PENGENALAN KOROSI

JURUSAN TEKNIK MATERIAL DAN METALURGI FTI‐ITS

NO, D

EASU

LISTIJON

Prof. D

r. Ir. 

INTRODUKSIDefinisi : perusakan, penurunan mutu 

material (logam) akibat terjadinya reaksi dengan lingkungannya.g g y

NO, D

EASU

LISTIJON

Prof. D

r. Ir. 

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 

Ketahanan korosiFisika, Kimia Metalurgigi 

NO, D

EA

Thermodinamika 

SULISTIJON

Prof. D

r. Ir. 

Klasifikasi menurut mekanisme terjadinya:

• Korosi temperatur rendah (low temperature corrosion/wet corrosion/electrochemical corrosion)Reaksi ElektrokimiaReaksi Elektrokimiamis: korosi di media yang mengandung uap air atau air atau di media elektrolit

• Korosi temperatur tinggi (high temperature corrosion/dry / /p gg ( g p / y

corrosion/chemical corrosion/ oxidation)Reaksi Kimiamis: korosi pada ruang bakar, sudu turbin gas

NO, D

EASU

LISTIJON

Prof. D

r. Ir. 

Unit Satuan LAJU KOROSI1. Pengurangan berat = g atau mg1. Pengurangan berat   g atau mg2. Berat/satuan luas permukaan logam = mg/mm2

3. Berat perluas perwaktu : mg/dm2.day (mdd), g/dm2.day, g/cm2 hour g/m2 h moles/cm2 hg/cm .hour, g/m .h, moles/cm .h 

4. Dalam penetrasi per waktu : inch/year, inch/mounth, mm/year, miles/year (mpy), 1 mils = 1 milli inch = 0,001 inchinch

Ekspresi satuan mpy (miles/year) bisa dihitung dengan rumusEkspresi satuan mpy (miles/year) bisa dihitung dengan rumus 

mpy = 534 W/DAT

i b hil NO, D

EA

Dimana :  W = berat yang hilang, mg

D = density benda uji korosi (g/cm3)

SULISTIJON

A = luas permukaan , in2

T = waktu, hour Prof. D

r. Ir. 

Laju Korosi  = 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)

NO, D

EASU

LISTIJON

Prof. D

r. Ir. 

Cara menghitung laju korosi (LK)

1. Siapkan beberapa coupon dari bahan yang akan diukur LK nyaLK nya

2. Ukur dimensi masing2 coupon, timbang masing2 coupon3. Masukkan coupon dalam media elektrolit selama waktu 

t b b dt yang berbeda4. Lakukan kembali langkah 2 5. Plot dalam grafik selisih berat/luas vs waktu.6. Dengan rumus persamaan umum garis (Dm/Ao)n = k.t 

hitunglah harga n dan k.7 Harga n dan k dicari dengan melinierisasikan persamaan N

O, D

EA

7. Harga n dan k dicari dengan melinierisasikan persamaan umum secara logarithmik.

8. n menunjukkan derajat (power) dari persamaan dan k j kk k t t l j k i (LK) kili

SULISTIJON

menunjukkan konstanta laju korosi (LK) yang mewakili kurva (persamaan garis).

Prof. D

r. Ir. 

Spesimen diambil 

Si k b b

psatu demi satu dengan waktu celup yang 

Siapkan beberapa spesimenUkur luas permukaan A dan

Masukkan semua spesimen dalam elektrolit

berbeda, lalu ditimbang

permukaan A0 dan massa m0

elektrolit

Dibuat grafik Dm/A0 sebagai fungsi t

t1 m1 Dm1 = m0‐m1 Dm1/A0t2 m2 Dm2 = m0‐m2 Dm2/A0t3 m3 Dm3 = m0‐m3 Dm3/A0

fungsi t( Dm/A0  vs  t )

NO, D

EA

3 3 3 0 3 3/ 0t4 m4 Dm4 = m0‐m4 Dm4/A0t5 m5 Dm5 = m0‐m5 Dm5/A0t6 m6 Dm6 = m0‐m6 Dm6/A0 SU

LISTIJON

Dst..dst..dst..t

Prof. D

r. Ir. 

