UNIVERSITAS INDONESIA STUDI PENGARUH KONSE NTRASI ...lib.ui.ac.id/file?file=digital/2016-8/20249456-S51635-Farhan Arief.pdf · dimanfaatkan s ebagai inhibitor organik dan m elihat

UNIVERSITAS INDONESIA

STUDI PENGARUH KONSENTRASI INHIBITOR ORGANIK

RAMAH LINGKUNGAN UNTUK MATERIAL BAJA KARBON

RENDAH PADA LINGKUNGAN AIR LAUT

SKRIPSI

FARHAN ARIEF

0706268474

FAKULTAS TEKNIK

DEPARTEMEN METALURGI DAN MATERIAL

DEPOK

DESEMBER 2010

UNIVERSITAS INDONESIA

STUDI PENGARUH KONSENTRASI INHIBITOR ORGANIK

RAMAH LINGKUNGAN UNTUK MATERIAL BAJA KARBON

RENDAH PADA LINGKUNGAN AIR LAUT

SKRIPSI Diajukan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik

FARHAN ARIEF

0706268474

FAKULTAS TEKNIK

DEPARTEMEN METALURGI DAN MATERIAL

DEPOK

DESEMBER 2010

ii

HALAMAN PERNYATAAN ORISINALITAS

Skripsi ini adalah hasil karya saya sendiri, dan

semua sumber baik yang dikutip maupun

dirujuk telah saya nyatakan dengan benar.

Nama : Farhan Arief

NPM : 0706268474

Tanda Tangan : …………………..

Tanggal : Desember 2010

iii

HALAMAN PENGESAHAN

Skripsi ini diajukan oleh :

Nama : Farhan Arief

NPM : 0706268474

Program Studi : Teknik Metalurgi dan Material

Judul Skripsi : Studi Pengaruh Konsentrasi Inhibitor Organik

Ramah Lingkungan Untuk Material Baja Karbon

Rendah Pada Lingkungan Air Laut

Telah berhasil dipertahankan di hadapan Dewan Penguji dan diterima

sebagai bagian persyaratan yang diperlukan untuk memperoleh gelar

Sarjana Teknik pada Program Studi Teknik Metalurgi dan Material

Fakultas Teknik Universitas Indonesia

DEWAN PENGUJI

Pembimbing : Prof.Dr.Ir. Johny Wahyuadi, DEA. ( )

Penguji 1 : Dr. Ir. Sutopo, Msc. ( )

Penguji 2 : Ir. Andi Rustandi, MT. ( )

Ditetapkan : Depok, Desember 2010

iv

KATA PENGANTAR

Puji syukur saya panjatkan selalu kehadirat Allah SWT yang telah

memberikan rahmat dan hidayah-Nya serta nikmat sehat sehingga saya dapat

menyelesaikan skripsi ini dengan sebaik mungkin. Penulisan skripsi ini dilakukan

dalam rangka untuk memenuhi salah satu syarat untuk menggapai gelar Sarjana

Teknik (.ST) jurusan Metalurgi dan Material di Departemen Teknik Metalurgi dan

Material Fakultas Teknik Universitas Indonesia.

Skripsi ini mengambil tema korosi dengan judul “Studi Pengaruh

Konsentrasi Inhibitor Organik Ramah Lingkungan Untuk Material Baja

Karbon Rendah Pada Lingkungan Air Laut”. Skripsi ini berisi penelitian dan

pengujian dari teh hijau dimana merupakan salah satu bahan organik yang

dimanfaatkan sebagai inhibitor organik dan melihat pengaruh serta efisiensinya

dengan memvariasikan konsentrasi pada lingkungan air laut. Dengan adanya

penelitian ini maka diharapkan teh hijau bisa menjadi bahan alami potensial

sebagai salah satu inhibitor organik dalam perlindungan korosi.

Saya menyadari bahwa, tanpa bantuan dan bimbingan dari berbagai pihak,

dari masa perkuliahan hingga penyusunan skripsi ini, sangatlah sulit bagi saya

untuk menyelesaikan skripsi ini. Oleh karena itu saya mengucapkan terima kasih

kepada:

1. Prof. Dr. Ir. Johny Wahyuadi Soedarsono, DEA, selaku dosen pembimbing

yang telah menyediakan waktu, tenaga, dan pikiran untuk mengarahkan saya

dalam penyusunan skripsi ini.

2. Prof. Dr-Ing. Ir. Bambang Suharno, selaku Kepala Departemen Teknik

Metalurgi dan Material FTUI.

3. Dr. Ir. Muhammad Anis M.Met, selaku Pembimbing Akademis.

4. Ir. Ahmad Herman Yuwono, Phd, selaku Koordinator Mata Kuliah Spesial

Departemen Metalurgi dan Material FTUI

5. Orangtua saya tercinta (Abdul Syukur Gani dan Elvi Ilyas), yang telah

memberikan bantuan dukungan moral dan materi hingga saya dapat

menyelesaikan skripsi ini.

v

6. Bang Riko, bang Aduy, dan rekan – rekan “lantai 3” yang telah banyak

membantu dan memberi bimbingan selama penulisan skripsi ini.

7. Teman – teman yang telah banyak membantu saya :

a. Rekan tugas akhir saya yang memulai dan mengakhiri penelitian bersama

- sama: Randha, Fahmi, dan Fadil. Sukses selalu buat kita boy!

b. Rekan kerja praktek saya yang telah mengarungi lautan dan menerjang

ganasnya ombak bersama: Andhi, Dito, dan Cio. Sukses selalu untuk kita.

c. Rekan – rekan asisten laboratorium Korosi dan Perlindungan logam:

Andika, Dito, Loorent, Cio, Ridwan, Hasbi, Kiki, Ricky, Sutan, Idham,

dan Bret. Semangat dan sukses untuk kita. Suatu saat kita akan jadi orang

“besar” saat kumpul kembali.

d. Teman – teman sepermainan game online: jaul, ari, arya, dkk. Terima

kasih telah menjerumuskan saya ke game “ini” dan selalu membuat saya

tertawa.

e. Kawan - kawan seperjuangan di Metalurgi dan Material angkatan 2007

yang memulai kekeluargaan sejak dikumpulkan di masa PPAM hingga

saat ini dan membuat banyak kenangan indah dan pengalaman tidak

terlupakan. Semoga ikatan keluarga ini terus hingga tua nanti.

f. Serta senior dan junior saya yang banyak memberikan semangat.

g. Dan seluruh teman – teman yang tidak bisa disebutkan semuanya.

Akhir kata, saya hanya bisa mengucapkan terima kasih sebesar – besarnya

kepada semua pihak baik yang telah disebut maupun tidak, saya hanya berharap

Allah SWT akan membalas segala kebaikan semua pihak yang telah membantu.

Semoga skripsi ini membawa manfaat bagi pengembangan ilmu metalurgi dan

material ke depannya.

Depok, Desember 2010

Penulis

vi

HALAMAN PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI TUGAS AKHIR

UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS

Sebagai sivitas akademik Universitas Indonesia, saya yang bertanda tangan di

bawah ini, :

Nama : Farhan Arief

NPM : 0706268474

Program Studi : Teknik Metalurgi dan Material

Departemen : Metalurgi dan Material

Fakultas : Teknik

Jenis Karya : Skripsi

Demi pengembangan ilmu pengetahuan, menyetujui untuk memberikan kepada

Universitas Indonesia Hak Bebas Royalti Non-eksklusif (Non-exclusive

Royalty-Free Right) atas karya ilmiah saya yang berjudul :

Studi Pengaruh Konsentrasi Inhibitor Organik Ramah Lingkungan untuk

Material Baja Karbon Rendah Pada Lingkungan Air Laut

beserta perangkat yang ada (jika diperlukan). Dengan Hak Bebas Royalti

Nonekslusif ini, Universitas Indonesia berhak menyimpan, mengalihmedia atau

formatkan, mengelola dalam bentuk pangkalan data (database), merawat, dan

mempublikasikan tugas akhir saya selama tetap mencantumkan nama saya

sebagai penulis atau pencipta dan sebagai pemilik Hak Cipta.

Demikian pernyataan ini saya buat dengan sebenarnya.

Dibuat di : Depok

Pada Tanggal : Desember 2010

Yang menyatakan

(,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,)

vii Universitas Indonesia

ABSTRAK

Nama : Farhan Arief NPM : 0706268474 Program Studi : Teknik Metalurgi dan Material Judul Skripsi : Studi Pengaruh Konsentrasi Inhibitor Organik

Ramah Lingkungan Untuk Material Baja Karbon Rendah Pada Lingkungan Air Laut

Teh hijau sebagai bahan organik dapat dikembangkan sebagai inhibitor untuk mengurangi laju korosi untuk baja karbon rendah di lingkungan air laut. Teh hijau diharapkan dapat dijadikan sebagai inhibitor yang bersifat aman, ramah lingkungan, serta bio-degradable dan juga dapat mengurangi penggunaan bahan sintetis. Metode kehilangan berat digunakan untuk menguji keefektifan teh hijau sebagai inhibitor dengan variasi konsentrasi (2ml, 4ml, 6ml) dan lama perendaman selama 3 hari, dan hasilnya cukup baik untuk menghambat laju korosi pada baja karbon. Teh hijau yang mengandung senyawa antioksidan dan organik lainnya cukup efektif sebagai inhibitor organik dengan efisiensi sebesar 16.5%-41.4% untuk waktu rendam selama 3 hari.

Kata kunci : Korosi; Baja Karbon Rendah; Teh hijau; Inhibitor organik; Metode kehilangan berat; Konsentrasi; Air laut

viii Universitas Indonesia

ABSTRACT

Name : Farhan Arief NPM : 0706268474 Major : Metallurgy and Material Engineering Title : Study of Effects of Green Inhibitors Concentration

for Low carbon Steel in Sea Water Green tea, as organic materials, can be developed to be inhibitors to reduce corrosion rate of low carbon steel in sea water. Green tea is suspected to be one of inhibitors which is safe, friendly environtment, and bio-degreadable and also can reduce the use of anorganic materials. Weight loss methode is used to test the effectiveness of green tea as an inhibitors with various concentration (2ml, 4ml, 6ml) and the periode of immersion test is 3 days, and the result is quite good to inhibit corrosion rate of low carbon. Green tea which contains antioxidants and other organic compounds is effective enough as an organic inhibitors with an efficiency of inhibitor is 16.5%-41.4% for 3 days of the periode immersion test.

