PENGENDALIAN KOROSI (DENGAN PENAMBAHAN INHIBITOR)

Korosi adalah kerusakan atau degradasi logam akibat reaksi redoks antara suatu logam dengan berbagai zat di lingkungannya yang menghasilkan senyawa-senyawa yang tidak dikehendaki. Dalam bahasa sehari-hari, korosi disebut perkaratan. Contoh korosi yang paling lazim adalah perkaratan besi.

PENGENDALIAN KOROSI

Khususnya pada logam, berlangsung proses elektrokimia, berhubungan dengan potensial dari logam dengan lingkungannya. Pencegahan korosi ini dapat dilakukan dengan cara memperlambat kecepatan korosi  dikarenakan terbentuknya lapisan film pada permukaan material.

Selain itu inhibitor dapat berfungsi mengurangi atau bahkan hampir menghentikan korosi dengan sempurna melalui aksinya mengurangi laju oksidasi maupum reduksi atau keduanya.

Penggunaan inhibitor dikatakan efektif apabila :

1. Dapat melindungi logam dari serangan korosi pada konsentrasi rendah.

2. Tidak menyebabkan timbulnya deposit (kerak) pada permukaan logam

Berdasarkan fungsi kerja inhibitor dapat dikelompakkan atas 3 jenis yaitu :

a. Inhibitor anodik

b. Inhibitor katodik.

c. Inhibitor adsorpsi.

a.   Inhibitor anodic

Yang dimaksud inhibitor anodik  yaitu : Inbitor yang meningkatkan polarisasi anoda melalui reaksi dengan ion-ion logam yang terkorosi untuk menghasilkan selaput tipis atau lapisan-lapisan garam yang kemudian menyelimuti anoda.

Untuk besi dan baja diperlukan dua jenis inhibitor yaitu : 

1.     Membutuhkan oksigen terlarut untuk menjadi efektif, contoh inhibitor ini adalah : molibdat, silikat, fosfat dan borat.

2.     Berfungsi sebagai pengoksidasi, contoh : Kromat, nitrit dan nitrat.

b.   Inhibitor katodik

Yang dimaksud dengan inhibitor katodik adalah : inhibitor yang mengendalikan reaksi pelepasan hydrogen begitu konsentrasi inhibitor meningkat, sehingga reaksi katoda terpolarisasi,dimana harga potensial korosi ( E_korosi } untuk sel cenderung mendekati harga potensial anoda, sedangkan laju korosi ( i_korosi ) cenderung turun.

Inhibitor – inhibitor bereaksi dengan ion hidroksil untuk mengendapkan senyawa-senyawa yang tidak dapat larut kepermukaan katoda, oleh karena itu akan menyelimuti katoda dari elektrolit dan mencegah masuknya oksigen kelapisan.

Inhibitor jenis ini yang paling banyak dipakai adalah garam-garam seng dan magnesium, yang membentuk hidroksida-hidroksida tak dapat larut  yang berupa  Mg(OH)₂ dan Zn(OH)₂  pada permukaan.

c.   Inhibitor Adsorpsi

Yang dimaksud dengan inhibitor adsorpsi adalah : inhibitor yang merupakan molekul-molekul organic panjang dengan rantai-rantai samping yang teradsorpsi dan terdispersi dari permukaan logam. Pada molekul-molekul berukuran besar ini dapat membatasi difusi oksigen ke permukaan, atau memerangkap ion-ion logam di permukaan dan memantapkan lapisan ganda dan mereduksi laju pelarutan.

Mekanisme reaksi yang terjadi pada inhibitor adalah  dengan jalan adanya adsorpsi di permukaan baik secara fisik maupun secara chemsorption secara kimia.

•          Adsorpsi fisik adalah proses adsorpsi yang terjadi pada permukaan tanpa terjadinya reaksi kimia dan terjadi karena adanya gaya elektrostatik antara ion-ion organic dengan logam yang termuati secara elektris.

•          Adsorpsi kimia (chemsorption) adalah proses adsorpsi yang disertai dengan reaksi kimia kimia dan terjadi dikarenakan adanya transfer muatan molekul inhibitor pada permukaan logam membentuk ikatan koordinasi.

