03 Korosi Dan Pencegahannya (BKTK)

download 03 Korosi Dan Pencegahannya (BKTK)

of 23

description

korosi

Transcript of 03 Korosi Dan Pencegahannya (BKTK)

  • Bahan Konstruksi Teknik Kimia (BKTK) (TK6312) 2 sks

    Wusana Agung WibowoKorosi dan Pencegahannya Prinsip Korosi Jenis-jenis Korosi Pencegahan

  • PendahuluanKorosi didefinisikan sebagai kerusakan suatu logam atau campuran logam (alloy) karena bereaksi secara kimia atau secara elektrokimia dengan lingkungan atau medium.

    Istilah RUST NEVER SLEEP perlu mendapat perhatian, khususnya bagi Industri Kimia.

    Kerugian akibat korosi biasanya sekitar 1 5% dari Pendapatan Domestik Nasional cukup besar

    Contoh Industri Minyak dan Gas (AGIP): kerugian karena korosi sekitar USD 0.4/barrel (pada tahun 1999)

  • PendahuluanPenyebab besarnya biaya Korosi:Disain alat yang dibuat berlebih (karena Corrosion Allowance yang besar)Kerusakan komponen (perlu biaya pemeliharaan / penggantian)Kehilangan produksi (karena Shutdown akibat kerusakan alat yang terkorosi)Kontaminasi terhadap produk (harga produk turun, kehilangan pasar, dll)Keamanan pegawaiKerusakan lingkungan

  • Prinsip KorosiCorrosion: Metallurgy in ReversePada kondisi lingkungan normal, secara termodinamika bentuk stabil unsur logam adalah sebagai kationnya (M+) daripada unsur logam itu sendiri (M). Pada saat logam (M) digunakan, maka secara spontan cenderung untuk kembali ke keadaan stabilUntuk dapat kembali pada keadaan yang stabil, logam (M) harus melepas elektron, dan hal ini membutukan kehadiran penerima elektron (electron acceptor) atau agen pengoksidasi. Oksigen merupakan salah satu electron acceptor, demikian juga ion hidrogen (H+) dan kation dari logam yang lebih mulia (susah teroksidasi, contoh Cu3+, Pt2+) merupakan promotor korosi.

  • Lingkungan penyebab korosi

  • Electrochemical CorrosionProses korosi dapat digambarkan sebagai suatu proses elektrokimiaTerjadi aliran elektron melalui logam dari area anodik ke area katodikReaksi di anoda:

    Reaksi-reaksi yang mungkin terjadi di katoda:

    Lapisan tipis cairan yang ada dipermukaan logam berfungsi sebagai medium untuk elektrolit

  • Deret aktifitas pada logamPaling sulit dioksidasiPaling mudah dioksidasi

    NoLogamReaksi oksidasi1LiLi Li+ +e-2CsCs Cs+ +e-3RuRb Rb+ +e-4KK K+ +e-5BaBa Ba2+ +2e-6SrSr Sr2+ + 2e-7CaCa Ca2+ + 2e-8NaNa Na+ + e-9MgMg Mg2+ + 2e-10AlAl Al3+ + 3e-11ZnZn Zn2+ + 2e-12CrCr Cr3+ + 3e-13FeFe Fe2+ + 2e-14CdCd Cd2+ + 2e-

    NoLogamReaksi oksidasi15CoCo Co2+ + 2e-16NiNi Ni2+ + 2e-17SnSn Sn2+ + 2e-18PbPb Pb2+ + 2e-19HH2 2H+ + 2e-20CuCu Cu2+ + 2e-21AgAg Ag+ + 2e-22HgHg Hg2+ + 2e-23PtPt Pt2+ + 2e-24AuAu Au3+ + 3e-

  • Lapisan Metal OxidePada umumnya permukaan logam yang terekpos ke atmosfer akan terlapisi suatu lapisan tipis (film) metal oxide. Lapisan ini cenderung menjadi tameng terhadap elektrolit dan dapat mencegah korosi. Karena suatu gesekan atau tekanan, maka lapisan ini dapat rusak dan pada bagian itu mudah sekali terserang korosi.Demikian juga pada bagian logam yang tidak terekpos ke atmosfer dimana tidak cukup oksigen untuk membentuk metal oxide, pada bagian ini korosi akan mudah terjadi.Metal oxide bersifat semikonduktor yang dapat mencegah aliran elektron

  • Jenis-jenis KorosiKorosi seragam (uniform corrosion)Korosi lokal (localized corrosion) korosi Celah (Crevice) dan korosi Lubang (Pitting)Stress corrosionGalvanic corrosionSelective corrosionErosion-corrosionFretting corrosionHigh temperatur corrosionBiological corrosion

  • Korosi seragam (Uniform corrosion)Pada umumnya disebabkan oleh reaksi kimia logam oleh lingkungan gas atau cairan.Permukaan material logam biasanya heterogen yang menyebabkan titik-titik anodik dan katodikJenis korosi ini paling banyak dijumpai. Studi mengenai kecepatan korosi seragam sudah banyak.Kecepatan korosi biasanya dalam satuan inches per year (ipy) atau milligrams per square decimetre per day (mdd) Pada pengujian korosi, kecepatan korosi diukur melalui pengurangan berat specimen pada luasan tertentu dan waktu tertentu.

