2.1 Definisi Korosi

Korosi dapat didefinisikan sebagai kerusakan atau penurunan kualitas

material yang dibebakan oleh reaksi dengan lingkungan atau kebalikan dari

proses metalurgi ekstraktif.

Korosi juga dapat didefinisikan sebagai proses atau peristiwa

bereaksinya suatu logam (seluruh material) sehingga menghasilkan suatu produk

yang mengakibatkan material kehilangan sifat baiknya sebagai bahan konstruksi.

Biji besi yang terdapat di alam dalam bentuk oksida berada dalam

tingkat energi yang rendah karena mempunyai ikatan kimia yang stabil. Untuk

mengubahnya menjadi produk jadi seperti: baja lembaran ataupun pipa,

diperlukan energi yang besar, terutama pada waktu peleburan. Sehingga produk

berada pada tingkat energi yang tinggi atau bentuk antara yang tidak stabil.

Semua proses alam cenderung untuk merubah secara spontan kearah

tercapainya suatu keseimbangan. Oleh kerana itu produk yang berada pada

tingkat energi tinggi cenderung berubah kembali menjadi bentuk asalnya.

2.2 Corrosion Cost

Berdasarkan kerugian yang ditimbulkan oleh korosi (corrosion cost)

dapat dibedakan menjadi 2 (dua) macam, yaitu:

1. Kerugian Langsung (Direct Cost)

Kerugian langsung akibat korosi ini adalah biaya yang dikeluarkan untuk

penggantian peralatan yang rusak karena korosi, sehingga tidak dapat

digunakan lagi. Beberapa sumber menyebutkan bahwa kerugian akibat

korosi diberbagai negara adalah kira-kira 5 % dari GNP.

2. Kerugian Tidak Langsung (Indirect Cost)

Kerugian tidak langsung adalah biaya yang timbul karena adanya gangguan

operasi yang disebabkannya, anatara lain yaitu:

a. Terhentinya operasi pabrik (shut down).

b. Kontaminasi produk.

c. Ancaman terhadap keselamatan.

d. Biaya perawatan ekstra.

e. Biaya operasional ekstra.

f. Terjadinya kebocoran.

g. Aliran fluida atau panas menjadi terhambat.

h. Bercampurnya dua fluida (produk) yang berbeda.

i. Pada tekanan tinggi dapat menyebabkan terjadinya ledakan.

2.3 Klasifikasi Korosi

Korosi dapat diklasfikasikan dengan beberapa cara. Salah satunya

diantaranya ialah perbedaan atas korosi temperature rendah dan korosi

temperature tinggi. Cara lain membedakan atas korosi oksidasi secara langsung

dan korosi elektrokimia.

Disamping itu ada cara pembedaan menurut wet corrosion dan dry

corrosion. Wet corrosion didefinisikan bila lingkungan terdapat dalam bentuk

cairan atau larutan elektrolit, contoh: korosi baja oleh air. Dry corrosion

didefinisikan bila dalam lingkungan tidak ada fase cair dan sering dikaitkan

dengan temperature tinggi, contoh: korosi baja oleh gas-gas dari furnace.

2.4 Morfologi Korosi

1. Korosi Permukaan Yang Merata/ Menyeluruh (Uniform/ General Corrosion)

Korosi jenis ini ditandai oleh proses elektrokimia yang berlangsung secara

merata di seluruh permukaan bahan. Logam yang mengalami kerusakan

lambat laun menjadi tipis dan akhirnya tidak dapat berfungsi sebagai

konstruksi alat (peralatan proses).

2. Korosi Permukaan Yang Terlokalisir/ Setempat (Localized Corrosion)

Korosi yang terjadi pada daerah-daerah tertentu pada bahan korosi.

a. Pitting Corrosion

Pitting corrosion adalah korosi bentuk pitting (korosi sumuran),

terutama terjadi pada logam-logam yang mengalami pasif (tidak bisa

dikorosi), contoh : Stainless Steel sehingga mengalami kebocoran atau

bentuk perusakan lokal yang terjadi karena pada posisi tertentu

dipermukaan bahan, laju pelarutan jauh melebihi daerah lain

disekitarnya.

