Pengaruh Laju Korosi pada Baja Stainless Steel

download Pengaruh Laju Korosi pada Baja Stainless Steel

of 5

description

Jurnal korosi

Transcript of Pengaruh Laju Korosi pada Baja Stainless Steel

  • 5/22/2018 Pengaruh Laju Korosi pada Baja Stainless Steel

    1/5

    PROSIDING SEMINAR NASIONALPENELITIAN DAN PENGELOLAAN PERANGKA T NUKLIR

    Pusat Teknologi Akslerator dan Proses BahanYogyakarta 28 Agustus 2008

    PENGARUH LAJU KOROSI PADA BAJA STAINLESS STEEL 304PIP A PENDINGIN REAKTOR DI DALAM LINGKUNGAN AIRDAN ASAM NITRATRatmi Herlani Hidayati Mujari

    Pusat Tekn gi Akse/erator dan Proses Bahan

    STR KPENGARUH LAJU KOROSI PADA BAJA STAINLESS STEEL 304 PIPAPENDINGIN REAKTOR di DALAM LlNGKUNGAN AIR dan ASAM NITRA T. Telahdi/akukan penelitian laju korosi terhadap sampel spesimen baja Stainless Steel 304sebagai pipa pendingin reaktor riset da/am media Air Bebas Mineral ABM maupunAir Tangki Reaktor ATR dengan konsentrasi HN03 divariasi dari 0,001 M 0,08 M.Sampel SS 304 diberi perlakuan dengan pemolesan dan tanpa pemolesan padapermukaannya. Uji korosi dilakukan dengan a/at Potensiostat PGS 201T dengan sel3elektrode yang dihubungkan pada mikrokomputer sehingga arus korosi diperoleh.Didapatkan kondisi lingkungan asam nitrat baik da/am ABM maupun A TR optimumpada konsentrasi 0,001 M pH 6 7 konduktivitas 1 19 3 9 uSlcm untuk ABM dan3 9 4 2 uS/cm untuk ATR, laju korosi 33,05 mpy untuk ABM dan 0,62 mpy untukA TR. Lingkungan asam nitrat optimum memberikan laju korosi SS 304 yang relatifbaik memenuhi syarat sebagai pipa pendingin reaktor.

    STR CTINFLUENCE OF CORROSION RATE on STAINLESS STEEL 304 of REACTORCOOLING PIPE in WA TER and NITRA TE ACID. Corrosion rate SS 304 as reactorcooling pipe in mineral freed water or reactor tank water with HN03 varied from 0.001M 0.08 M. Sample SS 304 was treated by polishing and without treatment on theirsurfaces. Corrosion rate was done with Potensiostat PGS 201T with three electrodeswhich combined on microcomputer so corrosion current was found. It was foundoptimum conditions in environment nitrate acid in mineral freed or reactor tank wateron 0.001 M pH 6 7 its conductivity 1.19 3.9 uS/cm for mineral freed water and 3.9 4.2 uS/cm for reactor tank water, corrosion rate was 33.05 mpy for mineral freedwater and 0.62 mpy for reactor tank water. The optimum nitrate acid gived relativegood result corrosion rate SS 304 as reactor cooling pipe.

    PEND HULU N

    Reaktor nuklir untuk penelitian atau reaktor risetyang beroperasi di Indonesia ada tiga buahyaitu reaktor Kartini di Yogyakarta reaktor Triga diBandung dan reaktor GA Siwabessy di Serpong.Sesuai dengan perkembangan ilmu pengetahuan danteknologi yang telah dikuasai oleh para ahli diBatan dan mengingat bahwa pemanfaatan teknologinuklir khususnya operasi reaktor nuklir untukpelayanan kepada dunia riset industri kedokterandan lingkungan harus selalu ditingkatkan makakeselamatan operasi dan fungsi reaktor khususnyareaktor Kartini perlu lebih ditingkatkan.

    Adanya reaksi pembelahan inti di dalambahan bakar reaktor akan menimbulkan panas. Padareaktor penelitian panas ini harus dikeluarkanagarsuhu air pendingain tidak semakin tinggi akibatakumulasi panas dengan cara didinginkanmenggunakan air pendingin primer yangbersinggungan langsung dengan bahan bakar. Airpendingin primer ini didinginkan lebih lanjutmenggunakan air pendingin sekunder dengan alatpenukar panas heat exchange), sedangkan airpendingin sekunder didinginkan menggunakanudara dengan memakai menara pendingin.

