PENGARUH LINGKUNGAN KOROSIF TERHADAP PENAMBAHAN ...

Oleh :

Manggara Nurull Fajrian R. 2710100102

Dosen Pembimbing :

Prof. Dr. Ir. Sulistijono, DEA.

PENGARUH PENAMBAHAN BIOINHIBITOR SARANG SEMUT (MYRMECODIA PENDANS )

PADA BAJA KARBON API 5L GRADE B DI LARUTAN ASAM

SIDANG TUGAS AKHIR – MM091381

JURUSAN TEKNIK MATERIAL DAN METALURGI

FTI-ITS

www.themegallery.com

Outline

Pendahuluan

Tinjauan Pustaka

Metodologi

Analisis Data dan Pembahasan

Kesimpulan dan Saran


PENDAHULUAN


Latar Belakang

Korosi

Bioinhibitor

Myrmecodia Pendans

Biaya yang mahal untukpenanganan korosi

Penggunaan inhibitor kimiayang tidak ramah lingkungan

Tumbuhan sarang semut yang mengandung anti oksidan tinggi


Pemilihan Inhibitor

Ramah lingkungan

Relatif murah dan mudah didapatkan

Sumber daya alam yang dapat diperbaharui

Ekstrak tumbuhan sarang semut efektif menghambat laju korosi pada baja API 5L Grade B dengan efisiensi sekitar 90 % pada konsentrasi 500 ppm dalam media NaCl3,5% (Atria dkk, 2013)


Perumusan Masalah

1.Bagaimana pengaruhpenambahan inhibitor sarang

semut (Myrmecodia Pendan) di dalam media korosif HCl 1 M dan

H2SO4 1 M terhadap laju korosi bajakarbon rendah API 5 L Grade B

dengan konsentrasi0,100,200,300,400, dan 500 mg/L.

2.Bagaimana mekanisme inhibisidari inhibitor sarang semut(Myrmecodia Pendan) yang

diaplikasikan pada baja karbonrendah API 5 L Grade B dalam

media korosif HCl 1M dan H2SO4

1M.


Batasan Masalah

1

• Komposisi kimia, dimensi, dan kehalusantiap spesimen baja karbon API 5L Grade B dianggap homogen.

2

• Tidak terjadi perubahan terhadaptemperatur, perubahan volume larutan, danpH larutan sepanjang waktu

3• Kecepatan fluida diabaikan


Tujuan Penelitian

Mempelajari pengaruhpenambahan dan efisiensi

inhibitor sarang semut(Myrmecodia Pendan) pada

lingkungan asam

Mempelajari mekanismeinhibisi dari inhibitor

sarang semut(Myrmecodia Pendan) pada lingkungan asam.


Manfaat Penelitian

1. Memperkaya kajian mengenai pemanfaatan inhibitorsarang semut (Myrmecodia Pendan) yang diaplikasikanpada baja karbon rendah khususnya dalam bidangindustri.

2. Memberikan pengetahuan mengenai potensi inhibisiyang diperoleh dari ekstrak tumbuhan sarang semut(Myrmecodia Pendan) berdasarkan kandungan yangdimiliki serta mekanisme proteksi terhadap korosinyayang diketahui melalui pengujian elektrokimia dankarakterisasinya.

3. Memberikan inspirasi kepada masyarakat untukmengembangkan berbagai senyawa organik yang berasaldari tumbuh-tumbuhan sebagai zat penghambat korosiyang ramah lingkungan.


Tinjauan Pustaka


Korosi

Korosi didefinisikan

sebagai degredasi dari

material yang diakibatkan

oleh reaksi kimia dengan

material lainnya dan

lingkungan

(Jones, 1991)


Korosi Internal pada pipelines IndustriMinyak dan Gas

Pada pipa industri minyak dan gas terdapat air, garamCO2, H2S atau bahkan bahan abrasif (pasir) yang berpotensi untuk korosi internal (Roberge,2000).


FaktorKorosi

pH

SeleksiMaterial

TemperaturBakteri

Pereduksi

Gas danPadatanterlarut

ASM

Handbook,2003


Pengaruh Ion Klorida dan Sulfat terhadapKorosi Baja

• Korosi pada baja karbon antara lain dipengaruhi olehkonsentrasi ion agresif seperti ion klorida (Cl-) danion sulfat (SO4

2-).

