Makalah

Disusun untuk Memenuhi Salah Satu Tugas Mata Kuliah Teknik Pengendalian Korosi

Dosen: Drs. Agustinus Ngatin, MT.

Oleh:

Kelompok: VI

Nama : Shafira Damayanti 131411051

Sidna Kosim Amrulah 131411052

Tasya Diah Rachmadiani 131411053

Kelas : 3B

PROGRAM STUDI DIPLOMA III TEKNIK KIMIA

JURUSAN TEKNIK KIMIA

POLITEKNIK NEGERI BANDUNG

2015

STRESS CORROTION CRACKING (SCC)

STRESS CORROTION CRACKING

A. Pengertian

Korosi retak tegang atau lebih dikenal dengan sebutan stress corrosion cracking

(SCC) merupakan istilah yang diberikan untuk peretakan intergranuler atau transgranuler

pada logam akibat kegiatan gabungan antara tegangan tarik statik dan lingkungan yang

khusus. Lingkungan khusus yaitu lingkungan yang berpotensi mengakibatkan terjadinya

korosi pada logam.

Lingkungan yang menyebabkan SCC biasanya spesifik untuk suatu paduan dan tidak

menyebabkan SCC pada paduan yang lain. Contoh larutan klorida aqueous yang panas

menyebabkan SCC pada baja tahan karat tetapi tidak terjadi pada baja karbon, aluminium,

dan paduan-paduan nir-besi lainnya. Tegangan statik dapat terjadi karena alat tersebut sedang

mengalami operasional sehingga membutuhkan operasional yang besar, yang akan

mengakibatkan alat tersebut mengeluarkan tegangan dalam. Selain itu tegangan sudah

dimiliki oleh komponen itu sendiri sejak tahapan fabrikasi atau instalasi.

Ciri-ciri utama yang dapat menyebabkan terjadinya SCC antara lain:

1. Antara tegangan tarik dan pengaruh lingkungan harus ada. Jika salah satu tidak

terpenuhi maka SCC tidak akan terjadi.

2. SCC jarang atau tidak pernah terjadi pada logam murni dengan kekecualian logam Cu

dalam larutan garam tembaga, tapi terjadi pada sistem dua atau multikomponen

(alloy) dimana kemugnkinan besar terjadi korosi lokal dalam micro-cell galvanik.

3. Meskipun peretakan yang disebabkan oleh unsur kimia di lingkungannya hanya

sedikit dan konsentrasinya tidak terlalu besar, tetapi jika logam tersebut tidak tahan

terhadap kondisi lingkungannya pasti peretakan akan terjadi.

4. Jika tegangan tidak ada, paduan/logam tidak akan retak meski ditempatkan di

lingkungan yang korosi.

5. Kerentanan paduan terhadap SCC dalam lingkungan spesifik meningkat dengan

meningkatnya tegangan.

6. SCC tidak bisa diperkirakan terjadi walaupun telah dipilih bahan yang tahan korosi

karena adanya akumulasi ion agresif secara setempat pada permukaan paduan.

Beberapa contoh korosi retak-tegang sebagai berikut:

Perapuhan akustik pelat ketel dari baja lunak bersambungan paku keeling yang

disebabkan oleh endapan kaustik yang terkumpul di bawah kepala paku keeling

yang menghasilkan lingkunagn dengan pH 11-12 ditambah dengan adanya

tegangan sisa di sekitar lubang bor.

Peretakan pada sambungan ke tabung udara pada tekanan tinggi yang terbuat dari

kuningan yang disebabkan oleh uap amoniak yang melayang di udara.

Baja lunak yang retak di lingkungan nitrat dan kaustik.

Paduan aluminium dan magnesium karena berada di udara yang lembab.

Baja tahan karat rusak di lingkungan yang mengandung klorida yang teraerasi

ditambah tegangan yang terbentuk akibat pengeboran.

Paduan Titanium retak di lingkungan yang mengandung metanol.

Reaktor air bertekanan menyebabkan bahan yang sama retak bila dipakai sebagai

pipa pengisi asam borat dan pengisi bahan bakar.

Di industri minyak, pipa-pipa yang dalam dan bertekanan tinggi yang memerlukan

penggunaan baja berkekuatan tinggi rentan terhadap SCC khususnya bila disertai

kehadiran hydrogen sulfide.

