Vol 9 No. 2 Oktober 2014 5

PENGARUH INHIBITOR KOROSI TERHADAP LAJU KOROSIINTERNAL PIPA

M. Fajar Sidiq1), Soebyakto2), M. Agus Shidiq3)

1) 2) 3) Dosen Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknik Universitas Pancasakti Tegal

AbstrakMinyak bumi adalah suatu senyawa hidrokarbon dengan unsur utama karbon dan hidrogen,serta bahan ikutan lainya seperti nitrogen, sulfur, dan oksigen. Minyak mentah (crude oil)hasil dari sumur tersebut mempunyai kandungan air yang sangat besar, dan jugakomponen-komponen lain berupa pasir, garam-garam mineral, aspal, gas CO2 dan H2S,dapat menyebabkan korosi dan dapat menyebabkan terjadinya kebocoran pada pipaminyak bumi.. Jenis pipa minyak bumi yang dipergunakan dalam penelitian ini adalah tipeERW / API 5L X – 42. Untuk menghambat dan mengurangi laju korosi maka dipergunakaninhibitor korosi. Inhibitor yang dipergunakan adalah Natrium Asetat dengan tiga variasikonsentrasi yang berbeda. Hasil dari penelitian ini memperlihatkan bahwa inhibitorNatrium Asetat dengan konsentrasi 0,15% menghasilkan laju korosi yang paling rendah.Hal ini membuktikan bahwa inhibitor korosi mampu memperlambat laju korosi yang terjadipada material dengan salah satu caranya yaitu membuat pasif permukaan logam.Kata kunci : pipa minyak bumi, korosi, inhibitor korosi

PENDAHULUANKebanyakan logam ada secara

alami sebagai bijih-bijih yang stabil darioksida-oksida, karbonat atau sulfida.Diperlukan energi untuk mengubah bijihlogam menjadi sesuatu yang bermanfaat,.Korosi merupakan penurunaan kualitasyang disebabkan oleh reaksi kimia bahanlogam dengan unsur-unsur lain yangterdapat di alam (Jones, 1992). Dua jenismekanisma utama dari korosi adalahberdasarkan reaksi kimia secara langsung,dan reaksi elektrokimia.

Sebagai hasil dari pengeboran,maka akan dihasilakan minyak bumi yangdidalamnya terkandung unsur utamakarbon dan hidrogen, serta bahan ikutanlainya seperti nitrogen, sulfur, dan oksigen.Minyak mentah (crude oil) hasil dari sumurtersebut mempunyai kandungan air yangsangat besar, dan juga komponen-komponen lain berupa pasir, garam-garammineral, aspal, gas CO2 dan H2S, dapatmenyebabkan korosi dan dapatmenyebabkan terjadinya kebocoran padapipa minyak bumi. Karena hampir mustahiluntuk mencegah korosi, makamengendalikan tingkat korosi bisa menjadisolusi paling hemat.

Salah satu cara yang dapatdilakukan untuk mencegah terjadinya korosiadalah dengan penggunaan inhibitor korosi.Secara umum suatu inhibitor adalah suatuzat kimia yang dapat menghambat ataumemperlambat suatu reaksi kimia.Sedangkan inhibitor korosi adalah suatu zatkimia yang bila ditambahkan kedalam suatulingkungan, dapat menurunkan lajupenyerangan korosi lingkungan ituterhadap suatu logam.

TINJAUAN PUSTAKAPenelitian mengenai analisa

kegagalan pipa gas telah dilakukan olehAzevedo dan Sinatora (2003). Daripenelitian ini dihasilkan bahwa penyebabterjadinya kavitasi adalah aksi darimekanisme erosi selama prosessandblasting, dimana menyebabkanterjadinya pengecilan ketebalan dari pipadan menyebabkan kegagalan lokal dari pipakarena ductile mechanism selama pengujianhidrostatic.

