Handout Jenis - Jenis Korosi 5t4h69

HANDOUT SMK PENERBANGAN AAG ADISUTJIPTO MENERAPKAN MENGIDENTIFIKASI JENISPENGGUNAAN AIRCRAFT JENIS CORROTION MATERIAL

KODE

I.

INDIKATOR a. Mengidentifikasi macam-macam korosi berdasarkan bentuknya. b. Menjelaskan penyebab terjadinya korosi.

II.

TUJUAN a. Siswa dapat mengidentifikasi macam-macam korosi berdasarkan bentuknya. b. Siswa dapat menjelaskan penyebab terjadinya korosi

III.

MATERI JENIS – JENIS KOROSI

Korosi (Kennet dan Chamberlain, 1991) adalah penurunan mutu logam akibat reaksi elektro kimia dengan lingkungannya. Korosi atau pengkaratanmerupakan fenomena kimia pada bahan – bahan logam yang pada dasarnyamerupakan reaksi logam menjadi ion pada permukaan logam yang kontaklangsung dengan lingkungan berair dan oksigen. Contoh yang paling umum, yaitu kerusakan logam besi dengan terbentuknya karat oksida. Dengan demikian ada dua macam yang perlu diperhatikan, pada korosi ini, yaitu: a. Metalurgi, adalah bahan logam yang bersangkutan. b. Lingkungan, yang dapat berupa padat, cair dan gas.

1.

Faktor Metalurgi

Faktor metalurgi adalah pada material itu sendiri. Apakah suatu logam dapat tahan terhadap korosi, berapa kecepatan korosi yang dapat terjadi pada suatu kondisi, jenis korosi apa yang paling mudah terjadi, dan lingkungan apa yang dapat menyebabkan terkorosi, ditentukan dari faktor metalurgi tersebut. Yang termasuk dalam faktor metalurgi antara lain :

a. Jenis logam dan paduannya Pada lingkungan tertentu, suatu logam dapat tahan tehadap korosi. Sebagai contoh, aluminium dapat membentuk lapisan pasif pada lingkungan tanah dan air biasa, sedangkan Fe, Zn, dan beberapa logam lainnya dapat dengan mudah terkorosi. b. Morfologi dan homogenita Bila suatu paduan memiliki elemen paduan yang tidak homogen, maka paduan tersebut akan memiliki karakteristik ketahanan korosi yagn berbeda-beda pada tiap daerahnya. c. Perlakuan panas Logam yang di-heat treatment akan mengalami perubahan struktur kristal atau perubahan fasa. Sebagai contoh perlakuan panas pada temperatur 500-800 0C terhadap baja tahan karat akan menyebabkan terbentuknya endapan krom karbida pada batas butir. Hal ini dapat menyebabkan terjadinya korosi intergranular pada baja tersebut. Selain itu, beberapa proses heat treatment menghasilkan tegangan sisa. Bila tegangan sisa tesebut tidak dihilangkan, maka dapat memicu tejadinya korosi retak tegang. d. Sifat mampu fabrikasi dan pemesinan Merupakan suatu kemampuan material untuk menghasilkan sifat yang baik setelah proses fabrikasi dan pemesinan. Bila suatu logam setelah fabrikasi memiliki tegangan sisa atau endapan inklusi maka memudahkan terjadinya retak.

2.

Faktor Lingkungan

Faktor-faktor lingkungan yang dapat mempengaruhi korosi antara lain: a. Komposisi kimia Ion-ion tertentu yang terlarut di dalam lingkungan dapat mengakibakan jenis korosi yang berbeda-beda. Misalkan antara air laut dan air tanah memiliki sifat korosif yang berbeda dimana air laut mengandung ion klor yang sangat reaktif mengakibatkan korosi. Gambar berikut menunjukkan pengaruh komposisi elemen paduan terhadap ketahan korosi terhadap paduan tembaga.

