studi inhibitor korosi berbahan dasar imidazolin

Studi Inhibitor Korosi Berbahan Dasar Imidazolin Menggunakan Polarisasi Tafel

Rodax Jimmy Wibawa Hutasoit, Andi Rustandi

Departemen Teknik Metalurgi dan Material, Fakultas Teknik, Universitas Indonesia, Kampus Baru UI Depok,

Depok, 16436, Indonesia

Email: [email protected]

Abstrak

Laju korosi dari inhibitor dengan bahan dasar Imidazoline pada baja API 5-L Grade B dalam lingkungan NaCl 3,5% diinvestigasi dengan menggunakan metode polarisasi Tafel. Senyawa Imidazoline yang berhasil teradsorpsi ke permukaan logam diselidiki dengan menggunakan pengujian FTIR. Efisiensi inhibisi inhibitor Imidazoline bergantung pada konsentrasi inhibitor yang diberikan. Efisiensi optimum yang diperoleh 64,80 % dengan konsentrasi optimum 150 ppm. Inhibitor Imidazolin yang diselidiki merupakan jenis inhibitor campuran. Inhibitor Imidazoline juga dikatakan sebagai inhibitor korosi karena terbukti dapat menurnkan laju korosi.

Study For Imedazolin-based Corrosion Inhibitor Using Tafel Polarization Method

Abstract

The corrosion rate from Imidazoline-based inhibitors on API 5-L Grade B steel at NaCl 3,5% environtment were investigated using the Tafel Polarization method. The Imidazoline compounds that successfully absorbed onto steel surface were investigated using the Fourier Transform Infra Red (FTIR). Imidazolin’s efficiency depends on the concentration that given onto environtment. The highest efficiency of Imidazoline inhibitor is 64,80% with the optimize concentration 150 ppm. The investigated Imidazoline inhibitors were proven as the corrosion inhibitors because it can reduces the corrosion rate. Imidazoline inhibitors are also mixed type inhibitors.

Keywords: Tafel polarization, corrosion inhibitor, Imidazoline compounds, carbon steel, mixed inhibitors.

Studi inhibitor..., Rodax Jimmy Wibawa, FT UI, 2014

1. Pendahuluan

Meningkatnya jumlah kebutuhan terhadap bahan bakar dapat dikaitkan sejalan

dengan meningkatnya jumlah kebutuhan terhadap konsumsi energi. Salah satu jenis sumber

energi yang paling banyak diminati secara luas didunia adalah minyak dan gas karena dinilai

masih memegang peranan penting dalam aspek perekonomian. Di Indonesia, tercatat sekitar

7% terjadi peningkatan konsumsi energi rata-rata dalam kurun waktu 10 tahun[1]. Hal ini akan

memicu semakin banyaknya pembangunan-pembangunan sektor minyak dan gas serta

peningkatan konsumsi terhadap energi yang akan digunakan.

Secara umum, peralatan dan instrumen yang digunakan dalam kegiatan operasional

produksi minyak dan gas secara keseluruhan berbahan dasar logam. Peralatan dan instrumen

logam ini tentu tidak luput dari degradasi material. Salah satu faktor yang menjadi penyebab

kegagalan komponen atau peralatan dalam industri minyak dan gas diakibatkan oleh korosi.

Fenomena korosi secara umum merupakan peristiwa alami yang terjadi pada material logam

dan fenomena ini tidak dapat dihindari. Namun, peristiwa atau fenomena korosi ini dapat

diminimalkan dengan pengendalian laju korosi. Salah satu cara yang dapat dilakukan untuk

mengendalikan laju korosi adalah dengan menggunakan inhibitor. Inhibitor merupakan

senyawa kimia yang memiliki fungsi untuk menurunkan laju korosi dari suatu material.

Dengan menambahkan inhibitor ke dalam suatu material, diharapkan laju penyerangan

lingkungan terhadap material logam tersebut dapat direduksi secara efektif[4].

Pada aplikasinya, inhibitor ini banyak digunakan industri-industri minyak dan gas

untuk mengontrol atau menurunkan laju korosi internal yang terjadi dibagian dalam pipa

penyalur. Salah satu inhibitor korosi yang sering digunakan pada industri-industri minyak dan

gas adalah Imidazolin. Senyawa imidazoline adalah senyawa organik yang memiliki dua atom

nitrogen yang terikat dalam suatu cincin lima [5]. Struktur molekul dari senyawa imidazoline

umumnya memiliki tiga bagian yang berbeda, diantaranya, lima cincin atom dengan dua

nitrogen atom, rantai pendant sebagai gugus hidrofilik dan rantai panjang hidrokarbon sebagai

gugus hidrofobik[7].

Jenis baja API 5-L merupakan material yang sangat banyak digunakan sebagai pipa

penyalur minyak di industri-industri migas. Baja ini sangat rentan terserang korosi pada

bagian dalam karena fluida yang dibawanya. Untuk itu, dilakukanlah studi pengaruh

penambahan inhibitor korosi berbahan dasar Imedazolin pada baja API 5-L dalam NaCl 3.5%.


