BAB 2 MONITORING KOROSI

2.1 Monitoring Korosi

Perlu ditekankan disini bahwa interpretasi hasil memonitor korosi adalah relatif, tergantung latar belakang dan keahlian sesorang dalam menganaslisa suatu bentuk korosi. Sebagai contoh seorang ahli korosi diperusahaan mungkin akan menggunakn alat berupa radiology atau ultrasonic, tetapi berbeda dengan ahli material, ia akan tetarik menggunakan pengurangan berat atau mikoskrop untuk mengevaluasi prilaku material. Itu semua kan berbeda bila y angmenganalisa seorang ahli komia, tentu saja ia akan tertarik menggunakan fenomena elektrokimia reaksi untuk mengartikan produk korosi yang terjadi. Penggunaan beberapa metode dan peralatan untuk mengukur atau memonitor semua proses reaksi kimia limgkungan dapayt digunakan untuk mengevaluasi reaksi korosi. Peralatan ini meliputi, test merusak dan tidak merusak. Test tidak merusak , seperti; kupn pengurangan berat, tahanan listrik, dan elkektrokimia metode. Dan test tidak merusak seperti; uji kekuatan dan kekerasan bahan. Sebenarnya pemilihan jenis alat uji korosi yang tepat akan banyak tergantung pada hal-hal yang tertentu, khususnya yang berhubungan langsung dengan dampak dari perbaikan dan proses perusahaan secara keseluruhan serta biaya yang diperlukan. Pada dasarnya data yang dapat diperoleh dari penilaian korosi ada dua jenis; Data teknik; yang mana data ini berkaiatan langsung dengan perubahan pengurangan tebal lapisa material atau struktur bangunan (terak, retak dan pitting) contoh uji non destructive dan inspection Data operasional; data ini diambil dengan cara mengukur korosi dengan menggunakan alat bentu yang diletakkan pada proses terjadinya korosi. Dikembangkan dengan metode elektrokmia data yang secara langsung mengetahaui kondosi korosi yang sedang terjadi.. Memonitor korosi harus memberi manfaat untuk:

Mengurangu pemeriksaan yang memutus operasikerja

Mengurangi resiko kerugian

Memberikan perenvcanaan perawatan yang llebih baik

Menyediakn informasi tentang bahaya korosi dan meningkatkan cara memonitor korosi

Keputusannya berdasarkan factor ekonomi daripada teknik

2.1.1 Proses elektrokimia Korosi dan pengukurannya Korosi adalah proses elektrokimia yang meliputi, M M+ + 2e-, larurtnya suatu logam 2H+ +2e- H2 , hydrogen evolution O2+2H2O+4e- 4OH-. reduksi oksigen Pada dasarnya teknik elektrokimia sebaiknya memberikan informasi yang terus menerus dan dapat memonitor secara langsung dengan teliti. Kondisi ini hanya dapat dicapai bila lingkungan yang diukur adalah lingkunan yang kondusif atau dapat menghantarkan arus listrik. Korosi yang melibatkan reaksi phase gas atau pipa gas harus menggunakan metode pengukuran pengurangan berat atau menggunakan tahanan listrik, jika tidak maka pada titik yang diukur harus ada cairan yang terkondensasi agar teknik elektrokimia dapat bekerja. Penggunaan alat dalam pengukuran korsosi yang menggunakan probe (alat bantu) harus disediakan tempat untuk meetakan alat itu. Material yang dikenakan pada kondisi yang diukur harus mempunyai sifat yang sama dengan material alat bantu itu. Selanjutnya korosi yang terjadi dalam alat bantu itu dideteksi dengan menggunakan alat bantu berupa instrumen. Pada dasarnya korosi yang terjadi dalam alat Bantu itu dianggap sama dengan korosi yang terjadi dalam system itu, dan selanjutnya dapat dipreduksi kecepatan korosi dalam system yang diukur. Reaksi korosi dalam elektrokimia sel dapat dianalogkan dengan reaksi yang terkjadi dalam batu baterei. Gaya dorong arus (driving force) bersal dari perbedan potensial antara reaksi katoda dan anoda yang biasanya berkisar anata 1-2 V. Pada penggunaan baterai anoda bereaksi (oksidasi logam) terjadi pada elektroda negative dan reduksi terjadi pada elektroda positive.

