PENGENALANKOROSI

JURUSANTEKNIKMATERIALDANMETALURGIFTIITS

N

O

,

D

E

A

S

U

L

I

S

T

I

J

O

N

P

r

o

f

.

D

r

.

I

r

.

INTRODUKSIDefinisi:perusakan,penurunanmutu

material(logam)akibatterjadinyareaksi denganlingkungannya.g g y

N

O

,

D

E

A

S

U

L

I

S

T

I

J

O

N

P

r

o

f

.

D

r

.

I

r

.

Korosi adalah suatu pokok bahasan yang menyangkut berbagai disiplin ilmu seperti : fisika, kimia, metalurgi, elektrokimia,

l k k

p p gperekayasaan dan thermodinamika.

elektrokimia Rekayasa

KetahanankorosiFisika,Kimia Metalurgigi

N

O

,

D

E

A

Thermodinamika

S

U

L

I

S

T

I

J

O

N

P

r

o

f

.

D

r

.

I

r

.

Klasifikasimenurutmekanismeterjadinya:

Korositemperaturrendah(lowtemperaturecorrosion/wetcorrosion/electrochemicalcorrosion)Reaksi ElektrokimiaReaksiElektrokimiamis:korosidimediayangmengandunguapairatauairataudimediaelektrolit

Korositemperaturtinggi(hightemperaturecorrosion/dry/ /p gg ( g p / y

corrosion/chemicalcorrosion/oxidation)ReaksiKimiamis:korosipadaruangbakar,suduturbingas

N

O

,

D

E

A

S

U

L

I

S

T

I

J

O

N

P

r

o

f

.

D

r

.

I

r

.

UnitSatuanLAJUKOROSI1. Pengurangan berat = g atau mg1. Penguranganberat gataumg2. Berat/satuanluaspermukaanlogam=mg/mm23. Beratperluasperwaktu:mg/dm2.day(mdd),g/dm2.day,

g/cm2 hour g/m2 h moles/cm2 hg/cm .hour,g/m .h,moles/cm .h4. Dalampenetrasiperwaktu:inch/year,inch/mounth,

mm/year,miles/year(mpy),1mils=1milliinch=0,001inchinch

Ekspresi satuan mpy (miles/year) bisa dihitung dengan rumusEkspresisatuanmpy(miles/year)bisadihitungdenganrumus

mpy=534W/DAT

i b hil NO

,

D

E

A

Dimana: W=beratyanghilang,mg

D=densitybendaujikorosi(g/cm3)

S

U

L

I

S

T

I

J

O

N

A=luaspermukaan,in2

T=waktu,hour

P

r

o

f

.

D

r

.

I

r

.

LajuKorosi =massa/waktu=density.Vol/waktu

/=density.tebal.luas/waktu

density.tebal.luas/waktu=Massa/waktu

T b l/ kt M /d it l ktTebal/waktu=Massa/density.luas.waktu

(mpy)=(534)(mg)/(gr/cm3).(in2).(hour)

N

O

,

D

E

A

S

U

L

I

S

T

I

J

O

N

P

r

o

f

.

D

r

.

I

r

.

Caramenghitunglajukorosi(LK)

1. SiapkanbeberapacoupondaribahanyangakandiukurLK nyaLKnya

2. Ukurdimensimasing2 coupon,timbangmasing2 coupon3. Masukkancoupondalammediaelektrolitselamawaktu

t b b dtyangberbeda4. Lakukankembalilangkah25. Plotdalamgrafikselisihberat/luasvswaktu.6. Denganrumuspersamaanumumgaris(Dm/Ao)n =k.t

hitunglahhargandank.7 Harga n dan k dicari dengan melinierisasikan persamaan

N

O

,

D

E

A

7. Hargandankdicaridenganmelinierisasikanpersamaanumumsecaralogarithmik.

8. nmenunjukkanderajat(power)daripersamaandankj kk k t t l j k i (LK) kili

S

U

L

I

S

T

I

J

O

N

menunjukkankonstantalajukorosi(LK)yangmewakilikurva(persamaangaris).

