2 korosi

Jurnal Ilmiah Universitas Batanghari Jambi Vol.12 No.2 Tahun 2012

11

Studi Dampak Korosi Terhadap Material Baja

PENDAHULUAN

Korosi, pembusukan makanan, dan

pembentukan lemak pada tanaman adalah

merupakan reaksi kimia yang sering dijumpai

dalam kehidupan sehari-hari. Pada suatu benda

yang terbuat dari besi seperti baja terkadang

lama kelamaan timbul bercak-bercak coklat tua

pada permukaannya. Bercak cokelat tua

tersebut, semakin lama akan semakin banyak

sampai menutupi seluruh permukaan besi.

Bercak cokelat tua tersebut adalah karat atau

korosi. Karat terbentuk karena adanya suatu

reaksi kimia besi dengan uap air di udara.

Baja merupakan suatu bahan dengan keserba

samaan yang besar, terdiri dari kandungan

Ferrum (Fe) dalam bentuk hablur dan 1,6 % zat

arang (C), Zat arang diperoleh dengan jalan

membersihkan bahan pada temperatur yang

sangat tinggi (dilebur). Sifat–sifat baja

tergantung kepada kadar zat arang, semakin

tinggi kadar zat arangnya (C), semakin tinggi

tegangan patahnya.

Baja mengalami korosi jika permukaannya

berhubungan langsung dengan udara atau

berada dalam lingkungan yang korosif. Korosif

pada permukaan baja dipengaruhi oleh kadar

kelembaban udara di sekelilingnya. Jika

kelembaban udara kurang dari 70 % pada

permukaan baja tidak akan terjadi korosi,

keadaan seperti ini terdapat pada lingkungan di

dalam bangunan gedung.

Jika kelengasan tinggi, atau besar oksigen

dari udara akan bereaksi dengan besi dan

membentuk karat atau korosi :

4 Fe + 3 O2 + 2 H2 = 2FeO3H2O Dari kajian pakar-pakar material

sebelumnya terindikasi laju korosi rata–rata

pada komponen baja yang ada pada lingkungan

laut, laju korosinya sebesar 0,15 mm pertahun.

Oleh karena itu, suatu elemen baja dua sisi yang

tanpa perlindungan, akan terserang karat

sebanyak 2 mm dalam waktu sepuluh tahun.

1 Dosen Fakultas Teknik Universitas Batanghari

Jika elemen baja tebalnya 10 mm, maka

tebalnya akan berkurang 40% dalam jangka

waktu dua puluh tahun, sehingga keamanan

bangunan tersebut jelas tidak terjamin. Agar

bangunan baja dapat berumur panjang, maka

diperlukan cara perlindungan yang tepat

terhadap korosi. Bangunan baja yang umumnya

mendapat lindungan secara khusus, antara lain:

Rangka atap baja, tiang pancang baja, jembatan

baja, pipa baja di dalam tanah, platform

pemboran minyak, kapal laut, dinding (baja)

pemecah gelombang, dinding baja penahan

tanah dan lain–lain.

LANDASAN TEORI KOROSI

Banyak teori tentang korosi atau karat pada

logam yang di kemukakan oleh para pakar,

Secara umum, korosi adalah proses kimia atau

elektro kimia yang terjadi antara logam dengan

lingkungannya yang mengakibatkan degradasi

sifat logam tersebut akibat reaksi antara bahan

logam dengan lingkungannya yang korosif.

Ada dua macam proses korosi :

1. Korosi Proses Kimia

Merupakan serangan korosi secara langsung,

tanpa adanya aliran listrik pada logam.

Contohnya adalah berkaratnya baja dalam

udara terbuka. Korosi oleh proses kimia

biasanya menyebar secara merata pada

seluruh permukaan logam.

2. Korosi Elektro Kimia

Oleh proses elektro kimia, pada permukaan

logam akan terbentuk daerah–daerah anoda

dan katoda, yang satu dengan yang lainnya

dipisahkan oleh jarak–jarak tertentu. Karena

potensial anoda “kurang mulia” atau tinggi

drajatnya dibanding potensial katoda, maka

akan terjadi arus listrik diantara kedua

elektroda tersebut, electron–electron akan

berpindah dari anoda ke katoda, sehingga

anoda larut dan katoda mendapat

perlindungan.

