BAB III MODUL II STRESS CORROSION CRACKING

BAB III MODUL II STRESS CORROSION CRACKING

BAB IIIMODUL II STRESS CORROSION CRACKING(KOROSI RETAK TEGANG)

3.1 TujuanUntuk mengetahui kecepatan korosi, waktu patah, dan dimensi akhir dari material yang diuji. Serta untuk mengetahui dan memahami mekanisme terjadinya korosi retak tegang.

3.2 Teori DasarKorosi retak tegang adalah kegagalan logam ulet yang tiba-tiba yang tak diduga yang dilakukan pada tegangan tarik pada lingkungan yang korosif, khusunya pada peningkatan temperatur pada permukaan logam. SCC secara kimiawi sangat spesifik pada paduan tertentu kemungkinan besar Jika suatu material berada dalam lingkungan yang korosif dan diberi tegangan, maka material tersebut akan cepat mengalami korosi, hal ini dikarenakan material tersebut mengalami keretakan pada daerah intergranular dan transgranularnya.Faktor-faktor yang mempengaruhi timbulnya korosi retak tegang adalah :1. Adanya tegangn tarik (Tensile Stress)2. Paduan yang rentan (Susceptible material)3. Lingkungan yang korosif (Corrosive environment)Stress corrosion cracking (SCC) adalah keretakan akibat adanya tegangan tarik dan media korosif secara bersamaan. Satu hal yang penting adalah harus dibedakan antara SCC dengan hydrogen embrittlement dari perbedaaan kondisi lingkungannya. Faktor-faktor yang mempengaruhi timbulnya korosi tegangan (SCC) adalah:

Gambar 3.1 Hubungan SCC dengan lingkunganDampak SCC pada material biasanya jatuh antara kering retak dan ambang batas kelelahan material itu. SCC ini banyak terjadi pada tangki bertekanan yang menampung cairan kimia, konstruksi-konstruksi baja yang berada di daerah korosif, system pipa reaktor nuklir, sudu turbin, dll.Adapun jenis dari SCC yaitu :1. Intergranular, yang bergerak sepanjang grain boundaries dimana crack akan dimulai dan berkembang di sepanjang batas butir2. Transgranular, pergerakannya tidak nyata dimana crack akan terjadi melintasi butir.