P

r

o

f

.

D

r

.

I

r

.

Spesimendiambil

Si k b b

psatudemisatudenganwaktucelupyang

SiapkanbeberapaspesimenUkurluaspermukaan A dan

Masukkansemuaspesimendalamelektrolit

berbeda,laluditimbang

permukaanA0 danmassam0

elektrolit

DibuatgrafikDm/A0 sebagaifungsi t

t1m1 Dm1 =m0m1 Dm1/A0t2m2 Dm2 =m0m2 Dm2/A0t3m3 Dm3 =m0m3 Dm3/A0

fungsit(Dm/A0 vst)

N

O

,

D

E

A

3 3 3 0 3 3/ 0t4m4 Dm4 =m0m4 Dm4/A0t5m5 Dm5 =m0m5 Dm5/A0t6m6 Dm6 =m0m6 Dm6/A0 S U

L

I

S

T

I

J

O

N

Dst..dst..dst..t

P

r

o

f

.

D

r

.

I

r

.

Darirumus (Dm/Ao)n =k.tyangdikalikandenganlog, diperoleh:n.log(Dm/Ao)=logk+logt

( /A ) (1/ ) l t (1/ ) l klog(Dm/Ao)=(1/n)logt+(1/n)logkPersamaandiatasadalahpersamaangarislurusy=mx+cDimana: y=log(Dm/Ao)o

m=(1/n)x=logtc = (1/n) log kc=(1/n)logk

Semuadata(Dm/Ao)dantyangadadijadikanlog(Dm/Ao)danlogtLaludibuatgrafiknya:g y

m=(1/n) ndiperoleh

N

O

,

D

E

A

c=(1/n)logk,nsudahdiperolehdan

S

U

L

I

S

T

I

J

O

N

Logtk bisadicari

kadalah konstantalajukorosikurvalengkung

P

r

o

f

.

D

r

.

I

r

.

Metode untuk mempelajari korosiMetodeuntukmempelajarikorosi1. Theoriklasik :theoryelektrokimia2. Theory modern : prinsip thermodinamika2. Theorymodern:prinsipthermodinamika

Pemilihanbahanpemilihanbahanyangtepatakanmengoptimumkanhambatanterhadapkorosidansangatmengurangibiayaperawatan yang dibutuhkan selama masa pakai dari

N

O

,

D

E

A

perawatanyangdibutuhkanselamamasapakaidarikomponentersebut.

S

U

L

I

S

T

I

J

O

N

P

r

o

f

.

D

r

.

I

r

.

Biaya Perawatan

bi

BiayaPerawatan

Biayaawalrendahpera atan tinggi

biaya

perawatantinggi

Biayaawaltinggit d hperawatanrendah

N

O

,

D

E

A

S

U

L

I

S

T

I

J

O

N

waktu

P

r

o

f

.

D

r

.

I

r

.

TheoryKlasiky

(PrinsipElektrokimia)

KOROSIBASAH

Th M dTheoryModern

(PrinsipThermodinamika)

N

O

,

D

E

A

Thermodinamika)

S

U

L

I

S

T

I

J

O

N

P

r

o

f

.

D

r

.

I

r

.

TheoryKlasik KatodaAnoda

Elektrokimi

ReaksiElektrokimia

Anoda

Elektrolit

KontakPasivasiElektrokimia

Kontak

PolarisasiPol.aktivasi

P l K t i

Pasivasi

Tigaaspekpeninjauankorosi Lingkungan

Pol.Konsentrasi

Oksigen/oxidizer

agitasi (pengadukan)(elektrolite)

agitasi(pengadukan)

Temperatur,bakteri,konsentrasi,pasangangalvanic,

l k li k i i NO

,

D

E

A

Metalurgy(logam)

pH,elektrolite,komposisi

Kondisipermukaan,struktur,impurities batas butir kristal S

U

L

I

S

T

I

J

O

N

(logam) impurities,batasbutirkristaldualphases

P

r

o

f

.