Peristiwa korosi logam seng dalam larutan asam

klorida, reaksinya dapat di tulis sbb

STUDI DAMPAK KOROSI TERHADAP MATERIAL BAJA

Amsori M Das1

Abstract

Steel is one of God's creation of materials that functioned in the lives If many people,especially the

manufacture of machinery, building materials, carpentry tools and machinery agriculture, and

others. Steel in concrete tensile force serves as a barrier. As for the weakness of the steel material is on

fire. Corrosion of steel is the main enemy, corrosion is detrimental because it would reduce the cross

sectional area of the steel structure, which can shorten the service life or durability of the

building. Therefore needed a way of handling or the right solution according to the circumtances,

environmental conditions and the type of corrosion

Keywords: corrosion, stell and solution


12


Zn+2HCl→ZnCl2+ H2 (1)

Asam klorida dan seng klorida larut dalam

larutan, sehingga reaksinya adalah sbb:

Zn+2 +2 → +2 + H2 (2)

Dalam reaksi (2) ion klorida tidak ambil bagian

dalam proses korosi seng sehingga reaksinya

adalah sbb :

Zn + 2 → + H2 (3)

Dalam reaksi (3) dapat dilihat bahwa dalam

roses korosi terjadi dua jenis reaksi yang

berlangsung bersamaan, yakni reaksi (4) atau

reaksi (5) sbb :

Zn→ +2e, reaksi oksidasi (4)

2 +2e→H2, reaksi reduksi (5)

Reaksi (4) adalah oksidasi dari proses terkorosi

logam seng yang terjadi di daerah anodik. Reaksi (5)

yang berlansung serempak, adalah reaksi reduksi

yang disebut juga reaksi katodik yang terjadi di

daerah yang bersifat katodik atau katoda.

Dari uraian di atas dapat disimpulkan bahwa

proses korosi di lingkungan basah dapat terjadi jika

mempunyai 3 syarat:

1. Ada anoda dimana reaksi anodik terjadi

2. Ada katoda, dimana reaksi katodik terjadi

3. Ada lingkungan yang bersifat elektrolit.

Di daerah-daerah industri keasaman akan

semakin tinggi atau PHnya lebih rendah dari 5.

Reaksi kimia pada lingkungan air sekitar elemen baja

akan memberi pengaruh kerusakan korosi, apabila

terdapat beberapa faktor pendukungnya, yaitu ;

keasaman air, resistivity dan potensial, seperti terlihat

dalam gambar 2. Bagian baja terkorosi/berkarat

disebut anodik ,dan bagian yang tidak berkarat/

terkorosi disebut katodik lihat gambar ( 1)

Gambar1. Jembatan rangka baja yang terkena korosi

Gambar 2. Diagram potensial –pH teoritis untuk baja

Proses terbentuknya karat dapat dijelaskan

dalam gambar 3 dan reaksi kimia di bawah ini

Reaksi–reaksi elektrokimiawi terjadi dalam

lingkungan netral:

Pada anoda: Fe→ + 2 (reaksi oksidasi)

Pada katoda : H2O + 1/2 + 2 → 2

(reaksi reduksi)

Reaksi total: Fe+1/2 + H2O →F +2 O

F + 4O → 2 Fe(OH)2

2Fe(OH)+1/2 → 2FeO(OH)H2O → (2H2O

+ Fe3O4) Karat

Gambar 3. Korosi baja di bawah titik air

KOROSI AKIBAT POLUSI UDARA

Kondisi udara, terutama di daerah perkotaan

dan industri, banyak dikotori oleh gas-gas

industri yang mengandung bahan kimia

pembentuk garam. Misalnya: sulfat, klorida,

nitrat dan garam elektrolit lainya. Di daerah

industri, pengaruh terbesar disebabkan oleh

sulfat.

Korosi akibat polusi udara yang

mengandung SO2 dan proses terbentuknya bisul

karat, dapat di jelaskan dengan gambar 4 dan

reaksi kimia sbb:


13


Gbr 4. Penampang skematis suatu bisul karat

Reaksi permulaan : 4Fe + 4SO2 + 4O2 → 4FeSO4 (1) Reaksi penerus : 4FeSO4+O2+6H2O→4FeOOH+4H2SO4(karat). (2)

4H2SO4+SFe +2O2 → 4FeSO4 + SH2O (3)

Dari reaksi (2) terlihat, bahwa pada

permukaan baja selalu terbentuk asam sulfat.

Reaksi ini akan terus berjalan (bisul karat kian

membesar) hingga sisa asam sulfat terpakai

habis. Pencemaran udara oleh gas-gas industri

merupakan salah satu ancaman bagi konstruksi

baja yang berada di sekelilingnya.

