judul makalah di sini dengan font palatino linotype

Prosiding Seminar Nasional Teknologi Energi Nuklir 2014
Pusat Teknologi dan Keselamatan Reaktor Nuklir
Pusat Kajian Sistem Energi Nuklir
PENGARUH LINGKUNGAN KOROSIF TERHADAP KOROSI
PADA TANGKI BAJA PENAMPUNG BAHAN BAKAR
Johannes Leonard
Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Hasanuddin
Jalan Perintis Kemerdekaan Km.10, Makassar 90225, Indonesia
e-mail : [email protected]
ABSTRAK
PENGARUH LINGKUNGAN KOROSIF TERHADAP KOROSI PADA TANGKI BAJA
PENAMPUNG BAHAN BAKAR. Kontak antara bahan bakar dengan material tangki penampung
bahan bakar menimbulkan masalah korosi. Untuk mempelajari fenomena bahan bakar yang sifatnya
korosif pada baja, maka dilakukan suatu penelitian.
Metodologi pada penelitian ini dilakukan melalui perendaman sampel baja tangki penampungan
bahan bakar. Bahan bakar solar berasal dari tangki penampungan solar di Depot Pertamina Makassar,
Sulawesi Selatan. Selanjutnya, sampel-sampel ini direndam dalam masing-masing wadah solar,
dengan kondisi bergerak, dan diam. Percobaan korosi mikrobiologik dilakukan dengan menambahkan
isolat bakteri. Lama pengujian adalah 8 minggu. Perhitungan laju korosi dilakukan berdasarkan
kehilangan berat, dan kedalaman sumuran. Pengamatan dilengkapi dengan persentase luasan defek
korosi, berdasarkan Dot Chart ASTM B 537-70 (80).
Laju korosi permukaan, dalam wadah bergerak mencapai nilai maksimum 4,232018 mpy.
Sementara dalam wadah yang diam, laju korosi maksimum 1,856000 mpy. Sedangkan, laju korosi
sumuran, dalam wadah bergerak mencapai nilai maksimum turun menjadi 3,250375 mpy. Dalam
wadah yang tenang, laju korosi turun menjadi 2,988064 mpy. Persentase korosi yang terjadi
terdistribusi secara tak merata. Pada wadah yang bergerak nilainya naik mulai minggu ke 2 dari 22%
menjadi 35% pada minggu ke 8. Sementara dalam wadah yang diam, 10% pada minggu ke 2, naik
menjadi 18%. Kondisi medium yang bergerak semua nilai lebih besar dari pada medium yang diam.
Kata kunci : korosi permukaan, korosi sumuran, korosi mikrobiologik, laju korosi, persentase korosi
ABSTRACT
INFLUENCE OF CORROSIVE ENVIRONTMENT ON CORROSION OF TANK STEEL OF
FUEL STORAGE. The contact between fuel and material of tank steel has a risk of corrosion problem.
To study the phenomenon of this crorosive fuel on steel, the research was done.
Methodology of this research was conducted by immersion of steel samples in fuel. The fuel came
from storage tank at Depot Pertamina Makassar, Sulawesi Selatan. Furthermore, these samples were
immersed in each fuel reservoir, conditioning as stirred and non-stirred. Test of microbiological
corrosion conducted by adding with bacterial isolates. The duration of this research is 8 weeks. The
calculation of corrosion rate is by weight loss, and depth of pit. The observation also completed by
calculation of area defect percentage based on Dot Chart ASTM B537-70 (80).
The rate of general corrosion in unsteady reservoir reached maximum value 4,232018 mpy.
Meanwhile in the non-stirred reservoir, corrosion rate has a maximium value 1,856000 mpy. The rate
of piting corrosion in the stirred box reached maximum value to 3,250375 mpy. In the non- stirred
box, corrosion rate decreased to 2,988064 mpy. The percentage of corrosion occurred has distributed.
In the stirred box, the value increase from 2th weeks, from 22% to 35% at 8th. Meanwhile, in the nonstirred box, 10% at 2th, raised to 18% at 8th weeks. In the stirred reservoir, all the value is bigger than
in the non-stirred reservoir.