Pitting dimulai oleh absoprsi anion (misalnya ion klorida), pada tempat

kedudukan dimana terdapat cacat. Cacat ini dapat berupa guratan,

dislokasi, cacat struktur atau perbedaan komposisi bahan. Ion Klorida

mampu memeprcepat perlarutan atom-atom bahan logam yang

kemungkinan terbentuk pit. Setelah itu pertambahan jumlah pit akan

berlanjut sendiri.

b. Crevice Corrosion

Crevice corrosion adalah korosi yang terjadi pada celah-celah yang

merupakan bentuk khusus dari pitting corrosion. Beberapa tahun yang

lalu masih dianggap bahwa bentuk ini disebabkan karena perbedaan

konsentrasi ion logam dan konsentrasi antara celah dan daerah

sekitarnya. Penelitian lebih lanjut menunjukkan bahwa memang ada

perbedaan konsentrasi saat berlangsungnya korosi, namun hal ini bukan

penyebab utama.

Faktor lain yang dominan adalah migrasi ion-ion tertentu

(terutama klorida), ke dalam celah untuk keseimbangan muatan.

Hal ini disebabkan oleh kelebihan muatan positif karena pelarutan

logam di dalam celah.

c. Korosi Galvanik (Galvanic Corrosion)

Korosi galvanik atau galvanic corrosion adalah suatu bentuk korosi

yang terjadi bila 2 (dua) logam yang tidak sama berhubungan secara

elektrik dan berada dalam lingkungan yang korosif.

Pada keadaan demikian terbentuk beda potensial yang menyebabkan

mengalirnya elektron atau timbul arus listrik, sehingga logam mudah

terkorosi menjadi anodik dan logam yang lebih tahan korosi menjadi

katodik.

Dengan kata lain, laju pelarutan logam yang mudah korosi makin tinggi

dan laju pelarutan logam tahan kororsi makin rendah dibandingkan

dengan laju pelarutan masing-masing logam dalam keadaan terpisah.

d. Stray Current Corrosion

Stray current corrosion adalah suatu bentuk korosi yang disebabkan

oleh sumber arus yang berada di laur sistem. Korosi ini dapat

menyebabkan sebagian konstruksi logam yang terbenam di dalam tanah

berair habis tanpa diketahui.

e. Korosi Selektif (Selective Corrosion)

Korosi selektif adalah korosi dalam bentuk pemisahan selektif dari satu

atau lebih komponen dari paduan logam. Sebagai hasilnya akan

tertinggal logam yang lebih mulia berupa kerangka struktur semula yang

berongga. Contoh: dezincification pada paduan kuningan (alloy tembaga),

dimana seng terkorosi dengan meninggalkan rongga berpori yang terdiri

dari tembaga dan unsur paduannya.

f. Korosi Erosi (Erosion Corrosion)

Korosi erosi adalah gejala percapatan laju korosi oleh erosi atau gerakan

relatif antara lingkungan korosif dan permukaan logam. Gerakan ini

biasanya sangat cepat dan dapat menyebabkan terjadinya keausan

atau abrasi.

g. Kavitasi (Cavitation Demage)

Cavitation demage adalah suatu bentuk khusu dari korosi erosi yang

disebabkan oleh terbentuk dan pecahnya gelembung-gelembung uap

dalam cairan dan dipermukaan logam. Kerusakan seperti ini sering

terjadi pada turbin, impeller pompa dan pada permukaan dimana

terdapat laju alir yang tinggi dan perubahan tekanan.

h. Fretting Corrosion

Fretting corrosion adalah gejala korosi yang terjadi pada permukaan

bahan yang berkontak kerana vibrasi atau slip. Bantuk ini disebut juga

sebagai friction oxidation, chating, wear oxidation atau falsibrinelling.

Korosi ini tampak sebagai pit atau alur di permukaan logam yang

dikelilingi oleh produk korosi. Pada dasarnya krorosi jenis ini adalah

bentuk khusus dari korosi erosi yang terjadi di atmosfer.

i. Korosi Antar Butir (Intergranular Corrosion)

Korosi antar butir sering terjadi baja tahan karat sebagai akibat dari

proses heat treatment atau pengelasan. Dalam keadaan tertentu bidang

antarmuka butiran menjadi reaktif sehingga terjadi korosi lokal disekitar

batas butir.

Reaktifitas yang tinggi pada batas butir dapat disebabkan oleh sebagai

berikut:

1). Adanya unusr-unsur pengotor.

2). Pengkayaan (enrichment) salah satu unsur pemadu.