Keywords : Corrosion; Low carbon steel; Green tea; Organic inhibitors; weight loss methode; concentration; Sea water

ix Universitas Indonesia

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL ............................................................................................ i

HALAMAN PERNYATAAN ORISINILITAS ..................................................... ii

HALAMAN PENGESAHAN ............................................................................. iii

KATA PENGANTAR ......................................................................................... iv

HALAMAN PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI TUGAS AKHIR

UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS ............................................................ vi

ABSTRAK ........................................................................................................ vii

ABSTRACT ....................................................................................................... viii

DAFTAR ISI ...................................................................................................... ix

DAFTAR GAMBAR ......................................................................................... xii

DAFTAR TABEL .............................................................................................. xv

DAFTAR RUMUS ........................................................................................... xvi

DAFTAR NOTASI .......................................................................................... xvii

DAFTAR LAMPIRAN ................................................................................... xviii

1. PENDAHULUAN .......................................................................................... 1

1.1. Latar Belakang ........................................................................................ 1

1.2. Perumusan Masalah ................................................................................ 3

1.3. Tujuan Penelitian..................................................................................... 5

1.4. Ruang Lingkup dan Batasan Masalah ...................................................... 5

1.5. Sistematika Penulisan .............................................................................. 5

2. TINJAUAN PUSTAKA ................................................................................. 7

2.1. Prinsip Dasar Korosi ............................................................................... 7

2.2. Jenis – jenis Korosi ................................................................................. 9

2.3. Faktor Lingkungan Terhadap Korosi Logam di Lingkungan Air Laut ... 11

2.4. Perlindungan Korosi .............................................................................. 13

2.4.1. Proteksi Katodik ........................................................................... 14

2.4.2. Coating......................................................................................... 15

2.4.3. Inhibitor ....................................................................................... 15

x Universitas Indonesia

2.4.3.1. Klasifikasi Inhibitor ............................................................. 16

2.4.3.2. Mekanisme Adsorpsi Inhibitor Organik ................................ 20

2.5 . Teh Hijau ............................................................................................. 22

2.6. Perhitungan Laju Korosi dan Efisiensi Inhibitor .................................... 24

2.6.1. Perhitungan Laju Korosi ............................................................... 24

2.6.2. Efisiensi Inhibitor ......................................................................... 25

3. METODOLOGI PENELITIAN .................................................................. 26

3.1. Diagram Alir Penelitian ......................................................................... 26

3.2. Alat dan Bahan ...................................................................................... 27

3.2.1. Alat............................................................................................... 27

3.2.2. Bahan ........................................................................................... 27

3.3. Prosedur Kerja ...................................................................................... 28

3.3.1. Immersion Test (ASTM G31-72 .................................................... 28

3.3.1.1. Persiapan Awal ..................................................................... 39

3.3.1.2. Langkah Kerja Uji Rendam .................................................. 30

3.3.1.3. Pembersihan Kupon (NACE RP0775-2005) ......................... 31

3.4. Pengambilan Data ................................................................................. 31

4. HASIL PENGUJIAN DAN PEMBAHASAN ............................................. 33

4.1. Hasil Pengujian ..................................................................................... 33

4.1.1. Data Pengujian Spectroscopy Baja SPCC ...................................... 33

4.1.2. Data Pengurangan Berat ............................................................... 33

4.1.3. Data Laju Korosi dan Efisiensi Inhibitoe ...................................... 34

4.1.4. Data Perubahan pH Larutan .......................................................... 36

4.1.6. Data Perubahan Potensial Logam.................................................. 37

4.2. Pembahasan .......................................................................................... 38

4.2.1. Analisis Pengujian Spectroscopy Baja SPCC ................................ 38

4.2.2. Pengamatan Visual Dengan Dan Tanpa Penambahan Inhibitor Teh

Hijau ...................................................................................................... 39

4.2.3. Pengaruh pH Larutan Terhadap Laju Korosi ................................. 42

4.2.4. Pengaruh Potensial Logam Terhadap Konsentrasi Inhibitor Teh

xi Universitas Indonesia

Hijau dan Laju Korosi ............................................................................ 44

4.2.5. Pengaruh Konsentrasu Inhibitor Terhadap Laju Korosi ................. 48

5. KESIMPULAN ............................................................................................ 50

DAFTAR PUSTAKA ......................................................................................... 52

LAMPIRAN ...................................................................................................... 55

xii Universitas Indonesia

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1. Skema Proses Korosi Fe di Larutan Netral dan Basa...................... 8

Gambar 2.2. Contoh Korosi Seragam ................................................................ 9

Gambar 2.3. Contoh Korosi Galvanik .............................................................. 10

Gambar 2.4. Skema Korosi Erosi ..................................................................... 10

Gambar 2.5. Pengaruh Oksigen Terlarut Pada Korosi Baja Karbon Rendah di air

destilasi (temperatur 25oC dan perendaman 48 jam) yang

mengandung 165 ppm CaCl2 ...................................................... 12

Gambar 2.6. Diagram Polarisasi Suatu Logam Dengan Penambahan Inhibitor

Anodik ....................................................................................... 17

Gambar 2.7. Diagram Polarisasi Suatu Logam Dengan Penambahan Inhibitor

Katodik ....................................................................................... 18

Gambar 2.8. Struktur Molekul Aniline ............................................................. 21

Gambar 2.9. Struktur molekul Benzenethiol ..................................................... 21

Gambar 2.10. Struktur molekul 2-Aminobenzenethiol ...................................... 22

Gambar 2.11. Daun Teh Hijau .......................................................................... 23

Gambar 2.12. Struktur Kimia Kafein dan EGCE............................................... 23

Gambar 2.13. Mekanisme Pembentukan Senyawa Kompleks ........................... 24

Gambar 3.1. Diagram Alir Penelitian .............................................................. 26

Gambar 3.2. Skematis Bentuk Kupon ............................................................. 29

Gambar 4.1. Grafik Pengurangan Berat Terhadap Konsentrasi ........................ 34

Gambar 4.2. Grafik Laju Korosi Terhadap Konsentrasi ................................... 35

Gambar 4.3. Grafik Efisiensi Terhadap Konsentrasi ........................................ 35

Gambar 4.4. Grafik perubahan pH terhadap Konsentrasi ................................ 37

Gambar 4.5. Grafik Perubahan Potensial Logam Terhadap Konsentrasi .......... 38

Gambar 4.6. Teh Hijau Merk “x” yang digunakan sebagai Inhibitor................ 40

Gambar 4.7. Struktur Kimia Polifenol Teh (EGCG, R1 = OH dan R2 = galloyl;

ECG, R1 = H dan R2 = galloyl; untuk EGC, R1 = OH dan R2 = H’

untuk EC, R1 = H dan R2 = H) ................................................... 41

Gambar 4.8. Struktur Kimia dari EGCE.......................................................... 42

Gambar 4.9. Struktur Kimia Kafein ................................................................ 42

xiii Universitas Indonesia

Gambar 4.10. Diagram Pourbaix Fe Hasil Plot data pH dan Potensial Pada

Sistem tak Terinhibisi Pada Kondisi Sebelum dan Sesudah

Pengujian .................................................................................... 45

Gambar 4.11. Diagram Pourbaix Fe Hasil Plot data pH dan Potensial Pada Sistem

Terinhibisi Dengan Penambahan 2 ml Pada Kondisi Sebelum dan

Sesudah Pengujian ...................................................................... 46


Sistem Terinhibisi Dengan Penambahan 4 ml Pada Kondisi

Sebelum dan Sesudah Pengujian ................................................. 46


Sistem Terinhibisi Dengan Penambahan 6 ml Pada Kondisi

Sebelum dan Sesudah Pengujian ................................................. 47

Gambar 6.1. Foto Sampel Tanpa Penambahan Inhibitor Sebelum Pencelupan .. 56

Gambar 6.2. Foto Sampel Tanpa Penambahan Inhibitor Setelah Pencelupan .... 56

Gambar 6.3. Foto Sampel Tanpa Penambahan Inhibitor Setelah Pickling ......... 56

Gambar 6.4. Foto Sampel Dengan Penambahan Inhibitor 2ml Sebelum

Pencelupan ................................................................................. 57

Gambar 6.5. Foto Sampel Dengan Penambahan Inhibitor 2ml Setelah

Pencelupan ................................................................................. 57

Gambar 6.6. Foto Sampel Dengan Penambahan Inhibitor 2ml Setelah Pickling ...

.................................................................................................. 57


Pencelupan ................................................................................. 58


Pencelupan ................................................................................. 58

Gambar 6.9. Foto Sampel Dengan Penambahan Inhibitor 4ml Setelah Pickling

................................................................................................... 58


Pencelupan ................................................................................. 59


Pencelupan ................................................................................. 59

Gambar 6.12. Foto Sampel Dengan Penambahan Inhibitor 6ml Setelah Pickling

xiv Universitas Indonesia

................................................................................................... 59

Gambar 6.13. Air Rendaman Tanpa dan Dengan Penambahan Inhibitor (kiri-

kanan, atas kebawah) tanpa inhibitor, dengan penambahan inhibitor

2ml, 4ml, dan 6ml ....................................................................... 60

Gambar 6.14. Air Rendaman Setelah pengujian (kiri-kanan) tanpa inhibitor,

dengan penambahan inhibitor 2ml, 4ml, dan 6ml ........................ 60

xv Universitas Indonesia

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1. Distribusi Kualitas Ketahanan Korosi Suatu Material ...................... 24

Tabel 3.1. Data luas permukaan, massa, dan densitas ....................................... 28

Tabel 4.1. Komposisi baja SPCC ..................................................................... 33

Tabel 4.2. Data Pengurangan Berat Kupon ...................................................... 33

Tabel 4.3. Data Laju Korosi dan Efisiensi Inhibitor ......................................... 34

Tabel 4.4. Data pH Larutan.............................................................................. 36

Tabel 4.5. Data Perubahan pH Larutan ............................................................ 36

Tabel 4.6. Data Potensial Logam ..................................................................... 37

Tabel 4.7. Data Perubahan Potensial logam ..................................................... 38

Tabel 4.8. Rata – rata pH dan Potensial Awal – Akhir Logam .......................... 45

xvi Universitas Indonesia

DAFTAR RUMUS

1. Persamaan 2.1.

= .

. .

Ket : K = konstanta (3.65 x 106)

W = kehilangan berat (gram)

D = densitas (gram/cm3)

A = luas permukaan yang terendam (cm2)

T = waktu (jam)

2. Persamaan 2.2.

ℎ = 100%

Ket :

XA = laju korosi tanpa penambahan inhibitor (mpy)

XB = laju korosi dengan penambahan inhibitor (mpy)

3. Persamaan 3.1.

=

Ket : = massa jenis (gr/cm3)

m = berat sampel (gram)

p = panjang (cm)

l = lebar (cm)

t = tinggi (cm)

4. Persamaan 3.2. = 0,4

5. Persamaan 3.3. ( ) = ( ) / + 0,222

xvii Universitas Indonesia

DAFTAR NOTASI

ρ = Massa jenis (gr/cm3)

W0 = Berat awal sampel baja karbon rendah (gr)

W1 = Berat akhir sampel baja karbon rendah (gr)

∆W = Pengurangan berat sampel baja karbon rendah (gr)

CR = Corrosion rate (mpy)

E0 = Potensial awal sampel baja karbon rendah (V vs SHE)

E1 = Potensial akhir sampel baja karbon rendah (V vs SHE)

xviii Universitas Indonesia

DAFTAR LAMPIRAN

LAMPIRAN 1. Foto Pengamatan Sampel Tanpa Penambahan Inhibitor ......... 56

LAMPIRAN 2. Foto Pengamatan Sampel Dengan Penambahan Inhibitor Teh

Hijau 2ml .............................................................................. 57


Hijau 4ml .............................................................................. 58


Hijau 6ml .............................................................................. 59

LAMPIRAN 5. Foto Pengamatan Air Rendaman Sebelum dan Sesudah

Penambahan Inhibitor ........................................................... 60

LAMPIRAN 6. Foto Pengamatan Setelah Pengujian Rendam ........................ 60

LAMPIRAN 7. Hasil Spectroscopy Baja SPCC di CMPFA ............................ 61

1

Universitas Indonesia

BAB 1

PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Korosi adalah suatu proses degradasi material atau hilangnya material baik

secara kualitas maupun kuantitas akibat adanya proses reaksi kimia dengan

lingkungannya. Korosi juga didefinisikan sebagai hasil kerusakan dari reaksi

kimia antara logam atau logam paduan dengan lingkungannya[1]. Korosi adalah

proses alami yang tidak dapat dihentikan atau terus terjadi selama logam kontak

dengan lingkungannya. Namun proses korosi dapat diminimalisir dan

dikendalikan atau diperlambat lajunya dengan memperlambat proses

perusakannya[7].