2.2 Peralatan uji korosi A Potentiostat Potentiosatat adalah peralata elektronik yang digunakan untuk mengontrol perbedaan potential antara elektroda kerja dan rferensi elektroda. Kedua elektroda tersebut berisi sel elektrokomia. Penerapan potentiostat untuk mengontrol ini dengan cara memasukan arus melalui elektroda kerja Bantu (auxiliary elektroda). Variabel yang dikontrol dalam potentiostat adalah potential sel dan variable yang terukur adalah arus sel(8). B Electroda Pada dasarnya dalam potentiostat ada tiga elektroda yang digunakan, yaitu elektroda uji (working elektroda/WE), elektroda referensi/pembanding (RE) dan elektroda bantu (auxiliary elektroda/AE). B.1 Elektroda kerja (WE) Pada pengujian korosi, WE adalah sample atau material yang terkorosi, biasanya elektroda kerja berupa logam contoh yang akan kita pelajari sebagai contoh dari matrial sesungguhnya. Ini mirip seperti pengujian dengan kupon. Elektroda kerja dapat berupa logam murni atau logam yang dicat. Kebanyakan reaksi elektrokimia yang terjadi dapat dipelajari pada elektroda kerja ini.

B.2 Elektroda pembanding (Reference Elektrode) Elektroda ini digunakan untuk mengukur potential. Elektroda pembanding sebaiknya mempunyai potensial elektrokmia yang tetap selama arus mengalir melaluinya.Elektroda yang umum digunakan adalah Elektroda Calomel jenuh (SCE) dan perak klorida elektroda (Ag/AgCl).

(a ) ( b)

Gambar 2.2.1 Elektroda referensi

a Diagram skematik pengukuran potensial sel elektroda

b Elektroda pembanding (referensi elektroda) hydrogen standart

B.3 Elektroda Bantu (Auxiliary Elektroda/AE) Elektroda ini adalah konduktor yang memungkikan arus mengalir dalam rangkaian. Dalam laboratorium elektroda ini biasanya terbuat dari logam yang lembam (inert) seperti platina atau graphite. Dalam pemnggunaannya seing dikai terbuat dari material elektroda kerja. Arus yang mengalir melalui larutan lewat elektroda kerja meninggalkan larutan melalui aelektroda pemabntu ini.

Elektroda-elektroda tersebut dimasukkan dalam larutan elektrolit (larutan yang menyalurkan arus listrik). Kumpuilan dari elektroda-elektroda tersebut, larutan elektrolit dan peralatn pembantunya biasanya disebut elektrokomia sel.

Volt meter

Elektroda Ref. ampere meter Amplifier chart recorder

Benda kerja Elektroda Katoda

Gambar 2.2.2 Pengukuran polarisasi dalam sell korosi

2.3 Pemonitoran Korosi di Perusahaan Pemetaan korosi adalah suatu metode penggambaran tingkat kerawanan terhadap bahaya korosi pada suatu peralatan atau rangkaian peralatan. Tujuan dari pemetaan korosi adalah untuk mengetahui tingkat kerawanan korosi pada peralatan tersebut, sehingga diharapkan dapat menjadi suatu instrumen untuk memprediksi tingkat resiko kegagalan material peralatan. Industri proses kimia merupakan jenis industri proses yang menggunakan bahan kimia sebagai bahan baku. Beberapa proses kimia merupakan proses yang rawan bahaya korosi karena menggunakan bahan baku atau bahan pendukung yang bersifat korosif, atau mengandung impurities berupa zat yang korosif. Sebagai contoh, kilang minyak bumi rawan terhadap korosi sulfida dari H2S yang terbawa umpan minyak mentah. Korosi pada industri proses kimia dapat menimbulkan kerugian baik langsung maupun tidak langsung. Kerugian langsung adalah berupa kerusakan pada peralatan proses yang dapat menimbulkan masalah yang berkaitan pada efisiensi proses, spesifikasi produk (kontaminasi oleh produk korosi), lingkungan (akibat kebocoran peralatan), dan juga kesehatan dan keselamatan kerja. Kerugian tidak langsung adalah berupa kerugian finansial akibat terhentinya proses produksi. Kegiatan pemetaan korosi merupakan bagian dari Risk-Base Inspection (RBI). Kegiatan RBI merupakan kajian yang dilakukan berdasarkan risk analysis principles dari sudut pandang keselamatan, kesehatan, lingkungan dan ekonomi. Dari hasil RBI, dapat dikembangkan suatu metoda inspeksi dan perawatan peralatan pabrik yang efektif dari segi biaya. Peta korosi yang dihasilkan dapat membantu

Pelaksana operasi proses kimia dan bagian inspeksi pabrik kimia untuk mewaspadai bagian-bagian proses yang rawan terhadap serangan korosi, serta data yang diperlukan dalam mengkaji perkiraan laju korosi.

Melakukan tindakan yang tepat untuk menangani kerusakan dan melakukan pemeriksaan terhadap bagian data material.

Ada beberapa variasi metode pemonitoran korosi di perusahaan

Uji visual/photo

Metode kehilangan berat/ kupon

Tahanan listrik

Metode elektrokimia

Hydrogen probe

Analis produ aliran

Metode evaluasi tidak merusak Pengukuran kecepatan korosi yang palig sederhana adalah dengan menggunakan metode kehilangan berat, tahanan listrik dan linear polarisasi. Pengukuran tersebut dilakukan dengan cara menggunakan probe (sensor) yang diletakan pada tempat yang akan diketahui prilaku korosinya. Alat tersebut banyak tersedia di pasaran yang dapat langsung di pakai untuk memonitor korosi saat itu, tanpa harus menghentikan proses produksi dan merubah posisi peralatankerja. Teknik pengukuran ini juga dapat langsung dipakai pad akebayakan desian pipa dan system boiler.