Dari rumus (Dm/Ao)n = k.t yang dikalikan dengan log, diperoleh :n. log (Dm/Ao) = log k + log t

( /A ) (1/ ) l t (1/ ) l klog (Dm/Ao) = (1/n) log t + (1/n) log k Persamaan diatas adalah persamaan garis lurus y = mx + cDimana : y = log (Dm/Ao) o

m = (1/n)x = log tc = (1/n) log kc = (1/n) log k 

Semua data (Dm/Ao) dan t yang ada dijadikan log (Dm/Ao) dan log t

Lalu dibuat grafiknya : g y

m = (1/n)  n diperoleh

NO, D

EA

c = (1/n) log k, n sudah diperoleh dan  SU

LISTIJON

Log tk bisa dicari

k adalah konstanta laju korosi kurva lengkung Prof. D

r. Ir. 

Metode untuk mempelajari korosiMetode untuk mempelajari korosi

1. Theori klasik : theory elektrokimia

2. Theory modern : prinsip thermodinamika2. Theory modern : prinsip thermodinamika 

Pemilihan bahan 

pemilihan bahan yang tepat akan mengoptimumkan hambatan terhadap korosi dan sangat mengurangi biaya perawatan yang dibutuhkan selama masa pakai dari NO, D

EA

perawatan yang dibutuhkan selama masa pakai dari komponen tersebut.

SULISTIJON

Prof. D

r. Ir. 

Biaya Perawatan

bi

Biaya Perawatan 

Biaya awal rendah pera atan tinggi

biaya

perawatan tinggi

Biaya awal tinggi t d hperawatan rendah

NO, D

EASU

LISTIJON

waktu

Prof. D

r. Ir. 

Theory Klasik y

(Prinsip Elektrokimia)

KOROSI BASAH

Th M dTheory Modern

(Prinsip Thermodinamika) N

O, D

EA

Thermodinamika)

SULISTIJON

Prof. D

r. Ir. 

Theory Klasik Katoda

Anoda

Elektrokimi

Reaksi Elektrokimia 

Anoda

Elektrolit

Kontak  PasivasiElektrokimia 

Kontak  

Polarisasi   Pol. aktivasi   

P l K t i

Pasivasi   

Tiga aspek peninjauan korosi Lingkungan 

Pol. Konsentrasi   

Oksigen/ oxidizer

agitasi (pengadukan)(elektrolite) 

agitasi (pengadukan)

Temperatur, bakteri, konsentrasi, pasangan galvanic, 

l k li k i i NO, D

EA

Metalurgy (logam)

pH, elektrolite, komposisi 

Kondisi permukaan, struktur, impurities batas butir kristal SU

LISTIJON

(logam)  impurities, batas butir kristal dual phases

Prof. D

r. Ir. 

ASPEK ELEKTROKIMIA

1. REAKSI ELEKTROKIMIA2. PASIVASI3 POLARISASI3. POLARISASI

NO, D

EASU

LISTIJON

Prof. D

r. Ir. 

Struktur LogamStruktur LogamAtom terdiri dari inti dan awan elektron.

eInti bermuatan positip dan awan elektron bermuatan negatif. Besar muatan + dan –adalah sama Sehingga atom

P+N

adalah sama. Sehingga atom tidak bermuatan (netral)

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

Reaksi Elektrokimia• Anoda : melepaskan elektron (terkorosi).

reaksinya M  Mn++ne‐

• Katoda : menerima elektronreaksinya ada beberapa kemungkinan‐ Evolusi Hidrogen : 2 H+ + 2e‐ H2

‐ Reduksi Oksigen (diudara) :O2 + 2e‐ O2‐

‐ Redusi Oksigen (asam) : O2 + 4 H+ + 4e‐ 2H2O‐ Redusi Oksigen (basa dan netral) : O2 + 2H2O + 4e‐ 4 OH‐

‐ Redusi Logam : M3+ + e‐ M2+

‐ Proses Pengendapan :M+ + e‐ Mo

Contoh : besi dalam larutan asam

NO, D

EA

Fe + 2 HCl  FeCl2 + H2

Fe  Fe2+ + 2e‐ (oksidasi)oksidasi

reduksi SULISTIJON

( )2H+ + 2e‐ H2 (reduksi)

reduksi

Prof. D

r. Ir. 

