BAB I PENDAHULUAN
1.1Latar 1.1 Latar Belakang Masalah Logam banyak digunakan dalam kehidupan sehari-hari misaln ya dalam industri, peralatan rumah tangga, bahan bangunan, dan sebagainya. Namun, pada umumnya umumnya logam akan terserang atau mengalami korosi. Nama lain dari korosi yaitu yang sering kita sebut sebagai karatan. Korosi terjadi Karena adanya reaksi antara logam dan zat-zat disekitarnya. Dapat terjadi karena udara yang lembab (Oksigen dan air) mengorosi (bereaksi) terhadap logam sehingga muncul zat baru yaitu zat padat berwarna coklat kemerahan. Korosi merupakan salah satu masalah utama dalam dunia industri. Tentunya Karena korosi menyebabkan kegagalan pada materi al yang berujung pada kerusakan pada peralatan atau kegagalan pada operasi operasi yang menimbulkan kerugian yang tidak sedikit. Apalagi jika korosi itu terjadi pada alat transportasi seperti rel kereta api, tentunya akan sangat berbahaya dan mengancam keselamatan banyak orang. Maka, dari itu diperlukan pengendalian yang tepat untuk masalah korosi tersebut.
1
1.2Rumusan Masalah 2. Bagaimana proses terjadinya korosi pada rel kereta api? 3. Bagaimana dampak korosi pada rel kereta api? 4. Bagaimana pengendalian korosi terhadap rel kereta api?
1.3Tujuan Penulisan 2. Untuk mengetahui proses korosi yang terjadi pada rel kereta api 3. Untuk mengetahui dampak dari korosi pada rel kereta api 4. Untuk mengetahui cara pengendalian korosi pada rel kereta api
2
BAB II LANDASAN TEORI
2.1Pengertian Korosi korosi adalah kerusakan atau degradasi logam akibat reaksi redoks (reduksi oksidasi) antara suatu logam dengan berbagai zat di lingkungannya yang menghasilkan senyawa-senyawa yang tak dikehendaki. Dalam bahasa sehari-hari korosi disebut sebagai perkaratan. Contoh korosi yang paling lazim adalah perkaratan besi. Pada peristiwa korosi, logam mengalami oksidasi, sedangkan oksigen (udara) mengalami reduksi. Karat logam umumnya berupa oksida atau karbonat. Rumus kimia karat besi adalah Fe 2O3. xH2O, suatu zat padat yang berwarna coklat-merah. Korosi merupakan proses elektrokimia. Pada korosi besi, bagian tertentu dari besi itu berlaku sebagai anode, dimana besi mengalami oksidasi. Fe( s) Fe2+(aq) + 2e Eo = +0,44 V Elektron yang dibebaskan di anode mengalir ke bagian lain dari besi itu yang berlaku sebagai katode, dimana oksigen tereduksi. O2( g ) + 2H2O(l ) + 4e 4OH- (aq) Eo = +0,40 V
3
atau,
O2( g ) + 4H+(aq) + 4e 2H2O(l ) Eo = +1,23 V Ion besi(II) yang terbentuk pada anode selanjutnya teroksidasi membentuk ion besi(III) yang kemudian membentuk senyawa oksida terhidrasi, Fe2O3.xH2O, yaitu karat besi. Mengenai bagian mana dari besi itu yang bertindak sebagai anode dan bagian mana yang bertindak sebagai katode bergantung pada beberapa faktor, misalnya zat pengotor, atau perbedaan rapatan logam itu.
