STRUKTURAL NON-STRUKTURAL

DI ALAM DIKENAL 105 ELEMEN BAHAN BANGUNAN

80 DI ANTARANYA BAHAN METAL

SETIAP LOGAM MEMPUNYAI SIFAT FISIK DAN MEKANIK YANG BERBEDA

SETIAP JENIS LOGAM TIDAK ADA YG KEBAL THD KOROSI

Misal : aluminium tahan thd korosi atmosfir tetapi tdk tahan thd korosi

merkuri logam mulia (emas dan platina) tahan thd sebagian besar korosi, tetapi

tdk tahan thd bromine basah atau karbon tetraklorida konsentrasi > 60 %

Apa yg dimaksud dg korosi ?

Pd wkt lalu, korosi didefinisikan sbg suatu proses elektrokimia.Saat ini diketahui ada pula proses korosi yg mekanismenya belum dpt dijelaskan secara pasti, misal : karat pelarutan selektif, atau yg mekanismenya mrpk gabungan antara proses korosi & fisik, misal karat kelelahan (ftique corrosion), serta proses pelapukan pada benda padat non-metal.

KOROSI ADALAH PROSES PEMBUSUKAN SUATU BHN ATAU PROSES PERUBAHAN SFT SUATU BHN AKB PENGARUH ATAU REAKSINYA DG LINGKUNGAN (CORROSION IS THE DETERIORATION OF SUBSTANCE, USUALLY A METAL, OR ITS PROPERTIES DUE TON A REACTION WITH ITS ENVIRONMENT).

1

METAL

SETIAP JENIS LOGAM TIDAK ADA YG KEBAL THD KOROSI

PENCEGAHAN : CIPTAKAN SUSTU SITUASI ATAU SUASANA LINGKUNGAN YG MENETRALISIR TERJADINYA PROSES KOROSI

GUNAKAN BHN PELAPIS PERMUKAAN YG ANTI THD SUATU KOROSI TERTENTU (COATING) ATAU GUNAKAN BHN YG TAHAN THD SUATU KOROSI TERTENTU.

KOROSI SANGAT BERBAHAYA

MISAL : BIS MALAM/TRUK REMNYA BLONG KRN PIPA HIDROLIS-

NYA TERMAKAN KOROSI KAPAL TENGGELAM KRN PELATNYA TERMAKAN KOROSI PESAWAT TERBANG GAGAL MENDARAT KRN LANDING

GEAR-NYA TDK BERFUNGSI KRN PIPA HIDROLISNYA TERMAKAN KOROSI.

JENIS-JENIS KOROSI :

KOROSI YG TERJADI MELALUI PROSES ELEKTROKIMIA : KOROSI ATMOSFIR, KOROSI GALVANIS, KOROSI ARUS LIAR, KOROSI AIR LAUT, KOROSI TANAH (SOIL CORROSION), OXYGHEN CONCENTRATION CELL, DLL.

KOROSI YG TERJADI MELALUI PROSES KIMIA : KOROSI PELARUTAN SELEKTIF, KOROSI MERKURI, KOROSI ASAM (ACID CORROSION), KOROSI TITIK EMBUN , GRAFITISASI, DLL.

KOROSI YG TERJADI MELALUI PROSES KOMBINASI ELEKTROKIMIA, KIMIA, DAN FISIK :KOROSI TEGANGAN, KOROSI EROSI, DLL.

KOROSI YG TERJADI KRN KERUSAKAN MEKANIS : FRETTING (KOROSI GESEKAN), FATIQUE CORROSION (KOROSI KELELAHAN), IMPINGEMENT CORROSION

2

(SERANGAN TUMBUKAN PARTIKEL), KAVITASI, EROSI/ ABRASI, DLL.

KOROSI YG TERJADI PD SUHU TINGGI : OKSIDASI, KOROSI METAL CAIR, (LIQUID METAL CORROSION), DLL.

KOROSI YG TERJADI KRN FAKTOR BIOLOGIS :KOROSI KRN BAKTERI PEREDUKSI SULFAT (SULPHATE REDUCING BACTERIA)

KERUSAKAN METAL LAINNYA KRN PENCEMARAN ZAT KIMIA SEWAKTU DIOPERASIKAN DLM LINGKUNGAN YG KAYA DG ZAT PENCEMAR TERTENTU : PENGGETASAN HIDROGEN (HYDROGEN EMBRITTLLEMENT), PENGGETASAN SULFUR (SULPHURE EMBRITTLLEMENT), HYDROGEN BLISTER, HYDROGEN ATTACK, CAUSTIC EMBRITTLLEMENT),DLL

JENIS KOROSI YG TERJADI DI BATAS KRISTAL METAL : INTERGRANULAR/INTERCRYSTALINE CORROSION, INTERDENTRITIC CORROSION, DLL.