•          Banyak senyawa organik yang tersedia dapat memberikan interval luas untuk proteksi logam dengan lingkungan tertentu.

•          Senyawa-senyawa ini membentuk sebuah film pelindung dari molekul-molekulnya yang teradsorpsi pada permukaan logam yang menyediakan suatu penghalang pelarutan logam kedalam elektrolit.

•          Konsentrasi inhibitor dalam media bersifat kritis karena permukaan logam yang tertutupi oleh inhibitor adalah proporsional dengan konsentrasi.

•          Ada konsentrasi optimal untuk setiap inhibitor spesifik dalam setiap media.

Penambahan inhibitor anodic yang hanya sedikit, maka tidak akan berhasil menghilangkan bagian-bagian yang bersifat katoda sehingga dapat meningkatkan laju korosi.

Dari hasil sebuah penelitian menunjukkan bahwa untuk inhibitor organik yang larut maka kekuatan ikatan adsorpsinya merupakan factor yang dominan. 

                

Apabila konsentrasi sebuah unsur berubah maka konsentrasi unsur yang ada pada kesetimbangan akan berubah dalam arah  yang sama untuk membentuk kesetimbangan yang baru. Dari persamaan tersebut diatas terlihat bahwa jumlah inhibitor pada permukaan meningkat dengan meningkatnya jumlah inhibitor pada larutan, yaitu konsentrasi inhibitor yang digunakan dalam lingkungan yang diinhibisi.

Beberapa faktor yang harus diperhatikan, pada penggunaan inhibitor yang tidak tepat maka akan memicu/meningkatkan laju korosi:

- Komposisi larutan.

- Temperatur operasi.

- Kecepatan dari larutan yang melalui logam.

- Ada atau tidak adanya internal atau external stress. 

- Komposisi logam.

- Ada atau tidaknya hubungan logam dengan logam yang tidak sejenis. 

- Kandungan oksigen terlarut. 

- Tidak memadainya inhibitor yang ditambahkan ke dalam elektrolit.

- Adanya pengenceran elektrolit sesudah ditambahkan inhibitor.

Pada umumnya inhibitor anodik lebih efisien  dari pada inhibitor katodik.

Pada sistem-sistem inhibitor modern, beberapa peneliti telah berhasil mengurangi risiko bahaya yang ditimbulkan oleh tipe anodik , sementara efisiensinya yang lebih besar dimanfaatkan dalam kombinasi dengan inhibitor tipe katodik .

Tipe katodik diketahui memperlambat laju korosi secara keseluruhan sehingga memungkinkan tipe anodik menutup bagian-bagian bersifat anoda pada konsentrasi lebih rendah dari pada seharusnya yang dibutuhkan bila tidak dalam kombinasi. Inhibitor sinergistik seperti itu biasanya berupa system kromat/olifosfat/seng.

Beberapa Contoh Pemakaian Inhibitor

a.   Dalam Acid Pickling

Pada umumnya inhibitor yang digunakan terdiri dari unsur-unsur : amines, mercaptans, heterocyclic nitrogen (jenis inhibitor organik).

Tujuannya adalah untuk persiapan dari pada besi/baja uantuk proses-proses seperti galvanizing, tinning, electroplating dan untuk menghilangkan lemak.

b.   Dalam air

Umumnya digunakan pada sistem yang dapat disirkulasikan atau tidak.

Untuk sistem yang dapat disirkulasi dimana bahan tersebut dibuat dari baja, direkomendasikan 0,2 ml sodium silikat per liter air, atau dengan 0,01 % sodium dikromat yang ditambah dengan 0,0027 % soda kaustik.

Contoh : inhibitor kromat seperti sodium krom glusetat efektif untuk sistem pendinginan dalam industry. Untuk penggunaan dalam radiator mobil 0,2 % sodium kromat, dapat juga nitrit atau 0,5 % soluble oil. Sedangkan untuk proses yang tidak dapat disirkulasi dapat digunakan 0,1 % natrium kromat.

c.   Dalam larutan yang mengandung Brines

Untuk peralatan-peralatan baja dengan larutan kalsium klorida brine, maka inhibitor yang digunakan adalah sodium dikromat sebanyak 1,6 gram dan sodium hidroksida yang sebanding. Apabila larutan tersebut adalah sodium klorida brines atau kalsium magnesium klorida brines sebanyak dua kalinya.

d.   Dalam Larutan Asam

Untuk  Cu dan paduan Cu – Sn dalam asam sulfat encer dapat dikurangi  serangan korosifnya dengan benzyl thiocyanate. Untuk Al dalam asam fosfat pekat atau encer (konsentrasi 20 %) maka inhibitor yang digunakan kromat 1 % atau asam kromat cukup efektif.