Penelitian mengenai korosi padapipa telah dilakukan oleh Arzola danGenesca(2004). Penelitian ini menghasilkandata pengujian elektrokimia mengenaikorosi yang dialami oleh pipa API 5L X-47

6 Vol 9 No. 2 Oktober 2014

yang dicelupkan dalam lingkungan cairyang berisi H2S. Elektrolit yang digunakanadalah larutan NaCl dengan 3% berat yangmasing-masing berisi 100, 650, dan 2550ppm H2S. Korosi dari baja digambarkansebagai rata-rata dari impedansispectroskopi elektrokimia.

Penelitian yang dilakukan Pratikno(2006) menjelaskan tentang inhibitor korosimenyangkut sifat dari inhibitor.Penelitianini menggunakan standar uji korosi internalyang berdasarkan standar ASTM G170-01a.Inhibitor yang divariasikan menggunakaninhibitor dengan NaNO2 , formalin,

CH3COONa. Material yang digunakanadalah jenis steel ASTM A53, steel ASTMA106, dan steel ASTM A312. Larutanhidrokarbon yang digunakan sebagai fluidaadalah kerosin mengikuti standar G170-01a.

Dari penelitian ini didapatkankesimpulan bahwa natrium asetat dengankonsentrasi 0,3 M merupakan inhibitor yangpaling baik dalam menghambat laju korosiinternal diantara inhibitor natrium nitrit danformalin. Hal ini dapat diketahui dari nilailaju korosi dan gambar struktur foto mikropada setiap baja karbon yang telah diuji.

METODE PENELITIANPenelitian ini menggunakan metode

eksperimental dengan melakukan beberapapengujian terhadap material yang diteliti.Material Penelitian

Material yang dipakai adalah bajapipa minyak bumi tipe ERW / API 5L X –42 yang telah mengalami kebocorandikarenakan terjadi korosi pada permukaanbagian dalam dari pipa tersebut denganspesifikasi sebagai berikut:

Tabel.1 komposisi kimia ( wt% )Grade C Mn S P S Al Nb V Ni Cr Ti Mo

API5L X42

0.29Max

1.25Max

0.35Max

0.04Max

0.05Max

0.04 0.05 0.07 - - - -

Untuk memverifikasi material yangdigunakan, maka akan dilakukan beberapapengujian terhadap material tersebut.

Karakterisasi mikrostrukturKarakterisasi mikrostruktur dari material

akan dilihat dengan melakukan foto. Untukmengetahui bentuk struktur mikrospesimen, yaitu dengan mengambilpenampang permukaan spesimen untukdipoles dan dietsa dengan cairan kimia (NO3 dan etanol ) selama 30 dtk.Pengamatan Struktur mikro adalah salahsatu cara untuk mengetahui metalurgipermukaan subtrat, sehingga dapat dietahuisifat mekanik dari material tersebut.

Pengujian tarikUji tarik banyak dilakukan untukmengetahui kekuatan suatu bahan sebagaidata utama bagi spesifikasi bahan.

Gb. 1 Spesimen Uji Tarik

Untuk menghitung tegangan teknik(engineering stress) pada benda uji dapatdiberikan persamaan berikut:

0A

F

..................... ( 1 )Dengan = tegangan ( kgf/mm2 )F = beban ( kgf )Ao = luas penampang patah ( mm2 )

Sedangkan nilai regangan dapat dihitungdengan persamaan berikut:

Vol 9 No. 2 Oktober 2014 7

%100xLo

L

.............. ( 2 )

dengan = regangan ( % )L = pertambahan panjang ( mm )Lo = panjang mula-mula ( mm )

Pengujian kekerasanKekerasan suatu bahan menyatakanketahanan suatu bahan terhadap deformasiplastis atau deformasi permanen apabilapada bahan tersebut bekerja gayaluar.Pengujian kekerasan dilakukan denganmetode pengujian kekerasan vickers (VHN

Kekerasan Vickers dapat dinyatakandengan rumus :

