Pengaruh Laku Pasif Pada Pertumbuhan Korosi Sumur Baja Karbon Da/am Larutan Pekat LiBr Yang Mengandung LiOH don

LiNO] (Harsisto)

PENGARUH LAKU P ASIF P ADA PERTUMBUHAN KOROSI SUMURBAJA KARBON DALAM LARUT AN PEKA T LiBr

YANG MENGANDUNG LiOH DAN LiNOJ

HarsistoP3M-LIP/, Kawasan Puspiptek Serpong, Tangerang /53/4

ABSTRAKPENGARUH LAKU PASIF PADA PERTUMBUHAN KOROSI SUMUR BAJA KARBON DALAM

LARUT AN PEKA T LiBr YANG MENGANDUNG LiOH DAN LiNO]o Pada hasil penelitian terdahulu menunjukkanbahwa timbulnya korosi sumur karena potensial korosi alami yang terjadi melampaui harga potensial kritis untukterjadinya korosi sumur. Penelitian ini dimaksudkan untuk memperdalam pengamatan pengaruh laku pasif padapermukaan bebas baja karbon (luas 5,0 clan 30,0 cm2) yang dicelup dalam larutan uji 60% LiBr + 0,2% LiOH + 0,2%LiNO] terhadap pertumbuhan korosi sumur. Menurut hasil percoban laku pasif pada kisaran potensial katodik -900hingga-700 (mV vs SCE) dengan waktu penahanan 1 jam, diperoleh harga potensial spontan maksimum (EsP'MAx)pada- 750 m V dengan kedalaman korosi sumur 8 mm. Penelitian lebih lanjut pada laku pasif -750 m V dengan variabelwaktu penahanan 1 hingga 100 jam menunjukkan bahwa semakin lama waktu penahanan semakin tinggi harga Espmaupun kedalaman korosi sumur yang dicapai. Hal ini dapat dilihat dari basil penahanan selama 100 jam, diperolehharga Esp sebesar 0 m V dengan kedalaman korosi sumur 40 J.lm.

Kala kunci: Korosi sumur, Korosi, Baja karbon, UBr.

ABSTRACTTHE EFFECT OF P ASSIF TREATMENT POTENTIAL TO THE DEVELOPMENT OF PITTING

CORROSION ON CARBON STEEL IN LiOH AND LiNOJCONT AINED LiBr CONCENTRATED SOLU-TION. According to the result of last experiment shown that the intial formation of pitting corrosion was caused bythe natural corrosion potential which was higher than the critical pitting potential. The aim of this experiment is tofollow up the observation on the effect of passif treatment potential of carbon steel in 60% LiBr+ 0.2% LiOH + 0.2%UNO) to the development of pitting corrosion. The experiment result showed that the passif treatmen at potentialrange from -900 to- 700 m V for holding time of 1 hour resulted in maximum spontaneous potential (Esp, MAX) of -750mV and pit depth value of8 ~m. Futher investigation on passiftreatment at-750 mV with 1 hour to 100 hours holdingtime showed that the longer holding time caused the higher ( Esp) value or the pit depth. This can be shown on theresult of 100 hours holding time wich result in the ESP value of zero mV and pit depth of 40~m.

Key words: Pitting corrosion, Corrosion, Carbon steel, LiBr.

PENDAHULUANPada mesin AC sentral yang menggunakan larutan

pekat LiBr sebagai media pengabsorpsi telah menimbulkanmasalah korosi merata yang parah[II]. Dalam prakteknya,untuk mencegah timbulnya korosi merata ini dipergunakaninhibitor alkalisasi 0,2% LiOH dan inhibitor mengoksid 0,2%Li2CrO 4 pada temperatur didihnya. Dari hasil penelitianterdahulu yang telah dipresentasikan pada seminar AsiaPasific Workshop di Bandung [I] , laju korosi merata bajakarbon dalam larutan 60% LiBr pada temparatur didihnya(154 :t 2)OC adalah sekitar 0,87 gr/m2/jam. Laju korosi bajakarbon yang sarna dalam larutan 60% LiBr+ 0,2% LiOH +0,2 % Li2CrO 4 menjadi kurang dari 0,1 gr/m2/jam. Dengan