KERUSAKAN KRN KOROSI : TAKIK2 YG MERATA DI PERMUKAAN

METAL

TERBENTUK RUST (SELAPUT TIPIS KERAK)

TERBENTUK KERAK TEBAL YG BER-LAPIS2

PENIPOISAN YG MERATA

PERAPUHAN/PELUNAKAN METAL

PENGEROPOSAN

PENGGETASAN

KERETAKAN DAN PERFORASI

METAL MENJADI HANCUR BER-KEPING2

3

KOROSI ATMOSFIR

PALING DOMINAN, TERJADI KRN PROSES ELEKTROKIMIA ANTARA DUA BG BENDA PADAT, KHUSUSNYA METAL BESI YG BERBEDA POTEN SIAL DAN LANGSUNG BERHUBUNGAN DG UDARA TERBUKA

MEKANISME TERJADINYA :1. TDK ADA METAL, KHUSUSNYA BESI, YG BEBAS DR

KOTORAN DI DLM MATERIALNYA, YG DISEBUT IMPURITIS, YG BERUPA OKSIDA DR METAL BESI TSB AKB BEREAKSI DG ZAT ASAM DI UADARA, PERBEDAAN STRUKTUR MOLEKULER DR MATERIAL ITU SENDIRI, SERTA PERBEDAAN TEGANGAN DI DLM BAG.2 METAL BESI TSB.

2. HAL2 TSB AKAN MENGAKIBATKAN PERBEDAAN POTENSIAL ANTARA BAG.2

3. PERBEDAAN POTENSIAL MENYEBABKAN SEBAG. DR METAL BERSIFAT KATODIS (YAKNI KOTORAN, OKSIDA, DAN STYRUKTUR MOLEKULER YG KATODIS) SERTA BAG. ANODIS (YAKNI BAG. METAL BESI YG MURNI)

4. JIKA UDARA DINGIN DAN BASAH, MAKA AKAN TERBENTUK BINTIK2 EMBUN DI PERMUKAAN METALBESI YG DINGIN. JUGA APABILA HUJAN, MAKA PERMUKAAN METAL MENJADI BASAH

5. DI DLM UDARA TERDPT BANYAK SEKALI SAMPAH, DEBU SBG PENCEMAR DG PARTIKEL2 AIR EMBUN.

6. LARUTAN YG PH-NYA SANGAT RENDAHINIULAH YG VBERFUNGSI SBG BH PENGHANTAR (ELECTROLYTE) YG SANGAT BAIK, SHG TERJADI SEL KOROSI DI DLM TITIK EMBUN YG MENEMPEL PD PERMUKAAN YG MNEMILIKI BEDA POTENSIAL TSB

4

bintik embunO2

arus

(OH)- (OH)-

Fe(OH)3 Fe++ Fe(OH) 3

katode takik2katode

e e + +

anode

elektron mengalir dari daerah anodik ke katodik, meninggalkan ion2 ferum yg bermuatan positif dan tdk stabil, dinyatakan dlm :

Fe Fe++ + 2e- (reaksi oksidasi)

di dlm air banyak terdpt ion hidroksil yg bermuatan negatif. Ion hidroksil berasal dari

H2O (OH)- + H+ atau

4e- + O2 + 2H2O 4(OH)-

di daerah katodik terjadi reaksi sbg berikut :

2H+ + 2e- H2 berupa gas (reaksi reduksi)

5

di dlm air terjadi reaksi antara ion besi yg sangat tdk stabil dg ion hidroksil yg bermuatan negatif menjadi garam fero hidroksida yg tdk larut