22

)2/(sin..2

mm

kg

d

PHNV … ( 3 )

Dengan sehingga :

22 2)2/(sin..2 854,1

mm

kg

d

P

d

pVHN

(4)

Dengan :VHN = Nilai kekerasan spesimenP = Beban terpasang (gram)d = diagonal bekas injakan

penetrator (mm)

Gb. 2 Metode pengujian kekerasan Vickers

Analisa KorosiUntuk mengetahui jenis korosi yang

terjadi perlu dilukukan beberapa analisaterhadap materialyang terkorosi, korosiyang terjadi, dan kecepatan aliran, sehinggabisa ditentukan penyebab dan jenis korosiyang terjadi.

Pengujian laju korosi dilakukandengan tiga sel elektroda didasarkan padametode eskstrapolasi tafel. Sel tigaelektroda merupakan perangkatlaboratorium baku untuk penelitiankuantitatif terhadap sifat-sifat korosi bahan.Pengujian laju korosi dilakukan denganpengamatan intensitas arus korosi (Ikor)benda uji di dalam lingkungan air tanah.Ketepatan penentuan harga Ikor sangatpenting karena Ikor berbanding langsungdengan besarnya laju korosi suatu logam didalam lingkungannya

Penentuan harga rapat arus korosisecara tepat sangat diperlukan, karena rapatarus korosi sebanding dengan laju korosisuatu logam dalam lingkungannya. Hal inisesuai dengan persamaan laju korosi (Jones,

1992) dalam mils (0,001 in) per year (mpy)seperti dibawah ini :

nD

air 129,0

.............. ( 5 )Dengan : r = laju korosi (mpy)

a = berat atomn = valensi atomi = rapat arus korosi (μA/cm2)D = berat jenis sampel (gr/cm3)

Perhitungan laju korosi untukpaduan, terlebih dahulu dihitung beratequivalennya (equivalen weight= EW)dengan persamaan (Jones 1992):

............... ( 6 )

. ( 7 )Dengan ; EW = berat equivalen

NEQ = nilai equivalen total= fraksi berat= nomor massa atom= elekron valensi

Maka persamaan (7) menjadi ;

........................... ( 8 )

8 Vol 9 No. 2 Oktober 2014

Laju korosi dari rumus diatasdidapat dalam satuan mils per year dapatdiartikan sebagai mili per tahun yang berartihilangnya berat sebagian spesimen karena

pengaruh korosi dalam satuan mili inci pertahun. Konversi mils per year ke satuanmetrik dapat dilihat dari rumusan di bawah ;

(9)

InhibitorBanyak cara sudah ditemukan

untuk pencegahan terjadinya korosidiantaranya adalah dengan cara penggunaanchemical inhibitor. Secara umum inhibitoradalah suatu zat kimia yang dapatmenghambat atau memperlambat suatureaksi kimia. Sedangkan inhibitor korosiadalah suatu zat kimia, organik danunorganik yang bila ditambahkan kedalamsuatu lingkunganyang korosif, dapatmenurunkan laju penyerangan korosilingkungan itu terhadap suatu logam.

Inhibitor korosi biasanya diukurmelalui efesiensinya, yaitu denganmembandingkan laju korosi dari sistemyang ditinjau. Hal ini dirumuskan :(widharto, 2001 )

..... ( 10 )

Dimana :E = Efesiensi inhibitor

K0 = Laju korosi tanpa inhibitorK1 = Laju korosi dengan inhibitor

Pada praktek penggunaan inhibitor, jumlahyang ditambahkan kedalam suatu sistemadalah sedikit, baik secara kontinyu maupunperiodic menurut selang waktu tertentu.(Dalimunthe, 2004). Jenis inhibitor yangdipelajari adalah Natrium Asetat

(CH3COONa) dengan konsentrasi 0,05 %,0,1 % dan 0,15 %.