dipergunakan inhibitor LiOH daD Li2CrO 4 dalam mediatersebut, timbul masalah baru yaitu korosi sumuran. Dengantimbulnya masalah barn tesebut, menarik untuk dilakukanpenelitian lebih lanjut. Dari penelitian tentang pertumbuhankorosi sumur yang berhubungan dengan potensial korosialami, terbukti bahwa pembentukan awal korosi sumurkurang dari 400 detik.

Pembentukan korosi sumur ditandai denganpeningkatan potensial korosi alami yang melampaui hargapotensial kritis terbentuknya korosi sumuran V c pacta -490(m V vs SCE). Pacta penelitian pencelupan benda uji lebihlanjut, potensial korosi alami yang terjadi turun daD stabil

5

Jurnal Sains Materi IndonesiaIndonesian Journal of Materials Science

Va/. 1 No.2, Pebruari 2000, ha/.. 5-9ISSN.. 1411-1098

pada kisaran harga antara -600 hingga -500 (mY vs

SCE)[l,2].pasif di permukaan logam akan menjadi daerah anodik yangterserang korosi sumur.

Hasil penelitian tentang timbulnya masalah korosisumur pacta baja karbon yang dicelup dalam larutan pekatUBr yang mengandung inhibitor UOH dan U2CrO 4 pactatemperatur didihnya (1 54:t2)OC dengan kondisi deaerasi gasnitrogen mumi secara terns menerus, telah dipresentasikanpacta " Asia pasific Workshop" di Bandung [2] dan "The

J O'h Asia Pacific Corrosion Control Conference" di Kuta-Bali [3].

Dengan diketemukan masalah awal pembentukankorosi sumur terse but diatas, menarik untuk dilakukanpenelitian lebih lanjut, Sebagai pengembangan penelitiandibidang inhibitor pada kesempatan ini dipergunakan in-hibitor mengoksid LiND) sebagai ganti inhibitor mengoksid

U2CrO4,Tujuan utama dari penelitian ini adalah untuk

mengamati karakteristik pembentukan korosi sumur padapermukaan bebas baja karbon yang dicelup dalam larutanuji 60%LiBr + 0,2% LiDH + 0,2% LiND), Kondisi penelitian

berlangsung pada temperatur (150:t 2)OC clan larutan ujidiinjeksi dengan gas N2 secara terns meDeros, Penelitianini ditekankan untuk mengetahui efek laku pasifpotensialsistem di daerah katodik dengan waktu penahanan yangbervariasi terhadap pertumbuhan korosi sumur,

Variabel percobaan yang dilakukan di sini meliputi:-Preatreatmen potensial pada daerah katodik, yaitu pada

-900; -850; -800; -750; -700 clan -600 (m V vs SCE)-Waktu penahanan potensial di daerah katodik, selama

1;5; 15;20;60dan lOOjam-Luas permukaan bebas benda uji adalah 5,0 clan

30,0 cm 2,

LA T AR BELAKAN GTEO roKorosi sumur adalah salah satu jenis korosi lokal

yang terjadi pada suatu logam berpermukaan bebas.Ditinjau dari bentuknya korosi sumur menampakkandimensi diameter lubang yang jauh lebih kecil hiladibandingkan dengan kedalamannya. Pengamatan secaravisual terhadap korosi sumur ini kadang-kadang sulitdilakukan karena ukurannya yang kecil clan sering terdapatdibawah endapan produk korosi. Korosi sumur ini tampakdarj luar tidak seberapa besar tetapi dibagian dalam logamsering keropos clan mampu menggagalkan fungsi daristruktur logam tersebut. Laju korosi lokal ini tidak dapatdiukur dengan metode konvensional kehilanngan berat,karena dimensinya sangat kecil, kadang-kadang prosesterjadinya korosi sumur ini menbutuhkan waktu yang sangatlama clan arab serangannyapun tidak menentu.

