5
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Korosi
2.1.1 Pengertian Korosi
Korosi di denifisikan sebagai proses kerusakan material akibat interaksi dengan lingkungan sekelilingnya. Adapun interaksi tersebut menimbulkan reaksi korosi yang umumnya merupakan reaksi elektrokimia. Beberapa faktor yang mempengaruhi dalam reaksi elektrokimia yang bisa mengakibatkan korosi, antara lain yaitu: Katoda, Anoda, Larutan elektrolit dan pengahantar (hubungan arus listrik) (Trethewey, 1991).
Menurut Trethewey, proses reaksi korosi pada logam dalam baja adalah sebagai berikut:
Pada anoda terjadi pelarutan besi (Fe) menjadi ion Fe2+:
Fe Fe2+ + 2e- (1)
Pada katoda terjadi reaksi:
H2O + ½O2 + 2e- 2OH- (2)
Sedangkan lingkungan (larutan) netral maka reaksi yang terjadi sebagai berikut:
2H+ + ½O2 + 2e- H2O (3)
Sedangkan untuk lingkungan (larutan) asam terjadi reaksi sebagai berikut:
2H+ + 2e- H2 (4)
Pada reaksi diatas terjadi secara perlahan – lahan. Peristiwa korosi, ion feron yang terbentuk pada anoda akan terjadi reaksi oksidasi membentuk ferroksida yang menempel pada permukaan logam dan mencegah terlarutnya besi lebih lanjut:
Fe2+ + 2e- + ½O2 FeO (5)
Demikian juga pada katoda O2 harus mencapai permukaan logam agar reaksi terjadi reduksi. Ion hidroksil yang terbentuk juga dapat terserap pada permukaan membentuk lapisan yang menghalangi penyerapan oksigen. Pada keadaan ini terjadi polarisasi katoda dan proses korosi berjalan lambat. Ion hidroksil akan bereaksi dengan ion besi. Pada peristiwa korosi yang cepat, lapisan penghambat (pelindung) akan kehilangan massa karena tidak sempat terbentuk ion Fe, bereaksi dengan ion hidroksil:
2Fe2+ + 4OH + ½O2 + H2O 2Fe(OH)3 (6)
Sehingga dapat disimpulkan bahwa proses korosi kerusakan material di lingkungan basah dapat terjadi apabila empat faktor dibawah ini:
1. Adanya anoda sebagai tempat reaksi anodik terjadi.
2. Adanya katoda sebagai tempat reaksi katodik terjadi.
3. Adanya media untuk transfer elektron/hambatan arus.
4. Adanya lingkungan yang bersifat elektrolit.
Ada dua macam prosess korosi:
1. Korosi Proses Kimia
Korosi secara langsung, yaitu tanpa adanya hambatan arus listrik pada logam.
Contohnya jenis karat proses kimia adalah baja dalam udara terbuka, karat titik embun, karat asam. Kerusakan logam lainnya disebabkan oleh pencemaran zat kimia. Pada proses korosi kimia biasanya terjadi menyebar secara merata.
2. Korosi Elektokimia
Oleh proses elektrokimia, pada permukaan logam terbentuk daerah – daerah anoda dan katoda. Karena pada potensial anoda “kurang mulia” atau drajatnya lebih tinggi dibandingkan potensial katoda, maka terjadi arus listrik diantara kedua elektoda tersebut, elektron – elektron akan berpindah dari anoda menuju katoda, sehingga anoda terlarut dan katoda mendapat perlindungan yang menyebabkan karat di daerah anoda (Amsori, 2012).
Peristiwa korosi terjadi akibat adanya reaksi kimia dan elektrokimia.
Namun, terjadinya peristiwa korosi terdapat elemen – elemen utama agar reaksi tersebut dapat berlangsung antara lain sebagai berikut:
a. Material
Peristiwa korosi pada material akan bersifat sebagai anoda. Anoda adalah suatu bagian dari suatu reaksi yang akan mengalami oksidasi. Oksidasi adalah terlepasnya elektron – elektron dari suatu atom dan senyawa logam tersebut ion berubah menjadi ion – ion bebas.
b. Lingkungan
Peritiwa korosi pada suatu lingkungan akan bersifat sebagai katoda.