Gambar 1. pengaruh komposisi elemen paduan terhadap ketahan korosi terhadap paduan tembaga.

b. Konsentrasi Konsentrasi dari elektrolit atau kandungan oksigen akan mempengaruhi kecepatan korosi yang terjadi. Pengaruh konsentrasi elektrolit terlihat pada laju korosi yang berbeda dari besi yang tercelup dalam H2SO4 encer atau pekat, dimana pada larutan encer, Fe akan mudah larut dibandingkan dalam H2SO4 pekat. Pengaruh konsentrasi terhadap laju korosi dapat dilihat pada gambar berikut.

Gambar 2. Pengaruh konsentrasi terhadap laju korosi Suatu logam yang berada pada lingkungan dengan kandungan O2 yang berbeda akan terbagi menjadi dua bagian yaitu katodik dan anodik. Daerah anodik terbentuk pada media dengan konsentrasi O2 yang rendah dan katodik terbentuk pada media dengan konsentrasi O2 yang tinggi.

c. Temperatur Pada lingkungan temperatur tinggi, laju korosi yang terjadi lebih tinggi dibandingkan dengan temperatur rendah, karena pada temperatur tinggi kinetika reaksi kimia akan meningkat. Semakin tinggi temperatur, maka laju korosi akan semakin meningkat, namun menurunkan kelarutan oksigen. Sehingga pada suatu sistem terbuka, diatas suhu 800C, laju korosi akan mengalami penurunan karena oksigen akan keluar sedangkan pada suatu sistem tertutup, laju korosi akan terus menigkat karena adanya oksigen yang terlarut.

Gambar 3. Laju korosi d. Gas, cair atau padat Kandungan kimia di medium cair, gas atau padat berbeda-beda. Misalkan pada gas, bila lingkungan mengandung gas asam, maka korosi akan mudah terjadi (contohnya pada pabrik pupuk). Kecepatan dan penanganan korosi ketiga medium tersebut juga dapat berbeda-beda. Untuk korosi di udara, proteksi katodik tidak dapat dilakukan, sedangkan pada medium cair dan padat memungkinkan untuk dilakukan proteksi katodik. e. Kondisi biologis Mikroorganisme sepert bakteri dan jamur dapat menyebabkan terjadinya korosi mikrobial terutama sekali pada material yang terletak di tanah. Keberadaan mikroorganisme sangat mempengaruhi konsentrasi oksigen yang mempengaruhi kecepatan korosi pada suatu material.

Adapun syarat-syarat dimana suatu proses korosi terdapat: a. Anoda, tempat terjadinya reaksi oksidasi dimana ion negatif berkumpul. Anoda biasanya terkorosi dengan melepas elektron-elektron dari atom-atom logam netral untuk membentuk ion-ion yang bersangkutan. Ion-ion ini dapat tetap tinggal dalam larutan atau bereaksi membentuk hasil korosi yang tidak larut. Reaksi ini bisa menghalangi pelarutan logam lebih lanjut yang disebut pemasifan dimana reaksi korosi berhenti. Reaksi korosi logam M biasanya dinyatakan dalam persamaan: M → Mz+ + zeDengan banyak elektron yang diambil dari masing-masing atom yang ditentukan oleh valensi logam yang bersangkutan. Umumnya z= 1, 2, atau 3. b. Katoda, tempat terjadinya reaksi reduksi dimana ion positif berkumpul. Pada katoda biasanya tidak mengalami korosi, walaupun demikian akan mengalami kerusakan dalam kondisi tertentu. Dua reaksi penting yang umum terjadi pada katoda, tergantung pH larutan yangbersangkutan, adalah: pH < 7 :

H+ + e- → H (atom) 2H

pH ≥ 7 : 2H2O + O2 + 4e-

→ H2 → 4OH-

c. Media elektrolit, sebagai penghantar elektron antara katoda dan anoda. Bersifat menghantarkan listrik d. Adanya arus listrik akibat pergerakan elektron.

Gambar 4. Proses terjadinya pengkorosian logam

Korosi logam adalah salah satu masalah yang paling penting yang dihadapi oleh kelompok industri maju. Pengaruh korosi dapat terlihat (pembentukan karat pada permukaan besi) dan tidak terlihat (keretakan serta terjadinya pengurangan kekuatan logam di bawah permukaan). Penanganan masalah - masalah tersebut menyangkut beberapa aspek, yaitu : a. Masalah Ekonomi. b. Ilmu dan Teknologi. c. Keselamatan.

