KOROSI KOROSI

PADA LOGAM PADA LOGAM

DAN PADUANDAN PADUAN

PENGERTIAN UMUM Korosi adalah proses kerusakan logam/material atau sifat-sifatnya

oleh pengaruh lingkungan yang berlangsung secara kimia atau elektro-kimia

Korosi adalah proses alamiah yang mengembalikan logam kebentuk asalnya dan berlangsung dengan sendirinya. Karena itu proses korosi tidak dapat dicegah sama sekali. Yang mungkin adalah usaha untuk mengurangi korosi atau untuk mengendalikannya

Reaksi korosi terjadi bila:- Terdapat perbedaan potensial listrik- Terbentuk suatu sirkuit

Sirkuit listrik yang meninbulkan reaksi korosi terdiri dari:- Anoda : Bagian dari logam yang larut kedalam lingkungannya

dalam bentuk ion logam (bagian yang terkorosi). Pada bagian anoda ini atom logam kehilangan elektron (proses oksidasi)

- Katoda : Bagian dari logam yang tidak larut atau tidak terkorosi. Pada bagian katoda ini terjadi penagkapan elektron oleh ion hidrogen atau oleh air (proses reduksi)

- Elektrolit : Larutan penghantar listrik yang menghubungkan anoda dengan katoda

KERUSAKAN/KEGAGALAN KARENA KOROSIKERUSAKAN/KEGAGALAN KARENA KOROSI

ElektrolitArus listrik

Ion logam(contoh: Fe++)

Reduksi ion hidrogen atau oksigenH+

H+H+

Katoda (potensial lebih tinggi)

ee

Migrasi elektron Anoda (potensial lebih rendah)

CONTOH REAKSI KOROSI Pada Logam Besi (Fe)- Pada Anoda (Reaksi Oksidasi): Fe Fe2+ + 2e-

(atom besi) (ion besi) (elektron)- Pada Katoda (Reaksi Reduksi): 2H+ + 2e- H2

(ion hidrogen) (elektron) gas hidrogen)- Atau, dua reaksi lainnya yang mungkin terjadi pada katoda (bila terdapat

oksigen dalam air):a) Untuk larutan asam: 02 + 4H+ + 4e- 2H2Ob) Untuk larutan netral dan basa: 02 + 2H2O + 4e- 4OH- (ion hidroksida)

Lingkungan sering disebut Elektrolit dapat berupa:- Udara (atmosfer) yang lembab- Air pada permukaan logam akibat pengembunan atau permukaan

yang basah- Fluida berupa cairan yang mengandung garam-garaman atau larutan

asam/basa yang kontak dengan logam Sifat air sebagai elektrolit sangat ditentukan oleh konduktivitas

listriknya yang tergantung pada:- Komposisi air (air murni konduktivitas listriknya rendah, sedangkan

dengan meningkatnya kekuatan garam-garaman didalam air dapat menaikkan konduktivitasnya ditentukan oleh harga pH)

- Temperatur air- Kecepatan alir- Faktor lainnya seperti unsur-unsur pencemar, pengaruh lingkungan

laut, dll

Kurva pengaruh pH terhadap laju korosi baja:

4 9 12 14

LajuKorosi

Reaksi korosi dapat menimbulkan:- Produksi korosi berupa lapisan film pada permukaan logam yang bersifat: uniform (merata) dan pasif (sebagai proteksi/pelindung) tidak merata, sehingga korosi terus berlangsung/berlanjut

- Tanpa lapisan film, dan korosi tetap berlanjut Tahapan reaksi pembentukan produk korosi pada logam besi:

- Fe2+ + 2OH- + Fe(OH)2 (dari anoda) (dari katoda) (besi hidroksida putih)

- Bila terdapat oksigen, maka besi hidroksida dengan cepat teroksidasi menjadi: 4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O 4Fe(OH)3

- Fe(OH)3 FeO(OH) + H2O, atau2Fe(OH)3 Fe2O3 + 3H2O

(lapisan karat berwarna kemerah-merahan)

FeO(OH) or Fe O (red rust)2 3H O2

Fe O2 3

H O2

FeO(OH)

cathodeanode

cathode

The formation of corrosion products on ironThe formation of corrosion products on iron