Katoda adalah suatu bagian dan reaksi yang akan mengalami reduksi. Akibat reaksi reduksi, lingkungan yang bersifat katoda akan membutuhkan elektron – elektron yang akan diambil dari anoda. Beberapa lingkungan yang dapat bersifat katoda adalah lingkungan air, asmosfer, gas, dan lain – lain.
c. Elektrolit
Untuk mendukung suatu reaksi reduksi dan oksidasi dan melengkapi sirkuit elektrik, antara anoda dan katoda harus dilengkapi dengan elektrolit.
Elektrolit menghantarkan listrik karena mengandung ion – ion yang mampu menghantarkan elektro equivalen force sehingga reaksi dapat berlangsung (Nurhamzah, 2011).
2.1.2 Faktor – Faktor Yang Mempengaruhi Laju Korosi 1. Air (H2O) dan Oksigen (O2)
Dilihat reaksi yang terjadi, air adalah salah satu faktor terpenting untuk proses berlangsungnya korosi. Sedangkan udara banyak mengandung air uap (lembab) akan mempercepat proses berlangsungnya korosi.
Udara yang mengandung oksigen (O2) akan mengakibatkan terjadinya korosi. sedangkan korosi pada permukaan logam terjadi reaksi reduksi. Sebagai contoh, korosi besi terjadi apabila ada oksigen (O2) dan air (H2O). Udara yang terlarut dalam air akan tereduksi, sedangkan pada air berfungsi sebagai media tempat berlangsungnya reaksi redoks pada peristiwa korosi.
2. Larutan garam elektrolit
Merupakan media yang baik untuk melangsungkan transfer muatan. Hal itu mengakibatkan elektron lebih mudah untuk dapat diikat oleh oksigen di udara.
Air laut banyak mengandung garam merupakan faktor yang dapat mempercepat korosi. Proses ini disebabkan oleh kenaikan konduktivitas larutan garam dimana larutan garam lebih konduktif sehingga menyebabkan laju korosi akan lebih cepat.
3. Permukaan logam yang tidak rata
Permukaan yang tidak rata memudahkan terjadinya kutub – kutub muatan, yang akhirnya akan berperan sebagai anoda dan katoda. Permukaan logam yang kasar akan menimbulkan beda potensial dan lebih cenderungan menjadi anoda.
Korosi akan terjadi sangat cepat apabila pada logam yang potensialnya rendah.
4. Pengaruh logam lain
Apabila dua logam yang berbeda potensial bersinggungan dan terjadi pada lingkungan korosif atau lembab maka akan dapat terjadi sel elektrokimia secara langsung, sehingga logam yang potensialnya rendah akan segera melepas elektron (oksidasi) bila bersentuhan dengan logam yang potensialnya lebih tinggi dan akan mengalahi oksidasi oleh O2 dari udara.
5. Bakteri
Tipe bakteri tertentu dapat mempercepat laju korosi, karena menghasilkan karbondioksida (CO2) dan hidrogen sulfide (H2S), selama masa putaran hidupnya.
CO2 akan menurunkan kadar pH yang berarti sehingga menaikkan kecepatan laju korosi. H2S dan besi sulfide (Fe2S2) dari hasil reduksi sulfat (SO42-) oleh bakteri
pereduksi sulfat pada kondisi anaerob, yang dapat mempercepat laju korosi apabila sulfat ada di dalam air. Zat inilah yang dapat menaikkan kecepatan laju korosi korosi.
6. Temperatur
Temperatur mempengaruhi kecepatan reaksi redoks atau reduksi pada peristiwa korosi. Secara umum, semakin tinggi temperatur maka semakin cepat terjadinya korosi. Hal ini diakibatkan dengan meninggkatnya temperatur maka dapat meningkat pula energi kinetik partikel, sehingga bisa mengakibatkan terjadinya tumbukan efektif pada reaksi redoks dan semaikin besar korosi yang disebabkan oleh pengaruh temperatur.
