02feb12_101507_koos sarjono 1-6

Analisis Korosi pada Pelat Baja Bahan Baku Pembuatan Tangki Penyimpanan Minyak Mentah (Koos Sardjono)

1

ANALISIS KOROSI PADA PELAT BAJA BAHAN BAKUPEMBUATAN TANGKI PENYIMPANAN MINYAK MENTAH

Koos Sardjono dan M. SyahrilUPT-LUK, BPP Teknologi

Kawasan Puspiptek, Serpong 15314, Banten

ABSTRAK

ANALISIS KOROSI PADA PELAT BAJA BAHAN BAKU PEMBUATAN TANGKIPENYIMPANAN MINYAK MENTAH. Korosi adalah proses alami yang terjadi pada material logam danberinteraksi dengan lingkungan-agresif, serta mengakibatkan degradasi kekuatan pada material logam. Proseskorosi sangat sulit dihindari, akan tetapi untuk menghambat laju korosi yang terjadi adalah dengan cara melakukanpencegahan. Pelat baja sebagai material teknik, dalam kasus ini dimanfaatkan sebagai bahan baku pembuatantangki penyimpanan minyak mentah yang sering didatangkan dari mancanegara mengingat standar - mutu darimaterial tersebut belum diproduksi didalam negeri. Kasus yang dijumpai dilapangan menjelaskan bahwa,didalam perjalanan dari salah satu negara menuju Indonesia (Tanjung – Priok) dengan waktu perjalanan sekitarenam bulan, terlihat sejumlah material pelat baja terserang korosi. Penelitian di lakukan terhadap sampel pelatbaja, guna mengetahui penyebab terjadinya korosi. Metode penelitian yang dilakukan adalah dengan, analisiskomposisi kimia, metalografi, uji kekerasan, dan analisis produk korosi. Hasil penelitian menunjukkan bahwamaterial pelat baja sesuai dengan standar JIS - G3101. Material terkorosi dengan bentuk korosi lokal dan umum,akibat lingkungan yang agresif, hal ini dapat terjadi karena material pelat baja tidak menggunakan sistem proteksi.

Kata kunci : Pelat baja, korosi, metalografi, ICP-MS, EDX

ABSTRACT

CORROSION ANALYSIS OF STEEL PLATE AS ROW MATERIALS FOR CRUDE OILSTORAGE. Corrosion is a natural process affected to the degradation strength of metal material, cause ofinteraction between aggressive environment. Its difficult to disappear corrosion process, but to hold thecorrosion rate could be used the corrosion prevention. Steel plate as engineering material in this case, was applyas raw materials for the crude oil storage tanks, that until now become from foreign countries, considering that it’snot yet produce in our country. In the experience on this field case, in travelling with ship cargo from outercountry to Indonesia (Tanjung – Priok), with six month long, meet a number of corroded steel plates material.Investigation was occurred to the sample of steel plates material, with objection clarify the cause of corrosion.The research method use, the chemical composition, metallography, hardness test, and corrosion productanalysis. Result investigation showed that, the steel plate material match to the JIS - G3101 standard. Form ofcorrosion is localized and general corrosion, cause of aggressive environment. Its occurred to the steel platematerial because is unprotected.

Kata kunci : Steel plate, corrosion, metallography, ICP-MS, EDX

PENDAHULUAN

Latar Belakang

Dalam lingkungan rekayasa industri khususnyabidang engineering construction, salah satu kendalayang sering timbul adalah penyediaan material-materialkhusus yang tidak tersedia di dalam negeri. Hal tersebutdikarenakan memang belum tersedianya produk lokalatau spesifikasi teknik dan standar yang harus dipenuhibelum mampu diproduksi didalam negeri.

