PENGUJIAN DAN PENGUKURAN LAJU KOROSI Disusun untuk memenuhi salah satu tugas mata kuliah Korosi Dosen pengampu Drs. Ranto M.T.
LINDA FITRI ANDRIYANI K2513040 PTM/B
PRODI PENDIDIKAN TEKNIK MESIN FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA 2015
PENGUJIAN DAN PENGUKURAN LAJU KOROSI Korosi merupakan penurunaan kualitas yang disebabkan oleh reaksi kimia bahan logam dengan unsur-unsur lain yang terdapat di alam. A. Pengujian Laju Korosi
Pemilihan material konstruksi logam atau material untuk penanggulangan korosi secara cermat dan tepat dimaksudkan untuk menghemat biaya pemeliharaan dan meningkatkan umur pelayanan konstruksi logam. Disamping itu juga untuk menghindari kerugian materi melalui penghentian sementara produktifitas atau kerusakan pradini karena proses korosi dari material konstruksi logam tersebut. Banyak jenis / produk dari material logam dan material m aterial untuk penanggulangan korosi dipasaran yang mana pengujian untuk mengetahui / memahami spesifikasi yang dimiliki dari masing-masing material tersebut, agaaar supaya kita akan mampu meramalkan pelayanan atau mungkin dapat memperbaiki spesifikasinya untuk penggunaan dalam kondisi tertentu. Oleh karena itu pengujian korosi adal;ah sangat penting bagi mereka yang berkecimpung khususnya dalam bidang corrosion engineering, produksi dan pemakaian material-material tersebut yang lebih mahal dari yang sebenarnya. Spesifikasi material-material dari produsen dapat digunakan sebagai pedoman awal bagi kita dalam pemilihan material-material tersebut. Akan tetapi sebaiknya kita tidak begitu saja menerima spesifikasi material yang yang telah dikeluarkan oleh produsen, kita perlu terlebih dahulu mengevaluasi spesifikasi tersebut melalui pengujian sendiri bedasarkan standar yang telah diakui (seperti ASTM, NACE, JIS, DIN, dan sebagainya ) atau melalui instansi independent yang terkait, sebelum material-material tersebut diterima sebagai produk standar. Jadi pengujian korosi merupakan cara untuk menyakinkan kita bahwa material-material yang kita buat buat atau beli benar-benar memiliki kemampuan seperti yang diharapkan. 1. Klasifikasi Pengujian Korosi a. Pengujian Laboratorium
Pengujian laboratorium dilakukan dengan menggunakan zat-zat kimia murni, yang terbaik dengan lingkungan atau larutan dari pabrik yang sebenarnya 2
dan waktu pengujiannya relatip singkat. Kondisi pengujian dapat disimulasikan dan dikontrol dengan teliti sesuai dengan aplikasinya. Setiap pengujian harus reproducible dalam pengujian-pengujian ulang dengan waktu yang tetep. Hal ini adalah penting terutama bila digunakan metoda baru atau bila bahan baru / bahan rakitan perlu dievaluasi. Bila “reproducibility” dapat diperoleh, maka data yang berbeda merupakan refleksi dari perbedaan dalam ketahanan korosi dari bahan bahan
yang
diuji.
Pengujian
laboratorium
biasanya
dilakukan
dengan
menggunakan benda uji kecil serta bentuk dan ukurannya yang spesifik. Benda benda uji seperti ini relatip murah dan mudah dibuat ulang. Benda uji rakitan dapat juga diuji di laboratorium, hal ini biasanya dilakukan secara terbatas untuk mengetahui korelasi antara pengujian-pengujian dengan benda uji kecil dan benda rakitan tersebut. Pengujian laboratorium bertujuan untuk menilai sifat-sifat korosi logam dan akan memberikan indikasi dini apa yang akan terjadi sebenarnya dalam praktek. Waktu yang diperlukan untuk suatu indikasi tergantung tujuan dan sifat pengujian. b. Pengujian Pilot Plant
Pengujian ini dilakukan dalam pabrik skala kecil yang pada dasarnya duplikasi dari operasi skala besar. Bahan baku , konsentrasi larutan, temperatur, kecepatan yang sebenarnya dan volume cairan untuk kontak dengan area / logam dilibatkan. Pengujian pilot plant memerlukan waktu yang cukup lama untuk menjamin hasil yang baik. Benda-benda uji dapat diekspos dalam pilot plant dan peralatan peralatan itu sendiri dapat dipelajari dari segi korosi. Salah satu kerugian yang mungkin adalah bahwa kondisi operasi sangat bervariasi dalam usaha untuk mencari kondisi yang optimum. Oleh karena itu pencatatatan dan penyimpanan seluruh data harus dilakukan dengan teliti dan baik selama proses pilot plant beroperasi. Pengujian pilot plant untuk memperoleh beberapa data korosi dibawah kondisi operasi. c. Pengujian pelayanan pabrik yang sebenarnya
Pengujian pabrik dilakukan melalui pengeksposan benda uji atau pemantauan konstruksi / peralatan pada pabrik yang sedang operasi. Pengujian ini adalah penting untuk mengevaluasi material yang lebih baik dan lebih ekonomis atau dalam menyelidiki perilaku korosi dari material yang ada selama kondisi proses dan akan memberikan dasar yang logis untuk pembangunan pabrik produksi 3
yang selanjutnya. Pengujian pabrik akan memberikan informasi yang lebih dekat pada penggunaan akahir yang sebenarnya dan waktu yang diperlukan untuk mencapai sasarannya relatip cukup lama.
