BAB I

PENDAHULUAN1.1. Latar Belakang

Korosi merupakan proses dimana berubahnya keadaan logam dari bersih (licin) menjadi berkarat karena adanya proses oksidasi dan reduksi. Terjadinya korosi disebabkan karena beberapa faktor, terutama karena faktor lingkungan yang bersifat asam maupun basa. Pada industri kimia masalah korosi dan pengendaliannya adalah hal yang spesifik dan detil, bahkan kadang-kadang unik. Sifat permasalahannya memerlukan pendekatan secara multi disiplin.

Korosi adalah proses alamiah yang berlangsung sendiri. Oleh karena itu, korosi tidak dapat dicegah atau dihentikan sama sekali. Korosi hanya dapat dikendalikan atau diperlambat sehingga alat (peralatan pabrik) yang terserang dapat berfungsi lebih lama dan berjalan dengan optimal. Pengendalian korosi yang tepat dapat memperpanjang usia pakai peralatan yang bersangkutan. Pengalaman menunjukkan bahwa degradasi yang terjadi pada sistem modern disebabkan oleh kesalahan operasi dan perawatan. Misalnya terhubungnya logam-logam yang sama atau berbeda tanpa pencegahan yang akan menimbulkan korosi, tidak adanya atau tidak sesuainya water treatment, kurangnya perawatan dan perlindungan katodik, fermentasi anaerobic dalam saluran pembuangan dan stagnasi air di dalam pipa.

Struktur kristal dari logam yang berbeda dan jenis logam akan berpengaruh pada sifat ketahanan korosinya. Untuk mempercepat terjadinya korosi diperlukan reaksi elektrokimia yang mempunyai empat unsur yaitu katoda, anoda, aliran listrik dan media.1.2. Tujuan Percobaan

Adapun tujuan dari percobaan ini adalah:1) Mengetahui laju atau kecepatan korosi pada logam dalam lingkungantertentu.2) Mengetahui proses terjadinya korosi pada logam.3) Mengetahui faktor-faktor yang mempengaruhi korosi.1.3. Permasalahan

Adapun permasalahan yang timbul pada percobaan ini adalah:1) Bagaimana kecepatan korosi pada jenis logam yang digunakan?2) Bagaimana proses terjadinya korosi pada logam?3) Faktor-faktor apa sajakah yang mempengaruhi terjadinya korosi?1.4. Manfaat

Manfaat dari percobaan ini adalah:

1) Dapat mengetahui pengaruh dari jenis logam terhadap kecepatan korosi.2) Dapat memahami proses terjadinya korosi pada logam.3) Dapat mengetahui faktor-faktor yang mempengaruhi terjadinya korosi.BAB IITINJAUAN PUSTAKA

Menurut ilmiawan, korosi adalah proses atau peristiwa bereaksinya logam dengan lingkungannya membentuk senyawa baru. Sedangkan menurut insinyur, korosi adalah proses atau peristiwa bereaksinya logam dengan lingkungannya yang mengakibatkan rusaknya sifat-sifat logam yang menguntungkan sebagai bahan konstruksi. Ilmiawan tidak mempertimbangkan aspek kerugian material, sedangkan insinyur mempertimbangkan aspek kerugian material. Aspek kerugian begitu penting bagi seorang insinyur. Selama tidak menimbulkan masalah yang merugikan, seorang insinyur tidak peduli terhadap proses itu merupakan proses korosi atau bukan. Korosi bagi orang teknik identik dengan masalah.2.1. Korosi

Korosi dapat didefinisikan sebagai kerusakan atau penurunan kualitas material yang dibebakan oleh reaksi dengan lingkungan atau kebalikan dari proses metalurgi ekstraktif. Biji besi yang terdapat di alam dalam bentuk oksida berada dalam tingkat energi yang rendah karena mempunyai ikatan kimia yang stabil. Untuk mengubahnya menjadi produk jadi seperti baja lembaran ataupun pipa, diperlukan energi yang besar, terutama pada waktu peleburan. Sehingga produk berada pada tingkat energi yang tinggi atau bentuk antara yang tidak stabil.