Pengaruh lingkungan yang terpenting

menyebabkan korosi baja adalah:

1. Udara atmosfir dan kotoran

2. Air dan kelembaban udara

3. Gas industri

4. Tanah

5. Bahan kimia (basa,asam dll)

ALTERNATIF ANTISIPASI KOROSI

Korosi atau karat harus diantisifasi atau

dikendalikan dengan pendekatan yang

konfrehensif agar mendapat hasil/solusi yang

maksimal sebagaimana yang diharapkan. Ada

beberapa macam metode solusi pengendalian

korosi atau karat, antara lain :

1. Penggunaan Bahan Tahan Karat

Material Baja merupakan bahan logam

yang banyak dipakai dalam industri

konstruksi. Karena sifatnya mudah berkarat,

maka sebagai penggantinya dipilih bahan

baja paduan yang tahan terhadap korosi.

Jenis logam yang banyak digunakan sebagai

paduan (campuran) untuk baja adalah :

chrom (Cr), Tembaga (Cu), Nikel (Ni),

Vanadium (V), Molybdenum (Mo) dan

Titanium (Ti). Penggunaan baja paduan

(alloy steel) yang sangat mahal, tergantung

dari keadaan lingkungan serta biaya yang

disediakan. Jenis baja ini hanya feasible

pada pemakaian di tempat yang suhunya

sangat tinggi atau di lingkungan yang sangat

korosif.

Selain baja mutu tinggi, sekarang banyak

dipakai bahan lain yang tahan karat, seperti :

PVC, AC, HDPE dan lain–lain. Bahan–

bahan tersebut umumnya digunakan sebagai

pengganti pipa baja yang tertanam di dalam

tanah, untuk mengalirkan zat cair.

2. Pemakaian Lapis Pelindung

Material atau Bahan yang umum dipakai

sebagai lapis pelindung baja adalah :

Pengecatan/ Cat khusus

Melumuri dengan oli atau minyak

Melapisi dengan plastik

Melapisi dengan timah (Tin Platting)

Melapisi dengan krom (chroming

Platting)

Mortar (adukan) beton

Lapis logam tahan korosi

Material atau bahan tersebut di atas

masing – masing mempunyai kelebihan dan

kekurangan, dan pemakaiannya tergantung

dari lingkungan serta fungsi konstruksi

yang dilindungi. Daya tahan lapis pelindung

tergantung dari ketahanan dasar serta daya

lekatnya pada permukaan baja.

Cat merupakan lapis pelindung yang

mudah rusak oleh suhu tinggi, oleh karena

itu cat hanya digunakan pada suhu yang

lebih rendah dari titik didih air. Agar cat

dapat melekat dengan baik maka bahan yang

akan dilindungi harus dibersihkan

permukaannya dari kotoran seperti : debu,

karat, minyak dan lain sebagainya.

Disamping itu daya lekat cat dapat

ditingkatkan dengan mengkasarkan

permukaan baja, karena dapat memperluas

bidang kontak yang akan dilindungi.

Pengkasaran permukaan dilakukan dengan

cara penyemprotan dengan pasir silica (sand

blasting). Setelah itu permukaan baja mulai

dicat dengan urutan sebagai berikut:

a. Cat dasar (primer)

Lapisan cat primer ini berfungsi untuk

menutup permukaan baja, mencegah

serangan korosi serta menjamin

pelekatan yang baik untuk lapisan cat

berikutnya. Untuk primer, warna serta

mengkilatnya cat tidak diperlukan, baru


14


pada lapis cat akhir diperlukan kekerasan

serta warna yang baik.

b. Cat antara (intermediate coat)

Lapisan antara harus cukup tebal

(sebagai pelindung cat dasar), tahan

terhadap zat kimia agresif dan

merupakan lapis pengikat yang merata

antara primer dengan finish coat.

c. Cat akhir (finish coat)

Karena langsung terlihat, maka cat ini

harus mempunyai warna yang menarik,

tahan terhadap zat kimia, permukaannya

halus dan licin agar mudah dibersihkan.

Pencegahan korosi dengan cara

pengecatan, umumnya digunakan pada

bangunan baja untuk industri, jembatan

rangka baja, jembatan komposit gelagar baja

lantai beton.

