makalah penanggulangan korosi
Post on 29-Jan-2016
102 Views
Preview:
DESCRIPTION
TRANSCRIPT
TUGAS KOROSI
“PENGENDALIAN KOROSI”
Makalah ini disusun untuk memenuhi tugas mata kuliah KorosiDosen pengampu: Drs. Drs. Ranto .H.S., MT.
DISUSUN OLEH :
DENY PRABOWO
K2513016
PROGRAM STUDI PENDIDIKAN TEKNIK MESINJURUSAN PENDIDIKAN TEKNIK KEJURUAN
FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKANUNIVERSITAS SEBELAS MARET
SURAKARTA2015
PENGENDALIAN KOROSI
Proses korosi tidak dapat dicegah, karena reaksi korosi merupakan reaksi yang nilai perubahan
entalpi reaksinya negatif. Menurut termodinamika, reaksi semacam ini adalah reaksi yang
berlangsung secara spontan. Oleh sebab itu, proses terkorosinya logam oleh lingkungannya
adalah proses yang spontan dan tidak dapat dicegah terjadinya.
Proses korosi bisa dikendalikan sehingga kecepatan reaksinya tidak secepat jika tidak dilakukan
upaya penanggulangan. Usaha-usaha penanggulangan korosi dapat dibedakan ke dalam 5
(lima) kategori, yaitu :
A. Pengendalian Korosi Melalui Perencanaan
1. Desain
Usaha penanggulangan korosi sebaiknya sudah dilakukan sejak tahapan desain
proses. Ahli-ahli korosi sebaiknya ikut dilibatkan dalam desain proses dari sejak
pemilihan proses, penentuan kondisi-kondisi prosesnya, penentuan bahan-bahan
konstruksi, pemilihan lay-out, saat konstruksi sampai tahap start-upnya.
Di antara cara-cara penanggulangan korosi dari segi desain yang sering digunakan
adalah:
a. isolasi alat dari lingkungan korosif
b. mencegah hadir/terbentuknya elektrolit
c. jaminan lancarnya aliran fluida
d. mencegah korosi erosi/abrasi akibat kecepatan aliran
e. mencegah terbentuknya sel galvanik
2. Pemilihan Material
Bahan konstruksi harus dipilih yang tahan korosi. Apalagi jika lingkungannya
korosif. Ketahanan korosi masing-masing bahan tidak sama pada berbagai macam
lingkungan. Mungkin sesuatu bahan sangat tahan korosi dibanding bahan-bahan lain
pada lingkungan tertentu. Tetapi bahan yang sama mungkin adalah yang paling
rawan korosi pada lingkungan yang berbeda dibanding dengan bahan-bahan yang
lain. Di antara bahan-bahan konstruksi yang sering digunakan adalah : Besi,
Aluminium, Timah hitam, Tembaga, Nikel, Timah putih, Titanium, Tantalum
B. Pengendalian Korosi Melalui Perubahan Lingkungan
Korosi adalah reaksi logam dan lingkungannya, karena itu upaya pengubahan lingkungan
yang menjadikannya kurang agresif akan bermanfaat untuk membatasi serangan terhadap
logam (Trethewey & Chamberlain, 1991:227).
1. Lingkungan berwujud gas. Biasanya yang dimaksudkan disini adakah udara dengan
rentang temperatur -100 0C hingga +300 0C. Beberapa metode yang digunakan
untuk mengurangi laju korosi di udara bebas adalah menurunkan kelembaban relatif,
menghilangkan komponen-komponen mudah menguap yang dihasilkan oleh bahan-
bahan sekitar, mengubah temperatur, menghilangkan kotoran-kotoran (termasuk
partikel-partikel padat yang abrasif), endapan-endapanyang akan membentuk katoda
(misalnya jelaga), dan ion-ion agresif (Trethewey &Chamberlain, 1991:227).
2. Bahan terendam di air bebas yang cukup mengandung ion untuk menjadikannya
sebuah elektrolit. Beberapa metode yang digunakan untuk mengurangi laju korosidi
air adalah menurunkan konduktivitas ion,mengubah pH, mengurangi kandungan
oksigen, dan mengubah temperatur (Trethewey & Chamberlain, 1991:227).
