Korosi

KOROSI

KOROSI

Korosi adalah degradasi (kerusakan atau penurunan kulaitas dari suatu logam yang di sebabkan oleh interaksi dengan lingkungan, terjadi akibat reaksi kimia atau elektrokimia. Lingkungan yang di maksud adalah larutan dalam air, logam, garam gas atau uap. Sehingga penyebab atau defenisi korosi tergantung kepada proses dan jenis lingkungan dimana terjadinya. Atau pembedaan korosi dapat juga dari bentuk produk korosi yang terjadi, seperti korosi pada struktur mikro dari logam.

Korosi pada logam terjadi akibat reaksi elektrokimia, sedangkan korosi pada non logam di sebabkan karena degradasi atau pelapukan. Contoh pada non logam adalah kayu terjadi pelapukan, plastik atau polimer terjadinya degradasi ikatan kimia dan menjadikan getas.

Korosi tidak dapat di hilangkan tetapi hanya dapat di kendalikan laju pertumbuhannya, oleh sebab itu dengan mengetahui penyebab, bentuk dan pengaruh lingkungan di harapkan dapat mengendalikan laju korosi yang terjadi.

Beberapa Variable lingkungan yang berpengaruh terhadap laju korosi antara lain :

1.      Pengaruh dari potensial ini adalah :

a.       Bila potensial logam semakin tinggi atau di buat lebih tinggi, maka kecendrungan terkorosi semakin rendah.

b.      Penaikan potensial dapat mengakibatkan pasivasi pada baja karbon atau paduannya.

c.       Dapat menjadi acuan untuk metoda anodisasi atau proteksi anodik. Dan proteksi katodik adalah membuat logam yang di lindungi berada pada posisi nobel dan berpotensial tinggi.

Gambar di atas adalah sistem sel galvanis dari dua logam jenis yang berbeda, dimana secara prinsip perbedaan itu terletak pada tingkat kelarutan, yang menjadikan mana anoda dan mana katoda. Tingkat kelarutan atau di sebut juga tingkat kemuliaan dari logam-logam dalam suatu elektrolit atau lingkungan, di tentukan menurut besarnya potensial elektroda, yaitu potensial elektro kimia dari reaksi pembentukan ion dan elektron atau sebaliknya. Besarnya potensial tergantung kepada jenis, keadaan logam dan larutan. Potensial yang di ukur adalah perbedaan potensial masing-masing jenis logam terhadap elektroda standar H₂ (standard Hydrogen Elektroda- SHE) sebagai pembanding. Pada tabel 1, adalah rangkaian besarnya potensial masing-masing jenis logam yang di sebut dengan deret Volta (EMF) dalam larutan satandar 1 grion/1000grH₂O) 1 atm dan 25^oC.

Tabel 1. Standar potensial elektroda (EMF)

Dalam tabel tersebut potensial H₂ = 0 Volt, logam-logam di atasnya lebih mulia dan di bawahnya lebih mudah teroksidasi (lebih aktif)

2.      Pengaruh Temperatur

Laju korosi di pengaruhi oleh temperatur mengikuti teori Arhenius

r= A exp (-E/RT)

dimana = r = laju korosi

               E = energi aktivasi

               R = Konstanta

               T = Temperatur absolut

Pada kasus baja, sebagai contoh pada larutan dingin dan panas, bila larutan bertemperatur tinggi  dapat menyebabkan tingkat ke asaman yang tinggi pula dan bila temperatur yang tinggi  mengakibatkan difusi  oksigen yang tinggi dalam larutan, maka korosi dapat menjadi cepat.

3.      Pengaruh pH (keasaman)

Pada keasaman yang tinggi dimana pH<5 ;

a.       Korosi besi pada larutan asam selain di pengaruhi oleh pH, juga di pengaruhi oleh konsentrasi ion dalam larutan. Dalam Asam sulfat dengan pH =0-4, laju korosi di pengaruhi oleh konsentrasi Fe SO₄

b.      Pada larutan HCL, konsentrasi ion tidak berpengaruh

c.       Penambahan unsur Ni pada baja paduan akan memperbaiki ketahanan korosi dalam larutan asam sulfat.

