Pengaruh variasi bentuk dan ukuran goresan pada lapis ... · • Material uji dianggap homogen. ......
Transcript of Pengaruh variasi bentuk dan ukuran goresan pada lapis ... · • Material uji dianggap homogen. ......
Pengaruh Variasi Bentuk dan Ukuran Scratch Polyethylene Wrap Terhadap Proteksi Katodik Anoda Tumbal Al-Alloy pada Baja AISI 1045 di Lingkungan Air Laut
Moch. Novian Dermantoro NRP. 2708100080 Dosen Pembimbing Ir. Muchtar Karokaro, M.Sc. NIP. 1947 07 17 1978 01 1001
Selasa, 17 Juli 2012
Page 2
Page 3
Latar Belakang
BAJA
DILAPISI POLYETHYLENE
TIMBUL SCRATCH
DAMPAK TERHADAP PROTEKSI KATODIK
LINGKUNGAN AIR LAUT
ANODA TUMBAL
bagaimana pengaruh bentuk dan ukuran scratch polyethylene wrap terhadap proteksi katodik anoda tumbal Aluminium Alloy pada baja AISI 1045 di lingkungan air laut.
Rumusan Masalah
Batasan Masalah • Material uji dianggap homogen. • Kehalusan permukaan pada material uji dianggap tidak
berpengaruh pada perilaku korosi yang terjadi. • Adanya arus liar (stray current) diabaikan dalam
perhitungan. • Lingkungan uji tidak berubah saat pengujian menyangkut
temperatur, pH, dan bebas dari mikroorganisme.
Page 5
• Mempelajari pengaruh bentuk scratch polyethylene wrap pada baja AISI 1045 terhadap proteksi katodik anoda tumbal Aluminium Alloy di lingkungan air laut.
• Mempelajari pengaruh ukuran scratch polyethylene wrap pada baja AISI 1045 terhadap proteksi katodik anoda tumbal Aluminium Alloy di lingkungan air laut.
• Mempelajari terjadinya korosi pada baja AISI 1045 dengan lapis lindung polyethylene wrap yang tidak sempurna.
Tujuan Penelitian
Manfaat Penelitian
Manfaat dari penelitian ini adalah untuk mengetahui batas toleransi bentuk dan ukuran scratch polyethylene terhadap proteksi katodik anoda tumbal Al Alloy pada baja AISI 1045 di lingkungan air laut.
Page 6
Page 7
Korosi
Korosi didefinisikan sebagai proses perusakan atau degradasi sebuah material logam akibat reaksi dengan lingkungan (Fontana, 1987)
Korosi juga merupakan kebalikan dari metalurgi ekstraksi
Menurut jenis reaksinya dapat digolongkan sebagai chemical corrosion dan korosi elektokimia electrochemical corrosion (Sulistijono, 1999)
Page 8
Mekanisme Korosi
Fe Fe2+ + 2e- (reaksi oksidasi) Fe2+ + 2OH- Fe(OH)2 (terbentuk karat / anoda [A] terkorosi) 2H+ + 2e- H2 (terbentuk gelembung gas H2, katoda [K] terproteksi)
K A
Page 9
Jenis Korosi
Uniform Corrosion
Galvanic Corrosion
Crevice Corrosion
Pitting Corrosion
Selective Leaching
Intergranular Corrosion
Fretting Corrosion
Stress Corrosion Cracking
Hydrogen Induced Cracking
Fatigue Corrosion
Erosion
Cavitations
Page 10
Faktor yang Mempengaruhi Laju Korosi
Keberadaan gas terlarut (O2, CO2)
Temperatur
pH
Adanya Sulfate Reducing Bacteria
Keberadaan padatan terlarut (Cl, CO3, SO4)
Impurities
Kecepatan fluida / elektrolit
Konsentrasi elektrolit
Page 11
Pencegahan Korosi
Desain Komponen
Proteksi Katodik
Arus Paksa (Impressed Current)
Anoda Tumbal (Sacrificial Anode)
Proteksi Anodik
Chemical Inhibitor
Coating
Page 12
Proteksi Katodik Anoda Tumbal
Menggunakan prinsip sel galvanis
Ada perbedaan potensial standar antara logam yang dilindungi (katoda) dan yang dikorbankan (anoda)
Potensial standar anoda lebih rendah dari katoda
Cocok untuk struktur yang kecil seperti underground pipeline dan offshore pipeline
Anoda yang sering digunakan adalah Mg, Al, Zn
Page 13
Elektroda Acuan
Pada lingkungan air laut, elektroda acuan yang biasa digunakan adalah elektroda Cu-CuSO4, elektroda Ag-AgCl2, dan elektroda Zn.
