• Tidak ada hasil yang ditemukan

Pengaruh Konsentrasi NaCl Terhadap Ketahanan Korosi Lapisan Hasil Hot Dip Galvanizing Pada Cold Rolled Steel AISI 1020

N/A
N/A
Protected

Academic year: 2021

Membagikan "Pengaruh Konsentrasi NaCl Terhadap Ketahanan Korosi Lapisan Hasil Hot Dip Galvanizing Pada Cold Rolled Steel AISI 1020"

Copied!
36
0
0

Teks penuh

(1)

Pengaruh Konsentrasi NaCl Terhadap Ketahanan

Korosi Lapisan Hasil Hot Dip Galvanizing Pada

Cold Rolled Steel AISI 1020

Oleh

Fitria Indah Nur Aini (2706 100 012)

Dosen Pembimbing:

Prof. Dr. Ir. Sulistijono, DEA

Dr. Diah Susanti, ST, MT.

(2)

Abstrak

Berbagai bidang kehidupan tidak lepas dari penggunaan logam, terutama baja. Tidak sedikit baja-baja tersebut mengalami proses pembentukan logam yang berkaitan dengan

perubahan dimensi dan ukuran. Proses pembentukan dapat dilakukan dengan

pengerjaan dingin (cold work). Deformasi plastis yang terjadi meninggalkan tegangan sisa. Penempatan komponen baja harus diperhatikan, terutama pada lingkungan ber ion (Cl-,) dalam hal ini adalah garam (NaCl). Pengaruh lingkungan dengan ion Cl- akan

menyebabkan korosi baja. Kerugian yang diakibatkan korosi dapat dikurangi dengan proses pelapisan logam dengan logam lain yang lebih anodik. Salah satunya adalah Hot Dip Galvanizing. Hot Dip Galvanizng menggunakan seng sebagai logam pelapisnya.

Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mempelajari pengaruh konsentrasi larutan NaCl terhadap ketahanan korosi lapisan hasil Hot Dip Galvanizing pada cold rolled steel AISI 1020. Dalam penelitian ini digunakan derajat deformasi 0 % dan 40 % serta variasi

konsentrasi dari NaCl 0.2 M, 0.35 M, dan 0.5 M. Perhitungan laju korosi diperoleh melaui metode polarisasi potensiodinamik.

Hasilnya menunjukkan bahwa semakin tinggi konsentrasi NaCl semakin tinggi pula laju korosi pada masing-masing lapisan. Laju korosi tertinggi pada lapisan Zn, FeZn dan Fe masing-maisng yaitu 60,8237mpy, 5,4666 mpy dan 25,7589 mpy. Lapisan paduan FeZn memiliki laju korosi terendah daripada lapisan Zn dan Fe.

Kata Kunci: Konsentrasi NaCl, Hot Dip Galvanizng, laju korosi, Cold Rolled Steel

(3)
(4)

Latar Belakang

Baja karbon banyak

digunakan pada

berbagai komponen

permesinan dan

konstruksi

Proses pengerjaan

dingin pada baja

meninggalkan

tegangan sisa

Korosi pada baja

menyebabkan

banyak kerugian

Lingkungan

penempatan

komponen

Cara penanggulangan

korosi --> Hot Dip

(5)

• Bagaimana pengaruh variasi konsentrasi

larutan NaCl terhadap ketahanan korosi

lapisan hasil Hot Dip Galvanizing pada cold

rolled steel.

(6)

• Hasil cold work dianggap homogen.

• Hasil Hot Dip Galvanizing dianggap merata dan

homogen.

• Parameter Hot Dip Galvanizing dianggap konstan.

• Pengaruh agitasi diabaikan.

• Tidak terjadi perubahan terhadap temperatur

dan volume larutan sepanjang waktu.

(7)

• Tujuan penelitian ini adalah mempelajari

pengaruh variasi konsentrasi larutan NaCl

terhadap ketahanan korosi lapisan hasil Hot

Dip Galvanizing pada cold rolled steel AISI

1020.