D

r

.

I

r

.

ASPEK ELEKTROKIMIA

1. REAKSIELEKTROKIMIA2. PASIVASI3 POLARISASI3. POLARISASI

N

O

,

D

E

A

S

U

L

I

S

T

I

J

O

N

P

r

o

f

.

D

r

.

I

r

.

Struktur LogamStrukturLogamAtomterdiridariintidanawanelektron.

eIntibermuatanpositipdanawanelektronbermuatannegatif.Besarmuatan+danadalah sama Sehingga atom

P+N

adalahsama.Sehinggaatomtidakbermuatan(netral)

Pada inti terdapat proton yang bermuatan positip dan netron yang tidak bermuatanPadaintiterdapatprotonyangbermuatanpositipdannetronyangtidakbermuatan

ReaksiElektrokimia Anoda :melepaskanelektron(terkorosi).

reaksinyaMMn++ne Katoda :menerimaelektron

reaksinyaadabeberapakemungkinan EvolusiHidrogen:2H+ +2eH2 ReduksiOksigen(diudara):O2 +2eO2 RedusiOksigen(asam):O2 +4H+ +4e2H2O RedusiOksigen(basadannetral):O2 +2H2O +4e 4OH RedusiLogam:M3+ +eM2+ ProsesPengendapan:M+ +eMo

Contoh:besidalamlarutanasam

N

O

,

D

E

A

Fe+2HCl FeCl2 +H2

Fe Fe2++2e (oksidasi)oksidasi

reduksi SU

L

I

S

T

I

J

O

N

( )2H+ +2e H2(reduksi)

reduksi

P

r

o

f

.

D

r

.

I

r

.

ELEKTRODA

Anoda(terkorosi) Potensialanodalebihrendahd/pPot.k d

Katoda(terproteksi/takterkorosi)

katoda

1.Anoda

Korosiakanterjadibilaada4komponen

Adabedapotensial4

1 2

2.Katoda

3.Elektrolit

antaraanodadankatoda

N

O

,

D

E

A

1 2 Elektrolit4.KontakMetalik

3

S

U

L

I

S

T

I

J

O

N

P

r

o

f

.

D

r

.

I

r

.

AruslistrikmengalirdarielektrodedgnPot.Tinggi(Katode)menujuelektrodedgnPot.Rendah(anode).

Sedangkanaruselektrone mengalirdarielektrodedgnPot.Rendah(Anode)menujuelektrodedgnPot.Tinggi(Katode).

4 ie

ie

1 2

N

O

,

D

E

A

3

S

U

L

I

S

T

I

J

O

N

3

P

r

o

f

.

D

r

.

I

r

.

Karena anode terpaksa mengalirkan elektronnya via kontak metalik ke

ApayangterjadidiAnoda??

p g ykatode, maka agar tidak kelebihan muatan positip, anode terpaksa jugamelepaskan proton (ion +) nya yang bermassa ke elektrolit. Ion positiptsb.(M+) bereaksi dengan ion negatip dari elektrolit (X) membentuk

4

endapan yang melekat di anode sebagai karat (MX) atau mengendapdielektrolit. Anoda berkurang massanya (terkorosi)

ie

ie

1 2

N

O

,

D

E

A

3

M+

X SU

L

I

S

T

I

J

O

N

3 X

P

r

o

f

.

D

r

.

I

r

.

Karena katode menerima elektronnya dari anode, maka pada permukaan

ApayangterjadidiKatoda??

y , p pkatode terjadi reaksi katodik, dimana elektron akan berada dipermukaankatode dan bereaksi dengan ion positip dari elektrolit misalnya H+

membentuk molekul H2 yang berupa gelembung gas. Dengan demikian

4

katode terproteksi

ie

ie

1 2

N

O

,

D

E

A

3

M+

X H+

S

U

L

I

S

T

I

J

O

N

3 X

P

r

o

f

.

