20

KERUSAKAN PADA MATERIAL PIPA AIR BERSIH AKIBAT GENERAL CORROSION

FAILURE ON CLEAN WATER PIPE MATERIAL DUE

TO GENERAL COOROSION

M. N. Setia Nusa Peneliti Bidang Kajian Material

Balai Besar Teknologi Kekuatan dan Struktur – BPP Teknologi PUSPIPTEK Serpong, Tangerang Selatan

e-mail: setia_nusa@yahoo.com Diterima (received) : 15-05-2014, Direvisi (reviewed) : 27-05-2014 Disetujui (accepted) : 03-07-2014.

Abstrak Pipa berdiameter 4.5” yang berfungsi mengalirkan air bersih dan telah beroperasi selama 8 tahun, terjadi kerusakan berbentuk korosi pada permukaan luar pipa dan permukaan dalam. Untuk itu dilakukan analisa kerusakan untuk mengetahui penyebab terjadinya korosi dengan pengujian dan pemeriksaan secara visual, Fractography, Metallography, SEM, EDAX, Uji Kekerasan dan Uji Komposisi Kimia. Hasil pemeriksaan dan pengujian pada pipa yang rusak / korosi berbentuk jenis general korosi pada permukaan luar pipa yang diakibatkan faktor lingkungan atau tanah disekitar pipa, sedangkan pada bagian dalam pipa dipengaruhi oleh adanya lelehan pengelasan yang kurang sempurna sehingga menimbulkan benjolan yang mengakibatkan aliran air didalam pipa tidak lancar sehingga terjadi turbolensi yang menimbulkan endapan dan mengakibatkan percepatan terjadinya korosi. Kata Kunci : Pipa, lingkungan, turbolensi, korosi, rusak. Abstract Water pipe of 4.5” diameter and has been operated for 8 year having failure due to corrosion attack on its external and internal surface. It is conducted failure analysis to find out the cause of corrosion by having testing examination of visual fractography, metalography,, SEM EDAX, hardness and chemical composition. Testing and examination results show that the failure / corroded pipe has a for in of general corrosion on the external surface due to environment factor or ground factor arround the pipe and on the internal surface was influenced by excessive root weld creating protrude which then causing turbolens and deposite to accelerate corrosion attack. Key words : Pipe, environtment, turbolens, corrosion, f ailure

1. PENDAHULUAN

Pipa adalah suatu tabung yang dipakai untuk mengantar air/gas/zat lainnya dari satu tempat ke tempat lainnya, sebagai media pengantar pipa akan dipengaruhi oleh tekanan dan temperatur didalam pipa maupun tekanan dan temperatur dari luar pipa. Disamping itu tergantung pula dengan jenis cairan/gas yang melewatinya, bisa menggunakan

pipa HDPE yang tahan terhadap korosi (anti karat). (SW.L. Chawla, RK Gupta, 1993).

Pipa HDPE tahan terhadap korosi karena pipa HDPE terbuat dari plastik. Sedangkan pipa milik sebuah perusahaan air minum yang akan dianalisis ini terbuat dari besi baja karbon yang mengalirkan air bersih dan mengalami kerusakan atau korosi. Pipa telah mengalami kerusakan secara umum berbentuk korosi merata (general corrosion) baik permukaan luar maupun permukaan dalamnya (R.

Winston Revie, 2008), pipa ini telah beroperasi sejak tahun 1998 atau lebih kurang 15 tahun.

Dilakukan penelitian pada pipa yang korosi tersebut untuk mengetahui penyebab terjadinya kerusakan dan mencegah atau menghindari agar kerusakan yang sama tidak akan terjadi lagi pada masa mendatang. Langkah langkah yang dilakukan dan metode yang dipakai adalah dengan pemeriksaan visual, pemeriksaan struktur secara makro maupun mikro, pemeriksaan SEM, EDAX dan uji kekerasan serta pemeriksaan komposisi kimia material tersebut.

Korosi adalah penomena kerusakan material akibat berinteraksi dengan lingkungan. Korosi pada metal dapat terlihat menjadi suatu proses yang agak kompleks, umumnya reaksi dapat dipahami dengan pertimbangan prinsip kimia sederhana. Korosi dari metal dapat terjadi dalam asam, larutan alkali, larutan netral, dan sistem-sistem lain. Contoh : Korosi pada asam :

- Zn + 2 HCl ------> ZnCl + H2 .… (1) - Zn + H2SO4 -----> ZnSO4 + H2 …(2) - Fe + 2 HCl -------> FeCl2 + H2 …. (3) - 2 Al + 6 HCl -----> 2 AlCl3 + 3 H2.... (4)

(Metal terkorosi/dihancurkan oleh asam dan menghasikan garam terlarut dan H2 gas). 1.1 Korosi dalam larutan netral dan alkaline.

- Hanya terjadi jika dirusak oksigen yang ada dalam sistem tersebut (umpamanya, air segar, air laut, larutan-larutan garam, alkaline atau media dasar). pH lebih besar atau sama dengan 7 (tujuh).