2.4 Type-type uji korosi

Uji laboratorium, uji dengan kondisi tiruan, percobaan yang dipercepat (menambah temperature, menambah konsentrasi larutan)

Percobaan langsung di lapangan

Percobaan di perusahaan

2.4.1 Visual inspection Metode ini merupakan metode untuk mengetahui posisi langsung terjadinya korosi. Ini adalah merupakan suatu metode mendasar untuk mendiaknosa atau mengecek bentuk dan distribusi korosi. Alat bantu yang digunakan untuk uji contohnya: kaca pembesar, pengukur kedalaman pit, fibtre optics, dan kamera televi tersembunyi, dan juga alat berupa cairan dye penetrant yang berguna untuk menganalisa retak permukaan, serta coupon untuk menganalisa bentuk-bentuk serangan korosi (3). Metode ini merupakan metode untuk mengetahui posisi langsung terjadinya korosi. Ini adalah merupakan suatu metode mendasar untuk mendiaknosa atau mengecek bentuk dan distribusi korosi. Tanda-tanda kerusakanakibat korosi dapat langsung diketahui; korosi akibat retak, kebocoran, perubahan warna, penebalan lapisan, pembengkokan konstruksi dapat menjadi pelengkap dalam mnganalisa jenis kerusakan. Dengan bantuan alat bantu dapat dikethui lebih lanjut bentuk korosi. Seperti kaca pembesar, pengukur kedalaman pit, fibtre optics, dan kamera televi tersembunyi, danjuga alat berupa cairan dye penetrant yang berguna untuk menganalisa retak permukaan. Uji visual ini juga dapat dilakukan dengan menggunakan kupon. Kupon merupakan logam yang terbuatdari material yang sama dengan material yang aka diukur laju korosinya dan diletakan pada daerah yang dicurigai terserang korosi. Kupon secara periodic harus dibersihkan dan diukur untuk menentukan kehilangan logam selama periode pengukuran. Kondisi perlakuan awal dan persiapan adalah hal yang penting yang hjarus dilakukan. Produk korosi yang adapat langsung diamati berupa pengotor, endapapan, korosi local. Dengan menggunakan mikoskrop dapat ditentukan tingkat pengrusakan korosinya atau tipe serangan, seperti pitting korosi, intergranular, stress corrosion cracking dan korosi celah. 2.4.2 Analisa Produk Korosi Metode dilakuakn dengan cara menguji komposisi kimia larutan yang secara langsung bersentuhan dengan material yang diamati. Pipa-pipa transmisi dari baja yang ditanam di dalam tanah akan dapat dikenali jenis mikroba yang menyerang bila diketahui jenis korosi yang terjadi. 2.4.3 Tahanan Linear Polarisasi Jika dalam rangkaian elektrokimia cell potensial dinaikkan, di atas potensial korosi bebasnya (Ecorr) reaksi oksidasi akan bertambah dan logam akan semakin cepat mengalami pelarutan. Dan sebaliknya bila logam mengalami penurunan kecepatan korosi. Dari perubahan-perubahan itu dapat dicatat seperti gambar Linear polarisasi plot hubungan antara potensial dan arus. Plot gambar demikian dapatdi peroleh dengan menggunakan aliran listrik DC. Tahanan polarisasi didefinisikan sebagai , Rp= ∆E/∆I (23). Kesulitan dalam mengukiur kecepatan reaksi elektro kimia dalah karena perubahan arus ang terjadi dalam korosi terjadi di dala m logam yang terkorsoi. Dan agar dapat menilai tingkat kekorosifan, harus drancang alat yang sesuai. Jika dalam rangkaian elektrokimia cell potensial dinaikkan, di atas potensial korosi bebasnya (Ecorr) reaksi oksidasi akan

bertambah dan alogam akan semakin cepat mengalami pelarutan. Dan sebaliknya bila logam mengalami penurunan kecepatan korosi. Dari perubahan-perubahan itu dapat dicatat seperti gambar Linear polarisasi plot hubungan antara potensial dan arus. Plot gambar demikian dapatdi peroleh dengan menggunakan aliran listrik DC. . Tahanan polarisasi didefinisikan sebagai , Rp= ∆E/∆I, telah diketahui dalam teorikorosi bahwa arus korosi I corr= B/Rp, yang mana B adalah konstanta pada material dalam lingkngan tetentu . Selanjunya denga menggunakan hukuam Faraday, kecepatan korosidapat dihitung , baikdalam satuan mm pertahun aau mils per tahun. Penggunaan peralatan LPRM dapat dipakai langsung di lapangan karena lat ini sederhana dan mudah pemakaiannya. Keuntungan lainnya adalah dapat dipakai terus menerus baik secara manual atau otomatis. Kelemahannya kebanyalan disebakan oleh pengasumsiannya bahwa penggunaaaan arus DC adalah konstan, tetapi kenyatannya pada berberpa siustem tetentu kondisi ini memerlukan waktu yang lama tergantung dari proses elektro kimianya dan kinetiknya yang mengendalikan korosi. Variasi waktu in dapat menghasilkankesalahanpercobaan. Juga bila konduksifitas larutan rendah atau hambatan larutan tinggi kesalahan dalanm pengukuran akan semakin meningkat.