Pada kondisi mendekati netral (5<pH<9)

-          Lapisan hidroksida di permukaan besi lebih tahan melekat di bandingkan pada kondisi yang lebih asam

-          Pengaruh kandungan Chlor dan oksigen lebih dominan.

Pada kondisi ke asaman rendah (pH<9)

-          Baja terkorosi pada kandungan (Fe(OH)₃)^- dan (Fe(OH)₄)^-

-          pH dan temperatur yang lebih tinggi dapat menyebabkan SCC (stress corrosion cracking)

4.      Pengaruh kecepatan fluida

-          Kecepatan aliran fluida berpengaruh terhadap laju korosi, karena mempengaruhi pertukaran ion dan elektron di permukaan logam.

-          Fluida yang mengalir dengan lambat atau stagnant, dapat mengakibatkan korosi setempat.

-          Untuk menghindari korosi ada kecepatan tertentu yang harus di penuhi.

-          Bila fluida bersifat agresif dan mempunyai kecepatan yang cukup, maka dapat terjadi korosi erosi

-          Semakin tinggi kecepatan fluida, maka faktor perusakan mekanik menjadi dominan di banding  kerudakan akibat korosi.

5.      Pengaruh Konsentrasi

-          Konsentrasi oksigen dalam larutan dapat mempercepat reaksi

-          Kandungan unsur reakstif dalam jumlah terrbatas, dapat menciptakan pasivasi

-          Tetapi dalam konsentrasi yang lebih besar, maka lapisan pasif dapat mengalami kerusakan.

Klasifikasi proses korosi dapat di lihat lebih rinci dari segi kondisi dan jenis reaksi utama dari proses korosi, antara lain :

a.       Reaksi kimia tanpa lapisan yang terbentuk.

Reaksi ini adalah reaksi kimia langsung antara logam dan lingkungan, tanpa terbentuk lapisan dan tanpa perpindahan muatan (elektron) misal antara logam dengan logam cair, lelehan garam, atau bukan larutan dalam air.

b.      Reaksi elektrokimia dengan melibatkan perpindahan muatan (elektron) melalui pertemuan dua permukaan, reaksi ini di bedakan oleh ;

1.      Adanya anoda dan katoda, tapi tidak jelas secara fisik terpisah keberadaannya.

2.      Adanya anoda dan katoda yang jelas keberadaannya, terukur jarak dan perpindahan muatan melalui logam antara anoda dan katoda.

3.      Jenis anoda dan katoda yang terjadi pada masing-masing pertemuan permukaan yang berbeda, misalnya pada reaksi oksidasi antara logam dengan gas oksigen tanpa melibatkan komponen air (diatas temperatur kamar) yang menghasilkan lapisan oksida, sehingga antar muka logam- oksida sebagai anoda dan antar muka oksida-oksigen sebagai katoda.

Ada beberapa jenis korosi yang dapat di identifikasi dalam bentuk korosi yang sering terjadi di lapangan antara lain adalah :

1.      Korosi permukaan (umum)

Sering di kenal dengan uniform corrosion. Korosi ini tejadi merata di permukaan, yang tidak jelas  daerah anoda dan katodanya. Korosi ini terjadi biasanya karena kontak dengan asam, larutan, oksidasi pada temperatur tinggi atau udara kering. Tapi produk korosi ini bisa menjadi pelindung terhadap serangan korosi selanjutnya atau bisa juga larut seperti pada reaksi kimia langsung dan mengikis permukaan logam. Korosi ini sering terjadi pada baja. Untuk mengatasi korosi ini, sering dilakukan dengan cara pengecatan atau pelapisan.