Mekanisme terjadinya korosi sumur padapermukaan bekas dari suatu logam, telah banyak diuraikandi dalam makalah terdahulu [1,2,3,4]. Persyaratan utamauntuk terjadinya korosi sumur adalah terbentuknya lapislindung pasif di permukaan bebas materiallogam. Fontana[10] menjelaskan bahwa terjadinya korosi sumur karenaadanya daerah anodik clan katodik di satu permukaan ma-teriallogam. Timbulnya daerah anodik katodik ini yangdisebabkan karena pecah atau tergoresnya lapisan lindungpasif dari suatu logam [7,8]. Dengan terbukanya lapisan \'JV -'- -"" '-', u"'.."',...,. U""'oU" ou~ ""'~oV" ...~ ~--~.-

6

Oari penelitian terdahulu dapat diketahui bahwa,awal pembentukan korosi sumur pacta permukaan bebasbaja karbon yang dicelup dalam larutan uji, membutuhkanwaktu kurang dari 400 detik. Potensial korosi yang terbentukdengan cara pemuliaan (pemasifan) ini biasa disebut sebagaipotensial spontan atau disingkat Esp. Harga Esp maksimumatau Esp MAX yang terjadi dengan adanya penahananpotensiai sistem pacta -750 mV selama 1 jam adalah-300 m V daD terjadi dalam waktu yang kurang dari 400 detiksejak sistem tersebut dibebaskan dari pengaruh penahananpotensial. Harga Esp -300mV yang dicapai tersebut telahjauh melampaui harga potensial kritis pembentukan korosisumur ( V J yang harganya -490 m V.

Hal ini dapat menerangkan apabila pacta potensialsistem dari baja karbon yang dicelup dalam larutan korosifyang mengandung inhibitor mengoksid Li2CrO 4 atau LiNG3melampaui harga potensial -490 (m V vs SCE) dapatdipastikan akan mengalami korosi sumur.

TATAKERJABenda uji daD preparasi

Pacta penelitan ini digunakan benda uji dari bajakarbon yang berbentuk lembaran pelat dengan ketebalan 5rom. Komposisi kimia benda uji yang dipergunakan dapatdilihat pacta Tabell di bawah ini.

TabelI. Komposisi KimiaBaja Karbon

,Benda uji dibentuk dengan ukuran sekitar 5,0 daD

30,0 cm2. Dengan mesin poles, benda uji diamplas dengankertas amplas SiC dari ukuran # 100 sampai # 1000. Bendauji dicuci dengan air sabun, dibilas dengan air distilasi daDkemudian dibilas lagi dengan aseton. Selanjutnya bendauji dikeringkan daD di simpan dalam desikator minimalselama 2 jam sebelum di pergunakan untuk percobaan.

Lamtan VjiKomposisi larutan uji yang dipergunakan adalah

60% berat LiBr + 0,2% berat LiGH + 0,2% berat LiNG3.

Kondisi penelitian berlangsung pacta temperatur{I ~I\ ")\Or ~.." ,,"; ~..nn~n n~~ nitrnapn mllrni ~p""r"

Pengaruh Laku Pasif Pada Pertumbuhan Karasi Sumur Baja Ka

LiND; (Harsista)

terns menerus dan sistem terbuka dengan udara bebas.Penelitian yang sesungguhnya dilakukan apabila

larutan uji telah disiapkan dengan baik yaitu dilakukandeaerasi selama satu jam dengan gas N2 dan dipanaskan

hingga temperatur mencapai (150:t 2)OC.