Dalam perkembangannya, proses korosi sudah meliputi semua lingkup

bidang yang berhubungan dengan penggunaan logam seperti pada bidang

manufaktur, minyak dan gas, otomotif, pembuatan besi dan baja,dll. Dalam

bidang minyak dan gas, korosi merupakan masalah serius karena dapat

mengakibatkan kerugian baiks secara langsung maupun tidak langsung. Kerugian

langsung dari korosi dapat berupa biaya penggantian komponen, biaya perawatan,

over-design, dll, sedangkan untuk kerugian tidak langsung seperti plant shutdown,

lost production, kontaminasi produk, dll[1].

Untuk mengatasi korosi, umumnya terdapat 4 metode dasar dalam

pengendalian dan perlindungan korosi, yaitu :

1. Proteksi Katodik (cathodic protection)

Proteksi yang melindungi anoda daro proses oksidasi dengan

memperlakukannya sebagai katoda.

2. Pelapisan (coating)

Proteksi yang mengisolasi permukaan logan dari kontak dengan

lingkungannya sehingga proses dapat diminimalisir.

3. Inhibitor

Proteksi dengan mengendalikan korosi melalui penambahan sedikit zat

kimia sehingga mengubah lingkungan kerja menjadi tidak korosif

4. Pemilihan material dan desain (material selection and design)

2


Pengendalian korosi dengan melakukan pemilihan serta desain yang

tepat dimana efektif untuk menegah beberapa jenis korosi.

Inhibitor merupakan pengendalian proses korosi dengan penambahan

suatu zat atau senyawa kima dalam jumlah yang sangat sedikit (10-80 ppm) pada

suatu lingkungan tertentu sehingga dapat menurukan laju korosinya dengan

mengubah lingkungannya menjadi tidak korosif.

Inhibitor menggunakan penambahan zat atau senyawa kimia baik secara

sintetis maupun organik. Dalam aplikasi saat ini diberbagai bidang industri,

penggunaan inhibitor sintesis masih lebih dipercaya karena sudah memiliki

khasiat dan bukti memiliki kemampuan untuk mengendalikan dan memperlambat

korosi. Selain itu, inhibitor sintesis mudah didapat dan efektif. Namun efek

samping dari penggunaan inhibitor sintetis masih cukup beresiko dan berbahaya

baik dalam segi keamanan maupun kesehatan dan dalam penggunaan secara terus-

menerus, harga relatif mahal, dan tidak ramah lingkungan[9]

Di abad 21 ini, masyarakat sudah mulai sadar akan bahaya dari

penggunaan berbagai bahan sintetis dan mencoba untuk menggunakan bahan –

bahan alami, maka munculah istilah “kembali ke alam” (back to nature). Istilah

ini banyak dikampanyekan dan mulai dipergunakan oleh berbagai lapisan

masyarakat untuk menggunakan bahan – bahan dari alam dalam berbagai aplikasi.

Begitu juga dengan inhibitor, banyak bahan dari alam yang berpotensi untuk

dikembangkan menggantikan bahan – bahan sintetis yang tidak ramah

lingkungan. Dari penelitian Stupnisek-Lisac(2002) menyatakan bahwa inhibitor

korosi untuk logam yang paling efektif adalah senyawa – senyawa organik[10].

Bahan – bahan dari alam umumnya merupakan bahan yang aman dan ramah

dengan lingkungan. Selain itu bahan organik memiliki persedian yang melimpah

di alam namun masih terdapat tantangan untuk bagaimana kita dapat mengolah

dan memanfaatkan secara sinergis dan baik dalam penggunaanya.

Inhibitor organik yang saat ini dikembangkan biasanya berasal dari

tumbuhan atau buah – buahan yang diekstrak dan umumnya yang mengandung

atom yang memiliki pasangan elektron bebas seperti N, O, P, S, dll. Atom ini

akan berfungsi sebagai ligan dalam pembentukan senyawa kompleks dimana

senyawa kompleks dapat membentuk lapisan untuk menghambat proses

3


oksidasi[9]. Terdapat beberapa penelitian terhadap bahan organik diantaranya

penelitian Fraunhofer (1996) yang membuktikan bahwa ekstrak daun tembakau,

kopi, dan teh cukup efektif sebagai inhibitor untuk beberapa sampel logam pada

lingkungan larutan garam. Keefektifan bahan organik tersebut sebagai inhibitor

karena ekstraknya mengandung unsur nitrogen untuk membentuk senyawa

kompleks.

Selain unsur tersebut, terdapat senyawa anti oksidan pada berbagai bahan

organik diduga dapat menghentikan proses oksidasi. Menurut Indigomerie, anti-

oksidan didefinisikan sebagai suatu zat yang dapat memperlambat terjadinya

proses oksidasi.

Dengan definisi tersebut maka dalam penelitian ini teh hijau yang secara

komposisi banyak mengandung zat anti-oksidan serta senyawa organik lainnya

akan dimanfaatkan sebagai inhibitor organik untuk material baja SPCC dalam

lingkungan air laut. Lingkungan air laut mengkondisikan berbagai aplikasi dari

aplikasi equipment yang digunakan di lingkungan atau di air laut itu tersendiri

seperti pada pipa – pipa di industri minyak dan gas, water cooling system, proses

destilasi, dll.

Pada penelitian ini akan digunakan teh hijau sebagai bahan inhibitor

organik pada material baja SPCC dalam lingkungan laut. Teh hijau yang memiliki

kandungan anti-oksidan yang tinggi dapat digunakan sebagai penghambat proses

oksidasi. Teh hijau yang banyak terdapat tumbuh di negara beriklim tropis,

banyak tersedia, dan cukup murah dibanding bahan lainnya dapat dimanfaatkan

dan dijadikan sebagai bahan inhibitor organik di masa depan dan mengurangi

penggunaan bahan sintetis dalam mengendalikan korosi.

1.2. Perumusan Masalah

Korosi merupakan fenomena alam yang akan selalu ada ketika suatu

logam kontak langsung dengan lingkungannya. Namun fenomena ini hanya

membawa dampak buruk terhadap berbagai struktur yang disusun atas material

logam karena dapat menyebabkan perpatahan atau kerusakan. Korosi juga

memberikan kerugian dari segi ekonomi. Menurut berbagai penelitian, untuk

mengatasi masalah korosi adalah dibutuhkan biaya sebesar 1-5% dari Gross

4


National Product (GNP). Penelitian lainnya dari FHWA (The Unites States

Federal Highway Administration) yang menyatakan bahwa biaya langsung

tentang berbagai permasalahan korosi termasuk pencegahan berbagai bidang di

negara Amerika Serikat mencapai hingga $276 miliar dimana merupakan 3,1%

dari GDP (Gross Domestic Product)[12].

Korosi pada bidang minyak dan gas sangat rentan terjadi terutama pada

bagian jalur pipa distribusi atau peralatan yang berhubungan atau kontak dengan

lingkungan yang korosif seperti dengan air laut. Air laut termasuk lingkungan

korosif yang memiliki banyak faktor seperti kandungan oksigen, kandungan

garam, mikrobiologi, dll. Pada pipa dan peralatan di pipa elbow, suction pump,

dll, sering terjadi korosi pada internalnya. Biasanya dalam penarikan minyak

mentah, tidak hanya crude oil yang diangkat tetapi juga ikut terangkat gas, air

laut, mineral, dll. Kontaminasi dari air laut salah satunya dapat menyebabkan

terjadinya korosi pada internal pipa dan peralatan yang mengakibatkan kebocoran

dan mengganggu proses produksi.

Pencegahan dapat dilakukan dengan penambahan zat inhibitor dimana zat

tersebut dapat mengubah kondisi lingkungan kerja dan penggunaanya dalam

jumlah yang sangat sedikit baik secara periodik atau kontinyu. Umumnya

inhibitor yang digunakan adalah inhibitor sintetis. Inhibitor sintetis memang

terbukti efektif, namun memiliki efek samping yang cukup berbahaya karena

bahan ini tidak ramah lingkungan dan berbahaya untuk kesehatan bagi manusia.

Pemanfaatan bahan organik sudah seharusnya dilakukan dengan sebaik

mungkin. Salah satunya adalah dengan memanfaatkan teh hijau sebagai bahan

inhibitor organik. Teh hijau memiliki kandungan anti-oksidan dan senyawa

organik lainnya sehingga dalam penelitian ini akan dilihat seberapa efektif teh

hijau dapat menghambat terjadinya korosi pada lingkungan air laut. Bila teh hijau

efektif dalam menghambat korosi pada lingkungan laut dibandingkan bahan

organik dan sintetis lain, maka inhibitor ini dapat dijadikan bahan inhibitor

organik yang aman untuk kesehatan, ramah lingkungan, aman, dan bio-

degradable dimasa depan.

5


1.3. Tujuan Penelitian

a. Mengetahui pengaruh teh hijau sebagai inhibitor organik pada lingkungan

air laut

b. Mengetahui laju korosi dengan dan tanpa penambahan inhibitor teh hijau

pada lingkungan air laut.

c. Mengetahui efisiensi teh hijau sebagai inhibitor organik

d. Mengetahui konsentrasi teh hijau yang efektif sebagai inhibitor organik.

1.4. Ruang Lingkup Penelitian

a. Teh hijau sebagai inhibitor organik akan diberikan pada larutan air laut

yang merepresentasikan kondisi air laut sebenarnya.

b. Sampel yang digunakan adalah baja SPCC

c. Konsentrasi teh hijau yang digunakan adalah 10 gpl dengan beda

penambahan masing – masing sampel yaitu 2 ml, 4 ml, dan 6ml.

d. Metode penelitian yang digunakan adalah metode kehilangan berat dengan

lama waktu perendaman adalah 3 hari.

e. Perhitungan laju korosi menggunakan metode kehilangan berat (weight

loss) sesuai dengan standar ASTM G1-03

f. Laruta rendam adalah air laut dengan volume yang disesuaikan dengan

batas minimum volume kontak larutan terhadap permukaan sampel sesuai

dengan standar ASTM G31-72

1.5. Sistematika Penulisan

Dalam penulisan ini, sistematika penulisan disusun agar konsep dalam

penulisan skripsi menjadi berurutan sehingga akan didapat kerangka alur

pemikiran yang mudah dan praktis. Sistematika tersebut dapat diartikan dalam

bentuk banyak bab-bab yang saling berkaitan dengan yang lain. Bab-bab tersebut

diantaranya :

Bab 1 Pendahuluan

Membahas mengenai latar belakang penulisan, perumusan masalah, tujuan

penelitian, ruang lingkung penelitian, dan sistematika penulisan.