7. pH
Korosi pada kondisi asam, yaitu dalam kondisi pH < 7 semakin besar, karena disebabkan adanya reaksi reduksi pada katoda, yaitu:
2H+(aq) + 2e- H2 (7)
2.2 Gambaran Umum Larutan 2.2.1 Air Garam (NaCl)
Garam yang seperti kita kenal dalam sehari – hari dapat diartikan sebagai suatu kumpulan senyawa kimia yang bagian utamanya adalah (NaCl) Natrium Klorida dengan zat – zat pengotor terdiri dari CaSO4, MgCL2, MgSO4 dan lain – lain (Muryati, 2008).
Air garam merupakan air yang berasal dari laut, memiliki rasa asin dan memiliki kadar garam (salinitas) yang tinggi. Rata – rata air laut di dunia memiliki
salinitas sebesar 3,5% hal ini berarti untuk setiap satu liter air laut terdapat 35 gram garam yang terlarut di dalamnya. Kandungan garam – garaman utama yang terdapat dalam air laut antara lain, natrium (31%), sulfat (8%), klorida (55%), magnesium (4%), potasium (1%), kalsium (1%), dan selebihnya kurang dari (1%) terdiri dari bromide, bikarbonat, strontium, asam borak, dan florida (Riley, 1975).
Kualitas garam pada kandungan NaCl, tergantung pada lokasi dimana air laut yang diambil.
Tabel 2.1 Kandungan Air Laut Pada Kadar Garam 3,5%
No Ion Gram per kilogram air laut
1 Cl 19,354
2 Na⁺ 10,77
3 SO₄ ²⁻ 2,712
4 Mg²⁺ 1,29
5 Ca²⁺ 0,4121
6 K 0,399
7 Br 0,0637
8 K 0,0013
9 B 0,0045
10 Sr²⁻ 0,00079
11 I 6,0 x 10⁻ ⁵
2.2.2 Air Payau
Air merupakan zat atau unsur yang terpenting bagi semua bentuk kehidupan. Air adalah zat cair yang tidak mempunyai rasa, warna serta bau (Etnize, 2010).
Air dapat berupa air payau, air tawar dan air asin. Air asin merupakan air yang berasal dari laut yang memiliki kadar garam (salinitas) yang tinggi, dimana rata – rata air laut di perairan dunia memiliki kadar garam salinitas sebesar 3,5%.
Sedangkan pada air tawar merupakan air dengan kadar garam (salinitas) dibawah 0,5 ppt (Zefrina, 2015).
Perairan air payau merupakan badan air setengah tertutup yang berhubungan langsung dengan air laut terbuka, dan dipengaruhi oleh adanya pasang surut air laut, dimana air tawar bercampur dengan air laut dari pembuangan air daratan (Pangesti, 2013).
Menurut Soedjono (2009), air payau terjadi karena pertemuan air asin ke air tawar. Hal ini dikarenakan akibat adanya degradasi lingkungan dan pencemaran air tawar juga dapat terjadi karena ait laut meluap sehingga masuk ke dalam sungai. Selanjutnya terjadi pendangkalan di sekitar sungai sehingga mengakibatkan air asin tersebut masuk ke dalam air tanah dangkal dan menjadi payau.
Air payau adalah pencampuran antara air laut (air asin) dan air tawar. Jika kadar garam yang dikandung dalam satu liter air antara 0,5 sampai 30 gram, maka air tersebut dikategorikan sebagai air payau. Namun jika konsentrasi atau kadar garam lebih dari 30 gram dalam satu liter air asin, maka air tersebut dikategorikan air asin (air laut) (Darmawansa, 2014).
Air payau merupakan air yang terbentuk dari pertemuan antara air sungai dan air laut serta mempunyai cirri khusus secara fisik, kimia dan biologis. Dari ciri – ciri fisik air payau berwarna coklat kehitaman, dari segi kimia terutama sudah mengandung kadar garam dibanding air tawar, dari ciri biologis terutama terdapatnya ikan – ikan air payau (Putra, 2013).
2.3 Jenis Korosi
Dengan adanya beberapa ahli teknologi korosi dan perkembangan teknologi korosi sendiri, maka dapat digolongkan jenis korosi, yaitu:
2.3.1 Korosi Merata
Korosi yang sering terjadi secara umum adalah korosi merata pada logam.