2. Dasar Teori 2.1. Inhibitor Korosi

Inhibitor merupakan sebuah substansi kimia yang apabila ditambahkan kedalam suatu

lingkungan akan menurunkan laju penyerangan atau korosinya terhadap suatu material yang

ada pada lingkungan korosif tersebut[8]. Penambahan inhibitor ini dilakukan dengan

konsentrasi yang sangat rendah, biasanya dalam ppm atau mg/L. Dengan penambahan

inhibitor ini, nantinya justru akan terjadi reaksi antarmuka pada material logam dengan

lingkungannya, sehingga terbentuk lapisan protektif pada material logam yang akan

melindungi material logam tersebut dari reaksi korosi selanjutnya. Metode inhibisi dengan

inhibitor korosi telah banyak dilakukan pada industri-industri penghasil minyak dan gas,

karena dengan metode ini diyakini dapat mengendalikan laju korosi pada bagian dalam pipa.

2.2. Klasifikasi Inhibitor Korosi 2.2.1 Inhibitor Organik

Secara umum, inhibitor jenis ini mempengaruhi seluruh permukaan dari material

logam yang terkorosi bila diberikan konsentrasi yang cukup. Inhibitor melindungi material

logam dengan membentuk lapisan hidrofobik pada permukaannya. Keefektifannya sangat

ditentukan daripada struktur molekul, afinitas terhadap permukaan logam serta komposisi

kimianya[7].

2.2.2 Inhibitor Anorganik

Inhibitor jenis ini secara umum dapat berbentuk seperti garam kristalin, seperti fosfat, molibdat, ataupun natrium kromat. Anion negatif yang dikandung daripada senyawa anorganik ini nantinya akan memiliki fungsi utama dalam menginhibisi. Senyawa yang tergolong ke dalam inhibitor anorganik meliputi fosfat, nitrit, kromat, silikat, nitrat, dan molibdat. Karena senyawa yang terkandung dalam inhibitor ini terdiri dari senyawa-senyawa kimia yang bersifat racun, penggunaan akan inhibitor ini mulai ditinggalkan.

2.2.3 Inhibitor Katodik

Pada jenis inhibitor ini, mekanismenya yaitu dengan cara memperlambat reaksi

katodik pada suatu material logam serta membentuk presipitat disekitar katoda yang nantinya

akan meningkatkan impedansi permukaan dan membatasi difusi pereduksi terhadap logam

tersebut.

2.2.4 Inhibitor Anodik


Secara umum, inhibitor ini aplikasinya paling banyak digunakan pada instrumen-

instrumen untuk sistem pendingin seperti inhibitor kromat yang sampai saat ini dipakai

dengan variasi aplikasi seperti sirkulasi sistem pendinginan. Akan tetapi, penggunaan

inhibitor jenis ini perlu diawasi dan dikontrol dengan ketat, karena dengan penambahan

inhibitor jenis ini dapat menyebabkan terjadinya korosi sumuran

2.2.5 Inhibitor Campuran

Pada inhibitor jenis ini berperan untuk menurunkan laju korosi yaitu dengan cara

mereduksi kedua reaksi katodik dan anodik. Inhibitor ini melindungi logam dari korosi

dengan tiga kemungkinan cara, yaitu adsorpsi kimia, fisika, dan pembentukan lapisan.

2.2.6 Mekanisme Inhibisi

Secara umum, inhibitor organik menginhibisi logam dari korosi dengan cara proses

adsorpsi pada permukaan logam. Senyawa organik mengandung atom N, O, dan S serta ikatan

ganda pada molekul yang memfasilitasi proses adsorpsi pada permukaan logam [10].

Kehadiran heteroatom pada senyawa organik menyebabkan proses adsorpsi pada permukaan

logam yang dapat mengurangi proses disolusi logam [11]. Efisiensi dari senyawa imidazoline

tergantung dari kehadiran densitas elektron di sekitar heteroatom, jumlah senyawa aktif

molekul adsorpsi dan densitas muatannya, ukuran molekul, tipe adsorpsi dan pembentukan

logam kompleks [12].

2.2.7 Imidazolin

Senyawa imidazoline adalah senyawa organik yang memiliki dua atom nitrogen yang

terikat dalam suatu cincin lima[5]. Struktur molekul dari senyawa imidazoline umumnya

memiliki tiga bagian yang berbeda, diantaranya, lima cincin atom dengan dua nitrogen atom,

rantai pendant sebagai gugus hidrofilik dan rantai panjang hidrokarbon sebagai gugus

hidrofobik [6].


Gambar 2. 1 Struktur Kimia Imidazoline Secara Umum [14]

Mekanisme inhibisi dari imidazoline dapat digambarkan sebagai berikut [15]

• Gugus utama (bagian A) mendorong terbentuknya ikatan molekul yang kuat ke

permukaan logam dan menghasilkan susunan lapisan yang terdiri dari satu atau lebih

layer.