Elektroda Referensi
Potensial Terkorosi Potensial Optimum Potensial Overproteksi
Cu-CuSO4 -0,65 V atau lebih -0,85 V sampai -1,0 V -1,05 V atau lebih Ag-AgCl2 -0,60 V atau lebih -0,80 V sampai -0,95 V -1,00 V atau lebih Zn +0,45 V atau lebih +0,150 V sampai +0,250 V +0,10 V atau kurang
Page 14
Polyethylene (PE) Merupakan golongan thermoplastics
Sering digunakan sebagai bungkus plastik, peredam getaran, insulasi panas, dan wrapping pipa-pipa industri
Polyethylene Wrap Salah satu jenis coating dengan polymer
Digunakan secara simultan dengan proteksi katodik
Kedap air
Page 15
Lingkungan Air Laut
Air laut mengandung 3,5% garam-garaman, gas-gas terlarut, bahan-bahan organik dan partikel-partikel tak terlarut.
Garam-garaman utama yang terdapat dalam air laut adalah
klorida (55%)
natrium (31%)
sulfat (8%)
magnesium (4%)
kalsium (1%)
potasium (1%)
sisanya (kurang dari 1%) terdiri dari bikarbonat, bromida, asam borak, strontium dan florida.
Page 16
Baja AISI 1045
Baja AISI 1045 tergolong dalam kelompok medium carbon steel dengan kandungan karbon sebesar 0,43% - 0,50%. Baja ini banyak digunakan sebagai komponen-komponen penunjang produksi di industry, seperti pipa atau vessel. Komposisi kimia dari baja AISI 1045 adalah sebagai berikut:
Tabel 2.2. Komposisi Kimia Baja AISI 1045
Unsur % C 0.43 – 0.50
Mn 0.6 – 0.9 S 0.050 P 0.040
Page 17
Anoda Aluminium Alloy
Anoda alumiuium adalah anoda yang paling sering digunakan pada system proteksi katodik anoda tumbal pada lingkungan air laut. Berikut adalah material properties dari anoda aluminium.
Spesifikasi Nilai
Tegangan Dorong (V) 0,3
Efisiensi arus (%) 50 - 95
Densitas (g/m3) 2.7
Kapasitas arus (A.h/kg) 2700
Pengausan(kg/A.tahun) 3,24
Pengausan (m3/A.tahun) 1,180 x 10-3
Keluaran Arus (A/m2) 6,5
Potensial larutan vs CSE (Volt) -1,1
Page 18
Page 19
Diagram Alir Mulai
Preparasi baja AISI 1045
Preparasi Anoda Tumbal
Penimbangan berat awal anoda
Pemasangan polyethylene
Pemberian scratch
Menghubungkan baja berlapis PE dengan
anoda tumbal
Proses Imersi ke dalam media air laut
A
Preparasi Air Laut
Page 20
Cont’d
Pengukuran Arus dan Potensial
Penimbangan Berat Akhir
Spesimen Anoda
Analisa Data dan Pembahasan
Kesimpulan
Selesai
A
Pengamatan Makro Katoda dan
Anoda
Page 21
Material Penelitian
Material yang digunakan dalam penelitian ini adalah
Baja AISI 1045
Polyethylene
Anoda Tumbal Aluminium Alloy
Page 22
Peralatan
Peralatan yang digunakan dalam penelitian ini adalah :
1. Mesin potong untuk memotong material
2. Wadah untuk menyimpan air laut
3. Timbangan elektronik untuk menimbang material uji
4. Digital multitester untuk mengukur potensial dan arus
5. Penggaris sebagai alat ukur
6. Kabel atau kawat tembaga sebagai penghubung baja dengan anoda
7. Air laut sebagai media korosif
8. Elektroda acuan Cu-CuSO4
9. Kamera digital untuk foto makro
Page 23
Langkah langkah pelaksanaan penelitian
• Preparasi media air laut Media yang digunakan adalah air laut yang di ambil dari air laut di dekat pantai Kenjeran.