3. Logam terkubur dalam tanah dan mineral-mineral yang terlarut membentuk
elektrolit. Pengendalian biasanya melalui proses katodik atau pelapisan
permukaan,tetapi lingkungan tersebut dapat dibuat kurang agesif dengan mengganti
tanahurugan yang tidak menahan air, mengendalikan pH dan mengubah
konduktifitasnya(Trethewey & Chamberlain, 1991:227)
C. Pengendalian Korosi Melalui Inhibitor
Inhibitor adalah suatu zat kimia yang dapat menghambat atau memperlambat suatu reaksi
kimia. Inhibitor korosi adalah suatu zat kimia yang bila ditambahkan ke dalam suatu
lingkungan, dapat menurunkan laju penyerangan korosi lingkungan itu terhadap suatu
logam. Umumnya inhibitor berasal dari senyawa-senyawa 3nodic3 dan anorganik yang
mengandung gugus-gugus yang memiliki pasangan 3nodic3e bebas, seperti nitrit, pospat,
dan lain-lain. (Anonim, 2012)
Bahan inhibitor menguntungkan untuk menangani logam-logam besi karena dapat
menghambat laju korosi. Inhibitor merupakan metoda perlindungan yang fleksibel, yaitu
mampu memberikan perlindungan dari lingkungan yang kurang agresif sampai pada
lingkungan yang tingkat korosifitasnya sangat tinggi, mudah diaplikasikan (tinggal tetes),
dan tingkat keefektifan biayanya paling tinggi karena lapisan yang terbentuk sangat tipis
sehingga dalam jumlah kecil mampu memberikan perlindungan yang luas pada logam.
Inhibitor yang saat ini biasa digunakan adalah sodium nitrit, kromat, fosfat, dan garam
seng.
Sifat-sifat sebuah elektrolit dapat diubah untuk membatasi agresifitas terhadap
permukaan logam. Ion-ion yang paling agresif yang dapat menyerang permukaan
logam baja adalah ion-ion sulfat, tiosulfat, tiosianat, dan klorida. Untuk menghambat
ion-ion agresif tersebut dapat ditambahkan inhibitor nitrit sehingga dapat
mengurangi laju korosi pada permukaan logam.
1. Berdasarkan Bahan Dasarnya :
a) Inhibitor Organik : Menghambat korosi dengan cara teradsorpsi kimiawi pada
permukaan logam, melalui ikatan logam-heteroatom. Inhibitor ini terbuat dari
bahan 4nodic4. Contohnya adalah : gugus amine, tio, fosfo, dan eter. Gugus amine
biasa dipakai di anodic boiler.
b) Inhibitor Inorganik : Inhibitor yang terbuat dari bahan anorganik.
2. Berdasarkan reaksi yang dihambat, maka inhibitor dibedakan menjadi :
a) Inhibitor katodik adalah zat yang dapat menghambat terjadinya reaksi di
katoda (reduksi), karena pada daerah katodik terbentuk logam hidroksida
(MOH) yang sukar larut dan menempel kuat pada permukaan logam sehingga
menghambat laju korosi. Dengan berkurangnya akses ion hidrogen yang menuju
permukaan elektroda, maka hydrogen overvoltage akan meningkat sehingga
menghambat reaksi evolusi hidrogen yang berakibat menurunkan laju korosi. Dan
karena adanya inhibitor katodik maka potensial korosi bergeser 4nodic4 negative.
Inhibitor katodik merupakan kation yang bermigrasi ke permukaan katodik dan
diendapkan secara kimia atau elektrokimia dan mengisolasi permukaan ini,
sehingga menghalangi pembebasan gas hydrogen di permukaan katodik. Reaksi
yang terjadi pada lingkungan netral adalah
2H2O + O2 + 4e → 4OH-
Pada reaksi ini, inhibitor bereaksi dengan ion hidroksil menghasilkan senyawa
yang mengendap di permukaan katoda, sehingga menyelimuti katoda dari
elektrolit dan mencegah masuknya oksigen. Inhibitor yang banyak digunakan
untuk tipe ini adalah larutan garam seng dan magnesium yang membentuk
hidroksida tidak larut, kalsium yang menghasilkan karbonat dan polifosfat. Reaksi
katodik di lingkungan asam:
2H+ + 2e → H2
Pembentukan gas hidrogen dapat dikendalikan oleh peningkatan sistem seperti
yang
ditunjukkan gambar di bawah ini.
Gambar 1. Polarisasi Katodik
Contoh: Arsen (AS+3), antimon (Sb+3), fosfor (P), kation positif dari logam
divalent (seperti Zn+2, Pb+2, dan Fe+2), air sadah yang mengandung kalsium
bikarbonat, soda, dan polifosfat.
Inhibitor katodik dibedakan menjadi:
1) Inhibitor racun : Contohnya As2O3, Sb2O3.
menghambat penggabungan atom-atom Had menjadi molekul gas H2 di
permukaan logam
dapat mengakibatkan perapuhan 5nodic5e pada baja kekuatan tinggi
Bersifat racun bagi lingkungan
2) Inhibitor presipitasi katodik :
mengendapkan CaCO3, MgCO3, CaSO4, MgSO4 dari dalam air
Contoh : ZnSO4 + dispersan.
