BAB I

PENDAHULUAN

1.1 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 spesifik,

bahkan kadang-kadang unik. Sifat permasalahannya memerlukan pendekatan secara

multi disiplin. Satu hal yang menonjol ialah masalah korosi dan pengendaliannya

terkait erat dengan proses dan operasi pabrik. Penerapan suatu metode proteksi

memerlukan sekaligus penguasaan dan pemahaman yang mendalam baik aspek

proses dan operasi pabrik maupun aspek proteksi itu sendiri. Oleh sebab itu

pengendalian korosi dalam Industri Kimia, disamping memerlukan corrosion

engineer yang juga chemical engineer yang memahami konsep dasar proses korosi.,

proses dan operasi pabrik serta keterampilan aplikasi pengendalian korosi,

mebutuhkan koordinasi yang baik. Tanpa koordinasi, efisiensi akan rendah dan ini

justru memperbesar corrosion cost.

Korosi adalah proses alamiah yang berlangsung sendiri. Oleh karena itu

tidak dapat dicegah atau dihentikan sama sekali. Apa yang bisa diusahakan hanyalah

mengendalikan atau memperlambat proses pengrusakan tersebut sehingga alat

(peralatan pabrik) yang terserang dapat berfungsi lebih lama. Pengendalian korosi

yang tepat dapat memperpanjang usia pakai peralatan yang bersangkutan.

Ada 3 (tiga) sasaran yang diambil dalam keputusan melaksanakan

pengendalian korosi, yaitu:

1. Keselamatan, keselamatan peralatan pabrik secara keseluruhan dan keselamatan

manusia yang terlibat dalam operasinya.

2. Memperkecil kerugian ekonomi.

3. Mencegah kerusakan lingkungan, baik dalam waktu dekat maupun dalam jangka

panjang.

1.2. Tujuan

1. Untuk mengetahui laju korosi pada logam besi, aluminium dan tembaga yang

telah mengalami perlakuan, yaitu digores, dipukul, atau tidak mengalami

perlakuan, bila dimasukkan dalam media asam, basa, ataupun netral.

2. Untuk mengetahui pengaruh terjadinya korosi pada setiap logam.

3. Untuk mengetahui cara menghitung laju atau laju korosi.

1.3. Permasalahan

Percobaan ini menggunakan berbagai jenis logam, yaitu aluminium, besi,

tembaga yang memiliki beberapa perlakuan, yaitu dipukul, digores, atau tidak

mengalami perlakuan. Pada setiap logam mempunyai laju korosi yang berbeda-beda,

dimana laju korosi dipengaruhi waktu dan luas permukaan logam itu sendiri.

1.4. Hipotesa

Logam yang dipukul dan digores akan lebih cepat terkorosi dibandingkan

dengan logam yang tidak diberikan perlakuan. Logam yang mengalami pengujian

selama percobaan akan mengalami perubahan, dimana logam yang belum terkorosi

akan lebih berat dibandingkan dengan logam yang telah terkorosi.

1.5. Manfaat Percobaan

1. Dapat mengetahui faktor yang mempengaruhi laju korosi.

2. Dapat mengetahui hubungan antara laju korosi dengan luas permukaan.

3. Dapat mengetahui hubungan antara waktu dan media terjadinya korosi.

4. Dapat melakukan pengendalian korosi terhadap material logam yang diuji.

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Definisi 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 menrubah secara spontan kearah

tercapainya suatu keseimbangan. Oleh kerana itu produk yang berada pada tingkat

energi tinggi cenderung berubah kembali menjadi bentuk asalnya.

2.2. Corrosion Cost

Berdasarkan kerugian yang ditimbulkan oleh korosi (corrosion cost) dapat

dibedakan menjadi 2 (dua) 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 krosi 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, anatara lain yaitu:

a. Terhentinya operasi pabrik.

b. Kontaminasi produk.

c. Ancaman terhadap keselamatan.

d. Biaya perawatan ekstra.

e. Biaya operasional ekstra.

2.3. Klasifikasi Korosi

Korosi dapat diklasfikasikan dengan bebarap cara. Salah satunya diantaranya

ialah perbedaan atas korosi temperature rendah dan korosi temperature tinggi. Cara

lain membedakan atas korosi oksidasi secara langsung dan korosi elektrokimia.

Disamping itu ada cara pembedaan menurut wet corrosion dan dry

corrosion. Wet corrosion didefinisikan bila lingkungan terdapat dalam bentuk cairan

atau larutan elektrolit, contoh korosi baja oleh air. Dry corrosion didefinisikan bila

dalam lingkungan tidak ada fase cair dan sering dikaitkan dengan temperature tinggi,

contoh korosi baja oleh gas-gas dari furnace.