MEKANISME KOROSI PADA MATERIAL LOGAMMEKANISME KOROSI PADA MATERIAL LOGAM

Cathode

Anode

e Ionic migration

Reduction ofions or oxygen

Metal ions (Fe )Fe = Fe + 2e

++++

Corrosion Reactions2H + 2e = 2H = H

O + 2H O + 4e = 4OH4H + SO = S + 4H O

Fe + e = Fe

+ 2

22 -

2 4 2=

+++ ++

1 - Grain density - smaller (2) will corrode

2

3 - Boundary - usually corrodes

6 - Inclusions in grain

4 - Precipitate in boundary5 - Noble regions in grain

7 - Breaks in protective oxide films

Gambar 1. Sel galvanik yang menimbulkankorosi logam didalam air

Gambar 2. Iregularitas permukaan logammenyebabkan korosi

A. KERUGIAN LANGSUNG (DIRECT LOSSES)1) REPLACEMENT OF CORRODED EQUIPMENT, COMPONENTS AND

STRUCTURES2) PREVENTIVE MAINTENANCE, e.g. ROUTINE INSPECTION,

PAINTING, COATING, LINING, CATHODIC PROTECTION, INHIBITORS, MONITORING INSTRUMENTS

B. KERUGIAN TIDAK LANGSUNG1) UNPLANNED SHUTDOWN LEAD TO LOSS OF PRODUCTION2) PRODUCT CONTAMINATION OR LOSS OF PRODUCT3) DAMAGE OF ADJACENT EQUIPMENT4) DECREASED OR LOSS OF EFFICIENCY5) OVERDESIGN TO ALLOW FOR CORROSION6) INABILITY TO USE OTHERWISE DESIRABLE MATERIALS7) CONSERVATION LOSSES (e.g. LOSS OF RAW MATERIAL

METALLIC RESOURCES)

PERISTIWA KOROSIPERISTIWA KOROSIDAMPAK LANGSUNG DAN TIDAK LANGSUNG SECARA EKONOMISDAMPAK LANGSUNG DAN TIDAK LANGSUNG SECARA EKONOMIS

KOROSI LOKAL YANG DAPAT DIALAMI OLEH BAJA KARBON DIDALAM DI DALAM CHEMICAL PROCESS PLANT ADALAH:

(1) KOROSI GALVANIK, DIALAMI OLEH MATERIAL YANG BERBEDA POTENSIALNYA SALAH SATU SEBAGAI ANODA DAN YANG LAIN SEBAGAI KATODA.

(2) KOROSI CELAH, DIMANA AREA YANG TERBATAS (CELAH) BERTINDAK SEBAGAI ANODA TERHADAP AREA YANG LEBIH TERBUKA.

(3) SEL KONSENTRASI OKSIGEN, DIMANA DAERAH YANG KEKURANGAN OKSIGEN (OXYGEN-DEPRIVED) AREA MENJADI ANODIK TERHADAP DAERAH YANG KAYA DENGAN OKSIGEN (OXIGEN-RICH AREAS).

(4) KOROSI SUMURAN (PITTING), DIMANA SUMURAN BERTINDAK SEBAGAI ANODA TERHADAP SEKITARNYA.

(5) KOROSI RETAK TEGANGAN (STRESS CORROSION CRACKING), DIMANA UJUNG RETAKAN BERFUNGSI SEBAGAI ANODA DIBANDINGKAN DISEKELILINGNYA, SEKALIGUS MENERIMA TEGANGAN TARIK (APPLIED OR RESIDUAL).

(6) IMPINGEMENT DAN EROSI-KOROSI, DIMANA PROTECTIVE FILM TERKELUPAS, MEMPERCEPAT INTERAKSI GALVANIK ANTARA AREA ANODIK DAN KATODIK.

(7) KAVITASI, DIMANA GELEMBUNG UDARA PECAH DAN MENGALIR DENGAN KECEPATAN TINGGI, AKAN MERUSAK PROTECTIVE FILM ATAU MENGIKIS PARTIKEL LOGAM.

KOROSI PADA BAJA KARBONKOROSI PADA BAJA KARBONSumber: Gary N. Kirby, Crawford & Russel, IncSumber: Gary N. Kirby, Crawford & Russel, Inc

KOROSI LOKALKOROSI LOKAL

BENTUK-BENTUK KOROSI

A. KOROSI PERMUKAAN (Surface/General Corrosion)

B. KOROSI SUMUR (Pitting Corrosion)

C. KOROSI CELAH (Crevice Corrosion)

D. KOROSI GALVANIS (Galvanic Corrosion)

E. KOROSI ANTAR-BUTIR (Intergranular Corrosion)

F. KOROSI SELEKTIF (Selective Corrosion)

G. KOROSI TEGANGAN (Stress Corrosion)

H. KOROSI EROSI (Erosive Corrosion)

I. KOROSI KELELAHAN (Fatigue Corrosion)

METAL FAILURE FREQUENCY OVER A TWO-YEAR PERIOD (56.9% CORROSION AND 43.1% MECHANICAL)