2.2Jenis-jenis korosi secara umum 2.2.1
Korosi seragam (uniform corrosion)
Korosi merata adalah korosi yang terjadi secara serentak di seluruh permukaan logam, oleh Karena itu pada logam yng mengalami korosi merata akan terjadi pengurangan dimensi yang relative besar per satuan waktu. Kerugian langsung akibat korosi merata berupa kehilangan material kontruksi, keselamatan kerja, dan pencemaran lingkungan akibat produk korosi dalam bentuk senyawa yang mencemarkan lingkungan.sedangkan kerugian tidak langsung, antara lain berupa penurunan kapasitas dan peningkatan biaya perawatan(preventive maintenance). 2.2.2
Korosi celah (crevice corrosion)
Korosi celah adalah korosi local yang terjadi pada celah diantara dua komponen. Mekanisme terjadinya korosi celah ini diawali dengan terjadinya korosi merata diluar dan didalam celah,
4
sehingga terjadi oksidasi logam dan reduksi oksigen. Pada suatu saat oksigen di dalam celah habis, sedangkan oksigen diluar celah masih banyak, akibatnya permukaan logam yang berhubungan dengan bagian luar menjadi katoda dan permukaan logam yang didalam celah menjadi anoda sehingga terbentuk celah yang terkorosi. 2.2.3
Korosi galvani(galvanic corrosion)
Korosi galvanic terjadi apabila dua logam yang tidak sama dihubungkan dan berada di lingkungan korosif. Salah satu dari logam tersebut akan mengalami korosi, sementara logam lainnya akan terlindung dari serangan korosi. Logam yang mengalami korosi adalah logam yang memiliki potensial yang lebih rendah dan logam yang tidak mengalami korosi adalah yang memiliki potensial lebih tinggi. 2.2.4
Korosi selektif (selective leaching)
Selective leaching adalah korosi yang terjadi pada paduan logam Karena pelarutan salah satu unsur paduan yang lebih aktif, seperti yang biasa terjadi pada paduan tembaga-seng. Mekanisme terjadinya korosi selective leaching diawali dengan terjadinya pelarutan total terhadap semua unsur. Salah satu unsur pemadu yang potensialnya lebih tinggi akan terdeposisi, sedangkan yang potensialnya lebih rendah akan larut ke elektrolit. Akibatnya terjadi keropos pada logam paduan tersebut.
5
2.2.5
Korosi antar Kristal (intergranular corrosion)
Korosi intergranular adalah bentuk korosi yang terjadi pada paduan logam akibat terjadinya reaksi antar unsur logam tersebut di batas butirnya. Seperti yang terjadi pada baja tahan karat austenitic apabila diberi perlakuan panas. Pada temperature 425 – 815oC karbida krom akan mengendap di batas butir. Dengan kandungan krom dibawah 10% di daerah pengendapan tersebut akan mengalami korosi dan menurunkan kekuatan baja tahan karat tersebut. 2.2.6
Korosi retak tenggang (stress corrosion cracking)
Korosi retak tenggang, korosi retak fatik, dan korosi akibat pengaruh
hidrogen
adalah
bentuk
korosi
dimana
material
mengalami keretakan akibat pengaruh lingkungannya. Korosi retak tenggang terjadi pada paduan logam yang mengalami tegangan tarik statis di lingkungan tertentu, seperti : baja tahan karat sangat rentan terhadap lingkungan klorida panas, tembaga rentan dilarutkan ammonia dan baja karbon rentan terhadap nitrat. Korosi retak fatik terjadi akibat tegangan berulang di lingkungan korosif. Sedangkan korosi akibat pengaruh hidrogen terjadi Karena berlangsungnya difusi hidrogen kedalam kisi paduan. 2.2.7
Korosi erosi
Korosi erosi adalah korosi yang terjadi pada permukaan logam yang disebabkan aliran fluida yang sangat cepat sehingga merusak
6
permukaan logam dan lapisan film pelindung. Korosi erosi juga dapat terjadi Karena efek-efek mekanik yang terjadi pada permukaan logam, misalnya : pengausan, abrasi dan gesekan. Logam yang mengalami korosi erosi akan menimbulkan bagian bagian yang kasar dan tajam. 2.2.8
Korosi lelah
Korosi
lelah
merupakan
kegagalan
logam
akibat
aksi
gabungan beban dinamik dan lingkungan korosif. 2.2.9
Korosi sumuran(Pitting corrosion) Korosi sumuran (pitting corrosion), korosi ini terjadi
akibata adanya sistem anoda pada logam, dimana daerah tersebut terdapat konsentrasi ion Cl - yang tinggi. Korosi jenis ini sangat berbahaya Karena pada bagian permukaan hanya lubang kecil, sedangkan pada bagian dalamnya terjadi proses korosi membentuk “sumur” yang tidak tampak.