Semua proses alam cenderung untuk merubah secara spontan kearah tercapainya suatu keseimbangan. Oleh karena itu, produk yang berada pada tingkat energi tinggi cenderung berubah kembali menjadi bentuk asalnya. Prinsip dasar korosi, yaitu adanya reaksi kimia disertai perpindahan elektron, meliputi terpenuhnya empat syarat pokok, yaitu:1) Logam anodaLogam dengan potensial antarmuka yang relatif lebih negatif daripada logam terhadap mana ia berhubungan.2) Logam katodaLogam dengan potensial antarmuka yang relatif lebih positif daripada logam terhadap mana ia berhubungan.3) Hubungan listrik. Media yang dapat menghasilkan arus listrik yang berlangsung antara anoda dan katoda. Pada umumnya hubungan listrik ini berupa sambungan logam.

4) Elektrolit. Media yang memiliki logam anoda dan katoda. Elektrolit dalam korosi berupa air, tanah, dan udara basah.2.2. Corrosion CostBerdasarkan kerugian yang ditimbulkan oleh korosi (corrosion cost) dapat dibedakan menjadi 2 macam, yaitu:

1) Kerugian Langsung (Direct Cost)

Kerugian langsung akibat korosi ini adalah biaya yang dikeluarkan untuk penggantian peralatan yang rusak karena korosi, sehingga tidak dapat digunakan lagi. Beberapa sumber menyebutkan bahwa kerugian akibat korosi diberbagai negara adalah kira-kira 5% dari GNP.

2) Kerugian Tidak Langsung (Indirect Cost)

Kerugian tidak langsung adalah biaya yang timbul karena adanya gangguan operasi yang disebabkannya, antara lain:

a) Terhentinya operasi pabrik

b) Kontaminasi produk

c) Ancaman terhadap keselamatan

d) Biaya perawatan ekstra

e) Biaya operasional ekstra2.3. Klasifikasi Korosi

Korosi dapat diklasfikasikan dengan bebarapa cara. Salah satunya diantaranya ialah perbedaan atas korosi temperatur rendah dan korosi temperatur tinggi. Cara lain membedakan atas korosi oksidasi secara langsung dan korosi elektrokimia. Disamping itu ada cara pembedaan menurut wet corrosion dan dry corrosion. 1) Wet corrosionDidefinisikan bila lingkungan terdapat dalam bentuk cairan atau larutan elektrolit, contohnya adalah proses korosi pada baja yang disebabkan oleh air.2) Dry corrosion didefinisikan bila dalam lingkungan tidak ada fase cair dan sering dikaitkan dengan temperatur tinggi, contoh: korosi baja oleh gas-gas dari furnace.2.4. Morfologi Korosi2.4.1. Korosi Permukaan yang Merata atau Menyeluruh (Uniform or General Corrosion)

Korosi jenis ini ditandai oleh proses elektrokimia yang berlangsung secara merata di seluruh permukaan bahan. Logam yang mengalami kerusakan lambat laun menjadi tipis dan akhirnya tidak dapat berfungsi sebagai konstruksi alat (peralatan proses).

2.4.2.Korosi Permukaan yang Terlokalisir atau Setempat (Localized Corrosion)

a) Pitting CorrosionPitting corrosion adalah bentuk perusakan lokal yang terjadi karena pada posisi tertentu dipermukaan bahan, laju pelarutan jauh melebihi daerah lain disekitarnya. Pitting dimulai oleh absoprsi anion (misalnya ion klorida), pada tempat kedudukan dimana terdapat cacat. Cacat ini dapat berupa guratan, dislokasi, cacat struktur atau perbedaan komposisi bahan. Ion klorida mampu mempercepat perlarutan atom-atom bahan logam yang kemungkinan terbentuk pit. Setelah itu pertambahan jumlah pit akan berlanjut sendiri.