3) Oxygen scavenger :
mengikat O2 terlarut
Contoh : N2H4 (Hydrazine) + O2 →N2 + 2 H2O
Hydrazine diinjeksikan di up stream Deaerator dalam 6nodic WHB (Waste
Heat Boiler) dan WHR (Waste Heat Recovery) di unit pabrik Ammonia
maupun Utilitas.
b) Inhibitor anodic adalah zat yang ditambahkan ke dalam elektrolit, sehingga
mampu menahan terjadinya reaksi anodic dioksida. Inhibitor ini berakibat
potensial korosi bergerak ke arah positif. Contoh : kromat, nitrat, dan nitrit
yang merupakan inhibitor anodic oksidator (efektif tanpa oksigen), sedangkan
inhibitor non oksidator (efektif hanya dengan adanya oksigen terlarut) seperti
boraks, fosfat, silikat. Inhibitor anodic ini merupakan inhibitor yang sangat efektif
dan secara luas digunakan, tetapi jenis inhibitor ini mempunyai sifat yang tidak
diinginkan, yaitu bila kandungan atau konsentrasi inhibitor tidak cukup melapisi
semua permukaan 6nodic, sehingga mengakibatkan terjadinya korosi sumuran
(pitting). Dengan demikian, inhibitor 6nodic sering ditunjuk sebagai inhibitor
yang berbahaya. Pengaruh konsentrasi inhibitor terhadap korosinya dapat
ditunjukkan seperti gambar berikut.
Gambar 2. Pengaruh Konsentrasi Inhibitor Anodik
Inhibitor anodik adalah inhibitor yang menghambat reaksi oksidasi.
Fe + OH- FeOHad + e-
FeOHad + Fe + OH- FeOHad + FeOH+ + 2e-
Molekul anodic teradsorpsi di permukaan logam, sehingga katalis FeOHad
berkurang akibatnya laju korosi menurun. Contoh inhibitor anodic adalah
molibdat, silikat, fosfat, borat, kromat, nitrit, dan nitrat. Inhibitor jenis ini sering
dipakai / ditambahkan pada saat chemical cleaning peralatan pabrik.
c) Inhibitor campuran : Campuran dari inhibitor katodik dan anodic
Inhibitor campuran merupakan gabungan antara inhibitor anodic dan
inhibitor katodik. Biasanya dalam inhibitor campuran mengandung salah satu
bahan oksidator seperti kromat, nitrit, dan bahan non oksidator. Contoh
aplikasi dari inhibitor campuran adalah senyawa kromat dan ortofosfat dalam
air garam, senyawa kromat dan polifosfat sebagai inhibitor anodic dan
katodik.
3. Berdasarkan Mekanisme (Cara Kerja) Inhibisi :
a) Inhibitor Pasivator : menghambat korosi dengan cara menghambat reaksi 7nodic
melalui pembentukan lapisan pasif, sehingga merupakan inhibitor berbahaya, bila
jumlah yang ditambahkan tidak mencukupi. Inhibitor Pasivator terdiri dari :
Inhibitor Pasivator Oksidator, misalnya, Cr2O72-, , CrO4
2-, ClO3-, ClO4-. Cr2O72-
mempasivasi baja dengan peningkatan reaksi katodik dari Cr2O72- menjadi Cr2O3,
dan menghasilkan lapisan pasif Cr2O3 dan FeOOH. Inhibitor Pasivator non
oksidator, contohnya ion metalat (8nodic8e, ortovanadat, metavanadat), NO2-.
Inhibitor vanadium dipakai di Unit CO2 Removal Pabrik Ammonia, karena larutan
Benfield yang bersifat korosif. Molybdat (MoO42-) menginhibisi dengan cara
membentuk lapisan pelindung yang terdiri dari senyawa ferro-molybdat.
b) Inhibitor Presipitasi : Membentuk kompleks tak larut dengan logam atau
lingkungan sehingga menutup permukaan logam dan menghambat reaksi 8nodic
dan katodik. Contoh : Na3PO4, Na2HPO4.
c) Inhibitor Adsorpsi : Agar teradsorpsi harus ada gugus aktif (gugus heteroatom).
Gugus ini akan teradsorpsi di permukaan logam. Contoh : Senyawa asetilen,
senyawa sulfur, senyawa amine dan senyawa aldehid.
d) Inhibitor Aman dan Inhibitor Berbahaya : Inhibitor aman (tidak berbahaya) adalah
inhibitor yang bila ditambahkan dalam jumlah yang kurang (terlalu sedikit) dari
konsentrasi kritisnya, tetap akan mengurangi laju korosi. Inhibitor aman ini
umumnya adalah inhibitor katodik, contohnya adalah garam-garam seng dan
magnesium, calcium, dan polifosfat. Inhibitor berbahaya adalah inhibitor apabila
ditambahkan di bawah harga kritis akan mengurangi daerah anodic, namun luas
daerah katodik tidak terpengaruh. Sehingga kebutuhan arus dari anoda yang masih
aktif bertambah hingga mencapai harga maksimum sedikit di bawah konsentrasi
kritis. Laju korosi di anoda-anoda yang aktif itu meningkat dan memperhebat
serangan korosi sumuran. Yang termasuk inhibitor berbahaya adalah inhibitor
anodic, contohnya adalah molibdat, silikat, fosfat, borat, kromat, nitrit, dan nitrat.