ELEKTRODA

Anoda (terkorosi) Potensial anoda lebih rendah d/p Pot. k d

Katoda (terproteksi/tak terkorosi)

katoda 

1 . Anoda 

Korosi akan terjadi bila ada 4 komponen

Ada beda potensial 4

1 2

2 . Katoda 

3.  Elektrolit

antara anoda dan katoda 

NO, D

EA

1 2 Elektrolit 4 . Kontak Metalik 

3

SULISTIJON

Prof. D

r. Ir. 

Arus listrik mengalir dari elektrode dgn Pot. Tinggi (Katode) menuju elektrode dgn Pot. Rendah (anode).

Sedangkan arus elektron e‐ mengalir dari elektrode dgn Pot. Rendah (Anode) menuju elektrode dgn Pot. Tinggi (Katode).

4 ie ‐

ie ‐

1 2

NO, D

EA

3

SULISTIJON

3

Prof. D

r. Ir. 

Karena anode terpaksa mengalirkan elektronnya via kontak metalik ke

Apa yang terjadi di Anoda ??

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

NO, D

EA

3

M+

X‐ SULISTIJON

3 X

Prof. D

r. Ir. 

Karena katode menerima elektronnya dari anode, maka pada permukaan

Apa yang terjadi di Katoda ??

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

NO, D

EA

3

M+

X‐ H+ SULISTIJON

3 X

Prof. D

r. Ir. 

Bagaimana reaksi di Anode dan di Katoda ??Misalnya Anoda Besi (Fe) dan katode Emas (Au) dilingkungan air (H2O)Misalnya Anoda Besi (Fe) dan katode Emas (Au) dilingkungan air (H2O)

ie ‐

ie ‐

NO, D

EA

Fe++

OH‐ H+ SULISTIJON

OH

Prof. D

r. Ir. 

Reaksi di Anode : R. Oksidasi, membuang  elektronM  M+ + ne ‐

Untuk besi : Fe  Fe 2+ + 2 e –

Reaksi di Katode : R. Reduksi, mengkonsumsi elektronAda beberapa kemungkinan reaksi yang bisa terjadi M+ M ( d )• M+ + ne ‐ M (mengendap)

• Pembentukan gas H2 : 2H+ + 2e ‐ H2• Reduksi Oksigen (asam) : O2 + 4H + +4e ‐ 2H2O• Reduksi Oksigen (basa/netral) : O2+ 2H2O+4e ‐ 4OH‐g ( / ) 2 2• Reduksi ion logam : Fe3+ + e  Fe2+

NO, D

EASU

LISTIJON

Prof. D

r. Ir. 

A = B = logam A A d

O2

A B A Byang sama A = Anoda 

K = Katoda

PE > PEPEB > PEA

1 2

DEA

O2 O2

LISTIJONO, D

A B A BA = Katoda 

B = Anoda

of. D

r. Ir. SUL

PEA > PEB

A = Katoda ; B = Anoda 3 4

Pro

B terdesolusi (terkorosi) bila waktu diperpanjang

A B

Elektrolit C Elektrolit D

Sekat berpori

NO, D

EA

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 SU

LISTIJON

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

Prof. D

r. Ir. 

Rangkuman :

• Arus listrik i akan mengalir dari elektrode satu ke yang lain karena adanya  beda potensial antar kedua elektrode.p

• Beda potensial bisa disebabkan oleh :1. Sel Galvanik2. Sel Aerasi Diferensial3 Sel Elektrokimia3. Sel Elektrokimia

NO, D

EASU

LISTIJON

Prof. D

r. Ir. 

•Aliran arus listrik (i) berlawanan dengan arah aliran elektron.

•Logam dengan PE (Potensial Elektroda) yang lebih rendah terhadap k b b i “ d ” (t k i) PE l bih ti ipasangannya akan berperan sebagai “anoda” (terkorosi), yang PE nya lebih tinggi 

sebagai “katode”(terproteksi).