(8)

Rulendro Prasetyo, Agung Setyo D,

Bibit Sugito.2009. Pengaruh Variasi

Konsentrasi Larutan NaCl Dengan

Konsentrasi 3,5%, 4%, 5%

Terhadap Laju Korosi Baja Karbon

Sedang

semakin tinggi

konsentrasi NaCl

semakin cepat korosi

yang terjadi”.

(9)

A.P. Yadav, A. Nishikata, T.

Tsuru. 2007. Effect of Fe–Zn

alloy layer on the corrosion

resistance of galvanized steel

in chloride containing

environments. Japan

“Laju korosi lapisan

paduan lebih rendah dari

lapisan zinc coating dan

paling rendah dari

keseluruhan lapisan hasil

Hot Dip Galvanizing”

(10)

IGA Kade Suriadi dan IK

Suarsana .2007. Prediksi laju

korosi

dengan

perubahan

besar

derajat

deformasi

plastis dan media pengkorosi

pada material baja Karbon.

”laju

korosi

semakin

meningkat seiring dengan

meningkatnya

derajat

deformasi”.

(11)

Ronald Nasoetiopan dan Ling

Musalam.2004.

Pengaruh

klorida terhadap laju korosi

baja karbon dan baja tahan

karat

dengan

sistem

intermittent immersion test.

“pada baja karbon pengaruh

ion Cl- meningkatkan laju

korosi yang cukup besar baik

pada pengaruh waktu yang

sama maupun berbeda”.

(12)
(13)

Proses pengerjaan dingin (cold wrking)

• Cold working adalah suatu proses pembentukan

secara plastis terhadap logam atau paduan yang

dilakukan di bawah temperatur rekristalisasi (van

vlack, 1991).

Penentuan Derajat Deformasi

Persamaan 2.1. penentuan derajat deformasi ( Datsko, 1996 )

(14)

Korosi

• Korosi dapat diartikan sebagai penurunan

mutu atau perusakan suatu logam karena

bereaksi dengan lingkungannya. Reaksi ini

menghasilkan oksida logam, sulfida logam

atau hasil reaksi lainnya. Dengan bereaksi ini

sebagian logam akan “hilang” dan menjadi

suatu senyawa yang lebih stabil.

(15)

Pengaruh lingkungan terhadap korosi

• Temperatur

Secara umum kenaikan temperatur menyebabkan kenaikan laju korosi

• pH

• Bahan pengotor dan komposisi media

Bahan pengotor di media korosif bisa berupa karbondioksida (CO

2

),

sulfurdioksida (SO

2

), sulfurtrioksida (SO

3

), senyawa nitrat, asam belerang, ion –

ion sulfur, ion – ion klorida, dll. Bahan pengotor bersifat mempercepat laju

korosi karena menurunkan pH (menaikkan derajat keasaman) media korosif.

(Sulistijono.1999)

• Kecepatan elektrolit

Secara umum laju korosi meningkat seiring dengan kenaikan kecepatan media

korosif

• Pengaruh konsentrasi elektrolit

Konsentrasi media korosif berpengaruh terhadap laju korosi bergantung dari jenis

media tersebut dan jenis logam yang berada dimedia tersebut.

(16)

Hot Dip Galvanizing

Degreasing (caustic cleaning)

Proses pembersihan dilakukan dengan menggunakan larutan NaOH (soda kaustik)

dengan konsentrasi 5% – 10% pada suhu 70o C – 90o C selama kurang lebih 10 menit.

Rinsing

Pembilasan dengan air

Pickling

spesimen dengan cara dicelupkan ke dalam larutan HCl (asam klorida) atau larutan H2SO4 (asam sulfat) dengan konsentrasi 10%–15% selama 15 – 20 menit.

Fluxing

Proses fluxing merupakan proses pelapisan awal dengan menggunakan Zinc Amonium

Cloride (ZAC) dengan konsentrasi 20% – 30% selama 5 – 8 menit.

