ISSN 1410-2897Prosiding Pertemuan /lmiah Sains Materi

KARAKTERISTIK KOROSI BAJA KARBON ST 37 DENGAN LAS SMA W/ 2 DALAM LINGKUNGAN NACL 1 ~ ~

l Harsisto2 don To'atNursalam2

ABSTRAKKARAKTERISTIK KOROSI BAJA KARBON ST 37 DENGAN LAS SMA W DALAM LINGKUNGAN NACL. Baja

karbon st 37 banyak digunakan untuk konstruksi dan sering dilakukan penyambungan dengan las jenis SMAW dengan elektroda las tipeE.6013. Dengan adanya pengelasan tersebut dimungkinkan berpengaruh pada laju korosi secara menyeluruh .Pada penelitian ini,dimaksudkan untuk mempelajari karakteristik korosi baja karbon st 37 dan korosi baja karbon tersebut dengan sambungan las yangdicelup dalam tarutao 0,035%; 0,35% dan 3,5% berat NaCI pada suhu kamar. Hasil penelitian menunjukkan bahwa laju korosi padalogam induk dan logam induk yang dilas berturut turut sebesar 5,149 daD 8,529 mpy. Sedangkan dari hubungan laju korosi denganpotensial korosi alami menunjukkan bahwa semakin rendah potensial korosi alami akan semakin meningkatkan laju koprosi. Hal initerlihat pada baja st 37 dengan potensial korosi alami -0,699 (Volt vs Ag/AgCl jenuh) dengan laju korosi sebesar 5,149 ropy, sedangkanpada potensial korosi alami -0,7403 (Volt vs Ag/ AgCl jenuh) laju korosinya sebesar 8,529 ropy.

ABSTRACTTHE CORROSION CHARACTERISTICS OF ST 37 CARBON STEEL WITH SMA W IN NACL SOLUTION. The

st 37 carbon steel is widely used in contruction and commonly welded with SMAW using E.6013 as the welding electrode. With thisweldment. the part becomes more prone to corrosion in a colTosif environment, especially in NaCI solution. This research investigates thecQlTosion characteristics of base metal and base metal with weldment in the solution ofO,035 wt%; 0,35 wt% and 3,5 wt% NaCI at roomtemperature and open air. The results of this investigation show that the colTosion rates of the base metal and base metal with weldmentare 5,144 mpy and 8,529 mpy .The colTosion rate and the natural corrosion potential have unproportional relationship, a lower naturalcolTosion potential causes a higher cOlTOsion rate. This is shown when the natural colTOsion potential of st 37 carbon steel is -0,699 (Vohvs Ag/AgCl) the colTosion rate is 5.149 mpy. Meanwhile when the natural colTosion potential is -0.740 (Voh vs Ag/AgCl) the corrosion

rate is 8.529 mpy.

KEY WORDCorrosion Rate. Natural Corrosion Potential. Las smaw. NaCI Solution

PENDAHULUAN

Untuk memenuhi persyaratan teknik padakonstruksi bangunan yang baik, banyakdipergunakan baja karbon yang disambung denganlas jenis SMA W( shielded metal arc welding). Prosespengelasan ini akan berpengaruh pada ketahananlogam tersebut terhadap serangan korosi olehlingkutlgan yang agresif. adanya proses pengelasantersebut memungkinkan adanya perbedaan tegangansisa yang terjadi pada bagian logam yang dilasdengan bagian logam induk. Disamping adaperbedaan sifat fisik , juga ada perbedaan komposisikimia yang memacu perbedaan laju korosi. Disisilain, lingkutlgan korosif yang sering dijumpai adalahlingkutlgan air laut atau air garam. Dewasa ini,lingkutlgan air garam telah mencemari daratan yangsudah puluhan kilometer jaUhnya dari garis pantai.Sehingga semua konstruksi baja harus diwaspadaidari serangan korosi dari lingkutlgan air garamtersebut. Kewaspadaan terhadap serangan korosikarena lingkutlgan korosif yang mengandung garamNaCI ini tidak hanya pada konstruksi yang terceluplangsung tapi juga pada lingkutlgan atmosfiriknya.

Maksud dan tujuan dari penelitian iniadalah mempelajarl karnkteristik korosi baja karbonst 37 yang mengandung sambungan las SMA Wmaupun yang tidak dalam larutan korosif NaCldengan berbagai konsentrasi,

Varlabel penelitian yang dilakukan meliputipengukuran potensial korosi alami dan laju korosibaja karbon st 37 bait yang mengandung!as maupunyang tidak dalam larutan 0,035% : 0,35% dan 3,5%berat NaCl, pada temperatur tamar.