Gambar 3.2 Interglanular (1) dan transglanular (2)Pengujian korosi retak tegang dilakukan dengan pembebanan yang konstan pada temperature 750C dalam larutan NaCl. Data yang di ambil dalam pengujian ini adalah pertambahan panjang material sebagai fungsi dari waktu.Korosi retak tegang intragranular (IGSCC) telah lama menjadi suatu permasalahan yang serius berhubungan dengan pipa saluran industri. Diduga, peristiwa korosi jenis ini berkaitan dengan karakteristik struktur dari bahan pipa. Namun, sampai sekarang pengaruh dari karakteristik struktur yang mempengaruhi proses peretakan masih belum dimengerti secara jelas. Paper ini melaporkan beberapa temuan kunci pada karakter batas bulir dan tekstur kristalografi yang berkaitan dengan ketahanan terhadap IGSCC dari pipa baja API X65.Mekanisme dari pembentukkan IGSCC pada pipa baja dapat diringkas sebagai berikut: saluran pipa di dalam tanah menggunakan perlindungan katodik untuk mencegah kehilangan logam-logam, tapi sayangnya arus katodik memecah air tanah menjadi ion-ion hidroksil dan dengan demikian menaikkan pH. pH larutan yang tinggi ini bereaksi dengan CO2 dan membentuk larutan kompleks karbonat-bikarbonat. Ketika konsentrasi karbonat larutan cukup tinggi untuk mempasifkan permukaan pipa, terjadilah retakan intergranular melalui mekanisme pelarutan anodik.Tanpa melihat mekanisme, telah jelas bahwa kerentanan pipa saluran terhadap IGSCC adalah suatu ketergantungan bahan dan lingkungan. Oleh karena itu, sangatlah penting untuk mengidentifikasikan struktur-struktur batas bulir yang memfasilitasi atau memberikan ketahanan terhadap peretakan. Namun sayangnya informasi fundamental yang bisa digunakan untuk menghasilkan pipa-pipa saluran baja dengan ketahanan superior terhadap IGSCC masih belum terselidiki.Telah diterima dengan baik bahwa batas-batas butir bersudut besar yang acak (HAB) memiliki energi yang lebih tinggi dibandingkan dengan sudut yang lebih kecil (LAB) dan batas-batas situs kisi khusus yang bertepatan (CSL), dan menyediakan jalur yang relatif mudah untuk terjadinya perambatan retakan. Berdasarkan studi yang telah dilakukan pada IGSCC dari nikel kemurnian tinggi, nikel austenitik, dan paduan stainless berbasis besi dan interlogam Ni3Al didapatkan bahwa batas-batas 1 (LAB) dan 3 mempunyai kekebalan terhadap IGSCC. Namun kita harus mengingat kembali bahwa kekebalan dari batas-batas bulir terhadap peretakan sangatlah dipengaruhi oleh pemisahan elemen-elemen pengotor maupun oleh kerasnya lingkungan yang diterima.Pipa-pipa saluran baja API X65 biasanya digunakan dalam pipa saluran industri, merupakan feritik (mengandung unsur besi). Penelitian yang telah dilakukan oleh Venegas et al., didapatkan bahwa kebanyakan batas-batas CSL rendah hingga 33 tahan terhadap peretakan terinduksi hidrogen (HIC), walaupun yang terutama berperan adalah batas-batas 13b, 11 dan 29a.Telah diketahui bahwa tekstur memainkan peran kunci dalam jenis-jenis peretakan yang berbeda seperti peretakan lemah, peretakan terinduksi hidrogen (HIC), peretakan deformasi dan lain-lain. Oleh karena itu, akan menjadi menarik untuk mengetahui apakah tekstur kristalografi memiliki pengaruh pada IGSCC yang terjadi pada saluran pipa baja. Dari penelitian terdahulu (Alexandreanu dan Was) telah mempelajari pengaruh orientasi butir pada IGSCC, tapi kesimpulan dari tekstur pada studi tersebut hanya terbatas pada perkiraan apakah peretakan bulir-bulir termasuk pada bulir-bulir yang memiliki orientasi yang serupa atau tidak, selain itu mereka juga mempelajari itu pada paduan austenitik berbasis nikel (Ni-16Cr-9Fe) yang tidak digunakan dalam pipa saluran industri. Mereka menyimpulkan bahwa batas-batas yang berkaitan dengan bulir-bulir yang memiliki orientasi yang tak sama rentan terhadap peretakan sedangkan yang serupa orientasinya lebih tahan terhadap peretakan. Pendekatan ini sangat terbatas pada nilai praktis karena ini tidak memasukkan aspek energi dari batas-batas yang mana merupakan penggerak utama untuk perambatan peretakan, tidak juga mengidentifikasikan batas-batas yang tahan peretakan yang dapat dihasilkan oleh tekstur-tekstur bulir tertentu.Pada penelitian lain yang dilakukan oleh King et al., telah ditunjukkan bahwa pada baja tahan karat austenitik disamping LAB dan batas-batas CSL dengan rendah, batas-batas bulir yang berdekatan dengan indeks bidang {h k l} rendah bisa tahan terhadap IGSCC, seperti yang awalnya disarankan oleh Rohrer et al., bahwa beberapa batas mungkin memiliki sifat-sifat khusus. Dari penelitian ini, peneliti lain menyatakan memungkinkan bahwa batas-batas yang berhubungan dengan bulir-bulir dengan orientasi tertentu itu tahan terhadap IGSCC.Patut untuk disebutkan di sini, karena IGSCC mengikuti jalur batas bulir, maka diperlukan kecenderungan untuk memusatkan pada karakter batas bulir, berdasarkan sudut misorientasi antara bulir-bulir tetangga (LAB dan HAB) dan definisi dari batas-batas CSL. Namun tekstur kristalografi bisa mengendalikan misorientasi bulir, dan oleh karena itu secara tak langsung mengendalikan struktur dan energi dari batas bulir. Untuk energi batas bulir, tidaklah semata-mata bergantung pada misorientasi antar bulir tapi juga dikendalikan oleh sumbu misorientasi dan tekstur. Dengan kata lain, untuk sudut misorientasi yang sama tapi berbeda sumbu rotasi energinya bisa sangat berbeda. Sehingga masih ada harapan bahwa tekstur lokal (orientasi bulir) di sekitar retakan mungkin dapat mempengaruhi perambatan atau penghentian retakan. Maka pada penelitian ini, bertujuan untuk menguji dan mengidentifikasikan peranan dari karakter batas bulir dan tekstur dalam perambatan atau penghentian retakan IGSCC pada pipa saluran baja API X65. Diharapkan, dari pemahaman yang lebih baik dari proses-proses tersebut dapat menjadi kunci dalam meningkatkan dan mengoptimalkan struktur dari pipa saluran baja.EksperimenBahanSampel API X65 diambil dari pipa saluran yang digunakan untuk mengangkut gas alam dari Alberta menuju Kanada Timur dan USA, yang mengandung beberapa retakan IGSCC. Ketabalan dinding dari pipa diperkirakan 1 cm dengan komposisi seperti dalam tabel berikut.C Mn Si S P Ni Cr Mo Cu V Nb Ti Al Fe0.07 1.36 0.19 0.002 0.013 0.01 0.2