makalah penanggulangan korosi

TUGAS KOROSI

“PENGENDALIAN KOROSI”

Makalah ini disusun untuk memenuhi tugas mata kuliah KorosiDosen pengampu: Drs. Drs. Ranto .H.S., MT.

DISUSUN OLEH :

DENY PRABOWO

K2513016

PROGRAM STUDI PENDIDIKAN TEKNIK MESINJURUSAN PENDIDIKAN TEKNIK KEJURUAN

FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKANUNIVERSITAS SEBELAS MARET

SURAKARTA2015

PENGENDALIAN KOROSI

Proses korosi tidak dapat dicegah, karena reaksi korosi merupakan reaksi yang nilai perubahan

entalpi reaksinya negatif. Menurut termodinamika, reaksi semacam ini adalah reaksi yang

berlangsung secara spontan. Oleh sebab itu, proses terkorosinya logam oleh lingkungannya

adalah proses yang spontan dan tidak dapat dicegah terjadinya.

Proses korosi bisa dikendalikan sehingga kecepatan reaksinya tidak secepat jika tidak dilakukan

upaya penanggulangan. Usaha-usaha penanggulangan korosi dapat dibedakan ke dalam 5

(lima) kategori, yaitu :

A. Pengendalian Korosi Melalui Perencanaan

1. Desain

Usaha penanggulangan korosi sebaiknya sudah dilakukan sejak tahapan desain

proses. Ahli-ahli korosi sebaiknya ikut dilibatkan dalam desain proses dari sejak

pemilihan proses, penentuan kondisi-kondisi prosesnya, penentuan bahan-bahan

konstruksi, pemilihan lay-out, saat konstruksi sampai tahap start-upnya.

Di antara cara-cara penanggulangan korosi dari segi desain yang sering digunakan

adalah:

a. isolasi alat dari lingkungan korosif

b. mencegah hadir/terbentuknya elektrolit

c. jaminan lancarnya aliran fluida

d. mencegah korosi erosi/abrasi akibat kecepatan aliran

e. mencegah terbentuknya sel galvanik

2. Pemilihan Material

Bahan konstruksi harus dipilih yang tahan korosi. Apalagi jika lingkungannya

korosif. Ketahanan korosi masing-masing bahan tidak sama pada berbagai macam

lingkungan. Mungkin sesuatu bahan sangat tahan korosi dibanding bahan-bahan lain

pada lingkungan tertentu. Tetapi bahan yang sama mungkin adalah yang paling

rawan korosi pada lingkungan yang berbeda dibanding dengan bahan-bahan yang

lain. Di antara bahan-bahan konstruksi yang sering digunakan adalah : Besi,

Aluminium, Timah hitam, Tembaga, Nikel, Timah putih, Titanium, Tantalum

B. Pengendalian Korosi Melalui Perubahan Lingkungan

Korosi adalah reaksi logam dan lingkungannya, karena itu upaya pengubahan lingkungan

yang menjadikannya kurang agresif akan bermanfaat untuk membatasi serangan terhadap

logam (Trethewey & Chamberlain, 1991:227).

1. Lingkungan berwujud gas. Biasanya yang dimaksudkan disini adakah udara dengan

rentang temperatur -100 0C hingga +300 0C. Beberapa metode yang digunakan

untuk mengurangi laju korosi di udara bebas adalah menurunkan kelembaban relatif,

menghilangkan komponen-komponen mudah menguap yang dihasilkan oleh bahan-

bahan sekitar, mengubah temperatur, menghilangkan kotoran-kotoran (termasuk

partikel-partikel padat yang abrasif), endapan-endapanyang akan membentuk katoda

(misalnya jelaga), dan ion-ion agresif (Trethewey &Chamberlain, 1991:227).

2. Bahan terendam di air bebas yang cukup mengandung ion untuk menjadikannya

sebuah elektrolit. Beberapa metode yang digunakan untuk mengurangi laju korosidi

air adalah menurunkan konduktivitas ion,mengubah pH, mengurangi kandungan

oksigen, dan mengubah temperatur (Trethewey & Chamberlain, 1991:227).