2. TUJUAN PENGUJIAN Pengujian korosi juga dapat dibagi menurut tujuannya, tujuan – tujuan ini tergantung pada masing-masing ruang lingkup kerjanya yang meliputi :
a.
Penelitian dasar Dengan berkembangnya teknologi dan tuntutan kebutuhan material logam dan material untuk penanggulangan korosi, maka para ahli terus mencoba melakukan penelitian dasar untuk mengetahui/menentukan bagaimana dan mengapa suatu bentuk khusud dari korosi terjadi. Sasaran dari penelitian dasar tidak perlu terikat pada suatu produk atau penggunaan khusus. Pengujin pengijian pada penelitian dasar kebanyakan dilakukan dalam suatu laboratorium dengan menggunakan benda- benda uji kecil dan teknik khusus yang disesuaikan penelitian.
b.
Pengembangan bahan atau produk Dikarenakan ada banyak persaingan dari produk tertentu serta aplikasinya, maka setiap produsen terus mencoba melakukan penelitian untuk menemukan atau memodifikasi produk- produk baru yang lebih spesifik dapat berprestasi baik dengan harga yang lebih murah, efisien, awet dan aman dari pada produk- produk yang sekarang digunakan. Informasi yang diperoleh dapat membantu dalam pemilihan material akan di uji untuk aplikasi spesifik. Penyertaan pengujian pada material lain yang telah diketahui untuk penggunaan komersil dalam lingkungan tertentu akan bermanfaat sebagai pembanding. Sasaran pengujian pada pengembangan produk baru terikat langsung yang berhubungan dengan aplikasinya. Dalam hal material baru, data yang diperroleh dari hasil pengujian akan memberikan informasi mengenai aplikasi yang mungkin.
c.
Pemilihan material Langkah peretama yang perlu diperhatikan sebelum mendisain konstruksi jembatan, pabrik, automobil dan sebagainya, kita harus dapat mentukan material- material mana yang sebaikya digunakan dari sekian banyak
4
jenis material yang ada. Oleh karena itu pemilihan maerial merupakan faktor yang sangat menentukan dalam keberhasilan suatu konstruksi cara yang terbaik dalam pemilihan material disamping berpedoman pada spesifikasi dari produsen, kita perlu jugamelakukan evaluasi dari spesifikasinya melalui pengujuan- pengujian, sehingga kita dapat mrnentukan material secara tepat yang diinginkan . Salah satu yang hrus dipertimbangkan juga dalam pemilihan material adalah kecocokan dari material-material berbeda jenis, yang akan dihubungkan secara langsung dalam suatu konstruksi. Pengujian-,pengujian untuk pemilihan material harus dilakukan sesuai yang berhubungan dengan penggunaan akhir dari material itu sendiri dan waktunya harus relatip tidak lama sehingga tidak menggangu perencanaan konstruksi. d.
Kontrol kualitas Pada umumnya kontrol kwalitas merupakan pengujian rutin bagi produsen untuk memeriksa kwalitas baru sejumlah produk yang dianggar dapat mewakili dari variasi-variasi prodiksi. Pengujuan ini bisa tidak berhubungan langsung dengan pelayanan yang diharapkan tapi kadang- kadang dihubungkan dalam spesifikasi sebagai pengujuan pendukung. Kontrol kwalitas juga diperlukan bagi pemakai setelah melakukan pemilihan material, untuk mengetahui apakah kwalita dari marial yang telah diproduksi sama seperti yang dispesifikasikan. Dalam beberapa hal pengujian periodic diperlukan untuk menentukan perubahan dalam agresivitas dari lingkungan dikarenakan perubahan operasi temperature, proses bahan baku, konsentrasi larutatan atau perubahan lainnya yang sering di anggap remeh dari segi korosi oleh personil operasi. Pengujian korosi untuk kualitas merupakan cara untuk menyakinkan kita bahwa material yang dibuat/ dibeli / dipilih benar-benar memiliki kualitas yang sama dan memenuhi spesifikasi yang seperti diharapkan. Pengujian kontrol kualitas dilakukan dalam laboratorium dan waktunya harus relatif cepat untuk menghindari penundaan pengiriman / pelaksanaan.
e.
Pemeliharaa Pengujian korosi adalah penting dalam pemeliharaaan konstruksi dan peralataan yang sedang / masih dalam operasi. Pengujian secara periodic dalam pemeliharaan bisa menentukan apakah konstruksi / peralatan tersebut masih memenuhi persyaratan disain dan pengujiannya dapat dilakukan di laboratorium melalui pemotongan spesimen atau dilapangan melalui pengeksposan benda uji / 5
pemantauan konstruksi atau peralatan tersebut pada kondisi operasi. Pengujian ini juga menghasilkan informasi praktis untuk pemilihan material yang mungkin dapat diaplikasikan pada konstruksi yang akan datang. f.
Analisa kerusakan Analisa kerusakan juga merupakan bagian dari pengujian korosi. Kerusakan-kerusakan yang terjadi apakah disebabkan darri kesalahan-kesalahan seperti disain, aplikasi, kondisi operasi, lingkungan atau juga disebabkan metoda dan material yang kurang sesuai dengan fungsinya. Analisa kerusakan dilakukan pada baagian yang gagal melalui pemeriksaan kerusakan tersebut dan pengujian-pengujian untuk menentukan penyebabnya atau mungkin juga cara penanggulangannya. Prosedur pemeriksaan kerusakan pada bagian yang gagal biasanya melibatkan : - pengamatan secara visual / mikroskopik / makroskopik. - analisa komposisi kimia ; metal, produk korosi dan bahan-bahan asing lainnya. - kronologis dari material logam tersebut dan kondisi operasinya kadang- k adang diperlukan. Teknik trouble- shooting ini adalah penting karena akan mendapatkan informasi mengenai penampilan dari suatu material pada kondisi operasi yang sebenarnya.