Cara PenelitianI. Pengaruh potensial laku pasif didaerah katodik pacta

awal pembentukan korosi sumurBenda uji dihubungkan dengan kabel listrik dan

pacta bagian sambungannya ditutup dengan pasta karetsilikon. Luas permukaan benda uji di buat menjadi duavariabel yaitu 5,0 dan 30,0 cm2. Benda uji dimasukkan dalamlarutan uji apabila pasta karet silikon pembungkussambungan kabellistrik telah mengering. Pacta Gambar-ldibawah ini, ditujukkan bagan sel percobaan dengan

rangkaian potensiostat.Elektroda pembanding dipilih dari elektroda kalomel

jenuh yang dihubungkan pacta sel percobaan denganbantuanjembatan garam. Elektroda pembantu dibuat darilogam platina yang tingkat kemurniannya tinggi. Pactapenelitian ini dipergunakan alat potensiostat. Setelah semuaelektroda dipasang pacta sel percobaan yang mengandunglarutan uji siap pakai (lihat Gambar-I), dengan aI.at

potensiostat yang dilengkapi perangkat komputer potensialsistem discan (di set) pacta potensial di daerah katodik yaitu-900; -850; -750 dan -700 mY. Waktu penahanan pactamasing-masing potensiallaku pasif selama I jam. Setelah ditahan selama satujam, benda uji dibebaskan dari pengaruhpotensiostat dan dicatat harga potensial spontannya, Espyang terjadi. Setelah Esp turun kembali ke daerah potensialkorosi alami yang relatif stabil, maka penelitian pacta tahap

penelitian, Oari Gambar 2 dan tabel didalamnya, dapatmembuktikan bahwa pada E Holding,lh sebesar -750 m V dapatmemberikan harga Esp MAX sebesar -300 m V dan kedalamankorosi sumur maksimum yang terbentuk sebesar 811m. Oari

~

EI,kfrodaP,ncacah

-"-'

SCE

c.,--+

~

VSalKCL

:@ ~:~~J Btnda Uji

Larutan

1. -60% Li:+O,1'f'LiOIl

Gambar 2. Pemuliaan potensial spontan (Esp) dari lakupasif potensial pada -900 sampai -700 mY dan waktupenahanan I jam dalam larutan uji untuk luas benda uji5,0 cm2.Gambar 1. Sel percobaan dengan rangkaian potensiostat

7

Irbon Dalam Larutan Pekat LiBr Yang Mengandung LiOH dan

ini diakhiri. Korosi sumur yang terbentuk diukur

kedalamannya dengan mikroskop.

2. Pengaruh waktu penahanan pada potensiallaku pasifPada penahanan selama ] jam dari berbagai potensial

laku pas if didaerah katodik (tahap ]), dipilih potensiallakupasifyang memberikan harga Esp yang paling tinggi. Darihasil penelitian tersebut selanjutnya dipergunakan untukpotensiallaku pasif baku pada percobaan selanjutnya. Halini dipergunakan untuk mempelajari pengaruh variabelwaktu penahanan dari ] sampai 100 jam (Iuas benda masing-masing 5,0 dan 30,0 cm2) terhadap pertumbuhan korosisumur dan harga ESP.MAX.

HASIL DAN PEMBAHASANDari serangkaian penelitian -penelitian yang telah

dilakukan di sini, hasil-hasil dan pembahasannya akandisajikan seperti dibawah ini.

Hubungan antara penahanan potensial sistem di di daerahkatodik selama satu jam dengan harga Esp daD kedalaman

korosi sumur maksimum.Dari penahanan potensial sistem didaerah katodik

selama I jam akan berpengaruh pada pembentukan hargaEsp dan awal pembentukan korosi sumur. Hal ini dapatdipelajari dari Gambar 2 yang menunjukkan hubungan antarawaktu celup dengan harga Esp yang dicapai setelah penahanpotensial sistem selilma 1 jam di potensial katodik.