- Pengkaratan (proses korosi),

4 Fe + 6 H2O + 3 O2 ----> 4 Fe(OH)3 . (5) (merah kecoklatan, yang tak larut). Jika mengering ( umpamanya, korosi di atmospher) Ferrik Chloride akan terhidrasi :

2 Fe(OH)3 -----> Fe2O3 + 3 H2O …. (6) (deposit merah kecoklatan)

2Zn + 2 H2O + O2 ----> 2 Zn(OH)2 …. (7)

Zn(OH)2 ------> ZnO + H2O …. (8) (deposit agak putih).

1.2 Korosi pada sistem-sisiem lain.

Zn + 2FeCl3 ----> ZnCl2 + 2FeCl2 .… (9)

Zn + CuSO4 ----> ZnSO4 + Cu … (10)

1.3 Reaksi-reaksi Elektro Kimia.

Reaksi elektrokimia didefinisikan sebagai suatu reaksi kimia yang melibatkan perpindahan elektron (yaitu reaksi kimia yang melibatkan oksidasi dan reduksi). Korosi metal merupakan hampir selalu suatu proses elektrokimia. Contoh : Korosi pada Zn oleh HCl . . . . (11).

HCl + ZnCl2 terionisasi dalam larutan air, persamaan 1 dapat ditulis kembali :

Zn + 2H+ + 2Cl- ----> Zn2+ + 2Cl- + H2 . (11)

Cl- yang tidak bereaksi (berubah) dapat dihilangkan. Zn + 2 H+ -----> Zn+2 + H2 …. . . . . (12)

Zn teroksidasi menjadi ion seng (Valensi Zn bertambah dengan adanya reaksi), ion Hidrogen tereduksi (Valensi berkurang) menjadi hidrogen gas pada saat proses korosi. Persamaan 12 dapat dibagi menjadi : Zn -----> Zn+2 + 2e Oksidasi (anodik).... (13)

2 H+ + 2e ----> H2 Reduksi (kathodik) .. (14) Zn + 2H+ ----> Zn+2 + H2

Pada umumnya, suatu reaksi oksidasi diindikasikan dengan suatu pertambahan valensi atau penghasil elektron, sedangkan reaksi reduksi diindikasikan dengan berkurangnya valensi atau menerima elektron. Dalam terminologi korosi, reaksi oksidasi sering disebut reaksi anodik, sedangkan suatu aksi penambahan biasanya diistilahkan reaksi kathodik. Proses korosi terdiri dari pada reaksi oksidasi dan reduksi.

Oksidasi + n e <=====> Reduksi (redox)

Gambar 1. Instalasi pipa air bersih.

Korosi yang terjadi ini merupakan korosi merata (general). Sedangkan serangan korosi yang berbentuk lubang, biasanya merupakan hasil dari aksi sel korosi autokatalitik setempat sehingga kondisi korosi yang terjadi di dalam lubang cenderung dapat mempercepat proses korosi itu sendiri. Korosi lubang sangat membahayakan karena

JSTI : Kerusakan Pada Material...(M. N. Setia Nusa)

Agustus 2014/Vol. 16/No 2

21

Winston Revie, 2008), pipa ini telah beroperasi sejak tahun 1998 atau lebih kurang 15 tahun.

Dilakukan penelitian pada pipa yang korosi tersebut untuk mengetahui penyebab terjadinya kerusakan dan mencegah atau menghindari agar kerusakan yang sama tidak akan terjadi lagi pada masa mendatang. Langkah langkah yang dilakukan dan metode yang dipakai adalah dengan pemeriksaan visual, pemeriksaan struktur secara makro maupun mikro, pemeriksaan SEM, EDAX dan uji kekerasan serta pemeriksaan komposisi kimia material tersebut.

Korosi adalah penomena kerusakan material akibat berinteraksi dengan lingkungan. Korosi pada metal dapat terlihat menjadi suatu proses yang agak kompleks, umumnya reaksi dapat dipahami dengan pertimbangan prinsip kimia sederhana. Korosi dari metal dapat terjadi dalam asam, larutan alkali, larutan netral, dan sistem-sistem lain. Contoh : Korosi pada asam :

- Zn + 2 HCl ------> ZnCl + H2 .… (1) - Zn + H2SO4 -----> ZnSO4 + H2 …(2) - Fe + 2 HCl -------> FeCl2 + H2 …. (3) - 2 Al + 6 HCl -----> 2 AlCl3 + 3 H2.... (4)

(Metal terkorosi/dihancurkan oleh asam dan menghasikan garam terlarut dan H2 gas). 1.1 Korosi dalam larutan netral dan alkaline.

- Hanya terjadi jika dirusak oksigen yang ada dalam sistem tersebut (umpamanya, air segar, air laut, larutan-larutan garam, alkaline atau media dasar). pH lebih besar atau sama dengan 7 (tujuh).