Pipa baja tahan karat yang disimpan dekat laut sambil menunggu penggunaan

dalam proyek konstruksi di Timur Tengah mengalami SCC yang diakibatkan oleh

menumpuknya lapisan garam yang disebabkan oleh temperatur siang hari yang

tinggi dan temperatur malam hari yang rendah ditambah lingkunagn udara yang

mengandung garam.

Mekanisme

Mekanisme terjadinya SCC dibentuk oleh dua fase.

a. Fase Pemicuan (Fase ketika pembangkit tegangan terbentuk)

Di dalam suatu logam pasti ada daerah anodik dan katodik. Untuk membuat

reaksi korosi berjalan lambat maka banyak orang yang melakukan pasivasi terhadap

logam tersebut. Dimana pasivasi merupakan suatu proses pembentukan selaput pasif

untuk memperlambat laju korosi dan melindungi logam dari proses korosi. Dalam

tahap pertama ini, terjadi serangan lokal (karena pengaruh dari tegangan dalam logam

itu sendiri, misalnya ketika operasional, instalasi, atau fabrikasi yang ememrlukan

energy besar sehingga mengeluarkan tegangan dalm logam itu) terhadap bagian-

bagian yang sangat lokal pada permukaan anoda, yang akibatnya timbul ceruk atau

lunbang paa lapisan pasif tersebut. Pembentukan lubang atau ceruk merupakan

pemicu terjadinya SCC. Lubang itu terbentuk karena adanya tegangan tarik dalam

logam sehingga terjadi deformasi plastik, yaitu ikatan-ikatan pada struktur kristalnya

putus sehingga bentuk bahan berubah secara permanen. Mekanisme ini dianggap

sebagai mekanisme pembentukan serta gerak cacat, biasanya merupakan dislokasi

paling sederhana pada stuktur kristal. Gerakan dislokasi akan terhenti apabila

dislokasi telah mencapai permukaan logam atau batas butir. “Penumpukan” dislokasi

pada batas-batas butir menyebabkan polarisasi anodik pada daerah-daerah ini karena

meningkatnya ketidakteraturan dalam struktur kristal. Ini tidak berpengaruh terhadap

fase pemicuan jika terjadi di sebelah dalam bahan, tetapi paling berperan pada

tahapan penjalaran. Pada permukaan yang seharusnya halus kini terbentuk cacat-cacat

lokal yang disebut tahapan sesar (slip step) dan merupaka bagian pada bahan yang

paling rentan terhadap serangan korosi.

b. Fase penjalaran

Fase penjalaran (propagation phase) yaitu penjalaran retak yang akhirnya

menyebabkan kegagalan. Mekanisme penjalaran retak yang paling umum diterapkan

dalam peretakan peka lingkungan ada tiga, yaitu:

1) Mekanisme melalui lintasan akif yang sudah ada sejak semula

Mekanisme ini pada dasarnya sama seperti pada korosi intergranuler. Dalam

mekanisme ini, penjalaran cenderung terjadi di sepanjang batas butir yang aktif.

Batas-batas butir mungkin terpolarisasi anodik akibat berbagai alasan metalurgi,

seperti segregasi atau denudasi unsur-unsur pembentuk paduan. Kemungkinan

besar bahwa penumpukan dislokasi dapat menghasilkan efek yang sama, walau

kemungkinan dislokasi berkurang bila SCC terjadi pada tingkat tegangan rendah,

karena peran tegangan tarik di situ mungkin sekedar membuat retakan tapi terbuka

sehingga elektrolit dapat masuk ke bagian ujungnya.

Kebanyakan sistem paduan yang memiliki endapan batas butir biasanya

mengalami kegagalan akibat peretakan intergranuler. Adanya lintasan aktif dalam

baja lunak tidak tegang telah dibuktikan melalui kehancurannya dalam larutan

nitrat mendidih ketika arus anodik dialirkan. Bukti serupa yang menegaskan

hubungan struktur metalurgi dalam batas butir dengan kecenderungan retak telah

diperoleh untuk paduan-paduan aluminium/tembaga dan aluminium /magnesium

melalui perlakuan-perlakuan panas yang tepat.