Fe++ + 2(OH)- Fe(OH)2 fero hidroksida

atau4Fe + 6H2O + 3O2 4Fe(OH)3

2Fe(OH)3 Fe2O3 + 3H2O (I) ferioksida

selanjutnya

2Fe(OH)2 + Fe++ + H2O Fe3O4 + 6H+ (II)

magnetik

dan

Fe(OH)2 + (OH)- Fe(OH)3 + H2O (III) korosi

ketiga jenis produk reaksi kimia ini merupakan produk korosi yg terbentuk dr sel korosi atmosferis

sewaktu bintik2 emvun/air hujan kering, proses ini berhenti dan terjadi lagi jika ada air

proses tsb terjadi ber-ulang2 shg takik bertambah dalam

zat pencemar ber-macam2 tergantung lokasi, misal di pantai zat pencemar yg dominan adl NaCl, di sekiktar kawasan industri SO2, H2Sasaran, NH3, NO2 dan garam2 lain, di pedesaan biasanya karbonil sulfida

Tabel 1. Konsentrasi Gas Belerang di Udara (dlm PPm)

gas daerah industri pedesaanH2Sasaran 15 - 5000 5 - 50

CS2 70 - 370 25 - 45CH3SCH3 - 42 - 62

6

COS 430 - 570 430 - 570SO2 103 - 106 50 - 120

faktor2 yg mempengaruhi tingkat korosi atmosfir :

1. jumlah zat pencemar di udara (debu, gas)2. suhu3. kelembaban kritis4. arah dankecepatan angin5. radiasi sinar matahari6. jumlah curah hujan

Yg tdk mudah ditentukan adl durasi bertahannya kebasahan suatu permukaan metal serta jumlah zat pencemar.

laju korosi metal di udara terbuka umumnya lebih rendah dari metal yg ada di dalam tanah atau di dlm air

Tabel 2. Laju korosi beberapa jenis metal

lingkungan laju korosi, GMD (gram/m2/haribaja seng tenbaga

atmosfir di pelosokatmosfir marine (laut)atmosfir industriair lauttanah

-0,290,152,50,5

0,0170,0310,101,00,3

0,0140,0320,029

0,80,07

1. kandungan deburata2 kand. debu di udara kota2 besar adl. 2 mg/m3 dan kand. tsb menjadi lebih pekat di kawasan industri, 1000 mg/m3 atau bahkan lebih.diperkirakan lebih dr 35 ton debu per km2/100 ton permil persewgi mengendap di atas suatu kota industri. Debu tsb terdiri dari antara lain butir2 arang, paduan arang, oksida metal, H2SO4, (NH4)SO4, NaCl, dan garam2 lain.

7

2. gas di udaradi dlm udara terdpt sedikit gas CO2, Gas ini tdk menyebabkan korosi tetapi justru mengurangi pengkjorosian. Gas hidrogen yg terkandung dlm udara tercemar dpt menyebabkan korosi tarnish pd perak dan tembaga. Lapis tarnish terdiri dr Ag2Sasaran pd perak dan Cu2s + CuS + Cu2O pada logam tembaga.Gas paling merusak pd udara di kawasan industri adl sulfur Dioksida (SO)3 yg berasal dr pembakaran batru bara, minyak bakar dan atau gasoline. Asam sulfat ini sangat merusak sekali hampir pd keseluruhan material bang. & prasarana umum lain, bahkan kalau hujan dpt mengyebabkan hujan asam yg dpt membunuh tanaman & hewan yg memakan tanaman tersebut.

3. kelembaban kritis (critical humidity)Daerah dg udara bersih dr pencemaran, suhu tetap, bila kelembaban relatif < 100 %, maka tdk akan terjadi korosi pd bahan baja murni.Kelembaban biasanya berfluktuasi sesuai dg suhu & krn sampah/kotoran di udara maupun di dlm baja bersifat higroskopis, maka utk mencegah jangan sampai terjadi kondensasi di permukaan baja, kelembaban relatif hrs diperkecil hingga jauh di bawah 100 %Tingkat kelembaban dimana di bawah nilainya tingkat korosi tdk berarti disebut Kelembaban Relatif Kritis. KRK utk baja, tembaga, nikel, seng berkisar antara 50 - 70 %.Daerah dg polusi udara sangat tinggi, KRK tdk ada lagi krn kelembaban berapapun akan menimbulkan korosi atmosfir. Faktor yg sangat menentukan kepekaan suatu metal baja thd serangan korosi atmosfir dlam lingkungan khusus adl %-tase waktu dimananangka KRK dilampaui. Wkt ini disebut waktu kebasahan (time of wetness), yg dpt diukur dg menghitung tegangan antara metal tsb dg elektrode platina.