Drying

Proses drying merupakan proses pengeringan dan pemanasan awal dengan menggunakan gas panas yang suhunya kurang lebih 150o C,

galvanizing

Pencelupan spesimen ke dalam cairan seng

Quenching

mencelupkan spesimen ke dalam larutan sodium cromate dengan konsentrasi 0,015% pada suhu kamar ataupun dengan menggunakan air.

(17)
(18)

M E T O D O LO G I

P E N E LIT IA N

(19)

Gambar 3.1 Diagram Alir Penelitian

Diagram Alir

Spesimen tanpa cold work (0% cold work)

Spesimen yang di-cold

work ( 40 % )

Pelapisan dengan metode Hot Dip Galvanizing

Penggosokkan sampai lapisan Fe, Fe-Zn, Zn

Imersi spesimen pada larutan NaCl 0,5 M

selama 35hari potensiodinamik dengan Pengujian polarisasi variasi larutan elektrolit 0,2 M

NaCl; 0,35 M NaCl dan 0,5 M NaCl

Pengujian XRD

Pengambilan data Analisa data dan pembahasan

Penarikan kesimpulan Preparasi alat dan bahan

start End Pengamtan visual menngunakan mikroskop optik Pemotongan penampang melintang Uji spektrometri

(20)

Adapun bahan yang digunakan dalam penelitian ini sebagai berikut:

1.

Base metal

Material yang digunakan dalam penelitian ini yaitu AISI 1020dengan

tebal awal 7,2 mm.

2.

Larutan NaCl 0,2 M; 0,35 M; 0,5 M

3.

Larutan NaOH 10%

4.

Larutan HCl 15 %

5.

Larutan Zinc Ammonium Chloride

(ZnCl2-2NH

4

Cl) 30 %

6.

Seng Special High Grade

(21)

• Peralatan yang akan digunakan pada penelitian kali ini, antara lain :

 Jangka Sorong dan penggaris

 Kertas gosok grid 2000

 Gerinda tangan

 Gergaji besi

 Alat potong plat

 Gelas ukur

 Sendok berbahan dasar plastik

 Kabel

 Pipet

 Stopwatch

 Hair dryer

 Mesin pres

 Kamera Digital

 Mikroskop optik

 Peralatan pengujian XRD ( X-Ray Diffraction )

 Peralatan pengujian polarisasi potensiodinamik.

(22)

1.

Preparasi spesimen

2.

Cold work dengan derajat deformasi 0% dan 40%

3.

Hot Dip galvanizing

Tahap pengerjaan awal (pre treatment)

• Benda uji dimasukkan ke dalam larutan 10% NaOH pada

temperatur 65

o

C selama 15 menit untuk menghilangkan

lemak,cat dan kotoran organik lainnya.

• Pembilasan dilakukan dengan air pada bak air

• Benda uji dimasukkan ke dalam larutan 15% HCl selama 15

menit sampai noda-noda oksidasi atau karat hilang.

• Pembilasan dilakukan dengan air pada bak air.

• Pelapisan awal dilakukan dengan mencelupkan benda uji ke

dalam larutan 25% Ammonium Chloride (NH4Cl) pada

temperatur 65

o

C selama 5 menit.

• Benda uji dikeringkan sampai benar-benar kering menggunakan

hair dryer.

(23)

Tahap Pelaksanaan Galvanizing • Seng dipanaskan hingga mancair.

• Temperatur seng cair dijaga agar mencapai temperatur yang diinginkan (445o

C-465oC).

• Stop watch disiapkan dan diaktifkan pada saat benda kerja dicelupkan.

• Benda uji dicelupkan ke dalam bak Galvanizing pada temperatur yang diinginkan yaitu pada temperatur 450oC. Benda uji yang dicelupkan selama 5 menit.

• Pendinginan dilakukan dengan mencelupkan benda yang telah terlapisi kedalam air selama 5 menit.

• Finishing dilakukan dengan menggerinda pada benda uji yang terdapat sisa-sisa seng yang menempel.

5. Penggosokan lapisan hasil Hot Dip Galvanizing menggunakan kertas gosok grid 2000. Penggosokan dilakukan pada lapisan Zn, Fe-Zn, dan Fe.