LATAR BELAKANG TEORI

Peranan digram PourbaixKorosi baja karbon dalam larotan berair

yang mengandung garam NaCI atau air lalit, dapatdengan mudah diprediksi dengan menggunakandiagram kesetimbangan potensial-pH pada keadaanstandar yang telah dibuat oleh Pourbaix dan kawan-kawau. Pada gambar 1, ditunjukkan diagramPourbaix yang menggambarkan hubungan antarapotensial sistem besi dalam larutan berair yangdiacukan oleh potensial standar hidrogen denganharga pH larutao tersebut pada 25°C ,1 atmosfir.

I Dipresentasikan pada Pertemuan Dmiah Sains Materi 19972 Pusat Penelitian Teknik Nuklir -BA TAN

129

ISSN 1410-2897Prosiding Pertemuan Ilmiah Sains Materi

voltmeter potensialnya diukur.PERCOBAAN

Pengukuran laju korosiPengukuran laju korosi diJakukan dengan

alat " corrosion measurement system,CMS" yang

merupakan perpaduan antara potensiostat denganperangkat komputer yang berprogrnm untuk kontrolpercobaan. Pada pemakaiannya , CMS inimembutuhkan tiga elektroda yaitu elektroda bendauji, elektroda pembantu ( dari logam Pt) danelektroda pembanding ( dari Ag/ AgCI jenuh,Hg/HgCI jenuh dan lain-lainnya). Benda uji yangdipakai sarna dengan benda uji untuk pengukuranpotensial korosi alami. Pada pengukunmnya bendauji sebelum discan, dicelup terlebih dahulu lninimal10 menit

Benda ujiBenda uji yang dipakai adalah baja karbon

st 37 berbentuk pelat dengan ketebalan 11 1lllD.Elektroda las SMAW yang dipakai adalah E.6013dengan tipe sambungan las dobel V dengan aruslistrik 150 A.

Kondisi benda uji yang dipakai penelitianadalah:

1. Sampel A, logam induk tanpa las2. Sampel B, l.ogam induk dengan las

Lamtan ujiLarutan uji adalah larutan garnm NaCI pro-

analitis dengan konsentrnsi 0,035%; 0,35% dan 3,5%berat NaCI. Temperatur larutan uji 25:t2°C danterbuka dengan udara bebas. BASH.. DAN PEMBAHASAN

Prosedur Percobaan Komposisi kimia benda ujiDari pengujian komposisi kimia benda uji

yang menggtmakan sistem kering, yaitumenggunakan alat" ARL spectrometer" yanghasilnya dapat dilihat pada tabel I dibawah ini.

Analisa komposisi kimia.Benda uji dipotong dengan ukuran 3x3 cm

dan diamplas dengan kertas amplas SiC # 400.Komposisi kimia diukur dengan alat " ARL

spectrometer" yang menggunakan gas argon. Tabell Hasil pengujian komposisi kimia logaminduk clan logam las

Pengukuran potensial korosi alamiBenda uji dengan ukuran 1 cm2 dimonting

dengan resin yang sebelurnnya benda uji disambungdengan kabel listrik, selanjutnya diamplas dengankems amplas SiC dari # 100 hingga # 800. Sesudahdiamplas, benda uji dicuci dengan sabun, dibilasdengan aquades dan dicuci dengan aseton,dikeringkan dan disirnpan dalam desikator minimal 2jam barn dipergunakan percobaan. Untuk pengujianpotensial korosi alami, benda uji dimasukkan dalamlarntan uji yang telah disiapkan, dengan bantuanelektroda pembanding dari Ag/ AgCI jentdt dan alat

A 0,119 0,205 0,019 0,729 ,022 0,011B 0:089 0:308 0:025 0,420 ,050 0,035

Dari tabel terlihat bahwa kadar karbon danmangan dalam logam induk lebih tinggi daripadalogam las, sebaliknya kadar nikel dan chrom dalamlogam las lebih tinggi.

'i ~~: -8...~

~0..

.: -0.75 '",pt~""'--:--'"; I .I .I .I .I .LL-LL-

.S. S. 2.. 258 388 3S8 488WOktu celup (jam)

,. s.mpel A

HublUlgan antarn potensial korosi alami dengan waktu celup.Gambar5.

130

Prosiding Pertemuan llmiah Sains Materi lSSN 1410-2897

terjadi relatif sulit dilepas daTi benda uji.Penambahan berat bisa terjadi karena unsur-unsurkorosif bersenyawa daD berikatan dengan logambaja. Pengurangan bernt, dipakai bila produk korosiyang terjadi mudah lepas dari bcnda uji dan cara iniyang lebih sering dipergunakan.