- Pengkaratan (proses korosi),

4 Fe + 6 H2O + 3 O2 ----> 4 Fe(OH)3 . (5) (merah kecoklatan, yang tak larut). Jika mengering ( umpamanya, korosi di atmospher) Ferrik Chloride akan terhidrasi :

2 Fe(OH)3 -----> Fe2O3 + 3 H2O …. (6) (deposit merah kecoklatan)

2Zn + 2 H2O + O2 ----> 2 Zn(OH)2 …. (7)

Zn(OH)2 ------> ZnO + H2O …. (8) (deposit agak putih).

1.2 Korosi pada sistem-sisiem lain.

Zn + 2FeCl3 ----> ZnCl2 + 2FeCl2 .… (9)

Zn + CuSO4 ----> ZnSO4 + Cu … (10)

1.3 Reaksi-reaksi Elektro Kimia.

Reaksi elektrokimia didefinisikan sebagai suatu reaksi kimia yang melibatkan perpindahan elektron (yaitu reaksi kimia yang melibatkan oksidasi dan reduksi). Korosi metal merupakan hampir selalu suatu proses elektrokimia. Contoh : Korosi pada Zn oleh HCl . . . . (11).

HCl + ZnCl2 terionisasi dalam larutan air, persamaan 1 dapat ditulis kembali :

Zn + 2H+ + 2Cl- ----> Zn2+ + 2Cl- + H2 . (11)

Cl- yang tidak bereaksi (berubah) dapat dihilangkan. Zn + 2 H+ -----> Zn+2 + H2 …. . . . . (12)

Zn teroksidasi menjadi ion seng (Valensi Zn bertambah dengan adanya reaksi), ion Hidrogen tereduksi (Valensi berkurang) menjadi hidrogen gas pada saat proses korosi. Persamaan 12 dapat dibagi menjadi : Zn -----> Zn+2 + 2e Oksidasi (anodik).... (13)

2 H+ + 2e ----> H2 Reduksi (kathodik) .. (14) Zn + 2H+ ----> Zn+2 + H2

Pada umumnya, suatu reaksi oksidasi diindikasikan dengan suatu pertambahan valensi atau penghasil elektron, sedangkan reaksi reduksi diindikasikan dengan berkurangnya valensi atau menerima elektron. Dalam terminologi korosi, reaksi oksidasi sering disebut reaksi anodik, sedangkan suatu aksi penambahan biasanya diistilahkan reaksi kathodik. Proses korosi terdiri dari pada reaksi oksidasi dan reduksi.

Oksidasi + n e <=====> Reduksi (redox)

Gambar 1. Instalasi pipa air bersih.

Korosi yang terjadi ini merupakan korosi merata (general). Sedangkan serangan korosi yang berbentuk lubang, biasanya merupakan hasil dari aksi sel korosi autokatalitik setempat sehingga kondisi korosi yang terjadi di dalam lubang cenderung dapat mempercepat proses korosi itu sendiri. Korosi lubang sangat membahayakan karena

JSTI : Kerusakan Pada Material...(M. N. Setia Nusa)

Agustus 2014/Vol. 16/No 2

22

biasanya hanya berbentuk lubang kecil, bahkan terkadang dari luar terlihat tertutup dan hanya berupa permukaan yang kasar (R. Winston Revie, 2006). Tabel 1. Spesifikasi Teknik

N Spesifikasi Teknik 1 Fluida pipe side : Air 2 Material : ASME - SA 36 4 pH tube side : 8,3; 8,5; 8,7; 8,2

5 pH shell side : 8,0; 6,7; 9,0; 8,1 7 Temperatur operasi

tube side : 46,80C

9 Tekanan operasi tube side

: 5 kg/cm2G

11 Tekanan desain tube side

: 10,1 kg/cm2G

13 Temperatur desain (tube side)

: 121 0C

14 Diameter tube : 4.5 “

Gambar 2. Pipa air bersih yang mengalami serangan korosi ØD ± 4.5". Pengambilan sampel potongan melintang pada lokasi yang terserang korosi (corrosion). 2. METODOLOGI

Pemeriksaan visual dilakukan langsung pada pipa yang masih utuh sebelum pipa tersebut dipreparasi, pemeriksaan dilakukan untuk mengidentifikasi lokasi kerusakan, bentuk kerusakan, dan untuk menentukan daerah awal penyebab rusak yang nantinya dipilih untuk pemeriksaan lebih mendalam.

Metode ini dilakukan dengan memeriksa kondisi dan kontur daerah yang rusak secara akurat dan didokumentasikan dengan kamera. Pemeriksaan mengacu pada standard ASTM E 340-00, pemeriksaan makrografi ini menggunakan mikroskop stereo untuk mengidentifikasi awal kerusakan di permukaan daerah korosi, rusak atau retak sehingga area tersebut dapat diekspos pada perbesaran yang lebih tinggi dibandingkan pemeriksaan visual yang bertujuan untuk mengetahui penyebab terjadinya kerusakan atau patahnya benda uji sehingga informasi lebih jelas dapat diperoleh dari hasil pemeriksaan makrografi, bentuk kerusakan dan jenis perpatahan serta awal dari terjadinya kerusakan / patahan. Pemeriksaan makrografi dilakukan dengan perbesaran 25 x.