3. PENGADAAN BAHAN UJI Tahap pertama yang harus dilakukan dalam pengujian korosi adalah pengadaan bahan uji. Dalam beberapa hal, seperti pada pengujian untuk control kualitas ataau analisa kerusakan, jenis dan jumlah bahan yang akan diuji harus ditentukan terlebih dahulu. Dalam hal lainnya, kebebasan memilih bahan uji lebih luas. Untuk menghindari keraguan dan meningkatkan kepercayaan dari pengujian, sebagian besar laboratorium, perusahaan menyimpan persediaan material untuk keperluan pengujian korosi. Material-material logam atau paduan komersial yang diperlukan untuk pengujian, sebaiknya diperoleh dari pabrik yang mewakili produksi dalam jumlah yang cukup besar da benda-benda uji dibuat dari material-material tersebut. Persediaan bahan dan benda uji segera diidentifikasi dengan nomor referensi. Kronologis pabrikasi material uji yang mencakup tahapan pabrikasi bersamaan dengan analisa
6
komposisi logam yang tepat diperlukan; paling tidak, material-material harus sebagai mana adanya dalam batas komposisi yang dispesifikasikan dan memenjuhi persyaratan kekuatan / kekerasan yang dijamin melalui proses “tempering”. Pemeriksaan mikroskopik juga mungkin diperlukan untuk menjamin bahwa material ada dalam kondisi
metalurgis
yang
cocok.
Informasi-informasi
dasar
tersebut
dapat
menghindarkan kemungkinan-kemungkinan kesalahan dan evaluasi sebagai akibat komposisi yang salah atau proses “tempering” yang tidak cocok. Jika informasi yang lengkap pada material-material non standar tidak diketahui, data yang diperoleh dalam praktek kemungkinan tidak bermanfaat. Hal ini mungkin secara praktis tidak ekonomis untuk merakit dan menggunakan logam non standar dalam peralatan produksi. Dalam menghadapi hal semacam ini, s ebelum mengedarkan ke pasaran, harus dilakukan evaluasi beberapa kali menggunakan benda-benda uji dari sejumlah material yang cukup besar yang dianggap mewakili dari variasi produksi. Evaluasi dari beberapa kelompok produksi diperlukan, karena sering terjadi bahwa hasil-hasil pengujian dari satu kelompok produksi material tidak reproducible pda kelompok produksi material lainnya. Pertimbangan lainnya yang perlu diperhatikan adalah bentuk logam yang akan diuji. Logam dan paduan yang tersedia dalam bentuk tempa dan cetakan, kedua bentuk ini tidak dapat dipertukarkan dalam pengujian. Bermacam cara pencetakan (seperti dies casting, permanent mold dan sand mold) dan pengerjaan (seperti drawing, extruding, forging dan rolling) akan mempengaruhi struktur butiran dan homogenitas yang mana akan mempengaruhi juga terhadap daya tahan korosi. Logam yang disediakan untuk pengujian sedapat mungkin harus mirip dengan tipe yang akan digunakan dalam produk akhir. Dalam tipe tertentu dari pengujian korosi, seperti pengujian terhadap kecocokan dengan larutan-larutan zat kimia atau evaluasi terhadap lapisan protektif, pertimbangan struktur butiran mungkin tidak kritis. Dalam hal demikian, batangan logam hasil dari pencetakan atau lembaran logam hasil pengerolan sangat umum digunakan untuk pengujian karena mudah diperoleh dan dipabrikasi menjadi benda uji. Jika konstrruksi / peralatan terbuat dari hasil bahan cetakan, benda uji yang diperlukan untuk pengujian harus dari bahan cetakan tersebut. Demikian halnya bila konstruksi / peralatan terbuat dari hasil bahan tempaam atau bahan pengerolan, benda uji dari bahan hasil pengerolan harus digunakan. Hal-hal yang perlu diperhatikan bilamana menggunakan benda uji dari hasil pengerolan adalah perbandingan antara area yang di rol dengan area pinggiran hasil dari pemotongan 7
harus besar. Dari hasil eksperimen telah menunjukkan bahwa bagian pinggir dari hasil pemotongan bisa terkorosi dua kali lebih cepat dibandingkan dengan permukaan yang di rol. Hal ini akan mengakibatkan kesalahan dalam evaluasi.