3. Logam terkubur dalam tanah dan mineral-mineral yang terlarut membentuk

elektrolit. Pengendalian biasanya melalui proses katodik atau pelapisan

permukaan,tetapi lingkungan tersebut dapat dibuat kurang agesif dengan mengganti

tanahurugan yang tidak menahan air, mengendalikan pH dan mengubah

konduktifitasnya(Trethewey & Chamberlain, 1991:227)

C. Pengendalian Korosi Melalui Inhibitor

Inhibitor adalah suatu zat kimia yang dapat menghambat atau memperlambat suatu reaksi

kimia. Inhibitor korosi adalah suatu zat kimia yang bila ditambahkan ke dalam suatu

lingkungan, dapat menurunkan laju penyerangan korosi lingkungan itu terhadap suatu

logam. Umumnya inhibitor berasal dari senyawa-senyawa 3nodic3 dan anorganik yang

mengandung gugus-gugus yang memiliki pasangan 3nodic3e bebas, seperti nitrit, pospat,

dan lain-lain. (Anonim, 2012)

Bahan inhibitor menguntungkan untuk menangani logam-logam besi karena dapat

menghambat laju korosi. Inhibitor merupakan metoda perlindungan yang fleksibel, yaitu

mampu memberikan perlindungan dari lingkungan yang kurang agresif sampai pada

lingkungan yang tingkat korosifitasnya sangat tinggi, mudah diaplikasikan (tinggal tetes),

dan tingkat keefektifan biayanya paling tinggi karena lapisan yang terbentuk sangat tipis

sehingga dalam jumlah kecil mampu memberikan perlindungan yang luas pada logam.

Inhibitor yang saat ini biasa digunakan adalah sodium nitrit, kromat, fosfat, dan garam

seng.

Sifat-sifat sebuah elektrolit dapat diubah untuk membatasi agresifitas terhadap

permukaan logam. Ion-ion yang paling agresif yang dapat menyerang permukaan

logam baja adalah ion-ion sulfat, tiosulfat, tiosianat, dan klorida. Untuk menghambat

ion-ion agresif tersebut dapat ditambahkan inhibitor nitrit sehingga dapat

mengurangi laju korosi pada permukaan logam.

1. Berdasarkan Bahan Dasarnya :

a) Inhibitor Organik : Menghambat korosi dengan cara teradsorpsi kimiawi pada

permukaan logam, melalui ikatan logam-heteroatom. Inhibitor ini terbuat dari

bahan 4nodic4. Contohnya adalah : gugus amine, tio, fosfo, dan eter. Gugus amine

biasa dipakai di anodic boiler.

b) Inhibitor Inorganik : Inhibitor yang terbuat dari bahan anorganik.

2. Berdasarkan reaksi yang dihambat, maka inhibitor dibedakan menjadi :

a) Inhibitor katodik adalah zat yang dapat menghambat terjadinya reaksi di

katoda (reduksi), karena pada daerah katodik terbentuk logam hidroksida

(MOH) yang sukar larut dan menempel kuat pada permukaan logam sehingga

menghambat laju korosi. Dengan berkurangnya akses ion hidrogen yang menuju

permukaan elektroda, maka hydrogen overvoltage akan meningkat sehingga

menghambat reaksi evolusi hidrogen yang berakibat menurunkan laju korosi. Dan

karena adanya inhibitor katodik maka potensial korosi bergeser 4nodic4 negative.

Inhibitor katodik merupakan kation yang bermigrasi ke permukaan katodik dan

diendapkan secara kimia atau elektrokimia dan mengisolasi permukaan ini,

sehingga menghalangi pembebasan gas hydrogen di permukaan katodik. Reaksi

yang terjadi pada lingkungan netral adalah

2H2O + O2 + 4e → 4OH-

Pada reaksi ini, inhibitor bereaksi dengan ion hidroksil menghasilkan senyawa

yang mengendap di permukaan katoda, sehingga menyelimuti katoda dari

elektrolit dan mencegah masuknya oksigen. Inhibitor yang banyak digunakan

untuk tipe ini adalah larutan garam seng dan magnesium yang membentuk

hidroksida tidak larut, kalsium yang menghasilkan karbonat dan polifosfat. Reaksi

katodik di lingkungan asam:

2H+ + 2e → H2

Pembentukan gas hidrogen dapat dikendalikan oleh peningkatan sistem seperti

yang

ditunjukkan gambar di bawah ini.

Gambar 1. Polarisasi Katodik

Contoh: Arsen (AS+3), antimon (Sb+3), fosfor (P), kation positif dari logam

divalent (seperti Zn+2, Pb+2, dan Fe+2), air sadah yang mengandung kalsium

bikarbonat, soda, dan polifosfat.

Inhibitor katodik dibedakan menjadi:

1) Inhibitor racun : Contohnya As2O3, Sb2O3.

menghambat penggabungan atom-atom Had menjadi molekul gas H2 di

permukaan logam

dapat mengakibatkan perapuhan 5nodic5e pada baja kekuatan tinggi

Bersifat racun bagi lingkungan

2) Inhibitor presipitasi katodik :

mengendapkan CaCO3, MgCO3, CaSO4, MgSO4 dari dalam air

Contoh : ZnSO4 + dispersan.