Sebagai informasi ,sebuah perusahaan konstruksiMulti Nasional “X” mengimpor material logam dalambentuk pelat baja yang memenuhi standar teknik JIS G

3101 dengan dimensi khusus dari mancanegara.Pengiriman material pelat dilakukan melalui lautmenggunakan kapal barang dengan memanfaatkan palkahkapal sebagai gudang penyimpanan selama pelayaran.Waktu yang diperlukan mulai selesai fabrikasi sampaidigudang pembongkaran barang di Tanjung Priok adalahenam bulan. Pada saat dilakukan survey terhadap materialpelat baja tersebut diatas, ditemukan sejumlah materialpelat baja mengalami korosi. Kondisi ini menimbulkankeraguan pihak pemakai terhadap dugaan menurunnya

Jurnal Sains Materi IndonesiaIndonesian Journal of Materials Science

Vol. 2 No. 3 Juni 2001, hal : 1 - 6ISSN : 1411-1098

2

kekuatan dan kualitas pelat baja tersebut diatas.Masalah ini kemudian dijadikan topik

permasalahan yang perlu dibahas dan dikaji, agarkeraguan pihak pemakai material tersebut dapat terjawab.

Didalam pelaksanakannya dilakukan survey, untukmendapatkan data-data lapangan. Sampel materialdiambil dari pelat baja JIS G 3101 hasil impor yangterkorosi dengan dua jenis ketebalan (8 x400x400 mmdan 10 x 400 x 400 mm) yang dipakai sebagai sampel.

Tujuan Penelitian

Kajian dilakukan terhadap sampel material yangmewakili material pelat baja JIS G 3101, yang terkorosidalam waktu enam bulan selama waktu selesai fabrikasihingga pembongkaran material di gudang Tanjung PriokJakarta.

Tujuan penelitian ialah menjawab penyebabkorosi yang terjadi dan memperkirakan sampai sejauhmana pengaruh korosi tersebut terhadap penurunankekuatan dan kualitas pelat baja JIS G 3101 tersebut.

Metodologi Penelitian.

Sebelum dilakukan pengujian terhadap sampelmaterial pelat baja, maka tindakan awal yang dilakukanadalah pengamatan lapangan terhadap pelat bajaterutama dokumen yang menyertai dan keadaan fisik /visual material pelat tersebut. Kemudian mendapatkaninformasi dan data-data yang lebih detail.

Pemeriksaan dan pengujian dilakukan terhadapmaterial sampel yaitu meliputi :1. Pemeriksaan visual material sampel untuk

memperoleh informasi mengenai kondisi-kondisiyang berhubungan dengan korosi yang terjadi .

2. Pemeriksaan metalografi dilakukan untuk mengetahuistruktur mikro material serta pengambilan foto gambarmakro material yang terkorosi dan gambar bentukserangan korosi yang terjadi pada sampel.

3. Kekerasan material pelat diuji dengan menggunakanmetoda uji kekerasan Brinnel , untuk mendapatkandata kekuatan tarik material.

4. Analisis komposisi kimia terhadap sampel, dilakukandengan tujuan untuk mengetahui komposisi unsurkimia dari Karbon (C), Sulfur (S), dan Posfor (P),dengan menggunakan metoda combustion(pembakaran) untuk C dan S. Sedangkan unsur Pmenggunakan metoda ICP-MS (Inductively CoupledPlasma - Mass Spectrophotometry).

5. Analisis produk korosi dengan metoda EDX (EnergyDispersive Analysis X - Ray) bertujuan mengetahuiunsur kimia dominan penyebab korosi.

TEORI DASAR

Dalam pengoperasian peralatan produksidilingkungan industri banyak masalah yang seringtimbul, salah satu diantaranya adalah problema korosi.

Definisi Korosi.

Korosi merupakan peristiwa alam yang terjadipada logam dan dapat mengakibatkan kerusakan logamtersebut. Definisi korosi ialah penurunan kualitas logamyang disebabkan oleh adanya proses elektrokimia dengan

lingkungannya.Ketahanan korosi suatu material dapat ditinjau

dari berbagai aspek yaitu aspek metalurgi, aspekelektrokimia, aspek fisik dan kimia, aspek termodinamikseperti dilukiskan pada Gambar 1.

Aspek elektrokimia, ialah termasuk proses korosibasah terjadi karena hadirnya suatu elektrolit, sedangkanproses korosi kering terjadi tanpa kehadiran elektrolit.

Korosi basah merupakan proses elektrokimia yangterjadi karena adanya perbedaan potensial antara duapermukaan logam yang mengakibatkan permukaanberpotensial lebih rendah teroksidasi, dengan demikianterjadilah korosi. Untuk mendukung terjadinya korosibasah ada tiga faktor yang mempengaruhi yaitu :- Adanya konduktansi listrik pada anoda dan katoda.- Adanya perbedaan potensial antara dua bagian

permukaan logam yakni anoda .- Hadirnya elektrolit.

