Proteksi Korosi Pipa Stainless Steel AISI 304 Dilingkungan Air Laut

BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Analisa Laju Korosi Stainless Steel AISI 304
Pengujian Analisa tafel dilakukan untuk mengetahui prilaku korosi dan
laju korosi pada stainless steel dalam suatu larutan. Pengujian ini dilakukan
dengan menggunakan software 342 Sotcorr Corrosion Meansurement software.
Dari pengujian yang dilakukan akan diperoleh kurva tafel dari setiap sampel uji.
Kurva yang didapat dari hasil penelitian menggunakan potensiostat dengan
software 342 Sotcorr Corrosion Meansurement software. akan di analisis,
potensial korosi, arus korosi dan laju korosi sehingga dapat dibandingkan sejauh
mana pengaruh inhibitor NaNO2. Dapat memproteksi logam stainless stell AISI
304.
4.2 Pengujian Laju Korosi Polarisasi Resistence
Untuk mengetahui perhitungan laju korosi maka digunakan metode
polarisasi resistence atau tahanan polarisasi. Polarisasi resistan adalah ketahanan
suatu sampel terhadap oksidasi selama diberi potensial luar dan digunakan untuk
menghitung kecepatan korosi. Tetapi sebelum menghitung kecepatan korosi harus
44
http://digilib.mercubuana.ac.id/
45
ditentukan terlebih dahulu I corr (arus korosi) dari nilai polarisasi yang didapat.
rumus dibawah ini menerangkan hubungan antara polarisasi dan I corr.
𝐸
𝐼
= 𝑅𝑝 =
𝛽𝐴  𝛽𝐶
…………….(4.1)
𝛽𝐴 + 𝛽𝐶 (2,3  𝑖 𝑐𝑜𝑟𝑟 )
dimana:
I corr = Arus korosi (mA)
Rp
= Tahanan polarisasi atau polarisasi resistan
βA
= Konstanta tafel anodic
βC
= Konstanta tafel katodik
Besaran Rp dihitung secara analitik melalui hubungan antara arus dan
tegangan seperti pada Gambar 4.1
Gambar 4.1. Kurva Polarisasi resistan
Selanjutnya nilai I corr yang di dapat dimasukan kedalam rumus berikut:
𝑙𝑎𝑗𝑢 𝑘𝑜𝑟𝑜𝑠𝑖 𝐶𝑜𝑟𝑟 𝑅𝑎𝑡𝑒 𝑚𝑝𝑦 = 0,13 𝑖 𝑐𝑜𝑟𝑟
𝐸𝑊
𝐴.𝐷
……….…(4.2)
dimana:
Laporan Tugas Akhir
Program Studi Teknik
Mesin
http://digilib.mercubuana.ac.id/
46
I corr = Arus korosi (mA)
EW
= Berat ekivalen (g)
A
= Luas permukaan sample (Cm2)
D
= Densita massa (g/Cm2)
mpy
= Mili-inchi per tahun (mils per year)
Teknik Polarisasi Resistance digunakan untuk mengamati pola linear
kurva polarisasi katoda atau anoda antara – 20 mV sampai dengan 20 mV pada
daerah Ecorr (pertemuan kurva anodik dan katodik). Maka dari penelitian logam
stainless steel aisi 304 dilingkungan air laut tanpa dan dengan inhibitor NaNO2
akan didapatkan hasil data sebagai berikut.
Tabel 4.1. Data hasil pengujian dengan metode polarisasi resistance pada sampel
Stainless steel AISI 304 dilingkungan air laut.
Media
Air Laut
Keterangan
Inhibitor
Inhibitor
Inhibitor
NaNO2
Na2NO2
Na2NO
1%
2%
3%
pH media
7,35
6,60
6,50
6,60
E corr (mV)
-333,79
-286,20
-294,04
-329,53
Chatodic Tafel (mV)
18,32
25,27
19.88
11
Anodic Tafel (mV)
22,01
57,79
40,51
66,76
I corr (μA/Cm2)
0,56
0,47
0,39
0,42
Corr Rate (mpy)
0,2319
0,1946
0,1592
0,1723
Laporan Tugas Akhir
Program Studi Teknik
Mesin
http://digilib.mercubuana.ac.id/
47
Berdasarkan tabel 4.1 hasil pengujian stainless steel AISI 304
dilingkungan air laut tanpa inhibitor dengan teknik polarisasi resistance diperoleh
nilai pH 7,35 berarti berada dilingkungan netral. Sedangkan potensial korosi
(Ecorr) -333,79 MV, dengan arus korosi ( Icorr ) yaitu 0,56 μA/Cm2 dari hasil
perhitungan yang menggunakan software 342 Sotcorr Corrosion Meansurement
software didapatkan laju korosi sebesar yaitu 0,2319 mpy.