•Anoda mengeluarkan e‐ sehingga kelebihan muatan (+). Agar logam  (anoda) b d d l k di i i b k t (+) b i M+ dil kberada dalam kondisi seimbang maka muatan (+) berupa ion M+ dilepaskan didalam elektrolit. 

NO, D

EASU

LISTIJON

Prof. D

r. Ir. 

Problem Sebuah lempeng logam “terkorosi” didalam elektrolit, tentukan katoda dan anodanya

‐0,44 VoltTerkorosi 

,

0 47 V lt

‐ Anoda‐

‐0,47 Volt

NO, D

EA

+ Katoda+

++

‐‐

‐

‐0 41 Volt SULISTIJON

0,41 Volt

Prof. D

r. Ir. 

Polarisasi Penyimpangan laju reaksi elektrokimia (perubahan potensial elektroda) dari 

kondisi keseimbangannyakondisi keseimbangannya.

2 type polarisasi1. Polarisasi Aktivasi  spesies aktif tinggi, tidak ada pengaruh agitasi

2. Polarisasi Konsentrasi  difusi

NO, D

EASU

LISTIJON

Prof. D

r. Ir. 

Polarisasi AktivasiAktivasi(Pekat)

Polarisasi 

NO, D

EA

Konsentrasi(Encer)

SULISTIJON

Prof. D

r. Ir. 

Pasivasi :Pasivasi :Hilangnya reaksi korosi akibat terbentuknya lapisan pasif pada permukaan logampada permukaan logam.

Pasivasi hanya terjadi pada logam tertentu (Cr, Ni, Al, Ti, Zr )dan pada media tertentu saja)dan pada media tertentu saja.

Logam pasif

Lapisan pasif

NO, D

EA

Logam Logam aktif

SULISTIJON

Prof. D

r. Ir. 

ASPEK LINGKUNGAN

•Oksigen/ oxidizer•Agitasi (pengadukan)•Temperatur, •Bakteri•Bakteri, •Konsentrasi, •Pasangan galvanic, •pH, •Komposisi

OKSIGEN / OXIDIXER

1 2 3

1 C d l H SO OPenambahan Oksigen/oxidizer

1. Cu dalam H2SO4 + O2

Fe dalam H2SO4 + O2

1 2 18 Cr 8Ni dalam H SO + Fe3+ JONO, D

EA

1 – 2  18 Cr – 8Ni dalam H2SO4 + Fe3

Ti dalam HCl + Cu2+

2 18 Cr – 8Ni dalam HNO3 r. Ir. SULISTIJ

2 18 Cr  8Ni dalam HNO3

Hastelloy C dalam FeCl3

2 – 3  18 Cr – 8Ni dalam HNO3+ Cr2O3

Prof. D

r

3 2 3

1 – 2 – 3  18 Cr – 8Ni dalam H2SO4 (P) + HNO3(P) 

AerasiAerasi

• Lingkungan dengan sirkulasi oksigen yangLingkungan dengan sirkulasi oksigen yang berbeda akan memberikan laju korosi yang berbeda terhadap logamberbeda terhadap logam.

• Sirkulasi Oksigen yang bagus akan cenderung mendorong reaksi katodik dan sebaliknyamendorong reaksi katodik dan sebaliknya daerah stagnant akan mendorong reaksi anodik (korosi) seprti ruang pengap celah N

O, D

EA

anodik  (korosi), seprti ruang pengap, celah sempit,dll.

SULISTIJON

Prof. D

r. Ir. 

Agitasi /AliranAgitasi /Aliran

Pb dalam H2SO4Fe dalam H2SO4 (p)

Fe dalam HClSS dalam H2SO4

1: Fe dalam H2O+ O2

1 2

NO, D

EA

2 21‐2 : SS dlm H2SO4 + Fe3+

Agitasi/aliran/pengadukan SULISTIJON

Agitasi/aliran/pengadukan

Prof. D

r. Ir. 