A. MENURUT JENIS KERUSAKANNYA. Dapat diklasifikasikan dalam: a. Uniform Corrosion. Korosi merata ke

seluruh

permukaan

bahan

(logam). Serangan korosi yang merata diseluruh permukaan logam. Korosi merata umumnya terjadi pada permukaan - permukaan logam yang memiliki komposisi kimia sejenis atau memiliki mikro struktur sejenis. b. Piitng Corrosion (Korosi lubang) : Serangan korosi yang membentuk lubang. Korosi lubang biasanya merupakan hasil dari aksi sel korosi autokatalitik setempat. Kondisi korosi yang dihasilkan di dalam lubang cenderung mempercepat proses korosi. c. Crevie Corrosion (Korosi celah) : Serangan korosi pada celah-celah yang umumnya terjadi karena adanya jebakan air atau elektrolit diantara celah, sambungan dan sebagainya. d. Galvanic Corrosion (Korosi galbani) : Serangan korosi yang terjadi apabila dua logam yang berbeda dihubungkan satu dengan yang lain. Logam yang kurang mulia akan bertindak sebagai anoda dan yang lebih mulia sebagai katoda. Kecenderungan terkorosi tergantung pada jenis logam yang berkontak dan luas permukaan daerah katoda dan anodanya. e. Selective Corrosion : Serangan korosi yang bersifat selektif. Paduan yang terdiri dari unsur-unsur yang memiliki aktifitas elektrokimia jauh berbeda akan mudah terpengarah oleh korosi selektif. f. Intergranular Corrosion (Korosi antar kristal) : Serangan korosi yang terjadi pada batas kristal (butir) dari suatu logam/paduan karena paduan yang kurang sempurna (ada kotoran yang masuk) atau adanya gas hidrogen atau oksigen yang masuk pada batas kristal/butir.

g. Korosi erosi : korosi yang terbentuk ketika logam terserang akibat gerak relative antara elektroit dan permukaan logam. Korosi ini terutama di akibatkan oleh efek-efek mekanik seperti pengausan, abrasi dan gesekan. Logam-logam lunak sangat mudah terkena korosi jenis ini, misalnya, tembaga, kuningan, aluminium murni dan timbal. Selain itu logam-logam lain juga rentan terhadap korosi ini, tetapi dalam kondisi-kondisi aliran tertentu. Mekanisme korosi tidak terlepas dari reaksi elektro kimia. Reaksi elektrokimia melibatkan perpindahan elektron-elektron. Perpindahan elektron merupakan hasil reaksi redoks (reduksi-oksidasi). Mekanisme korosi melalui reaksi elektrokimia melibatkan reaksi anodik di daerah anodik. Reaksi anodik (oksidasi) diindikasikan melalui peningkatan valensi atau produk elektron-elektron. Reaksi anodik yang terjadi pada proses korosi logan yaitu: M → Mn+ + neProses korosi dari logam M adalah proses oksidasi logam menjadi satu ion (n+) dalam pelepasan elektron n elektron. Harga dari n bergantung dari sifat logam sebagai contoh besi: Fe → Fe2+ + 2e Reaksi katodik juga berlangsung di proses korosi. Reaksi katodik diindikasikan melalui penurunan nilai valensi atau konsumsi elektron-elektron yang dihasilkan dari reaksi anodik. Reaksi katodik terletak di daerah katoda. Beberapa jenis reaksi katodik yang terjadi selama proses korosi logam yaitu: Pelepasan gas hidrogen

: 2H- + 2e → H2

Reduksi oksigen

: O2 + 4H- + 4e → 2H2O

Reduksi ion logam

: Fe3+ + e → Fe2+

Pengendapan logam

: 3Na+ + 3e → 3Na

Reduksi ion hidrogen

: O2 + 4H+ + 4e → 2H2O O2 + 2H2O + 4e → 4OH-

Reaksi katodik dimana oksigen dari udara akan larut dalam larutan terbuka (NaCl.H2O). Reaksi korosi tersebut sebagai berikut: Fe3+ + O2- → Fe2O3 Peristiwa korosi pada struktur pipa, baik yang terjadi dilingkungan tanah dan air harus melibatkan syarat-syarat diatas. Peristiwa korosi pada struktur pipa memiliki reaksi anoda dan katoda: Reaksi anodik