3) Oxygen scavenger :

mengikat O2 terlarut

Contoh : N2H4 (Hydrazine) + O2 →N2 + 2 H2O

Hydrazine diinjeksikan di up stream Deaerator dalam 6nodic WHB (Waste

Heat Boiler) dan WHR (Waste Heat Recovery) di unit pabrik Ammonia

maupun Utilitas.

b) Inhibitor anodic adalah zat yang ditambahkan ke dalam elektrolit, sehingga

mampu menahan terjadinya reaksi anodic dioksida. Inhibitor ini berakibat

potensial korosi bergerak ke arah positif. Contoh : kromat, nitrat, dan nitrit

yang merupakan inhibitor anodic oksidator (efektif tanpa oksigen), sedangkan

inhibitor non oksidator (efektif hanya dengan adanya oksigen terlarut) seperti

boraks, fosfat, silikat. Inhibitor anodic ini merupakan inhibitor yang sangat efektif

dan secara luas digunakan, tetapi jenis inhibitor ini mempunyai sifat yang tidak

diinginkan, yaitu bila kandungan atau konsentrasi inhibitor tidak cukup melapisi

semua permukaan 6nodic, sehingga mengakibatkan terjadinya korosi sumuran

(pitting). Dengan demikian, inhibitor 6nodic sering ditunjuk sebagai inhibitor

yang berbahaya. Pengaruh konsentrasi inhibitor terhadap korosinya dapat

ditunjukkan seperti gambar berikut.

Gambar 2. Pengaruh Konsentrasi Inhibitor Anodik

Inhibitor anodik adalah inhibitor yang menghambat reaksi oksidasi.

Fe + OH- FeOHad + e-

FeOHad + Fe + OH- FeOHad + FeOH+ + 2e-

Molekul anodic teradsorpsi di permukaan logam, sehingga katalis FeOHad

berkurang akibatnya laju korosi menurun. Contoh inhibitor anodic adalah

molibdat, silikat, fosfat, borat, kromat, nitrit, dan nitrat. Inhibitor jenis ini sering

dipakai / ditambahkan pada saat chemical cleaning peralatan pabrik.

c) Inhibitor campuran : Campuran dari inhibitor katodik dan anodic

Inhibitor campuran merupakan gabungan antara inhibitor anodic dan

inhibitor katodik. Biasanya dalam inhibitor campuran mengandung salah satu

bahan oksidator seperti kromat, nitrit, dan bahan non oksidator. Contoh

aplikasi dari inhibitor campuran adalah senyawa kromat dan ortofosfat dalam

air garam, senyawa kromat dan polifosfat sebagai inhibitor anodic dan

katodik.

3. Berdasarkan Mekanisme (Cara Kerja) Inhibisi :

a) Inhibitor Pasivator : menghambat korosi dengan cara menghambat reaksi 7nodic

melalui pembentukan lapisan pasif, sehingga merupakan inhibitor berbahaya, bila

jumlah yang ditambahkan tidak mencukupi. Inhibitor Pasivator terdiri dari :

Inhibitor Pasivator Oksidator, misalnya, Cr2O72-, , CrO4

2-, ClO3-, ClO4-. Cr2O72-

mempasivasi baja dengan peningkatan reaksi katodik dari Cr2O72- menjadi Cr2O3,

dan menghasilkan lapisan pasif Cr2O3 dan FeOOH. Inhibitor Pasivator non

oksidator, contohnya ion metalat (8nodic8e, ortovanadat, metavanadat), NO2-.

Inhibitor vanadium dipakai di Unit CO2 Removal Pabrik Ammonia, karena larutan

Benfield yang bersifat korosif. Molybdat (MoO42-) menginhibisi dengan cara

membentuk lapisan pelindung yang terdiri dari senyawa ferro-molybdat.

b) Inhibitor Presipitasi : Membentuk kompleks tak larut dengan logam atau

lingkungan sehingga menutup permukaan logam dan menghambat reaksi 8nodic

dan katodik. Contoh : Na3PO4, Na2HPO4.

c) Inhibitor Adsorpsi : Agar teradsorpsi harus ada gugus aktif (gugus heteroatom).

Gugus ini akan teradsorpsi di permukaan logam. Contoh : Senyawa asetilen,

senyawa sulfur, senyawa amine dan senyawa aldehid.

d) Inhibitor Aman dan Inhibitor Berbahaya : Inhibitor aman (tidak berbahaya) adalah

inhibitor yang bila ditambahkan dalam jumlah yang kurang (terlalu sedikit) dari

konsentrasi kritisnya, tetap akan mengurangi laju korosi. Inhibitor aman ini

umumnya adalah inhibitor katodik, contohnya adalah garam-garam seng dan

magnesium, calcium, dan polifosfat. Inhibitor berbahaya adalah inhibitor apabila

ditambahkan di bawah harga kritis akan mengurangi daerah anodic, namun luas

daerah katodik tidak terpengaruh. Sehingga kebutuhan arus dari anoda yang masih

aktif bertambah hingga mencapai harga maksimum sedikit di bawah konsentrasi

kritis. Laju korosi di anoda-anoda yang aktif itu meningkat dan memperhebat

serangan korosi sumuran. Yang termasuk inhibitor berbahaya adalah inhibitor

anodic, contohnya adalah molibdat, silikat, fosfat, borat, kromat, nitrit, dan nitrat.