Mekanisme Kerja Inhibitor Korosi
Suatu inhibitor kimia adalah suatu zat kimia yang dapat menghambat atau
memperlambat suatu reaksi kimia. Secara khusus, inhibitor korosi merupakan
suatu zat kimia yang bila ditambahkan kedalam suatu lingkungan tertentu, dapat
menurunkan laju penyerangan lingkungan itu terhadap suatu logam. Pada
prakteknya, jumlah yang di tambahkan adalah sedikit, baik secara kontinu
maupun periodik menurut suatu selang waktu tertentu.
Menurut Indra Surya Dalimunte membedakan mekanisme kerja inhibitor korosi
sebagai berikut :
1) Inhibitor teradsorpsi pada permukaan logam, dan membentuk suatu lapisan tipis
dengan ketebalan beberapa molekul inhibitor. Lapisan ini tidak dapat dilihat
oleh mata biasa, namun dapat menghambat penyerangan lingkungan terhadap
logamnya.
2) Melalui pengaruh lingkungan (misal pH) menyebabkan inhibitor dapat
mengendap dan selanjutnya teradsopsi pada permukaan logam serta
melidunginya terhadap korosi. Endapan yang terjadi cukup banyak, sehingga
lapisan yang terjadi dapat teramati oleh mata.
3) Inhibitor lebih dulu mengkorosi logamnya, dan menghasilkan suatu zat kimia
yang kemudian melalui peristiwa adsorpsi dari produk korosi tersebut membentuk
suatu lapisan pasif pada permukaan logam.
4) Inhibitor menghilangkan kontituen yang agresif dari lingkungannya.
Berdasarkan sifat korosi logam secara elektrokimia, inhibitor dapat mempengaruhi
polarisasi anodik dan katodik. Bila suatu sel korosi dapat dianggap terdiri dari empat
komponen yaitu: anoda, katoda, elektrolit dan penghantar elektronik, maka inhibitor
korosi memberikan kemungkinan menaikkan polarisasi anodik, atau menaikkan
polasisasi katodik atau menaikkan tahanan listrik dari rangkaian melalui
pembentukan endapan tipis pada permukaan logam. Mekanisme ini dapat diamati
melalui suatu kurva polarisasi yang diperoleh secara eksperimentil.
Perlindungan elektrokimia dilakukan untuk mencegah terjadinya korosi elektrolik
(reaksi elektrokimia yang mengoksidasi logam). Perlindungan tersebut disebut juga
perlindungan katode (proteksi katodik) atau perlindungan anode.
Bahan Alam sebagai Alternatif Inhibitor Koros
Umumnya, inhibitor korosi berasal dari senyawa-senyawa organik dan anorganik
yang mengandung gugus-gugus yang memiliki pasangan elektron bebas, seperti nitrit,
kromat, fospat, urea, fenilalanin, imidazolin, dan senyawa-senyawa amina. Namun
demikian, pada kenyataannya bahwa bahan kimia sintesis ini merupakan bahan kimia
yang berbahaya, harganya lumayan mahal, dan tidak ramah lingkungan, maka sering
industri-industri kecil dan menengah jarang menggunakan inhibitor pada sistem
pendingin, sistem pemipaan, dan sistem pengolahan air produksi mereka, untuk
melindungi besi/baja dari serangan korosi. Untuk itu penggunaan inhibitor yang
aman, mudah didapatkan, bersifat biodegradable, biaya murah, dan ramah lingkungan
sangatlah diperlukan.
Salah satu alternatifnya adalah ekstrak bahan alam khususnya senyawa yang
mengandung atom N, O, P, S, dan atom-atom yang memiliki pasangan elektron
bebas. Unsur-unsur yang mengandung pasangan elektron bebas ini nantinya dapat
berfungsi sebagai ligan yang akan membentuk senyawa kompleks dengan logam.
Dari beberapa hasil penelitian seperti Fraunhofer (1996), diketahui bahwa ekstrak
daun tembakau, teh dan kopi dapat efektif sebagai inhibitor pada sampel logam besi,
tembaga, dan alumunium dalam medium larutan garam. Keefektifan ini diduga
karena ekstrak daun tembakau, teh, dan kopi memiliki unsur nitrogen yang berfungsi
sebagai pendonor elektron terhadap logam Fe2+ untuk membentuk senyawa kompleks.