  • Kecepatan korosi yang masih dapat diterima tergantung pada harga material, beban kerja, dan economic life pabrik. Untuk material murah seperti carbon steel dan low alloy steel diberikan pada Tabel 7.3. Sedangkan untuk material yang mahal seperti high alloy steel, brasses dan alumunium nilai pada Tabel 7.3 harus dibagi 2.

  • Korosi seragam (Uniform corrosion)Pencegahan/penanggulangan:Pilih jenis logam yang tahan terhadap lingkungan korosiPelapisan logam (coating)Menurunkan korosifitas lingkungan dengan cara menurunkan atau mengubah:- temperatur- tekanan- kecepatan aliran- komposisiGunakan inhibitor

  • Contoh soal

  • Corrosion Rate Conversion(http://www.corrosion-doctors.org/Principles/Conversion.htm)The following charts provide a simple way to convert data between the most common corrosion units in usage, i.e. corrosion current (mA cm-2) , mass loss (g m-2 day-1) and penetration rates (mm y-1 or mpy) for all metals or for steel where: mpy = milli-inch per year n = number of electrons freed by the corosion reaction M = atomic mass d = density

    Note: you should read the Table from left to right, i.e.:1 mA cm-2 = (3.28 M/nd) mm y-1 = (129 M/nd) mpy = (8.95 M/n) g m-2 day-1

    mA cm-2 mm year-1mpy g m-2 day-1 mA cm-2 1 3.28 M/nd 129 M/nd 8.95 M/n mm year-10.306 nd/M 1 39.4 2.74 d mpy 0.00777 nd/M 0.0254 1 0.0694 d g m-2 day-1 0.112 n/M 0.365 /d 14.4 /d 1

  • For example, if the metal is steel or iron (Fe), n =2, M = 55.85 g and d = 7.88 g cm-3 and the Table of conversion becomes:

    mA cm-2 mm year-1 mpy g m-2 day-1 mA cm-2 1 11.6 456 249 mm year-1 0.0863 1 39.4 21.6 mpy 0.00219 0.0254 1 0.547 g m-2 day-1 0.00401 0.0463 1.83 1

  • Faktor2 yang mempengaruhi korosiFaktor yang terkait dengan LogamLetak logam dalam deret aktivitasKemurnian LogamOksida atau kondisi permukaan logamKelarutan garam-garam logamFaktor yang terkait dengan Medium PengkorosiKorosi atmosferis oksigen, uap air, karbondioksida (lingkungan umum), + sodium klorida (lingkungan dekat laut), + hidrogen sulfida dan sulfur dioksida (lingkungan industri) Korosi Logam yang tercelup cairan Temperatur, pH, konsentrasi, kecepatan (velocity), kondisi oksidasi dan reduksi, impuritasFaktor yang terkait dengan Pengaruh Luar Aerasi diferensialPengaruh cahayaKehadiran koloidKehadiran bakteri (mikroba)Kehadiran logam katodikAdanya arus listrik yang nyasarAdanya tegangan (stress)

  • Melawan korosiSAVE THE SURFACE (OF THE METAL) AND YOU SAVE ALLMetode yang terkait dengan Perlakuan LogamPemilihan material yang sesuaiAlloying of the metalRemoval of strainsPolishing the surfaceProducing insoluble oxide coatingsProducing insoluble phospate coatingsCovering with metals by electroplatingCovering with non-metallic materialsMaking the metal cathodicMetode yang terkait dengan Perlakuan Medium PengkorosiPerlakuan medium untuk menghilangkan kondisi yang berbahaya (menyebabkan korosi)Penambahan inhibitor3. Metode yang terkait dengan Pengaruh LuarMeminimalkan/mengeliminasi pengaruh-pengaruh luarProper Design Equipment Tugas kelompok: Buatlah resume Bab 3, Buku Goel, R.K., 19.., Process Know-How and Material of Construction for Chemical Industries, SBP Monograph on Chemical Technology, New Delhi

  • Pemilihan Material Berdasarkan Ketahanan Korosi (Corrosion Resistance)

  • Corrosion Chart

  • Material Costs(Coulson & Richardson- Cap.7 Materials of construction)

  • Material Costs

  • Contoh SoalPipa pada soal sebelumnya digunakan untuk mengalirkan air limbah (yang tidak berbahaya) menuju bak penampung. Keputusan harus diambil untuk menentukan material pengganti pipa tersebut. Tiga alternatif diberikan sebagai berikut:Diganti dengan jenis pipa yang sama (carbon steel schedule 40) dengan umur penggantian tiap 3 tahun.Diganti dengan pipa sejenis yang lebih tebal (carbon steel schedule 80, outside diameter 114,3 mm (4,5 in), inside diameter 97,2 mm (3,826 in)).Diganti dengan pipa stainless steel 304 schedule 40, yang tidak terkorosi. Estimasi harga pipa per satuan panjang adalah sebagai berikut: carbon steel schedule 40 (US$5), carbon steel schedule 80 (US$8,3), stainless steel 304 schedule 40 (US$24,8). Biaya instalasi dan fitting untuk semua material diasumsikan sama (US$16,5 per satuan panjang). Jika diasumsikan umur hidup pabrik selama 7 tahun, pilihlah salah satu dari ketiga pilihan di atas yang paling sesuai!