-Pembentukan gas hidrogen. Metode inididasarkan pada basil reaksi korosi logam bajadalam larutan berair yang khususnya lingkunganasam, dan niengikuti rumus reaksi oksidasi-reduksiseperti dibawah ini. Gas hidrogen yang terbentuk,volumenya diukur untuk menentukan laju korosi.

Fe + 2W = Fe2+ + H2(ga1) 1)-Ekstrapolasi tafel. Metode pengukuran

laju korosi ini yang paling cepat dilakukan, dimanadata diperoleh dari polarisasi katodik dan polarisasianodik. Pada gambar 3, ditunjukkan kurva tafel danekstrapolasinya.Garnbar 1 Diagram Pourbaix.

Van gambar tersebut dapat (tlbhat batas-batas daernh korosi ( daernh Fe2+ dan Fe3+ ), daernhpasif ( daerah F~O3 dan Fe304 ) daD daernh imunatau kebal ( daerah Fe )

Korosi dilingkungan air laurKorosi baja karbon dalam lingkungan

korosif air laut, mekanisme reaksi korosinyadidominasi oleh reaksi elektrokimia. lain yang ikutmenentukan laju korosinya, yang diantaranyaadalah konsentrasi garaIn, temperatur,

i

Ir5'R

Gambar3. Kurva tare)

Gambar2 Pengaruh konsentrasi NaCIterlladap laju korosi baja

kadar oksigen dan aktifitas mikrobiologi maupuntumbuh-tumbuhan laut. Pada garnbar 2, ditunjukkanpengaruh konsentrasi garnm NaCI dalam larutanterhadap laju korosi.

Untuk menentukan laju korosi, daerahkurva tafel diekstrapolasikan ke potensial korosi.Titik pertemuan kcduanya menunjukkan nilai rapatarus ( Ikor ) nilai ini kemudian dimasukkan kedal~persamaan 2 dibawah ini.

V=(O,13.Ikor.BE)/D 2)dirnana :V : laju korosi (mpy)Ikor : rapat arus korosi ( ~AIcm1BE : berat ekivalen ( berat atom/valensi)D : berat jenis logam ( gr/cm3)Sedangkan untuk mencari rapat arus dapat

dipergunakan rurnus persamaan 3 dibawah ini.Ikor = ~a. ~b 12,3 (~a + ~c).A.Rp 3)

~a dan ~c adalah kerniringan tafel untuk reaksikatodik dan anodik.

Rp adalah tahanan polarisasi (K!:J/cm1.A ariaiah luas permukaan logam(cm1.

Laju korosiUntuk memperkirnkan laju korosi baja

karbon dalam lingkungan korosif berair, dapatdipergunakan beberapa metode pengukuran, yangdiantaranya adalah:

-Pengurangan atau penambahan beratbenda uji persatuan luas persatuan waktu. Dipakaipenambahan bernt, apabila produk korosi yang

131

Potensial korosi alamiPengujian potensial korosi aIami dari

sampel A dan B dalam larutan uji 0,035%; 0,35%dan 3,5% berat NaCI pada temperalur 25 :t2°C,sislem kontak langsung dengan udara bebas hasil-hasilnya dapal dilihat pada gambar 5a dan 5b diatas

ini.

-Rapat ants korosi sebesar 1.027E-O5 (A/cm2_)-Beta sebesar 253.4 mV (katodik)Untuk mengetahui laju korosi benda uji dalam

Diagram taCel untuk sampeldalam larotan 0,35% beratNaCI

Gambar7.

larutao uji pada berbagai konsentrasi, dapatdipelajari dari gambar 8 dibawah ini. Dari gambar 8,terlihat bahwa laju korosi sampel A jauh lebih tinggidaripada sampel B. Hal ini dapat dimengerti bahwasampel B lebih banyak mengandung unsur Cr,walaupun ada tegangan sisa karena pengelasan.

daTi gambar 5a daD 5b terlibat bahwa bendauji ( sampel a dan b) dalam larutan uji nacl padamaupun pengarnh las terhadap harga potensial korosialami kurang terlibat pengaruhnya. -apabila hasilpengukuran potensial korosi alami daD hasilpengukuran ph larutan diplotkan pada diagrampourbaix, maka basilnya 25:t 20 c, menunjukkanpenurunan harga potensial korosi alami padapeningkatan konsentrasi gamIn nacl. dengan fakta inidapat dimengerti bahwa pada penambahankonsentrasi nacl hingga 3,5% berat dapat merubahlingkungan sistem menjadi lebih bersifat katodik.pengaruh komposisi kimia dapat dilihat pada gambar6 dibawah ini. dati gambar 6, terlibat bahwa jarakantara x---x menunjukkan kisaran potensial korosialami sampel a sedangkan 0 0 adalah untuksampel b. dati gambar tersebut juga dapat diketahuibahwa semua benda uji yang dicelup dalam larutanuji dari 0,035% hingga 3,5% berat nacl mengalarnikorosi, karena berada pada daerah korosi dengantingkat ph yang semakin rendah pada konsentrasinacl yang semakin tinggi 4.3. laju korosi

Pada gambar 7 ditunjukkan salah samcontoh basil pengukuran laju korosi sampel A dalamlarutan uji 0,35% berat NaCI pada 25:t 2°C dengan

Koaaeatraa. NaC. ( $ beret)

-Ill; (K()ROSO-."" 0

:,t1l8:i'-.:~-n' '(K~&"~= ~".Vi- IO (~z m..~-Q~-O, .

