handout jenis - jenis korosi
TRANSCRIPT
HANDOUT
SMK PENERBANGAN AAG ADISUTJIPTO
KODEMENERAPKAN
PENGGUNAAN AIRCRAFT MATERIAL
MENGIDENTIFIKASI JENIS-JENIS CORROTION
I. INDIKATOR
a. Mengidentifikasi macam-macam korosi berdasarkan bentuknya.
b. Menjelaskan penyebab terjadinya korosi.
II. TUJUAN
a. Siswa dapat mengidentifikasi macam-macam korosi berdasarkan bentuknya.
b. Siswa dapat menjelaskan penyebab terjadinya korosi
III. MATERI
JENIS – JENIS KOROSI
Korosi (Kennet dan Chamberlain, 1991) adalah penurunan mutu logam akibat reaksi
elektro kimia dengan lingkungannya. Korosi atau pengkaratanmerupakan fenomena kimia
pada bahan – bahan logam yang pada dasarnyamerupakan reaksi logam menjadi ion pada
permukaan logam yang kontaklangsung dengan lingkungan berair dan oksigen.
Contoh yang paling umum, yaitu kerusakan logam besi dengan terbentuknya karat
oksida. Dengan demikian ada dua macam yang perlu diperhatikan, pada korosi ini, yaitu:
a. Metalurgi, adalah bahan logam yang bersangkutan.
b. Lingkungan, yang dapat berupa padat, cair dan gas.
1. Faktor Metalurgi
Faktor metalurgi adalah pada material itu sendiri. Apakah suatu logam dapat tahan terhadap
korosi, berapa kecepatan korosi yang dapat terjadi pada suatu kondisi, jenis korosi apa yang
paling mudah terjadi, dan lingkungan apa yang dapat menyebabkan terkorosi, ditentukan dari
faktor metalurgi tersebut.
Yang termasuk dalam faktor metalurgi antara lain :
a. Jenis logam dan paduannya
Pada lingkungan tertentu, suatu logam dapat tahan tehadap korosi. Sebagai contoh,
aluminium dapat membentuk lapisan pasif pada lingkungan tanah dan air biasa,
sedangkan Fe, Zn, dan beberapa logam lainnya dapat dengan mudah terkorosi.
b. Morfologi dan homogenita
Bila suatu paduan memiliki elemen paduan yang tidak homogen, maka paduan
tersebut akan memiliki karakteristik ketahanan korosi yagn berbeda-beda pada tiap
daerahnya.
c. Perlakuan panas
Logam yang di-heat treatment akan mengalami perubahan struktur kristal atau
perubahan fasa. Sebagai contoh perlakuan panas pada temperatur 500-800 0C
terhadap baja tahan karat akan menyebabkan terbentuknya endapan krom karbida
pada batas butir. Hal ini dapat menyebabkan terjadinya korosi intergranular pada baja
tersebut. Selain itu, beberapa proses heat treatment menghasilkan tegangan sisa. Bila
tegangan sisa tesebut tidak dihilangkan, maka dapat memicu tejadinya korosi retak
tegang.
d. Sifat mampu fabrikasi dan pemesinan
Merupakan suatu kemampuan material untuk menghasilkan sifat yang baik setelah
proses fabrikasi dan pemesinan. Bila suatu logam setelah fabrikasi memiliki tegangan
sisa atau endapan inklusi maka memudahkan terjadinya retak.
2. Faktor Lingkungan
Faktor-faktor lingkungan yang dapat mempengaruhi korosi antara lain:
a. Komposisi kimia
Ion-ion tertentu yang terlarut di dalam lingkungan dapat mengakibakan jenis korosi
yang berbeda-beda. Misalkan antara air laut dan air tanah memiliki sifat korosif yang
berbeda dimana air laut mengandung ion klor yang sangat reaktif mengakibatkan
korosi. Gambar berikut menunjukkan pengaruh komposisi elemen paduan terhadap
ketahan korosi terhadap paduan tembaga.
Gambar 1. pengaruh komposisi elemen paduan terhadap ketahan korosi terhadap
paduan tembaga.
b. Konsentrasi
Konsentrasi dari elektrolit atau kandungan oksigen akan mempengaruhi kecepatan
korosi yang terjadi. Pengaruh konsentrasi elektrolit terlihat pada laju korosi yang
berbeda dari besi yang tercelup dalam H2SO4 encer atau pekat, dimana pada larutan
encer, Fe akan mudah larut dibandingkan dalam H2SO4 pekat. Pengaruh konsentrasi
terhadap laju korosi dapat dilihat pada gambar berikut.