8

Tabel 3. Usia Lapis Galvanistebal(mils)

beraton/kaki2

tahun awal kegagalanpelosok laut kaw.indu

stri2,11,71

0,3-0,5

1,251

0,60,2-0,3

30-3520-258-103-4

20-25155-82-3

8-106-83-51

Tabel 4. Waktu Korosi Baja Berlapis Galvanis

minggu di alamterbuka

0,05 milkelompok 800 kaki

% korosi

minggu di alamterbuka

o,or milkelompok 80 kaki

% korosi91151

3560100

275265

865100

Tabel 5. Waktu utk pengkorosian 50% (dlm minggu)

lapis galvanis, mils kelompok 80 kaki kelompok 800 kaki0,050,100,200,501,02,0

34

46 (diperkirakan)104

280 (diperkirakan)1000 (diperkirakan)

1082162

tdk korosi kecuali bg yg cacattdk korosi kecuali bg yg cacattdk korosi kecuali bg yg cacat

Tabel 5. Waktu utk pengkorosian 100% (dlm minggu)

lapis galvanis, mils kelompok 80 kaki kelompok 800 kaki0,050,100,200,501,02,0

82565156

400 (diperkirakan)2500 (diperkirakan)

51104240

tdk korosi kecuali bg yg cacattdk korosi kecuali bg yg cacattdk korosi kecuali bg yg cacat

9

MEKANISME ELEKTRO KIMIA

IDENTIK DENGAN YG TERJADI PADA BATEREI

BATEREI TERDIRI DARI 1. ELEKTRODE DR KARBON2. MANGKUK DR SENG3. KEDUA ELEKTRODE TSB DIPISAHKAN OLEH ELEKTROLIT YG

TERDIRI DR LARUTAN AMONIUM KLORIDA (NH4Cl)

LAMPU

+ _

KARBON

MANGKUK SENG BERKARAT

LARUTAN NH4Cl

PD MANGKUK SENG TERJADI REAKSI

Zn Zn++ + 2 e (reaksi anoda)

PD ELEKTRODE KARBON TERJADI REAKSI REDUKSI

10

2H+ + 2 e H2 gas (reaksi katoda)

AKB OKSIDAI, METAL Zn BERUBAH MENJADI ION Zn YG TERHIDRASI (HYDRATED ZINCIONS) Zn2+nH2O. SEMAKIN BESAR ARUS YG TERJADI SEMAKIN BANYAK METAL Zn YG MENJADI ION SHG METAL SENG KEHILANGAN MASSA ATAU DG KATA LAIN BERKOROSI

BERAT METAL YG BEREAKSI SESUAI DG HUKUM FARADAY DINYATAKAN DLM PERS.

BERAT METAL YG BEREAKSI = kIt

DIMANA

I : ARUS DALAM AMPERE

k : KONSTANTA = 3,39 X 10-4 g/C

C : COULUMB (1 C = 1 AMPERE DLM 1 DETIK)

t : WAKTU DALAM DETIK

KRS SERANGAN KOROSI TSB, MANGKUK SENG AKAN BERLUBANG HANYA DLM BEBERAPA JAM SAJA, NAMUN APABILA KABEL PENGHUBUNG DILEPAS, ARUS LISTRIK AKAN TERPUTUS DAN UMUR MANGKUK DPT BERTAHUN2.

MESKIPUN DMKN OLEH ADANYA KOTORAN, SEPERTI BESI YG TERTANAM DLM PERMUKAAN SENG, KOTORAN AKAN BERSIKAP SBG KATODA THD SENG YG ANODIK, SHG TERJADIU ALIRAN ELEKTRON DR ANODA KE KATODA & MENGAKB-KAN KOROSI DI DAERAH ANODA (MESKIPUN SANGAT LAMBAT). HAL INI DISEBUT LOCAL ACTION CURRENT DAN PROSESNYA DISEBUT LOCAL ACTION CELL.

korosi elektro kimia

yg paling umum adl proses elektrokimia dr oksidasi metal.

Oksidasi adl terlepasnya elektron dr suatu atom, misalnya terlepasnya elektron dr atom besi.