Daftar Pustaka

-  Schweitzer, “Corrosion and Corrosion Protection hand book”, Second edition Marcel Dekker, Inc

-  Denny A. Jones, ‘’ Principle and Prevention of Corrosion’’, Macmillan Publishing Company.

- Rozenfeld I.L.”Corrosion Inhibitor ‘’ Mc. Graw Hill. 

- Mars. G Fontana. “Corrosion Engineering “ Mc. Graw Hill.

- Trethewey. Kr. J. Chamberlain “Korosi Untuk Mahasiswa Dan Rekayasawan “ PT. Gramedia Pustaka.

- Ir. Lubena M.T, Universitas Jayabaya.

*Ilmu tanpa amal, bagaikan pohon tanpa Buah.. maka berbagilah.. 😊

Pengendalian Korosi (Dengan Proteksi Anodic-Katodik)

Korosi adalah kerusakan atau degradasi logam akibat reaksi redoks antara suatu logam dengan berbagai zat di lingkungannya yang menghasilkan senyawa-senyawa yang tidak dikehendaki. Dalam bahasa sehari-hari, korosi disebut perkaratan. Contoh korosi yang paling lazim adalah perkaratan besi.

PENGENDALIAN KOROSI

Khususnya pada logam, berlangsung proses elektrokimia, berhubungan dengan potensial dari logam dengan lingkungannya. Pencegahan korosi ini dapat dilakukan dengan cara proteksi anodic dan proteksi katodik dengan memperhatikan beberapa hal, yaitu :

q  Dimensi

q  Data

q  Umur alat

q  Sistem proteksi

q  Prinsip dasar proteksi

q  Perbandingan untung rugi metode yang digunakan

A.    Proteksi Katodik adalah:

•       Memperlakukan struktur logam yang diproteksi sebagai katoda, dalam suatu sistem rangkaian arus listrik searah tertutup, melalui logam dan elektrolit. Yaitu dengan cara merubah potensial antar muka logam dengan ionnya, ke daerah imun (tidak karat) dengan bantuan arus katodik.

•       Aplikasi proteksi katodik, dengan cara pengendalian :

            a. cara arus tanding

            b. cara anoda korban

Yang harus diperhatikan pada perencanaan proteksi katodik:

1. dimensi luas struktur yang akan dilindungi dan bahan struktur tersebut         

2. data lingkungan, menyangkut resistivity, dan sifat dari lingkungan tsb.                      

3. design life, atau umur alat.                                                               

4. kriteria proteksi                                                       

5. rapat arus proteksi

6. biaya perencanaan

7. system proteksi yang sesuai

8. jenis pelapis

9. pemilihan system proteksi

a.1. Proteksi katodik dengan anoda korban:

Struktur yang diproteksi sebagai katoda, sedangkan yang memproteksi sebaga anoda yang bersifat lebih aktif (lebih mudah terkorosi), sehingga anoda tersebut dikorbankan (sengaja dipasang) agar terkorosi lebih dulu.

Prinsip dasar :

•       Potensial korosi diturunkan pada daerah imun dalam diagram pourbaix dengan bantuan anoda bersifat lebih aktif dengan memanfaatkan efek galvanic.