6. Pengujian polarisasi potensiodinamik

 Elektroda kerja : spesimen

 Elektroda bantu : batang karbon

 Elektroda acuan : saturated calomel electrode (SCE)

5. Pengujian XRD

6. Pengamatan visual dengan mikroskop optik 7. Analisa data dan pembahasan

(24)

Hasil uji

spektrometri

Komposisi AISI 1020

No.

Komposisi

Kadar (%)

1.

Fe

98,2900

2.

C

0,1700

3.

Si

0,1500

4.

Mn

0,8500

5.

Cr

0,1000

6.

Ni

0,0360

7.

Mo

0,0018

8.

Cu

0,3400

9.

Al

0,0000

10.

V

0,0130

11.

W

0,0530

12.

Ti

0,0000

13.

Nb

0,0000

14.

B

0,0000

15.

S

0,2000

16.

P

0,0280

(25)

PENENTUAN LAJU KOROSI

BERDASARKAN KURVA POLARISASI

POTENSIODINAMIK.

(26)

Laju Korosi pada Kurva Polarisasi

Potensiodinamik

• dimana :

CR

= Laju korosi (mm/yr)

K1

= 3,27 x 10

-3

g/µA cm yr

Icorr = Rapat Arus saat Ecorr (µA/cm

2

)

ρ

= density (g/cm3)

EW = Equivalent Weight (Berat

Ekivalen)

Zn

 EW = 32,695 ρ = 7,14

FeZn

 EW = 32,4001 ρ = 7,1826

Fe

 EW = 27,78

ρ = 7,85

• Persamaan 2.3 Laju Korosi pada Kurva Polarisasi Potensiodinamik

(27)

Tabel 4. 3. Laju Korosi pada tiap konsentrasi NaCl dan lapisan yang didapatkan melalui kurva polarisasi potensiodinamik

% cold work Konsentrasi

NaCl ( M ) Lapisan

Polarisasi Potensiodinamik

Eo(V) Ecorr(V) Icorr (µA/cm2) Corrosion Rate

(mpy) 0% 0,2 Zn -1.0825 -1 0.73 0.4305 Fe-Zn -0.98125 -0.995 0.2 0.1162 Fe -0.39873 -0.391 0.31 0.1413 0,35 Zn -1.098 -1.108 0.85 0.5013 Fe-Zn -1.03125 -1.055 0.21 0.1220 Fe -0.585 -0.599 0.32 0.1458 0,5 Zn -1.04209 -1.057 3.02 1.7810 Fe-Zn -1.0522 -1.049 0.88 0.5112 Fe -0.505 -0.519 1.11 0.5059 40% 0,2 Zn -1.025 -1.02 3.57 2.1053 Fe-Zn -1.035 -1.056 0.22 0.1278 Fe -0.37125 -0.477 0.6 0.2734 0,35 Zn -1.021 -1.02 21.26 12.5374 Fe-Zn -1.03836 -1.03 4.48 2.6026 Fe -0.53636 -0.531 15.36 7.0003 0,5 Zn -0.98036 -1.049 103.14 60.8237 Fe-Zn -1.05 -1.051 9.41 5.4666 Fe -0.65 -0.677 56.52 25,7589

(28)

Gambar 4.7. laju korosi berbagai lapisan dan konsentrasi NaCl pada baja karbon rendah 0% CW

-0,2000 0,4000 0,6000 0,8000 1,0000 1,2000 1,4000 1,6000 1,8000 2,0000 0,2 0,35 0,5 C o rr o si o n R at e ( m p y) konsentrasi NaCl (M) Zn FeZn Fe -10,0000 20,0000 30,0000 40,0000 50,0000 60,0000 70,0000 0,2 0,35 0,5 C o rr o sio n R at e ( m p y) Konsentrasi NaCl (M) Zn FeZn Fe

Gambar 4.8. laju korosi berbagai lapisan dan konsentrasi NaCl pada baja karbon rendah 40% CW

