pengaruh variasi bentuk dan ukuran goresan pada lapis ... · • material uji dianggap homogen. ......

Pengaruh Variasi Bentuk dan Ukuran Scratch Polyethylene Wrap Terhadap Proteksi Katodik Anoda Tumbal Al-Alloy pada Baja AISI 1045 di Lingkungan Air Laut

Moch. Novian Dermantoro NRP. 2708100080 Dosen Pembimbing Ir. Muchtar Karokaro, M.Sc. NIP. 1947 07 17 1978 01 1001

Selasa, 17 Juli 2012

Latar Belakang

BAJA

DILAPISI POLYETHYLENE

TIMBUL SCRATCH

DAMPAK TERHADAP PROTEKSI KATODIK

LINGKUNGAN AIR LAUT

ANODA TUMBAL

bagaimana pengaruh bentuk dan ukuran scratch polyethylene wrap terhadap proteksi katodik anoda tumbal Aluminium Alloy pada baja AISI 1045 di lingkungan air laut.

Rumusan Masalah

Batasan Masalah • Material uji dianggap homogen. • Kehalusan permukaan pada material uji dianggap tidak

berpengaruh pada perilaku korosi yang terjadi. • Adanya arus liar (stray current) diabaikan dalam

perhitungan. • Lingkungan uji tidak berubah saat pengujian menyangkut

temperatur, pH, dan bebas dari mikroorganisme.

• Mempelajari pengaruh bentuk scratch polyethylene wrap pada baja AISI 1045 terhadap proteksi katodik anoda tumbal Aluminium Alloy di lingkungan air laut.

• Mempelajari pengaruh ukuran scratch polyethylene wrap pada baja AISI 1045 terhadap proteksi katodik anoda tumbal Aluminium Alloy di lingkungan air laut.

• Mempelajari terjadinya korosi pada baja AISI 1045 dengan lapis lindung polyethylene wrap yang tidak sempurna.

Tujuan Penelitian

Manfaat Penelitian

Manfaat dari penelitian ini adalah untuk mengetahui batas toleransi bentuk dan ukuran scratch polyethylene terhadap proteksi katodik anoda tumbal Al Alloy pada baja AISI 1045 di lingkungan air laut.

Korosi

Korosi didefinisikan sebagai proses perusakan atau degradasi sebuah material logam akibat reaksi dengan lingkungan (Fontana, 1987)

Korosi juga merupakan kebalikan dari metalurgi ekstraksi

Menurut jenis reaksinya dapat digolongkan sebagai chemical corrosion dan korosi elektokimia electrochemical corrosion (Sulistijono, 1999)

Mekanisme Korosi

Fe Fe2+ + 2e- (reaksi oksidasi) Fe2+ + 2OH- Fe(OH)2 (terbentuk karat / anoda [A] terkorosi) 2H+ + 2e- H2 (terbentuk gelembung gas H2, katoda [K] terproteksi)

K A

Jenis Korosi

Uniform Corrosion

Galvanic Corrosion

Crevice Corrosion

Pitting Corrosion

Selective Leaching

Intergranular Corrosion

Fretting Corrosion

Stress Corrosion Cracking

Hydrogen Induced Cracking

Fatigue Corrosion

Erosion

Cavitations

Faktor yang Mempengaruhi Laju Korosi

Keberadaan gas terlarut (O2, CO2)

Temperatur

pH

Adanya Sulfate Reducing Bacteria

Keberadaan padatan terlarut (Cl, CO3, SO4)

Impurities

Kecepatan fluida / elektrolit

Konsentrasi elektrolit

Pencegahan Korosi

Desain Komponen

Proteksi Katodik

Arus Paksa (Impressed Current)

Anoda Tumbal (Sacrificial Anode)

Proteksi Anodik

Chemical Inhibitor

Coating

Proteksi Katodik Anoda Tumbal

Menggunakan prinsip sel galvanis

Ada perbedaan potensial standar antara logam yang dilindungi (katoda) dan yang dikorbankan (anoda)

Potensial standar anoda lebih rendah dari katoda

Cocok untuk struktur yang kecil seperti underground pipeline dan offshore pipeline

Anoda yang sering digunakan adalah Mg, Al, Zn

Elektroda Acuan

Pada lingkungan air laut, elektroda acuan yang biasa digunakan adalah elektroda Cu-CuSO4, elektroda Ag-AgCl2, dan elektroda Zn.