Gambar 2.4.3.1 Polarisasi katodik yang menunjukan prilaku Tafel pada percobaan a) baja karbon di larutan Sodium Sulfat , b) baja karbon di 1N H2SO4.

Gambar 2.4.3.2Kurva polarisasi katoda dan anoda. Grafik a, digunakan untuk membuat

percobaan kurva polarisasi yang akan diplotkan pada grafik b,c,d. 2. 4.4 Elektrokimia Impedance Spectroscopy (EIS) pemonitoran dengan metode EIS ini menggunakan respon dari elektroda yang terkorosi yang dihubungkan dengan signal potensial pada rentang frekwensi tertentu. Dengan metode ini dapat ditentukan prinsip dasar korosi yang berhubungan dengan elektrokomia kinetic. Pola prilaku impedensi elektroda dapat dianalisa dengan menggunakan Nyquist plot-Z (ω)sebagai funsgi dari Z’(ω) atau dalam plot Bode log IZI dan log Ø sebagai fungsi darai frekwensi f dalam siklus per detik (hertz) (8, 23). Impedensi Z(ω) dapat dituliskan dengan persamaan Z(ω)= Z’(ω) + Z”(ω)

Gambar 2.4.4.1 Respon arus I, pada pola potensial sinusoidal Capasitor V,

Gambar 2.4.4.2 Penunjukan data EIS pada material yang terkorosi yang disimulasikan

dengan cara mempararelkan tahanan RP dan kapasitor C.

a) Nyquist plot b) Bode plot

Gambar 2.4.4.3 Nyquist plot yang menunjukan adanya partial difusi yang ditandai dengan munculnya efek tahanan Walburg W.

2.4.5 Elektrokomia Noise untuk Mempelajari Jenis-Jenis Korosi Pendifinisian elektrokomia noise diperoleh dari peristiwa perubahan potential dan gangguan pada arus yang muncul dari fluktuasi reaksi redox dalam larutan. Dalam pemonitoran korosi dengan potential noise, yang diukur dalam hal ini adalah variasi arus anoda local secara tidak langsung dari noise komponen terhadap potential korosi

dengan menggunakan peralatan elektro. Potensial noise pada dasarnya adalah memonitor dan mengukur varisasi arus anodic local secara tidak langsung dari noise komponen yang dipakai pada potensial korosi(10,14,15,16). Potensial noise pada dasarnya adalah memonitor dan mengukur varisasi arus anodic local secara tidak langsung dari noise komponen yang dipakai pada potensial korosi. Scanning monitoring technique seperti SVET (scanning vibrating electrode technique) dan STM (scanning tunneling micoscrope) biasanya digunakan untuk memonitor korosi lokal secara langsung. Methode pemonitoran ini akan efektif bila korosi terjadi secara setaedy state, yaitu pada saat penjalaran korosi dimana lokasi korosi dan arus anoda secara individu terjadi pada daerah rentang periode scanning. Karena korosi local adalah peristiwa probabilitas pada daerah dan waktu tertentu, maka untuk memprediksinya adalah tidak mudah. Lagipula, pertumbuhan dan keadaan memasif kembali pada embrio korosi local adalah proses yang komplek yang terjadi pada waktu sub-second(1). Dengan demikian adalah tidak mungkin untuk mengkarakteristikkan proses penjalaran korosi local dengan metode scanning monitor. Sehingga, metode pemonitoran korosi dengan system elektrokimia noise adalah metode yang paling mungkin untuk dapat melacak tahapan penjalaran korosi (trace aging) local dan variasi waktu pada arus anoda local yang terjadi pada lokasi yang terkorosi secara berubah-ubah( 2 ). Untuk alasan ini, pemonitoran korosi dengan menggunakan proses elektrokomia noise dapat digunakan untuk mendeteksi korosi pada saat terjadinya tahap penjalaran dan pada tahap awal(2,3) pengkorosian. Dibandingkan dengan metode pemonitoran dengan metode elektrokimia, elektrokomia noise adalah yang paling sederhana dan mudah dirancang serta dapat digunakan untuk memonitor korosi yang terjadi secara langsung pada kondisi lapangan.. Elektrokomia noise dapat juga digunakan untuk memonitor signal microscopis yang lemah. Ini disebapkan karena pada elektrokomia noise, noise yang dihasilkan dari rusaknya lapisan passive pada logam akan menghasilkan fluktuasi interface impedency (4) yang diinduksikan dari modifikasi microscopoik film.