Pemeriksaan metalografi untuk mengetahui struktur mikro dari material serta mengidentifikasi adanya korosi, retakan, inklusi, rongga udara

(porositas) dengan menggunakan mikroskop optic (perbesaran 50X s/d 500X) dan memeriksa awal rusak lebih detail sekeliling daerah rusak yang berhubungan dengan struktur mikro dan perubahannya selama proses pengoperasian dan informasi lainnya yang mungkin ada dan berpengaruh sebagai penyebab kerusakan dan kebocoran pipa. Hasilnya lalu didokumentasikan dengan kamera digital.

Pengambilan sampel uji metalografi mengacu pada standard ASTM E 3-01 dengan tahapan sebagai berikut :

Pemilihan lokasi material yang rusak dengan cermat.

Pemotongan benda uji untuk metalograf menggunakan gergaji mesin dengan persyratannya.

Proses pembentukan / pencetakan sampel uji menggunakan bubuk technovit atau acryfix yang dicampur dengan cairan pengeras dengan perbandingan tertentu, dimana campuran cairan tersebut menjadi keras perlu waktu ± 1 jam.

Proses grinding/ ampelas menggunakan mesin grinding tangan Struers dan kertas ampelas silicon karbida (SiC) dengan

berbagai kekasaran, yaitu kombinasi dari 80,120, 220, 360, 500, 600, 800, 1000, dan 1200 mesh.

Proses pencucian menggunakan alkohol 95 % kemudian dikeringkan dengan peralatan pengering (hair dryer).

Proses polishing/pemolesan sampel uji pipa memanfaatkan diamond bentuk pasta dengan kehalusan 6, 3, 1 s/d ¼ mikron. Kemudian setelah permukaannya benar-benar halus (seperti cermin) tahap selanjutnya adalah tahap pengetsaan.

Proses mikroetsa pada sampel uji dengan mengacu pada standard ASTM E 407-01 dimana larutan yang digunakan untuk mengetsa tergantung pada jenis bahan logam yang akan diperiksa dengan Nital, Kalling Reagan atau lainnya.

Gambar 3. Permukaan bagian dalam pipa (A) terlihat adanya general korosi.

Pengujian kekerasan dengan mengacu pada ASTM E 92 pada sampel uji dilakukan pengujian kekerasan di sekeliling daerah rusak untuk mengetahui kemungkinan terjadinya perubahan nilai kekerasan yang mungkin menyebabkan rusak ataupun untuk menemukan adanya bukti work hardening akibat deformasi. Metode yang digunakan yaitu metode indentasi vickers microhardness. Beban yang digunakan adalah 5 kgf dengan menggunakan indentor intan. Metode Vickers menggunakan alat yang disebut vickers microhardness tester kemudian hasil yang didapat diukur dengan mikroskop dan dihitung

dengan menggunakan tabel nilai kekerasan Vickers Hardness Number (VHN). Pemeriksaan komposisi kimia mengacu pada standard ASTM E 415-99a, dimana analisis komposisi kimia terhadap sampel uji menggunakan alat optical emission spectrometry (OES) Spectrometer Metorex 930 SP. Pemeriksaan dilakukan untuk membandingkan komposisi kimia material dasar terhadap standard pipa yaitu ASTM A atau pengecekan terhadap material apakah sesuai dengan standard yang direkomendasikan. Selain itu, pengujian juga digunakan untuk mengevaluasi terjadinya kemungkinan degradasi material. Preparasi terhadap sampel uji komposisi kimia pada material pipa dengan cara melakukan grinding dan mengamplas dengan kekasaran 40 CCW.

Analisis SEM dilakukan untuk melihat bentuk kerusakan/ patahan pada permukaan material untuk mengetahui awal kerusakan dan atau jenis patahan pada permukaan daerah rusak serta memeriksa bentuk kebocoran lebih detail dan menemukan bukti lain yang mungkin ada dan berperan pada awal kerusakan (ASTM Metals Hand Book,1974).

Analisa produk korosi menggunakan metode energy dispersive spectroscopy (EDS) untuk mengetahui komposisi kerak yang terdapat pada material uji dan mrngetahui unsur penyebab terjadinya kerak pada permukaan luar maupun bagian dalam material serta memeriksa adanya elemen mencurigakan seperti ion agresif atau ion korosif yang mungkin berperan pada kerusakan selanjutnya.

Gambar 4. Permukaan pipa bagian luar (B) terlihat adanya general korosi.

B

A

JSTI : Kerusakan Pada Material...(M. N. Setia Nusa)

Agustus 2014/Vol. 16/No 2

23

berbagai kekasaran, yaitu kombinasi dari 80,120, 220, 360, 500, 600, 800, 1000, dan 1200 mesh.