Elektroda Referensi

Potensial Terkorosi Potensial Optimum Potensial Overproteksi

Cu-CuSO4 -0,65 V atau lebih -0,85 V sampai -1,0 V -1,05 V atau lebih Ag-AgCl2 -0,60 V atau lebih -0,80 V sampai -0,95 V -1,00 V atau lebih Zn +0,45 V atau lebih +0,150 V sampai +0,250 V +0,10 V atau kurang

Polyethylene (PE) Merupakan golongan thermoplastics

Sering digunakan sebagai bungkus plastik, peredam getaran, insulasi panas, dan wrapping pipa-pipa industri

Polyethylene Wrap Salah satu jenis coating dengan polymer

Digunakan secara simultan dengan proteksi katodik

Kedap air

Lingkungan Air Laut

Air laut mengandung 3,5% garam-garaman, gas-gas terlarut, bahan-bahan organik dan partikel-partikel tak terlarut.

Garam-garaman utama yang terdapat dalam air laut adalah

klorida (55%)

natrium (31%)

sulfat (8%)

magnesium (4%)

kalsium (1%)

potasium (1%)

sisanya (kurang dari 1%) terdiri dari bikarbonat, bromida, asam borak, strontium dan florida.

Baja AISI 1045

Baja AISI 1045 tergolong dalam kelompok medium carbon steel dengan kandungan karbon sebesar 0,43% - 0,50%. Baja ini banyak digunakan sebagai komponen-komponen penunjang produksi di industry, seperti pipa atau vessel. Komposisi kimia dari baja AISI 1045 adalah sebagai berikut:

Tabel 2.2. Komposisi Kimia Baja AISI 1045

Unsur % C 0.43 – 0.50

Mn 0.6 – 0.9 S 0.050 P 0.040

Anoda Aluminium Alloy

Anoda alumiuium adalah anoda yang paling sering digunakan pada system proteksi katodik anoda tumbal pada lingkungan air laut. Berikut adalah material properties dari anoda aluminium.

Spesifikasi Nilai

Tegangan Dorong (V) 0,3

Efisiensi arus (%) 50 - 95

Densitas (g/m3) 2.7

Kapasitas arus (A.h/kg) 2700

Pengausan(kg/A.tahun) 3,24

Pengausan (m3/A.tahun) 1,180 x 10-3

Keluaran Arus (A/m2) 6,5

Potensial larutan vs CSE (Volt) -1,1

Diagram Alir Mulai

Preparasi baja AISI 1045

Preparasi Anoda Tumbal

Penimbangan berat awal anoda

Pemasangan polyethylene

Pemberian scratch

Menghubungkan baja berlapis PE dengan

anoda tumbal

Proses Imersi ke dalam media air laut

A

Preparasi Air Laut

Cont’d

Pengukuran Arus dan Potensial

Penimbangan Berat Akhir

Spesimen Anoda

Analisa Data dan Pembahasan

Kesimpulan

Selesai

A

Pengamatan Makro Katoda dan

Anoda

Material Penelitian

Material yang digunakan dalam penelitian ini adalah

Baja AISI 1045

Polyethylene

Anoda Tumbal Aluminium Alloy

Peralatan

Peralatan yang digunakan dalam penelitian ini adalah :

1. Mesin potong untuk memotong material

2. Wadah untuk menyimpan air laut

3. Timbangan elektronik untuk menimbang material uji

4. Digital multitester untuk mengukur potensial dan arus

5. Penggaris sebagai alat ukur

6. Kabel atau kawat tembaga sebagai penghubung baja dengan anoda

7. Air laut sebagai media korosif

8. Elektroda acuan Cu-CuSO4

9. Kamera digital untuk foto makro

Langkah langkah pelaksanaan penelitian

• Preparasi media air laut Media yang digunakan adalah air laut yang di ambil dari air laut di dekat pantai Kenjeran.

• Preparasi spesimen uji Spesimen Katoda Preparasi spesimen untuk katoda yaitu Baja AISI 1045. Dilakukan pemotongan dengan mesin potong dengan dimensi spesimen P = 100 mm, L = 50 mm, dan tebal = 16 mm.