3). Pengurangan unsur-unsur tersebut pada daerah batas butir.

j. Microbiological Corrosion

Korosi oleh mikroba. Biasanya terjadi pada pipa pada lading minyak

dimana pipa-pipa tersebut mengandung Sulfur sehingga terjadi korosi.

k. Dew Point Corrosion

Korosi yang terjadi pada boiler yang disebabkan terjadinya kondensasi

pada pipa.

l. Stress Corrosion Cracking (SCC)

Pecah/retak karena korosi dan stress bersamaan, bentuknya crack (korosi

yang terjadi secara bersamaan dengan stress). Biasanya terjadi pada

stainless steel. Korosi ini berbahaya karena pertumbuhan crack yang

cepat dapat menyebabkan ledakan.

m. Filiform Corrosion

Korosi bentuk cabang (bentuk pentol korek) biasanya terjadi dibawah

permukaan cat. Korosi ini merambat (bercabang yang ujung-ujungnya

aktif).

n. Differential Aeration Corrosion

Korosi yang terjadi karena adanya perbedaan konsentrasi oksigen, dan

lain-lain pada daerah tertentu.

3. Cracking

Bahan konstruksi logam yang mengalami kerusakan dalam bentuk retak atau

patah, umumnya dapat dilihat dengan jelas secara visual. Tetapi untuk

mengetahui tipe kerusakan ini secara lebih mendetil diperlukan pengkajian

mikrokopis.

a. Kelebihan Beban (Overload)

Cracking dapat terjadi karena beban menanggung beban yang melebihi

tensile strength. Kerusakan dapat berupa patah ulet atau patah getas

tergantung kekerasan bahan dan temperature operasi.

b. Korosi Lelah (Fatigue Corrosion)

Korosi lelah didefinisikan sebagai berkurangnya daya tahan logam

terhadap kelelahan dalam media korosif. Biasanya terlihat permukaan

yang tertutup oleh produk korosi dan daerah yang mengalami patah

getas. Korosi lelah sering dijumpai pada keadaan dimana terjadi pitting.

Pit yang terbentuk merupakan stress raisers dan titik awal dimana

retakan dimulai.

c. Hydrogen Demage

Kerusakan karena hidrogen adalah istilah umum yang menyatakan

kerusakan mekanis suatu logam yang disebabkan oleh hidrogen.

Kerusakan karena hidrogen dapat diklasifikasikan menjadi 4 (empat)

tipe, yaitu:

1). Hydrogen Blistering

2). Hydrosgen Embrittlement

3). Decarbonization

4). Hydrogen Attack

d. Stress Corrosion Cracking

Stress corrosion cracking didefinisikan sebagai kegagalan spontan suatu

logam karena retak dan patah karena pengaruh gabungan antara

tegangan tarik dan korosi.

2.5 Kinetika dan Termodinamika

Untuk menjelaskan peristiwa korosi terutama korosi dalam

larutan elektrolit, maka kita harus mengetahui terori elektrokimia sebagai

dasarnya.

Besarnya perubahan energi bebas dari suatu reaksi elektrokimia dapat

dinyatakan dengan persamaan berikut:

G = - n F E

Dimana:

G = Perubahan energi bebas

n = Jumlah elektron yang terlihat dalam reaksi

F = Konstanta Faraday

E = Potensial sel

Untuk menghitung harga E dari suatu reaksi eletrokimia digunakan

persamaan Nernst, yaitu:

E =

Persamaan ini diturunkan dari penggabungan persamaan G = Go + R T ln Kc

dan hubungan Go = - n F Eo dan G = - n F E.

Dimana:

Go = Perubahan energi bebas pada keadaan standar

Eo = Potensial sel standar

R = Konstanta gas ideal

T = Temperature

Jadi perubahan energi bebas dari suatu reaksi elektrokimia (korosi) dapat

dihitung dari potensial sel reaksi. Harga absolut potensial ini tidak dapat diukur.

Potensial itu dibandingkan terhadap suatu sistem lain sebagai reference.

Didalam parktek yang digunakan sebagai pembanding tersebut adalah sistem H+/

H2 yang pada kondisi standar Eo H+/ H2 adalah 0 eV.

Menurut IUPAC, harga potensial elektroda setengah sel M2+/ M

adalah e m f diperoleh dari penggabungan dengan sistem setengah sel hidrogen.