Secara teknik korosi demikian ini tidak berbahaya karena pengurangan tebal akibat korosi dapat ditentukan dan diperkirakan laju korosinya. Sehingga secara umum komponennya dapat diperkirakan dengan diketahuinya laju korosi tersebut (Jones, 1992).
Gambar 2.1 Skema Korosi Merata
2.3.2 Korosi Celah
Korosi celah adalah korosi yang terjadi secara lokal yang disebabkan karena adanya celah yang berbentuk dari dua permukaan dimana paling tidak satu permukaan adalah logam atau dua – duanya logam.
Korosi celah mempunyai dua tahap, yaitu pertama korosi terjadi secara merata dan mekanismenya sesuai dengan proses korosi umumnya. Kedua, korosi berpusat pada celah yang melibatkan unsur CI sebagai katalis. CI disini sebagai
katalisator proses korosi yang pada akhirnya akan mengarah ke pembentukan oksidasi logam.
Mekanisme korosi celah dapat diuraikan sebagai berikut. Pada tahap pertama terjadi korosi merata, karena kadar O2 di dalam dan di luar celah sama.
Sehingga laju korosinya sama antara bagian luar dan bagian dalam celah.
Reaksi anoda : Fe Fe2+ + 2e- (8)
Reaksi katoda : O2 + 2H2O + 4e 4OH+ (9)
KR. Trethewey.J.Chamberlain.KOROSI, hal 66-69
Pada tahap kedua mulai terjadi korosi setempat, yaitu dalam celah.Hal ini terjadi karena kandungan O₂ yang masuk dalam celahs angat minim bahkan tidak ada. Maka hal ini akan berpengaruh pada korosi selanjutnya. Walaupun terjadinya pelarutan logam pada anoda, tapi tidak terjadi reduksi oksigen dalam celah.
Akibatnya dalam celah kelebihan muatan positif. Untuk itu akan di imbangi oleh perpindahan Cl dari luar celah. Dengan demikian reaksi pada anoda berajalan terus.
. Gambar 2.2 Skema Korosi Celah (Jones, 1992)
2.3.3 Korosi Erosi
Korosi erosi adalah suatu proses korosi yang dipercepat oleh kecepatan aliran dari fluida dan adanya abrasi fluida yang mengandung partikel padatan.
Ada dua macam korosi erosi, yaitu :
a. Impingement corrosion
Adalah korosi akibat aliran yang sangat keras dapat menyebabkan rusaknya lapisan pelindung korosi dimana dengan adanya aliran yang tetap, maka permukaan logam seperti terkikis dan terbentuklah korosi setempat.
b. Wire drawing
Adalah korosi yang terbentuk garis seperti kawat yang kebanyakan didapat pada aliran – aliran uap, dimana aliran uap basah mempunyai kecepatan hingga diatas 60 m/s, akan merusak permukaan logam. Biasanya terjadi pada pipa – pipa setelah adanya steam traps atau setelah melewati katup. Impingement corrosion disebabkan oleh adanya aliran fluida yang deras yang mengandung kerak dan pelarutan beberapa logam. Wire drawing disebabkan adanya aliran fluida dan jumlah kontaminasi udara atau zat padat dalam larutan dan faktor– faktor yang mempengaruhi kecepatan pembentukan lapisan pelindung korosi.
Gambar 2.3 Skema Korosi Erosi (Jones, 1992)
2.3.4 Korosi Tegangan
Korosi tegangan adalah suatu keretakan atau patahan material sebelum tercapainya tegangan optimum oleh adanya interaksi peristiwa korosi dan tensaile stress pada permukaan, baik itu applied maupun residual stress. Korosi tegangan
ini merupakan kombinasi antara kondisi mekanis dan peristiwakimia yang mempengaruhi stress corrosion. Tegangan yang tinggi dari suatu tempat dan keadaan lingkungan yang korosif. Reaksi korosi dan adanya konsentrasi tegangan akan mempercepat yield point dari logam tersebut tidak berada dalam lingkungan korosif.