4. PEMBUATAN BENDA UJI Setelah terpilih dan tersedianya bahan uji, tahap berikutnya adalah pembuatan benda uji, pertimbangan-pertimbangan berikut yang perlu diperhatikan : a. Ukuran dan bentuk benda uji Ukuran dan bentuk benda uji sangat bervariasi, dan akan terbatas dengan bahan yang akan diuji dan lingkungan uji, disamping itu juga h arus disesuaikan dengan jenis dan metode pengujian. b. Kecocokan terhadap metoda evaluasi Jenis benda uji yang digunakan harus mudah dievaluasi. Jika beberapa karakteristik akan dievaluasi, mungkin diperlukan lebih dari satu jenis benda uji. c. Pemeriksaan visual Pemeriksaan visual benda uji harus dilakukan dalam semua pengujian korosi. Bila penampilan dari produk akhir adalah penting, seperti untuk dekoratif atau aplikasi arsitek, maka permukaan yang cukup luas harus digunakan untuk memungkinkan penilaian yang dapat dipertanggung jawabkan, seandainya korosi tidak merata. Benda uji yang relatip kecil dapat memberikan penilaian yang keliru. d. Kedalaman serangan korosi Benda uji yang digunakan untuk mengevaluasi korosi melalui pengukuran kedalaman serangan korosi harus cukup tebal sehingga benda uji tersebut tidak dilubangi oleh korosi. Selain dari pertimbangan ketebalan benda uji, tidak ada ukuran atau bentuk khusus yang diperlukan tetapi ukuran dan luas dari benda uji akan menentukan jumlah lingkungan uji yang diperlukan (setiap 1 cm2 luas permukaan benda uji yang diuji membutuhkan larutan uji sebanyak 40 cm3 ASTM G-7 ). Disamping itu, benda uji harus cukup besar atau jumlah yang cukup dari benda-benda uji kecil harus diekspos untuk memasukkan semua penilaian yang penting dari variable metalurgis dan manufacturing. e. Pengurangan atau penambahan berat Pengukuran perubahan berat juga tidak memerlukan suatu ukuran ata u bentuk benda uji tertentu tetapi perbandingan luas dengan volume lingkungan uji ( A/V )
8
digunakan untuk sensitifitas.Biasanya bentuk segi empat, digunakan untuk memudahkan pengukuran luas permukaan, yang ikut serta dalam formula untuk menghitung laju korosi. Ukuran benda uji yang kecil lebih disukai karena lebih akurat dalam penimbangan dan pengukuran dimensi, khususnya untuk pengujian dengan waktu yang relatip singkat atau bilamana laju korosinya rendah. Dalam praktek, penggunaan suatu ukuran dari bentuk yang standar untuk semua benda uji dalam serangkaian pengujian yang dilakukan, agar supaya luas permukaan yang diekspos sama dan derajat akurasi yang sama dalam pengukuran dan perhitungan. Benda uji standar yang sering digunakan dalam standar ASTM adalah 4 x 20 cm dan tebal 1,5 mm. f.
Penurunan dalam sifat-sifat tensil Jika pengaruh korosi terhadap penurunan sifat-sifat tensil pada logam / paduannya dievaluasi, prosedur yang terbaik dengan menggunakan salah satu benda uji dari standar ASTM. Dalam hal ini, benda uji dapat di preparasi secara lengkap sebelum pengeksposan atau dapat di preparasi di panel yang terkorosi setelah pengujian korosi berakhir. Benda uji yang dipreparasi sebelum pengeksposan akan memberikan indikasi dini dari pengaruh korosi, tetapi indikasi derajat penurunan dalam sifat tensil, khususnya “elongation” biasanya sangat tinggi dikarenakan dari pengaruh takikan yang dihasilkan oleh korosi pada bagian pinggir benda uji. Penilaian yang lebih realities dari penurunan kekuatan dan elongation dapat diperoleh melalui preparasi benda uji dari panel uji yang terkorosi dan dalam car a ini akan menghindari pengaruh korosi pada bagian pinggir.
g. Pengujan korosi tegang Pemilihan benda uji untuk pengujian korosi tegang adalah kompleks tetapi terutama tergantung pada kemampuan untuk menerima dan mempert ahanjan tegangan yang besarnya diketahui dan untuk menerima tegangan ini secara uniform dalam arah metalurgis yang spesifik. h. Korositifitas dari lingkungan uji Faktor kedua yang perlu dipertimbangkan dalam melakukan pengujian korosi dari suatu benda uji adalah korositifitas lingkungan uji. Waktu pengujian yang singkat dan benda uji yang tebal diperlukan bila kondisi pengujian sangat korosif.
9
Sebaliknya, bila kondisi pengujian tidak korosif maka benda uji yang tipis dan kecil diperlukan. i.
Kecocokan dengan pengujian lainnya Faktor-faktor selain dari logam dan lingkungan yang akan dinilai, kita harus yakin bahwa benda uji cocok dengan tujuan pengujian yang khusus. Misalnya lapis linding cat atau lapis lindung logam akan dievaluasi, bagian pinggir dan sudut dari benda uji harus ditumpulkan sebelum pelapisan. Lapisan-lapisan yang tipis pada bagian pinggir / sudut yang tajam dan ini merupakan titik lemah yang tidak realistic untuk permulaan korosi. Jika proteksi katodik akan dievaluasi, perbandingan ukuran katoda / anoda dan geometrinya harus diketahui dan dikontrol.
5. PREPARASI BENDA UJI Idealnya pemukaan dari benda uji harus identik dengan permukaan peralatan sebenarnya yang akan digunakan di pabrik. Akan tetapi, ini umumnya tidak mugkin karena permukaan dari logam dan paduan komersil bervariasi selama diproduksi dan dipabrikasi. Derajat kerak / jumlah oksidda pada peralatan dan jugaa kondisi darri kontaminasi lainnya pada permukaan bervariasi. Dikarrenakan situasi i ni dan karena penentuan dari ketahanan korosi dari logam / paduan itu sendiri merupakan kepentingan utama dalam kebanyakan hal, permukaan logam yang bersih umumnya digunakan. Standar kondisi permukaan diperlukan untuk memudahkan perbandingan dengan hasil dari yang lainnya. Permukaan akhir yang umum digunakan adalaah dihasilkaan melalui pemolesan dengan kertas ampelas nomor 120, pemukaan akhir hasil pemolesan dengan kertas ampelas nomor 120 tidak halus dan juga tidak kas ar. Sebelum perlakuan, permesinan, penggerindaan atau pemolesan dengan kertas abrasf yang kasar mungkin diperlukan jika pemukaan benda uji sangat kasar atau mengandung kerak yang hebat. Semua operasi diatas harus dilakukan sedemikian agar supaaya panas berlebih akibat operasi dapat dihindarkan. Kertas ampelas yang bersih harus digunakan
untuk
menghindari kontaminasi pada permukaan logam, khususnya bilamana logam-logam yang berlainan jenis akan dipoles. Misalkan kertas ampelas yang digunakan untuk pemolesan baja harus tidak digunakan untuk pemolesan logam tembaga atau sebaliknya. Partikel-partikel dari salah satu logam akan menempel dalam permukaan logam yang jenisnya berbeda dan menyebabkan hasil pengujian yang salah.