Keywords: general corrosion, pitting corrosion, microbiological corrosion, corrosion rate, corrosion
percentage
1
Prosiding Seminar Nasional Teknologi Energi Nuklir 2014
Pusat Teknologi dan Keselamatan Reaktor Nuklir
Pusat Kajian Sistem Energi Nuklir
1.
PENDAHULUAN
Penggunaan material teknik dan industri sebagai bahan tangki penampungan bahan
bakar membuat kontak antara bahan bakar tersebut dengan materialnya. Hal ini akan
menimbulkan masalah korosi pada material tersebut. Korosi ini disebabkan oleh elemenelemen agresif/korosif dalam bahan bakar itu sendiri, dan korosi yang disebabkan oleh
organisme hidup. Korosi tipe-tipe tersebut ini akan membuat suatu degradasi fungsional
material tersebut, yang akhirnya dapat menimbulkan perforasi yang cukup berbahaya.
Bahaya tersebut akan lebih fatal lagi, jika kejadian ini dialami oleh mesin-mesin konversi
energi, seperti pada kapal, pesawat, instalasi pembangkit daya tenaga nuklir, dan industriindustri vital lainnya.
Aktivitas bakteri yang memengaruhi performans suatu material telah ditemukan dalam
berbagai situasi di Ontario Hydro. Studi kasus yang ditemukan pada batangan metal yang
ditanahkan untuk stasiun transformator, system baja pendingin struktur di Lake Huron dan
korosi pada komponen baja dalam stasiun pembangkit tenaga nuklir bangunan vakum.
Beberapa kemungkinan yang terjadi oleh pengaruh aktivitas mikro-organisme yang
memengaruhi sifat-sifat kontainer untuk pembuangan limbah nuklir[1].
Komposisi kimia bahan bakar memegang peranan penting sebagai urutan pertama.
Kandungan oksigen yang terlarut dan gas karbonik akan membuat formasi oksida dan
karbonat. Selanjutnya, oksigen membuat pertumbuhan mikro-organisme aerobik, dan juga
gas karbonik berfungsi sebagai sumber karbon pada bakter-bakteri autotrophe. Keberadaan
ion-ion mineral, seperti nitrogen, fosfor, sulfur, besi, manganes, kalsium, dan sebagainya,
dalam bentuk nitrat, fosfat, atau sulfat akan memenuhi kebutuhan makanan yang perlu
pada pertumbuhan bakteri-bakteri tersebut. Bakteri ini akan menggunakannya untuk
keperluan transformasi energi yang diperlukan pada metabolismenya. Sedangkan
kandungan-kandungan organiknya akan digunakan untuk bakteri kimio-organotrophe.
Dalam kenyataannya, dalam bahan bakar minyak dan pelumas, terdapat kandungan sel-sel
mineral dan mater-materi organik yang memungkinkan pertumbuhan bakteri[2].
Penelitian in bertujuan untuk memberikan gambaran fenomena reaksi korosi dan
aktifitas mikro-organisme, bakteri. Dalam kenyataannya, bakteri turut mempengaruhi
proses terjadinya korosi. Laju korosi akan semakin cepat, karena adanya efek sinergetik
metabolime bakteri tersebut antara elemen agresif dalam bahan bakar dengan aktifitas
metabolism bakteri tersebut.
Aspek penelitian ini adalah korosi permukaan, sumuran, dan bakteriologik yang terjadi
pada system distribusi bahan bakar solar. Target khusus yang ingin dicapai adalah
memperoleh informasi tentang laju korosi permukaan, terwujud pada kebanyakan dan
bakteriologik. Selain itu adalah perentase defek korosi yang terjadi.
2.
TEORI/POKOK BAHASAN
Keberadaan metal fero merupakan faktor yang memicu erjadinya proses korosi.