2.3.5 Korosi Sumuran
Korosi sumuran adalah suatu proses korosi yang terjadi secara lokal.
dimana proses korosi tersebut terbatas pada suatu lokasi dan berusaha menembus ke dalam tersebut. Bentuk korosi adalah lubang yang berdiameter kecil atau besar.
Tetapi pada umumnya diameter lubang relatif kecil, sehingga kelihatan permukaan yang besar, karena banyaknya lubang – lubang yang terjadi.
Gambar 2.4 Skema Korosi Sumuran (Jones, 1992)
Korosi sumuran sangat membahayakan dan sulit dilihat. Korosi ini menyebabkan peralatan rusak, sebab lubang yang dibentuk hanya mengurangi
beberapa persen berat dari logam. Untuk mendeteksi korosi ini sangat sulit ukuran diameter lubang sangat kecil, juga biasanya lubang oleh produk korosi.
Sebagai catatan perlu diketahui bahwa jenis korosi ini sering terjadi dan teori klasik menerangkan bahwa penyebab utama adalah ion – ion klorida. Teori ini banyak mengandung kebenaran, sebab adanya garam klorida akan mempengaruhi suatu autokatalistik. Dengan air garam korosi akan terhidrolasi dan menghasilkan ion – ion klorida kembali. Secara prinsip korosi ini dapat ditulis sebagai berikut:
M M2+ + 2e (10)
M2+ + 2Cl MCl2 (11)
MCl2 + 2H2O M(OH)2 + 2H+ + 2Cl (12)
2H+ + 2e H2 (13)
Moeharto,ITS, Teknik Korosi
Diketahui bahwa apabila lapisan pelindung korosi tersebut pecah atau rusak maka dapat menimbulkan korosi lokal. Banyak diperoleh keterangan bahwa dengan adanya oksigen O2 akan mempercepat terjadi proses korosi sumuran.
Suatu anoda akan membentuk pada lapisan film pelindung korosi dan lapisan pelindung yang tidak akan bertindak sebagai katoda.
2.3.6 Korosi Selektif
Diketahui selektif adalah hilangnya suatu elemen pada paduan padat akibat proses korosi. Hal ini terjadi seperti hilangnya atau berkurangnya Zn pada
paduan brass. Suatu keadaan bisa terjadi seperti hilangnya unsur – unsur Al, Fe, Cr, Co dan unsur – unsur lain dari paduan. Hal ini diatas bisa mengakibatkan kekuatan mekanik paduan berubah. Biasanya korosi ini terjadi dalam larutan elektrolit air.
Gambar 2.5 Skema Korosi Selektif (Jones, 1992)
2.3.7 Korosi Antar Butir
Korosi antar butir adalah suatu bentuk korosi yang sangat selektif terjadi pada batas butir logam atau logam alloy. Pada umumnya korosi ini terjadi pada austenit stainless steel. Penyebab terjadinya korosi antar butir adalah
berkurangnya kadar khrom pada sekitar batas butir. Pada hal khrom merupakan lapisan film pelindung logam dari seragam korosi.
Gambar 2.6 Skema Korosi Antar Butir (Jones, 1992)
2.3.8 Korosi Antar Baris
Korosi dua logam terjadi karena adanya dua logam berbeda jenis saling berhubungan dua berada dalam suatu elektrolit. Hal tersebut akan menyebabkan perpindahan elektron dari logam yang kurang mulia ke logam lebih mulia atau
beda potensial yang tinggi ke rendah. Logam yang kurang mulia akan menjadi anoda dan yang lebih mulia menjadi katoda.
2.4 Laju Korosi
Laju korosi adalah peristiwa kecepatan rambatnya proses korosi yang terjadi pada suatu material atau penurunan bahan. Pada beberapa pengujian korosi sebagian besar yang dilakukan adalah laju korosi. Satuan parameter laju korosi yang biasa digunakan untuk mengukur ketahanan terhadap korosi adalah mpy (mill/year). Ketahanan material terhadap laju korosi yang umunya nilai laju korosi antara 1 – 200 mpy dilihat pada tabel dibawah ini (Fontana, 1987).