b) Crevice Corrosion

Crevice corrosion adalah bentuk khusus dari pitting corrosion. Beberapa tahun yang lalu masih dianggap bahwa bentuk ini disebabkan karena perbedaan konsentrasi ion logam dan konsentrasi antara celah dan daerah sekitarnya. Penelitian lebih lanjut menunjukkan bahwa memang ada perbedaan konsentrasi saat berlangsungnya korosi, namun hal ini bukan penyebab utama. Faktor lain yang dominan adalah migrasi ion-ion tertentu (terutama klorida), ke dalam celah untuk keseimbangan muatan.c) Korosi Galvanik (Bimetal Corrosion)

Korosi galvanik atau bimental corrosion adalah suatu bentuk korosi yang terjadi bila 2 (dua) logam yang tidak sama berhubungan secara elektrik dan berada dalam lingkungan yang korosif. Pada keadaan demikian terbentuk beda potensial yang menyebabkan mengalirnya elektron atau timbul arus listrik, sehingga logam mudah terkorosi menjadi anodik dan logam yang lebih tahan korosi menjadi katodik. Dengan kata lain, laju pelarutan logam yang mudah korosi makin tinggi dan laju pelarutan logam tahan kororsi makin rendah dibandingkan dengan laju pelarutan masing-masing logam dalam keadaan terpisah.

d) Stray Current Corrosion

Stray current corrosion adalah suatu bentuk korosi yang disebabkan oleh sumber arus yang berada di laur sistem. Korosi ini dapat menyebabkan sebagian konstruksi logam yang terbenam di dalam tanah berair habis tanpa diketahui.

e) Korosi Selektif (Selective Corrosion)

Korosi selektif adalah korosi dalam bentuk pemisahan selektif dari satu atau lebih komponen dari paduan logam. Sebagai hasilnya akan tertinggal logam yang lebih mulia berupa kerangka struktur semula yang berongga. Contoh: dezincification pada paduan kuningan (alloy tembaga), dimana seng terkorosi dengan meninggalkan rongga berpori yang terdiri dari tembaga dan unsur paduannya.

f) Korosi Erosi (Erosion Corrosion)

Korosi erosi adalah gejala percapatan laju korosi oleh erosi atau gerakan relatif antara lingkungan korosif dan permukaan logam. Gerakan ini biasanya sangat cepat dan dapat menyebabkan terjadinya keausan atau abrasi.

g) Kavitasi (Cavitation Damage)

Cavitation damage adalah suatu bentuk khusus dari korosi erosi yang disebabkan oleh terbentuk dan pecahnya gelembung-gelembung uap dalam cairan dan dipermukaan logam. Kerusakan seperti ini sering terjadi pada turbin, impeller pompa dan pada permukaan dimana terdapat laju alir yang tinggi dan perubahan tekanan.

h) Fretting Corrosion

Fretting corrosion adalah gejala korosi yang terjadi pada permukaan bahan yang berkontak kerana vibrasi atau slip. Bentuk ini disebut juga sebagai friction oxidation, chating, wear oxidation atau falsibrinelling. Korosi ini tampak sebagai pit atau alur di permukaan logam yang dikelilingi oleh produk korosi. Pada dasarnya korosi jenis ini adalah bentuk khusus dari korosi erosi yang terjadi di atmosfer.

i) Korosi Antar Butir (Intergranular Corrosion)

Korosi antar butir sering terjadi baja tahan karat sebagai akibat dari proses heat treatment atau pengelasan. Dalam keadaan tertentu bidang antarmuka butiran menjadi reaktif sehingga terjadi korosi lokal disekitar batas butir. Reaktivitas yang tinggi pada batas butir dapat disebabkan oleh sebagai berikut:

1) Adanya unsur-unsur pengotor2) Pengkayaan (enrichment) salah satu unsur pemadu3) Pengurangan unsur-unsur tersebut pada daerah batas butir2.4.3. Cracking

Bahan konstruksi logam yang mengalami kerusakan dalam bentuk retak atau patah, umumnya dapat dilihat dengan jelas secara visual. Tetapi untuk mengetahui tipe kerusakan ini secara lebih mendetil diperlukan pengkajian mikrokopis.

a) Overload

Cracking dapat terjadi karena beban menanggung beban yang melebihi tensile strength. Kerusakan dapat berupa patah ulet atau patah getas tergantung kekerasan bahan dan temperatur operasi.