6


Bab 2 Teori Penunjang

Membahas mengenai teori korosi secara umum baik pengertian dan jenis – jenis

korosi perlindungan terhadap korosi, aspek dan teoritis inhibitor, dan korosi pada

lingkungan air laut

Bab 3 Metodologi Penelitian

Membahas mengenai diagram alir penelitian, alat dan bahan yang diperlukan

untuk penelitian, dan prosedur penelitian.

Bab 4 Hasil Penelitian dan Pembahasan

Membahas mengenai pengolahan data yang didapat dari penelitian serta

menganalisa hasil penelitian bai berupa angka, gambar, dan grafik, serta

membandingkan dengan teori dan literatur

Bab 5 Penutup

Membahas mengenai kesimpulan dari hasil penelitian yang telah dilakukan serta

saran-saran yang bisa dimanfaatkan berdasarkan hasil penelitian.

7


BAB 2

TEORI PENUNJANG

2.1 Prinsip Dasar Korosi

Korosi adalah proses degradasi suatu material atau hilangnya suatu

material baik secara kualitas maupun kuantitas akibat adanya proses reaksi

elektrokimia dengan lingkungannya. Korosi juga didefinisikan sebagai hasil

perusakan dari reaksi kimia antara logam atau logam paduan dan

lingkungannya[1]. Lingkungan dari terjadi korosi dapat berupa udara, air, larutan

garam, larutan asam, dll.

Korosi dapat terjadi atau berlangsung saat memiliki komponen yang

menjadi syaratnya yaitu[14]:

1. Anoda

Sebagai tempat terjadinya reaksi oksidasi. Reaksi yang terjadi

adalah pelarutan atau teroksidasinya logam menjadi ionnya. Reaksi

yang terjadi dapat diuraikan sebagai:

M → Mn+ + ne-

Sebagai contoh reaksi oksidasi pada besi (Fe) : Fe →Fe2+ + 2e-

2. Katoda

Sebagai tempat terjadinya reaksi reduksi. Pada reaksi reduksi akan

terjadi pengikatan elektron yang mengalami migrasi yang

dilepaskan oleh anoda dalam proses oksidasi. Reaksi reduksi yang

terjadi sendiri tergantung dari kondisi lingkungan (pH) dan

elektrolitnya. Faktor – faktor tersebut akan mempengaruhi rekasi

reduksi yang terjadi. Terdapat beberapa reaksi reduksi yang terjadi

yaitu[1]:

a. evolusi gas hidrogen : 2H+ + 2e- → H2

b. reduksi oksigen

asam :O2 + 4H+ + 4e- → 2H2O

basa/netral : 2H2O + O2 + 4e- → 4OH-

c. reduksi air : 2H2O + 2e- → H2 + 2OH-

d. pengendapan logam : Mn+ + ne- → M

8


3. Lingkungan yang konduktif sebagai tempat pergerakan ion

(elektrolit)

Reaksi korosi terjadi saat berada di lingkungan dimana lingkungan

tersebut dapat menjadi tempat pergerakan ion.

4. Hubungan elektrik antara anoda dan katoda untuk aliran dari arus

elektron

Gambar 2.1 Skema Proses Korosi Pada Fe di Larutan Netral dan Basa

Proses yang terjadi pada korosi adalah proses elektrokimia yang

merupakan reaksi reduksi dan oksidasi yang terjadi secara spontan[1]. Pada rekasi

oksidasi terjadi pelarutan logam menjadi ion nya dan ion-ionnya tersebut akan

bereaksi dengan lingkungan menjadi “rust” atau produk korosi. Produk korosi

yang dihasilkan seperti Fe(OH)2. Proses elektrokimia dari korosi bila terdapat

elektrolit. Salah satu elektrolit yang menyebabkan korosi adalah di dalam larutan

(aqueous). Terdapat faktor – faktor yang mempengaruhi korosi di sistem elektrolit

cair (aqueous) diantaranya[15]:

1. Komponen ion larutan dan konstentrasinya

2. pH (tingkat keasaman)

3. Kadar oksigen

4. Tempeatur dan transfer panas

5. Kecepatan (pergerakan fluida)

9


2.2. Jenis – Jenis Korosi

Terdapat beberapa jenis korosi yang terjadi di kehidupan sehari – hari.

Jenis – jenis ini dipengaruhi oleh berbagai faktor yang menyebabkan berbeda –

beda bentuk korosi baik dari segi proses, mekanisme, kondisi, lingkungan sekitar,

dan berbagai faktor lainnya. Jenis korosi tersebut antara lain[1]:

1. Korosi seragam

2. Korosi galvanik

3. Korosi celah (crevice)

4. Korosi sumuran (pitting)

5. Environtmentally Induced Corrosion

6. Hydrogen Damage

7. Korosi batas butir

8. Dealloying

9. Korosi erosi

Berbagai jenis korosi tersebut diperngaruhi oleh berbagai macam faktor. Pada

elektrolit atau aplikasi air laut dapat terjadi beberapa jenis korosi dari jenis korosi

diatas antara lain:

a. Korosi Seragam (Uniform)

Korosi seragam adalah jenis korosi yang umum terjadi pada berbagai

peralatan yang terbuat dari logam. Karakteristik dari korosi ini terjadi pada bagian

permukaan dan dimana pada bagian permukaan mengalami reaksi elektrokimia

yang sama sehingga seluruh permukaan mengalami penghilangan material

menjadi ionnya. Lingkungan korosif harus mengekspose sama untuk semua

bagian dari permukaan logam. Akibat dari korosi jenis ini adalah logam akan

kehilangan ketebalan per unit waktu. Korosi atmosfer adalah contoh yang

memungkinkan terjadinya korosi seragam

Gambar 2.2 Contoh Korosi Seragam

10


b. Korosi Galvanik

Korosi ini terjadi ketika dua buah logam digabung atau terhubung pada suatu

elektrolit yang korosif. Logam yang memiliki potensial yang kurang mulia (lebih

negatif dalam deret galvanik) akan bersifat anodik sedangkan pada logam lain

yang potensialnya lebih mulia (lebih positif dalam deret galvanik) akan bersifat

katodik. Sehingga korosi pada anoda akan terjadi lebih cepat dan pada katoda

akan terjadi terlaindungi dan terjadi reaksi reduksi.

Gambar 2.3. Contoh Korosi Galvanik

c. Korosi erosi

Korosi ini terjadi akibat adanya fluida yang korosif dan aliran fluida yang

berkecepatan tinggi. Namun pada aliran yang lamban menyebabkan rendahnya

laju korosi. Bila pergerakan fluida sangat cepat maka fluida korosif akan

mengerosi secara fisik dan menghilangkan lapisan produk pelindung korosi.

Selain itu dengan adanya lumpur atau pasir akan semakin meningkatkan serangan

dari korosi erosi.

Terdapat beberapa tipe dari korosi erosi yaitu korosi cavitasi dimana

disebabkan pecahnya gelembung udara (bubles) yang dihasilkan oleh perubahan

tekanan disepanjang permukaan yang terkspose fluida dengan kecepatan tinggi.

Ledakan dari gelembung ini dapat merusak lapisan film dan mengeluarkan

partikel dari logam. Tipe lainnya adalah fretting dimana terjadi akibat adanya

pergerakan berulang akibat dari getaran atau dari logam dengan padatan lainnya.

Gambar 2.4. Skema Korosi Erosi

11


2.3. Faktor lingkungan Terhadap Korosi Logam di Lingkungan Air Laut

Air laut adalah campuran kimia kompleks dimana memiliki beberapa

tingkatan setiap unsur pada sistem periodik. Dalam aplikasinya faktor tersebut

tidak memberikan efek secara individu namun saling terhubung setiap efek dari

berbagai faktor tersebut. Faktor – faktor tersebut adalah[16]:

a) Komposisi kimia air laut

Total kandungan garam pada air laut sering disebut dengan salinitas.

Garam – garam pada air laut merupakan fluida yang korosif. Dalam

mengukur kadar garam dari air laut dengan melihat kadar klorin. Salinitas

dari air laut dapat dirumuskan sebagai berikut[16]:

Salinitas = 1.80655 x klorin.

Selain itu kandungan air laut yang umumnya mengandung garam NaCl

antara 3-3.5% memiliki kadar oksigen terlarut yang paling optimum[1].

b) Konduktivitas elektrik

Dari berbagai penelitian menyimpulkan bahwa air laut memiliki

konduktivitas listrik yang sangat tinggi hingga mencapai 250 kali lebih

tinggi dibanding air lain. Dengan tingginya konduktivitas air laut maka

ketahanan dari elektrolit tidak terlalu penting dalam mempengaruhi arus

korosi. Selain itu area yang terkena dampak korosi pada lingkungan air

laut lebih luas dibandingkan dengan lingkungan lainnya.

c) Senyawa halogen

Senyawa halogen seperti klorida, bromida, iodida pada air laut mempunyai

efek yang penting terhadap korosi dimana secara prinsip kekuatannya

menyebabkan pecahnya lapisan oksida secara terlokalisasi. Selain itu ion

ini juga merupakan faktor dalam perambatan dari inisiasi korosi setelah

pecahnya lapisan pasif.

d) Korosi atmosfer

Atmosfer di sekitar air laut memiliki agresifitas yang lebih tinggi daripada

atmosfer lainnya karena adanya pengaruh air laut yang menguap. Uap air

yang mengandung garam – garam air laut dapat mengkorosi peralatan

disekitar laut atau berada lingkungan laut.

12


e) pH

pH air laut umumnya adalah berada pada range 8.1-8.3 dimana pada range

tersebut terdapat kesetimbangan antara ion – ion di dalam air dan karbon

dioksida dari atmosfer. Ketika konsentrasi CO2 berkurang oleh proses

fotosintesis, keasaman dari air laut akan meningkat hingga pH lebih dari 9.

Bila terjadi dekomposisi oleh organisme laut yang menghasilkan

hilangnya oksigen dan menghasilkan H2S akan dapat menurunkan pH

dibawah 8. Namun normalnya pH air laut berada diatas tingkat evolusi

hidrogen sehingga proses yang terjadi adalah reduksi oksigen.

f) Oksigen

Oksigen memainkan peranan yang penting dalam reaksi katodik dan

mengkontribusi terbentuknya pasifitas pada baja tahan karat dan

pembentukan lapisan pelindung oksida pada logam seperti aluminum dan

titanium. Namun bila terlarut dalam air laut, dapat berperan penting dalam

proses korosi. Kesetimbangan oksigen di dalam air laut dipengaruhi oleh

tumbuhan laut dan organisme. Kandungan oksigen pun memiliki variasi di

setiap kedalaman air laut dapat menghasilkan arus korosi dimana berakibat

timbulnya korosi akibat bedanya aerasi disetiap kedalaman.