Gambar 2. Pengaruh konsentrasi terhadap laju korosi
Suatu logam yang berada pada lingkungan dengan kandungan O2 yang berbeda akan
terbagi menjadi dua bagian yaitu katodik dan anodik. Daerah anodik terbentuk pada
media dengan konsentrasi O2 yang rendah dan katodik terbentuk pada media dengan
konsentrasi O2 yang tinggi.
c. Temperatur
Pada lingkungan temperatur tinggi, laju korosi yang terjadi lebih tinggi dibandingkan
dengan temperatur rendah, karena pada temperatur tinggi kinetika reaksi kimia akan
meningkat. Semakin tinggi temperatur, maka laju korosi akan semakin meningkat,
namun menurunkan kelarutan oksigen. Sehingga pada suatu sistem terbuka, diatas
suhu 800C, laju korosi akan mengalami penurunan karena oksigen akan keluar
sedangkan pada suatu sistem tertutup, laju korosi akan terus menigkat karena adanya
oksigen yang terlarut.
Gambar 3. Laju korosi
d. Gas, cair atau padat
Kandungan kimia di medium cair, gas atau padat berbeda-beda. Misalkan pada gas,
bila lingkungan mengandung gas asam, maka korosi akan mudah terjadi (contohnya
pada pabrik pupuk). Kecepatan dan penanganan korosi ketiga medium tersebut juga
dapat berbeda-beda. Untuk korosi di udara, proteksi katodik tidak dapat dilakukan,
sedangkan pada medium cair dan padat memungkinkan untuk dilakukan proteksi
katodik.
e. Kondisi biologis
Mikroorganisme sepert bakteri dan jamur dapat menyebabkan terjadinya korosi
mikrobial terutama sekali pada material yang terletak di tanah. Keberadaan
mikroorganisme sangat mempengaruhi konsentrasi oksigen yang mempengaruhi
kecepatan korosi pada suatu material.
Adapun syarat-syarat dimana suatu proses korosi terdapat:
a. Anoda, tempat terjadinya reaksi oksidasi dimana ion negatif berkumpul. Anoda
biasanya terkorosi dengan melepas elektron-elektron dari atom-atom logam netral
untuk membentuk ion-ion yang bersangkutan. Ion-ion ini dapat tetap tinggal dalam
larutan atau bereaksi membentuk hasil korosi yang tidak larut. Reaksi ini bisa
menghalangi pelarutan logam lebih lanjut yang disebut pemasifan dimana reaksi
korosi berhenti. Reaksi korosi logam M biasanya dinyatakan dalam persamaan:
M → Mz+ + ze-
Dengan banyak elektron yang diambil dari masing-masing atom yang ditentukan oleh
valensi logam yang bersangkutan. Umumnya z= 1, 2, atau 3.
b. Katoda, tempat terjadinya reaksi reduksi dimana ion positif berkumpul. Pada katoda
biasanya tidak mengalami korosi, walaupun demikian akan mengalami kerusakan
dalam kondisi tertentu. Dua reaksi penting yang umum terjadi pada katoda, tergantung
pH larutan yangbersangkutan, adalah:
pH < 7 : H+ + e- → H (atom)
2H → H2
pH ≥ 7 : 2H2O + O2 + 4e- → 4OH-
c. Media elektrolit, sebagai penghantar elektron antara katoda dan anoda. Bersifat
menghantarkan listrik
d. Adanya arus listrik akibat pergerakan elektron.
Gambar 4. Proses terjadinya pengkorosian logam
Korosi logam adalah salah satu masalah yang paling penting yang dihadapi oleh kelompok
industri maju. Pengaruh korosi dapat terlihat (pembentukan karat pada permukaan besi) dan
tidak terlihat (keretakan serta terjadinya pengurangan kekuatan logam di bawah permukaan).
Penanganan masalah - masalah tersebut menyangkut beberapa aspek, yaitu :
a. Masalah Ekonomi.
b. Ilmu dan Teknologi.
c. Keselamatan.
A. MENURUT JENIS KERUSAKANNYA.
Dapat diklasifikasikan dalam:
a. Uniform Corrosion. Korosi merata ke seluruh permukaan bahan
(logam). Serangan korosi yang merata diseluruh permukaan logam. Korosi
merata umumnya terjadi pada permukaan - permukaan logam yang memiliki
komposisi kimia sejenis atau memiliki mikro struktur sejenis.
b. Piitng Corrosion (Korosi lubang) : Serangan korosi yang membentuk lubang.