Mekanisme Kerja Inhibitor Korosi

Suatu inhibitor kimia adalah suatu zat kimia yang dapat menghambat atau

memperlambat suatu reaksi kimia. Secara khusus, inhibitor korosi merupakan

suatu zat kimia yang bila ditambahkan kedalam suatu lingkungan tertentu, dapat

menurunkan laju penyerangan lingkungan itu terhadap suatu logam. Pada

prakteknya, jumlah yang di tambahkan adalah sedikit, baik secara kontinu

maupun periodik menurut suatu selang waktu tertentu.

Menurut Indra Surya Dalimunte membedakan mekanisme kerja inhibitor korosi

sebagai berikut :

1) Inhibitor teradsorpsi pada permukaan logam, dan membentuk suatu lapisan tipis

dengan ketebalan beberapa molekul inhibitor. Lapisan ini tidak dapat dilihat

oleh mata biasa, namun dapat menghambat penyerangan lingkungan terhadap

logamnya.

2) Melalui pengaruh lingkungan (misal pH) menyebabkan inhibitor dapat

mengendap dan selanjutnya teradsopsi pada permukaan logam serta

melidunginya terhadap korosi. Endapan yang terjadi cukup banyak, sehingga

lapisan yang terjadi dapat teramati oleh mata.

3) Inhibitor lebih dulu mengkorosi logamnya, dan menghasilkan suatu zat kimia

yang kemudian melalui peristiwa adsorpsi dari produk korosi tersebut membentuk

suatu lapisan pasif pada permukaan logam.

4) Inhibitor menghilangkan kontituen yang agresif dari lingkungannya.

Berdasarkan sifat korosi logam secara elektrokimia, inhibitor dapat mempengaruhi

polarisasi anodik dan katodik. Bila suatu sel korosi dapat dianggap terdiri dari empat

komponen yaitu: anoda, katoda, elektrolit dan penghantar elektronik, maka inhibitor

korosi memberikan kemungkinan menaikkan polarisasi anodik, atau menaikkan

polasisasi katodik atau menaikkan tahanan listrik dari rangkaian melalui

pembentukan endapan tipis pada permukaan logam. Mekanisme ini dapat diamati

melalui suatu kurva polarisasi yang diperoleh secara eksperimentil.

Perlindungan elektrokimia dilakukan untuk mencegah terjadinya korosi elektrolik

(reaksi elektrokimia yang mengoksidasi logam). Perlindungan tersebut disebut juga

perlindungan katode (proteksi katodik) atau perlindungan anode.

Bahan Alam sebagai Alternatif Inhibitor Koros

Umumnya, inhibitor korosi berasal dari senyawa-senyawa organik dan anorganik

yang mengandung gugus-gugus yang memiliki pasangan elektron bebas, seperti nitrit,

kromat, fospat, urea, fenilalanin, imidazolin, dan senyawa-senyawa amina. Namun

demikian, pada kenyataannya bahwa bahan kimia sintesis ini merupakan bahan kimia

yang berbahaya, harganya lumayan mahal, dan tidak ramah lingkungan, maka sering

industri-industri kecil dan menengah jarang menggunakan inhibitor pada sistem

pendingin, sistem pemipaan, dan sistem pengolahan air produksi mereka, untuk

melindungi besi/baja dari serangan korosi. Untuk itu penggunaan inhibitor yang

aman, mudah didapatkan, bersifat biodegradable, biaya murah, dan ramah lingkungan

sangatlah diperlukan.

Salah satu alternatifnya adalah ekstrak bahan alam khususnya senyawa yang

mengandung atom N, O, P, S, dan atom-atom yang memiliki pasangan elektron

bebas. Unsur-unsur yang mengandung pasangan elektron bebas ini nantinya dapat

berfungsi sebagai ligan yang akan membentuk senyawa kompleks dengan logam.

Dari beberapa hasil penelitian seperti Fraunhofer (1996), diketahui bahwa ekstrak

daun tembakau, teh dan kopi dapat efektif sebagai inhibitor pada sampel logam besi,

tembaga, dan alumunium dalam medium larutan garam. Keefektifan ini diduga

karena ekstrak daun tembakau, teh, dan kopi memiliki unsur nitrogen yang berfungsi

sebagai pendonor elektron terhadap logam Fe2+ untuk membentuk senyawa kompleks.