Efek oksigen terlarut dapat terlihat pada Gambar 2.5. berikut.

Gambar 2.5. Pengaruh oksigen terlarut pada korosi baja karbon rendah pada air destilasi (temperatur 25oC dan perendaman 48 jam) yang mengandung 165 ppm CaCl2[22]

13


Laju korosi memiliki nilai optimum pada kadar oksigen dengan jangkauan

10 – 15 ppm. Dari grafik ini terlihat walaupun kadar oksigen yang terlarut

sedikit masih terlihat adanya korosi yang terjadi walaupun laju korosinya

kecil. Adanya proses agitasi atau stirring dapat meningkatkan transport

pelarutan oksigen dan meningkatkan laju korosi. Oksigen terlarut sering

mempunyai variabel akses untuk tujuan berbeda pada permukaan yang

lebih besar. pH yang lebih rendah terdapat di daerah anoda (di bawah

deposit karat oksida) sedangkan di sekelilingnya merupakan daerah katoda

(ber-pH tinggi) yang dihasilkan dari reaksi reduksi oksigen terlarut[31].

g) Gas terlarut lainnya

Terdapat gas terlarut lainnya yang dapat mengkontribusi terjadinya korosi.

Air laut umumnya mengandung CO2 yang setimbang dengan atmosfer.

Selain itu terdapat polusi amonia yang dapat mengkontribusi terjadinya

stress corrosion cracking bila terakumulasi bersama oksigen serta terdapat

H2S dan sulfida yang dihasilkan oleh sulfate reducing bacteria yang

akibatnya dapat menimbulkan korosi sumuran (pitting)

h) Gelembung udara

Gelembung udara yang secara mekanis dihasilkan oleh beberapa mesin

seperti pompa scoops propellers, dan lain-lain dimana dapat meningkatkan

agresifitas serangan impingement.

i) Temperatur

Temperatur pada air laut juga merupakan salah satu faktor dalam proses

korosi. Air laut pada daerah tropis dapat menghasilkan barrier untuk

difusi oksigen akibat pertumbuhan yang cepat organisme laut, sedangkan

pada air laut yang dingin seperti di laut artik, sedikitnya organisme laut

mengurangi difusi oksigen sehingga meningkatkan kelarutan oksigen.

2.4. Perlindungan Korosi

Korosi merupakan proses alami dimana tidak dapat dihentikan atau terus

terjadi selama logam berkontak dengan lingkungannya, namun proses ini dapat

diminimalisir dan dikendalikan atau diperlambat lajunya dengan memperlambat

proses perusakannya dengan melindungi logamnya[7]. Dalam perlindungan korosi,

14


terdapat beberapa pendekatan diantaranya pendekatan termodinamika melalui

diagram Pourbaix, pendekatan kinetika melalui proteksi katodik, pendekatan

lapisan pelindung melalui proteksi anodik, coating, dan inhibitor, dan pendekatan

struktur desain, kontrol lingkungan, dan metallurgical design.

Metode perlindungan yang dijabarkan sebelumnya dapat diaplikasikan

berdasarkan jenis, karakteristik, aplikasi dari material tersebut, kondisi

lingkungan, biaya, dan efektivitas serta efisiensi. Pada material logam umumnya

menggunakan perlindungan proteksi katodik, pelapisan (coatings), dan inhibitor.

2.4.1. Proteksi Katodik

Proteksi katodik adalah salah satu metode dari sekian banyak metode yang

telah digunakan secara luas untuk pencegahan korosi dan mitigasinya. Dimana

prinsipnya dapat digunakan untuk mencegah atau mengurangi korosi pada

berbagai logam dan paduannya dari berbagai ekspose larutan elektrolit[1]. Proteksi

ini bisa juga diprinsipkan dengan memperlakukan logam yang dilindungi sebagai

katoda dengan menerapkan arus searah untuk mengalirkan elektron ke arah logam

yang dilindungi. Sistem proteksi ini efektif untuk struktur – struktur yang

terbenam didalam larutan atau didalam tanah. Sistem proteksi ini banyak

diaplikasikan pada struktur – struktur kapal laut, jettie, instalasi pipa dan tangki

baik dibawah tanah atau bawah laut dan lain – lain. Pemberian arus searah terbagi

menjadi dalam perlindungan ini yaitu dengan menerapkan anoda korban

(sacrificial anode) dan dengan pemberian arus tanding (impressed current)[1].

Sistem proteksi dengan anoda korban memiliki prinsip yang sama dengan

korosi galavanik. Prinsip dari anoda korban adalah dengan menghubungkan

logam yang akan dilindungi dengan logam lain yang lebih reaktif dimana dapat

dihubungkan dalam suatu media elektrolit sehingga akan diperoleh arus listrik

dari reaksi galvanik yang terjadi. Arus yang timbul akibat adanya perbedaan

potensial pada logam yang dilindungi dengan logam yang akan dikorbankan

sehingga arus akan mengalir dari logam yang lebih noble menuju yang lebih

reaktif. Umumnya jenis logam yang digunakan sebagai anoda korban adalah

logam aluminum, seng, dan magnesium dalam berbagai paduan dengan komposisi

tertentu.

15


Sistem arus tanding adalah sistem proteksi dimana dengan meyuplai arus

dari rectifier ke suatu anoda sehingga logam terlindungi (sebagai katoda). Arus

yang disuplai dari rectifier diatur hingga mendapatkan suatu potensial proteksi

untuk logam yang dilindungi dan yang dijadikan anoda biasanya adalah logam

yang lebih noble atau inert.

2.4.2. Coatings

Coatings merupakan merupakan suatu cara pengendalian korosi dengan

memberikan lapisan pelindung pada logam sehingga logam terisolasi dari

lingkungannya yang korosif. Coating biasa diberikan pada seluruh permukaan

logam sehingga reaksi antara permukaan logam dengan lingkungan mengalami

pernghambatan. Lapisan isolator ini akan menghambat aliran arus listrik diseluruh

permukaan logam yang dilindungi. Untuk aplikasi misalnya baja, metode coatings

cukup efektif untuk dikombinasikan dengan metode proteksi katodik dalam

peningkatan efektifitas[15].

Umumnya coating dibagi menjadi 3 jenis yaitu:

1. Pelapis logam : electroplating, electroless plating, hot-dip galvanizing,

pack cementation, cladding, thermal spraying, dan physical vapor

deposition

2. Pelapis anorganik : anodizing, chromate filming, phospate coating,

nitriding,dan lapisan pasif

3. Pelapis organik : barrier effect, sacrificial effect, dan inhibitio effect

2.4.3. Inhibitor

Inhibitor adalah zat yang ditambahkan dalam jumlah yang relatif kecil (10-

80ppm) ke dalam lingkungan yang korosif sehingga mengubah lingkungan dan

menurunkan laju korosinya. Inhibitor memiliki beberapa mekanisme kerja secara

umum yaitu[8]:

a) Inhibitor teradsorbsi pada permukaan logam, dan membentuk suatu

lapisan tipis dengan ketebalan beberapa molekul inhibitor. Lapisan ini

tidak terlihat dengan mata biasa namun dapat menghambat

penyerangan lingkungan terhadap logam.

16


b) Melalui pengaruh lingkungan (seperti pH) menyebabkan inhibitor

dapat mengendap dan selanjutnya teradsorpsi pada permukaan logam

serta melindunginya terhadap korosi. Endapan yang terjadi cukup

banyak dan lapisan dapat diamati dengan mata telanjang.

c) Inhibitor lebih dahulu mengkorosi logamnya dan menghasilkan suatu

zat kimia dan lalu mengalami adsorpsi dari produksi korosi untuk

membentuk lapisan pasif pada permukaan

d) Inhibitor menghilangkan konstituen yang agresif dari lingkungannya.

Inhibitor sendiri akan terjadi reaksi antara lingkungan dan logamnya, mekanisme

dibedakan menjadi dua jenis yaitu:

1. Interface inhibition : interaksi inhibitor dengan permukaan

logam sehingga membentuk lapisan tipis pada permukaan logam

tersebut

2. Interpahes inhibition : interaksi yang terjadi dengan menurunkan

tingkat korosifitas lingkungan seperti mengurangi kadar oksigen,

pengaturan pH, netralisasi gas bersifat asam, dll.

Inhibitor dapat mempengaruhi polarisasi dari anodik dan katodik.

Pengaruh terhadap polarisasi ini adalah bila suatu sel korosi terdapat 4 komponen

yaitu katoda, anoda, elektrolit, dan arus, maka inhibitor dapat menaikan polarisasi

anodik atau katodik dan menaikan tahanan listrik dari rangkaian melalui

pembentukan lapisan tipis pada permukaan. Pengaruh polarisasi ini dapat terlihat

dalam pengujian polarisasi.

2.4.3.1. Klasifikasi Inhibitor

Inhibitor dalam dalam bagaimana mekanisme inhibitor tersebut bekerja

dapat dibedakan menjadi 4 jenis yaitu [4]:

A. Inhibitor Anodik

Inhibitor ini bekerja dengan mengurangi laju korosi suatu logam dengan

memperlambat reaksi elektrokimia melalui pembentukan lapisan pasif

dipermukaan logam sehingga logam terlindungi dari korosi. Dengan adanya

penambahan inhibitor jenis inhibitor anodik ini, maka akan terjadi perubahan

anodik yang cukup signifikan pada potensial korosinya sehingga memaksa

17


logam membentuk lapisan pasif dan menggeser potensial korosinya ke nilai

lebih noble. Inhibitor anodik itu sendiri terbagi menjadi 2 jenis, yaitu :

Oxidizing anions, merupakan jenis inhibitor anodik dimana

membutuhkan oksigen dalam pembentukan lapisan pasif. Contoh

dari jenis ini adalah kromat, nitrit, dan nitrat.

Non-oxidizing ions, merupakan jenis inhibitor dimana tidak

membutuhkan oksigen dalam pembentukan lapisan pasif. Contoh

dari jenis ini adalah phospat, tungstat, dan molybdat.

Inhibitor anodik ini sendiri paling banyak diaplikasikan dan paling

efektif diantara jenis inhibitor lainya[4]

Gambar 2.6. Diagram Polarisasi Suatu Logam Dengan Penambahan Inhibitor Anodik

B. Inhibitor Katodik

Inhibitor jenis ini bekerja dengan menghambat reaksi katodik suatu logam

akibat pembentukan suatu persipitat di wilayah katoda yang dapat

meningkatkan impedansi permukaan sekaligus membatasi reaksi reduksi

untuk melindungi logam tersebut. Perlindungan terjadi akibat penghambatan

reaksi reduksi yang terjadi di katoda sehingga otomatis reaksi di anoda juga

berkurang atau terhambat karena reaksi yang terjadi di anoda dan katoda

berjalan setimbang dan spontan. Dari inhibitor katodik ini terbagi menjadi tiga

jenis yaitu:

18


Racun katoda, jenis yang menghambat reaksi evolusi hidrogen.