Dengan penambahan inhibitor 1% NaNO2 pada stainless steel AISI 304
dilingkungan air laut terjadi perubahan harga pH semula 7.35 menjadi 6.60 hai ini
menunjukkan terjadi penurunan pH yang tidak terlalu besar diikuti dengan
terjadinya penurunan harga potensial (Ecorr) – 286,20 sesuai dengan gambar 4.2
dan 4.3 kemudian terjadi penurunan juga arus korosi ( Icorr ) yaitu 0,56 μA/Cm2
menjadi 0,47 disini terjadi penurunan arus sebesar 1,19%. Laju korosi stainless
steel AISI 304 dilingkungan air laut laju korosi 0,2319 mpy sedangkan pada
penambahan inhibitor NaNO2, 1% mengalami sebesar 0,1946 mpy jelas terlihat
adanya penurunan laju korosi sebesar 1,19%.
Dari gambar 4.4 terlihat adanya penambahan inhibitor NaNO2, sebesar 2%
pada logam stainless steel AISI 304 dilingkungan air laut telihat pH terjadi
penurunan dari 7,5 menjadi 6,5 sedangkan potensial korosi (Ecorr) -333,79 mv
menjadi -294,04 mV hal ini terjadi menunjukkan adanya penurunan potensial
kedaerah yang bersifat katodik, sedangkan arus korosi ( Icorr ) semula yaitu 0,56
μA/Cm2 menjadi 0,39 μA/Cm2 artinya arus korosi ( Icorr ) mengami penurunan
sebesar 1,43%. Laju korosi mengalami penurunan 0.2319 mpy menjadi 0,1592
mpy hal ini menunjukkan adanya penurunan laju korosi sebesar 1,45%.
Laporan Tugas Akhir
Program Studi Teknik
Mesin
http://digilib.mercubuana.ac.id/
48
Jika membandingkan gambar 4.3 dan gambar 4.6 dimana harga pH dari
7.35 menjadi 6,60. Potensia korosi semula (Ecorr) -333,79 mv menjadi -329, 53
mV terjadi penurunaan sebesar 1.01%. arus korosi, 56 μA/Cm2 menjadi 0,42
μA/Cm2 terjadi penurunan 1.33%. dalam hal ini Laju korosi terjadi penurunan
dari 0.2319 mpy menjadi 0,1723 mpy hal ini terjadi menunjukkan adanya
penurunan laju korosi sebesar 1,34%.
Dari analisa pembahasan diatas dapat dilihat bahwa stainless steel AISI
304 dilingkungan air laut akan mengalami laju korosi yang terkecil berada di
inhibitor 2% sebesar 0,1592 mpy artinya Inhibitor NaNO2 lebih efektif dapat
digunakan untuk memproteksi pipa pendingin stainless steel AISI 304 yang
menggunakan air laut.
4.2.1 Kurva Laju Korosi Polalirasi Resistance Media Air Laut Dengan
Larutan NaNO2
Dari proses pengujian korosi menggunakan polarisasi resistance maka
diperoleh data berupa kurva tafel yaitu kurva potensial lawan log arus. Kurva tafel
untuk sampel Stainless Steel AISI 304 dengan media air laut variasi media
NaNO2 yaitu 1%, 2%, dan 3% disajikan pada gambar.
Gambar 4.2 : kurva polarisasi resistence media air laut tanpa inhibitor
Laporan Tugas Akhir
Program Studi Teknik
Mesin
http://digilib.mercubuana.ac.id/
49
Gambar 4.3: kurva polarisasi resistence media air laut dengan penambahan
inhibitor 1%
Gambar 4.4: kurva polarisasi resistence media air laut dengan penambahan
inhibitor 2%
Laporan Tugas Akhir
Program Studi Teknik
Mesin
http://digilib.mercubuana.ac.id/
50
Gambar 4.5: kurva polarisasi resistence media air laut dengan penambahan
inhibitor 3%
4.3 Pengujian Potensiodinamik
Pengujian Potensiodinamik dilakukan berdasarkan analisa tafel dan
memperlihatkan bahwa spesimen Stainless steel AISI 304 pada media air laut
dengan variasi kandungan Inhibitor NaNO2 yaitu 1%, 2%, dan 3%
dengan
konsentrasi yang berbeda sehingga akan mempengaruhi laju korosinya.
