http://www.youtube.com/watch?v=6M4Lglgrjvs

KOROSI PADA LOGAM DAN PENCEGAHANNYA

KOROSI PADA LOGAM DAN PENCEGAHANNYA

1.                  Pengertian Korosi

Korosi adalah reaksi redoks antara suatu logam dengan senyawa lain yang terdapat di lingkungannya (misal air dan udara) dan menghasilkan senyawa yang tidak dikehendaki. Peristiwa korosi kita kenal dengan istilah perkaratan. Korosi ini telah mengakibatkan kerugian bermilyar rupiah setiap tahunnya. Biasanya logam yang paling banyak mengalami korosi adalah besi.

Korosi terjadi melalui reaksi redoks, di mana logam mengalami oksidasi, sedangkan oksigen mengalami reduksi. Karat logam umumnya berupa oksida atau karbonat. Karat pada besi berupa zat yang berwarna cokelat-merah dengan rumus kimia Fe2O3·xH2O. Oksida besi (karat) dapat mengelupas, sehingga secara bertahap permukaan yang baru terbuka itu mengalami korosi. Berbeda dengan aluminium, hasil korosi berupa Al2O3 membentuk lapisan yang melindungi lapisan logam dari korosi selanjutnya. Hal ini dapat menerangkan mengapa panic dari besi lebih cepat rusak jika dibiarkan, sedangkan panci dari aluminium lebih awet.

2.                  Faktor-faktor yang mempercepat korosi

a) Air dan kelembaban udara

Dilihat dari reaksi terjadinya proses korosi, air merupakan faktor penting dalam proses korosi. Udara yang banyak mengandung uap air (lembap) akan mempercepat juga proses berlangsungnya korosi.

b) Elektrolit

Asam atau garam (elektrolit) merupakan media yang baik untuk melangsungkan transfer muatan, sehingga elektron lebih mudah untuk diikat oleh oksigen di udara. Air laut dan air hujan merupakan penyebab korosi yang utama, sebab air hujan banyak mengandung asam, sedangkan air laut banyak mengandung garam.

c) Permukaan logam yang tidak rata

Permukaan logam yang tidak rata memudahkan terjadinya kutub - kutub muatan yang akhirnya berperan sebagai anode atau katode. Permukaan logam yang licin dan bersih akan menyebabkan korosi sulit terjadi.

d) Terbentuknya sel elektrokimia

Korosi akan sangat cepat terjadi pada logam yang potensialnya rendah. Bila dua logam yang berbeda potensial bersinggungan dan terjadi pada lingkungan berair atau lembap maka akan dapat terjadi sel elektrokimia secara langsung, sehingga logam yang potensialnya rendah akan segera melepas elektron bila bersentuhan dengan logam yang potensialnya lebih tinggi dan akan mengalami oksidasi oleh 02 dari udara.

3.         Jenis-jenis korosi yaitu:

1. Korosi merata (general)

Merupakan korosi yang terjadi pada suatu logam secara menyeluruh, sebagai contoh: korosi yang terjadi pada tiang-tiang penyangga pada penambangan lepas pantai.

2. Korosi sumuran (pitting corrosion)

Adalah korosi lokal yang secara secara selektif menyerang bagian permukaan logam yang selaput pelindungnya tergores atau retak akibat perlakuan mekanik atau mempunyai tonjolan akibat dislokasi atau mempunyai
komposisi heterogen dengan adanya inklusi, segregasi dan presipitasi.

3. Korosi arus liar (stray-current corrosion)

Adalah korosi yang disebabkan oleh adanya arus konvensional yang mengalir dalam arah berlawanan dengan aliran elektron, besarnya dipengaruhi oleh besar kecilnya arus dari luar.

4. Korosi celah

Adalah korosi yang terjadi karena sebagian permukaan logam terhalang dari lingkungan dibanding bagian lain logam yang menghadapi elektrolit dalam volume yang besar.

5. Korosi logam tak sejenis (galvanik)

Adalah korosi yang disebabkan adanya dua logam tak sejenis (dissimilar metals) yang bergandengan (coupled) membentuk sebuah sel korosi basah sederhana.

6. Korosi erosi

Adalah korosi yang disebabkan akibat gerak relatif antara elektrolit dan permukaan logam. Korosi ini biasanya disebabkan karena terjadinya proses- proses elektrokimia dan oleh efek-efek mekanik seperti abrasi dan gesekan.