    Komponen komponen reaktor terutamapipa pipa pendingin banyak digunakan bahan

    Ratmi Herlani dkk ISSN 1410 8178 65

  • 5/22/2018 Pengaruh Laju Korosi pada Baja Stainless Steel

    2/5

    PROSIDING SEMINAR NASIONALPENELITIAN DAN PENGELOLAAN PERANGKA T NUKLIR

    Pusat Teknologi Akselerator dan ProsesBahanYogyakarta 28 Agustus 2008

    stainless steel Oleh karena itu perlu pereneanaanyang meyakinkan dalam pemilihan bahan yangsesuai dengan lingkungan penggunaannya agartidak terjadi masalah di kemudian hari. Misalnyapada fasilitas rektor riset Kartini di PTAPB Batanyang digunakan antara lain untuk penelitian dibidang kenukliran baik oleh PTAPB sendirimaupun pusat-pusat lain di Batan maupun olehlembaga penelitian dan pendidikan di luar Batan.Keberadaan dan kelangsungan unjuk kerja reaktorriset Kartini ini sangatlah diperlukan.LATAR BELAKANG

    Pada reaktor riset penggunaan air untukberbagai kepentingan antara lain sebagai mediapendingin primer dan sekunder, moderator netronserta penahan paparan radiasi dalam teras reaktor.Namun demikian pada kenyataan penggunaan airpada reaktor riset ini dapat menimbulkan berbagaimasalah serius terhadap komponen-komponen,struktur, dan sistem penting reaktor akibatterjadinya korosi maupun timbulnya lapisan oksida.

    Lingkungan asam yang mungkin timbuldari adanya aktivitas partikel lapisan terlarut karenapaparan radiasi maupun yang dihasilkan dari prosesradiolisis air juga sangat berpengaruh. Dalamrangka menjaga kelangsungan unjuk kerja operasireaktor maka studi pendahuluan pengaruh lajukorosi baja stainless steel 304 sebagai pipapendingin reaktor di dalam lingkungan air dan asamnitrat perlu dilakukan.TATA KERJABahan bahan :

    Logam SS 304, larutan asam nitrat,akuades, ABM, ATR, Air Pending in Sekunder,Amplas, autosolAlat kerja :

    Potensiostat PGS 20 IT, sel elektrode, pHindikator, gelas pial a, labu ukur, pipet ukur, tisu,pipet tetesCara kerja :1. Preparasi logam SS

    a. logam SS dipotong bentuk bulat dengandiameter 1,4 emb. pemolesan permukaan logam SS dengan

    amplas ukuran 800-1500 mesh2. Pembuatan larutan asam nitrat encer 0,001

    M - 0,08 Ma. asam nitrat pekat diambil 34,621 mldimasukkan ke dalam labu takar 500 ml

    yang slldah diberi akllades 200 ml kemudian

    ditepatkan sampai tanda batas menjadilarutan IMb. larutan induk 1 M dibuat tarutan asam nitrat

    eneer dengan variasi konsentrasi3. Perlakuan uji korosi dengan Potensiostat

    PGS 201 Ta. salah satu logam SS dipasang ke dalamelektrode kerja, elektrode dipasang pada selelektrode kalomel dan platina dipasang padasel elektrokimia

    b. larutan asam nitrat encer dimasukkan kedalam sel elektrokimia sampai semuaelektrode tereelup, dihubungkan padaantarmuka imt I

    c. potensiostat dan antarmuka imt I dihidupkansampai terjadi proses transfer data

    d. pengukuran dilakukan dengan memberikanpotensial pada elektrode kerja -1500 mVsampai +1500 mV dengan laju scan 2mV/detik

    e. logam SS pada elektrode kerja digantidengan logam yang lain dan konsentrasiasam nitrat variasi berikutnya

    HASIL DAN PEMBAHASANTelah diketahui bahwa di samping aIr,

    asam nitrat juga merupakan senyawa yangmempunyai sifat korosif terhadap logam karenaadanya ion H+ yang bertindak sebagai oksidator.Dengan mengukur besamya laju korosi stainlesssteel 304 sebagai pipa pendingin reaktor di dalamlingkungan air dan asam nitrat maka ketahanankorosi logam tersebut dapat diketahui. Dari hasilpereobaan didapatkan hasil pengukuran laju korosidalam variasi konsentrasi asam nitrat sampai bibawah 0, I M.Tabell. Data konsentrasi asam nitrat terhadap

    laju korosi dalam ABM dan ATRpemolesan .