Sudrajat dan Ilim (2006) juga mengemukakan bahwa ekstrak daun tembakau, lidah
buaya, daun pepaya, daun teh, dan kopi dapat efektif menurunkan laju korosimild
steel dalam medium air laut buatan yang jenuh CO2. Efektivitas ekstrak bahan alam
sebagai inhibitor korosi tidak terlepas dari kandungan nitrogen yang terdapat dalam
senyawaan kimianya seperti daun tembakau yang mengandung senyawa-senyawa
kimia antara lain nikotin, hidrazin, alanin, quinolin, anilin, piridin, amina, dan lain-
lain (Reynolds, 1994). Lidah buaya mengandung aloin, aloenin, aloesin dan asam
amino. Daun pepaya mengandung N-asetil-glukosaminida, benzil isotiosianat, asam
amino (Andrade et al., 1943). Sedangkan daun teh dan kopi banyak mengandung
senyawa kafein dimana kafein dari daun teh lebih banyak dibandingkan kopi.
Mekanisme Proteksi Ekstrak Bahan Alam
Mekanisme proteksi ekstrak bahan alam terhadap besi/baja dari serangan korosi
diperkirakan hampir sama dengan mekanisme proteksi oleh inhibitor organik. Reaksi
yang terjadi antara logam Fe2+ dengan medium korosif seperti CO2diperkirakan
menghasilkan FeCO3, oksidasi lanjutan menghasilkan Fe2(CO3)3 dan reaksi antara
Fe2+ dengan inhibitor ekstrak bahan alam menghasilkan senyawa kompleks. Inhibitor
ekstrak bahan alam yang mengandung nitrogen mendonorkan sepasang elektronnya
pada permukaan logam mild steel ketika ion Fe2+ terdifusi ke dalam larutan elektrolit,
reaksinya adalah Fe -> Fe2+ + 2e- (melepaskan elektron) dan Fe2+ + 2e- -> Fe
(menerima elektron).
INCLUDEPICTURE
"http://www.chem-is-try.org/wp-content/migrated_images/artikel/korosi02.jpg" \*
MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE
"http://www.chem-is-try.org/wp-content/migrated_images/artikel/korosi02.jpg" \*
MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE
"http://www.chem-is-try.org/wp-content/migrated_images/artikel/korosi02.jpg" \*
MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE
"http://www.chem-is-try.org/wp-content/migrated_images/artikel/korosi02.jpg" \*
MERGEFORMATINET
Produk yang terbentuk di atas mempunyai kestabilan yang tinggi dibanding dengan
Fe saja, sehingga sampel besi/baja yang diberikan inhibitor ekstrak bahan alam akan
lebih tahan (ter-proteksi) terhadap korosi. Contoh lainnya, dapat juga dilihat dari
struktur senyawa nikotin dan kafein yang terdapat dalam ekstrak daun tembakau, teh,
dan kopi, dimana kafein dan nikotin yang mengandung gugus atom nitrogen akan
menyumbangkan pasangan elektron bebasnya untuk mendonorkan elektron pada
logam Fe2+ sehingga terbentuk senyawa kompleks dengan mekanisme yang sama
seperti diatas.
INCLUDEPICTURE
"http://www.chem-is-try.org/wp-content/migrated_images/artikel/korosi03.jpg" \*
MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE
"http://www.chem-is-try.org/wp-content/migrated_images/artikel/korosi03.jpg" \*
MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE
"http://www.chem-is-try.org/wp-content/migrated_images/artikel/korosi03.jpg" \*
MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE
"http://www.chem-is-try.org/wp-content/migrated_images/artikel/korosi03.jpg" \*
MERGEFORMATINET
D. Pengendalian Korosi Melalui Proteksi Katodik Anodik
Prinsip Dasar Sistem Proteksi Katodik Anodik
Korosi pada dasarnya merupakan sifat alamiah dari logam untuk kembali ke bentuk
semula. Dengan demikian sebenarnya korosi tidak dapat dihilangkan sama sekali. Akan
tetapi dengan kemajuan ilmu pengetahuan dan teknologi, proses korosi dapat
dikendalikan sampai pada titik minimum yang dilakukan berdasarkan proses terjadinya.
Salah satu metode pengendalian korosi untuk system perpipaan adalah proteksi katodik.
Proteksi katodik untuk pertama kalinya diperkenalkan oleh Sir Humphrey Davy pada
tahun 1820-an sebagai sarana control korosi utama pada alat pengiriman naval di Inggris.
Kemudian lebih dikenal dan banyak dipakai pada tahun 1930-an di Gulf Coast Amerika
dalam mengendalikan korosi pada pipa yang membawa hidrokarbon (gas bumi dan
produk minyak) bertekanan tinggi. Di Indonesia metode ini dipergunakan secara lebih
luas sejak tahun 1970-an.
Pada dasarnya proteksi katodik merupakan control korosi secara elektrokimia dimana
reaksi oksida pada sel galvanis dipusatkan di daerah anoda dan menekan proses korosi
pada daerah katoda dalam sel yang sama. Dengan demikian, teknologi ini sebenarnya
merupakan gabungan yang terbentuk dari unsur-unsur elektrokimia, listrik dan
pengetahuan tentang bahan. Unsur elektrokimia mencakup dasar-dasar proses terjadinya
reaksi korosi, sedangkan unsur kelistrikan mencakup konsep dasar perilaku obyek yang
diproteksi dan lingkungannya jika arus listrik dialirkan.