• Konsentrasi ion agresif yang makin tinggi akansemakin meningkatkan kecenderungan terjadinyakorosi.

• Ion agresif memiliki kemampuan untukmenghancurkan lapisan permukaan baja.


Pengaruh pH terhadap Korosi Baja

Semakin rendah pH (pH<4) makakemungkinan bajauntuk terkorosisemakin besarkarena baja teruraimenjadi ion saatberada di lingkunganasam.

(ASM Handbook Volume 13, 2003)

Gambar Diagram Pourbaix Fe pada 25 ○C (www.corrosion-doctors.org)


Inhibitor Korosi

Menurut Roberge (2000) klasifikasi inhibitor berdasarkan reaksi yang dihambat :

– Inhibitor Katodik : bekerja dengan menghambatreaksi reduksi. Molekul organik bermuatan netralteradsorbsi di permukaan logam sehingga mengurangiakses ion hidrogen menuju permukaan elektroda.

– Inhibitor Anodik : inhibitor menghambat reaksioksidasi. Molekul organik teradsorpsi di permukaanlogam akibatnya laju korosi menurun.

– Inhibitor campuran : campuran dari inhibitor anodikdan katodik.


Inhibitor Organik

• Memberikan efek terhadap sisi anodik dankatodik

• Melindungi dengan membentuk lapisan yang bersifat hydrofobik sebagai adsorpsi ion inhibitor oleh permukaan logam.

• Terdapat 3 jenis adsorpsi :

– Physical adsorption

– Chemisorption

– Film forming


Green Corrosion Inhibitor

Ekstrak tumbuhanmemiliki senyawa

antioksidan sepertifenolik, alkaloid,

flavonoid, tannin.Senyawa tersebut mengandung

unsur-unsur N, O, P, S yang mampu membentuk lapisanpelindung (protective film) melalui adsorpsi ion-ion ke

permukaan logam

Bahan alam dipilih sebagaialternatif karena mudah

didapatkan, aman, bersifatbiodegradable, biaya

murah, dan ramahlingkungan

Ostovari,2009


Sarang Semut (Myrmecodia pendans)

Pada penelitian sebelumnya,baik menggunakan metodeHPLC (Adam dkk, 2013)maupun Gas Kromatography(Atriya dkk,2013) menunjukkanbahwa MP mengandungflavanoid dan group gugusfungsional yang biasanyadigunakan sebagai inhibitor,yaitu gugus alkohol, gugusalkaloid, dan senyawa bebas Ndan O.

Struktur flavonoid


METODOLOGI


Diagram AlirPenelitian

MULAI

Persiapan Alat danBahan

PersiapanSpesimen

PersiapanElektrolit

PersiapanInhibitor

A


A

Uji Tafel Uji EIS

Uji Weight Loss

Uji XRD

Analisis Data danPembahasan

Kesimpulan

Selesai


Bahan Penelitian

API 5L Grade B dengan dimensi

20x20x3 mm untukUji Weight Loss

dan 10x10x3 mm untuk Uji Polarisasi

Potensiodinamikdan Uji EIS.

MATERIAL

Larutan elektrolit

HCl 1 M dan H2SO4 1 M

ELEKTROLIT

Ekstraktumbuhan

sarang semut(Myrmecodia

pendans) dengan variasikonsentrasi 0, 100, 200, 300, 400, dan 500

INHIBITOR


Preparasi Spesimen Uji PolarisasiPotensiodinamik dan Uji EIS

Salah satu sisinya disambungkan dengan kawat tembaga

sepanjang ± 20 cm dengan cara disolder

Dipotong bulang dengan diameter 14 mm dan tebal 5 mm

Baja API 5L Grade B

Permukaan spesimen yang tampak dipolishing dari grade

150 sampai 800

Spesimen yang sudah tersambung dengan kawat tembaga

di moulding dengan resin epoksi

Elektroda Kerja


Preparasi Spesimen Weight Loss

Baja API 5L Grade B

Dipotong persegi dengan dimensi 20 x 20 x 3 mm

Spesimen yang sudah dipotong dan dibor,

diamplas hingga permukaannya rata dan produk

korosi yang ada sebelumnya hilang dengan kertas

amplas grade 80-800

Spesimen dibor dengan diameter mata bor 4 mm

Spesimen Coupon


Preparasi Inhibitor

Serbuk sarang semutdirendam dengan ethanol80% selama 24 jam.