D

r

.

I

r

.

BagaimanareaksidiAnodedandiKatoda??Misalnya Anoda Besi (Fe) dan katode Emas (Au) dilingkungan air (H2O)MisalnyaAnodaBesi(Fe)dankatodeEmas(Au)dilingkunganair(H2O)

ie

ie

N

O

,

D

E

A

Fe++

OH H+

S

U

L

I

S

T

I

J

O

N

OH

P

r

o

f

.

D

r

.

I

r

.

ReaksidiAnode:R.Oksidasi,membuangelektronMM+ +neUntukbesi:Fe Fe2+ +2e

ReaksidiKatode:R.Reduksi,mengkonsumsielektronAdabeberapakemungkinanreaksiyangbisaterjadiM+ M ( d ) M+ +neM(mengendap)

PembentukangasH2 :2H+ +2eH2 ReduksiOksigen(asam):O2 +4H+ +4e 2H2O ReduksiOksigen(basa/netral):O2+2H2O+4e4OHg ( / ) 2 2 Reduksiionlogam:Fe3+ +e Fe2+

N

O

,

D

E

A

S

U

L

I

S

T

I

J

O

N

P

r

o

f

.

D

r

.

I

r

.

A=B=logamA A d

O2

A B A Byangsama A=Anoda

K=Katoda

PE > PEPEB >PEA

1 2

D

E

A

O2 O2

L

I

S

T

I

J

O

N

O

,

D

A B A BA=Katoda

B=Anoda

o

f

.

D

r

.

I

r

.

S

U

L

PEA >PEBA=Katoda;B=Anoda3 4

P

r

o

Bterdesolusi(terkorosi)bilawaktudiperpanjang

A B

ElektrolitC ElektrolitD

Sekatberpori

N

O

,

D

E

A

Logam A = B, dimasukkan dalam elektrolit yang berbeda yaituElektrolit C dan D yang dipisahkan oleh sekat berpori.Bila A dan B dihubungkan akan terjadi beda potensial karena S

U

L

I

S

T

I

J

O

N

Bila A dan B dihubungkan akan terjadi beda potensial karenadicelup dalam larutan yang berbeda (sel elektrokimia)

P

r

o

f

.

D

r

.

I

r

.

Rangkuman:

Aruslistrikiakanmengalirdarielektrodesatukeyanglainkarenaadanyabedapotensialantarkeduaelektrode.p

Bedapotensialbisadisebabkanoleh:1. SelGalvanik2. SelAerasiDiferensial3 Sel Elektrokimia3. SelElektrokimia

N

O

,

D

E

A

S

U

L

I

S

T

I

J

O

N

P

r

o

f

.

D

r

.

I

r

.

Aliranaruslistrik(i)berlawanandenganarahaliranelektron.

LogamdenganPE(PotensialElektroda)yanglebihrendahterhadapk b b i d (t k i) PE l bih ti ipasangannyaakanberperansebagaianoda(terkorosi),yangPEnyalebihtinggi

sebagaikatode(terproteksi).

Anodamengeluarkane sehinggakelebihanmuatan(+).Agarlogam(anoda)b d d l k di i i b k t (+) b i M+ dil kberadadalamkondisiseimbangmakamuatan(+)berupaionM+ dilepaskandidalamelektrolit.

N

O

,

D

E

A

S

U

L

I

S

T

I

J

O

N

P

r

o

f

.

D

r

.

I

r

.

ProblemSebuahlempenglogamterkorosididalamelektrolit,tentukankatodadananodanya

0,44VoltTerkorosi

,

0 47 V lt

Anoda

0,47Volt

N

O

,

D

E

A

+Katoda+

++

0 41 Volt SU

L

I

S

T

I

J

O

N

0,41Volt

P

r

o

f

.

D

r

.

I

r

.