Pada pengujian digunakan untuk mendapatkan Potensial korosi ( Ecorr)
yang digunakan adalah -100 MV hingga 800. Pengujian ini menggunakan
software 342 Sotcorr Corrosion Meansurement software. Pada pengujian
menggunakan metode potensiodinamik akan mendapatkan kurva tafel.
Laporan Tugas Akhir
Program Studi Teknik
Mesin
http://digilib.mercubuana.ac.id/
51
Gambar 4.6: kurva potensiodinamik pada media Air laut tanpa Inhibitor
Gambar 4.6 menunjukkan bahwa material stainless steel AISI 304, mulai
bereaksi sangat reaktif terhadap ion-ion pembentuk larutan, melapisi permukaan
dengan lapisan-lapisan mineral. Kondisi ini terjadi saat material mengalami korosi
pada potensial ( Ecorr ) dengan rapat arus tertentu ( icorr).
Pada pengujian metode potensiodinamik tanpa inhibitor potensial korosi
pada titik sekitar -300 dan arus mulai pasif 101
Pada kurva terjadi reaksi oksidasi yang cukup reaktif, ditandai dengan
kurva yang landai atau pergeseran arus yang semakin membesar.
kurva tafel dari pengujian potensiodinamik dengan penambahan inhibotor terlihat
pada gambar 4.2, 4.3, dan 4.4
Laporan Tugas Akhir
Program Studi Teknik
Mesin
http://digilib.mercubuana.ac.id/
52
Gambar 4.7: kurva potensiodinamik pada media Air laut dengan penambahan
Inhibitor 1%
Gambar 4.8: kurva potensiodinamik pada media Air laut dengan menggunakan
Inhibitor 2%
Laporan Tugas Akhir
Program Studi Teknik
Mesin
http://digilib.mercubuana.ac.id/
53
Gambar 4.9: kurva potensiodinamik pada media Air laut dengan menggunakan
Inhibitor 3%
Gambar 4.2, 4.3 dan 4.4 merupakan grafik potensiodinamik pada media air
laut dengan menggunakan inhibitor.
Dari gambar 4.2 terlihat bahwa sempel belum menunjukkan perilaku pasif,
hal ini menunjukkann sampel dalam media air laut yang ditambahkan inhibitor
1% masih bersifat aktif walaupun laju korosinya rendah. Pada gambar 4.2 terlihat
adanya pada grafik lapisan pasif monolayer atau satu lapisan.
Dari gambar 4.3 kurva potensiodinamik dengan media air laut dengan
penambahan inhibitor 2%, menunjukkan sampel masih bersifat aktif namun pada
titik potensial sekitar 400 mV mengalami pasivasi. Pasivasi adalah pembentukan
Laporan Tugas Akhir
Program Studi Teknik
Mesin
http://digilib.mercubuana.ac.id/
54
lapisan film permukaan dari oksida logam hasil oksidasi yang tahan terhadap
korosi sehingga dapat mencegah korosi lebih lanjut.
Dari gambar 4.4 kurva potensiodinamik dengan media air laut dengan
penambahan inhibitor 3%, menunjukkan perilaku pasif dan mengalami pasivasi
sehingga laju korosinya lebih kecil. Banyaknya lapisan passive akan mudah
merusak, hal ini disebabkan banyaknya zat kimia yang berlebih
4.4 Efisiensi Inhibisi Korosi
Pemberian inhibitor dapat mengurangi laju korosi dan dapat menaikkan
nilai inhibi. Kemampuan untuk mengukur menginhibi diukur dari efisiensinya.
Nilai efisiensinya bergantung kepada konsentrasi inhibitor yang digunakan.
semakin besar konsentrasi inhibitor yang digunakan maka akan besar pula
efisiensi yang akan didapatkannnya.
Adanya inhibitor pada permukaan stainless Steel AISI 304 akibat adanya
adsorbsi. Adsorbsi timbul dikarenakan adanya gaya adhesi antara inhibitor dengan
permukaan Stainless Steel AISI 304. Adsorbsi molekul inhibitor pada permukaan
Stainless Steel AISI 304 akan menghasilkan semacam lapisan tipis (film) pada
Stainless steel yang dapat menghambat laju korosi.
4.5 Foto Optik Morfologi Permukaan
Untuk dapat mengetahui kondisi material setelah pengujian laju korosi
maka perlu dilakukan pengujian foto optik. Dari pengujian foto optik akan tampak
kerusakan yang terjadi pada sempel uji setelah mengalami pengujian laju korosi.