50 m

m

100 mm

Pemberian variasi scratch

•ukuran p = 25 mm l = 2 mm • Bentuk Rectangular

2 m

m

25 mm

•ukuran p = 25 mm l = 4 mm

4 m

m

25 mm

Cont’d

10 m

m

25 mm

•ukuran p = 25 mm l = 10 mm

• Bentuk Circular •ukuran d = 7,96 mm

7,96 mm

Cont’d

11,28 mm

•ukuran d = 7,96 mm

•ukuran d = 11,28 mm

17,84 mm

Cont’d

Spesimen Anoda

Preparasi spesimen untuk katoda yaitu Aluminium Alloy. Dilakukan pemotongan dengan mesin potong dengan dimensi masing masing anoda yaitu (40 mm x 20 mm x 10 mm).

40 mm

20 m

m

Melakukan Pengujian Korosi

Pengujian korosi dilakukan dengan metode uji imersi yaitu dengan memasangkan katoda dengan anoda yang kemudian dihubungkan dengan kabel tembaga. Setelah katoda dan anoda terhubung, dilakukan uji imersi ke dalam lingkungan air laut pada kedalaman yang sama untuk masing-masing spesimen. Proses imersi ini berlangsung selama 20 hari dan 40 hari dengan pengambilan data setiap 4 hari sekali secara periodik.

Baja AISI 1045

Polyethylene Wrap

Anoda Tumbal

Kabel Tembaga

Air Laut

Perolehan Data

Pengukuran potensial proteksi katoda dan arus galvanik Pengukuran dilakukan selama satu jam pertama setelah proses uji celup, selanjutnya dilakukan pencatatan data dengan range waktu setiap 4 hari selama 20 hari dan 40 hari. Pengukuran dilakukan dengan menghubungkan baja dan anoda Alumunium dengan elektroda acuan Cu-CuSO4 dalam lingkungan media air laut. Digunakan Multimeter untuk mengukur potensial proteksi dan arus galvanik yang keluar. Pengukuran potensial proteksi dan arus galvanik dilakukan sesuai standar NACE RP-0169.

Cont’d

Penimbangan berat anoda Proses penimbangan berat anoda dilakukan untuk mengetahui berat spesimen yang hilang (weight loss). Proses penimbangan bisa dilakukan menggunakan timbangan elektronik dan hanya bisa dilakukan ketika telah mengalami proses imersi selama 20 hari dan 40 hari. Pengamatan makro pola korosi pada katoda dan anoda Dilakukan pengamatan makro pola korosi pada baja yang dilapisi scratch dengan masing-masing dimensi dan bentuk scratch. Selanjutnya dilakukan pengamatan pola korosi terhadap masing-masing anoda. Porses pengamatan bisa dilakukan menggunakan foto makro setelah uji imersi selama 20 hari dan 40 hari.

Hasil Pengukuran Potensial dan Arus selama 20 hari

Scratch Rectangular, Ukuran p = 25 mm, l = 2 mm Terendah = -1,14 V Tertinggi = -1,00 V Rata2 = -1,115 V

Terendah = 4,31 mA Tertinggi = 4,79 mA Rata2 = 4,523 mA


Scratch Rectangular, Ukuran p = 25 mm, l = 2 mm Terendah = -1,14 V Tertinggi = -1,00 V Rata2 = -1,086 V



Scratch Rectangular, Ukuran p = 25 mm, l = 4 mm

Terendah = -1,14 V Tertinggi = -1,00 V Rata2 = -1,112 V





Terendah = 3,97 mA Tertinggi = 4,52mA Rata2 = 4,188 mA




Terendah = 4,01 mA Tertinggi = 4,52mA Rata2 = 4,359 mA


Scratch Circular, Ukuran d = 7,96 mm




Tanpa Scratch




Tanpa Polyethylene Wrap



Hasil Uji Pencelupan Anoda

Scratch Rectangular, Ukuran p = 25 mm, l = 2 mm Waktu (hari)

Berat awal (g)

Berat akhir (g)

Berat hilang (g)

Laju korosi Anoda (mpy)

20 22,8137 22,7734 0,0403 3,83143 40 21,9510 21,8966 0,0544 2,58598


Berat awal (g)

Berat akhir (g)

Berat hilang (g)


20 23,1832 23,1335 0,0497 4,72512 40 23,1543 23,0995 0,0548 2,60499


Berat awal (g)

Berat akhir (g)

Berat hilang (g)