• Pasangan molekul tunggal pada –CH2CH2-NH2 dari gugus pendant (bagian B) dapat

membantu meningkatkan adsoprsi molekul ke permukaan logam sehingga

meningkatkan kemampuan inhibisi korosi.

• Rantai hidrokarbon (bagian C) menyelimuti permukaan logam sehingga permukaan

logam bersifat hidrofobik.

2.3 Persamaan Tafel

Seperti dijelaskan sebelumnya, ketika penyimpangan potensial semakin menyimpang jauh dari titik ekuilibrium, nilai η dan i akan memasuki daerah tafel. Hal ini terjadi ketika nilai η > 120 mV[17] atau disebut penyimpangan tinggi. Dari persamaan Butler-Volmer akan didapat persamaan tafel dengan melakukan penurunan persamaan dengan mendapatkan hubungan logaritmik antara arus dengan potensial. Terdapat dua area tafel untuk penurunan, dapat menggunakan salah satu area, pada penurunan ini menggunakan penurunan dari ηc.

=

-‐

(1)

(2)

(3)


Dari persamaan (3) di dapat suatu persamaan garis lurus, maka di dapat nilai gradien

yaitu nilai b. Nilai b adalah :

Nilai b dari hasil penurunan persamaan Butler-Volmer kemudian di aplikasikan pada kurva tafel, seperti pada gambar berikut :

Gambar 2. 1 Kurva Ekstrapolasi Tafel

Maka di dapat nilai b sebagai konstanta tafel sebagai berikut :

Dari persamaan (3) pula di dapat persamaan tafel, yaitu :

Slope dari kurva tafel adalah parameter yang tidak bergantung pada luas permukaan

elektroda. Penggunaan tafel digunakan pada saat laju reaksi maju sangat tinggi, dan laju

reaksi mundur diabaikan. Penggunaan tafel dilakukan apabila pada saat penyimpangan

y = a + b x


potensial tinggi atau polarisasi tinggi, karena ketika nilai polarisasi rendah, maka yang

muncul dari tren dari arus adalah linier.

2.4 Fourier Transform Infra Red

Untuk mengetahui gugus fungsi yang terkandung dalam suatu molekul dapat dilakukan

dengan metode pengujian Fourier Transform Infra Red (FTIR). Dengan mengukur spektrum

dari gelombang berdasarkan respons dari radiasi elektromagnetik maka tiap-tiap gugus fungsi

akan menagkap frekuensi dari radiasi elektromagnetik pada daerah spektrum inframerah.

Vibrasi dari molekul merupakan respons daripada radiasi elektromagnetik. Vibrasi dari

molekul berupa perubahan bentuk dari ikatan regang molekul, ikatan lengkung molekul atau

perputaran disekitar ikatan tunggal.

Hasil daripada serapan dari spektrum inframerah pada sebuah gugus fungsi yang

dihasilkan adalah nilai frekuensi vibrasi, biasanya dapat dinyatakan dalam panjang

gelombang, sementara untuk intensitas serapannya dinyatakan dengan transmitansi. Untuk

tiap-tiap gugus fungsi dihasilkan vibrasi molekul yang berbeda-beda dengan yang lainnya.

Hal ini menyebabkan frekuensi yang berbeda pula.

3. Metodologi Penelitian

Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh penambahan inhibitor Imidazoline

sebagai inhibitor korosi dalam menghambat laju korosi. Inhibitor Imidazoline ini kemudian

divariasikan kedalam larutan NaCl 3,5% sebanyak 1000ml. Sampel yang akan diujikan

diresin terlebih dahulu. Setelah proses mounting berhasil dilakukan, dilakukan perendaman

terhadap sampel pada larutan NaCl 3,5% 1000ml selama 60 menit, kemudian setelah

direndam 60 menit dilakukan penambahan variasi inhibitor Imidazoline masing-masing

selama 30 menit. Hal ini bertujuan agar mengkondisikan keadaan yang sebenarnya pada

aplikasinya. Pengujian polariasi dengan metode Tafel dilakukan untuk mengetahui laju

korosi pada material API 5-L dengan dan tanpa pemberian inhibitor Imidazolin. Pengujian

FTIR dilakukan untuk mengetahui gugus fungsi yang terdapat pada inhibitor Imidazoline.

Pengujian FTIR bertujuan untuk menentukan gugus fungsi daripada senyawa inhibitor.

Pengujian FTIR ini dilakukan berdasarkan standar ASTM E1944 (Standard Practice for

Describing and Measuring Performance of Laboratory Fourier Transform Near-Infrared

(FT-NIR) Spectrometers: Level Zero and Level One Tests). Pengujian FTIR dilakukan


menggunakan dengan instrumen Perkim-Elmer 1430 dengan daerah spektrum pada interval

panjang gelombang 4000 dan 450 cm-1.

Pengujian gugus fungsi Imidazoline ini dilakukan 2 kali, yaitu FTIR pada inhibitor

Imidazoline itu sendiri dan FTIR sampel yang direndam pada larutan NaCl 3,5% dengan

penambahan imidazoline pada konsentrasi optimal. Hal ini bertujuan untuk mengetahui gugus

fungsi apa dari inhibitor Imidazoline yang teradsoprsi dan membentuk lapisan tipis pada

permukaan sampel.