Pada prinsipnya proses korosi akan terjadi bilaterdapat reaksi antara anodik dengan katodik sepertiterlihat pada Gambar 2. Kombinasi antara anoda, katodadan elektrolit disebut sebagai sistim sel korosi. Peristiwareaksi korosi logam besi didalam medium air adalahsebagai berikut :

Fe + 2H2O ¾¾> Fe(OH)

2+ H

2(1)

Persamaan reaksi (1) merupakan penjumlahan dari duareaksi berikut :

Oksidasi : Fe ¾¾> Fe+

+ 2e-

(2)

Reduksi : 2H2O ¾¾> H

2+ 2 OH

-(3)

Reaksi yang dinyatakan oleh persamaan (2) dan(3) berlangsung dipermukaan logam. Sebagai anoda danmempunyai potensial yang lebih rendah, sedangkanbagian permukaan dimana reduksi berlangsung disebutsebagai katoda.

Sedangkan reaksi korosi pada lingkungan yangagresif seperti garam klorida dituliskan sebagai berikut ;

Electrochemical

CorrosionResistance Metallurgical

PhysicalChemical

Thermodynamic

Gambar 1. Faktor-faktor yang mempengaruhiketahanan material terhadap korosi [1].


3

M à M++ + n e

M++ + 2 Cl- à MCl2

MCl2+ 2 H

2O à M(OH)

2+ 2 H+ + 2 Cl

2-

2 H+ + 2 e à H2

Pelat Baja.

Konstruksi rekayasa berkembang denganpesatnya, demikian pula tuntutan kebutuhan materialyang digunakan. Untuk memenuhi kebutuhan materialyang hingga kini masih tetap dipertahankan adalahpemanfaatan logam, walaupun telah banyak material nonlogam yang dapat menggantikannya, misalnya sepertimaterial komposit, plastik, epoksi, teflon, fiber glass dankeramik, sudah tidak asing lagi dalam posisinya untukmengganti material logam.

Namun demikian pemakaian logam baja dalambentuk pelat untuk kondisi tertentu masih belum dapatdigantikan oleh material yang lain, seumpama kitamemproduksi bejana tekan dan tangki-tangki minyak/gas dengan ukuran yang khusus. Secara umum logamdapat dibagi menjadi dua bagaian besar yaitu logamferrous dan logam non-ferrous, khusus didalampembahasan ini logam ferrous carbon dengan kriteriatertentu menjadi pilihan untuk diteliti yaitu pelat baja.

Pelat baja diproduksi dengan sistem hot rollingprocess dengan bahan baku slabs melalui plate mill roll-ing process menjadi steel plate (pelat baja). Denganmenggunakan hot strip mills process dapat puladihasilkan pelat baja dalam bentuk sheets metal dancoil sheet metal.

HASIL PENELITIAN

Hasil penelitian dari analisa dan pengujian sampelmaterial pelat baja yang dilakukan dilapangan maupundilaboratorium dapat dijelaskan sebagai berikut:

Analisis Visual.

Analisis visual dilakukan terhadap foto-foto hasilsurvey dilapangan baik foto pada saat pelat sampel berada

didalam palkah kapal maupun pada saat pembongkaran/pengamatan digudang penyimpanan .

Dari hasil foto-foto tersebut terlihat bahwa banyakdiantara pelat baja terserang korosi seperti terlihat padagambar berikut.

Analisis Komposisi Kimia.

Hasil analisis komposisi kimia terhadap pelat bajayang dilaksanakan dengan menggunakan metodaCombustion untuk menganalisis kandungan karbon ( C )dan unsur sulfur (S), sedangkan metoda ICP-MS(Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry)dilakukan untuk menganalisis unsur posfor (P),dibandingkan dengan standar JIS – G3101 [3] dan daristahlschluessel[4].

Dari analisis kedua metoda tersebut didapatkanhasil sebagai berikut :

Gambar 2. Reaksi anodik dan katodik pada permukaanlogam [2].

Gambar 4. Kondisi visual pelat didalam palkahmenunjukkan adanya cacat berupa scrath pada permukaanpelat.

Gambar 3. Kondisi susunan pelat di dalam palkah kapal.