-..' .."'1 hllH-IN),Co

~1 2 101Z3J.56.789ii;':

~Hubungan antarn laju korosdengan konsentrasi NaCI

Gambar 8.Ekstrapolasi potensial korosialami dan pH pada diagramPourbaix.

Gambar 6.

Hubungan antara laju korosi denganpotensial potensial korosi alami.

Apabila basil-basil pengujian potensialkorosi alami dan laju korosi digabungkan (lihatgambar 9a dan 9b). maka dapat diketahui bahwasemakin rendah potensial korosi alami rata-rata (hingga -730 m V) laju korosinya semakin tinggi.

metode polarisasi yang menggunakan alatpotensiostat atau CMS. Dengan alat CMS ini, basilpengujian laju korosi dapat diperoleh sebesar 4.694mpy. Dan data-data lainnya yang dapat diperolehadaIah:-Potensial korosi alami sebesar -536( mV vs

Ag/AgCI)

132

ISSN 1410-2897Prosiding Pertemuan Ilmiah Sains Materi

KESIMPULAN

Dari basil pengujian karakteristik korosibaja karbon st 37 dalam larntan uji NaCl dari 0,035%hingga 3,5% berat, dapat diambil kesimpulan sebagaiberikut.1. Komposisi kimia logam las mempunyai

keunggulan untuk menahan serangan korosidaripada logam induk, karena unsur Cr, Mntinggi dan unsur C, S relatif rendah.

2. Semua sistem ( baja dalam larutan NaCI)berada ada daerah korosi dalam diagramPourbaix.Logam yang mengandung las ( galvanik)mempunyai laju korosi yang lebih tinggidari pada logam induk.

3

a. Logam induk Harga potensial korosi alami baik logaminduk maupun logam mengandung lasdalam larutan NaCl hampir tidak berbeda.Semakin rendah harga potensial korosialami, semakin tinggi laju korosi.

4.

5.

DAFTAR PUSTAKA

[1]

[2]

[3]

[4]

b.. Galvanlk rSl

Gambar 9. Hubtmgan antara potensial korosalami dengan laju korosi

[6]Dari gambar 9a dan 9b, dapat dipelajari

bahwa pada penunman harga potensial korosi alamirata-rata yang (ditunjukkan oleh titik hitam dandihubungkan dengan garis),akan diikuti peningkataoharga laju korosi. Dari gambar tersebut juga dapatdimengerti bahwa pada konsentrasi garam NaCIyang semakin tinggi, fluktuasi potensial korosi alamisemakin melebar. Hal ini dimungkinkan karena padapeningkatao konsentrasi garam akan meningkatkanaktivitas ion-ion agresif dalam larutao.

[7]

FONTANA, M.G.,Corrosion. Engineering, 2nd ed, International Student Edition.(1978).FRANK, N.SPELLERD.SC., Corrosioncauses and prevention.Mc Graw Hill BookInc. ,New York & London. (1951).DENNY,A.J., Principles and prevention ofcorrosion, Maxwell MacmillanInternational editionPOURBAIX,M. Altas of electrochimicalequilibria in aqueous solution.HoustonTexas,USA, (1974)GOST A WRANGLEN, An introductionto corrosion and protection of metalprinted in Cambrigde,New York London,(1985).KOMAl,K. ;MINOSHIMA,K; andKIM,G. Corrosion fatique crack initiationbehavior of 80 kgf/mm exp 2 high tensilestrength steel weldment in syntetic seawater., J. Soc. Mater. Sci., JapanFeb.(1987).ROTHWELL,N. and TURNERM.E.D.,Corrosion problems associated withweldments,Met mater ( Inst Met) Vol.5no.6 Jun, (1989).KINSTLER THOMAS,J. Mechanicalproperties of galv~ed structureal steelsaIld their weldments, The 1986 Fifth

[8]

133

Prosiding Pertemuan //miah Sains Materi ISSNI4I0-2897

International Symposium on Corrosion inPulp and Paper Industry, Vol.5,Vancouver,BC,Can Jun, (1986).

134