Corrosion Failure Corrosion Failure %%General CorrosionGeneral CorrosionStress corrosion crackingStress corrosion crackingCorrosion fatigueCorrosion fatiguePitting corrosionPitting corrosionIntergranular corrosionIntergranular corrosionCorrosion Corrosion –– erosion erosionCavitation damageCavitation damageFretting corrosionFretting corrosionHigh temperature corrosionHigh temperature corrosionWeld corrosionWeld corrosionThermogalvanic corrosionThermogalvanic corrosionCrevice corrosionCrevice corrosionSelective attackSelective attackHydrogen damageHydrogen damageGalvanic corrosionGalvanic corrosion

31.531.523.423.423.423.415.715.710.210.29.09.09.09.09.09.02.32.32.32.32.32.31.81.81.11.10.50.50.00.0

** From the Du Pont Company From the Du Pont Company’’s Reports.s Reports. The percentages can vary considerably in other industrial location or environments The percentages can vary considerably in other industrial location or environments

A. KOROSI PERMUKAAN:

TERJADI MERATA PADA PERMUKAAN PENIPISAN LOGAM MERATA UMUR KONSTRUKSI DAPAT DIRAMALKAN

BERDASARKAN LAJUPENIPISAN ATAU LAJU KEHILANGAN BERAT MPY (MILS PERYEAR = MICROINCH/YEAR) ATAU MDD (mg/dm2 PERDAY)

CORROSION PENETRATION RATE:

CPR =

DIMANA: W : PENGURANGAN BERAT : MASSA JENIS A : LUAS PERMUKAANt : WAKTUK : KONSTANTA:

K: 534 BILA CPR DINYATAKAN DALAM MPY K: 87,6 BILA CPR DINYATAKAN DALAM MM/YR

K.WK.W

AtAt

Electrolyte Electrolyte Corrosion Corrosion productproduct

Anode metalAnode metal Uniform corrosion (general corrosion)Uniform corrosion (general corrosion)

B. KOROSI SUMUR:

TERJADI SECARA TIDAK MERATA : BERUPA LUBANG-LUBANG

LUBANG HASIL KOROSI AKAN BERKEMBANG MAKIN DALAM

TERJADI PADA LOGAM YANG BERADA DILINGKUNGAN YANG MENGANDUNG KLORIDA ATAUPUN SULFIDA

Typical chloride pitting of stainless steelTypical chloride pitting of stainless steel

Pitting corrosionPitting corrosion

Undercut pit in stainless steelUndercut pit in stainless steel

MetalMetalCorrosion Corrosion currentcurrent

Corrosion Corrosion (cathode)(cathode)

Pit (anode)Pit (anode)

C. KOROSI CELAH:

TERJADI PADA CELAH: TERJADI ANTARA DUA PERMUKAAN LOGAM CELAH ANTARA PERMUKAAN LOGAM DENGAN KERAK

YANG MENUTUPNYA

Schematic illustration of the Schematic illustration of the mechanism of crevice mechanism of crevice corrosion between two corrosion between two riveted sheets. (From M. G. riveted sheets. (From M. G. Fontana and N. D. Greene. Fontana and N. D. Greene. Corrosion Engineering 2 nd Corrosion Engineering 2 nd edition, McGraw-Hill Book edition, McGraw-Hill Book Company, New York, 1979)Company, New York, 1979)

Anodic areas in crevicesAnodic areas in crevices

A - badA - bad

D. KOROSI GALVANIS:

TERJADI BILA DUA LOGAM YANG TIDAK SAMA BERHUBUNGAN LOGAM YANG “ KURANG MULIA ” AKAN LEBIH CEPAT

TERSERANG KOROSI LOGAM YANG “ LEBIH MULIA ” AKAN TERLINDUNG DARI

KOROSI

Galvanic CorrosionGalvanic Corrosion

BadBad GoodGood

DERET GALVANIS BERBAGAI LOGAM DALAM AIR LAUT

Table Galvanic series in SeawaterTable Galvanic series in Seawater

Corroded end (anodic, or least noble)Corroded end (anodic, or least noble)

MagnesiumMagnesiumMagnesium AlloysMagnesium Alloys

ZincZincGalvanized steel or galvanized wrought ironGalvanized steel or galvanized wrought iron

Aluminum alloysAluminum alloys5052, 3004, 3003, 1100, 6053, in this order5052, 3004, 3003, 1100, 6053, in this order