Korosi lubang biasanya merupakan hasil dari aksi sel korosi autokatalitik
setempat. Kondisi korosi yang dihasilkan di dalam lubang cenderung
mempercepat proses korosi.
c. Crevie Corrosion (Korosi celah) : Serangan korosi pada celah-celah yang
umumnya terjadi karena adanya jebakan air atau elektrolit diantara celah,
sambungan dan sebagainya.
d. Galvanic Corrosion (Korosi galbani) : Serangan korosi yang terjadi apabila
dua logam yang berbeda dihubungkan satu dengan yang lain. Logam yang
kurang mulia akan bertindak sebagai anoda dan yang lebih mulia sebagai
katoda. Kecenderungan terkorosi tergantung pada jenis logam yang berkontak
dan luas permukaan daerah katoda dan anodanya.
e. Selective Corrosion : Serangan korosi yang bersifat selektif. Paduan yang
terdiri dari unsur-unsur yang memiliki aktifitas elektrokimia jauh berbeda akan
mudah terpengarah oleh korosi selektif.
f. Intergranular Corrosion (Korosi antar kristal) : Serangan korosi yang terjadi
pada batas kristal (butir) dari suatu logam/paduan karena paduan yang kurang
sempurna (ada kotoran yang masuk) atau adanya gas hidrogen atau oksigen
yang masuk pada batas kristal/butir.
g. Korosi erosi : korosi yang terbentuk ketika logam terserang akibat gerak
relative antara elektroit dan permukaan logam. Korosi ini terutama di
akibatkan oleh efek-efek mekanik seperti pengausan, abrasi dan gesekan.
Logam-logam lunak sangat mudah terkena korosi jenis ini, misalnya, tembaga,
kuningan, aluminium murni dan timbal. Selain itu logam-logam lain juga
rentan terhadap korosi ini, tetapi dalam kondisi-kondisi aliran tertentu.
Mekanisme korosi tidak terlepas dari reaksi elektro kimia. Reaksi elektrokimia
melibatkan perpindahan elektron-elektron. Perpindahan elektron merupakan hasil reaksi
redoks (reduksi-oksidasi). Mekanisme korosi melalui reaksi elektrokimia melibatkan reaksi
anodik di daerah anodik. Reaksi anodik (oksidasi) diindikasikan melalui peningkatan valensi
atau produk elektron-elektron. Reaksi anodik yang terjadi pada proses korosi logan yaitu:
M → Mn+ + ne-
Proses korosi dari logam M adalah proses oksidasi logam menjadi satu ion (n+) dalam
pelepasan elektron n elektron. Harga dari n bergantung dari sifat logam sebagai contoh besi:
Fe → Fe2+ + 2e
Reaksi katodik juga berlangsung di proses korosi. Reaksi katodik diindikasikan
melalui penurunan nilai valensi atau konsumsi elektron-elektron yang dihasilkan dari reaksi
anodik. Reaksi katodik terletak di daerah katoda. Beberapa jenis reaksi katodik yang terjadi
selama proses korosi logam yaitu:
Pelepasan gas hidrogen : 2H- + 2e → H2
Reduksi oksigen : O2 + 4H- + 4e → 2H2O
Reduksi ion logam : Fe3+ + e → Fe2+
Pengendapan logam : 3Na+ + 3e → 3Na
Reduksi ion hidrogen : O2 + 4H+ + 4e → 2H2O
O2 + 2H2O + 4e → 4OH-
Reaksi katodik dimana oksigen dari udara akan larut dalam larutan terbuka (NaCl.H2O).
Reaksi korosi tersebut sebagai berikut:
Fe3+ + O2- → Fe2O3
Peristiwa korosi pada struktur pipa, baik yang terjadi dilingkungan tanah dan air harus
melibatkan syarat-syarat diatas. Peristiwa korosi pada struktur pipa memiliki reaksi anoda
dan katoda:
Reaksi anodik : Fe → Fe2+ + 2e-
Reaksi katodik : O2 + 2H2O + 4e- → 4OH-
Reaksi keseluruhan : 2Fe + O2 + 2H2O → 2Fe2+ + 4OH- = 2Fe(OH)2
Pada reaksi anodik dan katodik melibatkan elektron. Reaksi anodik adalah reaksi
perubahan logam baja menjadi ion Fe2+ dengan melepas 2 elektron dimana terjadi
penambahan bilangan oksidasi dari 0 menjadi 2, sedangkan reaksi katodik reaksi pelarutan O2
didalam air menjadi ion OH dengan membutuhkan 4 elektron dimana terjadi pengurangan
bilangan oksidasi 0 menjadi -4. Elektron ini akan mengalir dari reaksi anodik meniju reaksi
katodik untuk mencapai kesetimbangan yang dinamis. Pergerakan elektron ini mengakibatjan
terjadinya arus listrik yang arahnya berlawanan dengan arah aliran elekron. Arah aliran
elektron berasal dari anoda menuju katoda sehingga arah aliran arus listrik berasal dari katoda
menuju anoda.