Untuk mendapatkan gambaran konsep dasar tentang proses korosi dan aplikasi proteksi
katodik secara teoritis dapat dilihat pada Gambar 1. Pada gambar 1(a) menunjukan ada
dua buah logam besi dan zinc yang terpisah dan di celupkan ke dalam suatu elektrolit.
Kedua logam tersebut akan terkorosi dan kedua reaksi korosi (oksidasi) diseimbangkan
dengan reaksi reduksi yang sama, dimana pada kedua kasus tersebut terjadi pembebasan
gas hydrogen.
Kejadian akan berbeda jika kedua logam tersebut dihubungkan satu sama lain secara
elektris seperti terlihat pada Gambar 1(b). disini reaksi korosi dipusatkan pada elektroda
zinc (anode) dan hampir semua reaksi reduksi dipusatkan pada elektroda besi (katoda).
Reaksi anoda zinc pada rangkaian Gambar 1(b) akan lebih cepat dari pada rangkaian (a).
Pada waktu yang bersamaan, korosi pada besi akan berhenti. Dengan kata lain anoda zinc
telah dikorbankan untuk memproteksi besi.
Pada aplikasi dilapangan , struktur yang dilindungi akan diusahakan menjadi lebih katoda
dibandingkan dengan bahan lain yang dikorbankan untuk terkorosi. Proses ini dilakukan
dengan cara mengalirkan arus searah dari sumber lain melalui elektrolit ke permukaan
pipa dan menghindari adanya arus yang meninggalkan pipa. Jika jumlah arus yang
dialirkan diatur dengan baik, maka akan mencegah mengalirnya arus korosi yang keluar
dari daerah anoda dipermukaan pipa dan arus akan mengalir dalam pipa pada daerah
tersebut. Sehingga permukaan pipa tersebut akan menjadi bersifat katodik, dengan
demikian maka proteksi menjadi lengkap. Untuk jelasnya, prinsip kerja proteksi katodik
dapat dilihat pada Gambar 2.
Pada gambar tersebut tampak bahwa arus mengalir ke pipa pada daerah dimana
sebelumnya sebagai anoda. Driving voltagesystem proteksi katodik harus lebih besar dari
pada driving voltage sel korosi yang sedang berlangsung. Supaya system proteksi katodik
bekerja, harus ada arus yang mengalir dari groundbed. Selama terjadinya aliran arus
ketanah, maka material groundbed akan menjadi subjek korosi. Oleh karena kegunaan
groundbed untuk mengeluarkan arus, maka sebaiknya menggunakan bahan yang laju
konsumsinya lebih rendah dari pada pipanya itu sendiri. Atau secara termodinamika,
potensial pipa/struktur yang diproteksi dibuat menjadi imun yaitu pada -850 mV (CSE).
Ada 2 Jenis Sistem Proteksi Katodik
1. Sistem Anoda Korban (Sacrificial Anode)
System ini dikenal juga dengan galvanic anode, dimana cara kerja dan sumber arus
yang digunakan berasal hanya dari reaksi galvanis anoda itu sendiri. Prinsip dasar
dari system anoda korban adalah hanya dengan cara menciptakan sel elektrokimia
galvanic dimana dua logam yang berbeda dihubungkan secara elektris dan ditanam
dalam elektrolit alam (tanah atau air). Dalam sel logam yang berbeda tersebut, logam
yang lebih tinggi dalam seri elektromitive-Emf series (lebih aktif) akan menjadi
anodic terhadap logam yang kurang aktif dan terkonsumsi selama reaksi
elektrokimia. Logam yang kurang aktif menerima proteksi katodik pada
permukaannya karena adanya aliran arus melalui elektrolit dari logam yang anodic.
Gambar system proteksi katodik dengan anoda korban dapat dilihat pada Gambar
3.System anoda korban secara umum digunakan untuk melindungi struktur dimana
kebutuhan arus proteksinya kecil dan resistivitas tanah rendah. Disamping itu system
ini juga digunakan untuk keperluan dan kondisi yang lebih spesifik seperti:
a. Untuk memproteksi struktur dimana sumber listrik tidak tersedia.
b. Memproteksi struktur yang kebutuhan arusnya relative kecil, yang jika ditinjau
dari segi ekonomi akan lebih menguntungkan dibandingkan dengan system atus
tanding.
c. Memproteksi pada daerah hot spot yang tidak dicoating, misalnya pada daerah
dimana ada indikasi aktifitas korosi yang cukup tinggi.
d. Untuk mensuplemen system arus tanding, jika dipandang arus proteksi yang ada
kurang memadai. Ini biasanya terjadi pada daerah yang resistivitas tanahnya
rendah seperti daerah rawa.
e. Untuk mengurangi efek interferensi yang disebabkan oleh system arus tanding
atau sumber arus searah lainnya.
f. Untuk memproteksi pipa yang dicoating dengan baik, sehingga kebutuhan arus
proteksi relative kecil.
g. Untuk memperoteksi sementara selama kontruksi pipa hingga system arus tanding
terpasang.
h. Untuk memperoteksi pipa bawah laut, yang biasanya menggunakan bracelet
anode dengan cara ditempelkan pada pipa yang dicoating.