Tabel 2.2 Tingkat ketahanan laju korosi (Jones, 1997) Relative
Corrosion Resistance
Approximate metric equivalent
mpy mm/year μm/yr nm/yr pm/sec
Outstanding < 1 < 0.02 < 25 < 2 < 1 Excellent 1 – 5 0.02 – 0.1 25 – 100 2 – 10 1 – 5
Good 5 – 20 0.1 – 0.5 100 – 500 10 – 50 5 – 20 Fair 20 – 50 0.5 – 1 500 – 1000 50 – 100 20 – 50 Poor 50 – 200 42125 1000 – 5000 150 – 500 50 – 200
Unacceptable 200+ 5+ 5000+ 500+ 200+
2.5 Pengukuran Laju Korosi Dengan Metode Polarisasi
Polarisasi logam dalam larutan akan mencapai potensial kesetimbangan yang tergantung pada pertukaran elektron dari reaksi anodik dan katodik. Suatu logam tidak berada dalam kesetimbangan dengan larutan yang mengandung ion – ion, sehingga potensial elektroda akan berada dari potensial korosinya dan selisih keduanya disebut overpotensial atau polarisasi (Jones, 1992).
Polarisasi aktivasi terjadi saat aliran elektron dipengaruhi oleh suatu tahapan dalam reaksi tersebut. Evolusi hidrogen pada permukaan logam misalnya, terdiri dari 3 tahapan utama. Pertama, H+ bereaksi dengan sebuah elektron dari dalam logam.
H+ + e- Hads (14)
untuk membentuk sebuah atom hidrogen teradsorbsi (Hads) pada permukaan.
Kedua, dua buah atom ini harus bereaksi membentuk molekul hidrogen.
Hads + Hads H2 (15)
Kemudian tahap ketiga membutuhkan sejumlah molekul untuk menyatu lalu benukleasi membentuk gelembung H2 pada permukaan logam. Hubungan antara polarisasi dengan laju reaksi yang diwakilkan oleh rapat arus, ia atau ic adalah:
ήα = 𝛽 𝑙𝑜𝑔 𝑖𝑎𝑖𝑜 (16)
untuk polarisasi anodik dan polarisasi katodiknya adalah:
ήϲ = 𝛽 𝑙𝑜𝑔 𝑖𝑎𝑖𝑜 (17)
dengan i0 adalah exchange current density, a dan c sebagai tetapan anoda dan katoda tafel. Persamaan 17 dapat diplot ke dalam kurva polarisasi terhadap rapat arus secara teoritis, namun tidak akan sama dengan kurva hasil pengujian. Oleh karena itu kurva hasil pengujian harus di ekstrapolasikan pada bagian linier sehingga dapat mendekati kurva tafel teoritis (Hermawan, 2007).
Gambar 2.7 Kurva E/log I
Gambar 2.7 menunjukkan grafik E/log I, Icorr (rapat arus korosi) merupakan antilog dari log arus yang didapatkan selama pengujian korosi dengan alat uji potensiostat/ versastat. Pengujian korosi dimulai dengan reaksi reduksi yang ditunjukkan oleh grafik sebelah kanan dari Ecorr dengan gradien (kemiringan) yang negatif. Penambahan potensial akan diikuti oleh bertambahnya nilai arus yang terbentuk atau semakin banyaknya elektron yang mengalir dari anoda menuju katoda. Reaksi reduksi akan berakhir pada saat harga arus mencapai nilai nol. Pada saat arus mencapai harga nol inilah potensial korosi (Icorr) terbentuk. Sesaat setelah reaksi reduksi berakhir, akan diikuti oleh reaksi oksidasi. Reaksi oksidasi ditandai semakin tingginya potensial dan arus, serta gradien vertikal dari Ecorr yang positif. Pada saat reaksi oksidasi, yang terjadi adalah pelepasan elektron dari anoda menuju katoda.