HASIL PENELTIAN DANPEMBAHASANVerifikasi Material

Foto mikro dari material yangdigunakan dapat kita lihat pada gambar 3dibawah ini. Dapat kita lihat bahwa strukturmikro dari material tersebut terdiri dariferrit dan perlit yang secara umum dapatterlihat pada baja karbon rendah.Karakteristik mikrostruktur dari materialtersebut merupakan butiran halus ferrit danperlit yang arah orientasinya memanjangsearah pengerolan

Gb. 3 Foto Mikro Material

Hasil dari pengujian komposisi, uji tarik danuji kekerasan dapat kita lihat pada tabeldibawah ini:

Tabel. 2 Perbandingan Komposisi Material Ujimateria

lKomposisi Kimia (wt%)

C Mn Si P S Al Nb V Ni Cr Ti Mo CuMaterial 0.16

60.60

80.26

20.09

40.02

40.04

20.02

20.01

00.06

60.04

50.00

70.06

20.13

3API5L X42

0.29Max

1.25Max

0.35Max

0.04Max

0.05Max

0.04 0.05 0.07 - - - - -

Vol 9 No. 2 Oktober 2014 9

Tabel. 3 Perbandingan Properti Mekanik

MaterialYield Stress

(MPa)Ultimate Stress

(MPa)% Elongation Vickers Hardness

Number (Kg/mm2 )Material Uji 396.0 486.8 16.5 162.3API 5L X42 289 min 413 min 25 min. 230 max

Dari dua tabel perbandingan diatasterlihat bahwa karakteristik material yangdiuji sesuai dengan karakateristik darimaterial pipa API 5L X-42. Hal inimenegaskan bahwa material yangdigunakan adalah benar pipa API 5L X- 42sesuai dengan hasil pengujian yang telahdilakukan.

Analisa Laju KorosiPengujian laju korosi dilakukan

dengan tiga sel elektroda didasarkan padametode eskstrapolasi tafel. Sel tigaelektroda merupakan perangkatlaboratorium baku untuk penelitiankuantitatif terhadap sifat-sifat korosi bahan.

Grafik. 1 Perbandingan PengaruhKonsentrasi Inhibitor Natrium AsetatTerhadap Laju Korosi Internal Pada

Pipa API 5L X-42

Grafik diatas memperlihatkanbahwa penggunaan inhibitor korosi dapatmenurunkan laju korosi internal padamaterial pipa minyak. Laju korosi tanpainhibitor pada material pipa menunjukakannilai 2,64 mmpy, sedangkan dengan adanyapenambahan inhibitor Natrium Asetat nilailaju korosi mengalami penurunan seiringdengan penambahan konsentrasi inhibitor.Penurunan laju korosi mencapai nilaikisaran 0,25 mmpy dengan naiknya 0,005%konsentrasi inhibitor, dengan nilai terendahlaju korosi didapatkan 1,65 mmpy padakonsentrasi 0,15% inhibitor Natrium Asetat.Penurunan laju korosi ini disebabkan karenaadanya asetat sebagai anion yangmengoksidasi sehingga dapat membuatpasif permukaan baja, seperti terlihat padagrafik hasil pengujian korosi dibawah.

Dari grafik diatas terlihat bahwapada pengujian dengan menggunakaninhibitor ( grafik a,b,dan c ) terlihat adanyapembentukan lapisan pasif padapermukaan dikarenakan adanya asetat yangmengoksidasi. Sedangkan pada pengujiantanpa inhibitor ( grafik d ) terlihat bahwatidak terbentuk lapisan pasif, sehingga lajukorosi menjadi lebih cepat.

( a ) ( b )

10 Vol 9 No. 2 Oktober 2014

( c ) ( d )Grafik. 2 hasil Pengujian Korosi

Effesiensi InhibitorInhibitor korosi biasanya diukur

melalui efesiensinya, yaitu denganmembandingkan laju korosi dari sistemyang ditinjau. Hasil pengujian laju korosimengindikasikan adanya pengaruhinhibitor terhadap penurunan laju korosi.