(29)

Tabel 4.4. kenaikan laju korosi pada masing-masing lapisan terhadap konsentrasi NaCl dan derajat deformasi

% cold work Konsentrasi NaCl ( M )

Lapisan

Corrosion rate (mpy) kenaikan laju korosi berdasarkan konsentrasi

(%)

kenaikan laju korosi berdasarkan derajat deformasi

(%) 0% 0,2 Zn 0.4305 - -Fe-Zn 0.1162 - -Fe 0.1413 - -0,35 Zn 0.5013 16.44 -Fe-Zn 0.1220 5.00 -Fe 0.1458 3.23 -0,5 Zn 1.7810 313.70 -Fe-Zn 0.5112 340.00 -Fe 0.5059 258.06 -40% 0,2 Zn 2.1053 - 389.04 Fe-Zn 0.1278 - 10.00 Fe 0.2734 - 93.55 0,35 Zn 12.5374 495.52 2,401.18 Fe-Zn 2.6026 1,936.36 2,033.33 Fe 7.0003 2,460.00 4,700.00 0,5 Zn 60.8237 2,789.08 3,315.23 Fe-Zn 5.4666 4,177.26 969.32 Fe 25.7589 9,320.00 4,991.89

(30)

Gambar 4.10. Penampang

melintang lapisan hasil Hot

Dip Galvanizing 40% CW

Gambar 4.9. Penampang

melintang lapisan hasil Hot

Dip Galvanizing 0% CW

Penampang melintang lapisan hasil Hot

Dip Galvanizing

(31)

Hasil XRD Lapisan Terluar Hasil Hot Dip Galvanizing

10 20 30 40 50 60 70 80 90 0% CW 40% CW

re

la

tiv

e

in

te

ns

ity

o 2 theta : NiSi : Zn : ZnO

(32)

Kesimpulan

Dari percobaan yang telah dilakukan, dapat disimpulkan :

Penambahan konsentrasi larutan NaCl menyebabkan

kenaikan laju korosi AISI 1020 hasil Hot Dip

Galvanizing, baik yang mengalami maupun yang tidak

mengalami cold roll. Laju korosi terbesar yaitu lapisan

Zn pada AISI 1020 di konsentrasi 0,5M NaCl.

Laju korosi lapisan paduan FeZn lebih rendah dari

lapisan zinc coating dan Fe. Laju korosi lapisan paduan

merupakan yang terendah dari seluruh lapisan hasil

(33)

Saran

Saran yang dapat diberikan:

Percobaan dilakukan pada konsentrasi NaCl yang lebih

tinggi sehingga dapat mengetahui nilai konsentrasi

optimum dari NaCl terhadap laju korosi lapisan hasil

Hot Dip Galvanizing.

Perlu adanya variasi temperatur pada pengujian

selanjutnya untuk melihat kinerja lapisan hasil Hot Dip

Galvanizing pada temperatur tinggi.

Perlu adanya variasi kecepatan fluida pada pengujian

selanjutnya untuk melihat kinerja lapisan hasil Hot Dip

Galvanizing pada fluida yang bergerak.

(34)

____________.2004. Hot Dip Galvanizing For Corrosion Prevention. USA : • American Galvanizers Association ( AGA ).

• ____________.2002. “Standar Practice for Calculating of Corrosion Rates and Related Information from Electrochemical Measurement”. G102, Annual Book ASTM Standar. • ____________.2002. “Standar Reference Test Method for Making Potensiostatic and

Potensiodynamic Anodic Polarization Measurement”. G5, Annual Book ASTM Standar, vol.03.02,ASTM, West Chonshocken,PA.

• ____________.2002. “Standar Test Method for Conducting Potensiodynamic Polarization Resistance Measurement”. G59, Annual Book ASTM Standar, vol.03.02,ASTM, West Chonshocken,PA.

• ____________.2002. “Standar Specification for Zinc (HDG) Coating on Iron and Steel Product”. A123, Annual Book ASTM Standar.