2.6 Perhitungan Laju Korosi
Metode elektrokimia adalah metode mengukur laju korosi dengan mengukur beda potensial objek sehingga di dapat laju korosi yang terjadi, metode
ini digunakan untuk mengukur laju korosi dimana memperkirakan laju korosi tersebut dengan waktu yang panjang. Kelebihan metode ini adalah bisa langsung mengetahui laju korosi pada saat diukur dan waktu pengukuran tidak memakan waktu cukup lama. Pengujian Corrosion rate (laju korosi) dengan metode elektrokimia dengan polarisasi dari potensial korosi bebasnya dapat dihitung dengan menggunakan rumus (Jones, 1996):
CR = 𝟎, 𝟏𝟐𝟗 𝒊𝒄𝒐𝒓𝒓 ×𝑬𝑾𝝆 (18)
Dimana:
CR : Laju korosi (mpy)
Icorr : Densitas arus korosi (μA/cm²)
EW : Berat equivalen material (gr) ρ : Densitas material (7,8 gr/cm3)
(Equivalent Weight/EW) berat ekuivalen untuk logam paduan dihitung berdasarkan rumus:
EW = (NEQ)-1 (19)
NEQ adalah bilangan ekuivalen (the number of equivalent) yang besarnya dapat dinyatakan dengan persamaan:
NEQ = ∑(𝒂ᵢ∕𝒏ᵢ𝒇ᵢ ) = ∑(𝒇ᵢ . 𝒏ᵢ𝒂ᵢ ) (20)
Dimana :
fi : fraksi massa
ni : jumlah elektron valensi
ai : massa atom unsur
2.7 Baja
2.7.1 Definisi Baja Karbon
Baja karbon adalah paduan antara besi dan karbon dengan sedikit Mn, Si, P, Cu dan S. Sifat baja karbon sangat tergantung pada kadar, karena itu baja ini dikelompokkan berdasarkan kadar karbonnya. Baja karbon rendah, yaitu baja dengan kadar karbon kurang dari 0.30%, baja karbon sedang mengandung karbon 0.30 sampai 0.45%. Sedangkan baja karbon tinggi mengandung karbon 0.45 sampai 1.70% (Wiryosumarto dan Okumura, 2000).
Apabila kadar karbon tinggi, maka kekuatan dan kekerasannya juga semakin tinggi (Wiryosumarto dan Okumura, 2000).
2.7.2 Baja Karbon Rendah A36
Beberapa orang masih beranggapan bahwa SS400/JIS G3101/ASTM A36 adalah baja tahan karat karena berawal dengan huruf SS. Diterangkan bahwa SS400 bukan baja stainless steel, SS disini “Structural Steel” alias baja konstruksi. Berbeda dengan penamaan pada SS304, SS316, SS410, dan sebagainya. Pada, SS316, SS304, SS410 dan sebagainya, memang baja jenis stainless steel dari standart ASTM (American Society for Testing Materials).
Adapun stainless steel standart JIS (Japanese Industrial Standart) mereka member kode dengan awalan SUS (Steel Use Stainless) misalnya SUS304, SUS410, SUS316, dan seterusnya.
Pada kasus SS400, SS disini bukanlah stainless steel tetapi “Struktural Steel”. SS400/JIS G310/ASTM A36 adalah baja yang umum (Mild Steel) dimana komposisinya kimia hanya karbon (C), Silikon (Si), Mangan (Mn), Phosfor (P) dan Sulfur (S) yang dipakai untuk struktur atau kontruksi umum.
Tabel 2.3 Komposisi Kimia Baja A36
Unsur Kadar
Karbon, C 0.25 - 0.290 %
Tembaga, Cu 0.20%
Besi, Fe 98.00%
Mangan, Mn 1.03%
Fosfor, P 0.04%
Silikon, Si 0.28%
Belerang, S 0,050%
Sumber: ASTM A36 Mild/Carbon Steel, 2012
2.7.3 Klasifikasi Baja Karbon
Baja karbon adalah paduan besi karbon dengan unsur tambahan silicon Si, fosfor P, sulfur S, copper Cu dan mangan Mn. Sifat baja karbon sangat dipengaruhi oleh kadar karbon. Semakin tinggi kadar karbon semakin tinggi pula kekuatan dan kekerasannya. Berdasarkan komposisi kimianya yang terkandung dalam paduan, maka jenis – jenis baja karbon terbagi menjadi tiga macam, yaitu:
1. Baja Karbon Rendah
Baja karbon rendah merupakan baja dengan kadar karbon kurang dari 0,30%. Baja jenis ini memiliki sifat yang ulet, tangguh dan mampu mesin yang
baik. Baja karbon rendah banyak digunakan dalam bidang konstruksi karena mudah dibentuk dan sifat mampu las yang baik.