Gambar 1 Instrumen Pengujian FTIR

4. Hasil Penelitian dan Pembahasan

4.1. Pengujian Komposisi

Sampel yang digunakan pada penelitian kali ini adalah sampel baja API 5-L. Pengujian

Optical Emission Spectroscopy (OES) dilakukan untuk memastikan dan mengetahui

komposisi yang terkandung daripada sampel yang digunakan yang diduga API 5-L Grade B.

Pada penelitian kali ini, tidak dilakukan pengujian Optical Emission Spectroscopy (OES)

secara langsung. Namun, data yang diperoleh didapat dari hasil penelitian sebelumnya,

dimana sampel yang digunakan merupakan sampel yang identik atau hampir sama dengan

komposisi API 5-L Grade B. [23]

Komposisi sampel hasil pengujian Optical Emission Spectroscopy :

Tabel Error! No text of specified style in document..1 Komposisi Sampel Hasil Pengujian Optical Emission Spectroscopy

Komposisi C Si S P Mn Ni Cr


Kimia

(%)

0,148 0,198 0,004 0,012 0,425 0,010 0,008

Mo Ti Cu Nb V Al Fe

<0,005 <0,002 <0,007 <0,002 <0,002 <0,002 Balanced

Tabel Error! No text of specified style in document..2 Perbandingan Sampel Hasil OES Dengan Literatur

Hasil C (max) Mn (max) P (max) S (max)

Literatur (API 5-‐L Grade B) 0,22 1,20 0,025 0,015

Uji Komposisi 0,148 0,425 0,012 0,004

Secara umum sampel baja API 5-L Grade B ini termasuk pada jenis baja karbon rendah

atau low carbon steel, dimana kadar karbon (%C) yang terkandung dalam material ini kurang

dari 0,3%. Dalam hal ini, material baja karbon rendah memiliki ketahanan korosi yang tinggi

apabila dibandingkan dengan baja paduan lainnya. Hal ini bisa dilihat dari komposisi yang

terkandung dalam material baja karbon itu sendiri. Paduan yang terkandung pada baja karbon

rendah umumnya memiliki unsur seperti pada Table 4.2. yaitu C, Mn, P, dan S. Sementara itu,

baja paduan yang memiliki kandungan seperti Cr dan Ni memiliki ketahanan terhadap korosi

dan suhu yang lebih baik dibanding baja karbon.

Berdasarkan hasil uji komposisi, material yang diduga API 5-L Grade B mengandung

unsur-unsur seperti 0.148 %C, 0.198 %Si, 0.004 %S, 0.012 %P, 0.425 %Mn, 0.010 %Ni,

0.008 %Cr, <0.005 %Mo, <0.002 %Ti, <0.007 %Cu, <0.002 %Nb, <0.002V, <0.002 %Al dan

sisanya adalah Fe. Sesuai dengan literatur, komposisi baja API 5-L Grade B terdiri atas empat

unsur dominan, yaitu C, Mn, P, S. Perbandingan data literatur dengan data yang diuji dapat

dilihat dari Tabel 4.2.. Berdasarkan hasil perbandingan, dapat disimpulkan bahwa sampel

yang dipakai merupakan baja API 5-L Grade B, karena komposisi hasil uji dari sampel masih

dalam jangkauan komposisi penyusun API 5-L Grade B.

4.2 Pengujian Fourier Transformation Infra Red (FTIR) Pengujian FTIR atau spektroskopi inframerah merupakan metode yang dapat digunakan

untuk mengindentifikasi serta menentukan gugus yang terkandung didalam inhibitor, serta

dapat pula untuk mengetahui gugus apa saja yang terkandung pada inhibitor yang berhasil

teradsopsi ke permukaan logam. Pada penelitian kali ini, FTIR dilakukan untuk melihat

gugus-gugus daripada Imidazoline serta untuk melihat gugus-gugus apa yang teradsorpsi pada


permukaan sampel. Terdapat gugus seperti N-H stretch, C=N stretch, C-N stretch dan C-N-C

stretch membuktikan bahwa inhibitor yang digunakan adalah inhibitor Imidazoline. Hal ini

dapat dilihat pada Gambar 4.1.

Gambar 4.1 Grafik Hasil Pengujian FTIR Pada Imidazoline

Diketahui bahwa dalam gugus inhibitor terkandung gugus C=N, C-N, C-N-C, N-H[14].