CadmuimCadmuim

Aluminum alloysAluminum alloys2117, 2017, 2024, in this order2117, 2017, 2024, in this order

Low-carbon steelLow-carbon steelWrought ironWrought iron

Cast ironCast iron

Ni-Resist (high nickel cast iron)Ni-Resist (high nickel cast iron)

Type 410 stainless steel (active)Type 410 stainless steel (active)

50-50 lead-tin solder50-50 lead-tin solder

Type 304 stainless steel (active)Type 304 stainless steel (active)Type 316 stainless steel (active)Type 316 stainless steel (active)

LeadLeadTinTin

DERET GALVANIS BERBAGAI LOGAM DALAM AIR LAUT(LANJUTAN)

Copper alloy 280 (muntz metal, 60%)Copper alloy 280 (muntz metal, 60%)Copper alloy 675 (manganese bronze A)Copper alloy 675 (manganese bronze A)

Copper alloys 464, 465, 466, 467 (naval brass)Copper alloys 464, 465, 466, 467 (naval brass)

Nickel 200 (active)Nickel 200 (active)Inconel alloy 600 (active)Inconel alloy 600 (active)

Hastelloy BHastelloy BChlorimet 2Chlorimet 2

Copper alloy 270 (yellow brass, 65%)Copper alloy 270 (yellow brass, 65%)Copper alloys 443, 444, 445 (admiralty brass)Copper alloys 443, 444, 445 (admiralty brass)

Copper alloys 608, 614 (aluminum bronze)Copper alloys 608, 614 (aluminum bronze)Copper alloy 230 (red brass, 85%)Copper alloy 230 (red brass, 85%)

Copper alloy 110 (ETP copper)Copper alloy 110 (ETP copper)Copper alloys 651, 655 (silicon bronze)Copper alloys 651, 655 (silicon bronze)Copper alloy 715 (copper nickel, 30%)Copper alloy 715 (copper nickel, 30%)

Copper alloy 923, cast (leaded tin bronze G)Copper alloy 923, cast (leaded tin bronze G)Copper alloy 922, cast (leaded tin bronze M)Copper alloy 922, cast (leaded tin bronze M)

Nickel 200 (passive)Nickel 200 (passive)Inconel alloy 600 (passive)Inconel alloy 600 (passive)

Monel alloy 400Monel alloy 400

Type 410 stainless steel (passive)Type 410 stainless steel (passive)Type 304 stainless steel (passive)Type 304 stainless steel (passive)Type 316 stainless steel (passive)Type 316 stainless steel (passive)

Incoloy alloy 825Incoloy alloy 825

DERET GALVANIS BERBAGAI LOGAM DALAM AIR LAUT(LANJUTAN)

Inconel alloy 625Inconel alloy 625Hastelloy CHastelloy CChlorimet 3Chlorimet 3

SilverSilver

TitaniumTitanium

GraphiteGraphite

GoldGold

PlatinumPlatinum

Protected end (cathodic, or most noble)Protected end (cathodic, or most noble)

E. KOROSI ANTAR BUTIR:

TERJADI PADA BATAS BUTIR ATAU SEKITAR BATAS BUTIR

BATAS BUTIR BERSIFAT KATODIK CONTOH:

STAINLESS STEEL YANG MENGALAMI PEMANASAN 550-850°C (MISALNYA DI HAZ AKIBAT PENGELASAN)

Fused-salt electrolytic-cell pot of type 304 stainless steel that failed by intergranular corrosion as a result of metal sensitization(a) Configuration and dimensions (given in inches). (b) to (f) Micrographs of corroded and uncorroded specimens taken from the correspondingly lettered areas on the pot shown in (a). Etched with CuCl2. 500x.

Type 304 stainless steelType 304 stainless steel

Intergranular corrosion in carbon steel exposed to liquid fertilizer solution. Unetched, 250x.

Intergranular and transgranular stress-Intergranular and transgranular stress-corrosion cracking in AISI Type 302 corrosion cracking in AISI Type 302 stainless steel heated to precipitate stainless steel heated to precipitate chromium carbides in the grain chromium carbides in the grain boundaries. Etched electrolytically in boundaries. Etched electrolytically in 10% oxalic acid, 250x.10% oxalic acid, 250x.