    Kadar ABM ATRHN03

    Iko,ko,ko,ko,M UA/cmmpyUA/emmpy0,001 27,673,05,52,620,006 37,754,515,270,180,02 78,263,477,352,390,05 122,9146,8130,6556,050,08 131,0756,5570,9804,22

    Dari data pada Tabel I dapat dilihat bahwalaju korosi di dalam ABM sampai konsentrasi asamnitrat 0,02 M lebih tinggi dari pada di dalam ATR,namun demikian setelah konsentrasi dinaikkansampai 0,08 M laju korosi di dalam ATR melebihidi dalam ABM. Untuk lebih jelasnya hubungankonsentrasi asam nitrat terhadap laju korosi SS 3 4bcrikut dapat dilihat pada Gambar I.

    ISSN 1410 - 8178 Ratmi Herlani dkk

  • 5/22/2018 Pengaruh Laju Korosi pada Baja Stainless Steel

    3/5

    PROSIDING SEMINAR NASIONALPENELITIAN DAN PENGELOLAAN PERANGKAT NUKLIR

    Pusat Teknologi Akslerator dan Proses BahanYogyakarta, 28 Agustus 2008

    Pada SS tanpa dilakukan pemolesan didalam media ABM dengan konsentrasi asam nitratsampai konsentrasi 0,006 M sedikit lebih tinggi lajukorosinya dibanding di dalam ATR, sedang mulaikonsentrasi 0,02 sampai 0,08 M maka laju korosilogam SS 304 cenderung lebih tinggi dari padadalam media ABM. Sehingga pada daerahkonsentrasi asam nitrat 0,02 sampai 0,05 M terjadiperubahan laju korosi yang hampir sarna baik padaABM maupun ATR. Berikut dapat dilihat pad aGambar 2. tren yang terjadi pada SS 304 tanpapemolesan.

    Pada Gambar 2. dapat dilihat bahwa tren SS304 baik pada medium ABM maupun ATR dengankenaikan konsentrasi as am nitrat yang sarnall1ell1berikan kelakuan yang hall1pir sarna padaperlakuan dengan pell1olesan, sehingga diperoleh

    0.001 0.006 002 0.05 0.08Konsentrasi Asam Nitrat (M)

    Gambar I. Grafik pengaruh konsentrasi HN03terhadap laju korosi SS 304 olesan).

    Dari Gambar I. di atas dapat dilihat bahwalaju korosi mendekati sarna besar pada konsentrasiasam nitrat 0,02 M, Pada saat konsentrasi dinaikkanlaju korosi baja dalam lingkungan air tangki reaktorlebih tinggi dari pada dalam air bebas mineralsampai konsentrasi 0,08 M. Dalam hal ini pada airtangki reaktor yang kemungkinan besar telahterdapat lepasan hasil kerak korosi dari dinding pipapendingin menyebabkan kenaikan angka lajukorosi, demikian pula ditambah dengan naiknyakonsentrasi as am nitrat dalam ATR. Untukmengetahui sejauh mana tren laju korosi antara baja(SS 304) tanpa diberi perlakuan dan dilakukanpemolesan sebelum diuji korosi maka dibandingkandengan percobaan pad a SS 304 yang tanpaperlakuan pemolesan seperti hasil yang tertera padaTabel 2. berikut ini :

    0.001 0.006 0.02 0.05 0.08Konsentrasi Asam Nitrat (M)

    5.1..566~77,5

    ATR

    ~ laju korosi ABM- Laju korosi A TR

    pHmedia

    laju korosi pada ABM lebih tinggi di bawahkonsentrasi 0,02 M dan pada ATR naik setelahkonsentrasi di atas 0,02 M.> 250200.;::;150(>~ 100~::s 5j;I

    Gambar 2. Pengaruh konsentrasi HN03 terhadaplaju korosi SS 304 tanpa pemolesan)

    Pada hasil penelitian diperoleh data lajulorosi SS 304 yang hampir sarna baik yang diberiperlakuan pemolesan maupun tidak, hal demikianterjadi kemungkinan adanya perubahan mekanismepada lapisan oksida dari difusi kation ke arah luarmenjadi difusi anion oksigen ke arah dalamsehingga selanjutnya lapisan logam di bagianbawahnya akan ikut terkorosi. Oleh karena ituadanya kandungan rome pada paduan SS 304 yangmenyebabkan rome oxi e yang terbentuk padapermukaan yang bersifat protektif menjadiberkurang.