TemperaturTemperatur 

dlSS dlm H2SO4Ni dlm HClFe dlm HF temp tinggi

SS dlm H2NO3SS dlm H2NO3Ni dlm NaOH

NO, D

EA

Temperatur SULISTIJON

Temperatur

Prof. D

r. Ir. 

Konsentrasi 

A

B1

2

Konsentrasi

B

• A :    1 Ni dalam NaOH

SS dalam HNO3

H t ll B d l HCl NO, D

EA

Hastelloy B dalam HCl

1 – 2      Pb dalam H2SO4

B : Al dalam HNO3 SULISTIJON

SS dalam H2SO4

Fe dalam H2SO4

Prof. D

r. Ir. 

pH H‐OH OH ‐H +p1 asam                  7 netral                     14 basa

NO, D

EASU

LISTIJON

Prof. D

r. Ir. 

Bakteri • Bukan bakteri yang memakan logam

SO42‐ S2‐ (bakteri)

B kt i k lf t d l k d l b t k• Bakteri yang memakan sulfat dan mengeluarkannya dalam bentuk reduksi sulfat seperti H2S, H2S (korosif) bereaksi dengan Fe  FeS (hitam)

F + H S F S + HFe + H2S  FeS + H2

• Pengujian 

FeS + HCl  FeCl2+ H2S (tercium bau busuk)• Anaerob, sehingga bisa hidup dibawah kerak, deposit, shine dll.

a NO, D

EA

a

b

c

d SULISTIJON

b

e

Prof. D

r. Ir. 

Komposisi ElektrolitKomposisi ElektrolitAdanya bahan pengotor pada elektrolit:

CO2,; SO2 ; SO3 ; H2S  menurunkan pH  asam  korosif

BEDA POTENSIAL MEDIA / GALVANIKBEDA POTENSIAL MEDIA / GALVANIK

Tanah A Tanah B

NO, D

EA

Anodik  Katodik PE > PE SU

LISTIJON

PEA > PEB

Prof. D

r. Ir. 

Aspek Metalurgi(L )(Logam)

Struktur / sistem kristalStruktur / sistem kristal

KomposisiOksida Kromium

NO, D

EA

-Dual Phases

-Impurities SULISTIJON

p

-Kadar Cr dan Al didalam baja

Prof. D

r. Ir. 

1. Grain 

Grain 

GB ‐ Terkorosi

Pot GB>Grain

Impurities 

Pot A> pot B

2. Impurities Elemen basis B

Impurities 

NO, D

EA

3. Dual PhaseA = Cu

SULISTIJON

B = Zn

Prof. D

r. Ir. 

K di i P kKondisi Permukaan :

Permukaan logam yang tidak rata menyebabkan erosi bila ada aliran l derosi bila ada aliran. Fluida  Erosi

deposit

Ceruk

NO, D

EA

Kebersihan permukaan, ada/tidaknya lapisan tipis dan zat asing dapat memberikan pengaruh kuat terhadap inisiasi dan kecepatan korosi.

SULISTIJON

Prof. D

r. Ir. 

Pengaruh Unsur Paduan Didalam Logam FerrousFerrous

• Se, Cu, Zr, Te, P : meningkatkan machinability.• Mo : mempengaruhi passivityMo : mempengaruhi passivity• W : tidak berpengaruh terhadap korosi, memperbaiki sifat mekanik 

pada temperatur rendah dan tinggi.• Mn : elemen penstabil austenit, pada pemberian beban impak akan p , p p p

menaikkan sifat mekaniknya.• Ni : penstabil austenite, memperbaiki sifat mekanik pada     

temperatur tinggi.• Cu : meningkatkan pengaruh Ni.• Ti, Nb : mencegah presipitasi karbida.• Co : pengaruhnya seperti Ni dan untuk prothese.

NO, D

EA

• Si : menghambat aksi oksigen/gas oksidator pada temperatur tinggi dan jika >3,5% menghambat korosi general/intergranular.

• B : kadar sangat rendah  menaikkan sifat mekanik pada temperatur ti i

SULISTIJON

tinggi• Cr : penstabil ferrite, menaikkan ketahanan korosi• Al : menaikkan ketahanan korosi pd temperatur tinggi Pr

of. D

r. Ir.