Gambar . Sistem Proteksi Katodik Sistem Anoda Korban
Ada beberapa keuntungan yang diperolah jika menggunakan system anoda korban
diantaranya:
a. Tidak memerlukan arus tambahan dari luar, karena arus proteksi berasal dari
anodanya itu sendiri.
b. Pemasangan dilapangan relative lebih sederhana
c. Perawatannya mudah
d. Ditinjau dari segi biaya, system ini lebih murah dibanding system arus tanding.
e. Kemungkinan menimbulkan efek interferensi kecil.
f. Kebutuhan material untuk sitem anoda korban relative sedikit yaitu anoda, kabel
dan test box.
Kelemahan proteksi katodik dengan anoda korban dibandingkan dengan system arus
tanding adalah:
a. Driving voltage dari system ini relative rendah karena arus proteksi hanya terjadi
dari reaksi galvanis material itu sendiri sehingga system ini hanya dapat
digunakan untuk memproteksi struktur yang arus proteksinya relative kecil dan
resistivitas lingkungan rendah. Karena kondisi yang demikian itu, system ini akan
menjadi kurang ekonomis jika dipakai unguk keperluan memproteksi struktur
yang relatif besar.
b. Kemempuan untuk mengontrol variable efek arus sesat terhadap struktur yang
diproteksi relative kecil.
2. Sistem Arus Tanding (Impressed Current)
Berbeda dengan system anoda korban, sumber arus pada system arus tanding berasal
dari luar, biasanya berasal dari DC dan AC yang dilengkapi dengan penyearah arus
(rectifier), dimana kutub negative dihubungkan ke struktur yang dilindungi dan kutub
positif dihubungkan ke anoda. Arus mengalir dari anoda melalui elektrolit ke
permukaan struktur, kemudian mengalir sepanjang struktur dan kembali ke rectifier
melalui konduktor elektris. Karena struktur menerima arus dari elektrolit, maka
struktur menjadi terproteksi. Keluaran (output) arus rectifier diatur untuk
mengalirkan arus yang cukup sehingga dapat mencegah arus korosi yang akan
meninggalkan daerah anoda pada struktur yang dilindungi. Dengan keluaran arus
dari anoda ini maka anoda tersebut terkonsumsi. Untuk itu maka sebaiknya
menggunakan bahan yang laju konsumsinya lebih rendah dari magnesium, zinc dan
alumunium yang biasa dipakai untuk system tersebut, umumnya digunakan paduan
kombinasi bahan yang khusus.
System arus tanding digunakan untuk melindungi struktur yang besar atau yang
membutuhkan arus proteksi yang lebih besar dan dipandang kurang ekonomis jika
menggunakan anoda korban. System ini dapat dipakai untuk melindungi struktur
baik yang tidak dicoating, kondisi coating yang kurang baik maupun yang kondisi
coatingnya baik.
Kelebihan system arus tanding adalah dapat didesain untuk aplikasi dengan tingkat
fleksibilitas yang tinggi karena mempunyai rentang kapasitas output arus yang luas.
Artinya kebutuhan arus dapat diatur baik secara manual maupun secara otomatis
dengan merubah tegangan output sesuai dengan kebutuhan. Kelebihan lain dari
system ini, dengan hanya memasang system di salah satu tempat dapat memproteksi
struktur yang cukup besar.
Kekurangan dari system ini yaitu memerlukan perawatan yang lebih banyak
dibanding system anoda korban sehingga biaya operasional akan bertambah. System
ini juga mempunyai ketergantungan terhadap kehandalan pemasok energy (rectifier)
sehingga kerusakan pada system ini akan berakibat fatal terhadap kinerja system
proteksi. Kekurangan yang lain system arus tanding adalah cenderung lebih mahal
karena peralatan dan bahan yang digunakan lebih banyak. Disamping itu ada
kemungkinan dapat menimbulkan masalah efek interferensi arus terhadap struktur
disekitarnya.
Gambar . Gambar Proteksi Katodik Sistem Arus Tanding
E. Pelapisan (Coating)
Metode pelindungan logam terhadap serangan korosi adalah dengan pelapisan. Prinsip
umum dari pelapisan yaitu melapiskan logam induk dengan suatu bahan atau material
pelindung. Jenis-jenis pelapisan sebagai pelindung proses korosi dapat dibagi secara
umum tiga bagian yaitu pelapisan organik, non organik dan logam.