2.3Faktor-faktor Penyebab Korosi Pada Umumnya faktor yang menyebabkan korosi, yaitu : 2.3.1
Oksigen Udara yang banyak mengandung oksigen akan menyebabkan korosi. Korosi pada permukaan logam merupakan proses yang mengandung redoks
7
2.3.2
Uap Air Dilihat dari reaksi yang terjadi pada korosi, air merupakan satu faktor penting untuk berlangsungnya proses korosi. Udara yang banyak mengandung air(lembab) akan mempercepat proses korosi.
2.3.3 pH dan alkalinitas pH dan alkalinitas mempengaruhi kecepatan reaksi, pada umumnya pH dan alkalinitas naik, kecepatan korosi akan naik. Peristiwa korosi pada kondisi asam yakni pada kondisi pH < 7 semakin besar, Karena adanya reaksi reduksi tambahan yang berlangsung pada katode 2.3.4
Aliran listrik Aliran listrik yang disebabkan oleh korosi sangatlah lemah dan isolasi dapat menghalangi aliran listrik antara logam-logam yang berbeda, sehingga korosi galvanis dapat dihindari. Bilamana aliran listrik yang kuat melewati logam yang mudah terkorosi, maka akan menimbulkan aliran nyasar dari sistem pemasangan listrik di pelanggan yang tidak menggunakan aarde, hal ini menyebabkan korosi cepat terjadi.
2.3.5
Bakteri Tipe bakteri tertentu dapat mempercepat korosi Karena mereka akan menghasilkan karbondioksia (CO 2)
8
dan hidrogen sulfida (H2S), selama masa putaran hidupnya. CO2 akan menurunkan pH secara berarti sehingga menaikkan kecepatan korosi. H 2S dan besi sulfida hasil reduksi sulfat (SO42-) oleh bakteri pereduksi sulfat pada kondisi anaerob, dapat mempercepat korosi bila sulfat ada di dalam air. Zat-zat ini dapat menaikkan kecepatan korosi. Jika terjadi korosi logam besi maka hal ini dapat mendorong bakteri besi (iron bacteria) untuk berkembang, Karena mereka senang dengan air yang mengandung besi. Bakteri-bakteri yang menimbulkan korosi diantaranya, Flavobacterium, Mucoids, Aerobactery, Chrococcus, Navicula, Gallionella Crenothrix, dan sebagainya.
2.4Pencegahan Korosi Agar logam tidak mudah terkena korosi dilakukan beberapa cara, yaitu: 2.4.1
Pengecatan Jembatan, pagar, dan railing biasanya di cat untuk menghindarkan kontak dengan udara dan air. Cat yang mengandung timbel dan zink akan lebih baik, Karena keduanya melindungi besi terhadap korosi.
2.4.2 pelumuran oli atau gemuk
9
oli dan gemuk akan mencegah kontak langsung dengan air. 2.4.3 pembalutan dengan plastic 2.4.4 Plastic mencegah kontak logam dengan udara dan air. Maka dari itu banyak peralatan yang dilapisi dengan plastic.
2.4.5
tin plating Pelapisan dilakukan secara elektrolisis, yang disebut electroplating. Timah tergolong logam tahan karat. Akan tetapi, lapisan timah hanya melindungi besi selama lapisan itu utuh. Apabila lapisan timah ada yang rusak, misalnya tergores, maka timah justru mendorong/mempercepat korosi besi. Hal itu terjadi Karena potensial reduksi besi lebih negative dari pada timah.
2.4.6 pelapisan dengan krom Kromium memberikan perlindungan sekalipun lapisan kromium itu ada yang rusak. Kromium memberi lapisan pelindung yang mengkilap 2.4.7 pengorbanan anode metode
ini
yang
sering
diterapkan
untuk
mengendalikan korosi besi yang dipendam dalam tanah,
10
seperti pipa ledeng, pipa pertamina,dan tanki penyimpanan BBM. Logam reaktif seperti magnesium dihubungkan dengan pipa besi. Oleh Karena logam Mg merupakan reduktor yang lebih reaktif dari besi, Mg akan teroksidasi terlebih dahulu. Jika semua logam Mg sudah menjadi oksida maka besi akan terkorosi.