Sistem monitoring potential noise terdiri dari referensi elektroda, tahanan input yang

tinggi (>10G), dan potensiometer yang mempunyai kepresisisan tinggi (4-6 order) yang mengijinkan pengambilan sample pada potensial elektroda specimen pada interval waktu tetap (0,1-1 detik) (5) . Sumber-sumber noise berasal dari fluktuasi consentrasi ion H+ yang terdapat pada permukaan elektroda dan juga fluktusi oksigen terlarut, temperatur, dan senyawa terlarut dalam elektrolit. Arus noise akhirnya menghasilkan potential noise dan intensitas potentialnya berbanding lurus dengan produk arus noise dan tahanan antar permukaan elektroda. Pada frekwensi yang rendah, tahanan antara mendekati sama dengan tahanan polarisasi (Rp). Sehingga standart deviasi potential noise dan standart deviasi arus noise dapat dianggap mewakili pada frekensi mendekati nol. Dengan demikian kecepatan korosi dapat diperkirakan. Dalam hal tahanan noise, didefinisikan sebagai perbandingan sitem yang memiliki tahanan larutan rendah antara arus pendek dua elektroda.

Metode Tahanan noise ini adalah teknik analisa yang memungkinkan menentukan pendekatan nilai tahanan polarisasi pada kondisi benda kerja yang dicelupkan. Karena tahanan polaroisasi adalah besaran elektrokimia yang mewakili korosi uniform. Pengestimasian metode yang menggunakan Rn (tahanan korosi) yang pendifiniannya adalah mirip pada Rp (tahanan polarisasai), mungkin masih belum cukup untuk mencirikan penomena korosi local.

Gambar A Sebagai contoh: pola potential noise seperti gambar1 adalah merupakan gelombang yang dibangkitkan dari arus anoda local yang disebapkan oleh rusaknya lapisan passive film pada material yang terkorosi. Perubahan potential dan gangguan pada arus yang muncul dari fluktuasi reaksi redox itulah yang didinifinisikan sebagai elektrokimia noise. Gambar B arus anoda dan arus katoda pada permukaan lapisan pasive a tidak adanya korosi local b tahap awal korosi lokal Pada saat logam dicelupkan kedalam larutan elektrolit, arus yang tersimpan dalam lapisan passive, ia dan arus catodic ic (menunjukkan reaksi reduksi oksigen terlarut dan raksi katodic) dalam kesetimbangan (gambar 2a). Dalam hal ini potential korosi adalah potential pada titik perpotongan kurva ia dan ic (Eo pada gambar 3).

Gambar C ketergantungan potential noise terhadap kurva anoda polarisasi dan kaoda polarisasai

Ketika passive film rusak, arus anoda local (ia) dapat diplotkan pada arus passive (ia), ini menjadikan kurva polarisasi anoda tergeser kearah arus yang lebih tinggi (ia –ia+ia’) (gambar3). Pada keadaan steadystate, reaksi yang meniadakan anoda adalah raeksi

reduksi farady yang diwakili oleh ic. Walaupun demikian, ketika pergeseran ia terjadi pengisian dari kapasitor dari film terjadi di reaksi penetralan pada anoda (8)(gambar 2b). Telah diketahui bahwa pemuatan kembali dari capasotor akan dominan pada system yang melibatkan reaksi faradi relative lambat dan kecepatan reaksi arus anoda local relative tinggi. 2.4.6 Scan Polarisasi Diagram polarisasi bekerja berdasarkan prinsip perubahan potensial material yang terkorosi akibat perubahan komposisi permukaan logam. Model diagram yang didapat dapat mencirikan prilaku korosi yang meliputi; potensial korosi bebas, potensial pitting korosi, kondisi passive material, dan arus korosi pada berbagai potensial.

Gambar 2.4.6 Kurva scanning polarisasi Stinless Steel 304 di larutan deaerasi 1N

H2SO4 pada temperature 250C.

2.4.7 Penunjukan nilai korosi oleh Diagram pourbaix (23) Pourbaix diagram menunjukan hubungan antara pH dengan potensial korosi. Dari diagram dapat ditunjukan kapan logam mulai terkorosi, passive dan tahan korosi.

Gambar 2.4.7 Diagram E/pH (Pourbaix) untuk seng dalam air.