Schematic illustration of chromium Schematic illustration of chromium carbide particles that have precipitated carbide particles that have precipitated along grain boundaries in stainless along grain boundaries in stainless steel and the attendant zones of steel and the attendant zones of chromium depletionchromium depletion

Intergranular corrosion

Weld

Grain boundary

Cr23C6 precipitate particle

Weld decay in a stainless steel. The regions along which the grooves have formed were sensitized as the weld cooled. (from H. H. Uhlig. Corrosion and Corrosion Control. 2nd edition. Fig. 2. P. 302.Copyright © 1971 by john Wiley & Sons. Inc. Reprimed by permission of John wiley & sons. Inc)

Zone depleted of chromium

Photomicrograph showing the appearance of intergranular attack. (a) Suface (100x); Photomicrograph showing the appearance of intergranular attack. (a) Suface (100x); (b) Cross-section (100x)(b) Cross-section (100x)

F. KOROSI SELEKTIF:

TERJADI BILA SALAH SATU KOMPONEN UNSUR ATAU FASA DALAM PADUAN LARUT ATAU TERKOROSI

CONTOH: DEZINCFICATION PADA KUNINGAN- PIPA BESI COR YANG TERPENDAM DIDALAM TANAH DALAM WAKTU YANG LAMA

AKAN TERKOROSI BAGIAN LOGAMNYA

Selective attack (leaching)Selective attack (leaching)

Layer Layer –– type type dezincificationdezincification

Plug Plug –– type type dezincificationdezincification

G. KOROSI TEGANGAN:

ADANYA TEGANGAN, KHUSUSNYA TEGANGAN TARIK, AKAN MEMPERCEPAT PROSES KOROSI

TEGANGAN TARIK INI DAPAT BERASAL DARI BEBAN YANG BEKERJA ATAUPUN BERUPA TEGANGAN SISA AKIBAT PROSES PENGERJAAN

TEGANGAN TARIK YANG BEKERJA PADA LOGAM YANG DILINGKUNGAN KOROSIF DAPAT MENYEBABKAN STRESS CORROSION CRACKING

ADANYA TEGANGAN TEKAN JUSTRU AKAN MEMPERBAIKI KETAHANAN KOROSI TEGANGANNYA

Branched and unbranched stress-corrosion Branched and unbranched stress-corrosion cracks caused in constructional steels by cracks caused in constructional steels by contaminated agricultural ammonia. (Top) contaminated agricultural ammonia. (Top) Branched stress-corrosion cracks. Etched in Branched stress-corrosion cracks. Etched in nital, 250x. (Bottom) Unbranched stress-nital, 250x. (Bottom) Unbranched stress-corrosion cracks. Etched in picral, 75x.corrosion cracks. Etched in picral, 75x.

Stress-corrosion cracks in Stress-corrosion cracks in stainless-steel U-bend specimen stainless-steel U-bend specimen showing branching and multiple showing branching and multiple points of attck. Etched points of attck. Etched electrolytically in oxalic acid, electrolytically in oxalic acid, 100x.100x.

Stress corrosion cracking

Stress corrosion cracksStatic load

H. KOROSI EROSI:

TERJADI GABUNGAN PERUSAKAN ANTARA KOROSI DENGAN PENGIKISAN ATAU EROSI LOGAM OLEH ALIRAN FLUIDA

ALIRAN FLUIDA YANG CEPAT, APALAGI YANG MENGANDUNG PARTIKEL YANG ABRASIF, AKAN MENGIKIS LAPISAN TIPIS OKSIDA, SEHINGGA LAPIS LINDUNG TERSEBUT RONTOK DAN PROSES KOROSI AKAN BERLANGSUNG LEBIH CEPAT

Progressive thinning caused by erosion corrosion culminating Progressive thinning caused by erosion corrosion culminating in failure by overstressin failure by overstress

(a)(a)

(b)(b)

Erosion damage caused by leakage of high pressure gas past a sealErosion damage caused by leakage of high pressure gas past a seal

I. KOROSI LELAH:KERUSAKAN DISEBABKAN OLEH KOMBINASI MEKANIS (FATIGUE) DAN LINGKUNGAN (KOROSI) SEHINGGA KERUSAKAN JAUH LEBIH CEPAT

Corrosion-fatigue crack in steel, 20x.Corrosion-fatigue crack in steel, 20x.

Corrosion Corrosion fatiguefatigue

Fatigue cracksFatigue cracks

Cyclic Cyclic loadingloading

I. KOROSI LELAH:KERUSAKAN DISEBABKAN OLEH KOMBINASI MEKANIS (FATIGUE) DAN LINGKUNGAN (KOROSI) SEHINGGA KERUSAKAN JAUH LEBIH CEPAT (LANJUTAN)

Corrosion fatigue on a stainless steel Corrosion fatigue on a stainless steel pump shaftpump shaft