Dalam prakteknya metal sebagai bagian utama system distribusi bahan bakar dan minyak
pelumas. Besi merupakan metal dasar, dan hal itu menjadikannya subyek terhadap
kebanyakan korosi. Variasi komposisi pada permukaan, ketak-teraturan struktur Kristal,
dan banyak factor lainnya dapat menyebabkan permukaan menjadi terpisah dalam daerah
anodik dan katodik. Efek yang sama jika permukaan terendam dalam larutan yang
2
Prosiding Seminar Nasional Teknologi Energi Nuklir 2014
Pusat Teknologi dan Keselamatan Reaktor Nuklir
Pusat Kajian Sistem Energi Nuklir
konsentrasinya bervariasi dari satu titik ke titik lainnya (terjadinya sel konsentrasi), atau jika
satu daerah lebih teroksigenasi daripada daerah lainnya (sel aerasi differensial, yang
katodanya merupakan daerah yang terokigenasi lebih). Suatu sel aerasi differensial adalah
utamanya merupakan jenis yang amat umum dari sel konsentrasi. Metal-metal lain,
termasuk sesuatu yang lebih nobel daripada besi, merupakan subyek terhadap pengaruhpengaruh ini pada permukaannya.
2.1.
Baja Karbon
Baja banyak dipakai sebagai bahan industri karena sifat-sifat baja yang bervariasi, yaitu
bahan tersebut mempunyai berbagai sifat dari yang paling lunak dan mudah dibentuk
sampai yang paling keras dan sukar dibentuk. Baja karbon merupakan paduan antara besi
dan karbon dengan sedikit Si, Mn, P, S dan Cu. Sifat baja karbon tergantung pada besarnya
kandungan kadar karbon. Kekuatan dan kekerasan suatu baja bertambah tinggi bila kadar
karbon naik, tetapi perpanjangan/keuletannya menurun.
Baja merupakan campuran besi dan karbon, dimana unsur karbon (C) adalah unsur
utama disamping unsur-unsur lain seperti disebutkan di atas yang jumlahnya dibatasi
(dikontrol). Kadar kandungan karbon sekitar 0,05 – 2 %, sedangkan unsur – unsur lain
dibatasi persentasenya. Unsur paduan yang tercampur di dalam lapisan baja, dimaksudkan
untuk membuat baja bereaksi terhadap pengerjaan panas atau menghasilkan sifat-sifat
khusus.
2.2.
Korosi Permukaaan
Korosi jenis ini merupakan perusak atau penyebab kehilangan logam yang paling
besar. Proses terjadinya korosi ini adalah secara kimia atau elektrokimia secara teratur
dengan laju konstan dan terjadi secara merata pada permukaan. Hal ini mengakibatkan
logam makin lama makin menipis. Dalam medium cairan , korosi uniform menyebabkan
pelarutan logam, sedangkan dalam medium gas terjadi oksidasi.
Laju korosi berdasarkan kehilangan berat dihitung berdasarkan persamaan[3] :
i =
KxW 
 AxTxD
mpy
dimana :
i = Laju korosi (mils/year)
K = Konstanta korosi = 3,45 x 106
W = Kehilangan Berat (gr)
A = Luas permukaan spesimen (cm2)
T = Waktu perendaman (jam)
D = Densitas (g/cm3)
2.3.
Korosi Sumuran
Korosi ini merupakan salah satu bentuk korosi yang sangat dekstruktif dan sangat
sulit diperkirakan , biasanya disebut juga korosi titik atau lubang . Terjadinya sangat lokal
berbentuk lubang-lubang berukuran kecil dan kadang-kadang demikian berdekatan
sehingga tampak seperti permukaan yang kasar. Korosi sumuran dinilai sangat berbahaya
3
Prosiding Seminar Nasional Teknologi Energi Nuklir 2014
Pusat Teknologi dan Keselamatan Reaktor Nuklir
Pusat Kajian Sistem Energi Nuklir
karena dapat menyebabkan alat tidak dapat digunakan lebih lanjut karena lubang-lubang
akibat korosi dapat menembus dinding dan terjadinya mendadak.