1. Pelapisan logam dan non organik
Pelapisan dengan ketebalan tertentu material logam dan non organik dapat
memberikan pembatas antara logam dan lingkungannya.
a) Electroplating (Penyepuhan listrik)
Elektroplating atau lapis listrik adalah suatu proses pengendapan/deposisi suatu
logam pelindung yang dikehendaki diatas logam lain dengan cara elektrolisa.
Biasanya elektrolisa dilakukan dalam suatu bejana yang disebut sel elektrolisa
yang berisi larutan elektrolit/rendaman (bath). Pada rendaman ini tercelup paling
tidak dua elektroda. Masing-masing elektroda dihubungkan dengan arus listrik,
terbagi menjadi kutub positif dan negatif dikenal dengan kutub katoda dan anoda.
Selama proses lapis listrik berlangsung terjadi reaksi kimia pada daerah
elektroda/elektrolit; baik reaksi reduksi maupun oksidasi. Karena ada proses lapis
listrik reaksi diharapkan berjalan terus menerus arah tertentu secara tetap, maka
hal yang paling penting dalam proses ini adalah mengoperasikan proses ini
dengan aru searah. Komponen-komponen yang berperan penting dalam suatu
proses lapis listrik adalah larutan elektrolit (sumber pelapis), anoda, katoda (bahan
uji), dan sirkuit luar.
Mengalirnya arus searah melalui suatu larutan berkaitan dengan gerak partikel
bermuatan (ion). Ujung-ujung keluar masuknya arus dari/ke larutan disebut
elektroda. Seperti diketahui, pada bagian anoda reaksi yang terjadi adalah reaksi
oksidasi sedangkan pada katoda reaksinya adalah reaksi reduksi. Pergerakan dari
ion-ion larutan yang ada menyebabkan terjadinya kedua macam reaksi pada
sistem elektrolisa tersebut. Ion yang bergerak migrasi ke anoda disebut anion,
sedangkan yang bergerak ke katoda disebut kation.
Jika arus listrik dialirkan ke dalam larutan elektrolit (larutan pelapis) akan terjadi
aliran ion-ion dalam larutan. Ion positif bermigrasi ke arah elektroda negatif
(katoda) dan ion negatif bermigrasi ke arah elektroda positif (anoda), bersamaan
dengan ini terjadi proses pemindahan muatan pada kedua elektroda. Migrasi dari
ionion tersebut menimbulkan reaksi reduksi (katoda/benda kerja) dan reaksi
oksidasi (anoda).
Elektroplating adalah suatu proses pelapisan dimana terjadi pengendapan suatu
lapisan logam tipis pada permukaan yang dilapisi dengan menggunakan arus
listrik. Biasanya proses elektroplating dilakukan dalam suatu bejana atau cawan
yang terdiri dari elektroda yang dihubungkan dengan arus listrik searah (DC)
dimana rangkaian ini disebut sel elektrolisa. Pada bejana atau cawan ini, paling
tidak terdapat elektroda, dimana masing-masing elektroda dihubungkan dengan
arus listrik yang terbagi menjadi kutub positif (anoda) dan kutub negative (katoda)
seperti gambar berikut.
Gambar . Rangkaian Dasar Elektrik untuk Elektroplating
b) Pencelupan Panas (hot dipping)
Dalam metode ini, struktur dicelupkan ke dalam bak berisi lelehan logam pelapis.
Antara logam pelapis dan logam yang dilindungi terbentuk ikatan metalurgi yang
baik karena terjadinya proses perpaduan antar muka (interface alloying).
Pengaturan tebal pelapisan dalam proses pencelupan ini sulit, lapisan cenderung
tidak merata. Meskipun demikian, seluruh permukaan yang terkena lelehan logam
itu akan terlapisi.
c) Pelapisan dengan Penyemprotan
Logam pelapis berbentuk kawat diumpamakan pada bagian depan penyembur api,
dan begitu meleleh segera dihembus dengan tekanan tinggi menjadi butir-butir
yang halus. Butir-butir halus yang terlempar dengan kecepatan 100 hingga 150
meter per detik itu menjadi pipih ketika membentur permukaan logam dan
melekat. Sampai ketebalan tertentu, lapisan dengan cara ini lebih berpori
dibanding pencelupan dan penyalutan listrik.
d) Cladding
Lapisan dari logam tahan korosi dilapiskan ke logam lain yang tidak mempunyai
ketahan korosi terhadap lingkungan kerja yang kurang baik namun dari segi sifat
mekanik, fisik dsb baik.
e) Diffusion (pelapisan difusi)
Teknik mendifusikan logam pelapis atau pelapis bukan logam ke dalam lapisan
permukanan logam yang dilindungi dengan membentuk selapis logam paduan
pada komponen
2. Pelapisan Organik
Pelapisan ini memberikan batasan-batasan antara material dasar dan lingkungan. Pelapisan
organik antara lain cat, vernis, enamel dan selaput organik dan sebagainya.
top related