Proses pencucian menggunakan alkohol 95 % kemudian dikeringkan dengan peralatan pengering (hair dryer).

Proses polishing/pemolesan sampel uji pipa memanfaatkan diamond bentuk pasta dengan kehalusan 6, 3, 1 s/d ¼ mikron. Kemudian setelah permukaannya benar-benar halus (seperti cermin) tahap selanjutnya adalah tahap pengetsaan.

Proses mikroetsa pada sampel uji dengan mengacu pada standard ASTM E 407-01 dimana larutan yang digunakan untuk mengetsa tergantung pada jenis bahan logam yang akan diperiksa dengan Nital, Kalling Reagan atau lainnya.

Gambar 3. Permukaan bagian dalam pipa (A) terlihat adanya general korosi.

Pengujian kekerasan dengan mengacu pada ASTM E 92 pada sampel uji dilakukan pengujian kekerasan di sekeliling daerah rusak untuk mengetahui kemungkinan terjadinya perubahan nilai kekerasan yang mungkin menyebabkan rusak ataupun untuk menemukan adanya bukti work hardening akibat deformasi. Metode yang digunakan yaitu metode indentasi vickers microhardness. Beban yang digunakan adalah 5 kgf dengan menggunakan indentor intan. Metode Vickers menggunakan alat yang disebut vickers microhardness tester kemudian hasil yang didapat diukur dengan mikroskop dan dihitung

dengan menggunakan tabel nilai kekerasan Vickers Hardness Number (VHN). Pemeriksaan komposisi kimia mengacu pada standard ASTM E 415-99a, dimana analisis komposisi kimia terhadap sampel uji menggunakan alat optical emission spectrometry (OES) Spectrometer Metorex 930 SP. Pemeriksaan dilakukan untuk membandingkan komposisi kimia material dasar terhadap standard pipa yaitu ASTM A atau pengecekan terhadap material apakah sesuai dengan standard yang direkomendasikan. Selain itu, pengujian juga digunakan untuk mengevaluasi terjadinya kemungkinan degradasi material. Preparasi terhadap sampel uji komposisi kimia pada material pipa dengan cara melakukan grinding dan mengamplas dengan kekasaran 40 CCW.

Analisis SEM dilakukan untuk melihat bentuk kerusakan/ patahan pada permukaan material untuk mengetahui awal kerusakan dan atau jenis patahan pada permukaan daerah rusak serta memeriksa bentuk kebocoran lebih detail dan menemukan bukti lain yang mungkin ada dan berperan pada awal kerusakan (ASTM Metals Hand Book,1974).

Analisa produk korosi menggunakan metode energy dispersive spectroscopy (EDS) untuk mengetahui komposisi kerak yang terdapat pada material uji dan mrngetahui unsur penyebab terjadinya kerak pada permukaan luar maupun bagian dalam material serta memeriksa adanya elemen mencurigakan seperti ion agresif atau ion korosif yang mungkin berperan pada kerusakan selanjutnya.

Gambar 4. Permukaan pipa bagian luar (B) terlihat adanya general korosi.

B

A

JSTI : Kerusakan Pada Material...(M. N. Setia Nusa)

Agustus 2014/Vol. 16/No 2

24

Gambar 5. Permukaan bagian dalam pipa terlihat adanya deposit/kerak yang menempel pada permukaan dan pada sambungan pipa terdapat adanya lelehan material las akibat pengelasan yang tidak sempurna. 3. HASIL DAN PEMBAHASAN

3.1 Pemeriksaan Visual/Fraktografi

Berdasarkan pemeriksaan visual, fraktografi, dapat diperoleh beberapa pengamatan sebagai berikut :

- Kerusakan korosi berbentuk general corrosion/korosi merata pada permukaan luar pipa (gambar.4) (Z. Szklarska Smialowska, 2005).

- Pada permukaan luar pipa ditemukan deposit produk korosi / kerak (gambar.2).

- Pada daerah korosi permukaan dalam ditemukan permukaan yang tidak rata akibat proses pengelasan / adanya cacat pengelasan. (gambar.5) dan adanya produk deposit yang melekat cukup tebal.

- Tidak ditemukan adanya deformasi di permukaan pipa (Jones, Denny A, 1992).

3.2 Pemeriksaan Metalografi

Berdasarkan pemeriksaan metalografi pada daerah korosi dan yang tidak terkorosi diperoleh sebagai berikut :

- Struktur mikro pada permukaan luar pipa (gambar 4) berupa ferit – pearlit dan terjadi serangan korosi secara menyeluruh, begitu juga pada permukaan dalamnya (gambar.3) strukturmikro normal, tidak dijumpai adanya perubahan struktur (French, David N. 1993).

- Ditemukan permukaan yang terkorosi secara merata / general corrosion, pada permukaan dalam dan permukaan luar pipa. (gambar 5 dan 6).