Pada jembatan komposit dengan

pengecatan yang mengikuti peraturan, yaitu

pembersihan permukaan diikuti dengan

lapisan cat dasar, cat antara dan kemudian

finish coat, akan mempunyai daya tahan

paling baik terhadap korosi, yaitu derajat

korosinya hanya 0 sampai 1 %. Menurut

pengamatan di lapangan, jembatan yang

hanya dicat dengan finish coat saja tanpa

dengan primer, derajat korosinya bertambah

sampai dengan 15 %. Jembatan–jembatan

yang menggunakan cat dasar, keadaannya

lebih baik daripada jembatan yang

menggunakan finish coat saja, hal ini

disebabkan oleh primer yang dapat

mencegah serangan korosi. Walaupun

perlindungan dengan cat banyak digunakan

tetapi umurnya terbatas, hanya maksimum

tujuh tahun, sehingga secara periodic harus

dilakukan pengecatan ulang.

Melamuri besi dengan minyak oli, salah

satu cara yang banyak digunakan untuk

melindungi besi/baja pada perkakas dan

mesin-mesin sehingga bisa mengurangi atau

menahan daripada serangan korosi.

Melapisi besi/baja dengan plastik akan

mencegah kontak antara besi dengan air dan

uap air. Perlindungan dengan cara ini

biasanya dilakukan pada rak piring, rantai

besi pagar dll.

Pelapisan dengan timah (Tin Plaating)

digunakan karena timah termasuk logam

tahan korosi. Pelapisan timah di gunakan

untuk melapisi besi pada kaleng-kaleng

kemasan makanan, missal susu kaleng,

kelamahan sistem ini ini adalah cara

pelindungannya hanya efektif selama lapisan

timah masih utuh atau tidak rusak, misalnya

tergores.

Pelapisan dengan Krom (Chroming

Platting), pelapisan dengan krom selain

berfungsi melindungi besi/baja dari korosi,

juga dapat memperbagus penampilan karena

krom bersifat mengilap.

Mortar (adukan) beton sebagai pelapis

pelindung, umumnya digunakan pada

bangunan baja yang berada di lingkungan

air. Mortar beton dipakai untuk menutup

bagian baja yang berada di atas elevasi

terendah air surut. Adukan beton dibuat dari

campuran batu pecah halus, pasir dan semen

Portland dari jenis yang cepat mengeras.

Telah diketahui bahwa mortar beton

merupakan medium yang alkalis (basa),

dimana dalam medium ini baja menjadi

pasif terhadap korosi atau dengan kata lain :

dalam suasana basa, baja tidak akan

terserang korosi.

Untuk perlindungan korosi dapat juga

dilakukan pelapisan baja dengan logam.

Yang telah dikenali adalah, beberapa cara

pelapisan seng (Zn) pada baja, antara lain:

a. Pelapisan dengan seng secara electrolysis

b. Mencelupkan bahan baja kedalam cairan

seng panas (hotdip galvanizing). Sistim

ini dipakai pada jembatan rangka baja

buatan Inggris, Australia atau Nederland.

c. Pelapisan baja dengan cara pengecatan

dengan “zinc rich paint”.

3. LindunganKatoda (Chathodic Protection)

Jika dua batang logam yang berlainan

jenis dimasukkan kedalam suatu bahan

elektrolit (tanah atau air laut), kemudian

dihubungkan satu sama lain, sehingga dapat

mengalirkan arus listrik, maka pada jenis

logam yang kurang reaktif (kurang mulia)

akan larut dan berkelakuan sebagai anoda.

Sedangkan logam yang lebih mulia (pasif)

berlaku sebagai katoda dan akan terlindung

oleh korosi. Peristiwa ini merupakan dasar

bagi cara pengendalian korosi yang disebut

lindungan katoda (cathodic protection). Pada

umumnya bahan logam yang terkena korosi

elektro kimia (karena berhubungan langsung

elektrolit) dapat diproteksi dengan cara

lindungan katoda.

Ada dua cara lindungan katoda :

a. Dengan menyediakan“ impressed

current”Bangunan baja yang akan

terserang korosi dibuat menjadi katoda

dengan mengalirkan listrik (dari sumber


15


luar) arus searah ke permukaan struktur

baja. Cara ini banyak digunakan untuk

proteksi katodik pada pipa – pipa yang

tertanam di dalam tanah, untuk

mengalirkan air, minyak, gas dan lain –

lain.

b. Pengorbanan Anode“sacrificial anode”

Logam yang kurang mulia

(almunium, seng dan magnesium)

dibandingkan baja, dipasang untuk

dikorbankan sebagai anoda (larut),

sedangkan struktur bajanya menjadi

katoda yang akan terlindung dari

serangan korosi.

