KOROSI

KOROSI

       Korosi menurut definisi klasik adalah reaksi kimia dari logam denga lngkungannya. Secara termodinamika, korosi merupakan peristiwa reaksi kimia dari system logam dengan lingkungan yang berair atau udara yang tidak berada dalam kesetimbangannya. Dengan berjalannya waktu, system akan menuju ke arah kesetimbangan dan logam akan membentuk oksida logam atau senyawa kimia.

      Pengertian umum korosi:

·   Perusakan logam atau konstruksi oleh pengaruh lingkungan;

·   Proses kimia disertai perpindahan electron;

·   Sebagai akibat proses elektrokimia;

·   Sebagai akibat proses alamiah

       Korosi mengakibatkan penurunan sifat logam. Istilah korosi terbatas pada serangan kimia pada logam. Karat adalah korosi pada besi dan padunnya. Produk utama besi adalah oksida besi.

       Proses korosi dapat terjadi karena:

·     adanya reaksi elektrokimia antara logam dengan lingkungannya;

·     terjadinya reaksi anodic dan katodik.

      Faktor yang berpengaruh

1.      Kelembaban udara

2.      Elektrolit

3.      Zat terlarut pembentuk asam (CO₂, SO₂)

4.       Adanya O₂

5.      Lapisan pada permukaan logam

6.      Letak logam dalam deret potensial reduksi

       Reaksi anodic dapat terjadi karena adanya pelepasan electron dari logam. Atom-atom dari logam melepaskan electron sehngga ion logam berpindah ke dalam lingkungannya.

Contoh:

Fe à Fe2+ + 2e

Cu à Cu2+ + 2e

       Reaki katodik dapat terjadi karena adanya penangkapan electron. Molekul ata ion yang berada pada lingkungan, menangkap electron yang dilepaskan oleh atom logam.

Contoh:

2H+ + 2e à H2

O2 + 4H+ + 4e à 2H2O

O2 + 2H2O + 4e à 4 OH-

Gambar 9.1 Reaksi korosi pada besi

9.1 Jenis Korosi

1.      Korosi permukaan

Korosi merata adalah korosi yang terjadi secara serentak di seluruh permukaan logam, oleh karena itu pada logam yang mengalami korosi merata akan terjadi pengurangan dimensi yang relatif besar per satuan waktu. Korosi ini merupakan jenis yang biasa terjadi pada permukaan material secara luas. Logam akan menipis dan kemudian akan rusak. Jenis ini mudah dideteksi, diprediksi laju korosinya dan mudah dikontrol tapi  merupakan salah satu perusak terbesar dari material. Cara menghambat atau menghentikannya adalah melindungi permukaan logam misalnya melalui pengecatan atau pemberian minyak.

(a)	(b)

Gambar 9.2 Contoh korosi permukaan (a) pada unit penukar panas, (b) pada pintu.

2.      Korosi Sumur

Gambar 9.3 Contoh korosi sumur pada pipa air

       Korosi sumuran adalah korosi lokal yang terjadi pada permukaan yangn terbuka akibat pecahnya lapisan pasif. Korosi sumuran ini sangat berbahaya karena lokasi terjadinya sangat kecil tetapi dalam, sehingga dapat menyebabkan peralatan (struktur) patah mendadak.

Korosi sumur ini terjadi secara agresif dalam larutan yang mengandung ion klorida, bromida atau hipoklorit. Iodida dan fluorida relatif kurang berbahaya. Kehadiran sulfida dan H2S meningkatkan korosi sumuran. Senyawa tiosulfat memainkan peranan yang sama  karena reduksi elektrokimia menyebabkan "sulfidasi" permukaan logam.

       Kehadiran kation pengoksidasi (Fe⁺³, Cu⁺², Hg⁺², dll) memungkinkan pembentukan lubang bahkan tanpa adanya oksigen. Adanya oksigen menyebabkan semua klorida menjadi berbahaya, dan ini juga berlaku pada hidrogen peroksida.