Penyebab korosi sumuran adalah : pecahnya lapisan pada permukaan logam oleh
adanya benda asing, goresan, celah kecil , endapan dan sebagainya sehingga menimbulkan
korosi lokal dalam titik ini disertai sel korosi autokatalik dan terjadi akumulasi dan
produk-produk korosi di tempat itu, tidak homogennya jenis logam yang digunakan
dalam konstruksi seperti tersebarnya partikel logam-logam asing yang melekat pada logam
murni yang dapat terjadi pada proses pembuatan logam serta larutan yang mengandung
ion halida dan klorida, bromida dan hipoklorit. Ion-ion logam beroksidasi dengan klorida
seperti CuCl2 dan FeCl3 yang sangat agresif serangan korosinya.
Gambar 1. Penampang sumur untuk pengukuran kedalaman [3]
Laju korosi berdasarkan kedalaman sumur dihitung berdasarkan persamaan [3] :
i = kedalaman sumur (mil) x
2.4.
24 x365
mpy
waktu ( jam)
Korosi Bakteriologik
Korosi bakteri, atau korosi yang dipengaruhi oleh mikro atau makro-organisme dapat
didefinisikan sebagai degradasi sifat-sifat material karena keberadaan fisik dan aktifitas
metabolik organisme ini pada permukaan metal, menurut mekanisme peranannya, baik
berupa reaksi elektrokimia pada antar-muka metal dan larutan, berupa kimia (produk
metabolis). Interaksi yang dapat terjadi antara baja dan mikro-organisme menimbulkan
bersama mikrobiologi dan psiko-kimia antara material dan lingkungan. Perusakan metal
disertai, selanjutnya, dengan penampkan biofilm dan depot yang mengandung produk
korosi : adanya karat (oleh bakteri fero), depot kehitaman besi-sulfur oleh bakteri pereduksi
sulfat. Faktor-faktor utama yang memengaruhi terjadinya korosi bakteri ini adalah keadaan
material, lingkungan, dan aksi mikro-organisme.
Sebagai contoh, bakteri pereduksi sulfat tak berkembang dengan sendirinya dalam
bahan bakar tersebut. Mereka mampu berada dalam keadaan tidak aktif (tidur) hingga
kondisi yang cocok untuk bertumbuh terjadi. Sehingga bahan bakar dapat merupakan
sumber suplai dari bakteri pereduksi sulfat. Keberadaan bakteri ini cukup dikenal di United
Kingdom. Tangki-tangki penyimpanan bahan bakar dan sistem perpipaannya sedikitnya
delapan dari sebelas tangki yang diselidiki telah diketahui mengalami efek dari bakteri ini.
Selanjutnya, dapat dikatakan bahwa keberadaan bakteri ini pada kesempatan yang lebih
4
Prosiding Seminar Nasional Teknologi Energi Nuklir 2014
Pusat Teknologi dan Keselamatan Reaktor Nuklir
Pusat Kajian Sistem Energi Nuklir
awal, maka dapat dicegah kebocoran serta polusi lingkungan yang mengikutinya dan
kebutuhan perbaikan yang mahal[4]. Secara singkat, jika diasosiasikan dengan aktivitas
mikrobial, terdapat beberapa tipe efek yang merugikan. Pertama-tama, lama pemakaian
minyak lebih singkat, yang dapat menimbulkan kenaikan biaya dan waktu penggantian oli.
Kedua, permukaan mengalami kerusakan, dan ketiga, usia peralatan menjadi lebih singkat.
Beberapa usaha saintifik telah dilakukan untuk menghilangkan mikro-organisme dalam
produk oli dan bahan bakar, namun studi lanjutan tetap menunjukkan adanya beberapa
jenis organisme masih tetap ada[5]. Beberapa penelitian telah menunjukkan pula, bahwa
perkembang-biakan beberapa jenis bakteri korosi, dapat dicegah dengan penggunaan
bakterisida, seperti boraks yang murah dan non toksik, dan hanya dapat larutdalam air,
sehingga tak memberikan masalah pada kualitas bahan bakar. Beberapa sukses telah dicapai
dengan menggunakan bioksid, tetapi bakteri merupakan organisme hidup dan mempunya
kemampuan untuk beradaptasi dengan lingkungan yang bervariasidan dapat menjadi
immun terhadap kandungan khusus.