10
Permukaan akhir yang lebih halus mungkin diperlikan dalam keadaan tertentu bilamana laju korosi yang sangat rendah dihaaarapkan. Seringkali benda uji dibuat melalui pemotongan dari pelat tipis, bagian pinggir harus diraatakan untuk memudahkan pemolesan. Setelaah preparasi permukaan, benda uji harus diukur dengan teliti untuk menghitung luas permukannya,karena luas permukaan tercakup dalam formula perhitungan laju korosi dan tegangan. Setelah pengukuran dimensi, benda uji harus dibersihkan dari lemak /minyak dalam larutan yang sesuai sepertiaceton, kemudian dikeringkan dan ditimbang. Benda ujui harus segera di ekspos kelingkungan uji atau disimpan dalam disikator, khususnya jika benda uji tersebut tidak takan korosi terhadap atmosferik. Pengukuran dimensi dan penimbangan benda uji diperlukan untuk pengujian korosi yang tertentu. 6. BENDA UJI REPLIKAT
Sejumlah tertentu dari “data seater” tidak dapat dihindarkan dalam suatu prosedur pengujian dan jumlahnya tergantung pada : -
keseragaman material yang diuji
-
ketelitian dalam preparasi benda uji
-
kestabilan kondisi pengujian
Semua faktor ini mempengaruhi ketelitian dalam pengujian korosi. Oleh kaarena itu prosedur pengujian yang baik ak an diperlengkapi beberapa metode “cross comparison” atau “double checking”
untuk mengeliminasi kemungkinan dari
kesimpulan yang kurang tepat berdasarkan pada hasil tunggal. 7. IDENTIFIKASI BENDA UJI
Dalam suatu metode pengujian korosi yang memerlukan banyak benda uji, lokasi atau parameter pengujian maka identifikasi benda uji adalah sangat penting, terutama sekali bila pengujian tersebut melibatkan banyak orang atau membutuhkan waktu yang lama. Identifikasi yang baik dilakukan dalam pengujian korosi melalui penandaan pada benda-benda uji dan pencatatan pada lembar data pengujian, yang dimaksud untuk menghindari kekeliruan pengambilan data dari hasil pengujian,karena ini secara langsung dapat menimbulkan masalah untuk mengevaluasi data dan kesimpulan. Penandaan benda-benda uji yang belainan jenisnya dapat dilakukan dengan memberikan urutan objek alphabet, sedangkan untuk benda-benda uji yang sama jenisnya dengan menggunakan nomor yang berurutan atau sebaliknya. Penandaan untuk identifikasi dapat distempel langsung pada benda-bendda uji atau sebagai 11
alternatif dapat dibubuhkan etiket sedemikian rupa sehingga tidak menggu pengujian korosi. Cara-cara penandaan yang lainnya dapat digunakan, asalkan tanda-tanda tersebut harus dipahami oleh kita atau kelompok kerja dan harus berpegang pada prinsup-prinsip di atas. 8. PENATAAN BENDA UJI
Hal yang harus diperhatikan juga sebelum berlangsungnya pengujian korosi adalah penataan benda uji. Penataan benda uji sangat bervaariasi, yang mana tergantung diantaranya pada jenis dan metode pengujian, wadah, volume larutan, serta bentuk, ukuran, jenis dan jumlah benda uji. Penataan benda uji disamping harus mengikuti standar pengujian yang ada / harus disesuaikan dengan kondisi aplikasi yang sebenarnya, disamping itu harus dilakukan dengan hati-hati dan teliti. Karena itu secara langsung
dapat mempengaruhi hasil
pengujian yang tidak reproducible,
sehingga akan menyulitkan kita untuk mengevaluasi atau mengambil kesimpulan dari data hasil pengujian yang “scetter”. Pertimbangan-pertimbangan yang penting dalam penataan benda uji pada pengujian korosi yang terdiri dari 2 benda uji atau lebih sebagai berikut : Benda-benda uji harus terisolasi atau sama lainnya dan daaaaari kontak langsung dengan rangka yang terbuat dari logam. Benda-benda uji haarus diatur sedemikian rupa sehingga produk korosi dari satu benda uji tidak mengotori terhadap benda uji yang lainnya. Lingkungan korosinya harus secara merata dapat kontak dengan benda-benda uji. Dalam pengujian korosi dengan metode penceelupan : Benda – benda uji yang satu jenis boleh ditempatkan secara bersama-sama, dalam satu wadah, asalkan volume medium korosif cukup untuk menjaga sifat-sifat asalnya selama pengujian. Benda-benda uji yang berlainan jenisnya tidak boleh ditempatkan secara bersama-sama dalam satu wadah, karena produk korosi / benda uji yang satunya dapat mempengaruhi terhadap benda uji yang lainnya, kecuali untuk pengujian pengaruh korosi secara galvanis. Rangka haaarus tidak boleh rusa selama pengujian. Benda uji harus ditempatkan sebaik-baiknya jika pengaruh pencelupan seluruh, sebagian atau fase uap akan dievaluasi. 9. WAKTU PENGUJIAN
