Hydrogen Embrittlement

BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar belakang belakang 1.2 Rumusan Rumusan Masalah Penulis telah menyusun beberapa masalah dalam makalah ini adalah sebagai berikut : 1. Apa pengertian dari Hydrogen dari Hydrogen embrittlement  embrittlement  2. Bagaimana bias terjadinya Hydrogen terjadinya Hydrogen embrittlement  embrittlement  3. Bagaimana dampak dari terjadinya Hydrogen terjadinya Hydrogen embrittlement  embrittlement  4. Bagaimana cara pencegahan dari Hydrogen dari Hydrogen embrittlement  1.3 ujuan ujuan Penulisan Penulisan Berdasarkan rumusan masalah di atas maka tujuan dalam penulisan makalah ini adalah untuk mengetahui pengertian dari Hydrogen dari Hydrogen embrittlement, embrittlement, mekanisme terjadinya dan cara pencegahan dari Hydrogen dari Hydrogen embrittlement. embrittlement.

BAB II PEMBAHASAN 2.1

 Hydrogen Embrittlement 

 Embrittlement  adalah sebuah !en"mena yang menyebabkan suatu material kehilangan keuletannya dan membuat material tersebut menjadi getas. Ada beberapa perbedaan dari  pembentukan embrittlement termasuk: #. 6. 7. . ".

 Induced Cracking  karena lingkungan Stress corrosion cracking  Hydrogen embrittlement  Corrosion !atigue #i$uid metal embrittlement 

$ari semua ini% %ydrogen embrittlement   yang paling banyak membuat suatu material menjadi getas. &ydr"gen embrittlement banyak menyebabkan kegagalan dan masalah dengan  pr"duk yang dibuat dari ka'at% khususnya ketika pr"duk tersebut melalui pr"ses tahap kedua seperti pelapisan. (akt"r)!akt"r yang bertanggung ja'ab untuk jenis kegagalan ini *dapat dilihat pada gambar 1+ termasuk karena material mudah terpengaruh% pengaruh lingkungan yang menyerang dan hadirnya tekanan * internal stress ataupun tekanan yang diberikan dari dalam+. ,ika dua dari tiga !akt"r ini ada% maka kegagalan tidak dapat dihindari.

Gambar 1 .faktor-faktor yang terlibat dalam Hydrogen Embrittlement 

 Hydrogen embrittlement  juga dikenal sebagai %ydrogen induced cracking   atau serangan hidr"gen. Material yang paling mudah diserang termasuk baja dengan kekuatan tinggi% paduan titanium dan aluminium. Mekanisme hydr"gen embrittlement * gambar 2+ dapat terjadi karena cairan maupun gas yang membuat jalan masuk untuk hidr"gen ke dalam l"gam% dan mengurangi keuletan dan membuat batas kapasitas. ekanan diatas kekuatan yield dari material yang mudah dipengaruhi ini kemudian akan meyebabkan retakan dan kegagalan.

Gambar 2. Mekanisme perapuhan karena Hydrogen Embrittlement  2.2

Bagaimana Hidrogen Masuk ke dalam Logam

-ecara umum kita semua pasti tahu bah'a hidr"gen dalam bentuk at"mik akan masuk  dan berdi!usi melalui permukaan l"gam baik pada temperatur tinggi ataupun temperatur  kamar. -etelah diserap% kemudian hidr"gen menyebar baik dalam bentuk at"m maupun m"lekul atau bahkan dalam betuk k"mbinasi m"lekul *c"nt"h: metan+. arena m"lekul) m"lekul ini terlalu besar untuk berdi!usi ke dalam l"gam% terbentuk tekanan dan menimbulkan cacat kristal *disl"kasi dan kek"s"ngan+ atau disk"nt"nuitas */"ids% inklusi% matriks antarmuka+ menyebabkan crack terbentuk. Apakah Penyerapan hidr"gen ini menyebabkan atau tidak itu adalah hubungan yang rumit antara kekuatan material% tekanan dari luar% dan suhu. -umber hidr"gen termasuk karena udara saat perlakuan panas% pr"ses pembuatan baja% lingkungan kerja% pengelasan busur listrik *dengan elektr"da basah+% dis"sisasi dari tekanan gas hidr"gen yang tinggi% babhkan pr"ses penggilingan *pada lingkungan yang basah+. Bagian yang melalui perlakuan permukaan elektr"kimia seperti etsa% pickling%  pelapisan !"s!at% penghilangan k"r"si% cat yang lepas% dan electr"plating sangat rentan. arena hal)hal itu% maka pemebersihan menggunakan 0at asam menjadi penyebab utama% diikuti dengan pr"ses electr"plating dengan arus tinggi *itu tidak e!isien dan menimbulkan hidr"gen lebih banyak 'alaupun mereka membuat struktur pelat yang lebih baik+% pelapisan elektr"lisis dan pelapisan k"/ersi. 2.