Penulisan pasangan sel tersebut adalah sebagai berikut:

Pt, H2/ H+// M2+/ M

M M2+ + 2e Reaksi Oksidasi/ Anoda

(-)

2H+ + 2e H2 Reaksi Reduksi/ Katoda

(+)

Contoh:

Eo Zn2+/ Zn = - 0,76 eV

Eo Cu2+/ Cu = + 0,34 eV

Apabila kedua setnagh sel ini dipasangkan sebagai sistem reaksi reduksi oksidasi

dalam asam sulfat, maka penulisannya adalah sebagai berikut:

Pt, Zn/ ZnSO4// CuSO4/ Cu

Atau secara ionik dapat ditulis sebagai berikut:

Pt, Zn/ Zn2+// Cu2+/ Cu

Zn Zn2++ 2e Reaksi Oksidasi/ Anoda

(-)

Cu2+ + 2e Cu Reaksi Reduksi/ Katoda

(+)

Secara keseluruhan reaksi sel dapat ditulis sebagai berikut:

Zn + Cu2+ Zn2++ Cu Reaksi Reduksi Oksidasi

EoSel = + 0.34 eV – (- 0,76 eV)

= 1.10 eV

Reaksi oksidasi (anoda) dari setiap reaksi korosi adalah oksidasi atom

logam menjadi ion yang ditandai oleh naiknya valensi elektron. Sedangkan reaksi

reduksi (katoda) ditandai oleh turunnya valensi elektron. Beberapa reaksi reduksi

(katoda) yang sering ditemui pada korosi logam, yaitu:

2H+ + 2e H2 Pelepasan Hidrogen

O2 + 4H+ + 4 e 2H2O Reduksi oksigen dalam larutan asam

O2 + 2H2O + 4 e 4OH- Reduksi oksigen dalam larutan basa/ netral

M3+ + 1 e M2+ Reduksi ion logam

M+ + 1 e M Pengendapan ion logam

2.6 Satuan Laju Korosi

Laju korosi biasanya dinyatakan dengan 2 (dua) cara, yaitu:

berdasarkan ke dalaman penetrasi dan berdasarkan jumlah berat yang hilang.

Bebarapa besaran laju korosi yang umum digunakan adalah sebagai

berikut:

1. IPY = Penetrasi dalam satuan in. per year

2. MPY = Penetrasi dalam satuan mil per year

3. IPM = Penetrasi dalam satuan in. per mounth

4. MMPY = Pnentrasi dalam satuan milimeter per year

5. GMD = Gram per meter squere per day

6. MDD = Miligram per desimeter squere per day

Satuan ini menyatakan besarnya penetrasi atau kehilangan berat dari logam tanpa

mengikuti sertakan produk korosi yang masih melekat pada permukaan atau yang

sudah terlarut.

2.7 Penilaian terhadap Korosi (Identifikasi Korosi)

1. Kepastian terjadinya korosi.

2. Seberapa jauh tingkat korosi.

3. Kecepatan korosi (tingkat korosi per waktu korosi).

Ada dua metode dalam identifikasi korosi :

1. Metode NDT (Non-Destructive Test/Identification)

Peralatan yang mau dites/diuji tidak dirusak, hanya diuji saja.

Macam-macam NDT :

Visual Test

Penilaian dilihat dengan mata (tanpa alat). Pertama-tama inspeksi

mata baru buat laporan. Alat yang digunakan : perekam, kamera video, foto

digital, skema. Hasilnya berupa laporan deskripsi yang dilengkapi skema,

foto, dan lain-lain.

Sehingga dapat diketahui tingkat korosi dan kecepatan korosi

sehingga kita dapat memprediksi waktu pakai alat serta servis alat tersebut.

Dept Gauge Test (Micrometer Test)

Dengan menggunakan alat berupa micrometer. Bisanya digunakan

untuk pipa-pipa kecil.

Diukur dari pipa awal dan ketika terkorosi. Sehingga dapat diketahui

tingkat serta kcepatan korosi. Dengan asumsi pengukuran homogen.

Pengukuran dilakukan pada titik ketebalan yang berbeda dan pada

tiap-tiap pipa yang ada. Treatment untuk mengatasinya : pipa disumbat

(plugging) atau pipa diganti (returbing).

Ultrasonic Test

Dengan menggunakan gelombang ultrasonic dimana gelombang

suara ultra tidak dapat didengan oleh telinga kita.

Gelombang ultrasonic akan menembus alat yang akan kita ukur

(bagiab dalam alat). Kecepatan tembus gelombang tersebut ditentukan oleh

densitas, macam bahannya.

Gelombang tersebut dipantulan dan gelombang pantulan inilah yng

dideteksi oleh bagian alat pengukur. Adanya perbedaan kecepatan

gelombang pantul berarti menunjukkan adanya korosi.

Dye Penetration Test

Menggunakan bahan pewarna (merah). Caranya : dipakai untuk

korosi pada permukaan berupa kerak.