Polarisasi Penyimpanganlajureaksielektrokimia(perubahanpotensialelektroda)dari

kondisi keseimbangannyakondisikeseimbangannya.

2typepolarisasi1. PolarisasiAktivasi spesiesaktiftinggi,tidakadapengaruhagitasi2. PolarisasiKonsentrasi difusi

N

O

,

D

E

A

S

U

L

I

S

T

I

J

O

N

P

r

o

f

.

D

r

.

I

r

.

PolarisasiAktivasiAktivasi(Pekat)

Polarisasi

N

O

,

D

E

A

Konsentrasi(Encer)

S

U

L

I

S

T

I

J

O

N

P

r

o

f

.

D

r

.

I

r

.

Pasivasi :Pasivasi :Hilangnyareaksikorosiakibatterbentuknyalapisanpasifpada permukaan logampadapermukaanlogam.

Pasivasihanyaterjadipadalogamtertentu(Cr,Ni,Al,Ti,Zr)dan pada media tertentu saja)danpadamediatertentusaja.

Logampasif

Lapisanpasif

N

O

,

D

E

A

Logam Logamaktif

S

U

L

I

S

T

I

J

O

N

P

r

o

f

.

D

r

.

I

r

.

ASPEKLINGKUNGAN

Oksigen/oxidizerAgitasi(pengadukan)Temperatur,BakteriBakteri,Konsentrasi,Pasangangalvanic,pH,Komposisi

OKSIGEN/OXIDIXER

1 2 3

1 C d l H SO OPenambahanOksigen/oxidizer

1. CudalamH2SO4 +O2FedalamH2SO4 +O2

1 2 18 Cr 8Ni dalam H SO + Fe3+ J ON

O

,

D

E

A

1 2 18Cr 8NidalamH2SO4 +Fe3

TidalamHCl+Cu2+

2 18 Cr 8Ni dalam HNO3 r .

I

r

.

S

U

L

I

S

T

I

J

2 18Cr 8NidalamHNO3HastelloyCdalamFeCl3

2 3 18Cr 8NidalamHNO3+Cr2O3

P

r

o

f

.

D

r

3 2 3

1 2 3 18Cr 8NidalamH2SO4 (P)+HNO3(P)

AerasiAerasi

Lingkungan dengan sirkulasi oksigen yangLingkungandengansirkulasioksigenyangberbedaakanmemberikanlajukorosiyangberbeda terhadap logamberbedaterhadaplogam.

SirkulasiOksigenyangbagusakancenderungmendorong reaksi katodik dan sebaliknyamendorongreaksikatodikdansebaliknyadaerahstagnantakanmendorongreaksianodik (korosi) seprti ruang pengap celah N O

,

D

E

A

anodik(korosi),seprtiruangpengap,celahsempit,dll.

S

U

L

I

S

T

I

J

O

N

P

r

o

f

.

D

r

.

I

r

.

Agitasi /AliranAgitasi/Aliran

PbdalamH2SO4FedalamH2SO4(p)

FedalamHClSSdalamH2SO4

1:FedalamH2O+O21 2

N

O

,

D

E

A

2 212:SSdlmH2SO4+Fe3+

Agitasi/aliran/pengadukan S UL

I

S

T

I

J

O

N

Agitasi/aliran/pengadukan

P

r

o

f

.

D

r

.

I

r

.

TemperaturTemperatur

dlSSdlmH2SO4NidlmHClFedlmHFtemptinggi

SS dlm H2NO3SSdlmH2NO3NidlmNaOH

N

O

,

D

E

A

Temperatur S UL

I

S

T

I

J

O

N

Temperatur

P

r

o

f

.

D

r

.

I

r

.

Konsentrasi

A

B1

2

Konsentrasi

B

A:1 NidalamNaOHSSdalamHNO3H t ll B d l HCl N

O

,

D

E

A

HastelloyBdalamHCl1 2PbdalamH2SO4B : Al dalam HNO3

S

U

L

I

S

T

I

J

O

N

SS dalam H2SO4Fe dalam H2SO4

P

r

o

f

.