Anggara, Tri Teguh.2007. Pengaruh Variasi Temperatur Proses Pelapisan Metode Hot

Dip Galvanizing Terhadap Tebal Lapisan, Struktur Mikro dan Korosi Pada Baja Karbon Rendah.Semarang:Universitas Negeri Semarang.

A.P. Yadav, A. Nishikata, T. Tsuru. 2007. Effect of Fe–Zn alloy layer on the corrosion

resistance of galvanized steel in chloride containing environments. Japan.

Askeland, Donald R.1984.The Science And Engineering Of Materials.

Datsko, Joseph.1996.Material Properties and Manufakturing Process, second edition, New York.

(35)

Fontana Mars, G.1978. Corrosion Engineering, Second edition, McGraw Hill International Book Company.

Henkel Daniel, Pense Alan W. 2002. Structure and Properties of Engineering Materials. Fifth

edition. Amerika: McGraw Hill

Nasoetion, Ronald.Musalam, Ling. 2004. Pengaruh Klorida Terhadap Laju Korosi Pada Baja

Karbon dan Baja Tahan Karat Dengan Sistem Intermitten Immersion Test. Serpong: LIPI

Prasetyo, Rulendro.2009.Pengaruh Variasi Konsentrasi Larutan NaCl dengan konsentrasi

3,5%, 4% dan 5% Terhadap Laju Korosi Baja Karbon Sedang.Surakarta: Universitas

Muhammadiyah Surakarta.

Sulistijono.2000. Diktat Korosi dan Analisa Kegagalan. Surabaya: ITS.

Syahbuddin, dan Abdul Rahmam.2003.Pertumbuhan Lapisan Intermetalik FeZn Pada

Permukaan Sambungan Las Baja Struktur SS400 Selama Galvanis Pada 460oC.Jakarta:Universitas Gunadarma.

Supardi Rahmat. 1997. Korosi. Bandung: Tarsito

Suriadi, IGA Kade, dan Buchanan, R.A. 2007. Prediksi Laju Korosi Dengan Perubahan Besar

Derajat Deformasi Plastis dan Media Pengkorosi Pada Baja Karbon. Bali : Universitas

Udayana.

Trethewey, KR. dan Chamberlain, J. 1991. Korosi untuk Mahasiswa dan Rekayasawan.

Jakarta : PT. Gramedia Pustaka Utama.

Van Vlack, Lawrence H., 1991, Ilmu dan Teknologi Bahan (Ilmu Logam dan Bukan Logam),

alih bahasa Ir. Sriati Japrie M.E.E .Met,Penerbit Erlangga Jakarta.

Zbigniew D. J., 1987, The Nature and Properties of Engineering Materials, third edition, New

(36)

Referensi

Dokumen terkait

Dalam tugas akhir ini akan dilakukan penelitian tentang pengaplikasian metode hot dip galvanizing menggunakan paduan Zn 99.996 % sebagai bahan pelindung elemen

Berdasarkan dari data hasil pengukuran ketebalan lapisan dan struktur mikro yang telah dilakukan, ternyata pengaruh variasi waktu proses pelapisan Hot Dip Galvanizing pada

Konsep dari penelitian ini adalah memperoleh sifat Stainless Steel AISI 430 yang lebih baik, khususnya kekuatan mekanis dan ketahanan korosi terhadap lingkungan

Hal ini dilakukan untuk mengetahui bagaimana kondisi permukaan lapisan galfan (apakah hasil coating dengan metode hot dip galfan ini terdeposit dengan baik ke dalam

Dalam penelitian ini dilakukan kajian pengaruh suhu nitridasi rendah terhadap peningkatan ketahanan aus dan korosi stainless steel AISI 316L, pembentukan fase austenit

The weight gain kinetics of the steel with mixtures of salt deposits display a rapid growth rates, compared with the weight gain kinetics of AISI 1020 steel without salt deposit in

Dalam penelitian ini dilakukan kajian pengaruh suhu nitridasi rendah terhadap peningkatan ketahanan aus dan korosi stainless steel AISI 316L, pembentukan fase austenit