Grafik 3 Efesiensi Inhibitor

Pada grafik diatas dapat kita lihat bahwaeffesiensi inhibitor Natrium Asetatsemakin meningkat seiring dengan naiknyakonsentrasi inhibitor. Hal ini dikarenakanasetat sebagai anion akan mengoksidasipermukaan logam sehingga dapat membuatpasif permukaan baja. Untukmeningkatkan effesiensi dari inhibitorNatrium Asetat kita dapat menaikankonsentrasi inhibitor sesuai dengan trendgrafik yang ada.

KESIMPULAN1. Analisa terhadap material yang

digunakan menunjukan bahwa material

yang digunakan adalah benar pipa API5L X-42.

2. Pengujian Inhibitor terhadap laju korosiinternal pada material pipa minyak API

3. 5L X-42 dengan inhibitor NatriumAsetat memperlihatkan bahwa trendperlindungan terhadap korosi daneffesiensi inhibitor akan naik seiringdengan naiknya konsentrasi NatriumAsetat, dimana pada konsentrasitertinggi pada pengujian 0,15% NatriumAsetat merupakan inhibitor yang palingbaik dalam menghambat laju korosiinternal.

4. Inhibitor natrium asetat dapatmenghambat laju korosi dengan caramengoksidasi sehingga menghasilkanpermukaan pasif pada permukaanlogam.

DAFTAR PUSTAKAASM Handbook, 1992, “CORROSION”,

Metal Handbook, vol. 13API Specification 5L, 1995, “Specification

for Line Pipe”, AMERICANPETROLIUM INSTITUT

Azvedo, C. R. F., Sinatora, A., 2003,“Failure Analisis of a Gas Pipeline”,Sao Paulo, Brazil

Callister, W.D., 2007, “ Material Scienceand Engineering an Introduction 7ed”,Wiley

Vol 9 No. 2 Oktober 2014 11

Dalimunthe, I. S., 2004, “Kimia DariInhibitor Korosi”, Universitas SumatraUtara

Denis, B. M., Randy, E. C., Andrew,H. C.,Donald, H. T., Shreekant, Tony, S.,1994, “Corrosion in The Oil Industry”,Oilfield Review

M., Fajar Sidiq, M., 2013, “Analisa KorosiDan Pengendaliannya”, jurnal foundry,vol.3 no.1

Gordana, M. B., Vera, M. S. Z., Milos, B.D., Biljana, M. A., 2007, “Probabilityof Failure of Thermal Power PlantBoiler Tubing System Due toCorrosion”, FME Belgrade, Vol.35,No.1.

John S. Smart, Thomas, P., 2004, “InternalCorrosion Measurement EnhancesPipeline Intergrity”, Pipeline and GasJournal

Jones, D.A., 1991, “Principle andPrevention of Corrosion”, Mc. MillanPublishing Company, New York

Ozman Zuas, 2003, “Inhibisi Korosi BesiDengan Inhibitor Natrium Nitrit DalamAir Laut : Pengaruh Konsentrasi danpH”, Widyariset, Vol.4

Pratikno, H., 2006, “Pengaruh InhibitorTerhadap Korosi Internal PadaMaterial Pipa Migas”, Jurnal TeknikMesin Vol. 7 No. 1

Roberge, P. R., 1999, “Handbook ofCorrosion Engineering”, McGraw-HillCompanies, Inc., New York

Trethewey, K. R. & Chamberlain, J., 1991,“Korosi Untuk Mahasiswa Sains danRekayasa” , PT. Gramedia PustakaUtama, Jakarta

Uhlig. H.M., 2000, “Uhlig`s CorrosionHandbook, Second Edition”, JohnWiley & Sons, Inc.

Widharto, S., 2001, “Karat danPencegahannya”, P.T. PradnyaParamita Jakarta