Di dalam Gambar 2, ditunjukkan tabel hubungananatara EHo,ding"h (potensiallaku pasifselama I jam), ESP.MAX(potensial spontan maksimum) dan Pit (kedalamanmaksimum korosi sumur) yang merupakan rangkuman hasil

PeRIrXBng/1.,"on,I

Vol. No.2, Pebruari 2000, ha/,' 5-9

ISSN,' 1411-1098

Jurnal Sa ins Materi IndonesiaIndonesian Journal of Materials Science

Dari Gambar 3a dan 3b, terlihat tabel yang

menunjukkan hubungan antara waktu penahanan pacta

potensial- 750 m V, harga ESp.MAX dan kedalaman korosi sumur

maksimum.

Dari tabel dapat dipelajari bahwa semakin lama waktu

penahanan pada potensial- 750 m V , maka harga ESP,MAX clan

kedalaman korosi sumur semakin tinggi. Hal ini dapat

dijelaskan bahwa pacta waktu penahanan yang lebih lama

di daerah katodik, memungkinkan lapisan pasif yangterbentuk semakin tebal. Akibat selanjutnya, pacta saat

sistem dibebaskan daTi pengaruh potensiostat, potensialsistem melemah secara spontan daD akan mencari

kesetimbangan potensial barn. Pacta saat potensial melemah

secara spontan ini dapat memecahkan lapis lindung pasif

yang telah terbentuk, sehingga sistem melonjak melewati

potensial kritis terbentuknya korosi sumur (V c) yang

besarnya -490 m V. Potensial maksimum yang dicapai setelah

sistem dibebaskan daTi penahanan potensial di daerah

katodik ini disebut Esp MAX' Hubungan antara harga Esp MAX

dengan waktu penahanan daTi 1 sampai 100 Jam

pada-750mV ditunjukkan padaGambar4 dibawah ini.

tabel juga dapat dipelajari bahwa ada keterkaitan antaraESP,MAX dengan kedalaman maksimum korosi sumur yaitusemakin tinggi harga Esp,MAX semakin dalam pula kedalamanmaksimum korosi sumur. Dari hasil percobaan ini akandiambil potensiallaku pasif yang memberikan harga ESP,MAXterbesar yaitu -750 m V sebagai dasar penelitian lebih lanjutdibawah ini.

Hubungan Kotara varia bel waktu laku pasifpada-750 mV

terhadap ESP,MAXdan kedalaman maksimum korosisumur.

pengaruh laku pasifpada potensial-750 mV dengan

waktupenahanan 1,5, 10, 15,20,60dan 100jamterhadappembentukan ESP,MAX dan kedalaman maksimum korosisumur pada luas benda uji 5 cm2, ditunjukkan pada Gambar3a dan untuk luas benda uji 30,0 cm2 di tunjukkanpada Gambar 3b.

Gambar 4. Perbandingan hubungan antara E,'!"MAX dengan

b. luas benda uji 30,0 cm'

Dari Gambar 4, terlihat bahwa harga ESPMAX yangdicapai pada laku pasif di daerah katodik :'-750 mYmerupakan fungsi dari lama waktu penahanan semakin lamawaktu penahan di daerah katodik, akan semakin tinggi hargaEsp,MAX yang dicapai. Hal ini berlaku untuk benda uji denganluas permukaan 5,0 cm2 maupun 30,0 sm2. Demikianjugaperbandingan hubungan antara kedalaman korosi sumurmaksimum yang dicapai dengan waktu penahanan dari Ihingga 100 jam, menunjukan gejala yang sarna dan dapat dipelajari dari Gambar 5,

Apabila data-data ESPMAX dan kedalaman korosisumurmaksimum untuk luas benda uji 5,0 cm2dan 30,0 cm2diplot dalam satu grafik, maka hasilnya dapatdilihat padaGambar 6. Dari gambar, hubungan antara ESP,MAX dan

Gambar-3. Hubungan an tara potensial spontan denganwaktu celup sesudah penahanan potensial pada -750 mY

selama 1 jam hingga 100 jam

R

waktu penahanan pada -750 mY untuk luas benda uji 5,0dan 30,0 cm2.