Sudrajat dan Ilim (2006) juga mengemukakan bahwa ekstrak daun tembakau, lidah

buaya, daun pepaya, daun teh, dan kopi dapat efektif menurunkan laju korosimild

steel dalam medium air laut buatan yang jenuh CO2. Efektivitas ekstrak bahan alam

sebagai inhibitor korosi tidak terlepas dari kandungan nitrogen yang terdapat dalam

senyawaan kimianya seperti daun tembakau yang mengandung senyawa-senyawa

kimia antara lain nikotin, hidrazin, alanin, quinolin, anilin, piridin, amina, dan lain-

lain (Reynolds, 1994). Lidah buaya mengandung aloin, aloenin, aloesin dan asam

amino. Daun pepaya mengandung N-asetil-glukosaminida, benzil isotiosianat, asam

amino (Andrade et al., 1943). Sedangkan daun teh dan kopi banyak mengandung

senyawa kafein dimana kafein dari daun teh lebih banyak dibandingkan kopi.

Mekanisme Proteksi Ekstrak Bahan Alam

Mekanisme proteksi ekstrak bahan alam terhadap besi/baja dari serangan korosi

diperkirakan hampir sama dengan mekanisme proteksi oleh inhibitor organik. Reaksi

yang terjadi antara logam Fe2+ dengan medium korosif seperti CO2diperkirakan

menghasilkan FeCO3, oksidasi lanjutan menghasilkan Fe2(CO3)3 dan reaksi antara

Fe2+ dengan inhibitor ekstrak bahan alam menghasilkan senyawa kompleks. Inhibitor

ekstrak bahan alam yang mengandung nitrogen mendonorkan sepasang elektronnya

pada permukaan logam mild steel ketika ion Fe2+ terdifusi ke dalam larutan elektrolit,

reaksinya adalah Fe -> Fe2+ + 2e- (melepaskan elektron) dan Fe2+ + 2e- -> Fe

(menerima elektron).

INCLUDEPICTURE

"http://www.chem-is-try.org/wp-content/migrated_images/artikel/korosi02.jpg" \*

MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE






MERGEFORMATINET

Produk yang terbentuk di atas mempunyai kestabilan yang tinggi dibanding dengan

Fe saja, sehingga sampel besi/baja yang diberikan inhibitor ekstrak bahan alam akan

lebih tahan (ter-proteksi) terhadap korosi. Contoh lainnya, dapat juga dilihat dari

struktur senyawa nikotin dan kafein yang terdapat dalam ekstrak daun tembakau, teh,

dan kopi, dimana kafein dan nikotin yang mengandung gugus atom nitrogen akan

menyumbangkan pasangan elektron bebasnya untuk mendonorkan elektron pada

logam Fe2+ sehingga terbentuk senyawa kompleks dengan mekanisme yang sama

seperti diatas.

INCLUDEPICTURE








MERGEFORMATINET

D. Pengendalian Korosi Melalui Proteksi Katodik Anodik

Prinsip Dasar Sistem Proteksi Katodik Anodik

Korosi pada dasarnya merupakan sifat alamiah dari logam untuk kembali ke bentuk

semula. Dengan demikian sebenarnya korosi tidak dapat dihilangkan sama sekali. Akan

tetapi dengan kemajuan ilmu pengetahuan dan teknologi, proses korosi dapat

dikendalikan sampai pada titik minimum yang dilakukan berdasarkan proses terjadinya.

Salah satu metode pengendalian korosi untuk system perpipaan adalah proteksi katodik.

Proteksi katodik untuk pertama kalinya diperkenalkan oleh Sir Humphrey Davy pada

tahun 1820-an sebagai sarana control korosi utama pada alat pengiriman naval di Inggris.

Kemudian lebih dikenal dan banyak dipakai pada tahun 1930-an di Gulf Coast Amerika

dalam mengendalikan korosi pada pipa yang membawa hidrokarbon (gas bumi dan

produk minyak) bertekanan tinggi. Di Indonesia metode ini dipergunakan secara lebih

luas sejak tahun 1970-an.

Pada dasarnya proteksi katodik merupakan control korosi secara elektrokimia dimana

reaksi oksida pada sel galvanis dipusatkan di daerah anoda dan menekan proses korosi

pada daerah katoda dalam sel yang sama. Dengan demikian, teknologi ini sebenarnya

merupakan gabungan yang terbentuk dari unsur-unsur elektrokimia, listrik dan

pengetahuan tentang bahan. Unsur elektrokimia mencakup dasar-dasar proses terjadinya

reaksi korosi, sedangkan unsur kelistrikan mencakup konsep dasar perilaku obyek yang

diproteksi dan lingkungannya jika arus listrik dialirkan.

Untuk mendapatkan gambaran konsep dasar tentang proses korosi dan aplikasi proteksi

katodik secara teoritis dapat dilihat pada Gambar 1. Pada gambar 1(a) menunjukan ada

dua buah logam besi dan zinc yang terpisah dan di celupkan ke dalam suatu elektrolit.