    Di samping konsentrasi asam nitratdipelajari pula pengaruh pH media lingkunganterhadap laju korosi. Dari hasil percobaan denganvariasi pH mulai 5,5 sampai 7,5 diperoleh datasebagai berikut :Tabel3. Data variasi pH terhadap laju korosi padalogam SS 304.

    ABM

    Air yang digunakan untuk pendingin. didalam teras reaktor harus sangat mumi, di dalampersyaratannya an tara lain rentang pH an tara 6,0sampai 7,0. Dari Tabel 3 terlihat bahwa padakondisi pH media 6 dan 7 baik pada ABM maupunATR menunjukkan laju korosi yang lebih rendahwalaupun pada pH 6,5 sedikit mengalami gejolakkenaikan laju korosi yaitu 6,50 mpy pada ABM dan4,27 mpy pad a ATR tetapi masih relatif amankarena pada umumnya laju korosi akan naik dengannaiknya pH media. Oleh karenanya jika pada ATRmasih pada kondisi pH antara 6 - 7 ll1akapenggunaan SS 304 masih aman dan layak sebagaipipa pendingin pada reaktor Kartini.

    19,1947,12123,32157,11196,55

    A . laju korosi ABM-- Laju korosi A TR

    _,~___ ......_ ir

    Data konsentrasi asam nitrat terhadaplaju korosi dalam ABM dan ATR tanpapemolesan)

    -A-B-M----I---A-T-RadarHN03(M)0,0010,0060,020,050,08

    > 250.: 200V; 150o:; 100~::s 50n

    I

    Tabel 2.

    Ratmi Herlani, dkk ISSN 1410 - 8178 67

  • 5/22/2018 Pengaruh Laju Korosi pada Baja Stainless Steel

    4/5

    PROSIDING SEMINAR NASIONALPENELITIAN DAN PENGELOLAAN PERANGKAT NUKLIRPusot Teknologi Akselerotor don Proses BahanYogyakarta 28 Agustus 2 8

    Di samping kedua parameter di atas halyang tidak boleh diabaikan adalah konduktivitasmedia. Kemungkinan adanya beberapa partikelyang lepas dari hidrolisis air maupun korosi makaakan mempengaruhi konduktivitas dalam air tangkireaktor. Pada pereobaan dilakukan juga pengukurankonduktivitas sebelum dan sesudah perlakuan ujikorosi, berikut ini ditampilkan data-data hasilpengukuran pada Tabel4.Tabel4. Data konsentrasi HN03 terhadap

    konduktivitas dan I:;uukorosi.Kadar

    ABM ATRkoronduktivitaskoruS/em)mpy)uS/em)mpy)Sebelum Sesudah Sebelumesudah,19,93,05,9,2,620,10,54,611,61,90,185,05,53,479,09,32,3965,466,346,8163,864,856,06596156,55566604,23

    Konduktivitas air pendingin di dalam terasreaktor harus memenuhi persyaratan yaitu lebihkeeil atau sama dengen 3 uS/em. Pada pereobaanyang dilakukan dalam media ABM maupun ATRyang mendekati persyaratan terdapat padakonsentrasi asam nitrat 0,00 I M. Pengukurankonduktivitas diamati sebelum dan sesudah lajukorosi dilakukan, terlihat bahwa konduktivitassetelah terjadi korosi meningkat. Konsentrasi asamnitrat semakin besar maka konduktivitas meningkat.Oleh karena itu agar memenuhi persyaratankonduktivitas yang diijinkan maka kO 1sentrasiasamnitrat maksimal sebesar 0,001 M yang boleh adadalam media ABM maupun ATR.Sifat ketahanan korosi merupakan sifatkarakteristik yang sangat penting pada penggunaankomponen-komponen reaktor termasuk pipapendingin primer maupun sekunder. Olehkarenanya pereneanaan yang tepat dalam pemilihanbahan yang sesuai dengan lingkunganpenggunaannya terutama pada reaktor riset sepertireaktor Kartini perlu diteliti. Dengan pereobaan ini,penggunaan air pada reaktor riset yang dapatmenimbulkan berbagai masalah serius terhadapkomponen-komponen, struktur dan sistem pentingreaktor akibat terjadinya korosi maupun timbulnyalapisan oksida diharapkan dapat diatasi.Lingkungan asam yang mungkin timbul dari adanyaaktivasi partikel terlarut karena paparan radiasimaupun yang dihasilkan dari proses radiolisis airjuga sangat berpengaruh. Dengan demikian dalamrangka menjaga kelangsungan unjuk kerja operasireaktor maka penelitian ten tang pengaruh lajukorosi stainless steel 304 sebagai pipa pendingin