Hasil rendaman disaringmenggunakan kertas saringuntuk di evaporasi

Hasil penyaringan diuapkandengan rotary evaporatoruntuk mendapatkan ekstrak.


Pengujian Weight Loss

• Mengetahui besaran laju korosi (mpy) pada suatumaterial berdasarkan pengurangan berat awal danberat akhir.

• Standar pengujian menggunakan ASTM G31-72

• Dalam metode ini, sampel dengan berat tertentuakan dicelupkan dalam larutan atau lingkungantertentu pada beberapa waktu yang berbeda


Pengujian Polarisasi Pontesiodinamik

UjiPotensiostat

ElektrodaKerja

ElektrodaAcuan

ElektrodaBantu

API 5L Grade B

Saturated Calomel

Electrode

Grafit


Pengujian EIS (Spektroskopi Impedansi Elektrokimia)

Suatu metode untuk menganalisisrespon suatu elektroda terkorositerhadap suatu sinyal potensial ACpada amplitude rendah darirentang frekuensi yang sangatlebar. EIS digunakan untukmenentukan parameter kinetikaelektrokimia berkaitan denganunsur-unsur listrik seperti tahanan,R, kapasitansi, C, dan induktansi, L.Dari hasil pengujian EIS dapatdiketahui mekanisme inhibisi antarmuka logam dengan inhibitor.


Pengujian X-Ray Diffraction

Pengujian X-Ray Diffraction dilakukanuntuk mengetahui produk korosi saatkondisi tanpa inhibitor dan denganinhibitor sarang semut (MyrmecodiaPendans) pada efisiensi tertinggi.


Analisis Data dan Pembahasan


Hasil Pengujian PolarisasiPotensiodinamik

Kurva polarisasi hasil Tafel Baja API 5L Grade B dalam larutan HCl 1M dengan berbagai variasikonsentrasi ekstrak MP


Kurva polarisasi hasil Tafel Baja API 5L Grade B dalam larutan H2SO4 1M dengan berbagai variasikonsentrasi ekstrak MP


Konsentrasi (mg/L)

CR (mpy) Ecorr (mV) Icorr (µA) %EI

0 109.88 -733.802 370.284 0

100 106.33 -704.557 358.307 3.23

200 99.719 -720.451 336.033 9.25

300 60.864 -703.345 205.099 44.61

400 45.105 -661.122 151.997 58.95

500 39.294 -614.737 132.412 64.24

Konsentrasi (mg/L)

CR (mpy)

Ecorr (mV) Icorr (µA) %EI

0 115.09 -681.257 387.818 0

100 104.04 -657.574 350.592 9.601182

200 94.058 -542.337 316.958 18.27439

300 78.173 -526.185 263.43 32.07664

400 84.654 -507.627 285.267 26.44539

500 87.469 -576.348 294.755 23.99948

Baja API 5L Grade B dalamlarutan HCl 1M denganpenambahan ekstrak MP

Baja API 5L Grade B dalamlarutan H2SO4 1M denganpenambahan ekstrak MP


Grafik efisiensi inhibitor pada tiap konsentrasiinhibitor pada larutan H2SO4 1M.

Grafik efisiensi inhibitor pada tiap konsentrasiinhibitor pada larutan HCl 1M.


Hasil Pengujian EIS

Nyquist plot Baja API 5L Grade B dalam larutan HCl1M dengan berbagai variasi konsentrasi ekstrak MP


Nyquist plot baja API 5L Grade B dalam larutanH2SO4 1M dengan berbagai variasi konsentrasiekstrak MP


Untuk mengetahui mekanisme inhibisi dari inhibitor Sarang Semutparameter-parameter elektrokimia dalam EIS dapat dijelaskan dalam

bentuk rangkaian listrik yang disebut equivalent circuit. Grafik dari hasil EIS mulanya diekspor ke software Zview. Kemudian dilakukan fitting

untuk menentukan jenis-jenis impedansi yang terjadi pada saat kapasitor elektrokimia bekerja yaitu dengan memilih jenis elemen

sirkuit yang cocok dengan sistem. Pilihan jenis elemen sirkuit yang ada antara lain R-resistor, C-kapasitor, L-Induktor, CPE-Constant Phase

element, W-Warburg dan lain-lain.