Dari beberapa puncak yang kuat dari inhibitor dengan panjang gelombang antara lain 3307

cm-1 untuk ikatan N-H (NH2) stretch dari 1o, 2o amines dan 1636 cm-1 untuk ikatan C=N

stretch dari cincin Imidazoline dan terdapat puncak lemah dengan panjang gelombang sebesar

1333 cm-1 untuk ikatan C-N-C stretch dari cincin Imidazoline dan 1182 cm-1 untuk ikatan C-

N stretch dari aliphatic amines. Berdasarkan data yang didapat, dapat disimpulkan bahwa

adanya beberapa gugus fungsi menandakan bahwa inhibitor yang dipakai merupakan inhibitor

Imidazoline. Menurut penelitian Deana W., et.al.[26] dan Ismail A.A., et.al.[27], senyawa

turunan Imidazoline memunyai gugus C=N stretch pada panjang gelombang 1649 cm-1 dan

1631-1640 cm-1 dan gugus fungsi amine pada panjang gelombang 3308 cm-1. Berdasarkan

hasil yang didapat, dapat dipastikan bahwa inhibitor yang diuji ini merupakan inhibitor

dengan bahan dasar Imidazoline.

Setelah pengujian Imidazoline, dilakukan pengujian terhadap sampel yang telah direndam

dengan inhibitor korosi Imidazoline. Pengujian ini dilakukan untuk mengetahui apakah


inhibitor Imidazoline teradsorpsi sempurna kepermukaan logam baja API-5L Grade B. Hasil

pengujian dapat dilihat pada Gambar 4.2.

Gambar 4. 2 Grafik Perbandingan Hasil Pengujian FTIR Pada Sampel (atas) dan Imidazoline (bawah)

Berdasarkan hasil pengujian FTIR yang dilakukan, terdapat kemiripan antara Gambar 4.2

atas dengan Gambar 4.2 bawah. Dan dari data pengujian pun terlihat bahwa terdapat peak

yang memiliki gugus berbeda pada panjang gelombang 901 cm-1 untuk pita C-H dari gugus

alkil. Dari hasil kemiripan yang terdeteksi pada pengujian FTIR ini menandakan bahwa

inhibitor Imidazoline teradsorpsi pada permukaan logam baja API-5L Grade B.

4.3 Pengujian Laju Korosi Pada penelitian kali ini, pengujian terhadap laju korosi dilakukan dengan menggunakan

metode polarisasi tafel. Dari hasil pengujian, dapat langsung diketauhui parameter-parameter

elektrokimia, seperti poternsial korosi (Ecorr), rapat arus (icorr) dan juga laju korosinya. Pada

pengujian laju korosi kali ini menggunakan variasi konsentrasi inhibitor korosi Imidazoline,

yaitu 0 ppm, 50 ppm, 100 ppm, 150 ppm, 200 ppm, 250 ppm yang diberikan pada lingkungan

NaCl 3,5 % dengan volume 1000 ml.

Gambar 4.3. merupakan kurva hasil polarisasi dari bare NaCl 3,5 % dan penambahan

konsentrasi Imidazoline 50 ppm. Berdasarkan kurva hasil polarisasi tersebut, dapat diketahui


nilai icorr dari data yang tanpa Imidazoline (bare) adalah sebesar 56,2340E-6 A sehingga laju

korosinya adalah 0,65344 mm/year. Untuk konsentrasi 50 ppm, didapat nilai dari icorr adalah

19,9910E-06 A serta laju korosinya adalah 0,23229 mm/year.

Gambar 4. 3 Kurva Polarisasi Data Bare (kiri) dan Konsentrasi Inhibitor Imidazoline 50 ppm (kanan)

Pada Gambar 4.4. ini menunjukkan kurva hasil polarisasi dari variabel konsentrasi 100

ppm dan 150 ppm. Berdasarkan kurva polarisasi tersebut, dapat diketahui nilai icorr dari data

konsentrasi 100 ppm adalah sebesar 19,9330E-06 A serta laju korosinya adalah 0,23162 mm/year. Untuk konsentrasi Imidazoline 150 ppm, didapat nilai icorr adalah sebesar 19,7630E-06

A serta laju korosinya adalah 0,22964 mm/year.

Gambar 4. 4 Kurva polarisasi data Konsentrasi 100 ppm (kiri) dan Konsentrasi Inhibitor Imidazoline 150 ppm (kanan)

Pada Gambar 4.5. ini menunjukkan kurva hasil polarisasi dari variabel konsentrasi 200

ppm dan 250 ppm. Berdasarkan kurva polarisasi tersebut, dapat diketahui nilai icorr dari data

konsentrasi 200 ppm adalah sebesar 19,8330E-06 A serta laju korosinya adalah 0,23046 mm/year.

Untuk konsentrasi Imidazoline 250 ppm, didapat nilai icorr adalah sebesar 20,5250E-06 A serta

laju korosinya adalah 0,2385 mm/year.