b) Fatigue CorrosionKorosi lelah didefinisikan sebagai berkurangnya daya tahan logam terhadap kelelahan dalam media korosif. Biasanya terlihat permukaan yang tertutup oleh produk korosi dan daerah yang mengalami patah getas. Korosi lelah sering dijumpai pada keadaan dimana terjadi pitting. Pit yang terbentuk merupakan stress raisers dan titik awal dimana retakan dimulai.

c) Hydrogen Damage

Kerusakan karena hidrogen adalah istilah umum yang menyatakan kerusakan mekanis suatu logam yang disebabkan oleh hidrogen. Kerusakan karena hidrogen dapat diklasifikasikan menjadi 4 (empat) tipe, yaitu:

1) Hydrogen Blistering2) Hydrosgen Embrittlement3) Decarbonization4) Hydrogen Attack

d) Stress Corrosion CrackingStress corrosion cracking didefinisikan sebagai kegagalan spontan suatu logam karena retak dan patah karena pengaruh gabungan antara tegangan tarik dan korosi.2.5. Satuan Laju KorosiLaju korosi biasanya dinyatakan dengan 2 cara, yaitu berdasarkan kedalaman penetrasi dan berdasarkan jumlah berat yang hilang. Satuan ini menyatakan besarnya penetrasi atau kehilangan berat dari logam tanpa mengikuti sertakan produk korosi yang masih melekat pada permukaan atau yang sudah terlarut. Bebarapa besaran laju korosi yang umum digunakan adalah sebagai berikut:

1) IPY (Penetrasi dalam satuan inch per year)2) MPY (Penetrasi dalam satuan mile per year)3) IPM (Penetrasi dalam satuan inch per month)4) MMPY (Penentrasi dalam satuan millimeter per year)5) GMD (Gram per meter square per day)6) MDD (Miligram per desimeter square per day)

2.6. Teknik Pengendalian Korosi

Proses korosi dapat dikendalikan dengan menekan laju reaksi oksidasi (anoda) atau reaksi reduksi (katoda) atau dengan mencegah kontak langsung antara lingkungan dengan bahan konstruksi logam yang bersangkutan. Pada dasarnya kalau di dalam sistem tidak terjadi perpindahan elektron, proses elektrokimia tidak akan berlangsung. Bertolak dari kenyataan itu, teknik-teknik pengendalian korosi yang dikenal dikelompokkan secara sederhana menjadi 5 kelompok, sebagai berikut:

1) Pemilihan Material

Dalam catatan para peneliti dan pengamat korosi, adanya pasangan-pasangan alami dari alloy logam dengan lingkungan korosif yang sesuai, yang paling ekonomis untuk dipakai dalam konstruksi. Berikut ini tabel yang menyajikan pasangan antara lingkungan dan logam yang cocok digunakan dalam lingkungan tersebut.2) Proteksi Katodik

Pada diagram sistem korosi terlihat bahwa laju korosi mendekati nol apabila potensial sistem bergeser ke arah negatif mendekati Eo logam M. untuk mencapai keadaan itu kepada struktur konstruksi yang akan dilindungi harus disuplai arus tandingan sebesar Iapp dari suatu sumber arus searah. Teknik ini dikenal dengan teknik arus tandingan atau impressed current. Pada teknik arus tandingan digunakan rectifier yang merubah arus bolak-balik menjadi searah, sebagai sumber arus searah.

3) Proteksi Anodik

Proteksi anodik adalah kebalikan dari protensi katodik. Teknik ini hnaya bisa diterapkan pada bahan konstruksi yang mempunyai sifat pasif.

4)Inhibisi

Laju reaksi kimia sangat dipengaruhi oleh adanya senyawa lain, meskipun senyawa itu hanya terdapat dalam jumlah yang kecil. Karena proses korosi adalah reaksi kimia, maka hal ini berlaku untuk sistem konstruksi logam dan lingkungannya. Senyawa-senyawa kimia tertentu secara spsifik dapat teradsopsi di permukaan struktur logam, dimana proses korosi berlangsung dan berinterferensi baik dengan reaksi anodik maupun reaksi katodik. Interferensi tersebut menyebabkan reaksi anodik dan katodik terhambat, sehingga secara keseluruhan proses korosi juga terhambat. Senyawa yang mempunyai kemampuan seperti ini disebut inhibitor korosi. Inhibitor korosi yang digunakan sebagai pengedali korosi. Teknik pengendalian korosi seperti ini dikenal dengan istilah teknik inhibisi.