2.5Bahan-bahan rel kereta api Material rel kereta merupakan baja dengan kadar karbon tinggi yaitu 0,60% yang biasa digunakan untuk rel kereta api. Disebut R.42 karena mempunyai profil berat spesifik 42,23 Kg/m(Sub Direktorat Jalan dan Bangunan Kantor Pusat PJAK,1989:192). Komposisi bahan yang dipakai dalam pembuatan rel sendiri antara lain: karbon 0,4-0,82% ; silica 0,05-0,5% ; mangan 0,6-1,7% ; phosphorus 0,05% max ; sulfur 0,05% max. nilai kekerasan R.42 adalah kekerasan brinell sebesar 240(Sub Direktorat Jalan dan Bangunan Kantor Pusat PJAK,1989:187). Kekuatan tarik material R.42 adalah sebesar 80 kg/mm2(Sub Direktorat Jalan dan Bangunan Kantor Pusat PJAK,1989:200). Karbon merupakan unsur yang paling dominan dalam baja.
11
BAB III PEMBAHASAN
3.1 Proses terjadinya Korosi pada rel kereta api Komponen rel kereta api sebagian besar terususun oleh baja, yaitu logam paduan. Logam besi sebagai unsur dasar dengan beberapa elemen lainnya, termasuk karbon. Jadi perkaratan pada rel kereta sama dengan perkaratan pada besi yang membedakan adalah kecepatan terkorosinya. Pada korosi besi, bagian tertentu dari besi itu berl aku sebagai anode, dimana besi mengalami oksidasi. Fe( s) Fe2+(aq) + 2e Eo = +0,44 V Elektron yang dibebaskan di anode mengalir ke bagian lain dari besi itu yang berlaku sebagai katode, dimana oksigen tereduksi. O2( g ) + 2H2O(l ) + 4e 4OH- (aq) Eo = +0,40 V
atau,
O2( g ) + 4H+(aq) + 4e 2H2O(l ) Eo = +1,23 V Ion besi(II) yang terbentuk pada anode selanjutnya teroksidasi membentuk ion besi(III) yang kemudian membentuk senyawa oksida terhidrasi, Fe2O3.xH2O, yaitu karat besi. Mengenai bagian mana dari besi itu yang bertindak sebagai anode dan bagian mana yang bertindak sebagai katode
12
bergantung pada beberapa faktor, misalnya zat pengotor, atau perbedaan rapatan logam itu.
3.2 Dampak Terjadinya Korosi Rel Kereta Api Korosi adalah penurunan mutu dari peralatan logam. Sehingga jelas akan sangat merugikan. Rel adalah landasan jalan kereta api atau sejenisnyaa. Bila pada rel kereta api mengalami korosi maka akan mengancam keselamatan banyak orang, Karena tidak sedikit orang yang masih menggunakan transportasi kereta. Akibat terjadinya korosi maka akan berimbas pada kinerja kereta dan juga sistem arus listrik. Keretakan rel akibat korosi juga memicu terjadinya kecelakaan. Maka ini juga akan menimbulkan biaya tambahan untuk perbaikan. Korosi menjadi masalah ekonomi Karena menyangkut umur, penyusutan dan efisiensi pemakaian suatu bahan maupun peralatan dalam kegiatan industry. Miliaran Dolar AS telah dibelanjakan setiap tahunnya untuk merawat jembatan, peralatan perkantoran, kendaraan bermotor, mesin-mesin industry serta peralatan elektronik lainnya agar umur konstruksinya dapat bertahan lebih lama. Banyak Negara telah berusaha menghitung biaya korosi nasional dengan cara yang berbeda-beda umumnya jatuh pada nilai yang berkisar antara 1,5 – 5,0 persen dari GNP (Gross National Product)/PNB (Produk Nasional Bruto).
13
Para praktisi saat ini cenderung sepakat untuk menetapkan biaya korosi sekitar 3,5% dari GNP. Kerugian yang didapat tidak hanya biaya langsung seperti pergantian peralatan industry, perawatan jembatan, kontruksi dan sebagainya , tetapi juga biaya tidak langsung seperti terganggunya proses produksi dalam industry serta kelancaran transportasi pada umumnya lebih besar dibandingkan biaya langsung. Adanya korosi juga sebagai pemborosan sumber daya alam. Pada dasarnya proses korosi juga dapat didefinisikan sebagai proses kembalinya logam teknis ke bentuk asalnya di alam. Bentuk asalnya logam di alam adalah senyawa-senyawa mineral yang abadi di perut bumi. Pada umumnya senyawa-senyawa mineral logam tersebut merupakan ikatan kimia antar a unsur logam dengan unsur halogen. Dengan adanya proses korosi pada struktur bangunan di tempat-tempat yang tersebar di seluruh dunia, mengakibatkan sumber daya mineral semula yang berbentuk logam teknis telah berubah menjadi produk korosi yang tersebar tanpa bisa didaur ulang untuk dijadikan logam teknis kembali. Korosi dapat menurunkan nilai estetika suatu mineral. Hal ini Karena korosi dapat merusak lapisan permukaan material.