D

r

.

I

r

.

pH HOH OHH+p1asam7netral14basa

N

O

,

D

E

A

S

U

L

I

S

T

I

J

O

N

P

r

o

f

.

D

r

.

I

r

.

Bakteri Bukanbakteriyangmemakanlogam

SO42 S2 (bakteri)B kt i k lf t d l k d l b t k BakteriyangmemakansulfatdanmengeluarkannyadalambentukreduksisulfatsepertiH2S,H2S(korosif)bereaksidenganFe FeS(hitam)

F + H S F S + HFe+H2S FeS+H2 Pengujian

FeS+HCl FeCl2+H2S(terciumbaubusuk) Anaerob,sehinggabisahidupdibawahkerak,deposit,shinedll.

a

N

O

,

D

E

A

a

b

c

d

S

U

L

I

S

T

I

J

O

N

b

e

P

r

o

f

.

D

r

.

I

r

.

Komposisi ElektrolitKomposisiElektrolitAdanyabahanpengotorpadaelektrolit:

CO2,;SO2 ;SO3 ;H2SmenurunkanpH asam korosif

BEDA POTENSIAL MEDIA / GALVANIKBEDAPOTENSIALMEDIA/GALVANIK

TanahA TanahB

N

O

,

D

E

A

Anodik Katodik PE > PE SU

L

I

S

T

I

J

O

N

PEA >PEB

P

r

o

f

.

D

r

.

I

r

.

AspekMetalurgi(L )(Logam)

Struktur / sistem kristalStruktur/sistemkristal

KomposisiOksidaKromium

N

O

,

D

E

A

-Dual Phases

-Impurities S UL

I

S

T

I

J

O

N

p

-Kadar Cr dan Al didalam baja

P

r

o

f

.

D

r

.

I

r

.

1.Grain

Grain

GB Terkorosi

PotGB>Grain

ImpuritiesPotA>potB

2.Impurities ElemenbasisB

Impurities

N

O

,

D

E

A

3.DualPhaseA=Cu

S

U

L

I

S

T

I

J

O

N

B=Zn

P

r

o

f

.

D

r

.

I

r

.

K di i P kKondisi Permukaan :

Permukaan logam yang tidak rata menyebabkan erosi bila ada aliran l d erosi bila ada aliran. Fluida Erosideposit

Ceruk

N

O

,

D

E

A

Kebersihanpermukaan,ada/tidaknyalapisantipisdanzatasingdapatmemberikanpengaruhkuatterhadapinisiasidankecepatankorosi.

S

U

L

I

S

T

I

J

O

N

P

r

o

f

.

D

r

.

I

r

.

PengaruhUnsurPaduanDidalamLogamFerrousFerrous

Se,Cu,Zr,Te,P:meningkatkanmachinability. Mo : mempengaruhi passivityMo:mempengaruhipassivity W:tidakberpengaruhterhadapkorosi,memperbaikisifatmekanik

padatemperaturrendahdantinggi. Mn:elemenpenstabilaustenit,padapemberianbebanimpakakanp , p p p

menaikkansifatmekaniknya. Ni:penstabilaustenite,memperbaikisifatmekanikpada

temperaturtinggi. Cu:meningkatkanpengaruhNi. Ti,Nb:mencegahpresipitasikarbida. Co:pengaruhnyasepertiNidanuntukprothese.

N

O

,

D

E

A

Si:menghambataksioksigen/gasoksidatorpadatemperaturtinggidanjika>3,5%menghambatkorosigeneral/intergranular.

B:kadarsangatrendahmenaikkansifatmekanikpadatemperaturti i

S

U

L

I

S

T

I

J

O

N

tinggi Cr:penstabilferrite,menaikkanketahanankorosi Al:menaikkanketahanankorosipdtemperaturtinggi

P

r

o

f

.

D

r

.

I

r

.