Gambar 4. 5 Kurva polarisasi data Konsentrasi 200 ppm (kiri) dan Konsentrasi Inhibitor Imidazoline 250 ppm (kanan)

Dan dari keseluruhan data yang diperoleh, dapat dilihat tren grafik hasil polarisasi tafel

seperti gambar berikut :

Gambar 4. 8 Kurva Polarisasi Untuk Beberapa Konsentrasi Imidazoline, (biru = Bare; oranye = 50 ppm; merah = 100 ppm; hijau = 150 ppm; kuning = 200 ppm; pink = 250p ppm)

Beberapa parameter elektrokimia dari hasil pengujian linear polarisasi untuk variasi

konsentrasi penambahan minyak zaitun dapat dilihat pada tabel berikut :

Parameter elektrokimia yang diperoleh dari pengujian polarisasi :

Tabel Error! No text of specified style in document..3 Parameter Elektrokimia Yang Diperoleh Dari Pengujian Polarisasi

Konsentrasi Icorr Laju korosi Efisiensi

0 56,234 0,65344 0,00


50 19,991 0,23229 64,45

100 19,933 0,23162 64,55

150 19,793 0,22964 64,80

200 19,833 0,23046 64,73

250 20,525 0,2385 63,50

Berdasarkan data yang diperoleh, dapat disimpulkan bahwa Imidazoline merupakan

sebuah inhibitor korosi. Hal ini dapat dilihat dari penurunan laju korosi pada lingkungan NaCl

3,5% setelah inhibitor korosi Imedazolin ditambahkan kedalam lingkungan tersebut. Pada saat

pengujian laju korosi dilakukan pada sampel baja API 5-L ini, didapat hasil dari laju korosi

pada lingkungan tanpa pemberian inhibitor (bare) adalah 25.74 mpy. Kemudian, dilakukan

pengujian laju korosi selanjutnya, yaitu dengan menambahkan konsentrasi inhibitor sebanyak

50 ppm, maka nilai dari laju korosinya adalah 9,15 mpy. Tentunya, hal ini menunjukkan

perubahan yang signifikan dalam kemampuan inhibitor untuk menunkan laju korosi terhadap

material karbon rendah. Kemudian dilakukan lagi pengujian laju korosi selanjutnya, yaitu

dengan menambahkan konsentrasi inhibitor sebanyak 100 ppm, maka nilai dari laju korosinya

adalah 9,12 mpy. Penambahan inhibitor kembali dilakukan untuk melihat hasil laju korosi

pada konsentrasi inhinbitor pada 150 ppm dan hasil daripada laju korosi adalah 9,04 mpy.

Kemudian dilakukan penambahan konsentrasi inhibitor sebesar 200 ppm, dan hasilnya

didapat bahwa nilai laju korosi pada konsentrasi ini adalah 9,08 mpy. Dan terakhir dilakukan

pengujian laju korosi pada konsentrasi Imidazoline sebanyak 250 ppm dan hasil laju korosi

yang tercatat adalah 9,39 mpy.

Berdasarkan hasil percobaan yang dilakukan, dapat diamati bahwa laju korosi yang

terjadi pada kondisi tanpa Imidazoline, dimana tidak ditambahkanya inhibitor Imidazoline

pada lingkungan NaCl 3,5%, merupakan nilai laju korosi paling tinggi dari antara semua data.

Kemudian pada penambahan inhibitor Imidazoline sebesar 50 ppm, laju korosi menurun. Hal

ini menunjukkan bahwa Imidazoline bekerja sebagai inhibitor korosi. Laju korosi yang

didapat pada percobaan ini akibat penambahan konsentrasi inhibitor cenderung stabil,

terutama pada range dengan konsentrasi antara 50 ppm -250 ppm seperti pada tabel diatas.

Diharapkan pada aplikasinya, penggunaan inhibitor ini efektif dalam skala volume kecil.

Sehingga dapat dikatakan bahwa dengan penambahan konsentrasi inhibitor antara 50 ppm –


250 ppm merupakan konsentrasi yang efektif untuk menurunkan laju korosi pada baja baja

karbon rendah dalam lingkungan NaCl 3,5%.

Gambar 4. 9 Grafik icorr Terhadap Konsentrasi

Gambar 4. 10 Gugus-gugus Fungsi Yang Ada Pada Imidazoline

Dari gambar, dapat diketahui bahwa adanya ikatan C=N dan C-N-C. Hal ini

menandakan bahwa ada gugus utama dari Imidazoline, yaitu cincin Imidazoline dipermukaan

logam. Adanya ikatan C-H sebagai rantai cabang menandakan bahwa ada gugus hidrokarbon

dipermukaan logam. Dengan adanya gugus C-H ini membuat senyawa Imidazoline ini

memiliki kemampuan hidrofobik atau kemampuan untuk menolak molekul air. Sementara,

dengan adanya ikatan (-NH2) menandakan adanya gugus pendant di senyawa Imidazoline

yang menyebabkan senyawa bersifat hidrofilik (polar). Kemampuan agar inhibitor korosi


Imidazoline untuk teradsorpsi ke permukaan logam dengan baik merupakan akibat dari

adanya cincin Imidazoline dan adanya gugus pendant, yang nantinya akan membentuk lapisan

inhibisi.

Gambar 4. 11 Bentuk Gugus Fungsi Yang Dimiliki Imidazoline

4.4 Kinerja Inhibitor Berdasarkan nilai icorr, efisiensi daripada inhibitor korosi Imidazoline dalam menghambat

laju korosi dapat ditentukan. Efisiensi inhibitor menjelaskan kemampuan daripada inhibitor

untuk menginhibisi permukaan logam sehingga mampu mengurangi laju korosi. Penentuan

efisiensi inhibitor dapat dilakukan dengan persamaan :

Sementara itu, nilai efisiensi dari inhibitor Imidazoline dapat dilihat pada Tabel 4.4.