3.      Korosi Celah

Gambar 9.4 Contoh korosi celah

       Korosi celah merupakan salah satu jenis korosi lokal yang menyerang pada celah-celah yang umumnya terjadi karena adanya jebakan air atau elektrolit di antara celah sambungan dan retakan. Tipe ini biasanya menyerang pada tempat dengan volume kecil (microenvirotments) misalnya lubang, sambungan, endapan permukaan, celah pada paku keling dan lain - lain. Mekanisme tejadinya korosi celah ini diawali dengan terjadi korosi merata diluar dan didalam celah, sehingga terjadi oksidasi logam dan reduksi oksigen. Pada suatu saat oksigen (O2) didalam celah habis, sedangkan oksigen(O2) didalam celah masih banyak, akibatnya permukaan logam yang berhubungan dengan bagian luar menjadi katoda dan permukaan logam didalam celah menjadi anoda sehingga terbentuk celah yang terkorosi. Cara untuk mencegahnya : tutup celah utamanya pada daerah terlindung, gunakan material yang resisten.

4.      Korosi Galvanis

Korosi ini terjadi karena proses elektro kimiawi dua macam metal yangberbeda potensial dihubungkan langsung di dalam elektrolit sama. Elektron mengalir dari logam yang kurang  mulia (anodik) menuju metal yang lebih mulia (katodik). Akibatnya logam yang lebih mulia berubah menjadi ion-ion positif karena kehilangan elektron. Masing-masing metal mempunyai potensial yang lazim disebut Potential Electromotive (EMF). Cara menghambatnya : pilih kombinasi metal yang sesuai galvarik serinya, beri pemisah antara kedua metal, beri inhibitor, cegah reaksi kimia berupa perpindahan ion dari kedua metal tersebut.

Gambar 9.5 Seri galvanis pada bahan yang diaplikasikan untuk air laut

5.            Korosi antar butir

       Korosi batas butir adalah korosi yang terjadi pada atau di sepanjang batas butir. Batas butir bersifat anodik dan bagian tegah butir bersifat katodik. Hal ini disebabkan logam memiliki susunan butiran-butiran kristal seperti butiran pasir yang menyusun batu pasir. Butiran-butiran tersebut saling terikat yang kemudian membentuk mikrostuktur. Adanya serangan korosi batas butir menyebabkan butiran menjadi lemah terutama di batas butir sehingga logam kehilangan kekuatan dan daktilitasnya.

(a)	(b)

Gambar 9.6 Korosi antar butir (a) korosi karena pengelasan (b) korosi batas butir pada stainless steel tersensitisasi

       Sebagian besar paduan logam rentan terserang korosi batas butir ketika dihadapkan pada lingkungan agresif. Hal ini disebabkan batas butir merupakan tempat pengendapan (precipitation) dan pemisahan (segregation), dimana membuat mereka secara fisik dan kimia berbeda dengan butirnya. Presipitasi dan segregasi terjadi oleh adanya migrasi impuriti atau unsur pemadu (alloying element) menuju batas butir. Apabila kadar unsur tersebut cukup besar, maka akan terbentuk fasa yang berbeda dengan yang ada di bulk. Misalnya fasa intermetalik Mg5Al8 dan MgZn2 pada paduan aluminum dan Fe4N pada paduan besi.

       Pada paduan nikel dan austenitic stainless steel, kromium sengaja ditambahkan untuk memberikan sifat ketahanan korosi. Sekitar minimal 12% kromium dibutuhkan untuk membentuk lapisan pasif yang tidak nampak pada permukaan stainless steel. Lapisan ini berfungsi untuk melindungi logam dari lingkungan korosif. Apabila stainless steel mengalami pemanasan pada 550-850 °C (misalnya selama produksi, fabrikasi, perlakuan panas, dan pengelasan), maka kromium karbida akan tumbuh dan mengendap pada batas butir saat terjadi pendinginan. Sebagai konsekuensinya, wilayah yang berdekatan dengan batas butir akan kekurangan kromium. Daerah yang kekurangan kromium itu menjadi lebih rentan terserang korosi dalam lingkungan agresif dibandingkan daerah yang jauh dari batas butir.