Pengaruh Laku Pasif Pada Pertumbuhan Korosi Sumur Baja Karbon Da/am Larutan Pekat LiBr Yang Mengandung LiOH danLiND, (Harsisto)

2. Penambahan waktu penahanan pada pretreatmenpotensial pada -750(m V vs SCE, R.n dapat meningkatkanharga ESp MAX daD kedalaman korosi sumur maksimum,

3. Luas benda uji menentukan harga ESP,MAX daD kedalamankorosi sumur, makin luas benda uji makin tinggi hargaESP,MAX maupun kedalaman korosi sumur maksimum.Disamping hal tersebut, kedalaman korosi sumur jugaditentukan olehjumlah sumur yang terbentuk,

4. Harga ESP,MAX yang dicapai menentukan pertumbuhankorosi sumur, semakin tinggi harga ESP.MAX di atas hargaV c (potensial kritis korosi sumur) semakin dalam korosisumur yang terbentuk.

Gambar 5. Perbandingan an tara kedalaman korosi sumurmaksimum dengan waktu penahanan pada -750 mY. DAFT AR ACUAN

[I]. HARSISTO, S.OKA Y AMA and S. TSUJIKA W A,I 988,Inhibitor korosi baja karbon dalam larutan pekatLiBr pada titik didihnya, Proceding ofBoshoku gijutsu

Tokyo.[2]. HARSISTO and S.TSUJIKAWA,1993, Corrosion

cotrol of Carbon Steel in Concentrated LiBr AbsortionRefrigeration System at Elevated Temperature,Proceding of Asia Pacific Workshop, Bandung.

[3]. HARSISTO, 1997, The effect of Potential Pretreat-ment on Initial Pitting Corrosion Formation of Car-bon Steel in High Temperature and HighConcrentrated LiBr Containing LiOH and Li2CrO 4 in-hibitors, Proceding of the 10m Asia Pacific CorrosionControl Conference, Kuta-Bali.

[4]. Y. HISAMA TSU et.al., 1974, Localized Corrosion,

NACE3,p24.[5]. M.J.SMIALOWSKA et aI, 1972, Corrosion science

Vol.12,p925[6]. T. YOSHI et,al, 1972, Japan Ins.Metals Vol.36,p 750.[7]. T.ISHIKA W A et aI, I 962,Proc. I st Intern.Congress

Met.Corp.l04[8]. B.E.WILDEetal.1970,J.Electrochemical,Soc.Vol.II7,

p.775[9]. M.SMIALOWSKAetal.I970,Brit.CorJ.Vol.5,p.159[10]. FONTANAM.G.etal, 1978, Corrosion Engineering,

2nd edition.[11]. DOCKUS et ai, 1962, Corrosion Inhbitor in Lithium

Bromide Adsortion Refriferation System, AshareJuornal.

Gombar 6. Perbandingan antara harga ESP,MAX pada lakupasif potensial selama I jam hingga 100 jam pada -750 mYdengan harga kedalaman korosi sumur,

kedalaman korosi sumurmaksimum mendekati fungsi linier.Ketidak sempumaan fungsi liniertersebut, dipengaruhi olehjumlah korosi sumur yang ada. Apabila ditinjau daTi luaspermukaan benda uji, maka harga Esp MAX clan hargakedalaman korosi sumur yang dicapai untuk luaspermukaan benda uji 30,0 cm2lebih tinggi daTi pada untukluas benda uji 5,0 cm2. Hal ini dapat dijelaskan bahwategangan lapis lindung pasif yang terbentuk pada luasbenda uji 30,0 cm21ebih besar daTi pada yang 5,0 cm2.

KESIMPULAN

Dari hasil penelitian dan pembahasan yang disajikandi atas dapat ditarik kesimpulan seperti dibawah ini :1. Harga ESp MAX dan harga kedalaman korosi sumur

maksimum daTi sistem baja karbon yang dicelup dalamlarutan uji 60% LiBr + 0,2% LiDH + 0,2% LiND) dapatdicapai denganpotensiallakupasifpada-750 mY.

9