Kedua logam tersebut akan terkorosi dan kedua reaksi korosi (oksidasi) diseimbangkan

dengan reaksi reduksi yang sama, dimana pada kedua kasus tersebut terjadi pembebasan

gas hydrogen.

Kejadian akan berbeda jika kedua logam tersebut dihubungkan satu sama lain secara

elektris seperti terlihat pada Gambar 1(b). disini reaksi korosi dipusatkan pada elektroda

zinc (anode) dan hampir semua reaksi reduksi dipusatkan pada elektroda besi (katoda).

Reaksi anoda zinc pada rangkaian Gambar 1(b) akan lebih cepat dari pada rangkaian (a).

Pada waktu yang bersamaan, korosi pada besi akan berhenti. Dengan kata lain anoda zinc

telah dikorbankan untuk memproteksi besi.

Pada aplikasi dilapangan , struktur yang dilindungi akan diusahakan menjadi lebih katoda

dibandingkan dengan bahan lain yang dikorbankan untuk terkorosi. Proses ini dilakukan

dengan cara mengalirkan arus searah dari sumber lain melalui elektrolit ke permukaan

pipa dan menghindari adanya arus yang meninggalkan pipa. Jika jumlah arus yang

dialirkan diatur dengan baik, maka akan mencegah mengalirnya arus korosi yang keluar

dari daerah anoda dipermukaan pipa dan arus akan mengalir dalam pipa pada daerah

tersebut. Sehingga permukaan pipa tersebut akan menjadi bersifat katodik, dengan

demikian maka proteksi menjadi lengkap. Untuk jelasnya, prinsip kerja proteksi katodik

dapat dilihat pada Gambar 2.

Pada gambar tersebut tampak bahwa arus mengalir ke pipa pada daerah dimana

sebelumnya sebagai anoda. Driving voltagesystem proteksi katodik harus lebih besar dari

pada driving voltage sel korosi yang sedang berlangsung. Supaya system proteksi katodik

bekerja, harus ada arus yang mengalir dari groundbed. Selama terjadinya aliran arus

ketanah, maka material groundbed akan menjadi subjek korosi. Oleh karena kegunaan

groundbed untuk mengeluarkan arus, maka sebaiknya menggunakan bahan yang laju

konsumsinya lebih rendah dari pada pipanya itu sendiri. Atau secara termodinamika,

potensial pipa/struktur yang diproteksi dibuat menjadi imun yaitu pada -850 mV (CSE).

Ada 2 Jenis Sistem Proteksi Katodik

1. Sistem Anoda Korban (Sacrificial Anode)

System ini dikenal juga dengan galvanic anode, dimana cara kerja dan sumber arus

yang digunakan berasal hanya dari reaksi galvanis anoda itu sendiri. Prinsip dasar

dari system anoda korban adalah hanya dengan cara menciptakan sel elektrokimia

galvanic dimana dua logam yang berbeda dihubungkan secara elektris dan ditanam

dalam elektrolit alam (tanah atau air). Dalam sel logam yang berbeda tersebut, logam

yang lebih tinggi dalam seri elektromitive-Emf series (lebih aktif) akan menjadi

anodic terhadap logam yang kurang aktif dan terkonsumsi selama reaksi

elektrokimia. Logam yang kurang aktif menerima proteksi katodik pada

permukaannya karena adanya aliran arus melalui elektrolit dari logam yang anodic.

Gambar system proteksi katodik dengan anoda korban dapat dilihat pada Gambar

3.System anoda korban secara umum digunakan untuk melindungi struktur dimana

kebutuhan arus proteksinya kecil dan resistivitas tanah rendah. Disamping itu system

ini juga digunakan untuk keperluan dan kondisi yang lebih spesifik seperti:

a. Untuk memproteksi struktur dimana sumber listrik tidak tersedia.

b. Memproteksi struktur yang kebutuhan arusnya relative kecil, yang jika ditinjau

dari segi ekonomi akan lebih menguntungkan dibandingkan dengan system atus

tanding.

c. Memproteksi pada daerah hot spot yang tidak dicoating, misalnya pada daerah

dimana ada indikasi aktifitas korosi yang cukup tinggi.

d. Untuk mensuplemen system arus tanding, jika dipandang arus proteksi yang ada

kurang memadai. Ini biasanya terjadi pada daerah yang resistivitas tanahnya

rendah seperti daerah rawa.

e. Untuk mengurangi efek interferensi yang disebabkan oleh system arus tanding

atau sumber arus searah lainnya.

f. Untuk memproteksi pipa yang dicoating dengan baik, sehingga kebutuhan arus

proteksi relative kecil.

g. Untuk memperoteksi sementara selama kontruksi pipa hingga system arus tanding

terpasang.

h. Untuk memperoteksi pipa bawah laut, yang biasanya menggunakan bracelet

anode dengan cara ditempelkan pada pipa yang dicoating.