: Fe → Fe2+ + 2e-

Reaksi katodik

: O2 + 2H2O + 4e- → 4OH-

Reaksi keseluruhan

: 2Fe + O2 + 2H2O → 2Fe2+ + 4OH- = 2Fe(OH)2

Pada reaksi anodik dan katodik melibatkan elektron. Reaksi anodik adalah reaksi perubahan logam baja menjadi ion Fe2+ dengan melepas 2 elektron dimana terjadi penambahan bilangan oksidasi dari 0 menjadi 2, sedangkan reaksi katodik reaksi pelarutan O2 didalam air menjadi ion OH dengan membutuhkan 4 elektron dimana terjadi pengurangan bilangan oksidasi 0 menjadi -4. Elektron ini akan mengalir dari reaksi anodik meniju reaksi katodik untuk mencapai kesetimbangan yang dinamis. Pergerakan elektron ini mengakibatjan terjadinya arus listrik yang arahnya berlawanan dengan arah aliran elekron. Arah aliran elektron berasal dari anoda menuju katoda sehingga arah aliran arus listrik berasal dari katoda menuju anoda.

B. PERHITUNGAN LAJU KOROSI Laju korosi adalah kecepatan rambatan atau kecepatan penurunan kualitas bahan terhadap waktu. Menghitung laju korosi pada umumnya menggunakan 2 cara yaitu: a. Metode Kehilangan Berat (Weight Loss) Metode

kehilangan

berat

adalah

perhitungan

laju

korosi

dengan

mengukur kekurangan berat akibat korosi yang terjadi.Metode ini menggunakan jangka waktu penelitian hingga mendapatkan jumlah kehilangan akibat korosi yang terjadi. Untuk mendapatkan jumlah kehilangan berat akibat korosi digunakan rumus sebagai berikut:

Mpy

: mils per year (seper seribu inci per tahun)

W

: weight loss (mg)

D

: density of specimen (g/cm2)

A

: area of specimen (in2)

T

: eksposure time (hour)

Metode ini adalah mengukur kembali berat awal dari benda uji (objek yang ingin diketahui laju korosi yang terjadi padanya), kekurangan berat dari pada berat awal merupakan nilai kehilangan berat. Kekurangan berat dikembalikan kedalam rumus untuk mendapatkan laju kehilangan beratnya.

Metode ini bila dijalankan dengan waktu yang lama dan suistinable dapat dijadikan acuan terhadap kondisi tempat objek diletakkan (dapat diketahui seberapa korosif daerah tersebut) juga dapat dijadikan referensi untuk treatment yang harus diterapkan pada daerah dan kondisi tempat objek tersebut. b. Metode Elektrokimia Metode elektrokimia adalah metode mengukur laju korosi dengan mengukur beda potensial objek hingga didapat laju korosi yang terjadi, metode ini mengukur laju korosi pada saat diukur saja dimana memperkirakan laju tersebut dengan waktu yang panjang (memperkirakan walaupun hasil yang terjadi antara satu waktu dengan eaktu lainnya berbeda). Kelemahan metode ini adalah tidak dapat menggambarkan secara pasti laju korosi yang terjadi secara akurat karena hanya dapat mengukur laju korosi hanya pada waktu tertentu saja, hingga secara umur pemakaian maupun kondisi untuk dapat ditreatmen tidak dapat diketahui. Kelebihan metode ini adalah kita langsung dapat mengetahui laju korosi pada saat di ukur, hingga waktu pengukuran tidak memakan waktu yang lama. Metode elektrokimia ini meggunakan rumus yang didasari pada Hukum Faraday yaitu menggunakan rumus sebagai berikut :

a

: atomic weight

n

: jumlah elektron yang hilang

i

: current density (µa/cm2)

D

: density of specimen (g/cm2)

Metode ini menggunakan pembanding dengan meletakkan salah satu material dengan sifat korosif yang sangat baik dengan bahan yang akan diuji hingga beda potensial yang terjadi dapat diperhatikan dengan adanya pembanding tersebut. Berikut merupakan gambar metode yang dilakukan untuk mendapatkan hasil pada penelitian laju korosi dengan metode elektrokimia yang diuraikan diatas.