5)Pengendalian Lingkungan

Proses korosi dapat dipandang sebagai serangan komponen-komponen senyawa kimia yang terkandung di dalam lingkungan terhadap konstruksi logam yang bersangkutan. Oleh sebab itu agresifitas lingkungan berhubungan dengan jumlah dan jenis komponen yang terkandung didalamnya. Semakin banyak komponen agresif, maka semakin tinggi laju korosi atau sebaliknya.6) Pelapisan Permukaan

Pada permukaan konstruksi dilapisi dengan bahan lain yang mempunyai sifat kedap terhadap penetrasi senyawa kimia dan mempunyai daya hantar listrik sangat rendah. Bahan yang dapat digunakan sebagai lapisan pelindung eksternal beraneka ragam. Namun secara sederhana dapat dikelompokkan menjadi beberapa macam, yaitu:

a) Lapisan lindung logamb) Polimer atau plastik

c) Elastomer

d) Lapisan lindung organik2.7. Pelapisan LogamPelapisan akan mengisolasi logam dari media korosifnya, sehingga mencegah terjadinya korosi logam oleh lingkungannya. Logam yang digunakan sebagai bahan pelapis terbuat dari bahan logam yang lebih inert maupun yang kurang inert. Pada logam yang lebih inert, logam yang dilapisi akan terlindungi dari expose terhadap media korosi, namun jika ada cacat, logam akan terkorosi lebih hebat, dan bagian dalam yang terkorosi akan keropos. Contohnya adalah pada pelapisan logam mulia, seperti emas, perak, platina dan titanium.

Pada logam yang kurang inert, selain merupakan pelapisan secara fisik juga melindungi secara elektrokimia bagi logam yang dilapisi. Logam yang dilindungi baru akan terkorosi jika semua logam pelindung sudah habis terkorosi. Karena terjadi sebuah sel galvanic dimana logam pelindung sebagai anoda dan yang dilindungi sebagai katoda. Contohnya pada sistem besi galvanisasi, yaitu besi yang dilapisi dengan aluminium. Metode pelapisan dengan bahan logam dapat berupa:a) Dipping (pencelupan untuk logam yang berukuran kecil)

Caranya dengan memanskan logam pelapis sampai dengan meleleh lebur, kemudian mencelupkan bahan alat yang akan dilapisi ke dalam leburan tersebut dan merendamnya sebentar. Alat yang akan dilapisi diangkat dibiarkan dingin di udara. Cara ini sangat bergantung pada kebersihan alat yang dilapisi dan logam yang melebur, daya pembasahan serta daya lekat atau adhesi, dimensi alat

b) Cladding (pembungkusan)

Lembaran logam dibungkus pada alat yang akan dilapisi sehingga terselubung oleh mantel pelapis. Pelapisan dilakukan dengan cara rolling terhadap dua lembar logam secara bersamaan. Yang biasa digunakan untuk melapisi baja adalah Ni, Al, Cu, stainless steel, dll.

c) Spraying (penyemprotan untuk logam yang berukuran besar)

Proses ini terdiri dari ekspos kawat pelapis atau penyemburan serbuk logam pelapis ke arah api pelelehan, biasanya digunakan oksigen dan asetilen, sehingga cairan lelehan logam pelapis yang berbentuk butiran halus menempel ke permukaan logam yang akan dilapisi dan kemudian membeku. Contohnya adalah pada mobil tangki, tangki penyimpanan dari segala jenis tipe, jembatan, kapal, alat pendingin dan produk dari baja.

d) Electrodeposition (zat dilindungi di katoda, zat pelindung di anoda, dialirkan listrik selama waktu tertentu)