Tabel 1. Hasil analisis komposisi kimia pelat baja.

Unsur JISG3101

Persen berat( wt %)

Posphor (P) 0,05 max. 0,012Sulphur (S) 0,05 max. 0,009Karbon (C) 0,25 max. 0,129



4

Pemeriksaan Metalografi.

Analisis metalografi ini dilakukan secaramakrostruktur maupun mikrostruktur terhadap pelatsampel A dan B. Pengamatan pada sampel menunjukkanbahwa pelat terserang korosi secara serius terlihat padastruktur ferrit (warna keputih-putihan) dan juga strukturpearlit (warna hitam diantara putih).

Analisis Produk Korosi.

Analisis produk korosi dilakukan denganmenggunakan EDX (Energy Dispersive X-Ray),dihasilkan data semi kualitatip maupun kuantitatip sepertitertampakan pada gambar mikrostruktur sampel, tabelharga ion yang tertampak dan kurva dari produk EDX .

Pada tabel 2 dan tabel 3 dibawah , terlihatadanya ion Klorida ( Cl ) , Sulfur ( S ) dan Kalsium ( Ca )tertampakan yang diduga ion-ion tersebut berasal dariuap / air laut .

Hasil analisis kimia produk korosi dapat dilihatsebagai berikut :

Gambar 5. Kondisi visual permukaan pelat A yangmengalami kerusakan korosi

Gambar 6. Kondisi visual permukaan pelat Bmenunjukkan adanya cacat berupa scrath.

Gambr 7. Potongan melintang pada area korosi materialsampel A, perbesaran 200 X, etsa : 15% Nital.

Gambar 8. Foto strukturmikro material pelatmenunjukkan bahwa struktur berupa ferrit dan pearlit ,perbesaran 1000 X, etsa : 15% Nital.

Gambar 9. Foto mikro kondisi permukaan sampel A,yang mengalami korosi , perbesaran 625 X.

Gambar 10. Foto mikro kondisi permukaan sampel B,yang juga terkorosi , perbesaran 625 X.

Gambar 12. Hasil pemeriksaan EDX pada permukaanmaterial pelat B

Gambar 11. Hasil pemerisaan EDX pada material pelat A.


5

Analisis Kekerasan.

Analisis kekerasan dilakukan dengan metoda Brinnel diperoleh hasil sebagai berikut :

PEMBAHASAN

Pembahasan dilakukan pada permasalahan yangtimbul yaitu serangan korosi terhadap pelat baja, denganmelakukan analisis dan pengujian terhadap sampel A(yang parah) dan sampel B (yang tidak parah) mewakilikeseluruhan. Dengan mengacu pada teori dasar dankepustakaan sebagai referensi maka, data-data hasilanalisis baik secara makro maupun mikro , demikian pulahasil pengujian terhadap material sampel dapatdijelaskan sebagai berikut :

1. Dari hasil analisis metalografi baik terhadap sampel

pelat A maupun B, terlihat pelat baja mengalami korosiyang serius disebagian permukaan pelat, hal ini dapatdilihat dengan jelas pada strukturmikro dari pelat bajatersebut. Dari pengamatan hasil analisis maka didugaserangan korosi yang terjadi adalah gabungan antarakorosi lokal (pitting corrosion) dan korosi umum(general corrosion). Sedangkan strukturmikromaterial berupa Ferrit Pearlit.

2. Hasil pemeriksaan produk korosi didapatkan data

kualitatip yang berupa chart/kurva dan datakuantitatip berupa persentase berat dari unsur–unsuryang terdeteksi didalamnya. Dari hasil analisistersebut diketahui bahwa adanya unsur kimia bersifatkorosif berupa ion klorida dan sulfur, yang apabilaberkontak dengan material yang tidak terproteksi/terlingdungi akan mengalami percepatan kerusakankorosi. Keberadaan ion klorida dan sulfur yangterdeteksi pada sampel A dan B diyakini bersumberdari air laut, sehingga menyebabkan materialterkontaminasi.