Pourbaix membedakan kondisi terkorosi dengan kondisi tak terkorosi sebagai berikut: Suatu logam dianggap dalam keadaan terkorosi bila konsentrasi ion-ionnya dalam

larutan 10-6 M. Jika konsentrasi ion-ion tidak melebihi harga ini maka logam

dianggap berada dalam kondisi kebal. Pourbaix mengkorelasikan ketergantungan pH dan potensial elektroda pada kondisi elektroda. Hasil karyanya ditampilkan dalam bentuk sebuah bagan untuk tiap logam yang memperlihatkan kondisi-kondisi di mana logam akan terkorosi, tidak terkorosi, atau mengalami pemasifan dalam larutan berpelarut air. Bagan itu disebut diagram E/pH atau diagram Pourbaix, yang bentuk ringkasan lengkapnya dapat dijumpai dalam Atlas of Electrochemical Equilibria in Aqueous Solutions oleh Pembentukan diagram E/pH, didasarkan pada prinsip-prinsip yang sangat sederhana, tetapi membutuhkan banyak perhitungan. Sebagai contoh, coba perhatikan cara pembentukan diagram E/pH untuk seng dalam air. Ketika seng terkorosi dalam air murni, untuk rentang potensial dan pH yang lengkap bisa terdapat sampai empat buah unsur. Karena itu ada lima reaksi yang harus ditulis untuk menggambarkan proses-proses reaksi yang mungkin berlangsung dalam konversi antar unsur-unsurnya:

(a) Reaksi anoda biasa Zn = Zn2+ + 2e-

b) Pembentukan seng hidroksida yang tak dapat larut Zn + 2H20= Zn(OH) 2 + 2H+ + 2e-

(c) Pembentukan ion zincate yang dapat larut Zn + 2H20 = Zn02

- + 4H+ + 2e

Zn(OH)2 + 2Ht = Zn 2+ + 2H 20

(e) Pembentukan ion zincate dari seng hidroksida Zn(OH)2 = Zn0 2

- + 2H+

Reaksi-reaksi yang melibatkan pembangkitan elektron-elektron (a), (b), dan (c) dipengaruhi oleh perubahan-perubahan potensial elektroda, sedangkan yang menyebabkan pembentukan ion-ion hidrogen (b), (c), (d), dan (e) dikendalikan oleh pH. Reaksi-reaksi (b) dan (c) bergantung baik pada potensial maupun pH. Pada garis a terjadi reaksi (a), dimana daerah ini menunjukkan batas terjadinya korosi dan kebal. Melalui substitusi harga [Mz2+] = 10-6 M kita dapat menghitung potensial pada saat logam mulai terkorosi.

E = -0 ,76+ (0,059/2) log (10-6)

E = -0,76- 0,177

E = -0,937 V

Ini berarti bahwa kesetimbangan terjadi pada -0,937 V bila ionsentrasi Zn2+ = 10-6 M. Pada grafik dengan E sebagai koordinat dan pH sebagai absis kita dapat menggambarkan sebuah garis mendatar pada -0,937 V.

Untuk reaksi b (garis b) dengan mengambil kondisi kesetimbangan dan harganya disubstitusikan ke dalam persamaan Nernst dapat dituliskan:

E = EO + 0.0295log][][

])].[([2

2

2

2

ZnOH

HOHZn

Sebagaimana dalam hokum kesetimbangan kimia bahwa untuk larutan yang tidak mengandung ion dianggap satu, maka rumus diatas menjadi. E = E° + 0,0295 log [H+]2

E° adalah potensial elektroda baku untuk kombinasi-kombinasi Zn/Zn(OH)2. Harga ini ketika diukur memberikan harga -0,439 V, selanjutnya Eu = -0,439 - 2.(0,0295).pH

Untuk membentuk garis d dapat dilakukan dengan mengambail titik potongnya dengan garis a melalui substitusi harga -0,937 V untuk E dalam Persamaan, Jadi:

pH = (-0,937 + 0,439)/(-0,059) = 8,44 Ketika pH semakin meningkat kita menjumpai bahwa Zn(OH)2 yang semula tidak dapat larut mulai larut membentuk ion zincate. Ini terjadi pada pH = 10,68 dan membentuk garis tegak lurus e dalam Gambar 4.17. Garis c dapat ditetapkan dengan cara yang sama seperti untuk garis b. Keempat wilayah dalam diagram itu dapat dipandang sebagai domain-domain kekebalan, korosi atau pasivasi. Setiap domain menunjukkan daerah ketika suatu unsur secara termodinamika paling mantap. Garis putus - putus dalam Gambar 4.17 menggambarkan dua reaksi lain yang mungkin terjadi dalam larutan berpelarut air:

1 Reduksi ion-ion hidrogen untuk membebaskan gas hidrogen:

2H+ + 2e- = + H2

2. Oksidasi air untuk membebaskan gas oksigen:

2H20 = 02 + 4H+ + 4e-

Reaksi 1 menghasilkan persamaan Nernst: E = E° - 0,059pH

dengan mengandaikan bahwa tekanan hidrogen adalah 1 atmosfer. E° untuk hidrogen sama dengan 0,00 V, sehingga garis berpotongan dengan sumbu-y di E = 0 untuk pH = 0 dan pada pH = 10 mempunyai harga E = -0,59 V. Di bawah garis 1, gas hidrogen merupakan unsur paling mantap, sementara di atasnya, ion hidrogen yang mantap. Gas hidrogen senantiasa dibebaskan di katoda dan ini akan terjadi bila katoda berada dalam domain potensial dan pH di bawah garis 1. Reaksi 2 memberikan persamaan Nernst yang setara:

E = E° - 0,059pH

dengan E° yang ketika diukur memberikan harga +1,228 V. Garis 2 dengan demikian memotong sumbu potensial pada harga ini dan pada pH = 10 memiliki harga 1,228 - 3,59

= 0,638 V. Di sebelah atas garis ini gas oksigen merupakan unsur paling mantap dan akan terbebaskan di anoda yang terletak di daerah potensial serta pH ini. 2.4.8 Peta korosi Pekerjaan pemetaan korosi meliputi semua kegiatan pengkajian kemungkinan terjadinya kerusakan akibat korosi terhadap peralatan utama dan peralatan pendukung sebuah rangkaian proses kimia. Kegiatan pengkajian yang dilakukan meliputi:

a) Studi literatur yang berhubungan dengan kerusakan dan kegagalan material akibat

korosi. b) Studi literatur mengenai proses kimia yang akan dikaji. c) Mengumpulkan data peralatan, data operasi, serta data inspeksi rangkaian

peralatan proses kimia. d) Melakukan identifikasi dan evaluasi korosi yang mungkin terjadi pada peralatan

proses kimia. e) Membuat peta korosi. f) Membuat kesimpulan dan saran terhadap hasil pengkajian pemetaan korosi. Sumber data yang digunakan dalam pengkajian kemungkinan terjadinya korosi dapat berasal dari:

a) Data Rancangan Proses dan Rancangan Pabrik b) Piping and Instrumentation Diagram c) Process Flow Diagram d) Data Operasi e) Data Laboratorium f) GambarTehnik Peralatan g) Pengamatan Visual h) Diskusi Teknis i) Literatur

Metode penentuan perkiraan laju korosi atau tingkat kerusakan akibat korosi dapat bermacam-macam. Salah satu metode yang telah dikembangkan untuk industri minyak bumi adalah mengacu pada standar API 581 yaitu Risk Base Inspection Base Resource Document [2]. Untuk industri proses kimia lainnya, dapat dilakukan dengan metode lain, misalnya menggunakan Corrosion Data Book dari NACE [31, atau menggunakan tabel dan diagram laju korosi pada literatur-literaturyang tersedia. Peta korosi dibuat dari perkiraan laju korosi dan tingkat kerawanan untuk masing-masing peralatan proses. Sebelum melakukan pemetaan, terlebih dahulu didefinisikan batasan kerawanan korosi yang akan digambarkan pada peta korosi. Sebagai contoh, penentuan batasan kerawanan korosi ditampilkan pada Tabel dan peta korosli dibuat pada Process Flow Diagram serta dinyatakan sebagai berikut:

a) Bila kondisi alat dinyatakan "bahaya", maka pada PFD diberi warna merah. b) Bila kondisi alat dinyatakan "waspada", maka pada PFD diberi warna kuning. c) Bila kondisi alat dinyatakan "aman", maka pada PFD diberi warna hijau.

Hasil pemetaan korosi tidak dapat digeneralisasi, karena penyebab dan mekanisme korosi untuk masing-masing peralatan berbeda satu sama lain. Untuk itu peta korosi harus dilengkapi dengan satu set keterangan yang menerangkan rincian kajian dan analisa peralatan proses. Pada keterangan tersebut dinyatakan mengenai perkiraan

penyebab, mekanisme kerusakan korosi yang mungkin terjadi, dan laju korosi perkiraan dan aktual, sehingga dapat ditentukan kurun waktu dilakukannya inspeksi serta metoda apa yang paling sesuai untuk mendeteksi kerusakan peralatan akibat korosi pada peralatan tersebut. Hasill dan Diskusimemungkinkan bagian operasi proses dan bagian inspeksi untuk melakukan tugasnya dengan lebih efektif dan efisien. Tabel 2.4.8 Contoh kriteria tiri kerawanan peralatan terhadap korosi