Metode ini umumnya dipakai untuk

melindungi bangunan baja yang ada di

laut, misalnya : dermaga, dinding

pemecah gelombang, pelampung baja,

kapal laut, tiang pancang baja dan lain

sebagainya.

Dibanding dengan “impressed

current”, metode “sacrificial anode”

lebih sering dipakai karena tidak

memerlukan pemeliharaan dan

pemasangannya cukup sederhana.

4. Metode Gabungan Sebahagian bangunan bahan baja yang

memerlukan lindungan korosi dengan cara

menggabungkan beberapa metode sekaligus. Hal

ini disebabkan oleh jenis struktur dan lingkungan

yang dihadapi. Keadaan tersebut umumnya

dijumpai pada bangunan baja di lingkungan laut.

Metode lingkungan katoda biasa dipakai pada

bagian konstruksi baja yang terendam air laut.

Sedangkan pengecatan dan pelapisan dengan

mortar beton banyak digunakan pada daerah

pasang surut serta permukaan baja yang kena

udara laut, sebagai contoh perlindungan korosi

pada struktur (baja) pemecah gelombang di

dibeberapa pelabuhan laut di Jawa, Sumatera dan

di manca negara, misalnya Pplabuhan laut di

daerah semarang yang sekaligus memakai dua

macam metode :

a. Pemakaian lapis pelindung mortar beton

tebal 12 cm. untuk bagian baja di atas

muka air rendah (M.A.R. = 0,00)`

b. Metode lindungan katoda (chathodic

protection) dipasang pada turap baja dan

tiang baja diameter 700 mm yang

terendam di dalam air laut. Untuk

lindungan katoda digunakan sistem

“sacrificial anode”, dimana sebagai

anode (yang dikorbankan) dipakai

aluminium alloy yang dipasang pada

bagian atas tiang dan turap baja.

KESIMPULAN

Korosi atau karat bahan baja adalah

merupakan penurunan kualitas baja akibat

terjadinya reaksi kimia atau elektokimia

antara baja dengan lingkungannya.

Akibat polusi udara yang mengandung SO2

terutama daerah perkotaan dan industri dapat

menjadi ancaman bagi konstruksi baja yang

berada di sekelilingnya.

Dengan makin berkurangnya bahan

konstruksi kayu pada masa sekarang, tingkat

penggunaan bahan baku baja untuk proyek

konstruksi terus meningkat drastis, secara

otomatis pengendalian terhadap dampak

korosipun akan ikut meningkat.

Pengendalian korosi untuk konstruksi baja

harus sudah disiapkan sejak awal, sejak

dalam tahap planning konstruksi agar umur

pemamfaatanya dapat lebih maksimal, dan

juga perlu pengontrolan berkala dari

konstruksi baja tsb untuk mengetahui

perkembangannya sesuai dengan life time

Planning diharapkan.

Berdasarkan ujicoba jembatan konstruksi

baja yang diproteksi dengan katodik anoda

karbon untuk umur rencana 5 tahun, ternyata

umurnya lebih panjang 9-15 tahun.

Di negara yang beriklim tropis seperti

Indonesia, studi tentang korosi dan cara

pencegahannya adalah penting, karena iklim

yang lembab (rata-rata kelembaban 85%)

dengan temperatur yang cukup tinggi akan

cenderung menaikkan laju karat atau korosi

DAFTAR PUSTAKA

A.P Potma, J.E. De Vries, 1994. Konstruksi

Baja, Pradnya Paramita Jakarta.

Achmad Antono, 1986. Beton Bertulang, Andi

Offset Yogyakarta.

E.Diraatmadja,1987. Ilmu Bangunan, Erlangga

Jakarta

Ferdinand L.Singer, Andrew Pytel, 1985.

Strength of Materials, Erlangga Jakarta.

F. Hart, 1985. Multi Storey Buildings in Steel,

Collins & Co. Ltd & Grafton St. London.

George E. Dieter ,1991. Engineering Design.

McGraw-Hill Co Singapore.

Heriwarsianto, 2000. Karat. Media Komunikasi.

Jakarta.

Japan Port Consultant, 1983. Cathodic

Protection For Break Water of Semarang Port.

Kusnadi M. , 1979. Korosi Pada Jembatan Baja,

Direktorat Penyelidikan Masalah Tanah & Jalan

– Dep. Pekerjaan Umum.

MC Graw.Hill ,1991. Chemical, Engineering

Serie. International Second Editions.

Documents

2 korosi