Akiba! dan Pengaru" dari Serangan Hidrogen

alaupun mekanisme)mekanisme yang tepat telah dilakukan in/estigasi secara akti!% namun pada kenyataannya banyak k"mp"nen)k"mp"nen yang gagal karena !en"mena ini. -ecara umum dipercayai bah'a baja dengan kekuatan diatas 3 &R sangat rentan untuk  terserang hydr"gen embrittlement. "nt"hnya Material seperti tembaga % 'alaupun tangguh dan bebas "ksigen% titanium% dan paduan titanium% nikel dan paduannya. "nt"h dari kegagalan akibat hidr"gen dan cara untuk mencegahnya:

a. Masalah : retak internal *blistering+ Penanggulangan : gunakan baja dengan kadar impurities yang rendah *c"nt"h: sul!ur dan !"s!"r+% m"di!ikasi lingkungan untuk mengurangi penyerapan hidr"gen% gunakan pelapis permukaan dan inhibit"r.  b. Masalah : kehilangan keuletan Penanggulangan : gunakan paduan l"gam dengan kekuatan yang lebih rendah%  pilih material untuk k"nstruksi dan sistem plating dengan hati)hati% gunakan  perlakuan panas untuk menghilangkan penyerapan hidr"gen. c. Masalah : -erangan &idr"gen pada temperatur tinggi Penanggulangan : pilih material *untuk baja% gunakan baja dengan kadar rendah dan baja paduan r)M"% dipili paduan u% Paduan 4"!err"us+% batasi temperatur  dan tekanan parsial &2. Blistering At"m hidr"gen berdi!usi melalui l"gam% membentuk cacat kristal seperti inklusi dan membentuk m"lekul hidr"gen. ekanan yang tinggi dapat dibentuk dil"kasi tersebut karena  penyerapan at"m hidr"gen terus berlangsung dan menyebabkan terbentuknya blister hingga akhirnya material meledak dan melepuh * gambar +. (en"mena ini banyak terjadi pada baja%  paduan aluminium% paduan titanium% dll.

Gambar 3. Blistering pada Logam

&ydr"gen stress cracking egetasan menyebabkan kegagalan pada material ketika at"m hidr"gen hadir% biasa disebut hydr"gen stress cracking atau internal hydr"gen embrittlement. 5!ek ini dapat dilihat  pada baja dengan kekuatan tinggi% paduan titanium% dan paduan aluminium. L"ss in tensile ductility At"m hidr"gen membuat nilai keuletan pada pengujian tensile berkurang pada banyak  material% seperti austenitic stainless steels% dan paduan aluminium. erkadang% pr"ses  penggetasan tidak telihat pada l"gam% namun menurunkan nilai keuletan secara signi!ikan  pada pengujian tensile *6 el"ngasi dan 6 reduksi area+.

Mengurangi si!at)si!at (isik dari L"gam &idr"gen dapat mengakibatkan suatu l"gam menjadi plastik. Peningkatan atau  penurunan kekuatan luluh% menrunkan ketahanan terhadap lelah dan mulur. -ejak terjadi interaksi metalurgi antara hidr"gen at"mik dan struktur kristal"gra!i% kemampuan material untuk berubah bentuk atau meregang diba'ah tekanan dihambat. 7leh karena itu% material menjadi getas diba'ah tekanan atau beban. -ehingga l"gam akan patah  pada pemberian beban yang rendah% jauh diba'ah beban yang telah diperkirakan.patahnya material pada pemberian beban yang rendah ini membuat hydr"gen embrittlement sanagt merugikan. -ecara umum% semakin kuat suatu l"gam% maka kemungkinan l"gam tersebut untuk  terserang hydr"gen embrittlement juga semakin besar. Baja dengan kekuatan tinggi% seperti  baja hasil pr"ses 8uenching *pendingan cepat+ dan baja hasil pr"ses tempering adalah yang  biasanya terserang.