2.4. Morfologi Korosi

1. Korosi Permukaan Yang Merata/ Menyeluruh (Uniform/ 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. Korosi Permukaan Yang Terlokalisir/ Setempat (Localized Corrosion)

a. Pitting Corrosion

Pitting 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 memeprcepat 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. Hal ini disebabkan oleh kelebihan muatan

positif karena pelarutan logam di dalam celah.

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 Demage)

Cavitation demage 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. Bantuk 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.

Reaktifitas yang tinggi pada batas butir dapat disebabkan oleh sebagai berikut:

1. Adanya unusr-unsur pengotor.

2. Pengkayaan (enrichment) salah satu unsur pemadu.

3. Pengurangan unru-unsur tersebut pada daerah batas butir.

4. 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. Kelebihan Beban (Overload)

Cracking dapat terjadi karena beban menanggung beban yang melebihi tensile

strength. Kerusakan dapat berupa patah ulet atau patah getas tergantung kekerasan

bahan dan temperature operasi.

b. Korosi Lelah (Fatigue Corrosion)

Korosi 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 Demage

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 Blistering

2. Hydrosgen Embrittlement

3. Decarbonization

4. Hydrogen Attack

5. Stress Corrosion Cracking

Stress corrosion cracking didefinisikan sebagai kegagalan spontan suatu logam

karena retak dan patah karena pengaruh gabungan antara tegangan tarik dan korosi.

2.5 Kinetika dan Termodinamika

Untuk menjelaskan peristiwa korosi terutama korosi dalam larutan elektrolit,

maka kita harus mengetahui terori elektrokimia sebagai dasarnya. Besarnya

perubahan energi bebas dari suatu reaksi elektrokimia dapat dinyatakan dengan

persamaan berikut:

G = - n F E

Dimana:

G = Perubahan energi bebas

n = Jumlah elektron yang terlihat dalam reaksi

F = Konstanta Faraday

E = Potensial sel

Untuk menghitung harga E dari suatu reaksi eletrokimia digunakan persamaan

Nernst, yaitu:

E =

Persamaan ini diturunkan dari penggabungan persamaan G = Go + R T ln Kc dan

hubungan Go = - n F Eo dan G = - n F E.

Dimana:

Go = Perubahan energi bebas pada keadaan standar

Eo = Potensial sel standar

R = Konstanta gas ideal

T = Temperature

Jadi perubahan energi bebas dari suatu reaksi elektrokimia (korosi) dapat

dihitung dari potensial sel reaksi. Harga absolut potensial ini tidak dapat diukur.

Potensial itu dibandingkan terhadap suatu sistem lain sebagai reference. Didalam

parktek yang digunakan sebagai pembanding tersebut adalah sistem H+/ H2 yang

pada kondisi standar Eo H+/ H2 adalah 0 eV.

Menurut IUPAC, harga potensial elektroda setengah sel M2+/ M adalah e

m f diperoleh dari penggabungan dengan sistem setengah sel hidrogen. Penulisan

pasangan sel tersebut adalah sebagai berikut:

Pt, H2/ H+// M2+/ M

M M2+ + 2e Reaksi Oksidasi/ Anoda (-)

2H+ + 2e H2 Reaksi Reduksi/ Katoda (+)

Contoh:

Eo Zn2+/ Zn = - 0,76 eV

Eo Cu2+/ Cu = + 0,34 eV

Apabila kedua setengah sel ini dipasangkan sebagai sistem reaksi reduksi

oksidasi dalam asam sulfat, maka penulisannya adalah sebagai berikut:

Pt, Zn/ ZnSO4// CuSO4/ Cu

Atau secara ionik dapat ditulis sebagai berikut:

Pt, Zn/ Zn2+// Cu2+/ Cu

Zn Zn2++ 2e Reaksi Oksidasi/ Anoda (-)

Cu2+ + 2e Cu Reaksi Reduksi/ Katoda (+)

Secara keseluruhan reaksi sel dapat ditulis sebagai berikut:

Zn + Cu2+ Zn2++ Cu Reaksi Reduksi Oksidasi

EoSel = + 0.34 eV – (- 0,76 eV)

= 1.10 eV

Reaksi oksidasi (anoda) dari setiap reaksi korosi adalah oksidasi atom logam

menjadi ion yang ditandai oleh naiknya valensi elektron. Sedangkan reaksi reduksi

(katoda) ditandai oleh turunnya valensi elektron. Beberapa reaksi reduksi (katoda)

yang sering ditemui pada korosi logam, yaitu:

2H+ + 2e H2 Pelepasan Hidrogen

O2 + 4H+ + 4 e 2H2O Reduksi oksigen dalam larutan asam

O2 + 2H2O + 4 e 4OH- Reduksi oksigen dalam larutan basa/ netral

M3+ + 1 e M2+ Reduksi ion logam

M+ + 1 e M Pengendapan ion logam

2.6 Satuan Laju Korosi

Laju korosi biasanya dinyatakan dengan 2 (dua) cara, yaitu: berdasarkan ke

dalaman penetrasi dan berdasarkan jumlah berat yang hilang. Bebarapa besaran laju

korosi yang umum digunakan adalah sebagai berikut:

1. IPY = Penetrasi dalam satuan in. per year

2. MPY = Penetrasi dalam satuan mil per year

3. IPM = Penetrasi dalam satuan in. per mounth

4. MMPY = Pnentrasi dalam satuan milimeter per year

5. GMD = Gram per meter squere per day

6. MDD = Miligram per desimeter squere per day

Satuan ini menyatakan besarnya penetrasi atau kehilangan berat dari logam tanpa

mengikuti sertakan produk korosi yang masih melekat pada permukaan atau yang

sudah terlarut.

2.7 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 (lima) kelompok, sebagai berikut:

1. Proteksi Katodik

Pada diagram sistem korosi terlihat bahwa laju korosi mendekati nol apabila

poetnsial 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.

2. Proteksi Anodik

Proteksi anodik adalah kebalikan dari protensi katodik. Teknik ini hnaya bisa

diterapkan pada bahan konstruksi yang mempunyai sifat pasif.

3. Inhibisi

Laju reaksi kimia sangat dipengaruhi oleh adanya senyawa lain, meskipun

senyawa itu hanya terdapat dalamjumlah yang kecil. Karena proses korosi adalah

reaksi kimia, maka hal ini berlaku untuk sistem konstruksi logam dan lingkungannya.

Senyawa-senyawa kimia tertentu secara spesifik 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,

yang digunakan sebagai pengedali korosi. Teknik pengendalian seperti ini dikenal

sebagai teknik inhibisi.

4. 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.

Dengan gambaran seperti itu proses korosi dapat dikenalikan dengan jalan

mengurangi jumlah komponen agresif di dalam lingkungan. Beberapa cara yang

dilakukan, antara lain:

a. Mengeluarkan oksigen dari sistem.

b. Menambahkan bahan yang dapat mengikat komponen agresif ke dalam sistem.

c. Mengedalikan pH agar berada dalam selang harga yang aman.

Teknik ini disebut teknik pengendalian lingkungan.

5. 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. Namu secara sederhana dapat dikelompokkan menjadi beberapa macam,

yaitu:

a. Lapisan Lindung Logam

b. Polimer atau Plastik

c. Elastomer

d. Lapisan Lindung Organik

Termasuk ke dalam kelompok terakhir adalah berbagai jenis cat dan coatings.

BAB III

METODOLOGI

3.1 Alat dan Bahan

Alat-alat yang digunakan, yaitu:

1. aqua gelas bekas ( 9 cangkir )

2. logam : paku besi (9 buah) dan seng 4 X 4 cm (3 buah)

3. amplas kasar dan halus

4. baterai ukuran AA (3 buah)

5. kabel biasa satu meter

6. palu

Bahan-bahan yang digunakan, yaitu:

1. Larutan NaOH 1 N

2. Larutan HCl 1 N

3. Air ledeng

3.2 Prosedur Percobaan

1. Amplas logam yang akan digunakan, lalu cuci dengan aquadest kemudian celup

kedalam HCl.

2. Timbang berat awal logam setelah dibersihkan.

3. Rangkai logam yang telah dibersihkan.

4. Siapkan 2 cawan berisi larutan yang telah ditentukan (HCl 1 N, NaOH 1 N, air

ledeng) dengan volume yang memadai untukk pengujian.

5. Masukkan logam yang telah dirangkai dengan baterei kedalam cawan yang telah

berisi larutan.

6. Masukkan logam pembanding (paku besidan gabungan paku besi dan seng)

dalam cawan yang berbeda dengan larutan yang sama. Perlu dingat bahwa logam

pembanding ini sama dengan logam yang dirangkai dan dicelup pada waktu

bersamaan.

7. Catat waktu pencelupan jenis logam, jenis larutan dan fenomena yang terjadi

pada logam (3 x 24 jam).

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

9. Bersihkan logam dari produk kororsi (oksida) dengan cara diamplas dan dicuci

dengan air ledeng, kemudian keringkan.

10. Timbang lagi berat benda setelah dibersihkan.