Kriteria Tingkat Kerawanan terhadap Korosi

Rc/Ra < 1 Bahaya

1 ~ Rc/Ra~ 15 Waspada

Rc/Ra > 1,5 Aman

Rc = laju korosi hasil perhitungan (berdasarkan literatur dan data operasi) Ra = laju korosi aktual (berdasarkan data inspeksi) Dari peta korosi, dapat terlihat peralatan mana yang perlu mendapat perhatian intensif ketika dilakukan inspeksi, dan peralatan mana yang hanya memerlukan inspeksi rutin. Diharapkan dari hasil pemetaan korosi, inspeksi peralatan proses dapat dilakukan dengan lebih efektif dan efisien, serta menghasilkan suatu pemeriksaan yang optimal. Selain itu bagian operasi proses juga dapat meningkatkan kewaspadaan pada peralatan yang dinilai rawan terhadap bahaya korosi, sehingga bila terjadi masalah akibat korosi (misaInya kebocoran peralatan) dapat segera diketahui dan ditanggulangi. Hal yang sangat krusial dalam menganalisa dan memperkirakan mekanisme serta tingkat kerawanan korosi adalah ketersediaan data yang lengkap dan akurat. Kebanyakan industri proses kimia tidak memiliki data yang cukup lengkap, terutama data operasi dan data komposisi aliran proses. Jika data operasi tidak tersedia, data yang digunakan umumnya diambil dari data rancangan proses, atau dilakukan estimasi berdasarkan kondisi proses yang diketahui (misaInya menggunakan neraca massa dan energi). Akibatnya sering kali terjadi over-estimate, di mana berdasarkan data rancangan suatu bagian proses diperkirakan memiliki tingkat kerawanan korosi tinggi, sedangkan pada kenyataannya bagian tersebut tidak pernah mengalami masalah korosi. Untuk mengatasi hal ini, perlu dilakukan diskusi dan pertukaran informasil yang baik antara pilhak yang melakukan kegiatan pemetaan korosi dengan pilhak yang mengoperasikan industri proses kimia yang dipetakan. Kompilasi data yang akurat dan rapi akan sangat membantu pekerjaan pemetaan korosi. Selain data rancangan dan data operasi proses, ketersediaan data inspeksi akan sangat membantu dalam melakukan kajian pemetaan korosi. Data inspeksi yang diperlukan terutama adalah data pengurangan ketebalan material untuk membandingkan hasil perkiraan laju korosi dengan laju korosi aktual, serta data kerusakan atau kegagalan material yang pernah terjadi untuk memperkirakan faktor-faktor yang mungkin menyebabkan terjadinya kerusakan atau kegagalan pada operasi proses selanjutnya. Peta korosi juga dapat digunakan untuk mengukur tingkat korosifitas suatu area/lokasi. Peta demikian dibuat dengan cara mengukur luasan daerah yang mempunyai tingkat korosi yang berbeda dengan tujuan menentuka polusi pada lokasi tersebut. Pemetaan korosi pada industri daerah merupakan kegiatan yang melakukan kajian mengenai peristiwa korosi yang terjadi pada atmsofer. Kegiatan ini memberikan hasil berupa peta

korosi yang optimal apabila didukung ketersediaan data material, data proses dan data inspeksi yang akurat.

Gambar 2.4.6 Peta korosi di Newcastle area

2.4.9 Index patina

Gambar 2.4.9 Alat uji Index patina

Jenis spesimen yang digunakan adalah bimetalic spesimen, dimana kawat dililitkan pada sekrup dari jenis logam yang berbeda atau disebut uji CLIMAT ( classify industrial and maritime atmosphere). Pada uji ini spesimen yang digunakan adalah aluminium yang dililitkan pada sekrup tembaga dan baja. Pada test ini index korosifitas ditentukan dengan kehilangan massa pada kawat aluminium. Penunjukan nilai korosi dengan cara ini biasa dilakukan untuk mengukur laju korosi di udara pada lokasi dan area tertentu yang dikehendaki.

CONTOH-CONTOH STUDI KASUS TENTANG PENGUKURAN KOROSI Daftar Pustaka [1] Risk Base Inspection - Base Resource Document AP 1581, 2001 [21 "Corrosion Data Book", 6' edition, National Association of Corrosion Engineers, 1985 [3] Denny A. Jones, "Principles and Prevention of Corrosion", MacMillan Publishing

Company, 1992. [41 Pierre R. Roberge, "Handbook of Corrosion”,Engineering", McGraw-Hill, 2000 2.6 PERCOBAAN-PERCOBAAN KOROSI 2.6.1 Sifat-sifat termodinamika material(25) 2.6.2 Percobaan Atmosfer korosi(2)

2.6.3 Perhitungan korosi CO2

(29)

2.6.4 Studi kasus kerusakan pada kolom heat exchanger(25) 2.6.5 Pengukuran dan pembuatan rangkaian tahanan polarisasi(8) 2.6.6 Pembuatan diagram polarisasi 304 stainless steel(8) 2.6.7 Perhitungan perlindungan katoda tangki (13) 2.6.8 Distribusi potensial antara struktur dan hamparan tanah serta dampak penurunan distribusi potensial (13) 2.6.9 Percobaan pitting korosi pada stainless steel(22) 2.6.10 Percobaan stress korosi cracking pada brass (22) 2.6.11 Pengerusakan temperature tinggi dan fluktuasi thermal (27) 2.6.12 Perhitungan pelindung pipa gas(29) 2.6.13 Studi kasus pemilihan material untuk pipa di air laut (25)