Fe Fe2+ + 2e-

11

potensial elektroda

potentiometer

12

metalpunya potensi tertentu utk berkorosi/ teroksidasi

didpt dg mengukur selisih teg. listrik antara metal yg diukur dg elektrode standar dlm larutan penghantar

H2

Fe2+ Fe2+ H+ H+

larutan penghantar Fe2+ H+

FeH

zat hidrogen masuk ke dlm larutan penghantar melalui reaksi sbg berikut :

H2 2H+ + 2e-

pd potentiometer tercatat bhw potensial elektriode hidrogen lebih tinggi 0,44 volt dibanding elektrode besi

apabila elektrode besi diganti perak, maka potensial elektrode perak 0,8 volt lebih tinggi dr potensial elektrode hidrogen.

selanjutnya apabila besi dan perak digabung dlm larutan penghantar, maka besi bersifat anodik dan perak bersifat katodik.

potentiometer

2e-

di daerah anode terjadi reaksi oksidasi dimana atom besi kehilangan elektronnya menjadi ion bermuatan positif yg larut ke dlm larutan penghantar

Fe Fe2+ + 2e-

13

H+ Fe2+

H2

H+ Fe2+

larutan penghantar katode anode

2e-

AgFe

di daerah katode terjadi reaksi reduksi pada H+ yg berada di larutan penghantar yg menjadi gelmbung gas H2 & kmdn menempel di permukaan elektrode perak

2H+ + 2e- H2

di dlm larutan terdpt ion-ion (OH)_ yg berasal dr reaksi disosiasi air

H2O (OH)- + H+

ion-ion hidroksil ini bereaksi dg ion-ion besi menjadi

Fe++ + 2(OH)- Fe(OH)2

apabila terdpt kelebihan zat asam di dlm larutan akan terjadi pembentukan ion hidroksil di daerah katoda

4e- + O2 + 2H2O 4(OH)

yg mengakibatkan percepatan proses korosi dan menghasilkan kerak (rust)

Fe(OH)2 + (OH)- Fe(OH)3 + H2O korosi

atau4Fe + 6H2O + 3O2 4Fe(OH)3

elektrode besi yg anodik akan kehilangan massa krn melarutnya ion-ion Fe++ yg tdk stabil, krn-nya elektrode besi dikatakan berkarat g ditandai terjadinya kerusakan pd permukaanya.

14

PROSES POLARISASI

suatu reaksi elektro kimia dikatakan terpolarisasi apabila terjadi proses pelambatan (retarding) dr laju reaksi semula.

proses pelambatan disebabkan oleh dua faktor :

1. polarisasi aktivasi

polarisasi yg disebabkan oleh faktor pelambat yg berasal dr reaksi elektrokimia itu sendiri, yakni terjadinya evolusi terbentuknya gas hidrogen di katoda

2H+ + 2e H2

reaksi anodik H+

H Cl

H+

H2

reaksi katodik H+

Cl-

15

laju reduksi ion hidrogen menjadi gas hidrogen mrpk fungsi beberapa faktor termasuk kecepatan transfer elektron ke io hidrogen di permukaan metal. Jadi terdpt korelasi antara laju reaksi dg jenis metal, konsentrasi ion hidrogen serta suhu reaksi tsb, yg masing2 metal ber-beda2.

disamping fenomena tereduksinya ion hidrogen (atom hidrogen) menjadi molekul gas hidrogen yg lazim disebut hidroge Over Voltage, terdpt pula fenomena terurainya ion OH- di anoda menjadi molekul O2 dan air

2OH- ½ O2 + H2O + 2e- disebut oxygen over voltage

over voltage dpt terjadi puila pd unsur Cl- atau Br-, namun nilainya pd suatu kepadatan arus tertentu jauh lebih kecil dibanding evolusi O2 dan H2. Polarisasi aktivasi meningkat sesuai dengan kepadatan arus.

2. polarisasi konsentrasi

polarisasi konsentrasi menyangkut proses pelambatan rteaksi elektrokimia sbg akb perubahan konsentrasi di dlm larutan di dekat permukaan metal.

H+

H+

e H+ H2 H+

H+

e H+ H2 H+

H+

e H+

H+ H+

16

H+ H2 H+

H+

H+ H+

evolusi hidrogen di permukaan metal, cepat. Bila reaksi tetap berlangsung pd laju yg tinggi, sedang konsentrasi ion hidrogen dlm larutan relatif rendah, maka di daerah dekat permukaan metal akan kekurangan ion hidrogen krs tlh terkonsumsi oleh reaksi katodik. Pd kondisi ini laju reaksi ditentukan oleh laju difusi ion hidrogen ke permukaan metal.

17

SEL KOROSI

18