12
Pemilihan waktu dan jumlah periode pengeksposan yang tepat adalah penting dan kesalahan
hasil
pengujian
mungkin
terjadi
jika
faktor-faktor
ini
tidak
dipertimbangkan. Paling sedikit 2 periode harus digunakan. Prosedur ini memberikan informasi pada perubahan laju kiorosi dengan waktu dan bisa mengetahui kesalahan penimbangan. Laju korosi bisa meningkat, menurun atau tetap konstan dengan waktu.Seringkali laju penyerangan korosi pada permulaan adalah tinggi dan kemudian menurun. Prosedur pengujian korosi dalam laboratorium yang sangast luas digunakan terdiri dari 5 [perioda dan setiap perioda 48 janm dengan larutan segar untuk setiap perioda. Kaidah yang dapat digunakan berkenaan dengan waktu minimum pengujian adalah dengan fomula sebagai berikut : Lama waktu pengujian (jam) = Formula ini didasarkan pad akaidah umum bahwa semakin rendah laju korosi semakin lama waktui pengujian. Pengujian laboratorium terhadap laju korosi logam dalam media larutan dapat dilakukan dengan cara konvensional melalui pengurangan berat logam setelah di ekspos dan cara elektro kimia melalui polarisasillogam dengan menggunakan alatpotensiostat. Pengujian laju korosi logam dengan cara konvensional memerlukan waktu yang relative lama, sedangkan dengan cara elektrokimia waktu yang diperlukan relatip singkat. 10. PLANNED – INTERVAL TEST Wachter dan Treseder memberikan suatu prosedur yang sangat baik untuk mengevaluasi pengaruh waktu pada korosi logam dan juga pada korositifitas lingkungan dalam pengujian laboratorium, perncanaan ini disebul panned – interval test. Pengujian ini tidak hannya melibatkan pengumpulan pengaruh korosi pada beberpa waktu dibawah kondisi yang diberikan tetapi jiga laju korosi awal dari logam baru, laju korosi dari metal setelah di ekspos lama dan laju korosi awal dari logam baru selama periode yang sama dari waktu yang terakir dapat diakumulasi. Laju korosi dalam satuan interval waktu ditunjukkan dalam diagram tabel 1. Satuan Interval waktu yang sering dilakukan selama satu hari, kemudian diperpanjang pada perioda beberapa hari. Dalam planned – interval test sebaiknya mempunyai benda uji duplikat untuk setiap interval dan perpanjangan waktu pengujian dilakukan dengan penambahan benda uji dan jarak interval yang sama.
11. PEMBERSIHAN BENDA UJI SETELAH PENGEKSPOSAN
13
Ini merupakan salah satu tahap yang sangat penting dalam pengujian korosi dan prosedur pembersihan yang tepat harus dilakukan. Pemeriksaan visual / fotocgrafin benda uji sebelum dan sesudah pembersihan harus dilakukan. Dalam banyak hal, pengamatan visual dari benda uji setelah pengeksposan memberikan informasi yang berguna mengenai penyebab atau mekanisme korosi yang dilibatkan, misalnya deposit dapat menyebabkan sumuran dari logam. Perubahan dalam berat dari benda uji sangat sering digunakan untuk kalkulasi dari laju korosi. Oleh karena itu penghilangan produk korosi yang sempurna atau kurang sempurna secara langsung merefleksikan laju korosi. Metode pembersihan benda uji yang umum dilakukan menggunakan zat kimia.
B. PENGUKURAN LAJU KOROSI
Laju korosi adalah kecepatan rambatan atau kecepatan penurunan kualitas bahan terhadap waktu. 1. Metode kehilangan berat Metode kehilangan berat adalah perhitungan laju kor osi dengan mengukur kekurangan berat akibat korosi yang terjadi. Metode i ni menggunakan jangka waktu penelitian hingga mendapatkan jumlah kehilangan akibat korosi yang terjadi. Untuk mendapatkan jumlah kehilangan berat akibat korosi digunakan rumus sebagai berikut:
14
Metode ini adalah mengukur kembali berat awal dari benda uji (objek yang ingin diketahui laju korosi yang terjadi padanya), kekurangan berat dari pada berat awal merupakan nilai kehilangan berat. Kekurangan berat dikembalikan kedalam rumus untuk mendapatkan laju kehilangan beratnya.
Metode ini bila dijalankan dengan waktu yang lama dan suistinable dapat dijadikan acuan terhadap kondisi tempat objek diletakkan (dapat diketahui seberapa ko rosif daerah tersebut) juga dapat dijadikan referensi untuk treatment yang harus diterapkan pada daerah dan kondisi tempat objek tersebut.