6.      Korosi tegangan

       Korosi tegangan merupakan kombinasi antara tegangan tarik dan lingkungan korosif yang mengakibatkan kegagalan pada material. Tegangan biasanya bersifat internal yang disebabkan perlakuan yang diterapkannya seperti bentukan dingin (cold forming) atau merupakan sisa - sisa hasil pengerjaan (residual) misalnya : pengerlingan, pengepresan dan lain – lain. Untuk kuningan jenis retak ini dinamakan season cracking dan untuk baja disebut caustic embrittlement.

7.      Korosi Erosi

Gambar 9.7 Korosi pada sudu-sudu turbin

       Erosion corrosion merupakan kerusakan pada permukaan metal yang disebabkan aliran fluida yang sangat cepat, merusak permukaan metal dan  lapisan film pelindung. Korosi dapat pula terjadi pada permukaan yang bergerak cepat sementara fluida disekitarnya mengandung partikel - partikel padat. Jenis korosi ini yang perlu diperhatikan keretakan korosi erosi (stress corrosion cracking) dan penggetasan zat air. Dalam hal ini perusakan karena erosi dan korosi saling mendukung. Logam yang telah kena erosi akibat terjadi keausan dan menimbulkan bagian – bagian yang tajam dan kasar. Bagian – bagian inilah yang mudah terkena korosi dan bila ada gesekan akan menimbulkan abrasi lebih barat lagi. Korosi erosi ini dikatakan juga sebagai korosi karena kecepatan turbulensi dan benturan yang terjadi karena adanya gesekan relatif antara elektrolit dan permukaan logam. Bentuk korosi ini terutama disebabkan oleh efek olakan dan peronggaan.

8.      Korosi selektif

       Selective leaching merupakan jenis korosi berhubungan dengan melarutnya suatu komponen dari paduan. Zat yang terlarut ini bersifat anodik terhadap komponen lainnya. Bentuk permukaan tampak tidak berubah termasuk tingkat kekasarannya, namun sebenarnya berat yang terkena bagian ini menjadi berkurang. Pori-pori kehilangan sifat mekanisnya semula, menjadi getas dan mempunyai kekuatan tarik yang sangat rendah.

       Contohnya dezincification merupakan proses pelarutan zat kuningan dari perpaduan zat seng dan tembaga. Sedangkan contoh lainnya graphitization adalah pelarut selektif yang melibatkan kelarutan unsur besi dari logam paduan besi karbon yang lazim disebut besi cor.

8.2 Pengukuran Korosi

       Metode yang paling efektif untuk menentukan ketahanan suatu bahan tertentu terhadap korosi adalah menempatkan bahan tersebut secara langsung pada kondisi yang sebenarnya. Namun pada banyak kasus hal ini tidak mungkin untuk dilaksanakan karena biaya dan waktu yang diperlukan untuk menjalankan test, dan inability dbandingkan logam yang berbeda.

       Metode yang umumnya digunakan untuk menentukan korosi dan laju korosi adalah perubahan berat. Metode ini biasanya digunakan untuk memverifikasi hasil dari metode-metode lain. Keuntungan lainnya, metode ini dapat dipergunakan secara langsung di lapangan dengan kondisi yang sebenarnya atau dalam skala laboratorium dengan kondisi yang disimulasikan.