- Mikrostruktur pada daerah korosi tidak ditemukan adanya deformasi (Gb.11).

Lelehan Pengelasan

Gambar 6. Bentuk serangan korosi pada permukaan luar berupa korosi merata.

Gambar 7. Lokasi pengambilan uji kekerasan.

Keterangan : Hasil uji kekerasan pipa dapat dilihat pada table 2 dan lokasi pengambilan nilai kekerasan pada Gambar 7 diatas.

Tabel 2. Hasil Uji Kekerasan, P = 5 Kgf

Nilai Kekerasan HV No Sampel

A Sampel

B Standard ASME

A 36 1 134 165 2 123 151 3 138 165 HV 4 128 214 5 144 188

Dari pemeriksaan distribusi kekerasan pada

sampel dekat area korosi dan yang jauh dari area korosi, dapat disimpulkan bahwa nilai kekerasan hampir sama pada semua lokasi, hal ini dapat dijelaskan bahwa material tidak mengalami degradasi selama operasi, kecuali pada sampel B lokasi 4 sedikit lebih keras.

3.3 Uji Komposisi Kimia

Hasil uji komposisi kimia diperoleh material pipa yang dibuat dari plate sesuai dengan spesifikasi SA 36 (Tabel 2). Tidak ditemukan dari kesalahan atau perbedaan material dari yang digunakan dan spesifikasinya (Nizamul Latif, 2005).

Tabel 3.Hasil Analisa Komposisi Kimia Pipa 4.5” Specimen Element Result% wt ASTM A 36

Pipa

Fe C Si

Mn Ni Cr Mo V

Cu W Ti Al Nb

Rem 0.19 0.24 0.93

0.010 0.045 0.001 0.004 0.019 0.000 0.003 0.003 0.000

Max. 0.29 0.15 – 0.40 0.85 - 1.20

Max. 0.20

Max. 0.05 Max. 0.04

S 0.033

Gambar 8. Grafik dan tabel hasil Uji EDAX pada kerak bagian dalam pipa .

Gambar 9. Grafik dan tabel hasil Uji EDAX pada kerak bagian luar pipa.

•1 •3 -4 -5

•2 •5

•4 •1 -2 -3 A B

JSTI : Kerusakan Pada Material...(M. N. Setia Nusa)

Agustus 2014/Vol. 16/No 2

25

Gambar 6. Bentuk serangan korosi pada permukaan luar berupa korosi merata.

Gambar 7. Lokasi pengambilan uji kekerasan.

Keterangan : Hasil uji kekerasan pipa dapat dilihat pada table 2 dan lokasi pengambilan nilai kekerasan pada Gambar 7 diatas.

Tabel 2. Hasil Uji Kekerasan, P = 5 Kgf

Nilai Kekerasan HV No Sampel

A Sampel

B Standard ASME

A 36 1 134 165 2 123 151 3 138 165 HV 4 128 214 5 144 188

Dari pemeriksaan distribusi kekerasan pada

sampel dekat area korosi dan yang jauh dari area korosi, dapat disimpulkan bahwa nilai kekerasan hampir sama pada semua lokasi, hal ini dapat dijelaskan bahwa material tidak mengalami degradasi selama operasi, kecuali pada sampel B lokasi 4 sedikit lebih keras.

3.3 Uji Komposisi Kimia

Hasil uji komposisi kimia diperoleh material pipa yang dibuat dari plate sesuai dengan spesifikasi SA 36 (Tabel 2). Tidak ditemukan dari kesalahan atau perbedaan material dari yang digunakan dan spesifikasinya (Nizamul Latif, 2005).

Tabel 3.Hasil Analisa Komposisi Kimia Pipa 4.5” Specimen Element Result% wt ASTM A 36

Pipa

Fe C Si

Mn Ni Cr Mo V

Cu W Ti Al Nb

Rem 0.19 0.24 0.93

0.010 0.045 0.001 0.004 0.019 0.000 0.003 0.003 0.000

Max. 0.29 0.15 – 0.40 0.85 - 1.20

Max. 0.20

Max. 0.05 Max. 0.04

S 0.033

Gambar 8. Grafik dan tabel hasil Uji EDAX pada kerak bagian dalam pipa .

Gambar 9. Grafik dan tabel hasil Uji EDAX pada kerak bagian luar pipa.

•1 •3 -4 -5

•2 •5

•4 •1 -2 -3 A B

JSTI : Kerusakan Pada Material...(M. N. Setia Nusa)

Agustus 2014/Vol. 16/No 2

26

Gambar 10. Lokasi pengambilan SEM permukaan dalam pipa.

Gambar 11. Lokasi pengambilan SEM Permukaan Luar Pipa.

Keterangan : Hasil analisa SEM pada permukaan dalam dan luar pipa.

Hasil pemeriksaan komposisi kimia terhadap pipa, material pipa telah memenuhi spesifikasi standard ASME SA 36, sehingga kerusakan dengan terjadinya korosi bukan disebabkan oleh kelainan material atau kesalahan dalam pemakaian pipa diluar spesifikasi untuk pipa air bersih (Nizamul Latif, 2005).