Syarat proteksi katodik anoda korban :

•       Penempatan harus tepat

•       Anoda harus bersifat aktif

•       Anoda harus berhubungan dengan katoda

•       Anoda harus mendistribusikan electron sehingga dapat menjangkau struktur yang dilindunginya

Jenis anoda yang digunakan :

a.     Mg & Zn           : untuk lingkungan tanah

b.     AI                   : untuk lingkungan air laut, dipermukaan sisi kapal laut

Kriteria anoda korban dan keterbatasan nya :

1. Potensial yang diberikan terbatas pada jenis anoda
2. Tidak efektif untuk perlindungan daerah yang luas
3. Prinsip kerjanya dalah galvanic maka anoda harus lebih aktif
4. Jenis anoda tergantung dari struktur yang diproteksi dan juga lingkungan struktur berada
5. Beda potensial tidak optimum

a.2. Proteksi katodik dengan arus tanding :

•       Arus listrik berasal dari luar bukan dari anoda spt halnya system anoda korban. Berbeda dengan anoda korban, jenis anoda yang digunakan oleh system impressed current adalah anoda dengan nilai potensial logam jauh lebih positif dari logam yang dilindungi. Sebisa mungkin anoda impressed current tidak terdegradasi. Jadi anoda ini hanya berfungsi sebagai auxulary anode atau anode pelengkap sebuah sel korosi. Walaupun secara teori tidak terdegradasi, namun pada kenyataannya tetap saja electron yang mengalir pada pipa tetap disuply dari anoda impressed current.

Prinsip dasar proteksi katodik arus tanding adalah :

a. Harus ada anoda

berfungsi untuk mengatur arus listrik yang berasal dari transformer rectifier melalui kabel.

Jenis anoda yang sering digunakan :

•       Baja                

•       Plastic kondusif

•       Besi-silicon      

•       Perak-timbal    

•       Niobium lapis platina

•       Besi-silicon-krom         

•       titanium lapis platina

•       Grafit              

•       Magnetit

Dari jenis tsb, Anoda untuk metoda arus tanding umumnya diklasifikasikan ke dalam tiga tipe :

(1). Anoda tipe boros (terkonsumsi cepat) :   besi atau baja

(2). Anoda semi-mulia (semi-terkonsumsi) : grafit, timbal, besi-silikon, magnetit, dll.

            (3). Anoda mulia (terkonsumsi sangat lambat) : terbuat dari lapisan platina, mixed metals oxides (MMO atau MIXMEO

b. Harus ada arus dari luar

Syarat :

-          - Harus tahan cuaca

-         -  Harus tahan lingkungan laut

-         -  Harus tahan beroprasi selama 12 tahun

-         -  Anti eksplosif

-          - Bersifat automatic control

c. Harus ada kabel

Syarat :

-          - Harus tahan cuaca

-          - Harus tahan lingkungan laut.

Proteksi arus tanding:

B.     Proteksi Anodik:

Selaput pasif akan pecah yang akan mengakibatkan korosi akan mengalami percepatan agi dan daerah ini dikenal dengan daerah transpasif.

Keuntungan :

•       Dapat melindungi logam yang terendam larutan eletrolit

•       Rendahnya biaya operasional

•       Mudah pengoprasiannya

•       Kondisi operasi dapat diperkirakan

-          Pemasangan Aluminium anoda pada bilge plate (bottom side haluan)

Kerugian :

•       Kegagalan catu daya listrik bias sangat merusak.

•       Diperlukan arus listrik

•       Tidak efektif untuk komponen / materi yang tidak terendam secara terus menerus.

Menghitung kebutuhan anoda

1.     Menghitung total arus

Menggunakan rumus :

I = luas permukaan yang dilindungi (m2) x  rapat arus (ma / m2)

            1000

2. Menghitung berat anoda

Menggunakan rumus :

                        W = total arus x umur x 8760 

                                   kapasitas material ( A h/kg)

Atau                 

w= I x cr x t

       eff x u

Dimana :

Cr : consumption rate    U = utility factor

Contoh aplikasi pemasangan proteksi katodik: 

Pemasangan Aluminium anoda pada bilge plate (bottom side haluan)

Daftar Pustaka

-          Cathodic Protection Co. Ltd, “Impressed Current Anode -Section 2”, British, 2009

-          Divisi Enjiniring, “Standard Teknik Material Onshore Cathodic protection”, PT PGN, 2013

-                    -            Mars. G Fontana. “ Corrosion Engineering “ Mc. Graw Hill

-                   -            Trethewey. Kr. J. Chamberlain “ Korosi Untuk Mahasiswa Dan Rekayasawan “ PT. Gramedia Pustaka.

-                  -             Ir. Lubena M.T, Universitas Jayabaya

**Ilmu tanpa amal, bagaikan pohon tanpa Buah.. maka berbagilah.. 😊