7. Korosi intergranuler

Korosi ini terjadi bila daerah batas butir terserang akibat adanya endapan di dalamnya, endapan tersebut berasal dari bahan-bahan asing yang terdapat dalam struktur logam. Bahan-bahan tersebut yaitu logam antara dan senyawa.

8. Korosi tegangan (stress corrosion)

Logam yang mengalami beban dinamis yang berulang-ulang lama kelamaan akan patah, patahnya logam ini dapat dipercepat bila terdapatnya korosi pada logam tersebut.

9. Korosi batas butir

Adalah korosi yang disebabkan oleh ketidaksesuaian struktur kristal pada batas butir yang memiliki kedudukan atom-atom secara termodinamika yang kurang mantap dibandingkan atom-atom pada kedudukan kisi sempurna.

10. Korosi pelepasan atau bobolan (breakaway corrosion)

Adalah korosi yang disebabkan oleh faktor-faktor yang tidak nampak secara bersamaan. Faktor-faktor tersebut yaitu temperatur, komposisi gas, tekanan gas, komposisi logam, bentuk komponen dan finishing permukaan.

11. Korosi panas (hot corrosion)

Korosi panas yang terjadi pada turbin gas disebabkan oleh kombinasi antara oksidasi dan reaksi-reaksi dengan belerang, natrium, vanadium dan pengotor- pengotor lain yang terdapat di udara dan bahan bakar.

4.         Cara memperlambat korosi

1. Mengontrol atmosfer agar tetap lembap dan banyak oksigen

Hal ini bisa dilakukan, misalnya dengan membuat lingkungan udara bebas dari oksigen dengan cara mengalirkan gas C02. .

2. Mencegah logam bersinggungan dengan oksigen di udara

Pencegahan cara ini dapat dilakukan dengan:

1)  Mengecat, melapisi dengan plastik, memberi minyak

2) Galvanisasi (penyalutan), melapisi dengan zink (contohnya: atap seng)
Elektroplating, melapisi dengan logam nikel (veernikel), kromium (veerkrom), melapisi dengan timah (contohnya: kaleng biskuit), melapisi dengan timbal (pipa air minum).

3) Sherardizing, mereaksikan dengan asam fosfat sehingga permukaan besi tertutup dengan fosfat (Fe2(P04)3). Contohnya pada badan (body) mobil.

3. Perlindungan katodik

Pencegahan dengan cara ini dilakukan dengan cara menhubungkan logam yang ingin dilindungi dari korosi dengan logam yang mempunyai potensial elektrode sangat rendah (Mg) sebagai logam pelindung, sehingga jika terjadi oksidasi, logam yang dilindungi akan segera menarik elektron dari logam pelindung dan oksidasi akan berlangsung pada logam pelindung tersebut.

4. Pada pembuatan logam diusahakan agar zat-zat yang dicampurkan tersebar secara homogen dalam logam tersebut.

5. Dengan mengorbankan anode untuk melindungi katode.

Pencegahan dengan cara ini dilakukan dengan cara menghubungkan logam yang ingin dilindungi dari korosi dengan logam yang mempunyai potensial elektrode sangat rendah (Mg) sebagai logam pelindung sehingga bila terjadi oksidasi logam yang dilindungi akan segera menarik elektron dari logam pelindung dan oksidasi akan berlangsung pada logam pelindung tersebut.

5.      Cara Pencegahan Korosi

Korosi atau perkaratan sangat lazim terjadi pada besi.  Besi merupakan logam yang mudah berkarat.  Karat besi merupakan zat yang dihasilkan pada peristiwa korosi, yaitu berupa zat padat berwarna coklat kemerahan yang bersifat rapuh serta berpori.  Rumus kimia dari karat besi adalah Fe₂O₃.xH₂O.  Bila dibiarkan, lama kelamaan besi akan habis menjadi karat.

Dampak dari peristiwa korosi bersifat sangat merugikan.  Contoh nyata adalah keroposnya jembatan, bodi mobil, ataupun berbagai konstruksi dari besi lainnya.Siapa di antara kita tidak kecewa  bila bodi mobil kesayangannya tahu-tahu sudah keropos karena korosi.  Pasti tidak ada.  Karena itu, sangat penting bila kita sedikit tahu tentang apa korosi itu, sehingga bisa diambil langkah-langkah antisipasi.

Peristiwa korosi sendiri merupakan proses elektrokimia, yaitu proses (perubahan / reaksi kimia) yang melibatkan adanya aliran listrik.  Bagian tertentu dari besi berlaku sebagai kutub negatif (elektroda negatif, anoda), sementara bagian yang lain sebagai kutub positif (elektroda positif, katoda).  Elektron mengalir dari anoda ke katoda, sehingga terjadilah peristiwa korosi.