• Preparasi spesimen uji Spesimen Katoda Preparasi spesimen untuk katoda yaitu Baja AISI 1045. Dilakukan pemotongan dengan mesin potong dengan dimensi spesimen P = 100 mm, L = 50 mm, dan tebal = 16 mm.
50 m
m
100 mm
Page 24
Pemberian variasi scratch
•ukuran p = 25 mm l = 2 mm • Bentuk Rectangular
2 m
m
25 mm
•ukuran p = 25 mm l = 4 mm
4 m
m
25 mm
Page 25
Cont’d
10 m
m
25 mm
•ukuran p = 25 mm l = 10 mm
• Bentuk Circular •ukuran d = 7,96 mm
7,96 mm
Page 26
Cont’d
11,28 mm
•ukuran d = 7,96 mm
•ukuran d = 11,28 mm
17,84 mm
Page 27
Cont’d
Spesimen Anoda
Preparasi spesimen untuk katoda yaitu Aluminium Alloy. Dilakukan pemotongan dengan mesin potong dengan dimensi masing masing anoda yaitu (40 mm x 20 mm x 10 mm).
40 mm
20 m
m
Page 28
Melakukan Pengujian Korosi
Pengujian korosi dilakukan dengan metode uji imersi yaitu dengan memasangkan katoda dengan anoda yang kemudian dihubungkan dengan kabel tembaga. Setelah katoda dan anoda terhubung, dilakukan uji imersi ke dalam lingkungan air laut pada kedalaman yang sama untuk masing-masing spesimen. Proses imersi ini berlangsung selama 20 hari dan 40 hari dengan pengambilan data setiap 4 hari sekali secara periodik.
Baja AISI 1045
Polyethylene Wrap
Anoda Tumbal
Kabel Tembaga
Air Laut
Page 29
Perolehan Data
Pengukuran potensial proteksi katoda dan arus galvanik Pengukuran dilakukan selama satu jam pertama setelah proses uji celup, selanjutnya dilakukan pencatatan data dengan range waktu setiap 4 hari selama 20 hari dan 40 hari. Pengukuran dilakukan dengan menghubungkan baja dan anoda Alumunium dengan elektroda acuan Cu-CuSO4 dalam lingkungan media air laut. Digunakan Multimeter untuk mengukur potensial proteksi dan arus galvanik yang keluar. Pengukuran potensial proteksi dan arus galvanik dilakukan sesuai standar NACE RP-0169.
Page 30
Cont’d
Penimbangan berat anoda Proses penimbangan berat anoda dilakukan untuk mengetahui berat spesimen yang hilang (weight loss). Proses penimbangan bisa dilakukan menggunakan timbangan elektronik dan hanya bisa dilakukan ketika telah mengalami proses imersi selama 20 hari dan 40 hari. Pengamatan makro pola korosi pada katoda dan anoda Dilakukan pengamatan makro pola korosi pada baja yang dilapisi scratch dengan masing-masing dimensi dan bentuk scratch. Selanjutnya dilakukan pengamatan pola korosi terhadap masing-masing anoda. Porses pengamatan bisa dilakukan menggunakan foto makro setelah uji imersi selama 20 hari dan 40 hari.