Caranya dengan merendam logam yang akan dilapisi (sebagi katoda) di dalam larutan dari logam yang akan dilapiskan (sebagai anoda). Hasil pelapisan bergantung pada besarnya arus, waktu penyepuhan dan komposisi elektrolit.

e) Vapor deposition (Penempatan zat dalam serbuk zat pelindung)

Vaporisasi logam dilakukan pada tekanan vakum sehingga suhu vaporasinya tidak terlalu tinggi. Caranya dengan memasukkan logam pelapis ke dalam ruang vakum, kemudian memanaskannya dengan pemanas listrik. Uapnya diendapkan di permukaan logam yang akan dilapisi. Contohnya pada pelapisan komponen-komponen kritis dari pesawat angkasa.

f) Diffusion (logam yang akan melindungi terdifusi ke permukaan karena suhu tinggi)

Proses difusi dilakukan dengan melakukan heat treatment pada logam yang akan dilapisi dalam suasana lingkungan logam pelapis. Yang akan dilapisi dibungkus dalam pelapis berbentuk solid, dan masukkan ke dalam alat difusi, kemudian di heat treatment. Contoh pelapis difusi adalah seng, kromium dan aluminium.BAB III

METODOLOGI PERCOBAAN

3.1. Alat dan Bahan

3.1.1. Alat1) Beker gelas

2) Logam berupa besi, tembaga, aluminium

3) Amplas

4) Dryer

5) Solder

6) Timah Solder3.1.2. Bahan

1. Aquadest

2. Larutan HCl 1 N, H2SO4 1 N, NaOH 1 N3.2. Prosedur Percobaan3.2.1. Kasus beda potensial yang direkayasa1) Amplas logam yang akan digunakan, lalu cuci dengan aquadest kemudian celupkan ke dalam HCl. Keringkan logam dengan menggunakan dryer.

2) Timbang berat awal logam setelah dibersihkan.

3) Rangkai logam yang telah dibersihkan dengan baterai yang telah disiapkan.

4) Siapkan 2 cawan berisi larutan yang telah ditentukan (HCl 1 N, H2SO4 1 N, NaOH 1 N) dengan volum yang memadai untuk pengujian.

5) Masukkan logam yang telah dirangkai dengan baterai ke dalam cawan yang berisi larutan.

6) Masukkan logam pembanding dalam cawan berbeda dengan larutan yang sama. Perlu diingat bahwa logam pembanding ini sama dengan logam yang dirangkai dan dicelup pada waktu yang bersamaan.

7) Catat waktu pencelupan jenis logam, jenis larutan dan phenomena yang terjadi pada logam.

8) Angkat benda uji dari cawan setelah waktu yang ditentukan.

9) Bersihkan logam dari produk korosi (oksida) dengan cara diamplas dan dicuci dengan aquadest, kemudian keringkan.

10) Timbang lagi berat benda uji setelah dibersihkan.

3.2.2. Kasus hubungan dwi logam1) Amplas logam yang akan digunakan, lalu cuci dengan aquadest kemudian celupkan ke dalam HCl. Keringkan logam dengan menggunakan dryer.

2) Timbang berat awal logam setelah dibersihkan.

3) Rangkai logam yang telah dibersihkan dengan logam penggandeng (tembaga, seng) yang telah disiapkan.

4) Siapkan 2 cawan berisi larutan yang telah ditentukan (HCl 1 N, H2SO4 1 N, NaOH 1 N) dengan volum yang memadai untuk pengujian.

5) Masukkan logam yang telah dirangkai ke dalam cawan yang berisi larutan.

6) Masukkan logam pembanding dalam cawan berbeda dengan larutan yang sama. Perlu diingat bahwa logam pembanding ini sama dengan logam yang dirangkai dan dicelup pada waktu yang bersamaan.

7) Catat waktu pencelupan jenis logam, jenis larutan dan phenomena yang terjadi pada logam.

8) Angkat benda uji dari cawan setelah waktu yang ditentukan.

9) Bersihkan logam dari produk korosi (oksida) dengan cara diamplas dan dicuci dengan aquadest, kemudian keringkan.10) Timbang lagi berat benda uji setelah dibersihkan.