Ion besi (II)yang terbentuk pada anoda selanjutnya teroksidasi menjadi ion besi (III) yang kemudian membentuk senyawa oksida terhidrasi (karat besi), Fe₂O₃.xH₂O.

Dari reaksi terlihat bahwa korosi melibatkan adanya gas oksigen dan air.  Karena itu, besi yang disimpan dalam udara yang kering akan lebih awet bila dibandingkan ditempat yang lembab.  Korosi pada besi ternyata dipercepat oleh beberapa faktor, seperti tingkat keasaman, kontak dengan elektrolit, kontak dengan pengotor, kontak dengan logam lain yang kurang aktif (logam nikel, timah, tembaga), serta keadaan logam besi itu sendiri (kerapatan atau kasar halusnya permukaan).

5.1. Pencegahan korosi didasarkan pada beberapa prinsip berikut :

a. Pengecatan

Fungsi pengecatan adalah untuk melindungi besi kontak dengan air dan udara. Cat yang mengandung timbal dan seng akan lebih melindungi besi terhadap korosi. Pengecatan harus sempurna karena jika terdapat bagian yang tidak tertutup oleh cat, maka besi di bawah cat akan terkorosi. Pagar bangunan dan jembatan biasanya dilindungi dari korosi dengan pengecatan.

Cromium Plating membuat bumper mobil tahan karat

 b. Dibalut plastik

Plastik mencegah besi kontak dengan air dan udara. Peralatan rumah tangga biasanya dibalut plastik untuk menghindari korosi.

c. Pelapisan dengan krom (Cromium plating)

Krom memberi lapisan pelindung, sehingga besi yang dikrom akan menjadi mengkilap. Cromium plating dilakukan dengan proses elektrolisis. Krom dapat memberikan perlindungan meskipun lapisan krom tersebut ada yang rusak. Cara ini umumnya dilakukan pada kendaraan bermotor, misalnya bumper mobil.

d. Pelapisan dengan timah (Tin plating )

Timah termasuk logam yang tahan karat. Kaleng kemasan dari besi umumnya dilapisi dengan timah. Proses pelapisan dilakukan secara elektrolisis atau elektroplating. Lapisan timah akan melindungi besi selama lapisan itu masih utuh. Apabila terdapat goresan, maka timah justru mempercepat proses korosi karena potensial elektrode besi lebih positif dari timah.

e. Pelapisan dengan seng (Galvanisasi)

Seng dapat melindungi besi meskipun lapisannya ada yang rusak. Hal ini karena potensial elektrode besi lebih negative daripada seng, maka besi yang kontak dengan seng akan membentuk sel elektrokimia dengan besi sebagai katode. Sehingga seng akan mengalami oksidasi, sedangkan besi akan terlindungi.

f. Pengorbanan anode (Sacrificial Anode)

Perbaikan pipa bawah tanah yang terkorosi mungkin memerlukan perbaikan yang mahal biayanya. Hal ini dapat diatasi dengan teknik sacrificial anode, yaitu dengan cara menanamkan logam magnesium kemudian dihubungkan ke pipa besi melalui sebuah kawat. Logam magnesium itu akan berkarat, sedangkan besi tidak karena magnesium merupakan logam yang aktif (lebih mudah berkarat).

g. Mencegah kontak dengan oksigen dan/atau air

Korosi besi memerlukan oksigen dan air. Bila salah satu tidak ada, maka peristiwa korosi tidak dapat terjadi.  Korosi dapat dicegah dengan melapisi besi dengan cat, oli, logam lain yang tahan korosi (logam yang lebih aktif seperti seg dan krom).  Penggunaan logam lain yang kurang aktif (timah dan tembaga) sebagai pelapis pada kaleng bertujuan agar kaleng cepat hancur di tanah. Timah atau tembaga bersifat mampercepat proses korosi.

h. Perlindungan katoda (pengorbanan anoda)

Besi yang dilapisi atau dihubugkan dengan logam lain yang lebih aktif akan membentuk sel elektrokimia dengan besi sebagai katoda.  Di sini, besi berfungsi hanya sebagai tempat terjadinya reduksi oksigen. Logam lain berperan sebagai anoda, dan mengalami reaksi oksidasi.  Dalam hal ini besi, sebagai katoda, terlindungi oleh logam lain (sebagai anoda, dikorbankan).  Besi akan aman terlindungi selama logam pelindungnya masih ada / belum habis.  Untuk perlindungan katoda pada sistem jaringan pipa bawah tanah lazim digunakan logam magnesium, Mg.  Logam ini secara berkala harus dikontrol dan diganti.

i. Membuat alloy atau  paduan logam yang bersifat tahan karat, misalnya besi dicampur dengan logam Ni dan Cr menjadi baja stainless (72% Fe, 19%Cr, 9%Ni). 