       Metode pegukuran perubahan berat ini dilakukan dengan cara menimbang berat awal benda, memaparkan bahan/benda kerja pada rentang waktu tertentu dalam media yang korosif yang sesuai dengan kondisi lingkungan yang sebenarnya atau dalam kondisi yang disimulasikan. Setelah itu mengambil dan menimbang berat akhir benda setelah proses selesai. Laju korosi biasanya dinyatakan dalam miles per year (mpy) atau milimeter per tahun (mpt). Perubahan berat benda kerja ini disebabkan adanya korosi. Laju korosi dari metode ini dihitung melalui persamaan:

Keterangan:

WL = weight loss (gram)

D    = massa jenis (gram/m³)

A    = luas permukaan (inch²)

T    = waktu (hari)

       Contoh soal.

Sebuah benda kerja stainless steel mempunyai luas permukaan 4 inch2. di uji coba ketahanan korosinya selama 20 hari. Perubahan berat benda kerja adalah 1 gram. Maka laju korosi benda kerja stainless steel tersebut adalah

       Kualitas bahan dalam lingkungan yang korosif dibedakan menjadi:

Tabel 8.1 Klasifikasi kualitas bahan karena korosi (mpy)

< 2	Excellent
< 20	Good
< 50	Fair
< 50	Unsatisfactory

       Akurasi penimbangan untuk menentukan perubahan berat yang terjadi selama proses korosi berlangsung seharusnya mencapai milligram terdekat (0,0001 gram). Sedangkan pengukuran dimensi harus diukur seakurat-akuratnya dengan kesalahan kurang dari 1%. Pengukuran dimensi ini memperhitungkan semua bagian termasuk sudut yang tipis dan sempit. Sedangakan pnggunaan gasket atau holder tidak ermasuk dalam perhtungan luas area. Waktu yang dipergunakan seharusnya di ukur dengan tingkat kesalahan kurang dari 1% dari total waktu.     

8.3  Pengendalian Korosi

   Korosi merupakan proses alamiah yang berlangsung dengan sendirinya. Karena itu, proses korosi tidak dapat dicegah sama sekali. Yang mungkin adalah usaha untuk mengurangi korosi atau untuk mengnedalikannya.

       Usaha-usaha untuk pengendalian korosi meliputi:

1. Korosi adalah peristiwa reaksi elektrokimia

Untuk menghidarkan terjadinya korosi dapat dilakukan dengan cara menghambat laju reaksi atau menghindarkan terjadinya reaksi elekltrokimia tersebut.

2. Mengisolasi logam dari lingkungannya melalui pengecatan dan pelapisan.
3. Mengurangi ion Hidrogen di dalam lingkungan, misalnya dengan menaikkan pH.
4. Mengurangi ion logam atau garam yang larut dalam lingkungan atau demineralisasi.
5. Mengurangi oksgen yang larut dalam air atau dearasi
6. Mencegah kontak antara dua jenis logam yang sangat berbeda elektropotensial standarnya.
7. Mencegah celah atau menutup celah dengan cara memberi sealant pada ujung celah. Alternative lain dari sambungan keling adalah sambungan las.
8. Penempelan anoda umpan yang terbuat dari logam, mislnya Mg, Zn, atau Al.
9. Memproteksi katodik dengan memberi electron pada logam sehingga logam menjadi lebih katodik. Contoh galvanisasi baja dengan lapisan Zn. 

       Macam-macam lapisan pelindung korosi

Lapisan organik                                      : Semen, enemel dan lain-lain.

Lapisan anorganik                                  : Cat, Resin, Plastik, Karet dan lain-lain.

Lapisan hasil reaksi kimia atau elektrokimia pada permukaan logam (konversi).

Lapisan logam yang bersifat sementara : Gemuk, oli dan lain-lain.

Lapisan logam                                         : Logam murni,  logam campuran.

Soal-soal Latihan

1.      Sebut dan jelaskan faktor-faktor yang mempengaruhi korosi?

2.      Tuliskan reaksi korosi pada logam!

3.      Sebutkan 3 jenis korosi dan cara pencegahannya?