Contoh dari jenis ini adalah sulfida, selenida, arsenat, bismunat,

dan antimonat

Persipitat katoda, jenis yang dapat mengendap membentuk oksida

sebagai lapisan pelindung pada logam. Contoh dari jenis ini

adalah kalsium, seng, dan magnesium

Oxygen scavenger, jenis yang dapat mengikat oksigen terlarut

sehingga mencegah reaksi reduksi oksigen pada katoda. Contoh

dari jenis ini adalah hidrasin, natrium, sulfit, dan hidroksil amin

HCl.

Gambar 2.7. Diagram Polarisasi Suatu Logam Dengan Penambahan Inhibitor Katodik

C. Inhibitor Persipitasi

Inhibitor jenis ini bekerja dengan membentuk persipitat di seluruh

permukaan logam yang berperan sebagai lapisan pelindung untuk

menghambat reaksi anodik dan katodik logam tersebut secara tidak langsung.

Contoh dari jenis inhibitor ini adalah silikat dan phospat. Natrium silikat

baik digunakan sebagai water softener untuk mencegah terjadinya rust water.

Namun pemakaian sangat dipengaruhi pH dan saturation index. Selain itu

phospat juga membutuhkan oksigen untk meningkatkan efektivitas kerjanya.

19


Silikat dan phospat sangat berguna untuk sistem lingkungan dimana aditifnya

tidak bersifat racun

D. Inhibitor organik

Inhibitor ini bekerja dengan membentuk senyawa kompleks yang

mengendap pada permukaan logam sebagai lapisan pelindung yang bersifat

hidrofobik yang dapat menghambat reaksi logam dengan lingkungannya.

Reaksi yang terjadi dapat berupa reaksi anodik, reaksi katodik, atau keduanya.

Hal ini bergantung dari reaksi pada permukaan logam dan potensial logam

tersebut[17]. Selain itu juga dapat berfungsi untuk menetralisir konstituen

korosif dan mengabsorbsi konstituen korosif tersebut. Penggunaan dengan

konsentrasi yang tepat dapat mengoptimalkan perlindungan pada seluruh

logam[4].

Inhibitor organik akan teradsorpsi pada permukaan tergantung dari muatan

inhibitor dan muatan logam untuk membentuk ikatan dari senyawa kompleks

tersebut. Sebagai contoh kation inhibitor seperti amin atau anion inhibitor

seperti sulfonat akan teradsorpsi tergantung muatan logam tersebut apakah

negatif atau positif. Efektivitas dari inhibitor organik dipengaruhi oleh

komposisi kimia, struktur molekul, dan gugus fungsi, ukuran, dan berat

molekul, serta afinitas inhibitor terhadap logamnya[4].

E. Volatile Corrosion Inhibitor

Inhibitor jenis ini bekerja dengan menurunkan tingkat korosifitas

lingkungan dari suatu logam yang ingin dilindungi berada sebagai senyawa

yang dialirkan melalui lingkungan tertutup menuju lingkungan korosif

tersebut dengan cara penguapan dari sumbernya. Inhibitor jenis ini yang

sering digunakan morpholine, hydrazine pada boiler. Senyawa tersebut

dialirkan sebagai uap untuk mencegah korosi pada bagian condenser tubes

untuk menetralkan suasana asam dan menggeser pH kesuasana yang tidak

terlalu asam. Pemakaian yang efisien dari inhibitor dari jenis ini dapat

menghasilkan proses inhibisi secara cepat dan dapat digunakan untuk jangka

waktu yang lama[4].

20


2.4.3.2. Mekanisme Adsorpsi Inhibitor Organik

Pada jenis inhibitor organik, terjadi proses adsorpsi pada permukaan

logam untuk membentuk lapisan senyawa kompleks. Namun dalam adsorpsi

terbagi menjadi 3 mekanisme yaitu[6]:

a) Physical adsorption

Mekanisme ini terbentuk hasil dari interaksi elektrostatik antara inhibitor

dengan permukaan logam. Logam yang diberi muatan positif akan

mengikat inhibitor dengan muatan negatif. Begitu juga dengan sebaliknya.

Ikatan ini terbentuk dengan cepat dan bersifat bolak – balik namun mudah

hilang atau rusak dari permukaan logam.

b) Chemisorption

Mekanisme ini terbentuk dari transfer atau membagi muatan antara

molekul dari inhibitor dengan permukaan logam. Jenis adsorpsi ini sangat

efektif karena sifatnya tidak bolak – balik namun dalam pembentukannya

berjalan lebih lambat.

c) Film Forming

Mekanisme jenis ini dipengaruhi oleh struktur inhibitor, komposisi larutan

sebagai media elektrolit, sifat bawaan dari logam, dan potensial

elektrokimia pada lapisa antar muka logam-larutan. Adsorpsi inhibitor

organik biasanya melibatkan minimal dua dari jenis adsorpsi di atas yang

berjalan simultan. Sebagai contoh, adsorpsi inhibitor organik pada logam

di lingkungan HCl adalah kombinasi chemisorptions-physical adsorption

yang memberikan perlindungan fisik dan kimiawi[17].

Mekanisme – mekanisme adsorpsi diatas dipengaruhi oleh banyak faktor

diantaranya struktur inhibitor, komposisi larutan, sifat dari logam, dan potensial

elektrokimia pada lapisan antar muka logam-larutan. Mekanisme adsorpsi secara

umum diawali dengan dengan pertukaran molekul air (physical adsorption) yang

terabsorbsi pada permukaan logam melalui reaksi[6]:

(Inhibitor)solven + (nH2O)ads (Inhibitor)ads + (nH2O)ads

21

Selanjutnya inhibitor yang telah teradsopsi bereaksi (chemisorptions) dengan

kation logam yang telah teroksidasi [18].

Mn+ + (Inhibitor)ads M(Inhibitor)n+ads

Adsorpsi di atas membentuk senyawa kompleks pada lapisan antar muka

logam-larutan yang disebut organo metallic complex layer yang dapat

menghambat reaksi permukaan[17]. Lapisan yang teradsorpsi tersebut dapat

bertindak sebagai pelindung wilayah anodik, wilayah katodik, ataupun keduanya.

Kecenderungan fungsi anodik-katodik dari inhibitor organik dapat dilihat dari

desain dan struktur inhibitor organik tersebut.

Inhibitor organik dapat berperan sebagai berikut yaitu[17]:

1. Proton Acceptors, yaitu inhibitor organik yang menerima muatan positif dari

larutan asam sehingga bermuatan positif (kation) dan bermigrasi ke katoda.

Karena itu struktur inhibitor organik yang seperti ini memiliki fungsi katodik

dan banyak digunakan pada lingkungan asam. Contohnya antara lain anilines,

quinolines, dan aliphatic amines.

Gambar 2.8. Struktur Molekul Aniline

2. Electron Acceptors, yaitu inhibitor organik yang memiliki kemampuan untuk

menerima elektron dan efektif untuk korosi dengan reaksi anodik. Struktur

inhibitor organik ini memiliki kepadatan elektron yang tinggi dan pada larutan

asam diasumsikan memiliki muatan negatif. Contohnya antara lain organic

peroxides, organic thiols, dan kromat.

Gambar 2.9. Struktur Molekul Benzenethiol

22


3. Mixed Molecules, yaitu inhibitor organik yang memiliki lebih dari satu gugus

utama pada struktur molekulnya dengan proton acceptor pada satu gugus

utama dan electron acceptor pada gugus utama yang lain (inductomeric).

Salah satu sifat ini akan dominan tergantung pada kondisi lingkungan. Karena

inhibitor jenis ini dapat bertindak sebagai inhibitor katodik atau anodik,

inhibitor ini juga disebut inhibitor ambiodic. Contohnya adalah 2-

aminobenzenethiol. Struktur seperti ini juga memungkinkan inhibitor

ambiodic untuk membentuk garam dari dua gugus utama tersebut dan dapat

membebaskan ion organik pada lingkungan asam seperti HCl yang dapat

mengurangi tingkat keasaman lingkungan tersebut.

Gambar 2.10. Struktur Molekul 2-Aminobenzenethiol

Selain dari desain dan strukturnya, fungsi tersebut juga dapat dilihat dari

kecenderungan perubahan potensial korosi logamnya. Perubahan ke arah yang

lebih positif menunjukkan penghambatan proses anodik. Perubahan ke arah yang

lebih negatif menunjukkan penghambatan proses katodik. Sedangkan perubahan

nilai potensial yang kecil menunjukkan penghambatan proses anodik dan

katodik[4].

2.5. Teh Hijau

Teh hijau merupakan salah satu inhibitor yang sedang dikembangkan

sebagai inhibitor organik. Teh hijau yang memiliki nama latin camellia sinesis

merupakan salah satu jenis teh dalam proses pengolahannya tanpa proses

fermentasi. Teh hijau sendiri memiliki kandungan antioksidan yang tinggi.

Menurut Indigomore, anti oksidan dapat didefinisikan sebagai suatu zat yang

dapat memperlambat proses oksidasi. Antioksidan adalah molekul yang memiliki

interaksi dengan aman terhadap molekul yang mengandung satu atau lebih

23


elektron tak berpasangan[12]. Salah satu kandungan dari teh hijau yang merupakan

komponen senyawa antioksidan adalah polifenol.

Gambar 2.11. Daun Teh hijau

Polifenol termasuk kedalam kelompok flavanol yang juga dikenal sebagai

katekin. Katekin utama dari teh hijau adalah adalah epicatehcin (EC), epicatehcin

galan (ECG), Epigalochatecin dan Epichatecin gallate (EGCE). Unsur katekin

memiliki kandungan hingga mencapai 210 mg% (International Symposium on

Health and Tea,1998). Selain kandungan polifenol, terdapat juga kandungan

kafein yang cukup besar yaitu sekitar 40 mg% (International Symposium on

Health and Tea,1998). Unsur ini termasuk senyawa yang mengandung atom N, O,

P, S, dan atom – atom yang memiliki pasangan elektron bebas.

Gambar 2.12. Struktur Kimia Kafein dan EGCE[9,18]

. Unsur dari senyawa tersebut mengandung pasangan elektron bebas akan

berfungsi sebagai ligan atau pendonor elektron dalam membentuk senyawa

kompleks. Reaksi antara Fe2+ dengan inhibitor ekstrak bahan alam menghasilkan

senyawa kompleks. Inhibitor dari 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). Produk senyawa

kompleks yang dihasilkan adalah [Fe(NH3)6]2+ tersebut memiliki kestabilan yang

tinggi dibanding dengan Fe.

24


Gambar 2.13. Mekanisme Pembentukan Senyawa Kompleks[9]

2.6. Perhitungan Laju Korosi dan Efisiensi Inhibitor

2.6.1. Perhitungan Laju Korosi

Salah satu dari corrosion monitoring adalah dengan mengetahui laju

korosi pada logam dari suatu struktur sehingga dari dengan mengetahui laju

korosi kita dapat memprediksi kapan dan berapa lama struktur itu dapat bertahan

terhadap serangan korosi[1]. Teknik monitoring korosi dapat dibagi menjadi

beberapa metode yaitu kinetika (weight loss) dan elektrokimia (diagram

polarisasi, linear polarization resistance, electrochemical impedance

spectroscope, potensial korosi, dan electrochemical noise)[20].