Tabel Error! No text of specified style in document..4 Tafel Slope Hasil Polarisasi dan Efisiensi Inhibitor

Konsentrasi βa (mV/dec) βb (mV/dec) Efisiensi (%)

0 182,130 129,140 0,00

50 140,780 93,5610 64,45

100 141,620 160,360 64,55

150 119,910 115,110 64,80

200 100,790 161,900 64,73

Inhibitor Efficiency (%) = 100·∙(Icorruninhibited-‐ Icorrinhibited)/Icorruninhibited


250 160,300 108,030 63,50

Gambar 4. 12 Grafik Efisiensi Inhibitor Imidazoline

Berdasarkan dari hasil Tabel 4.4., diketahui bahwa nilai dari efisiensi inhibitor yang

didapat pada penelitian ini secara umum adalah sebesar 64 %. Namun, secara kuantitatif,

terjadi peningkatan efisiensi seiring meningkatnya konsentrasi inhibitor yang diberikan. Pada

konsentrasi 200 ppm sampai 250 ppm terjadi penurunan efisiensi, yaitu 64,73 % dan 63,50

%. Namun, nilai ini masih tergolong tinggi atau pengurangan tidak terlalu signifikan. Dapat

dilihat bahwa nilai efisiensi tertinggi dicapai pada konsentrasi inhibitor 150 ppm yaitu sebesar

64,80 %. Artinya bahwa dengan penambahan konsentrasi Imidazoline pada konsentrasi 150

ppm akan menurunkan laju korosi pada lingkungan NaCl 3,5 % secara efektif. Efisiensi

inbihibitor yang baik adalah yang memiliki rentang nilai dari 85-95% ke atas[25]. Efisiensi

inhibitor Imidazoline dalam lingkungan NaCl 3,5% pada pengujian kali ini memiliki nilai

maksimum sebesar 64,80%. Maka dapat disimpulkan bahwa kinerja inhibitor pada pengujian

ini masih kurang baik.

4.5 Inhibitor Untuk menentukan jenis inhibitor, apakah inhibitor Imidazoline ini termasuk inhibitor

anodik, katodik ataupun campuran, dapat dilakukan dengan melihat kurva polarisasi dan

konstanta tafel slope (β).

Berdasarkan kurva polarisasi yang ada, kita dapat mengidentifikasi jenis daripada

inhibitor yang digunakan pada penelitian[24]. Hal ini dapat diketahui dengan mengamati

perubahan nilai slope anodik (βa) ataupun katodiknya (βb). Berdasarkan hasil pengujian, nilai


dari tafel slope baik pada tafel slope anodik maupun katodiknya mengalami perubahan pada

tiap-tiap nilai slope. Dengan berubahnya tiap-tiap slope, dapat disimpulkan bahwa inhibitor

Imidazoline ini tergolong jenis inhibitor campuran (mixed). Artinya bahwa dengan

penambahan inhibitor bertipe campuran ini, nantinya reaksi anodik akan dikontrol oleh

pembentukan lapisan pada permukaan akibat adanya adsopsi ion-ion inhibitor. Sementara,

untuk rekasi katodik akan dikontrol dengan pembentukan oksida pada permukaan pada logam

sehingga akan menghambat/menghalangi difusi oksigen ke permukaan.

5. Kesimpulan dan Saran

5.1 Kesimpulan

Berdasarkan hasil penelitian dan analisa yang telah dilakukan, dapat diambil beberapa kesimpulan dari penelitian ini, yaitu :

1. Secara umum nilai laju korosi cenderung stabil seiring penambahan konsentrasi

inhibitor. Namun secara kuantitatif, nilai laju korosi menurun hingga mencapai titik

optimum dan akan meningkat apabila konsentrasi di tingkatkan. Pada konsentrasi

inhibitor Imidazoline 150 ppm, laju korosi yang didapat merupakan hasil laju korosi

yang terendah yaitu 0,22964 mm/year.

2. Konsentrasi optimum inhibitor Imidazoline berapa pada konsentrasi 150 ppm karena

memiliki laju korosi yang paling rendah serta memiliki efisiensi inhibitor dengan nilai

64,80 %.

3. Inhibitor Imidazoline mampu menginhibisi permukaan baja API-5L Grade B terhadap

korosi pada kondisi lingkungan NaCl 3,5% dengan membentuk lapisan inhibisi.

4. Jenis inhibitor Imidazoline yang digunakan adalah jenis inhibitor campuran (mixed).

5.2 Saran Dan berdasarkan hasil dari percobaan yang dilakukan kali ini, saran dan rekomendasi

yang dapat diajukan untuk penelitian lanjutan mengenai studi inhibitor korosi Imidazoline ini adalah:

1. Perlunya ditambahkan variabel pengujian pada temperatur berbeda untuk

mengidentifikasi tipe adsorpsi dari inhibitor Imidazoline tersebut.