Logam Ferro

Logam Ferro

Logam ferro adalah suatu logam paduan yang terdiri dari campuran unsur karbon dengan besi. Untuk menghasilkan suatu logam paduan yang mempunyai sifat yang berbeda dengan besi dan karbon maka dicampur dengan bermacam-macam logam lainnya. Logam ferro terdiri dari komposisi kimia yang sederhana antara besi dengan karbon. Masuknya unsur kimia ke dalam besi dapat dilakukan dengan berbagai cara. Adapun jenis-jenis logam ferro antara lain:

a.       Besi Tuang

Komposisinya yaitu campuran besi dan karbon. Kadar karbon sekitar 4%, sifatnya rapuh tidak dapat ditempa, baik untuk dituang, liat dalam pemadatan, lemah dalam tegangan. Digunakan untuk membuat alas mesin, meja perata, badan ragum, bagian-bagian mesin bubut, blok silinder, dan cincin torak.

b.      Besi Tempa

Komposisi besi tempa terdiri dari 99% besi murni, sifat dapat ditempa, liat, dan tidak dapat dituang. Besi tempa antara lain dapat digunakan untuk membuat rantai jangkar, kait keran, dan landasan kerja pelat.

c.       Baja Lunak

Komposisi campuran besi dan karbon, kadar karbon 0,1%-0,3%, mempunyai sifat dapat ditempa dan liat. Digunakan untuk membuat mur, sekrup, pipa, dan keperluan umum dalam pembangunan.

d.      Baja Karbon Sedang

Komposisi campuran besi dan karbon, kadar karbon 0,4%-0,6%. Sifat lebih kenyal daripada yang keras. Digunakan untuk membuat benda kerja tempa berat, poros, dan rel baja.

e.       Baja Karbon Tinggi

Komposisi campuran besi dan karbon, kadar karbon 0,7%-1,5%. Sifat dapat ditempa, dapat disepuh keras, dan dimudakan. Digunakan untuk membuat kikir, pahat, gergaji, tap, stempel, dan alat mesin bubut.

f.        Baja Karbon Tinggi dengan Campuran

Komposisi baja karbon tinggi ditambah nikel atau kobalt, khrom, atau tungsten. Sifat rapuh, tahan suhu tinggi tanpa kehilangan kekerasan, dapat disepuh keras, dan dimudakan. Digunakan untuk membuat mesin bubut dan alat-alat mesin.

Pengelompokan Baja

1)            Baja Karbon

Baja karbon adalah paduan besi karbon di mana unsure karbon sangat menentukan sifat-sifatnya, sedang unsur-unsur paduan lainnya yang biasa terkandung di dalamnya terjadi karena proses pembuatannya. Sifat baja karbon biasa ditentukan oleh persentase karbon dan mikrostruktur.

2)            Baja Paduan

Baja paduan adalah baja yang mengandung sebuah unsur lain atau lebih dengan kadar yang berlebih daripada karbon biasanya dalam baja karbon.

Menurut kadar unsur paduan, baja paduan dapat dibagi ke dalam dua golongan yaitu baja paduan rendah dan baja paduan tinggi. Baja rendah unsur paduannya di bawah 10% sedangkan baja paduan tinggi di atas 10%.

3)            Baja Khusus

Baja khusus mempunyai unsur-unsur paduan yang tinggi karena pemakaian-pemakaian yang khusus. Baja khusus yaitu baja than karat, baja tahan panas, baja perkakas, baja listrik.

Unsur utama dari baja tahan karat adalah Khrom sebagai unsure terpenting untuk memperoleh sifat tahan terhadap korosi. Baja tahan karat ada tiga macam menurut strukturnya yaitu baja tahan karat feritis, baja tahan karat martensitas dan austenitis.

Baja tahan panas, tahan terhadap korosi. Baja ini harus tahan korosi pada suhu lingkungan lebih tinggi atau oksidasi.

Baja perkakas adalah baja yang dibuat tidak berukuran besar tetapi memegang peranan dalam industri-industri. Unsure-unsur paduan dalam karbitnya diperlukan untuk memperoleh sifat-sifat tersebut dan kuat pada temperature tinggi.