    reaktor di dalam lingkungan air dan asam nitratperlu dilakukan.KESIMPULAN

    Didapat kondisi lingkungan asam nitratdengan konsentrasi yang optimum sebesar 0,00 I M,untuk itu masih memenuhi persyaratan airpendingin pada reaktor riset Kartini dengan lajukorosi yang relatif masih rendah yaitu 33,05 mpyuntuk lingkungan ABM dan 0,62 mpy dalamlingkungan ATR dengan pH optimum 6 - 7 dankonduktivitas antara 1,19 uS/em - 3,9 uS/em,sehingga ketahanan korosi stainless steel 304sebagai pipa pendingin reaktor dapat ditingkatkan.Laju korosi yang terjadi pada konsentrasi optimumtidak sampai menganggu fungsi pipa pendinginreaktor.DAFTAR PUST AKAI. FONTANA, M.G., Corrosion Engineering 3rd

    edition, Me.Graw-Hill Book Company,Singapore, 1978.

    2. SMITH, W.F., Principles of Materials Scienceand Engineering 3rd edition, Me.Graw-HillCompanies. Inc., 1996.3. YAMAMOTO TAKAO, TSUKUI SHIGEKI etaI, Gamma ray Irradiation Effects on CorrosionRates of Stainless Steel in Boiling Nitrig AcidContaining Ionic Additives Departement ofNuclear Engineering, Osaka University, Japan,1997.

    4. SNOEYINK, V.L. and JENKINS, D., WaterChemistry John Wiley and Sons, New York,1980.

    5. JONES, D.A., Principles and Prevention ofCorrosion Macmillan Publishing Company,New York, 1992.

    6. TRETHEWEY, K.R. and CHAMBERLAIN, J.,Korosi Untuk Mahasiswa dan RekayasaGramedia Pustaka Utama, Jakarta, 1991.

    TANYA JAWABTunjung Indrati~ Value chain apa yang dapa diberikan ke

    aplikasinya dari hasil penelitian ini, karena kitatahu bahwa 304 sudah recommended sebagaipipaltangki reaktoratmi-- Nilai tambah dari penelitian ini adalah darisisi ekonomi harga SS304 lebih lI1urahSebenarnya yang akan digunakan adalah

    R ISSN 1410 - 8178 Ratmi Herlani dkk

  • 5/22/2018 Pengaruh Laju Korosi pada Baja Stainless Steel

    5/5

    PROSIDING SEMINAR NASIONALPENELITIAN DAN PENGELOLAAN PERANGKAT NUKLIR

    Pusat Teknologi Akslerator dan Proses BahanYogyakarta 28 Agustus 2 8

    SS3/6 yang mengandung Mo dan Ni yangdapat meningkatkan ketahanan terhadapkorosi, tetapi pada saat penelitian pengadaanSS3/6 belum dapat direalisasikan. Olehkarena itu pene/itian ini digunakan sebagaipembandingjika SS3/6 sudah ada.Tri Nugrohoy Pada saat variasi pH terdapat nilai laju korosi

    yang besar yaitu pada pH 6 5 dibandingkan pH 6dan 7. apakah pH ini harus dihindari dalamimplementasinya di Reaktor Kartini mengingatrange optimum pad a pH 6 - 7atmi

    Pada pH 6 5 laju korosi 3 58 - 4 27 mpy, nilaiini masih di bawah nilai ambang yangdiijinkan 5 2 mpy)Indra Suryawany Dari pembahasan korosi pipa pendingin terjadioleh HN03 darimana HN03 ini berasal

    mengingat air pad a teras reaktor tertutupsehingga tidak dapat tercemar dari luaratmi

    HN03 berasal dari hidrolisi air, paparanradiasi dan larutan pengelusi resin yangdigunakan saat pembuatan air reaktor

    Sukadiy Dengan hasil laju korosi yang didapat dapatkah

    dihitung ketahan dan umur pakai bahan pipapendingin reaktor?atmi

    Bisa, karena dengan mengetahui nilai lajukorosi dengan satuan mpy mils inchper year)maka life time pipa pendingin dapatditentukan.

    Ratmi erlani dkk ISSN 1410 - 8178