Contoh perhitungan laju korosi dengan metode Weight Loss :
Spesimen baja karbon rendah dengan ukuran 0,2 x 0,1 x 0,03 m dipaparkan pada lingkungan industri kimia. Dalam waktu 1 minggu, setelah dilakukan produk korosinya dihilangkan, ternyata berat spesimen berkurang sebanyak 0,0006 kg. Hitunglah laju korosi dari spesimen tersebut ? Penyelesaian :
1. Dik : Dimensi spesimen baja karbon rendah = 0,2 x 0,1 x 0,03 m Ekposur time = 1 minggu = 168 jam Weight loss = 0,0006 kg = 0,6 gram Densitas baja karbon = 7,86 g/cm3
15
2. Metode Elektrokimia Metode elektrokimia adalah metode mengukur laju korosi dengan mengukur beda potensial objek hingga didapat laju korosi yang terjadi, metode ini mengukur laju korosi pada saat diukur saja dimana memperkirakan laju tersebut dengan waktu y ang panjang (memperkirakan walaupun hasil yang terjadi antara satu waktu dengan eaktu lainnya berbeda). Kelemahan metode ini adalah tidak dapat menggambarkan secara pasti laju korosi yang terjadi secara akurat karena hanya dapat mengukur laju korosi hanya pada waktu tertentu saja, hingga secara umur pemakaian maupun ko ndisi untuk dapat ditreatmen tidak dapat diketahui. Kelebihan metode ini adalah kita langsung dapat mengetahui laju korosi pada saat di ukur, hingga waktu pengukuran tidak memakan waktu yang lama.
Metode elektrokimia ini meggunakan rumus yang didasari pada Hukum Faraday yaitu menggunakan rumus sebagai berikut :
Metode ini menggunakan pembanding dengan meletakkan salah satu material dengan sifat korosif yang sangat baik dengan bahan yang akan diuji hingga beda potensial yang terjadi dapat diperhatikan dengan adanya pembanding tersebut. Berikut merupakan gambar metode yang dilakukan untuk mendapatkan hasil pada penelitian laju korosi dengan metode elektrokimia yang diuraikan diatas.
16
3. Polarization (Polarisasi) Polarisasi adalah salah satu bentuk reaksi korosi yang merupakan penyebab timbulnya karat pada kerusakan logam. Dalam konteks korosi, polarisasi mengacu pada pergeseran potensial dari potensial rangkaian terbuka (potensial korosi bebas) dari sistem korosi. Jika pergeseran potensial dalam arah "positif" (atas Ecorr), hal itu disebut "polarisasi anodik". Jika pergeseran potensial dalam arah "ne gatif" (bawah Ecorr), hal itu disebut "polarisasi katodik". Untuk semua logam dan paduan dalam lingkungan basah, polarisasi katodik selalu mengurangi laju korosi. Proteksi katodik pada dasarnya penerapan polarisasi katodik ke sistem korosi. Untuk sistem non-pasif (misalnya baja dalam air laut), polarisasi anodik selalu meningkatkan laju korosi. Untuk si stem yang menunjukkan transisi aktif ke pasif, polarisasi anodik akan meningkatkan laju korosi pada awalnya dan kemudian menyebabkan penurunan drastis laju korosi. Perlindungan anodik dasarnya penerapan polarisasi anodik ke sistem korosi. Polarisasi ada 2 macam yakni polarisasi aktivasi dan konsentrasi polarisasi. a. Polarisasi aktivasi Proses elektrokimia yang dikontrol oleh reaksi berurutan pada permukaan metalelectrolite. Polarisasi aktivasi mengacu pada proses elektrokimia yang dikendalikan oleh urutan reaksi pada antarmuka logam-elektrolit. Ini mudah diilustrasikan dengan mempertimbangkan reaksi hidrogen-evolusi pada s eng selama korosi dalam larutan asam. Gambar 2-5 menunjukkan secara skematik beberapa langkah yang mungkin dalam pengurangan hidrogen pada permukaan seng. Langkah ini juga dapat diterapkan pada pengurangan af spesies apapun pada permukaan logam. Spesies pertama harus diserap atau menempel ke permukaan sebelum reaksi dapat berjalan sesuai dengan langkah 1. mengikuti , transfer elektron (langkah 2) harus terjadi, menghasilkan penurunan spesies. Seperti yang ditunjukkan pada langkah 3 , dua atom hidrogen menggabungkan untuk dari gelembung gas hidrogen (langkah 4). Kecepatan pengurangan ion hidrogen akan dikendalikan oleh paling lambat langkah-langkah ini. Ini adalah gambaran yang sangat sederhana dari pengurangan hidrogen, banyak mekanisme telah diusulkan, yang sebagian besar adalah jauh lebih kompleks daripada yang ditunjukkan dalam Gambar. 2-5.
17
b. Polarisasi konsentrasi Proses elektrokimia yang di kontrol oleh proses difusi elektrolit.