Metode weight loss atau kehilangan berat merupakan metode yang dapat

digunakan untuk mendapatkan laju korosi. Prinsip dari metode ini adalah dengan

menghitung banyaknya material yang hilang atau kehilangan berat seterlah

dilakukan pengujian rendaman sesuai dengan standar ASTM G 31-72. Dengan

menghitung massa logam yang telah dibersihkan dari oksida dan massa tersebut

dinyatakan sebagai massa awal lalu dilakukan pada suatu lingkungan yang korosif

seperti pada air laut selama waktu tertentu. Setelah itu dilakukan penghitungan

massa kembali dari suatu logam setelah dibersihkan logam tersebut dari hasil

korosi yang terbentuk dan massa tersebut dinyatakan sebagai massa akhir. Dengan

mengambil beberapa data seperti luas permukaan yang terendam, waktu

perendaman dan massa jenis logam yang di uji maka bisa dihasilkan suatu laju

korosi. Persamaan laju korosi dapat ditunjukan pada persamaan berikut :

( ) = , .. .

(2.1)

Dimana : W = kehilangan berat (gr)

D = massa jenis (gr/cm3)

A = luas permukaan yang direndam (cm2)

T = waktu (jam)

25


Semakin besar laju korosi suatu logam maka semakin cepat material

tersebut untuk terkorosi. Kualitas ketahanan korosi suatu material dapat dilhat

pada Tabel 2.1.[1]: Tabel 2.1. Distribusi Kualitas Ketahanan Korosi Suatu Material

Metode weight loss sering digunakan pada skala industri dan laboratorium

karena peralatan sederhana dan hasil cukup akurat[22], namun dari pengujian

dengan metode weight loss dalam mendapatkan suatu laju korosi memiliki

kelemahan. Kelemahan tersebut adalah tidak dapat mendeteksi secara cepat

perubahan yang terjadi saat proses korosi, perhitungan kupon yang tidak dapat

diterjemahkan secara langsung dari peralatan, korosi lokalisasi tidak dapat dilihat

langsung tanpa pemindahan kupon dari tempat pengujian, dan bentuk korosi yang

tidak dapat dideteksi[23].

2.6.2. Efisiensi Inhibitor

Dalam penggunaan inhibitor dapat ditentukan efisiensi dari penggunaan

inhibitor tersebut. Semakin besar efisiensi inhibitor tersebut maka semakin baik

inhibitor tersebut untuk diaplikasikan di lapangan. Penghitungan efisiensi

didapatkan melalui presentase penurunan laju korosi dengan adanya penambahan

dibandingkan dengan laju korosi yang tanpa ditambahkan inhibitor. Penghitungan

ini dapat dijabarkan sebagai berikut:

ℎ = 100% (2.2)

Dimana Xa = laju korosi tanpa inhibitor (mpy)

Xb = laju korosi dengan inhibitor (mpy).

26


BAB 3

Metodologi Penelitian

3.1. Diagram Alir Penelitian

Literatur

Pengambilan data

Pencelupan sampel selama 3 hari

Penambahan 15 tetes inhibitor teh hijau 6ml; ukur pH dan

potensial awal

Penambahan 10 tetes inhibitor teh hijau 4ml; ukur pH dan

potensial awal

Penambahan 5 tetes inhibitor teh hijau 2ml; ukur pH dan potensial

awal

Tanpa Inhibitor;ukur pH dan potensial awal

Wadah D Wadah C Wadah B Wadah A

Uji Kandungan Pembuatan inhibitor teh hijau 10 gpl

Pembuatan Larutan

Uji komposisi, pengambilanfoto sampel, dan penimbangan berat

awal sampel Preparasi sampel

Analisa data dan pembahasan

Mulai

Selesai

27


3.2. Alat dan Bahan

3.2.1. Alat

1. Mesin Potong

2. Mesin bor

3. Mata bor diameter 4 mm

4. Kertas amplas #100

5. Timbangan digital

6. pH meter digital

7. Multitester

8. Jangka sorong

9. Benang

10. Wadah plastik PET untuk perendaman

11. Cutter dan gunting

12. Elektroda standar Ag/AgCl

13. penggaris

14. Kamera digital tipe SLR

15. Beaker glass

16. Pinset

17. Hair dryer

18. Magnetic stearer

19. Ultrasonic agitator

3.2.2. Bahan

1. Baja SPCC

Dimensi baja SPCC : 30 mm x 20 mm x 1 mm

Densitas : dipilih 5 baja SPCC yang telah berbentuk kupon secara

acak untuk penghitungan densitas. Panjang, lebar, dan tebal diukur

dengan jangka sorong dan massa dengan timbangan digital. Densitas

yang didapat adalah

=

(3.1)

Dimana : massa jenis (gr/cm3) p : panjang (cm)

l : lebar (cm) t : tinggi (cm)

28


Tabel 3.1. Data Luas Permukaan, Massa, dan Massa Jenis

sampel panjang (cm)

lebar (cm)

tinggi (cm)

massa (gr)

massa jenis (gr/cm3)

1 3.01 2.03 0.1 4.75 7.773759063 2 3.03 2.1 0.095 4.73 7.824842635 3 3.07 2.13 0.097 4.57 7.204875604 4 3.05 2.07 0.1 4.68 7.412687099 5 3.08 2.13 0.1 4.77 7.270898116

rata - rata 3.048 2.092 0.0984 4.7 7.490764035

Dari kelima sampel diatas, maka didapat densitas rata – rata dari

kupon SPCC adalah : , , , , , = 7.491

2. Teh hijau kering merk “x”

3. Air laut

4. Toluena

5. Acetone

6. HCL 37% “Merck” dan inhibitor Barracor 12M sebagai zat pickling

Masukan HCL 12M sebanyak 200 ml dan tambahkan 2 ml

inhibitor barracor kedalam beaker glass 500ml

7. NaHCO3

Siapkan magnetic stearer dan letakkan beaker glass 500 ml

diatasnya.

Nyalakan magnetic stearer dan masukan NaHCO3 hingga berlebih

dan tidak larut untuk mendapatkan larutan tak jenuh

3.3. Prosedur Kerja

3.3.1. Immersion test (ASTM G31-72)

3.3.1.1. Persiapan Awal

1. Persiapan Kupon

Lembaran baja SPCC yang berukuran 200mm x 300mm dengan

ketebalan 1mm dipotong – potong menjadi bentuk kupon dengan ukuran

kupon 30mm x 20mm sebanyak 12 buah. Hasil pemotongan didapat setiap

29


sampel berukuran 30mm x 20mm x 1mm. kupon diamplas dengan kertas

amplas #100 untuk menghilangkan oksida dan karat yang menempel pada

permukaan. Lakukan pengukuran massa kupon dari masing – masing sampel

dan catat massa masing – masing sampel. Sampel yang telah siap dilakukan

penomoran atau pemetaan sebagai berikut:

Tiga buah kupon dengan untuk uji rendam tanpa penambahan

inhibitor.

Tiga buah kupon dengan untuk uji rendam dengan penambahan

sebanyak 2 ml teh hijau konsentrasi 10gpl.


sebanyak 4 ml teh hijau konsentrai 10gpl.


sebanyak 6 ml teh hijau konsentrai 10gpl.

2. Persiapan Larutan Rendam

Larutan rendam yang digunakan adalah air laut asli bukan sintetis

untuk mengaplikasikan pada lingkungan sebenarnya. Air laut yang diperlukan

sebanyak 520ml untuk tiap pengujian pada satu kupon, maka disiapkan air

laut sebanyak 6240ml untuk 12 sampel kupon dan ukur pH awal air laut.

Larutan rendam yang diperlukan dihitung berdasarkan standar ASTM

G31-72 yaitu (3.2)

Gambar 3.2. Skematis Bentuk Kupon

Luas permukaan sampel:

= (2 x p x l) + (2 x p x t) + (2 x l x t) - (2πr2) + (t x 2πr)

= (2 x 30 x 20) + (2 x 30 x 1) + (2 x 20 x 1) - (2 x 3,14 x 22) + (1 x 2 x

3,14 x 2) = 1287,44 mm2

Volume minimal = 1287,44 x 0,4 = 514,976 ml ≈ 520 ml

r = 2 mm l = 20 mm

p = 30 mm

t = 1 mm

30


3. Persiapan Inhibitor

Dalam pembuatan inhibitor dengan konsentrasi 10 gpl diperlukan 2

gram daun teh hijau kering, tuang kedalam beaker glass, lalu tambahkan 200

ml aqudes panaskan dan aduk dengan magnetic stearer untuk menyeduh daun

teh hijau dan mendapatkan teh hijau dengan konsentrasi 10 gpl. Saring ampas

dari teh hijau dan tunggu dingin lalu siap digunakan sebagai inhibitor.

4. Pengamatan Visual

Sampel difoto dibagian permukaan dengan kamera digital untuk

mendapatkan penampakan permukaan sebelum, sesudah dilakukan uji

rendam, dan sesudah pembersihan.

3.3.1.2. Langkah Kerja Uji Rendam

1. Tuangkan 520 ml air laut ke masing – masing 12 buah wadah yang

digunakan untuk uji rendam.

2. Setiap kupon yang sudah dilubangi dimasukan benang dan diikat sehingga

kupon dapat digantung dengan benang. Kupon yang telah diikat benang

lalu digantung pada benang yang telah diikat pada bagian atas botol pada

bagian atas wadah sehingga kupon dapat ditenggelamkan ke dalam

larutan rendam pada posisi konstan.

3. Masukan inhibitor dan lakukan penomoran untuk identifikasi dalam

memudahkan pengamatan visual sebagai berikut :

a. Tanapa penambahan inhibitor untuk pengujian rendam pada 3

wadah dengan penomoran A1, A2, dan A3.

b. Penambahan 2ml pada 3 wadah dengan penomoran B1, B2, dan

B3.

c. Penambahan 4 ml pada 3 wadah dengan penomoran C1, C2, dan

C3

d. Penambahan 6 ml pada 3 wadah dengan penomoran D1, D2, dan

D3

31


3.3.1.3. Pembersihan Kupon (NACE RP0775-2005)

1. Setelah lama perendaman selesai sesuai waktu yang telah ditentukan (3

hari), keluarkan kupon dari rendaman dan lakukan dokumentasi dengan

kamera digital pada sampel kupon setelah perendaman.

2. Celupkan kupon kedalam toluena selama waktu tertentu yang bertujuan

untuk menghilangkan minyak atau lemak pada permukaan kupon. Setelah

itu cuci dengan acetone dan keringkan dengan hair dryer.

3. Setelah lakukan pengeringan, masukan sampel kupon kedalam beaker

glass yang telah berisi larutan HCL 12M dengan kadar 37% “Merck” dan

telah ditambahkan inhibitor barracor sebanyak 2 ml untuk proses pickling

dan menghilangkan scale dari produk korosi. Lakukan proses ini

dilakukan di dalam mesin ultrasonic agitator.