Gambar . Sistem Proteksi Katodik Sistem Anoda Korban

Ada beberapa keuntungan yang diperolah jika menggunakan system anoda korban

diantaranya:

a. Tidak memerlukan arus tambahan dari luar, karena arus proteksi berasal dari

anodanya itu sendiri.

b. Pemasangan dilapangan relative lebih sederhana

c. Perawatannya mudah

d. Ditinjau dari segi biaya, system ini lebih murah dibanding system arus tanding.

e. Kemungkinan menimbulkan efek interferensi kecil.

f. Kebutuhan material untuk sitem anoda korban relative sedikit yaitu anoda, kabel

dan test box.

Kelemahan proteksi katodik dengan anoda korban dibandingkan dengan system arus

tanding adalah:

a. Driving voltage dari system ini relative rendah karena arus proteksi hanya terjadi

dari reaksi galvanis material itu sendiri sehingga system ini hanya dapat

digunakan untuk memproteksi struktur yang arus proteksinya relative kecil dan

resistivitas lingkungan rendah. Karena kondisi yang demikian itu, system ini akan

menjadi kurang ekonomis jika dipakai unguk keperluan memproteksi struktur

yang relatif besar.

b. Kemempuan untuk mengontrol variable efek arus sesat terhadap struktur yang

diproteksi relative kecil.

2. Sistem Arus Tanding (Impressed Current)

Berbeda dengan system anoda korban, sumber arus pada system arus tanding berasal

dari luar, biasanya berasal dari DC dan AC yang dilengkapi dengan penyearah arus

(rectifier), dimana kutub negative dihubungkan ke struktur yang dilindungi dan kutub

positif dihubungkan ke anoda. Arus mengalir dari anoda melalui elektrolit ke

permukaan struktur, kemudian mengalir sepanjang struktur dan kembali ke rectifier

melalui konduktor elektris. Karena struktur menerima arus dari elektrolit, maka

struktur menjadi terproteksi. Keluaran (output) arus rectifier diatur untuk

mengalirkan arus yang cukup sehingga dapat mencegah arus korosi yang akan

meninggalkan daerah anoda pada struktur yang dilindungi. Dengan keluaran arus

dari anoda ini maka anoda tersebut terkonsumsi. Untuk itu maka sebaiknya

menggunakan bahan yang laju konsumsinya lebih rendah dari magnesium, zinc dan

alumunium yang biasa dipakai untuk system tersebut, umumnya digunakan paduan

kombinasi bahan yang khusus.

System arus tanding digunakan untuk melindungi struktur yang besar atau yang

membutuhkan arus proteksi yang lebih besar dan dipandang kurang ekonomis jika

menggunakan anoda korban. System ini dapat dipakai untuk melindungi struktur

baik yang tidak dicoating, kondisi coating yang kurang baik maupun yang kondisi

coatingnya baik.

Kelebihan system arus tanding adalah dapat didesain untuk aplikasi dengan tingkat

fleksibilitas yang tinggi karena mempunyai rentang kapasitas output arus yang luas.

Artinya kebutuhan arus dapat diatur baik secara manual maupun secara otomatis

dengan merubah tegangan output sesuai dengan kebutuhan. Kelebihan lain dari

system ini, dengan hanya memasang system di salah satu tempat dapat memproteksi

struktur yang cukup besar.

Kekurangan dari system ini yaitu memerlukan perawatan yang lebih banyak

dibanding system anoda korban sehingga biaya operasional akan bertambah. System

ini juga mempunyai ketergantungan terhadap kehandalan pemasok energy (rectifier)

sehingga kerusakan pada system ini akan berakibat fatal terhadap kinerja system

proteksi. Kekurangan yang lain system arus tanding adalah cenderung lebih mahal

karena peralatan dan bahan yang digunakan lebih banyak. Disamping itu ada

kemungkinan dapat menimbulkan masalah efek interferensi arus terhadap struktur

disekitarnya.

Gambar . Gambar Proteksi Katodik Sistem Arus Tanding

E. Pelapisan (Coating)

Metode pelindungan logam terhadap serangan korosi adalah dengan pelapisan. Prinsip

umum dari pelapisan yaitu melapiskan logam induk dengan suatu bahan atau material

pelindung. Jenis-jenis pelapisan sebagai pelindung proses korosi dapat dibagi secara

umum tiga bagian yaitu pelapisan organik, non organik dan logam.

1. Pelapisan logam dan non organik

Pelapisan dengan ketebalan tertentu material logam dan non organik dapat

memberikan pembatas antara logam dan lingkungannya.

a) Electroplating (Penyepuhan listrik)

Elektroplating atau lapis listrik adalah suatu proses pengendapan/deposisi suatu

logam pelindung yang dikehendaki diatas logam lain dengan cara elektrolisa.