C. FAKTOR-FAKTOR LAIN YANG MENIMBULKAN KOROSI. Terjadinya korosi juga dapat ditimbulkan karena hal-hal berikut ini : a. Perencanaan yang kurang baik.

Gambar 5. Penyambuhan yang kurang baik b. Tegangan Sisa Pada saat pengerjaan dingin misalnya pengbengkokan, menempa, menekuk, kemungkinan masih terdapat tegagan sisa (tegangan dalam) karena pengeseran 10ristal-kristalnya. Apabila bagian ini terendam dalam cairan elektrolit, akan timbul arus listrik anoda ke katodanya. Bagian anoda akan terkorosi

Gambar 6. Tegangan sisa c. Paduan Yang Tidak Homogen Paduan logam yang tidak homogen akan menimbulkan bahaya korosi. Hal ini disebabkan karena tiap logam mempunyai potensial listrik yang berbeda satu sama lain d. Kontak Dua Logam yang Berbeda. Korosi ini disebut juga korosi galvanik di mana dua macam logam yang berbeda saling berhubungan terendam dalam cairan elektrolit. dari baja untuk plat aluminium

Sebagai contoh paku keling

Gambar 7. Penyambungan plat alumunium dengan keling baja

D. USAHA DAN CARA PENCEGAHAN KOROSI. Korosi merupakan peristiwa alam yang tidak dapat dihilangkan. Usaha yang dapat dilakukan yaitu menanggulangi agar kerusakan dan kerugian yang ditimbulkannya dapat dikurangi. Beberapa macam cara menanggulangi korosi, yaitu: a.

Melindungi Permukaan. Untuk melindungi permukaan logam dari serangan korosi, ada beberapa macam yaitu : 1) Lapisan konversi. Lapisan konversi artinya memberikan suatu lapisan zat kimia yang dapat bereaksi dengan permukaan logam yang dilindungi. Sifat ini kurang tahan, jadi hanya untuk beberapa hari saja. Contoh misalnya asam fosfat yang ditambah seng atau mangan. 2) Lapisan organik. Jenis lapisan ini bermacam-macam antara lain cat, resin, plastik dan karet. Dalam mengecat harus dipertahankan proses persiapan awal. Karena persiapan bahan yang kurang sempurna menyebabkan bahan yang telah dilindungi tidak dapat bertahan terhadap serangan korosi 3) Lapisan logam. Cara yang digunakan ada beberapa macam, yaitu : 

Semprotan.



Pencelupan panas.



Sementasi (secara difusi).



Elektroplating dan lain-lain.

b.

Perlindungan Katodik. Ada dua macam perlindungan terhadap korosi pada perlindungan katodik, yaitu: 1) Arus tanding. Tujuannya melawan arus yang ditimbulkan oleh korosi. Caranya dengan jalan memasang baterry. Agar korosi dapat dicegah, arus yang ditimbulkan oleh battery harus sama dengan arus yang ditambahkan oleh korosi. Jadi berapa besar arus yang ditimbulkan oleh korosi harus dihitung terlebih dahulu

Gambar 8. Arus tanding 2) Anoda korban. Prinsipnya sama dengan arus tanding. Perbedaannya, cara ini tidak menggunakan arus listrik battery, tetapi menggunakan logam lain sebagai anoda yang dikarbonkan karena memang sifatnya yang sangat mudah terkorosi. Dari deret volta dapat dilihat bahwa logam yang lebih negataif berarti lebih mudah terkorosi.

Gambar 9. Anoda karbon Soal evaluasi: 1. Sebutkan jenis-jenis korosi berdasarkan bentuknya! 2. Jelaskan faktor-faktor yang mempengaruhi korosi! 3. Jelaskan usaha untuk mencegah terjadinya korosi!