2. Perlunya ada variabel tentang kecepatan putaran untuk melihat performa inhibitor

Imidazoline pada kondisi yang mendekati keadaan yang sebenarnya.


3. Perlunya diadakan studi pengujian inhibitor Imidazoline dalam kondisi lingkungan yang

mengandung CO2 agar dapat diketahui kinerja inhibitor yang sebenarnya, karena

inhibitor Imidazoline banyak digunakan pada lingkungan yang banyak CO2.

4. Perlu dilakukannya studi lebih lanjut terhadap pengujian inhibitor Imidazoline pada

kondisi konsentrasi yang lebih rendah dari 50 – 250 ppm untuk melihat bagaimana

performa dari inhibitor Imidazoline ini pada konsentrasi yang lebih rendah.

6. Referensi

[1] B. R. L. FEUI. Analisis Industri Minyak dan Gas di Indonesia : Masukan Bagi Pengelola BUMN, 2010.

[2] R.W. Revie, & H.H. Uhlig. Corrosion and Corrosion Control: an introduction to corrosion science and engineering, 4th ed. USA: John Wiley & Sons, 2008.

[3] B.Haryono, “Korosi,” 1998

[4] Bardal, Einar. Corrosion and Protection. The Norwegian University of Science and Technology, Trondheim, Norway, 2003

[5] Ramachandran, S., Self Assambled Monolayer Mechanism for Corrosion Inhibition of Iron by Imidazoline,. Beckman University, California, 1996.

[6] C.G. Hao dan Z.J.Mao. “Corrosion Inhibition of Imidazoline Derivates with Benzene Rings on Mild Steel in CO2-Saturated Brine Solution”

[7] Roberge, Pierre R. Handbook of Corrosion Engineering. New York: McGraw-Hill, 2000.

[8] Kesavan, D., M. Gopiraman, and N. Sulochana. “Green Inhibitors for Corrosion of Metals: A Review”. Che Sci Rev Lett, (2013) 1-8.

[9] Rani, B.E.A. and B.B.J. Basu. “Green Inhibitors for Corrosion Protection of Metals and Alloys: An Overview”. International Journal of Corrosion, (2013)

[10] F. Bentiss, M. Lagrenee, M. Traisnel, J.C. Hornez, Corros. Sci. 41 (1999) 789.

[11] Srhiri A , Etman M , and Dabosi F, Electochim Acta, (1996). 41,429

[12] H.Jafari., et.al., “Electrochemical and Theoretical Studies of Adsorption and Corrosion Inhibition of N,N′-Bis(2-hydroxyethoxyacetophenone)-2,2-dimethyl-1,2-propanediimine on Low Carbon Steel (API 5L Grade B) in Acidic Solution”, (2013).

[13] Landolt, Dieter. 2007. “Corrosion and Surface Chemistry of Metals”. Engineering Science Materials (book)

[14] Bentiss F, Traisnel M, Lagrenee M (2001) Influence of 2, 5-bis (4-dimethylaminophenyl) -1,3,4- thiadiazole on corrosion inhibition of mild steel in acidic media. J Appl Electrochem


[15] G. Gusmano, et.al. “Study of the Inhibition Mechanism of Imidazolines by Electrochemical Impedance Spectroscopy”

[16] Jones, Denny A. Principles and Prevention of Corrosion. Macmillan Publishing Company.

[17] Gerardine G. Botte. “Electode Kinetics” Lecture Slide.

[18] Márta Berka and István Bányai. “Electrical Double Layer” Lecture Slide. Department of

Colloid and Enviromental Chemistry, University of Debrecen

[19] J. Chamberlain dan K.R. Trethewey, “Korosi untuk Mahasiswa dan Rekayasawan”, PT.

Gramedia Pustaka Utama, Jakarta, 1991

[20] A. Y. El-Etre. “Inhibition of Acid Corrosion of Carbon Steel using Aqueous Extract of

Olive Leaves”. Journal of Colloid and Interface Science, 314:2 (2007): 578–583.

[21] AUTOLAB Metrohm Application Note CR-03

[22] Fontana, Mars. 1986. “Corrosion Engineering”. Mcgraw Hill International Edition

[23] Specification for Line Pipe American PetroleumInstitute, 2004

[24] N. V. L Octavio Olivares-Xometl, Noel Nava, Agustin Cabral Prieto, and A. E.-M. Irina

V.Lijanova, Claudia Lopez-Aguilar, “Thiadiazoles as Corrosion Inhibitor for Carbon

Steel in H2SO4 Solutions, “ International Journal of Electrochemical Science, vol. 8, pp

735 – 752, 2013.

[25] D. M Ortega-Sotelo, J. G Gonzalez-Rodriguez, M. A Neri-Flores, M. Casales, L. Martinez, A. Martines – Villafane,” CO2 corrosion inhibition of X-70 pipeline steel by carboxyamido imidazoline” Science Direct, 2010


studi inhibitor korosi berbahan dasar imidazolin

Documents