Berikut merupakan hasil pengujian foto Optik pada material. Adanya Pitting
Laporan Tugas Akhir
Program Studi Teknik
Mesin
http://digilib.mercubuana.ac.id/
55
corrosion, yaitu korosi lokal yang menyerang permukaan logam, hasil dari korosi
jenis ini adalah lubang di permukaan logam. Lubang yang terjadi memilik
diameter yang berbeda mulai dari kecil sampai besar, tetapi pada kebanyakan
kasus diameter yang terjadi akibat pitting corrosion relatif kecil.
Foto Morfologi Permukaan sampel diperoleh dengan menggunakan alat
mokroskop optik tipe olympus BX 51,dengan perbesaran 100 kali
Gambar 4.10: Mikroskop optik
4.4.1 Analisa Foto Optik permukaan pada sampel
A. Foto Optik Permukaan dari sempel awal
Gambar 4.11 : Foto optik permukaan sampel awal.
Laporan Tugas Akhir
Program Studi Teknik
Mesin
http://digilib.mercubuana.ac.id/
56
Foto optik permukaan sampel awal dapat dilihat pada gambar, pada
gambar terlihat adanya garis-garis halus dan relatif tipis merupakan pengaruh
dari pengamplasan permukaan stainless steel AISI 304. Terlihat juga bahwa
permukaan masih rata, bersih, belum mengalami cacat ( belum terkorosi). Hal
ini berarti stainless steel belum menunjukan reaksi korosi karena belum ada
pengaruh dari lingkungan air laut yang bersifat korosif.
B. Foto optik permukaan Stainless stell AISI 304 dilingkungan air laut tanpa
menggunakan inhibitor.
Gambar 4.12 : Foto optik permukaan Stainless stell AISI 304 dilingkungan
air laut tanpa menggunakan inhibitor
Gambar 4.12 yang merupakan hasil foto optik permukaan sempel stainless
steel AISI 304 setelah melakukan uji korosi dalam media air laut tanpa
penambahan inhibitor terlihat bahwa stainless steel mengalami proses korosi
yang sangat cepat yang ditandai lubang-lubang kecil pada lokal tertentu
permukaan stainless steel akibat reaksi kimia dan diprediksi mengalami
pitting corrosion (korosi sumuran). Terlihat jelas bahwa stainless steel
tersebut telah mengalami korosi dan terjadi kerusakan pada permukaan
stainless steel. Permukaan stainless stell mengalami perubahan struktur dan
Laporan Tugas Akhir
Program Studi Teknik
Mesin
http://digilib.mercubuana.ac.id/
57
terbentuk pori dimana logam teroksidasi, dilingkungan yang korosif air laut
stainless steel akan lebih cepat berkorosi.
C. Foto optik permukaan Stainless stell tanpa menggunakan inhibitor
Konsent rasi 1%
Konsent rasi 2%
Konsent rasi 3%
Gambar 4.13 : Foto optik permukaan Stainless stell menggunakan inhibitor
NaNO2 konsentrasi 1%, 2%, 3%
Dari Gambar 4.8 terlihat adanya perbedaan yang cukup signifikan yang
terjadi pada permukaan stainless steel akibat reaksi yag terjadi pada media air
laut. Dengan penambahan inhibitor yang diberikan terlihat penurunan
seranganan laju korosi dimana terbukti terlihat hasil foto optik dengan
perbesaran 100 kali permukaan logam semakin pasif. Secara teoritis peranan
dari inhibitor katodik NaNO2 terhadap logam stainless steel, dimana inhibitor
akan teradsorbi pada permukaan logam sehingga secara reaksi kimia akan
kebentuk seyawa komplekyang sangat sulit larut, hal ini yang membuat
logam akan terproteksisehingga logam stainless steel akan bersifat pasif,
akibatnya laju korosi akan semakin menurun, tetapi sifat inhibitor ini
konsentrasinya harus tetap.
Laporan Tugas Akhir
Program Studi Teknik
Mesin
http://digilib.mercubuana.ac.id/
58
sesuai hasil penelitian dan analisa yang didapatkan inhibitor yang tepat
adalah 2% NaNO2, jika hanya 1% belum bereaksi dengan baik, tapi jika
berlebih 3% maka lapisan pasif akan rusak.
Laporan Tugas Akhir
Program Studi Teknik
Mesin
http://digilib.mercubuana.ac.id/