3.
METODOLOGI
Metodologi pada penelitian ini dilakukan melalui perendaman sampel baja tangki
penampung an bahan bakar. Bahan yang digunakan sebagai sampel material tangki adalah
baja karbon St-37. Baja ini dibuat dalam bentuk specimen dengan ukuran 50 mm x 35 mm x
1 mm. Spesimen ini digantung dalam wadah yang berisi solar. Wadah I berisi solar yang
diaduk sehingga medium jadi bergerak. Sementara dalam wadah II, solar dibiarkan tenang.
Bahan bakar solar ini diambil dari Depot Pertamina Makassar, Sulawesi Selatan. Lama
perendaman spesimen adalah 8 minggu, dengan interval waktu pengambilan data adalah 2
minggu (gambar 2). Percobaan untuk menentukan laju dan tipe korosi yang terjadi
dilakukan berdasarkan kehilangan berat, dan kedalaman sumuran.
a. Wadah I medium bergerak
b. Wadah II Medium diam
Gambar 2. Perendaman specimen dalam medium solar
Percobaan korosi mikrobiologik dilakukan dengan menambahkan isolat bakteri ke
dalam solar. Isolat bakteri ini diperoleh melalui proses pembuatan suspensi dari cairan yang
diambil ketika keluar melalui kran saat tangki dibersihkan, tahap prakultur, dan tahap
kultur yang diinkubasi secara aerob (gambar 3). Maksud dilakukan tahap-tahap ini adalah
untuk memperoleh bakteri yang mampu hidup dalam kondisi yang hampir sama dengan
kondisi asalnya. Diperoleh 5 isolat bakteri melalui tahapan poses ini.
5
Prosiding Seminar Nasional Teknologi Energi Nuklir 2014
Pusat Teknologi dan Keselamatan Reaktor Nuklir
Pusat Kajian Sistem Energi Nuklir
a. tahap prakultur
b. tahap kultur
c. inkubasi
Gambar 3. Proses pembuatan isoat bakteri [6]
Gambar 4. Pengujian dlam medium dengan isolat bakteri [6]
Selanjutnya, isolat-isolat bakteri ini dimasukkan ke dalam wadah pengujian selama
8 minggu. Satu medium pengujian dengan tanpa isolat bakteri sebagai pembanding (gambar
4). Pengamatan secara visual tipe korosi yang terjadi dilakukan dan dilengkapi dengan
perhitungan persentase luasan defek korosi, berdasarkan Dot Chart ASTM B 537-70 (80).
4.
HASIL DAN PEMBAHASAN
Laju korosi permukaan merata, dalam wadah bergerak naik mulai minggu ke 2 dari
1,83998 mpy menjadi 4,232018 mpy pada akhir minggu ke 8. Sementara dalam wadah yang
tenang, laju korosi 0,920018 mpy pada minggu ke 2, naik menjadi 1,856000 mpy pada
minggu ke 8 (gambar 5). Sedangkan, laju korosi sumuran, dalam wadah bergerak turun
mulai minggu ke 2 dari 6,569179 mpy menjadi 3,250375 mpy pada akhir minggu ke 8. Dalam
wadah yang tenang, laju korosi 4,995313 mpy pada minggu ke 2, turun menjadi 2,988064
mpy pada akhir minggu ke 8 (gambar 6). Persentase defek korosi yang terjadi terdistribusi
secara tak merata. Pada wadah yang bergerak nilainya lebih besar dari pada wadah yang
diam.