Page 31
Page 32
Hasil Pengukuran Potensial dan Arus selama 20 hari
Scratch Rectangular, Ukuran p = 25 mm, l = 2 mm Terendah = -1,14 V Tertinggi = -1,00 V Rata2 = -1,115 V
Terendah = 4,31 mA Tertinggi = 4,79 mA Rata2 = 4,523 mA
Page 33
Hasil Pengukuran Potensial dan Arus selama 40 hari
Scratch Rectangular, Ukuran p = 25 mm, l = 2 mm Terendah = -1,14 V Tertinggi = -1,00 V Rata2 = -1,086 V
Terendah = 4,10 mA Tertinggi = 4,65 mA Rata2 = 4,299 mA
Page 34
Hasil Pengukuran Potensial dan Arus selama 20 hari
Scratch Rectangular, Ukuran p = 25 mm, l = 4 mm
Terendah = -1,14 V Tertinggi = -1,00 V Rata2 = -1,112 V
Terendah = 4,13 mA Tertinggi = 4,69 mA Rata2 = 4,423 mA
Page 35
Hasil Pengukuran Potensial dan Arus selama 40 hari
Scratch Rectangular, Ukuran p = 25 mm, l = 4 mm
Terendah = -1,14 V Tertinggi = -0,99 V Rata2 = -1,076 V
Terendah = 4,17 mA Tertinggi = 4,54 mA Rata2 = 4,307 mA
Page 36
Hasil Pengukuran Potensial dan Arus selama 20 hari
Scratch Rectangular, Ukuran p = 25 mm, l = 10 mm
Terendah = -1,12 V Tertinggi = -0,94 V Rata2 = -1,058 V
Terendah = 3,97 mA Tertinggi = 4,52mA Rata2 = 4,188 mA
Page 37
Hasil Pengukuran Potensial dan Arus selama 40 hari
Scratch Rectangular, Ukuran p = 25 mm, l = 10 mm
Terendah = -1,10 V Tertinggi = -0,78 V Rata2 = -0,963 V
Terendah = 4,01 mA Tertinggi = 4,52mA Rata2 = 4,359 mA
Page 38
Hasil Pengukuran Potensial dan Arus selama 20 hari
Scratch Circular, Ukuran d = 7,96 mm
Terendah = -1,14 V Tertinggi = -1,01 V Rata2 = -1,098 V
Terendah = 4,17 mA Tertinggi = 4,48 mA Rata2 = 4,335 mA
Page 39
Hasil Pengukuran Potensial dan Arus selama 40 hari
Scratch Circular, Ukuran d = 7,96 mm
Terendah = -1,14 V Tertinggi = -1,01 V Rata2 = -1,093 V
Terendah = 4,05 mA Tertinggi = 4,66 mA Rata2 = 4,287 mA
Page 40
Hasil Pengukuran Potensial dan Arus selama 20 hari
Scratch Circular, Ukuran d = 11,28 mm
Terendah = -1,13 V Tertinggi = -0,99 V Rata2 = -1,095 V
Terendah = 4,19 mA Tertinggi = 4,52 mA Rata2 = 4,308 mA
Page 41
Hasil Pengukuran Potensial dan Arus selama 40 hari
Scratch Circular, Ukuran d = 11,28 mm
Terendah = -1,13 V Tertinggi = -0,77 V Rata2 = -1,026 V
Terendah = 4,10 mA Tertinggi = 4,51 mA Rata2 = 4,336 mA
Page 42
Hasil Pengukuran Potensial dan Arus selama 20 hari
Scratch Circular, Ukuran d = 17,84 mm
Terendah = -1,01 V Tertinggi = -0,78 V Rata2 = -0,918 V
Terendah = 3,15 mA Tertinggi = 4,50 mA Rata2 = 3,813 mA
Page 43
Hasil Pengukuran Potensial dan Arus selama 40 hari
Scratch Circular, Ukuran d = 17,84 mm
Terendah = -1,14 V Tertinggi = -0,99 V Rata2 = -1,043 V
Terendah = 4,29 mA Tertinggi = 4,72 mA Rata2 = 4,409 mA
Page 44
Hasil Pengukuran Potensial dan Arus selama 20 hari
Tanpa Scratch
Terendah = -1,14 V Tertinggi = -1,01 V Rata2 = -1,117 V
Terendah = 4,11 mA Tertinggi = 4,68 mA Rata2 = 4,325 mA
Page 45
Hasil Pengukuran Potensial dan Arus selama 40 hari