Polarisasi konsentrasi mengacu pada reaksi elektrokimia yang dikendalikan oleh difusi dalam elektrolit. ini diilustrasikan dalam gambar 2-6 untuk kasus evolusi hidrogen. di sini, jumlah ion hidrogen dalam larutan cukup kecil, dan tingkat reduksi dikendalikan oleh difusi ion hidrogen pada permukaan logam. dicatat bahwa dalam hal ini pengurangan tingkat dikendalikan oleh proses yang terjadi dalam solusi massal daripada di permukaan logam. polarisasi aktivasi biasanya adalah faktor pengendalian selama korosi dalam media yang mengandung konsentrasi tinggi spesies yang aktif (misalnya, asam pekat). polarisasi konsentrasi umumnya mendominasi ketika konsentrasi spesies direduksi kecil (misalnya, asam encer, larutan garam soda). dalam kebanyakan kasus polarisasi konsentrasi selama pembubaran logam biasanya kecil dan dapat diabaikan, melainkan hanya penting selama reaksi reduksi. Pentingnya membedakan antara polarisasi aktivasi dan polarisasi konsentrasi tidak bisa terlalu ditekankan. tergantung pada apa kinf polarisasi mengendalikan reaksi reduksi, variabel enviromental menghasilkan efek yang berbeda. misalnya, setiap perubahan dalam sistem yang meningkatkan laju difusi akan mengurangi efek polarisasi konsentrasi dan karenanya meningkatkan laju reaksi. dengan demikian, meningkatkan kecepatan atau agitasi dari medium korosif akan meningkatkan 18
tingkat hanya jika proses katodik dikendalikan oleh polarisasi konsentrasi. jika kedua reaksi anoda dan katoda dikendalikan oleh polarisasi aktivasi, agitasi tidak akan berpengaruh terhadap laju korosi. 4. Tegangan Sisa dan Distorsi Selama pengelasan, logam las dan logam induk mengalami siklus thermal berupa pemanas dan pendinginan. Siklus thermal ini menyebabkan terjadinya tegangan dan regangan yang selanjutnya mengakibatkan adanya tegangan sisa (residual stress) dan distorsi (distorsion). Tegangan sisa bias menyebabkan penggentasan, berkurangnya ketahanan lelah, menurunnya kekuatan las dan ket ahanan korosi. Tegangan sisa adalah tegangan yang bekerja pada bahan setelah semua gayagaya luar yang bekerja pada bahan tersebut dihilangkan. Penyebab terjadinya tegangan sisa: 1. Tegangan sisa sebagai akibat dari tegangan thermal seperti pada pengelasan dan perlakukan panas 2. Tegangan sisa yang disebabkan karena transformasi fasa(seperti baja karbon) 3. Tegangan sisa karena deformasi plastisyang tidak merata yang disebabkan gayagaya mekanis seperti pada pengerjaan dingin selama pengerolan, penempaan, pembentukan logam atau pekerjaan lain yang dilakukan dengan mesin Sifat-sifat tegangan sisa : 1. Tegangan sisa sangat tinggi biasanya terjadi di daerah las dan daerah HAZ 2. Teganga sisa maksimum biasanya sampai tegangan luluh (yield stress) 3. Pada bahan yang mengalami transformasi fasa minsalkan baja karbon rendah, tegangan sisa mungkin berfariasi pada permukaan dan bagian dalam dari logam induk. Pengaruh tegangan sisa : 1. Tegangan sisa yang disebabkan oleh proses pengelasn dapat mempengaruhi sifatsifat mekanis struktur las seperti patah getas, kelelahan, dan retak karena kombinasi tegangan dan korosi. 2. Pengaruh tegangan sisa menurub jika tegangan yang bekerja pada bahan meningkat. 3. Pengaruh tegangan sisa pada struktur las bias diabaikan jika tegangan yang bekerja pada struktur tersebut melebihi tegangan luluhnya 4. Pengaruh tegangan sisa menurun setelah pembenan berulang. Pengukuran tegangan sisa 19
Metode yang dilakukan mengukur tegangan sisa : 1.
Metode pemotongan (Sectioning technique)
Tegangan sisa diukur dengan menggunakan strain gauge yang bekerja berdasarkan perubahan tahanan listrik. 2.
Metode pengeboran (hole drilling technique)
Strain gauge disusun dengan posisi sudut 0o, 45o, dan 900 dan kemudian dibuat lobang ditengahnya. Adanya regangan saat pengeboran akan terukur oleh s train gauge. Regangan ini berasal dari pembebasan tegangan sisa. 3.
Metode sinar X
Prinsip kerja pengkuran sinar X berdasarkan sifat tegangan sisa yang dapat mempengaruhi struktur kristal. Jika sinar x mengenai bahan maka sebagian dari sinar tersebut mengalami difraksi dan membentuk pola-pola lingkaran yang bias dilihat pada film Usaha dalam mengurangi tegangan sisa, ada dua metode untuk menguranginya, yaitu: 1.
Pengurangan tegangan sisa sebelum dan selama pengelasan
a. Ketelitian ukuran Ukuran bagian yang akan dilas teliti sehingga tidak memerlukan pengerjaan lagi pada proses fabriksi yang berarti mengurangi tegangan sisa b. Alur (groove) Jika sambungan tumpul (butt joint),lebar alur dibuat sesempit mungkin untuk mencegah terjadinya masukan panas yang tinggi. Dengan demikian lebar daerah yang terkena panas tidak meluas sehingga mengurangi tegangan sisa . c. Las lapis banyak Jika plat yang dilas cukup tebal, maka pengelasan dilakukan berulang-ulang. d. Urutan pengelasan Tegangan sisa bias dikurangi dengan memperhatikan urutan pengelasan yang tepat 2.
Pengurangan tegangan sisa setelah pengelasan
Pembebasan tegangan sisa setelah pengelasan biasanya mengunakan cara annealing . Disamping mengurangi tegangan sisa, prose annealing juga memperbaiki struktur micro dan menghindari terjadinya distorsi dan retak. Proses annealing dilakukan dengan cara memanaskan bahan pada suhu recristalisasi yaitu 0,5 TM (suhu cair logam). Untuk baja karbon rendah suhu reckristalisasi = 450<700>tr) Penyusutan tegak lurus ( Plat dengan sambungan tumpul (butt joint).
20
Sambungan pakai alur (groove)
ut = factor kekakuan tranverse) harga 0,75 ÷ 0,85 alpa t = diffusivity = k /(phic) ……………k = Konduktifitas panas h = tebal plat, l = lebar plat Penyusutan longitudinal dan lengkung (Dl)
mt = factor kekakuan longitudinal = 0,335 A = Luas penampang plat l = lebar plat v = Kecepatan pengelasan q = hEI Besar gaya penyusutan (Fs) =
Ø Distorsi sudut biasanya terjadi pada sambungan tumpul (butt joint), tupang (lap joint), T joint, corner joint
21