Equivalent circuit dari Nyquist plot padasoftware Zview


LarutanHCl 1M

Konsentrasi Inhibitor Rs (Ω.cm2) Rct (Ω.cm2) Cdl (μF/cm2)

Efisiensi Inhibitor

(%)0 1.362 6.611 583.1202622

100 1.335 13.34 323.8061776 50.4422789

200 1.421 16.73 278.4329467 60.4841602

300 1.403 18.12 231.2231697 63.5154525

400 1.36 19.71 173.4106714 66.4586504

500 1.373 20.94 170.1532125 68.4288443


LarutanH2SO4 1M

Konsentrasi Inhibitor Rs (Ω.cm2) Rct (Ω.cm2) Cdl (μF/cm2)

Efisiensi Inhibitor

(%)0 1.409 5.56 1293.037885

100 1.405 6.521 1129.427636 17.2841727

200 1.389 6.705 1151.475839 17.0768084

300 1.396 12.08 383.507093 53.9735099

400 1.375 8.089 678.9207183 31.2646804

500 1.4 7.741 630.4604741 28.1746544


Grafik efisiensi inhibitor pada tiap konsentrasiinhibitor pada larutan H2SO4 1M.

Grafik efisiensi inhibitor pada tiap konsentrasiinhibitor pada larutan HCl 1M.


Hasil Pengujian Weight Loss

HCl 1M H2SO4 1M


Hasil Pengujian XRD


Kesimpulan dan Saran


Kesimpulan1. Berdasarkan pengujian polarisasi potensiodinamik penambahan ekstrak MP sebagai

inhibitor pada baja API 5L dalam larutan HCl 1M dan H2SO4 1M mampu menurunkan lajukorosi. Nilai laju korosi tanpa inhibitor pada larutan HCl 109,88 mpy setelah ditambahkaninhibitor menurun hingga 39,294 mpy pada konsentrasi 500 mg/L inhibitor. Sedangkan untuklarutan H2SO4 1M, laju korosi tanpa inhibitor adalah 115,09 mpy kemudian setelahditambahkan inhibitor laju korosi terkecil adalah 78,173 mpy pada konsentrasi 300 mg/L.

2. Berdasarkan pengujian polarisasi potensiodinamik, efisiensi inhibitor semakin meningkatdengan konsentrasi 500 mg/L pada larutan HCl 1M yaitu sebesar 64,24% dan 32,07% untukkonsentrasi 300 mg/L pada larutan H2SO4 1M.

3. Berdasarkan pengujian EIS, mekanisme inhibisi pada baja API 5L Grade B dalam larutan HCl1M dan H2SO4 adalah membentuk lapisan pasif (film forming) ditunjukkan denganpeningkatan nilai Rct. Pada larutan HCl tanpa inhibitor nilai Rct sebesar 6.611 Ω.cm2 setelahditambahkan inhibitor dengan konsentrasi 500 mg/L nilai Rct menjadi 20.94 Ω.cm2.Sedangkan untuk larutan H2SO4 1M tanpa inhibitor nilai Rct sebesar 5.56 Ω.cm2 setelahditambahkan inhibitor dengan konsentrasi 300 mg/L nilai Rct menjadi 12.08 Ω.cm2.

4. Berdasarkan pengujian weight loss, inhibitor sarang semut lebih efektif bekerja di larutanHCl 1M dibandingkan di lingkungan H2SO4 1M. Ditunjukkan efisiensi inhibitor dalam larutanHCl pada hari ke-21 sebesar 26.87% sedangkan untuk larutan H2SO4 1M efisiensi inhibitorpada hari ke-21 adalah sebesar 0.39%.


Saran

1. Perlu adanya variasi temperatur dan kecepatanaliran fluida pada pengujian selanjutnya karenapenggunaan inhibitor tidak hanya di daerah fluidastatis saja tetapi juga fluida dinamis.

2. Perlu adanya percobaan pada konsentrasi inhibitoryang lebih tinggi sehingga dapat diketahuikonsentrasi optimum untuk menurunkan laju korosi.

3. Perlu adanya pengujian pengukuran pH untukmelihat pH akibat penambahan inhibitor.


Terima Kasih

PENGARUH LINGKUNGAN KOROSIF TERHADAP PENAMBAHAN ...

Documents

Transcript of PENGARUH LINGKUNGAN KOROSIF TERHADAP PENAMBAHAN ...