Gambar43. erapuhan karena hidrogen dan kegagalan dari rantai !o"eyor belt yang  dilapisi #r 

Gambar $. atah intergranular kerana hidrogen

Material n"n)!err"us bukan berarti tahan terhadap serangan. "ugh)pitch embaga dan bahkan tembaga bebas "ksigen pun dapat menjadi material yang kehilangan keuletannya saat k"ntak dengan udara. Bright annealing di dalam dapur dengan bantalan hidr"gen *hydr"gen bearing !urnace+% "b"r "ksiasitelin adalah pr"ses khusus yang dapat menyebabkan hydr"gen emmbrittlement pada material)material ini. -erangan pada paduan tembaga ini membuat at"m hidr"gen berdi!usi ke dalam tembaga dan kemudian mereduksi tembaga "ksida *u 27+ dan membuat uap air dan tembaga murni. embaga yang mengalami perapuhan juga dapat diidenti!ikasi dengan karakteristik   permukaan yang menggelembung karena hasil dari perluasan uap air di dalam batas butir  yang dekat dengan permukaan. Membeli tembaga yang bebas "ksigen tidak menjamin bah'a dalam tembaga tersebut tidak akan terjadi perapuhan% namun tingkat perapuhan akan tergantung dari jumlah "ksigen yang ada. "nt"hnya% $A 11 *elektr"nik bebas "ksigen+ memperb"lehkan "ksigen sampai dengan # ppm% sementara $A 12 **7(&+ memperb"lehkan hingga 1 ppm. 9ji  pembengk"kkan seringkali digunakan untuk mendekteksi kehadira n hydr"gen embrittlement. eknik)teknik metal"gra!i #gambar $% juga da"at digunakann untuk melihat disekitar   permukaan dan untuk melihat kehadiran /"ids disekitar batas butir. 2.&

Bagaimana Hidrogen da'a! keluar

Abs"rpsi *penyerapan+ hidr"gen tidak selalu menjadi k"ndisi permanen. ,ika retak  tidak *belum+ terjadi dan k"ndisi lingkungan diubah sehingga tidak ada hidr"gen yang dihasilkan dipermukaan l"gam% hidr"gen dapat berdi!usi ulang keluar baja% dan keuletan dapat kembali. Menghasilkan pemulihan embrittlement atau hidr"gen meregang keluar siklus *aturan meregang keluar; melibatkan baik di!usi diantara l"gam maupun diantara gas+ adalah met"de yang sangat baik untuk mengeluarkan hidr"gen sebelum terjadi kerusakan. Beberapa /ariabel)/ariabel yang memengaruhi termasuk temperatur% 'aktu pada suhu tertentu% dan gradien k"nsentrasi *perpindahan at"m+. -ebagai c"nt"h% pr"ses elekt"plating memberikan sumber hidr"gen selama pr"ses  pembersihan dan pickling% namun sejauh ini% sumber yang paling signi!ikan adalah ketidake!isiensian kat"dik. -iklus meregang keluar hidr"gen secara sederhana dapat dilakukan untuk mengurangi resik" kerusakan karena hidr"gen. #!abel 1% Peringatan : pemanasan berlebihan atau pelunakan baja dapat terjadi% khususnya karburisasi% atau pengerasan bagian secara induksi.

%abel &. 'yarat peregangan keluar hidrogen untuk bagian-bagian dengan kekuatan tinggi 

2.$

(ak!or)(ak!or Meningka!kan  Embrittlement  Bagian)Bagian

erasnya dan kerusakan hidr"gen  pada:

*ang Da'a!  Hydrogen 'ada

cara tergantung

1. 2. 3. <.

-umber hidr"gen% dari luar seperti gas)gas% sedangkan dari dalam kelarutan hidr"gen Lamanya 'aktu k"ntak dengan hidr"gen -uhu dan teknanan ehadiran dari larutan atau pelarut yang mungkin menghasilkan reaksi dengan l"gam *c"nt"h: larutan asam+ #. ,enis paduan dan met"de pembuatannya =. ,umlah disk"ntinuitas dalam l"gam >. Perlakuan terhadap permukaan *batas lapisan% c"nt"h: lapisan "ksida sebagai batas  penyerapan hidr"gen pada l"gam+ ?. Perlakuan akhir pada permukaan l"gam *c"nt"h: gal/anic pelapisan nikel+ @. Met"de perlakuan panas 1. Le/el tegangan sisa dan tegangan yang diberikan 2.+

,onsen!rasi Hidrogen *ang -enda" uga Da'a! menadi Masala"