Nilai kekerasan pipa berkisar antara 123 HV s/d 144 HV pada sampel A dan 151 HV s/d 214 HV pada sampel B, lebih tinggi bila dibandingkan dengan nilai kekerasan spesifikasi standard ASTM A 36 yaitu 125 – 170 HV. Berdasarkan karakteristik kerusakan yang terdapat pada permukaan luar pipa struktur mikro adalah berupa ferit dan perlit (normal), tidak dijumpai adanya perubahan struktur, tetapi mengalami korosi merata. (gambar 3 & 4). (Mars Guy Fontana, 2005). Sedangkan pada permukaan dalam ditemukan adanya lelehan pengelasan yang mengakibatkan aliran fluida didalam pipa tidak lancar dan terjadi

turbolensi yang mengakibatkan terjadinya endapan dan korosi ref. 5, struktur mikro pada permukaan dalam ini adalah berupa ferit dan perlit (normal), tidak dijumpai adanya perubahan struktur walaupun terlihat adanya deposit yang cukup tebal hingga menyebabkan korosi. (gambar 5). Dari hasil pemeriksaan deposit pada permukaan dalam dan luar pipa dengan metoda SEM terdapat / mengandung unsur-unsur: Carbon (C), Oxygen (O, Al (Aluminium), Si (Silicon), Ca (Calsium), Mo (Mobdium) dan Ferrous (Fe). Deposit yang terbentuk pada permukaan dalam dan luar pipa akibat reaksi dari pada material pipa dengan oxigen sehingga membentuk Fe2O3 (iron Oxide) adalah berupa kerak oxidasi besi yang biasa dikenal dengan serangan korosi merata (general corrosion) (Dillon,C.P. 1986).

Pada permukaan dalam pipa disamping disebabkan karena kwalitas fluida yang mengalir didalamnya kurang bersih, sehingga banyak mengandung mikroba-mikroba atau partikel-partikel yang terbawa didalamnya, juga dengan adanya hambatan dari lelehan pengelasan dan terjadi turbolensi sehingga kecepatan aliran fluida dipermukaan dalam pipa lambat, maka akan mudah mikroba-mikroba atau partikel-partikel tersebut mengendap dipermukaan dalam pipa. Sehingga korosi berkembang dan dapat merusak lapisan film pada permukaan dalam pipa, dimana lapisan film tersebut berfungsi sebagai pelindung dari serangan korosi. Dengan rusaknya lapisan film pada permukaan dalam pipa, maka mikroba-mikroba atau partikel-partikel yang terbawa aliran tersebut akan memudahkan proses korosi dan proses korosi terus berlangsung hingga mengakibatkan kerusakan. Sedangkan pada hasil pemeriksaan SEM nya tidak mempengaruhi analisa karena kerusakan yang terjadi berupa korosi, tidak disebabkan oleh faktor yang dapat dinformasikan dari hasil SEM, akibat bending, beban dinamis, fatk dll. (William D. Callister, Jr. 2001). 4. KESIMPULAN

Berdasarkan dari hasil pemeriksaan, pengujian dan analisa, maka dapat ditarik kesimpulan bahwa kerusakan / korosi yang terjadi pada permukaan luar dan dalam pipa adalah sebagai berikut :

Pipa mengalami korosi merata (general corrosion) pada permukaan luar yang disebabkan oleh pengaruh lingkungan dalam hal ini tanah disekitar pipa yang korosif.

Sedangkan terjadinya serangan korosi pada permukaan dalam pipa diakibatkan lelehan pengelasan, sehingga menghambat laju fluida

didalam pipa dan terjadi turbolensi yang memudahkan terjadi endapan dan mempercepat laju korosi.

Deposit yang terbentuk pada area permukaan dalam tube akibat reaksi antara material tube dengan oksigen sehingga teroksidasi membentuk Fe2O3 (iron okside) adalah berupa kerak oksida besi yang biasa dikenal dengan serangan korosi merata (General Corrosion) dan akan terstimulus cepat dengan adanya unsur Carbon.

Pengontrolan dengan ketat terhadap fluida yang masuk ke dalam pipa agar selalu dalam keadaan bersih dan terbebas dari mikroba-mikroba atau partikel-partikel yang terbawa. Dan periksa lingkungan pipa terutama dari unsur korosif yang terkandung, sehingga dapat disesuaikan dengan pipa yang akan digunakan, serta lakukan standard pengelasan yang berlaku sehingga lelehan pengelasan tidak akan terjadi. DAFTAR PUSTAKA ASM Handbook Committe, Failure Analysis and

Prevention. 2011. Ninth Edition, Metal Handbook of ASM, American Society for Metals, Ohio. Vol.11

ASTM Metals Hand Book, Vol. 9,1974 “Fractography and Atlas of Fractographs”, American Sosiety for Metals”.