20 23,2409 23,1066 0,1343 12,76827 40 22,8175 22,6335 0,1840 8,74699

Scratch Circular, Ukuran d = 7,96 mm Waktu (hari)

Berat awal (g)

Berat akhir (g)

Berat hilang (g)


20 22,6779 22,6542 0,0237 2,25322 40 21,8624 21,8109 0,0515 2,44812


Berat awal (g)

Berat akhir (g)

Berat hilang (g)


20 22,6920 22,6401 0,0519 4,93428 40 23,4511 23,3973 0,0538 2,55746


Berat awal (g)

Berat akhir (g)

Berat hilang (g)


20 22,8672 22,8018 0,0654 6,21776 40 22,1427 22,0690 0,0737 3,50343

Tanpa Scratch Waktu (hari)

Berat awal (g)

Berat akhir (g)

Berat hilang (g)


20 23,6264 23,6161 0,0103 0,97925 40 22,2985 22,2881 0,0104 0,49438


Waktu (hari)

Berat awal (g)

Berat akhir (g)

Berat hilang (g)


20 22,7310 22,6688 0,0622 5,91353 40 22,6790 22,5994 0,0796 3,78390

Hasil Foto Makro Katoda dan Anoda


Scratch Rectangular, Ukuran p = 25 mm, l = 4 mm 20 hari 40 hari

20 hari 40 hari



Scratch Circular, Ukuran d = 7,96 mm 20 hari 40 hari

20 hari 40 hari




20 hari 40 hari


Tanpa Scratch

Tanpa Polyethylene Wrap 20 hari 40 hari

20 hari 40 hari



Scratch Rectangular, Ukuran p = 25 mm, l = 4 mm 20 hari 40 hari

20 hari 40 hari




20 hari 40 hari


Tanpa Scratch

Tanpa Polyethylene Wrap 20 hari 40 hari

20 hari 40 hari

Tabel Perbandingan Hasil Potensial Proteksi, Arus Galvanik, Berat Hilang dan Laju Korosi Anoda

Bentuk dan Ukuran Scratch Waktu Potensial Proteksi (V)

Arus Galvanik (mA)

Berat hilang (gr)

Laju Korosi Anoda(mpy)

Rectangular, p = 25 mm l = 2 mm 20 hari -1,115 4,523 0,0403 3,83143 40 hari -1,086 4,299 0,0544 2,58598



Circular, d = 7,96 mm 20 hari -1,098 4,335 0,0237 2,25322 40 hari -1,093 4,287 0,0515 2,44812



Tanpa Scratch 20 hari -1,117 4,325 0,0103 0,97925 40 hari -1,114 4,239 0,0104 0,49438

Tanpa Pemasangan Polyethylene Wrap

20 hari -0,862 4,003 0,0622 5,91353 40 hari -1,020 4,485 0,0796 3,78390

Kesimpulan

1. Pada bentuk scratch rectangular dengan pencelupan selama 20 hari, semakin besar ukuran scratch, maka potensial proteksi semakin naik, arus galvanik semakin turun, dan laju korosi anoda semakin naik. Sedangkan pada pencelupan selama 40 hari, semakin besar ukuran scratch, maka potensial proteksi semakin naik, arus galvanik semakin naik, dan laju korosi anoda semakin naik.

2. Pada bentuk scratch circular dengan pencelupan selama 20 hari, semakin besar ukuran scratch, maka potensial proteksi semakin naik, arus galvanik semakin turun, dan laju korosi anoda semakin naik. Sedangkan pada pencelupan selama 40 hari, semakin besar ukuran scratch, maka potensial proteksi semakin turun, arus galvanik semakin naik, dan laju korosi anoda semakin naik.

3. Pada bentuk scratch rectangular mempunyai laju korosi anoda yang lebih tinggi daripada bentuk scratch circular.

4. Pola korosi yang terlihat pada baja adalah uniform corrosion terutama pada area scratch. Sedangkan pola korosi yang terlihat pada anoda adalah cenderung pitting corrosion.

Saran

1. Pengujian selanjutnya bisa dilakukan dengan menggunakan bahan pelapis yang lainnya.

2. Untuk penelitian lebih lanjut, dapat dilakukan dengan memvariasikan pada kondisi lingkungan seperti salinitas dan temperatur air laut.

pengaruh variasi bentuk dan ukuran goresan pada lapis ... · • material uji dianggap homogen. ......

Documents