3. Analisis pada hasil uji kekerasan dengan metodaBrinell yang dilakukan terhadap sampel materialditemukan hasil :

HB(A)

= 141 HB (kg/mm2)

HB(B)

= 143 HB (kg/mm2)

Dengan mengacu terhadap DIN 50.150 [5] mengenaikonversi kekerasan (HB) kedalam kekuatan tarikmaterial (s), didapatkan acuan sebagai berikutHB = 0,29 HV dan Rm

(s

t)= 3,38 HV

. Dengan memanfaatkan hubungan formulasi tersebutmaka didapatkan harga kekuatan tarik material sampelsebagai berikut :Kekuatan tarik (s)

sampel A = 501,66 N/mm2

sampel B = 508,78 N/mm2.Setelah kita lihat pada JIS HANDBOOK, 1988, RolledSteel for General Structure pada halaman 521,JIS - G3101 ternyata dengan melihat analisiskomposisi dan kekerasan material, menunjukkanbahwa kekuatan material sampel A dan B sesuaidengan standar JIS G.3101.

KESIMPULAN

1. Dari analisis komposisi kimia dan kekerasan terhadapsample material maka kekuatan material sampel sesuaidengan standar JIS - G3101.

2. Korosi disebabkan oleh kontaminasi ion klorida dansulfur yang diduga berasal dari uap/air laut sebagaifaktor dominan penyebab korosi.

3. Korosi yang terjadi merupakan gabungan daripitting corrosion dan general corrosion.

SARAN

Untuk mencegah terulangnya permasalahan yangserupa, maka perlu dipertimbangkan suatu bentukproteksi material yang baik, seperti pengecatan,packing, dan lain-lain sebelum dilakukan pengirimanterutama melalui perjalanan laut.

DAFTARACUAN

[1]. FONTANA M. G., Corrosion Engineering,Mc Graw-Hill International Editions, (1987) 13.

Tabel 2. Hasil analisis produk korosi lokasi 1.

Unsur CPS (wt %)

Aluminium (Al)Silikon (Si)Phosphor (P)Kalsium (Ca)Sulphur (S)Klorida (Cl)Besi (Fe)Mangan (Mn)Khromium (Cr)

217,17348,639,25

146,3115,5810,84404,604,380,97

20,0327,891,128,471,320,80

39,930,380,07

Tabel 3. Hasil analisis produk korosi lokasi 2.

Unsur CPS (wt %)Aluminium (Al)Silikon (Si)Kalsium (Ca)Sulphur (S)Klorida (Cl)Besi (Fe)Mangan (Mn)Khromium (Cr)

14,5228,528,468,582,09

1036,088,880,61

2,232,610,420,600,1393,270,700,03

Tabel 4. Hasil analisis kekerasan

Sampel material HB (kg/mm2)Pelat A 141Pelat B 143



6

2. NACE, Corrosion Basic ; An Introduction, (1984)30.

3. ————————, JIS Hand book, FerrousMaterial And Metallurgy, (1988) 521.

4. WEGST C.W., Stahlschluessel , Stahlshluessel verlagGMBH, West – Germany, pp. 130 , 416.

5. —————, DIN, Steel and Iron Standards onQuality, Deutsche Normenauss Chuss, West –Germany.

RIWAYAT PENULIS

Ir. Koos Sarjono KP. MSc

Dilahirkan di Semarang pada tanggal 8 Mei 1949.Tahun 1978 Lulus Sarjana Teknik Mesin di ITS.Tahun 1980-1981 melaksana-kan program pendidikan danpelatihan bidang Pengujian Material di DFULR KolnJerman Barat .Tahun 1987-1991 Melaksanakan program S2 di Fakultas

Pasca Sarjana UI bidang MIPAdengan program materialScience.Tahun 1996 melaksanakan program pendidikan danpelatihan bidang Uji kelelahan pada suhu tinggi di NagaSaki, Japan.Sampai saat ini bekerja pada UPT-LUK BPPT diPUSPIPTEK Serpong, sebagai staf peneliti bidangPengujian Material.

Ir. M. Syahril

Dilahirkan di Palembang pada tanggal 04 Agustus 1965.Tahun 1986-1992 Lulus Sarjana Teknik KimiaUniversisitas Sriwijaya.Tahun 1996 melaksanakan program Training “CorrosionEngineering” di Singgapore.Sampai saat ini bekerja pada UPT-LUK BPPT yangberkedudukan di Serpong, Sebagai staf peneliti BidangPengujian Material.

02feb12_101507_koos sarjono 1-6

Documents