimosa Tannin in Sulfuric Acid Solutions, Journal of Applied Electrochemistry 31. Kluwer Academic Publisher : Zagreb, Croatia. Nurul Hidayat, Robbie Nur Rachman, Naily Ulya, (2010), Pengaruh Konsentrasi Asam Klorida terhadap Laju Korosi Baja AISI 304 Dengan Inhibitor Kalium Kromat 0,1%. Program Studi Fisika Fakultas MIPA Universitas Negeri Malang, Malang. Zuas, Oman, (2003), Inhibisi Besi dengan Inhibitor Natrium Nitrit dalam Media Air Laut: pengaruh Konsentrasi dan pH , Widyariset
•
•
Volume 4. Pusat Penelitian Kimia LIPI, Tanggerang. Budi Utomo, Jenis Korosi Dan Penanggulangannya, Program Diploma Iii Teknik Perkapalan Universitas Diponegoro Indra Surya Dalimunthe, Kimia Dari Inhibitor Korosi, Progran Studi Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara
