Hasil Hasil Penelitian EBN Tahun 2005 ISSN 0854 - 5561

PENENTUAN LAJU KOROSI PADA SUHU 150 aC UNTUKBAHAN STRUKTUR AIMg2 PASCA PERLAKUAN PANAS

Maman Kartaman A, Sigit dan Dedi Hariadi

ABSTRAKPENENTUAN LAJU KOROSI PADA SUHU150 °e UNTUK BAHAN STRUKTUR AIMg2

PASeA PERLAKUAN PANAS. Telah dilakukan pengujian ketahanan korosi sampel AIMg2

dengan menggunakan alat Autoclave. Pengujian tersebut dilakukan untuk mengetahui dan

mempelajari efek perlakuan panas terhadap ketahanan korosi bahan. Sampel yang telah

mengalami perlakuan panas dan pendinginan yang berbeda dHakukan uji ketahanan korosi

pada media air dengan suhu 150°C. HasH pengujian pada suhu 150°C dalam waktu 250

jam menunjukkan bahwa kenaikan suhu dari 85°C sId 300°C belum menunjukkan

penambahan berat yang nyata baik untuk media pendingin udara, pasir maupun air.

Sedangkan pada suhu 500°C terjadi kenaikan pertambahan perubahan berat, masing­

masing untuk pendingin udara, pasir dan air sebesar 10,9 gr/m2, 16,9 gr/m2 dan 28,23

gr/m2. Kenaikan kecepatan pendinginan pada suhu 100°C sId 300 °e juga belum

memberikan dampak yang nyata pada pertambahan berat, namun pada suhu 500°C

te~adi kenaikan pertambahan berat dengan kenaikan kecepatan pendinginan yaitu 10,9

gr/m2, 16,9 gr/m2 dan 28,23 gr/m2. Penambahan berat terbesar terjadi pada media

pendingin air pada suhu pemanasan 500°C ,namun secara keseluruhan pengaruh

pemanasan dan pendinginan tersebut tidak mempengaruhi ketahanan korosi yang berarti.

Hal ini disebabkan karena perlakuan panas dan pendinginan pada sampel paduan AIMg2tidak menimbulkan fasa kedua ( Mg2Ah ) yang anodik terhadap matrik - AI dan

kemungkinan tegangan sisa yang dihasilkan relatif keci!. Selain itu juga paduan AI

termasuk paduan AIMg2 memiliki ketahanan korosi yang baik pada media air pada interval

pH 6 - 8 dan juga lapisan pasif yang cukup protective baik pada suhu kamar maupun

suhu tinggi.

PENDAHULUAN

Dalam rangka pengembangan

teknologi produksi elemen bakar reaKtor riset

tipe MTR ( material testing reactor ), maka

perlu dilakukan karakterisasi mekanik dan

korosi terhadap bahan struktur yang digunakan

di RSG - GAS yaitu AIMg2. Bahan paduan

aluminium ini dipilih karena sifatnya memiliki

tampang serapan neutron rendah, ketahanan

korosi yang baik pada media air dengan pHberkisar 4,5 - 8,5, kekuatan tarik yang

memadai sebagai bahan struktur, mudah

dibentuk dan memiliki konduktivitas panas

yang baik [1.2]. Didalam reaktor bahan ini

mengalami radiasi pada f1uk tinggi,

kemungkinan korosi dalam air, dan perubahan

suhu sehingga dapat mempengaruhi unjuk

kerja bahan tersebut [3] • Penelitian terdahulu

138

menunjukkan bahwa pemanasan dari suhu

kamar hingga 300°C menyebabkan

penurunan sifat mekanik yaitu kekuatan tarik

hingga 27 % [41• Untuk itu dalam penelitian ini

akan dipelajari karakteristik lain dari bahan

kelongsong AIMg2 yang digunakan didalam

reactor yaitu ketahanan korosinya setelah

mengalami perlakuan panas dan pendinginan

pad a media air dengan variasi temperatur dan

waktu. Perlakuan panas dilakukan dalam

tungku pada suhu tertentu dan waktu tertentupula kemudian dilanjutkan dengan pendinginan

dalam beberapa media yakni air, pasir dan

udara. Setelah itu sampel AIMg2 diuji korosi di

Autoclave pada temperatur 150°C selama 250

jam .. Dihipotesakan bahwa dengan perlakuan

seperti diatas dapat mempengaruhi ketahanan

korosi AIMg2 sebagai bahan kelongsong.

ISSN 0854 - 5561

Karena perlakuan panas diduga dapat

meninmbulkan tegangan sisa yang selanjutnya

akan mempengaruhi ketahanan korosinya.

Amplituda tegangan sisa yang ditimbulkan

dipengaruhi aleh temparatur pemanasan dan

media pendingin atau kecepatan pendinginan.

METODE DAN TAT A CARA KERJAA. RUANG LlNGKUP

.:. Penyiapan sarana meliputi bahan dan alat

.:. Melakukan uji fungsi alat Autoclave

.:. Melakukan percobaan uji korosi dengan

alat Autoclave pad a suhu 150°C dengan

waktu 250 jam.:. Melakukan perhitungan, evaluasi dan

pelaporan

B. RANCANGAN DAN METODE

Bahan:

Bahan utama yang digunakan adalah AIMg2

yang diperoleh dari PT Batek berupa sisa ­

sisa pembuatan kelongsong elemen bakarnuklir reactor riset. Bahan lain adalah air demin

sebagai media korosi dan alkohol 1 aseton

untuk pencucian sample dengan alat ultrasonic.

Alat:

1. Autoclave

2. Timbangan analitik

Cara keria :

1. sample AIMg2 setelah mengalami

perlakuan panas dan pendinginan

dipotong dengan ukuran : 1,5 x 1 x 0,3 em,

sekitar 1/3 dari atas dibuat lubang sebesar2mm.

2. masing-masing sample kemudian diukur

seluruh luas permukaan dan ditimbang

untuk mendapatkan berat awal.

3. sample tersebut lalu diuji korosi pad a suhu

150°C selama 200 jam dengan

menggunakan alat Autoclave.

139

HasH Hasil Penelitian EBN Tahun 2005

4. sample yang telah diuji kemudian dicuci

dengan pencuci ultrasonic, dikeringkan

dan ditimbang untuk mendapatkan beratakhir.

5. dilakukan perhitungan pertambahan berat

sesudah dan sebelum diuji dengan rumus :

DW = (Wt - Wo )1 A

OW = pertambahan berat, mg/dm2

Wt = berat sample setelah diuji, mg

Wo = berat sample sebelum diuji, mg

A = luas permukaan total dari sample, dm2

Rancanqan Percobaan :

1. sample yang digunakan 1 macam (

paduan AIMg2 )

2. suhu perlakuan panas : suhu ruang, 85,200, 300, 500°C

3. waktu perlakuan panas: 0, 3, 6, 12 jam

4. jenis media pendingin : air, udara, pasir

5. suhu pengujian korosi : 150°C

6. waktu pengujian korosi : 250 jam

HASIL DAN PEMBAHASAN

Pengujian korosi di autoclave

dilakukan untuk mengetahui pengaruh

perlakuan panas bahan AIMg2 terhadap

ketahanan korosinya. Sampel AIMg2 terlebih

dahulu dipanaskan pad a berbagai temperatur

yaitu 85 DC, 200 DC, 300 DC dan 500 DC.

Sedangkan pendinginanya dilakukan pad a

media pendingin udara, pasir dan air. Media

pendingin yang berbeda ini memberikan

kecepatan pendinginan yang berbeda pula.

Hasil pengujian korosi dengan alat Autoclave

pad a temperatur 150 DC dengan waktu

pengujian 250 jam secara keseluruhan

ditampilkan pada tabel1. Sedangkan pengaruh

kenaikan suhu pemanasan dan kecepatan

pendinginan ditunjukkan pada grafik 1 dan 2.

Hasil Hasil Penelitian EBN Tahun 2005

Tabel-1: Data hasil uji korosi pada suhu 150 °c

ISSN 0854 - 5561

NO KODE SP LUAS ( A )BERAT, grPerubahan berat, gr/m2

mm2

M2WoW,

1

2551.3120.00055131.26271.263 0.5442

2

6561.7950.00056181.28251.2851 4.6280

3

·14 580.6560.00058071.44071.4412 0.8611

4

18595.2310.00059521.3071.308 1.6800

5

22573.7470.00057371.31571.3189 5.5774

6

30565.9070.00056591.32361.3238 0.3534

7

34598.8830.00059891.50851.5093 1.3358

8

38573.3650.00057341.44371.4445 1.3953

9

42575.8400.00057581.3271.3272 0.3473

10

46619.3690.00061941.13421.1349 1.1302

11

52524.7850.00052481.27281.273 0.3811

12

56515.7730.00051581.23911.241 3.6838

13

60520.0360.000521.23481.2405 10.9608

14

64488.9390.00048891.0541.0812 55.6306

15

68542.9400.00054291.29741.298 1.1051

16

72489.4840.00048951.16811.1952 55.3644

17

76418.9350.00041890.95410.9612 16.9477

18

80493.4600.00049351.24491.245 0.2027

19

84509.3560.00050941.23821.2387 0.9816

20

88537.4010.00053741.27721.2781 1.6747

21

102444.7350.00044470.93530.9362 2.0237

22

106539.4350.00053941.18961.1897 0.1854

23

110447.7000.00044770.91580.9198 8.9345

24

114547.7590.00054781.26181.2644 4.7466

25

118530.6790.00053071.18181.19 15.4519

26

122613.0840.00061311.54431.5456 2.1204

27

126511.9830.0005121.20711.2085 2.7345

28

130512.5740.00051261.21221.2163 7.9988

29

134551.4110.00055141.33641.3359 -0.9068

30

138595.9770.0005961.43041.4314 1.6779

Dari tabel 1 terlihat bahwa secara

keseluruhan perubahan be rat yang dihasilkan

baik untuk media quenching udara , pasir dan

air belum menunjukkan perubahan yang

signifikan. Namun ada beberapa sampel yang

menghasilkan pertambahan berat yang sangat

140

besar yaitu 15,45 gr/m2, 16 gr/m2 dan 55 gr/m2.

Hal ini diduga sam pel terkontaminasi selama

pengujian, jadi berat setelah pengujian relatifbesar.

ISSN 0854 - 5561 Hasil Hasil Penelitian EBN Tahun 2005

I-~oNEL:C)

~<II

In~iii.r:ro.c:JQ;a..

30

NE

25L: C)

-+-Udara i

~20L.--s- Pasir

<II

_2000C iIn

15

-,!r-Air

c _3000C I

ro.r: 10 --*-500 OCI

ro

.c:JL. 5<II a..

100 200 300 400 500 600

Suhu Pemenasan, °c

Gambar -1: Pengaruh kenaikan suhu terhadap

pertambahan berat pd berbagai media

pendingin

Gambar-1 memperlihatkan pengaruh

kenaikan temperatur pemanasan terhadappertambahan berat bahan akibat terkorosi. Dari

grafik nampak bahwa kenaikan suhu dari 85°C

sId 300°C, pertambahan be rat bahan relatif

sama, sedangkan pada suhu 500°C terjadikenaikan pertambahan berat. Pertambahan

berat terbesar terjadi pad a media pending in air

dibanding pendingin udara dan pasir. Untuk

media air laju pertambahan beratnya sebesar28,23 gr/m2 sedang untuk media udara dan

pasir berturut-turut 10,9 gr/m2 dan 16,9 gr/m2.

Hal ini disebabkan~ pendinginan dengan mediaair menghasilkan kecepatan pendinginan yang

tinggi. Kecepatan pendinginan tinggi

menimbulkan amplitudo tegangan sisa yang

relatif besar apalagi terjadi pada pemanasan

suhu tinggi yaitu 500°C [5] Semakin besar

tegangan sisa pada bahan semakin besar pula

pengaruh terhadap ketahanan korosinya,terutama korosi lokal seperti korosi batas butir

atau korosi retak tegang ( see ).

141

VcY ~ -<f//-

<»/'<» <S'//-

Media Pendingin

Gamba-2: pengaruh media pendingin terhadap

ketahanan korosi pad a berbagai suhupemanasan.

Pada gambar-2 memperlihatkan

pengaruh kecepatan pendinginan terhadap

ketahanan korosi bahan. Media pendingin air

menghasilkan kecepatan pendinginan yang

tinggi sedangkan pad a media udara dan pasir

pendinginan berjalan lambat. Pendinginan

cepat dapat menimbulkan tegangan sisa yang

selanjutnya dapat mempengaruhi ketahanankorosi bahan.