6
Prosiding Seminar Nasional Teknologi Energi Nuklir 2014
Pusat Teknologi dan Keselamatan Reaktor Nuklir
Pusat Kajian Sistem Energi Nuklir
5
4
laju korosi (mpy)
3
2
Wadah I
1
Wadah II
0
0
2
4
6
8
10
lama perendaman (minggu)
Gambar 5. Laju korosi permukaan terhadap waktu perendaman
7
6
laju korosi (mpy)
5
4
3
Wadah I
2
Wadah II
1
0
0
2
4
6
8
10
Gambar 6. Laju korosi sumuran terhadap waktu perendaman
lama perendaman (minggu)
Persentase defek korosi dalam wadah yang bergerak nilainya naik mulai minggu ke
2 dari 22% menjadi 35% pada minggu ke 8. Sementara dalam wadah yang tenang, 10% pada
minggu ke 2, naik menjadi 18% pada minggu ke 8 ((gambar 7).
persentase korosi (mpy)
40
30
20
Wadah I
10
Wadah II
0
0
2
4
6
8
10
lama perendaman (minggu)
Gambar 7. Persentase distribusi korosi terhadap waktu perendaman
7
Prosiding Seminar Nasional Teknologi Energi Nuklir 2014
Pusat Teknologi dan Keselamatan Reaktor Nuklir
Pusat Kajian Sistem Energi Nuklir
Gambar 8. Hasil uji biokorosi dengan isolat bakteri dalam kondisi aerob[6]
Perbedaan lapisan korosi yang terbentuk pada permukaan logam kontrol dengan
lapisan korosi pada sampel dengan isolat bakteri tak nampak lendir, serta berwarna
kekuningan. Sampel ini cepat mengering ketika diangkat dari wadah uji. Lapisan korosi
pada sampel dengan isolat bakteri menampakkan lapisan berlendir dan lebih lama
mengering. Umumnya berwarna coklat, dan coklat kemerah-merahan. Pembentukan lapisan
korosi pada permukaan sampel yang nampak berlendir ini, disebabkan oleh faktor
kemampuan bakteri dalam pembentukan biofilm.
5.
KESIMPULAN
Laju korosi permukaan yang terjadi semakin naik seiring lamanya waktu perendaman.
Sementara, laju korosi sumuran semakin turun seiring lamanya perendaman. Lingkungan
yang bergerak menyebabkan laju korosi semakin tinggi. Hasil uji biokorosi dengan isolat
bakteri, menunjukkan lapisan biofilm pada permukaan spesimen yang berbeda-beda, yaitu
perubahan warna medium yang coklat, coklat kemerah-merahan, dan berlendir. Hal ini
menunjukkan kemampuan isolat bakteri pada pembentukan biofilm. Persentase defek
korosi semakin naik seiring dengan lamanya waktu perendaman. Kenaikan ini cenderung
konstan besarnya.
UCAPAN TERIMA KASIH
Ucapan terimakasih disampaikan kepada Imelda Leonora Suoth, Nurhayati Rachman,
dan Dekolina Harisma, yang telah membantu dalam pengambilan data penelitian ini.
DAFTAR PUSTAKA
[1].
[2].
[3].
[4].
[5].
K.W. LAM, A,C. HEADON, and D.P. DAUTOVICH, “Bacterial Corrosion Studies at
Ontario Hydro”, CIM Bulletin, Vol. 77 No. 868, pp. 77-82, 1984.
CHANTREAU J., ”Corrosion Bacterienne”, Technique et Documentation, Paris, 1980.
HAYNES, GARDNER S., BABOIAN, R., “Laboratory Corrosion Test and Standars”,
ASTM STP 866, pp. 382, 561, 1983.
HILL E., ”How Bacteria Damage Lubricants”, New Scientist, pp. 335-338, 1987.
HAZZARD G. F., ”The Detection of Micro-organism in Petroleum products, Journal of
the Institute of Petroleum”, Vol. 53 No. 524, pp. 77-82, 1977.
8
Prosiding Seminar Nasional Teknologi Energi Nuklir 2014
Pusat Teknologi dan Keselamatan Reaktor Nuklir
Pusat Kajian Sistem Energi Nuklir
[6].
HARISMA, D., “Isolasi Bakteri Penyebab Biokorosi Pada Tangki Penampungan Solar
Di Depot Pertamina Makassar” Skripsi, Jurusan Biologi FMIPA UNHAS, Makassar,
2002, pp. 34-57.
9