Tanpa Scratch
Terendah = -1,15 V Tertinggi = -1,01 V Rata2 = -1,114 V
Terendah = 4,03 mA Tertinggi = 4,56 mA Rata2 = 4,239 mA
Page 46
Hasil Pengukuran Potensial dan Arus selama 20 hari
Tanpa Polyethylene Wrap
Terendah = -0,98 V Tertinggi = -0,80 V Rata2 = -0,862 V
Terendah = 3,66 mA Tertinggi = 4,43 mA Rata2 = 4,003 mA
Page 47
Hasil Pengukuran Potensial dan Arus selama 20 hari
Tanpa Polyethylene Wrap
Terendah = -1,12 V Tertinggi = -0,82 V Rata2 = -1,020 V
Terendah = 4,17 mA Tertinggi = 4,95 mA Rata2 = 4,485 mA
Page 48
Hasil Uji Pencelupan Anoda
Scratch Rectangular, Ukuran p = 25 mm, l = 2 mm Waktu (hari)
Berat awal (g)
Berat akhir (g)
Berat hilang (g)
Laju korosi Anoda (mpy)
20 22,8137 22,7734 0,0403 3,83143 40 21,9510 21,8966 0,0544 2,58598
Scratch Rectangular, Ukuran p = 25 mm, l = 4 mm Waktu (hari)
Berat awal (g)
Berat akhir (g)
Berat hilang (g)
Laju korosi Anoda (mpy)
20 23,1832 23,1335 0,0497 4,72512 40 23,1543 23,0995 0,0548 2,60499
Scratch Rectangular, Ukuran p = 25 mm, l = 10 mm Waktu (hari)
Berat awal (g)
Berat akhir (g)
Berat hilang (g)
Laju korosi Anoda (mpy)
20 23,2409 23,1066 0,1343 12,76827 40 22,8175 22,6335 0,1840 8,74699
Page 49
Scratch Circular, Ukuran d = 7,96 mm Waktu (hari)
Berat awal (g)
Berat akhir (g)
Berat hilang (g)
Laju korosi Anoda (mpy)
20 22,6779 22,6542 0,0237 2,25322 40 21,8624 21,8109 0,0515 2,44812
Scratch Circular, Ukuran d = 11,28 mm Waktu (hari)
Berat awal (g)
Berat akhir (g)
Berat hilang (g)
Laju korosi Anoda (mpy)
20 22,6920 22,6401 0,0519 4,93428 40 23,4511 23,3973 0,0538 2,55746
Scratch Circular, Ukuran d = 17,84 mm Waktu (hari)
Berat awal (g)
Berat akhir (g)
Berat hilang (g)
Laju korosi Anoda (mpy)
20 22,8672 22,8018 0,0654 6,21776 40 22,1427 22,0690 0,0737 3,50343
Page 50
Tanpa Scratch Waktu (hari)
Berat awal (g)
Berat akhir (g)
Berat hilang (g)
Laju korosi Anoda (mpy)
20 23,6264 23,6161 0,0103 0,97925 40 22,2985 22,2881 0,0104 0,49438
Tanpa Polyethylene Wrap
Waktu (hari)
Berat awal (g)
Berat akhir (g)
Berat hilang (g)
Laju korosi Anoda (mpy)
20 22,7310 22,6688 0,0622 5,91353 40 22,6790 22,5994 0,0796 3,78390
Page 51
Hasil Foto Makro Katoda dan Anoda
Scratch Rectangular, Ukuran p = 25 mm, l = 2 mm
Scratch Rectangular, Ukuran p = 25 mm, l = 4 mm 20 hari 40 hari
20 hari 40 hari
Page 52
Hasil Foto Makro Katoda dan Anoda
Scratch Rectangular, Ukuran p = 25 mm, l = 10 mm
Scratch Circular, Ukuran d = 7,96 mm 20 hari 40 hari
20 hari 40 hari
Page 53
Hasil Foto Makro Katoda dan Anoda
Scratch Circular, Ukuran d = 11,28 mm
Scratch Circular, Ukuran d = 17,84 mm 20 hari 40 hari
20 hari 40 hari
Page 54
Hasil Foto Makro Katoda dan Anoda
Tanpa Scratch
Tanpa Polyethylene Wrap 20 hari 40 hari
20 hari 40 hari
Page 55
Hasil Foto Makro Katoda dan Anoda
Scratch Rectangular, Ukuran p = 25 mm, l = 2 mm