Korosi Permukaan (uniform corrosion)

Contoh Korosi Permukaan (uniform corrosion)

2.      Korosi Retak Tegangan (Stress Corrosion Cracking, SCC)

Gejala retak pada logam dalam kasus ini adalah di sebabkan oleh lingkungan korosif dan beban (tegangan) yang terus menerus. Karena aksi kedua faktor ini korosi retak tegangan terjadi, yang terlebih dahulu dengan terjadinya Initial crack (inti retak) akibat korosi yang menyebabkan pada titik inti itu terjadi konsentrasi tegangan. Aksi korosi pada daerah konsentrasi tegangan menyebabkan daerah itu melampaui batas luluh (yield). Seterusnya pada pengikisan oleh korosi di daerah ini konsentrasi tegangan menjadi tinggi yang akirnya retak menjalar. 

3.      Korosi Retak Lelah (Corrosion Fatique Cracking, SFC)

Mirip dengan kasus retak pada beban statis, disini retak di sebabkan oleh karena adanya beban dinamik yang berada dalam lingkungan korosif. Beban atau tegangan di bawah batas lelah logam yang menyebabkan retak menjalar dan kemudian patah.

skematik korosi Retak lelah

4.      Korosi Sumuran,(Pitting Corrosion)

Diawali dengan korosi setempat dan korosi ini terus menjalar menembus kedalam (kebawah permukaan) membentuk lubang atau sumuran. Korosi ini terjadi bila suatu logam di lapisi dengan niat sebagai pelindung (di cat atau di coating), tapi pada kondisi tertentu lapisan pelindung tersebut terjadi kerusakan atau terkelupas, maka akan terbentuk dua bagian, dimana bagian yang rusak akan menjadi anoda (bagian yang terkorosi), sedangkan bagian yang tidak rusak akan menjadi katoda. Atau di sebabkan oleh tergenangnya air pada permukaan sehingga dapat menyebabkan terbentuknya dua bagian anoda dan katoda.

skematik dan bentuk korosi sumuran

5.      Korosi Intergranular

Korosi ini biasa terjadi pada baja tahan karat, karena terjadinya kekurangan Cr pada batas butir akibat Cr bersenyawa dengan karbon, sehingga di batas butir kekurangan Cr. Fenomena ini di kenal dengan “Sensitisasi”. Oleh sebab itu terjadi serangan yang kolektif dan retak di sepanjang batas butir. Kasus ini dapat terjadi pada saat pengelasan atau pemanasan baja tahan karat.

skematik korosi batas butir

Untuk mengatasinya di lakukan proses solution Treatment yaitu dengan cara memanaskan logam tersebut pada temperatur tinggi 1100^oC, kemudian di dinginkan dengan cepat. Pada saat temperatur tinggi tersebut, kromium karbida yang terbentuk akan terurai kembali dan dengan laju pendinginan yang sangat cepat, tidak memberi waktu krom untuk bersenyawa dengan karbon.

Pada baja tahan feritik terjadi fenomena sensitisasi pada temperatur 925^oC dan tidak dapat di cegah dengan proses solution treatment. Untuk mengurangi fenomena ini di tambahkan unsur Ni.

6.      Korosi akibat Erosi

Korosi Erosi adalah reaksi korosi yang di percepat oleh kecepatan dan abrasif lingkungan cair yang bergerak serta partikel padat yang terkandung dalam cairan tersebut. Di awali oleh pengikisan setempat pada permukaan sehingga terjadi aliran turbulen yang terus-menerus dan di ikuti oleh pengikisan.

skematik korosi erosi

7.      Korosi Kavitasi

Kerusakan material akibat pecahnya gelembung-gelembung udara dalam lingkungan cair pada permukaan logam secara berulang-ulang sehingga merusak lapisan permukaan, bisa terjadi retak atau lelah pada permukaan. Terjadinya kavitasi atau gelembung biasanya di akibatkan oleh lairan yang turbulen atau terjadinya perbedaan tekanan secara mendadak, hal ini sering terjadi pada pipa.

skematik korosi Kavitasi.