Perhatian saat)saat sekarang adalah perapuhan dari hidr"gen dengan jumlah sedikit% dimana uji pembengk"kan untuk menguji keuletan material tidak dapat mendeteksi keadaan. Perapuhan pada le/el at"mik ini memani!estasikan dirinya pada tingkat hidr"gen sebesar1  ppm *dalam aplikasi pelapisan tertentu telah dilap"rkan bah'a 1 ppm hidr"gen adalah sebuah masalah+. alaupun sulit untuk memahami% banyak sekali d"kumen)d"kumen kasus kegagalan  perapuhan dengan le/el hidr"gen serendah ini telah diketahui. ipe perapuhan ini terjadi ketika hidr"gen dik"nsentrasikan atau diserap khususnya pada daerah yang secara metalurgi tidak stabil. ipe tindakan k"nsentrasi ini terjadi sebagai hasil baik dari tekanan sisa atau tekanan yang diberikan% dimana kecenderungan untuk menyapu; melalui struktur at"m% memindahkan at"m hidr"gen penyusup bersama dengan itu. Area)area terk"nsentrasi dari at"m hidr"gen kemudian dapat bergabung menjadi m"lekul hidr"gen% menghasilkan bentuk  tekanan l"kal sebagian yang tinggi dari gas. /enis bagian)bagian a'a *ang ren!an

alaupun hampir semua tipe bagaian adalah subyek untuk perpuhan hidr"gen% k"mp"nen)k"mp"nen khusus seperti alat pengunci dan k"mp"nen nuklir adalah k"mp"nen yang paling rentan. 2.0

ara)ara un!uk Menega" Pera'u"an karena Hidrogen

Langkah)langkah yang dapat diambil untuk mencegah peretakan karena hidr"gen termasuk dengan mengurangi k"ntak dengan hidr"gen dan kerentanan% peregangan keluar  setelah pelapisan *'ajib dan secepatnya dilakukan+ dan menggunakan met"de)met"de  pengujian untuk menentukan jika material terkena hydr"gen embrittlement. Pilihan lain yang dapat membantu dalam pencegahan perapuhan karena hidr"gen termasuk menggunakan baja dengan kekuatan rendah *tidak harus selalu+% menghindari  pembersihan dengan bahan kimia% peman!aatan pelapisan dengan hidr"gen rendah% dan mengurangi tekanan sisa dan tekanan yang diberikan.

BAB III ,ESIMPULAN  Embrittlement  adalah sebuah !en"mena yang menyebabkan suatu material kehilangan keuletannya dan membuat material tersebut menjadi getas. %ydrogen embrittlement  yang  paling banyak membuat suatu material menjadi getas. &ydr"gen embrittlement banyak menyebabkan kegagalan dan masalah dengan pr"duk yang dibuat dari ka'at% khususnya ketika pr"duk tersebut melalui pr"ses tahap kedua seperti pelapisan. Mekanisme hydr"gen embrittlement dapat terjadi karena cairan maupun gas yang membuat jalan masuk untuk hidr"gen ke dalam l"gam% dan mengurangi keuletan dan membuat batas kapasitas. ekanan diatas kekuatan yield dari material yang mudah dipengaruhi ini kemudian akan meyebabkan retakan dan kegagalan. "nt"h dari kegagalan akibat hidr"gen dan cara untuk mencegahnya: a. Masalah : retak internal *blistering+ Penanggulangan : gunakan baja dengan kadar impurities yang rendah *c"nt"h: sul!ur dan !"s!"r+% m"di!ikasi lingkungan untuk mengurangi penyerapan hidr"gen% gunakan pelapis permukaan dan inhibit"r.  b. Masalah : kehilangan keuletan Penanggulangan : gunakan paduan l"gam dengan kekuatan yang lebih rendah%  pilih material untuk k"nstruksi dan sistem plating dengan hati)hati% gunakan  perlakuan panas untuk menghilangkan penyerapan hidr"gen. c. Masalah : -erangan &idr"gen pada temperatur tinggi Penanggulangan : pilih material *untuk baja% gunakan baja dengan kadar rendah dan baja paduan r)M"% dipili paduan u% Paduan 4"!err"us+% batasi temperatur  dan tekanan parsial &2.

DA(3A- PUS3A,A

&erring% $. &.% and Richard $. -iss"n% ,r.% &%e Heat &reatment o! 'asteners (  Embrittlement Issues% (astener echn"l"gy nternati"nal% $ecember 2?.  &erring% $. &.% &%e Embrittlement )%enomena in Hardened * &em+ered Steels,  Industrial Heating % 7ct"ber 2=.  &erring% $. &.%  Heat &reaters -uide to Hydrogen Embrittlement, Industrial  Heating % 7ct"ber 2<.