Scratch Rectangular, Ukuran p = 25 mm, l = 4 mm 20 hari 40 hari
20 hari 40 hari
Page 56
Hasil Foto Makro Katoda dan Anoda
Scratch Rectangular, Ukuran p = 25 mm, l = 10 mm
Scratch Circular, Ukuran d = 7,96 mm 20 hari 40 hari
20 hari 40 hari
Page 57
Hasil Foto Makro Katoda dan Anoda
Scratch Circular, Ukuran d = 11,28 mm
Scratch Circular, Ukuran d = 17,84 mm 20 hari 40 hari
20 hari 40 hari
Page 58
Hasil Foto Makro Katoda dan Anoda
Tanpa Scratch
Tanpa Polyethylene Wrap 20 hari 40 hari
20 hari 40 hari
Page 59
Tabel Perbandingan Hasil Potensial Proteksi, Arus Galvanik, Berat Hilang dan Laju Korosi Anoda
Bentuk dan Ukuran Scratch Waktu Potensial Proteksi (V)
Arus Galvanik (mA)
Berat hilang (gr)
Laju Korosi Anoda(mpy)
Rectangular, p = 25 mm l = 2 mm 20 hari -1,115 4,523 0,0403 3,83143 40 hari -1,086 4,299 0,0544 2,58598
Rectangular, p = 25 mm l = 4 mm 20 hari -1,112 4,423 0,0497 4,72512 40 hari -1,076 4,307 0,0548 2,60499
Rectangular, p = 25 mm l = 10 mm 20 hari -1,058 4,188 0,1343 12,76827 40 hari -0,963 4,359 0,1840 8,74699
Circular, d = 7,96 mm 20 hari -1,098 4,335 0,0237 2,25322 40 hari -1,093 4,287 0,0515 2,44812
Circular, d = 11,28 mm 20 hari -1,095 4,308 0,0519 4,93428 40 hari -1,026 4,336 0,0538 2,55746
Circular, d = 17,84 mm 20 hari -0,918 3,813 0,0654 6,21776 40 hari -1,043 4,409 0,0737 3,50343
Tanpa Scratch 20 hari -1,117 4,325 0,0103 0,97925 40 hari -1,114 4,239 0,0104 0,49438
Tanpa Pemasangan Polyethylene Wrap
20 hari -0,862 4,003 0,0622 5,91353 40 hari -1,020 4,485 0,0796 3,78390
Page 60
Page 61
Kesimpulan
1. Pada bentuk scratch rectangular dengan pencelupan selama 20 hari, semakin besar ukuran scratch, maka potensial proteksi semakin naik, arus galvanik semakin turun, dan laju korosi anoda semakin naik. Sedangkan pada pencelupan selama 40 hari, semakin besar ukuran scratch, maka potensial proteksi semakin naik, arus galvanik semakin naik, dan laju korosi anoda semakin naik.
2. Pada bentuk scratch circular dengan pencelupan selama 20 hari, semakin besar ukuran scratch, maka potensial proteksi semakin naik, arus galvanik semakin turun, dan laju korosi anoda semakin naik. Sedangkan pada pencelupan selama 40 hari, semakin besar ukuran scratch, maka potensial proteksi semakin turun, arus galvanik semakin naik, dan laju korosi anoda semakin naik.
3. Pada bentuk scratch rectangular mempunyai laju korosi anoda yang lebih tinggi daripada bentuk scratch circular.
4. Pola korosi yang terlihat pada baja adalah uniform corrosion terutama pada area scratch. Sedangkan pola korosi yang terlihat pada anoda adalah cenderung pitting corrosion.
Page 62
Saran
1. Pengujian selanjutnya bisa dilakukan dengan menggunakan bahan pelapis yang lainnya.
2. Untuk penelitian lebih lanjut, dapat dilakukan dengan memvariasikan pada kondisi lingkungan seperti salinitas dan temperatur air laut.
Page 63