2) Mekanisme memalui lintasan aktif akibat regangan

Salah satu cirri daipada SCC ini adalah bahwa jika hanya tegangan yang tidak

ada, paduan biasanya tidak reaktif terhadap lingkungan penyebab peretakan,

karena adanya selaput pelindung permukaan (selaput pasif). Jika selaput pasif

terserang oleh adanya pengaruh tegangan dalam logam itu, maka akan terjadi

penguraian anodik pada permukaan anodik lapisan pasif dan akibatnya penjalaran

retakan akan terjadi dan laju pertumbuhan di ujung retakan tempat penguraian

katodik berlangsung paling besar dibanding dengan bagian sisi retakan yang telah

terpasivasi karena telah lebih lama berhubungan dengan lingkungan. Jika serangan

lokal pada selaput pasif terus terjadi maka sangat memungkinkan pecahnya

selaput pasif tersebut karena mengalami regangan, yang kemudian diikuti oleh

penguraian logam di bagian yang pecah. Laju peretakan disini ditentukan oleh tiga

criteria:

Laju pecahnya selaput yang ditentukan oleh laju regangan yang dialami.

Laju penggantian dan pembuangan larutan di ujung retakan. Proses ini

dikendalikan oleh difusi, juga ditentukan oleh kemudahan masuknya unsu-

unsur agresif ke bagian ujung retakan.

Laju pemasifan. Ini merupakan persyaratan vital, karena jika pemasifan

berjalan lambat, maka penguraian logam berlebihan dapat terjadi baik diujung

maupun di sisi-sisi retakan, sehingga dikhawatirkan retakan semakin melebar

dan ujungya tumpul, dan akibatnya petumbuhan retak tertahan. Jadi, pada

paduan pemasifan yang buruk, korosi yang diharapkan terjadi adalah korosi

biasa, bukan peretakan. Kebalikannya, pemasifan yang sangat cepat akan

menyebabkan laju penjalaran yang lambat; karena pemasifan kembali yang

sedanglah yang paling besar daya rusaknya.

3) Mekanisme menyangkut absorpsi

Mekanisme ini mengandung arti bahwa unsur-unsur aktif dalam elektrolit

menurunkan integritas mekanik bagian ujung retakan sehingga memudahkan putusnya

ikatan-ikatan pada tingkat energy jauh lebih rendah dari semestinya. Dalam salah satu

mekanisme jenis ini, ion-ion agresif yang spesifik untuk setiap kasus diperkirakan

mengurangi ikatan antara atom-atom logam di ujung retakan akibat proses adsorpsi

dan hal ini menyebabkan terbentuknya ikatan-ikatan antara logam dan unsure-unsur

agresif tadi. Energi yang digunakan untuk mengikat agresor-agresor dengan atom-

atom logam mengurangi energy ikatan logam dengan logam sehingga pemisahan

secara mekanik lebih mudah terjadi. Bukan tidak mungkin bahwa ion spesifik itu

(yang dalam keadaan normal tidak reaktif terhadap logam) menjadi lebih reaktif

karena meningkatnya energy termodinamik di antara ikatan logam-logam akibat

tegangan tarik.

Mekanisme mengenai adsorpsi yang kedua didasarkan pada pembentukan

atom-atom hydrogen akibat reduksi ion-ion hydrogen dalam retakan. Atom-atom

hydrogen yang terbentuk diadsorpsi oleh logam, dan ini diperkirakan menyebabkan

pelemahan, atau perapuhan ikatan logam-logam yang terletak di bawah permukaan

pada ujung retakan.

Metode Pencegahan Korosi Retak Tegang

Pencegahan SCC umumnya dibutuhkan untuk menghilangkan satu dari tiga factor

penyebabnya, diantaranya yaitu:

1. Pembentukan kembali logam dapat menghilangkan ketegangan/keregangan logam

dalam bagian yang kritik.

2. Shootpeening dapat mengubah permukaan logam menjadi permukaan yang punya

keregangan/ketegangan yang kompresif.

3. Pengontrolan lingkungan, misalnya saja mengurangi pemakaian bahan yang

mengandung oksigen.

4. Memindahkan ion spesies yang kritik.

5. Menggunakan inhibitor.

6. Mengubah proporsi elemen campuran logam dari suatu sistem campuran logam

yang dapat mengakibatkan ketahanan terhadap SCC.

7. Memilih campuran logam yang lebih resisten terhadap lingkungan korosif.

8. Perlakuan panas pada logam.