2. Baja Karbon Sedang
Baja ini memiliki kandungan karbon antara 0,30% sampai 0,4%. Baja ini memiliki sifat mampu keras dan mampu las yang jelek atau kurang baik. Adanya difusi hidrogen pada saat proses pengelasan menyebabkan baja ini sering mudah retak. Untuk menghindari adanya kegagalan pada saat pengelasan, maka diperlukan pemanasan mula.
3. Baja Karbon Tinggi
Baja adalah jenis baja yang memiliki kadar karbon 0,45 sampai 1,7%.
Pengelasan pada baja dengan kadar karbon lebih tinggi dari 0,65% harus dilakukan dengan sangat teliti. Apabila kekuatan lasan disamakan dengan logam induk maka diperlukan pemanasan awal dan memilih bahan filler yang khusus.
Pada pengelasan baja karbon lebih tinggi dari 0,65% akan terjadi transformasi mertensit pada daerah HAZ (Prasetyo, 2007).
2.8 Definisi Pengelasan
Pengelasan (welding) merupakan salah satu teknik penyambungan logam dengan cara mencairkan sebagian logam induk dan logam pengisi dengan atau tanpa tekanan dan dengan atau tanpa logam tambahan dan menghasilkan sambungan yang kontinu (Sonawan, 2004).
Berdasarkan definisi dari Deutche Industrie Normen (DIN) las adalah ikatan karena adannya metalurgi pada sambungan logam atau logam paduan yang
dilakukakan dalam keadaan cair. Dari definisi tersebut dapat dirtikan bahwa las adalah sambungan setempat dari beberapa logam dengan menggunakan energi panas (Wiryosumarto dan Okumura, 2000).
2.9 Flux Cored Arc Welding (FCAW)
Pengelasan FCAW (Flux Cored Arc Welding) adalah las busur listrik yang kawat lasnya terdapat fluk (pelindung inti tengah). Las FCAW ini kombinasi dari beberapa proses pengelasan SMAW, SAW dan GMAW. Pengelasan FCAW ini menggunakan arus listrik AC atau DC (Jones, 2015).
Gambar 2.8 Skema Las FCAW (Wiryosumarto, 2000)
Pengelasan FCAW merupakan salah satu jenis las listrik yang proses kerjanya memasok filler elektroda atau kawat las secara mekanis terus menerus ke dalam busur listrik. Proses pengelasan FCAW ini sebenarnya sama dengan pengelasan GMAW, namun membedakan adalah kawat las atau elektrodanya (Jones,2015).
Berdasarkan pengelasan FCAW dapat dibedakan menjadi 2, yaitu:
1. Self shielding FCAW (pelindung sendiri) 2. Gas shielding FCAW (pelindung gas)
Dua metode diatas sama – sama menghasilkan terak las yang berasal dari flux dalam kawat las yang berfungsi untuk melindungi logam las saat proses pembekuan. Namun, perbedaan metode diatas terletak pada tambahan sistem pemasok gas dan welding torch (welding gun) yang diguanakan.
Sifat – sifat utama (Principal features) yang memiliki FCAW dalam proses pengelasan:
1. Las FCAW bisa dikontrol dengan pemilihan fluks.
2. Las FCAW dapat pasokan elektroda las yang kontinu.
3. Pada saat pembentukan manik atau rigi – rigi las yang cair dapat dilindungi oleh slag yang tebal.
Pengelasan FCAW secara umum menggunakan campuran CO2 atau gas CO2 dengan argon sebagai gas pelindung. Akan tetapi untuk menghindari logam las terkontaminasi oleh udara luar, maka harus dilakukan dulu pemilihan fluks yang mempunyai sifat pengikat oxygen atau deoxidizer (Jones, 2015).