8.      Korosi Galvanik Panas (Thermogalvanic Corrosion)

Korosi ini di sebabkan oleh sel galvanik karena perbedaan panas pada suatu batang logam, seperti pada beban pemansan atau perbedaan panas yang tidak merata. Anoda akan terjadi pada bagian yang panas sedangkan katoda terjadi pada bagian yang dingin.

skematik korosi Galvanik panas

9.      Korosi Gesek (Fretting Corrosion)

Korosi ini terjadi setempat yaitu antar muka antara dua permukaan yang bergesekan dengan tekanan seperti bantalan dan poros. Pada tempat itu akan terjadi perbedaan regangan elastis, akan terjadi retak lelah atau konsentrasi tegangan, hal ini dapat menimbulkan korosi sumuran dan atau apabila ada lapisan pelindung yang rusak dapat menyebabkan korosi galvanik atau sel konsentrasi.

skematik korosi Gesek

10.  Korosi celah (Crevice Corrosion)

Korosi yang terjadi karena celah yang terdapat pada kontak antara logam dari logam dengan jenis yang berbeda atau jenis yang sama. Celah ini biasanya pada sambungan, mur, baut, ring gasket dan sebagainya. Dimana kondisi di bagian celah dalam kondisi basah dan di luar dalam keadaan kering. Maka bagian dalam menjadi Anoda dan sekelilingnya menjadi katoda.

skematik korosi Celah

11.  Korosi Galvanik

Korosi ini terjadi akibat pertemuan dua logam yang berbeda di dalam lingkungan yang korosif. Pada pertemuan tersebut memungkinkan terjadinya perpindahan elektron, sehingga elektron yang lebih aktif ( anodik) berpindah ke logam yang lebih mulia. Dengan demikian sekaligus terjadi perlindungan korosi terhadap logam yang lebih katodik, karena pada logam tersebut korosi menjadi di perlambat. Contohnya pada pelapisan baja dengan Zn, maka Zn di gunakan sebagai pelindung agar baja tidak terkorosi, karena Zn lebih anodik di banding baja.

skematik korosi Galvanic

Tabel anodik (aktive) dan katodik (Noble) pada logam dapat di lihat pada tabel.2.

Tabel 2. Tabel galvanic seri

12.  Korosi Sel Konsentrasi

Korosi ini disebabkan oleh perbedaan konsentrasi sehingga menimbulkan perbedaan reaktifitas, misalnya pada elektrolit yang mempunyai kandungan oksigen berbeda. Perbedaan kandungan oksigen dalam larutan bisa terjadi pada tetesan air diatas permukaan logam atau celah dimana pada bagian luar mengandung oksigen lebih banyak dari pada di bagian tengahnya. Bagian yang mengandung oksigen lebih banyak menjadi lebih katodik dan bagian yang kekurangan oksigen menjadi anodik.

skematik korosi konsentrasi oksigen

13.  Korosi Mikroba

Korosi yang di sebabkan oleh bakteri atau jamur yang menempel pada permukaan logam, atau secara langsung dan tidak langsung dengan :

a.         Reaksi kimia antara logam yang di keluarkan oleh mikroba yaitu asam sulfat, karbonat, H₂S, atau NH₃

b.         Mikroba menyerang bahan organik (cat), inorganik (sulfur) atau inbihitor

c.         Desivasi permukaan logam

d.        Menyerang logam dengan proses di mana mikroba dan logam mendorong reaksi korosi

e.         Serangan oleh kombinasi dari bakteri.

Bakteri pereduksi sulfat meredusi sulfat menjadi sulfida dan mengoksidasi fero menjadi daerah anoda, sehingga korosi di percepat. Atau bakteri yang menempel menyebabkan oksigen akan berkurang di permukaan hingga terbentuk dua permmukaan anoda dan katoda.