ASM Handbook Formerly Ninth Edition,1987 “Metal Handbook, Volume 13 Corrosion ASM International”.

Dillon,C.P. 1986. Corrosion Controll in the Chemical Process Industries, McGraw-Hill, New York.

French, David N. 1993. Metallurgical Failures in Fossil Fired Boilers, John Wiley & Sons, 2nd, p.197-203.

Jones, Denny A, 1992, “Principles and Prevention of Corrosion”, Canada: Maxwel Publishing Company.

Mars Guy Fontana, 2005. Corrosion Engineering”, Mc. Graw-Hill Book Company, New York, 2005.

Nizamul Latif, 2005. Kerusakan Korosi Pipa Saluran Kimia Akibat Kesalahan Material “ Edisi V no 8 Material Komponen dan Konstruksi “ Desember 2005.

R.Winston Revie, 2006. “Uhlig's Corrosion Handbook”, John Wiley & Sons, United States of America, 2006.

R. Winston Revie, 2008. “Corrosion and Corrosion Control”, John Wiley & Sons, United States of America

SW.L.Chawla, RK Gupta, 1993 “Materials Selection For Corrosion Control, ASM International.

Sundjono, “ Fenomena Kegagalan Akibat Korosi Pada Pipa Economizer Dari Baja Carbon” volume 15 no 2, Korosi LIPI 2006

U.Malik, Anes, dkk, Corrosion of Boilure Tubes Some Case Studies, diakses 31 Januari 2013

William D. Callister, Jr. 2001. “Fondamental of Material Science and Engineering” Fifth Edition. New York: John Wlley & Sons, Inc.

Z. Szklarska Smialowska, 2005. “Pitting Corrosion of Metals”, National Association of Corrosion Engineers,

JSTI : Kerusakan Pada Material...(M. N. Setia Nusa)

Agustus 2014/Vol. 16/No 2

27

didalam pipa dan terjadi turbolensi yang memudahkan terjadi endapan dan mempercepat laju korosi.

Deposit yang terbentuk pada area permukaan dalam tube akibat reaksi antara material tube dengan oksigen sehingga teroksidasi membentuk Fe2O3 (iron okside) adalah berupa kerak oksida besi yang biasa dikenal dengan serangan korosi merata (General Corrosion) dan akan terstimulus cepat dengan adanya unsur Carbon.

Pengontrolan dengan ketat terhadap fluida yang masuk ke dalam pipa agar selalu dalam keadaan bersih dan terbebas dari mikroba-mikroba atau partikel-partikel yang terbawa. Dan periksa lingkungan pipa terutama dari unsur korosif yang terkandung, sehingga dapat disesuaikan dengan pipa yang akan digunakan, serta lakukan standard pengelasan yang berlaku sehingga lelehan pengelasan tidak akan terjadi. DAFTAR PUSTAKA ASM Handbook Committe, Failure Analysis and

Prevention. 2011. Ninth Edition, Metal Handbook of ASM, American Society for Metals, Ohio. Vol.11

ASTM Metals Hand Book, Vol. 9,1974 “Fractography and Atlas of Fractographs”, American Sosiety for Metals”.

ASM Handbook Formerly Ninth Edition,1987 “Metal Handbook, Volume 13 Corrosion ASM International”.

Dillon,C.P. 1986. Corrosion Controll in the Chemical Process Industries, McGraw-Hill, New York.

French, David N. 1993. Metallurgical Failures in Fossil Fired Boilers, John Wiley & Sons, 2nd, p.197-203.

Jones, Denny A, 1992, “Principles and Prevention of Corrosion”, Canada: Maxwel Publishing Company.

Mars Guy Fontana, 2005. Corrosion Engineering”, Mc. Graw-Hill Book Company, New York, 2005.

Nizamul Latif, 2005. Kerusakan Korosi Pipa Saluran Kimia Akibat Kesalahan Material “ Edisi V no 8 Material Komponen dan Konstruksi “ Desember 2005.

R.Winston Revie, 2006. “Uhlig's Corrosion Handbook”, John Wiley & Sons, United States of America, 2006.

R. Winston Revie, 2008. “Corrosion and Corrosion Control”, John Wiley & Sons, United States of America

SW.L.Chawla, RK Gupta, 1993 “Materials Selection For Corrosion Control, ASM International.

Sundjono, “ Fenomena Kegagalan Akibat Korosi Pada Pipa Economizer Dari Baja Carbon” volume 15 no 2, Korosi LIPI 2006

U.Malik, Anes, dkk, Corrosion of Boilure Tubes Some Case Studies, diakses 31 Januari 2013

William D. Callister, Jr. 2001. “Fondamental of Material Science and Engineering” Fifth Edition. New York: John Wlley & Sons, Inc.

Z. Szklarska Smialowska, 2005. “Pitting Corrosion of Metals”, National Association of Corrosion Engineers,

JSTI : Kerusakan Pada Material...(M. N. Setia Nusa)

Agustus 2014/Vol. 16/No 2