Baja listrik banyak dipakai dalam bidang elektronika.

Non Destrtructive Testing (NDT)

Non Destrtructive  Testing (NDT)

Non destrtructive testing (NDT) adalah aktivitas tes atau inspeksi terhadap suatu benda untuk mengetahui adanya cacat, retak, atau discontinuity lain tanpa merusak benda yang kita tes atau inspeksi. Pada dasarnya, tes ini dilakukan untuk menjamin bahwa material yang kita gunakan masih aman dan belum melewati damage tolerance. NDT dilakukan paling tidak sebanyak dua kali. Pertama, selama dan diakhir proses fabrikasi, untuk menentukan suatu komponen dapat diterima setelah melalui tahap-tahap fabrikasi. NDT ini dijadikan sebagai bagian dari kendali mutu komponen. Kedua, NDT dilakukan setelah komponen digunakan dalam jangka waktu tertentu. Tujuannya adalah menemukan kegagalan parsial sebelum melampaui damage tolerance-nya. Metode utama Non Destructive Testing meliputi:

1.      Magnetic Particle

2.      Liquid Penetrant Test

3.      Eddy Curent

4.      Radiography

5.      Ultrasonic

6.      Acoustic Emissior

Berhubung Bapak Dosen hanya memberikan tugas berdasarkan digit terakhir dari NIM apakah ganjil atau genap (NIM saya terakhir 1 berarti ganjil) maka saya hanya mengerjakan soal yang berada dinomor ganjil (1,3 & 5).

1.      Magnetic Particle

Dengan menggunakan metode ini, cacat permukaan (surface) dan bawah permukaan (subsurface) suatu komponen dari bahan ferromagnetik dapat diketahui. Prinsipnya adalah dengan memagnetisasi bahan yang akan diuji. Adanya cacat yang tegak lurus arah medan magnet akan menyebabkan kebocoran medan magnet. Kebocoran medan magnet ini mengindikasikan adanyacacat pada material. Cara yang digunakan untuk memdeteksi adanya kebocoran medan magnetadalah dengan menaburkan partikel magnetik dipermukaan. Partikel-partikel tersebuat akan berkumpul pada daerah kebocoran medan magnet. Kelemahannya metode ini hanya bisa diterapkan untuk material ferromagnetik. Selain itu, medan magnet yang dibangkitkan harus tegak lurus atau memotong daerah retak serta diperlukan demagnetisasi di akhir inspeksi.

2.      Eddy Current

Inspeksi ini memanfaatkan prinsip elektromagnet. Prinsipnya, arus listrik dialirkan pada kumparan untuk membangkitkan medan magnet didalamnya. Jika medan magnet ini dikenakan pada benda logam yang akan diinspeksi, maka akan terbangkit arus Eddy. Arus Eddy kemudian menginduksi adanya medan magnet. Medan magnet pada benda akan berinteraksi dengan medan magnet pada kumparan dan mengubah impedansi bila ada cacat. Kelemahan dari metode ini yaitu hanya dapat diterapkan pada permukaan yang dapat dijangkau. Selain itu metode ini juga hanya diterapkan pada bahan logam saja.

Metode Edy current, untuk pemeriksaan material logam :

●Pemeriksaan komponen pesawat terbang

●Pemeriksaan heat exchanger 

●Pemeriksaan metal tipis

●Pemeriksaan pembungkus beton

●Pengujian Tak Merusak (Non-Destructive)

*Pengukuran Tahanan Isolasi

*Pengukuran Faktor Daya Dielektrik

*Pengukuran Korona

3.      Ultrasonic

Prinsip yang digunakan adalah prinsip gelombang suara. Gelombang suara yang dirambatkan pada spesimen uji dan sinyal yang ditransmisi atau dipantulkan diamati dan interpretasikan. Gelombang ultrasonic yang digunakan memiliki frekuensi 0.5 ± 20 MHz. Gelombang suara akan terpengaruh jika ada void, retak, atau delaminasi pada material. Gelombang ultrasonic ini dibnagkitkan oleh tranducer dari bahan piezoelektri yang dapat menubah energi listrik menjadi energi getaran mekanik kemudian menjadi energi listrik lagi.

Metoda ultrasonik, untuk pemeriksaan material steel dan beton

●Pemeriksaan las, forging, casting dan fabrikasi

●Pemeriksaan beton, homogenitas, strength beton, retak, tulangan dan

   keropos

●Pemeriksaan komponen alat berat, mesin presisi

●Pemeriksaan steel structure, civil engineering

●Pemeriksaan pressure vessel, nozzle.