Biasanya elektrolisa dilakukan dalam suatu bejana yang disebut sel elektrolisa

yang berisi larutan elektrolit/rendaman (bath). Pada rendaman ini tercelup paling

tidak dua elektroda. Masing-masing elektroda dihubungkan dengan arus listrik,

terbagi menjadi kutub positif dan negatif dikenal dengan kutub katoda dan anoda.

Selama proses lapis listrik berlangsung terjadi reaksi kimia pada daerah

elektroda/elektrolit; baik reaksi reduksi maupun oksidasi. Karena ada proses lapis

listrik reaksi diharapkan berjalan terus menerus arah tertentu secara tetap, maka

hal yang paling penting dalam proses ini adalah mengoperasikan proses ini

dengan aru searah. Komponen-komponen yang berperan penting dalam suatu

proses lapis listrik adalah larutan elektrolit (sumber pelapis), anoda, katoda (bahan

uji), dan sirkuit luar.

Mengalirnya arus searah melalui suatu larutan berkaitan dengan gerak partikel

bermuatan (ion). Ujung-ujung keluar masuknya arus dari/ke larutan disebut

elektroda. Seperti diketahui, pada bagian anoda reaksi yang terjadi adalah reaksi

oksidasi sedangkan pada katoda reaksinya adalah reaksi reduksi. Pergerakan dari

ion-ion larutan yang ada menyebabkan terjadinya kedua macam reaksi pada

sistem elektrolisa tersebut. Ion yang bergerak migrasi ke anoda disebut anion,

sedangkan yang bergerak ke katoda disebut kation.

Jika arus listrik dialirkan ke dalam larutan elektrolit (larutan pelapis) akan terjadi

aliran ion-ion dalam larutan. Ion positif bermigrasi ke arah elektroda negatif

(katoda) dan ion negatif bermigrasi ke arah elektroda positif (anoda), bersamaan

dengan ini terjadi proses pemindahan muatan pada kedua elektroda. Migrasi dari

ionion tersebut menimbulkan reaksi reduksi (katoda/benda kerja) dan reaksi

oksidasi (anoda).

Elektroplating adalah suatu proses pelapisan dimana terjadi pengendapan suatu

lapisan logam tipis pada permukaan yang dilapisi dengan menggunakan arus

listrik. Biasanya proses elektroplating dilakukan dalam suatu bejana atau cawan

yang terdiri dari elektroda yang dihubungkan dengan arus listrik searah (DC)

dimana rangkaian ini disebut sel elektrolisa. Pada bejana atau cawan ini, paling

tidak terdapat elektroda, dimana masing-masing elektroda dihubungkan dengan

arus listrik yang terbagi menjadi kutub positif (anoda) dan kutub negative (katoda)

seperti gambar berikut.

Gambar . Rangkaian Dasar Elektrik untuk Elektroplating

b) Pencelupan Panas (hot dipping)

Dalam metode ini, struktur dicelupkan ke dalam bak berisi lelehan logam pelapis.

Antara logam pelapis dan logam yang dilindungi terbentuk ikatan metalurgi yang

baik karena terjadinya proses perpaduan antar muka (interface alloying).

Pengaturan tebal pelapisan dalam proses pencelupan ini sulit, lapisan cenderung

tidak merata. Meskipun demikian, seluruh permukaan yang terkena lelehan logam

itu akan terlapisi.

c) Pelapisan dengan Penyemprotan

Logam pelapis berbentuk kawat diumpamakan pada bagian depan penyembur api,

dan begitu meleleh segera dihembus dengan tekanan tinggi menjadi butir-butir

yang halus. Butir-butir halus yang terlempar dengan kecepatan 100 hingga 150

meter per detik itu menjadi pipih ketika membentur permukaan logam dan

melekat. Sampai ketebalan tertentu, lapisan dengan cara ini lebih berpori

dibanding pencelupan dan penyalutan listrik.

d) Cladding

Lapisan dari logam tahan korosi dilapiskan ke logam lain yang tidak mempunyai

ketahan korosi terhadap lingkungan kerja yang kurang baik namun dari segi sifat

mekanik, fisik dsb baik.

e) Diffusion (pelapisan difusi)

Teknik mendifusikan logam pelapis atau pelapis bukan logam ke dalam lapisan

permukanan logam yang dilindungi dengan membentuk selapis logam paduan

pada komponen

2. Pelapisan Organik

Pelapisan ini memberikan batasan-batasan antara material dasar dan lingkungan. Pelapisan

organik antara lain cat, vernis, enamel dan selaput organik dan sebagainya.

makalah penanggulangan korosi

Documents