Secara umum hampir semua paduan

alumunium termasuk paduan AIMg2

merupakan paduan yang tahan korosi pada

berbagai kondisi lingkungan seperti lingkungan

atmosfer, air, air laut dan beberapa bahankimia. Secara termodinamik aluminium

merupakan logam yang sangat reaktif dan

memiliki ketahanan korosi yang buruk. Akan

tetapi karena produk korosi atau lapisan pasif

yang terbentuk mempunyai sifat protective

sehingga korosi selanjutnya langsung terhenti.

Lapisan pasif pada permukaan logamalumunium terbentuk sang at cepat dan hanya

sekali. Paduan Alfvlg2 mempunYdi ;~adar Mg

kurang dari 3 %. Berdasarkan diagram fasa

biner AI - Mg , paduan AIMg2 ini pad atemperatur kamar memiliki struktur alumunium

a. Sedangkan fasa kedua yakni fasa r3 tidak

terbentuk pad a paduan AI dengan kadar Mg

kurang dari 3 %. Sedangkan paduan AI-Mg

dengan kadar Mg > 3% akan menghasilkan

Hasil Hasil Penelitian EBN Tahun 2005

fasa kedua atau presipitat yang mengendap

pad a batas butir. Menurut hasil penelitian yangdilakukan oleh Yudie Yuan and Alison J.

Davenport, pada paduan seri 5754 (AI-4.0 Mg­

0.5 Cu ) yang mengalami sensitisasi akibat

perlakuan panas akan mengalami korosi retak

tegang akibat terbentuknya fasa kedua dibatas

butir. Fasa kedua ini dapat menyebabkankorosi batas butir karena bersifat lebih anodik

dibanding matriknya. Oleh karena fasa kedua

tidak terbentuk pada paduan AIMg2 maka yang

mempengaruhi ketahanan korosi paduan

tersebut adalah karena timbulnya tegangan

sisa akibat perlakuan panas. Semakin besar

kecepatan pendinginan maka semakin besar

pula amplitudo tegangan sisa yang ditimbulkan

terutama pada suhu pemanasan yang tinggi.

KESIMPULAN

1. Temperatur pemanasan dari 85 DC sId 300

DC belum memberikan dampak yang

signifikan terhadap ketahanan korosi bahan

AIMgz baik pada media pendingin udara,

pasir maupun air. Sedangkan pada suhu

pemanasan 500 DC terjadi pertambahan

berat sebesar 28,23 gr/m2, 16,9 gr/m2 dan

10,9 gr/m2 masing-masing pada media air,

pasir dan udara.

2. Pendinginan dengan media air memberikan

pertambahan berat yang lebih besar

dibanding media udara danpasir. Karena

diduga tegangan sisa yang ditimbulkan

142

ISSN 0854 - 5561

dengan pendinginan air relatif lebih besar

dibanding media udara dan pasir.

3. Perlakuan panas dari suhu 85 DCsId 500 DC

pada Paduan AIMg2 dengan kadar Mg

kurang dari 3 % tidak menghasilkan fasa

kedua ( MgzAI3 ) yang anodik dengan matrik-AI.

DAFTAR PUSTAKA

1. MONDOLFO, L.F., " A/umunium Alloy

Structure and Properties ", Butterworth,

London, 1976.

2. HOOLlNGSWORTH, E.H., " Corrosion

Resistance of Alumunium and Alumunium

Alloys ", Alumunium Company of America

3. SURDIA, T dan SAITO, S., " Pengetahuan

Bahan Teknik ", ed.1., Pradnya Paramita,

Jakarta, 1985.

4. SIGIT, MUCHLlS, B., ELlN, N., Efek

Perlakuan Panas dan Pendinginan

Terhadap Karakteristik Mekanik Bahan

Kelongsong EB RSG - GAS ", Prosiding

PIDBBN, PEBN - BATAN, Jakarta, 1996.

5. ANONIM, AMERICAN SOCIETY FOR

METALS, Metal Park, Ohio., Properties and

Physical Metallurgy.6. Yuan, Yudie and Davenport, AJ

Crystallographic Effects in Intergranular

Corrosion of .. an AI - Mg Alloy. The

University of Birmingham School of

Metallurgy and Materials Edgbaston,

Birmingham B15 2TT, UK