4. Celupkan kupon kedalam larutan NaHCO3 lewat jenuh selama 1 menit

untuk menghilangkan suasana asam setelah dari proses pickling

sebelumnya lalu bilas dengan aquadesh

5. Celupkan kembali kupon kedalam acetone dan keringkan dengan hair

dryer. Setelah kering lakukan penghitungan massa sesudah pembersihan

dan foto kupon

III.4. Pengambilan Data

Data – data dalam pengujian ini yang diperlukan adalah sebagai berikut :

1. pH Larutan

Pengambilan data pH larutan dilakukan dengan menggunakan pH meter

digital. Sensor pada bagian ujung pH meter dicelupkan setelah dilakukan

kalibrasi kedalam larutan rendam baik sebelum dilakukan perendaman

dan setelah proses perendaman berakhir.

2. Potensial Logam

Pengukuran nilai potensial dilakukan dengan menggunakan multitester.

Multitester menggunakan 3 pengukuran pada 3 angka dibelakang koma

dimana bagian positif dihubungkan dengan sampel dan bagian negatif

dihubungkan dengan elektroda standar Ag/AgCl, sehingga didapat

potensial Ag/AgCl.

32


Potensial yang didapat lalu dikonversi ke dalam SHE sesuai dengan

persamaan[1] yaitu:

Potensial V vs SHE = V vs Ag/AgCl + 0.222 (3.3)

3. Berat Akhir Sampel

Setelah dilakukan pembersihan pada kupon dengan proses pickling sesuai

standar NACE RP0775-2005, sampel ditimbang kembali berat akhirnya

dengan timbangan digital untuk mengukur setelah dilakukan perendaman

dan diolah untuk mendapatkan berat yang hilang dan laju korosi. Laju

korosi dapat menggunakan dengan metode kehilangan berat sesuai dengan

standar ASTM G1-03.

4. Pengamatan Visual

Sampel yang telah dilakukan perendaman dilakukan dokumentasi

menggunakan kamera digital SLR untuk melihat dan mengamati oksida –

oksida serta lapisan yang terbentuk pada sampel.

33


BAB 4

HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN

4.1. Hasil Pengujian

4.1.1. Pengujian Spectroscopy Baja SPCC

Baja SPCC yang digunakan sebagai sampel diuji Spectroscopy di CMPFA

(Center for Material Processing and Failure Analysis) untuk mengetahui

komposisinya. Baja yang digunakan merupakan baja karbon SPCC dengan

komposisi sebagai berikut: Tabel 4.1. Komposisi Baja SPCC

Fe(%) C(%) Si(%) Mn(%) Cr(%) Al(%)

99.7 0.054

34


Gambar 4.1. Grafik Pengurangan Berat Terhadap Konsentrasi

4.1.3. Data Laju Korosi dan Efisiensi Inhibitor Tabel 4.3 Data Laju Korosi dan Efisiensi Inhibitor

Kupon Status Inhibitor ∆W (gr)

Corrosion Rate

(MPY)

Rata - rata CR (MPY)

Efisiensi Inhibitor(%)

A 1 Tanpa Inhibitor

0.0149 7.4032 6.6414

2 0.0122 6.0617 3 0.013 6.4592

B 1 Penambahan 2ml

0.01 4.9686 5.5483

16.4589 2 0.0102 5.0680 3 0.0133 6.6082

C 1 Penambahan 4ml

0.0094 4.6705 4.5877

30.9227 2 0.0093 4.6208 3 0.009 4.4717

D 1 Penambahan 6 ml

0.0078 3.8755 3.8921

41.3965 2 0.0078 3.8755 3 0.0079 3.9252

0

0.005

0.01

0.015

0.02

0 2 4 6 8

Wei

ght L

oss

(gr)

Konsentrasi (ml)

Grafik Pengurangan Berat terhadap Konsentrasi

weigth loss (gr)

wieght loss rata-rata (gr)Linear (weigth loss (gr))

35


Gambar 4.2. Grafik Laju Korosi Terhadap Konsentrasi

Gambar 4.3. Grafik Efisiensi Inhibitor Terhadap Konsentrasi

0.0000

1.0000

2.0000

3.0000

4.0000

5.0000

6.0000

7.0000

8.0000

0 2 4 6 8

Corr

osio

n Ra

te(M

PY)

Konsentrasi (ml)

Grafik Corrosion Rate Terhadap Konsentrasi

CR(mpy)

Rata-rata CR (mpy)

Linear (CR(mpy))

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

0 2 4 6 8

Efis

iens

i (%

)

Konsentrasi (ml)

Grafik Efisiensi Terhadap Konsentrasi

efisiensi (%)

36


4.1.4. Perubahan pH Larutan Tabel 4.4. Data pH Larutan

Kupon Status Inhibitor pH

pH Awal

Rata-rata pH awal

pH Akhir

Rata-rata pH akhir

Corrosion Rate (CR)

A 1 Tanpa Inhibitor 7.1 7.1 7.6 7.600 6.6414 2 7.1 7.5 3 7.1 7.7

B 1 Penambahan 2ml 7.1 7.067 7.5 7.433 5.5483 2 7.1 7.4 3 7 7.4

C 1 Penambahan 4ml 6.9 6.9 7.3 7.233 4.5877 2 6.9 7.2 3 6.9 7.2

D 1 Penambahan 6ml 6.9 6.9 7 7.133 3.8921 2 6.9 7.2 3 6.9 7.2

Tabel 4.5. Data Perubahan pH Larutan

Kupon Status Inhibitor pH

Rata-rata pH

awal

Rata-rata pH

akhir

Perubahan pH

Perubahan pH(%)

A 1 Tanpa Inhibitor 7.1 7.600 0.500 7.042 2 3

B 1 Penambahan 2ml 7.067 7.433 0.366 5.184 2 3

C 1 Penambahan 4ml 6.9 7.233 0.333 4.826 2 3

D 1 Penambahan 6ml 6.9 7.133 0.233 3.377 2 3

37


Gambar 4.4. Grafik Perubahan pH terhadap Konsentrasi

4.1.6. Perubahan Potensial Tabel 4.6. Data Potensial Logam

Kupon Status Inhibitor

Potensial

E0 (E vs Ag/AgCl)

(mv)

Rata-rata E0 (E vs

Ag/AgCl)(mv)

E1 (E vs Ag/AgCl) (mv)

Rata-rata E1 (E vs

Ag/AgCl) (mv)

A 1

Tanpa Inhibitor

-423 -423

-661 -661.33 2 -420 -663

3 -425 -660

B 1

Penambahan 2ml

-482 -487

-644 -639.667 2 -477 -635

3 -502 -640

C 1

Penambahan 4ml

-602 -560

-675 -678.33 2 -590 -670

3 -488 -690

D 1

Penambahan -633

-631 -690

-686.667 2 -625 -680 3 -635 -690

6.86.9

77.17.27.37.47.57.67.7

0 1 2 3 4

pH

Hari

Grafik Perubahan pH

Tanpa Inhibitor

Penambahan 2ml

Penambahan 4ml

Penambahan 6ml

38


Tabel 4.7. Data Perubahan Potensial Logam

Kupon Status Inhibitor

Potensial

Rata-rata E0 (E vs

Ag/AgCl)(mv)

Rata-rata E1 (E vs

Ag/AgCl) (mv)

Rata-rata Perubahan E (E vs Ag/AgCl)

(mv)

Rata-rata perubahan E

(%)

A 1

Tanpa Inhibitor -423 -661.33 238.663 118.934 2

3

B 1

Penambahan 2ml -487 -639.667 152.667 57.61 2

3

C 1

Penambahan 4ml -560 -678.33 118.33 35.001 2

3

D 1

Penambahan -631 -686.667 55.667 13.611 2 3

Gambar 4.5. Grafik Perubahan Potensial logam Terhadap Konsentrasi

4.2. Pembahasan

4.2.1. Analisis Pengujian Spectroscopy Baja SPCC

Dari hasil pengujian spectrosopy pada baja sebagai sampel dalam

pengujian rendam maka dapat disimpulkan baja ini termasuk merupakan baja

karbon rendah. Unsur – unsur yang menyusun dari baja ini adalah Fe (99.7%)

0

50

100

150

200

250

300

0 2 4 6

Pote

nsia

l (m

V)

konsentrasi (ml)

Perubahan potensial

Perubahan potensial

39


sebagai unsur penyusun utama, dan unsur lain seperti C (0.054%), Si (,0.005%),

Mn (0.0064%), Cr (0.016%), Al (0.05%), Ni (

40


Gambar 4.6. Teh hijau merk “x” yang digunakan sebagai inhibitor organik

Kondisi awal semua sampel pengujian dalam keadaan bersih dari oksida

dan karat yang ada dengan pembersihan secara mekanis menggunakan kertas

amplas (Lampiran). Ketika sampel direndam pada rendaman lingkungan air laut

maka terjadi reaksi reduksi oksigen dan air pada katoda[1]. Reaksi reduksi yang

terjadi adalah sebagai berikut[1]:

2H2O + O2 + 4e- → 4OH-

Reduksi yang terjadi adalah reduksi oksigen karena rendaman dengan

lingkungan air laut memiliki kandungan oksigen yang optimum. Oksigen yang

terlarut pada air laut optimum saat kandungan NaCl mencapai 3-3,5%[1]. Hasil

dari reduksi ini adalah terbentuknya ion OH- dimana akan mengakibatkan

lingkungan menjadi lebih basa saat proses reduksi terjadi. Peningkatan pH pada

kondisi lingkungan dapat dilihat dari hasil pengukuran pH sebelum dan sesudah

pengujian dimana umumnya pengujian baik sistem terinhibisi dan tidak terinhibisi

mengalami peningkatan pH. Reduksi yang terjadi di katoda mempengaruhi reaksi

oksidasi yang ada di anoda dimana akan terjadi proses korosi. Hal ini terjadi

karena reaksi yang terjadi adalah reaksi spontan. Reaksi reduksi oksigen inilah

yang mengontrol laju korosi selain itu yang mempengaruhi juga adalah reaksi

reduksi hidrogen[2]. Korosi yang terjadi pada lingkungan air laut umumnya adalah

korosi seragam dan korosi pitting, bila terdapat aliran maka bisa terjadi korosi

erosi[16]. Reaksi yang terjadi pada baja di air laut adalah[1] :

Reaksi oksidasi (anoda) : Fe → Fe2+ + 2e-

Reaksi reduksi (katoda) : 2H2O + O2 + 4e- → 4OH-

Setelah proses pencelupan, permukaan sampel pada pada sistem yang

tidak terinhibisi mengalami korosi seragam terutama pada permukaan dan bagian

41


pinggir dari sampel yang menghasilkan scale sebagai produk dari korosi. Namun

pada sistem yang terinhibisi, korosi seragam yang terjadi tidak terlalu banyak dan

terbentuk lapisan tipis yang terbentuk pada permukaan logan dan mengendap.

Lapisan ini terbentuk akibat penambahan ekstrak teh hijau sebagai inhibitor

organik. Hal ini juga terlihat dari semakin besar konsentrasi atau penamba

Documents

UNIVERSITAS INDONESIA STUDI PENGARUH KONSE NTRASI ...lib.ui.ac.id/file?file=digital/2016-8/20249456-S51635-Farhan Arief.pdf · dimanfaatkan s ebagai inhibitor organik dan m elihat