1. Bersihkan alat terlebih dahulu.

2. Semprot dengan bahan pewarna merah hingga meresap.

3. Permukaan tersebut dilap hingga bersih.

4. Semprotkan dengan developer berwarna putih, biarkan

beberapa waktu.

5. Terjadi difusi, sehingga pada permukaan terlihat titik-titik

berwarna merah dengan background berwarna putih. Dapat dihitung

konsentrasi warna merah.

Acoustic Emission

Radioactive Test

Trace Element

Magnetic Particle Test

Eddy Current Test (Arus Pusar)

2. Metode DT (Destructive Test)

Peralatannya dirusak dengan dipotong, dan lain-lain.

2.8 Teknik Pengendalian Korosi

Proses korosi dapat dikendalikan dengan menekan laju reaksi oksidasi

(anoda) atau reaksi reduksi (katoda) atau dengan mencegah kontak langsung

antara lingkungan dengan bahan konstruksi logam yang bersangkutan. Pada

dasarnya kalau di dalam sistem tidak terjadi perpindahan elektron, proses

elektrokimia tidak akan berlangsung.

Bertolak dari kenyataan itu, teknik-teknik pengendalian korosi

yang dikenal dikelompokkan secara sederhana menjadi 5 (lima) kelompok,

sebagai berikut:

1. Proteksi Katodik

Pada diagram sistem korosi terlihat bahwa laju korosi mendekati nol apabila

poetnsial sistem bergeser ke arah negatif mendekati Eo logam M. untuk

mencapai keadaan itu kepada struktur konstruksi yang akan dilindungi harus

disuplai arus tandingan sebesar Iapp dari suatu sumber arus searah. Teknik ini

dikenal dengan teknik arus tandingan atau impressed current.

Pada teknik arus tandingan digunakan rectifier yang merubah arus

bolak-balik menjadi searah, sebagai sumber arus searah.

2. Proteksi Anodik

Proteksi anodik adalah kebalikan dari protensi katodik. Teknik ini hnaya bisa

diterapkan pada bahan konstruksi yang mempunyai sifat pasif.

3. Inhibisi

Laju reaksi kimia sangat dipengaruhi oleh adanya senyawa lain, meskipun

senyawa itu hanya terdapat dalamjumlah yang kecil. Karena proses korosi

adalah reaksi kimia, maka hal ini berlaku untuk sistem konstruksi logam dan

lingkungannya.

Senyawa-senyawa kimia tertentu secara spsifik dapat teradsopsi di

permukaan struktur logam, dimana proses korosi berlangsung dan

berinterferensi baik dengan reaksi anodik maupun reaksi katodik.

Interferensi tersebut menyebabkan reaksi anodik dan katodik terhambat,

sehingga secara keseluruhan proses korosi juga terhambat. Senyawa yang

mempunyai kemampuan seperti ini disebut inhibitor korosi, yang digunakan

sebagai pengedali korosi. Teknik pengendalian seperti ini dikenal sebagai

teknik inhibisi.

4. Pengendalian Lingkungan

Proses korosi dapat dipandang sebagai serangan komponen-komponen

senyawa kimia yang terkandung di dalam lingkungan terhadap konstruksi

logam yang bersangkutan. Oleh sebab itu agresifitas lingkungan berhubungan

dengan jumlah dan jenis komponen yang terkandung didalamnya.

Semakin banyak komponen agresif, maka semakin tinggi laju korosi atau

sebaliknya.

Dengan gambaran seperti itu proses korosi dapat dikenalikan dengan jalan

mengurangi jumlah komponen agresif di dalam lingkungan. Beberapa cara

yang dilakukan, antara lain:

a. Mengeluarkan oksigen dari sistem.

b. Menambahkan bahan yang dapat mengikat komponen agresif ke

dalam sistem.

c. Mengedalikan pH agar berada dalam selang harga yang aman.

Teknik ini disebut teknik pengendalian lingkungan.

5. Pelapisan Permukaan

Pada permukaan konstruksi dilapisi dengan bahan lain yang mempunyai sifat

kedap terhadap penetrasi senyawa kimia dan mempunyai daya hantar listrik

sangat rendah.

Bahan yang dapat digunakan sebagai lapisan pelindung eksternal beraneka

ragam. Namu secara sederhana dapat dikelompokkan menjadi beberapa

macam, yaitu:

a. Lapisan Lindung Logam

b. Polimer atau Plastik

c. Elastomer

d. Lapisan Lindung Organik

Termasuk ke dalam kelompok terakhir adalah berbagai jenis cat dan

coatings.