B. PERHITUNGAN LAJU KOROSI
Laju korosi adalah kecepatan rambatan atau kecepatan penurunan kualitas bahan
terhadap waktu. Menghitung laju korosi pada umumnya menggunakan 2 cara yaitu:
a. Metode Kehilangan Berat (Weight Loss)
Metode kehilangan berat adalah perhitungan laju korosi dengan
mengukur kekurangan berat akibat korosi yang terjadi.Metode ini menggunakan
jangka waktu penelitian hingga mendapatkan jumlah kehilangan akibat korosi yang
terjadi. Untuk mendapatkan jumlah kehilangan berat akibat korosi digunakan rumus
sebagai berikut:
mpy=534×WDAT
Mpy : mils per year (seper seribu inci per tahun)
W : weight loss (mg)
D : density of specimen (g/cm2)
A : area of specimen (in2)
T : eksposure time (hour)
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 korosif
daerah tersebut) juga dapat dijadikan referensi untuk treatment yang harus diterapkan
pada daerah dan kondisi tempat objek tersebut.
b. 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 yang
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
kondisi 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 :
Corrotion penetrate rate=k ainD
a : atomic weight
i : current density (µa/cm2)
n : jumlah elektron yang hilang
D : density of specimen (g/cm2)
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.
C. FAKTOR-FAKTOR LAIN YANG MENIMBULKAN KOROSI.
Terjadinya korosi juga dapat ditimbulkan karena hal-hal berikut ini :
a. Perencanaan yang kurang baik.
Gambar 5. Penyambuhan yang kurang baik
b. Tegangan Sisa
Pada saat pengerjaan dingin misalnya pengbengkokan, menempa, menekuk,
kemungkinan masih terdapat tegagan sisa (tegangan dalam) karena pengeseran ristal-
kristalnya. Apabila bagian ini terendam dalam cairan elektrolit, akan timbul arus
listrik anoda ke katodanya. Bagian anoda akan terkorosi
Gambar 6. Tegangan sisa
c. Paduan Yang Tidak Homogen
Paduan logam yang tidak homogen akan menimbulkan bahaya korosi. Hal ini
disebabkan karena tiap logam mempunyai potensial listrik yang berbeda satu sama
lain
d. Kontak Dua Logam yang Berbeda.
Korosi ini disebut juga korosi galvanik di mana dua macam logam yang berbeda
saling berhubungan terendam dalam cairan elektrolit. Sebagai contoh paku keling
dari baja untuk plat aluminium
Gambar 7. Penyambungan plat alumunium dengan keling baja
D. USAHA DAN CARA PENCEGAHAN KOROSI.
Korosi merupakan peristiwa alam yang tidak dapat dihilangkan. Usaha yang dapat dilakukan
yaitu menanggulangi agar kerusakan dan kerugian yang ditimbulkannya dapat dikurangi.
Beberapa macam cara menanggulangi korosi, yaitu:
a. Melindungi Permukaan.
Untuk melindungi permukaan logam dari serangan korosi, ada beberapa macam yaitu :
1) Lapisan konversi.
Lapisan konversi artinya memberikan suatu lapisan zat kimia yang dapat bereaksi
dengan permukaan logam yang dilindungi. Sifat ini kurang tahan, jadi hanya untuk
beberapa hari saja. Contoh misalnya asam fosfat yang ditambah seng atau mangan.
2) Lapisan organik.
Jenis lapisan ini bermacam-macam antara lain cat, resin, plastik dan karet. Dalam
mengecat harus dipertahankan proses persiapan awal. Karena persiapan bahan yang
kurang sempurna menyebabkan bahan yang telah dilindungi tidak dapat bertahan
terhadap serangan korosi
3) Lapisan logam.
Cara yang digunakan ada beberapa macam, yaitu :
Semprotan.
Pencelupan panas.
Sementasi (secara difusi).
Elektroplating dan lain-lain.
b. Perlindungan Katodik.
Ada dua macam perlindungan terhadap korosi pada perlindungan katodik, yaitu:
1) Arus tanding.
Tujuannya melawan arus yang ditimbulkan oleh korosi. Caranya dengan jalan
memasang baterry. Agar korosi dapat dicegah, arus yang ditimbulkan oleh battery
harus sama dengan arus yang ditambahkan oleh korosi. Jadi berapa besar arus yang
ditimbulkan oleh korosi harus dihitung terlebih dahulu
Gambar 8. Arus tanding
2) Anoda korban.
Prinsipnya sama dengan arus tanding. Perbedaannya, cara ini tidak menggunakan arus
listrik battery, tetapi menggunakan logam lain sebagai anoda yang dikarbonkan
karena memang sifatnya yang sangat mudah terkorosi. Dari deret volta dapat dilihat
bahwa logam yang lebih negataif berarti lebih mudah terkorosi.
Gambar 9. Anoda karbon
Soal evaluasi:
1. Sebutkan jenis-jenis korosi berdasarkan bentuknya!
2. Jelaskan faktor-faktor yang mempengaruhi korosi!
3. Jelaskan usaha untuk mencegah terjadinya korosi!