14
3.3 Pengendalian Korosi pada Rel Kereta Api Pada rel kereta api terdapat lapisan ballast yang merupakan batu-batu kecil yang ditaburkan di trek rel, tepatnya dibawah, samping, dan sekitar bantalan rel. ballast yang ditabur biasanya batu kricak(bebatuan yang dihancurkan menjadi ukuran kecil) dengan diameter 28-50 mm dengan sudut yang tajam(bentuknya tidak bulat). Ukuran partikel ballast yang terlalu kecil akan mengurangi kemampuan drainase. Ballast ditaburkan dalam dua tahap. Pertama saat sebelum perakitan trek rel, yakni ditaburkan diatas formation layer dan menjdai t rek bed (kasur) bagi bantalan rel, agar bantalan tidak bersenthan langsung dengan tanah(formation layer) jika bersentuhan langsung, maka bantalan tersebut akan ambles. Kedua ketika trek rel selesai dirakit, untuk menambah ketinggian lapisan ballast hingga setinggi bantalan, mengisi rongga-rongga antar bantalan, dan disekitar bantalan itu sendiri. Ballast juga ditabur disisi samping bantalan hingga jarak minimal 50cm dengan kemiringan(slope) tertentu sehingga membentuk “bahu” ballast yang berfungsi menahan gerakan lateral dri trek rel. pada kasus tertentu, sebelum ballast ditaburkan, sub-ballast ditaburkan terlebih dahulu. Fungsinya untuk memperkuat lapisa n ballast, meredam getaran saat KA lewat dan sekaligus menahan resapan air dari lapisan blanket dan subgrade dibawahnya agar tidak merembes ke lapisan ballast dan mengenai rel Jadi secara tidak langsung adanya lapisan sub-ballas dan ballast adalah menghindari kontak langsung rel dengan air.
15
BAB IV PENUTUP
4.1 kesimpulan Komponen rel kereta api sebagian besar terususun oleh baja, yaitu logam paduan besi. termasuk karbon. Jadi perkaratan pada rel kereta sama dengan perkaratan pada besi yaitu yang menghasilkan Fe2O3.xH2O, yaitu karat besi, yang membedakan adalah kecepatan terkorosinya. Akibat terjadinya korosi maka akan berimbas pada kinerja kereta dan juga sistem arus listrik. Keretakan rel akibat korosi juga memicu terjadinya kecelakaan. Untuk mengendalikan korosi pada rel maka ditaburkan ballas dan sub ballast. Sub-ballast ditaburkan terlebih dahulu. Fungsinya untuk memperkuat lapisan ballast, meredam getaran saat KA lewat dan sekaligus menahan resapan air dari lapisan blanket dan subgrade dibawahnya agar tidak merembes ke lapisan ballast dan mengenai rel Jadi secara tidak langsung adanya lapisan sub-ballas dan ballast adalah menghindari kontak langsung rel dengan air.
4.2Saran Saran untuk pembaca, korosi itu tidak hanya terjadi pada rel kereta api saja, maka banyak cara untuk menambah wawasan dengan
16
memperdalam pengetahuan kimanya. Banyak referensi mulai dari buku, karya tulis ilmiah, makalh maupun didapatkan secara langsung disekolah atau melalui guru diluar sekolah.
17
DAFTAR PUSTAKA
http://sucisulaturahmi28.blogspot.co.id/2013/10/faktor-faktor-yangmempengaruhi-korosi_24.html?m=1 https://hendriyana90.wordpress.com/jalan-rel/ https://hendriyana90.wordpress.com/konstruksi-rel-kereta-api/ https://jeinal.wordpress.com/pengertian-korosi-pernah-saya-presentasi/ http://nasrahanjani.blogspot.co.id/2014/10/cara-pencegahan-korosikimia.html?m=1
18
