Kegagalan air heater PT PJB UP Gresik Unit 1 terjadi karena serangan korosi oleh sulfur pada elemen pemanas bagian cold end layer sehingga menyebabkan tersumbatnya saluran udara oleh produk korosi dan deposit lain. Serangan korosi oleh sulfur disebabkan karena penggunaan bahan bakar boiler menggunakan minyak residu yang mengandung sulfur. Solusi yang ditawarkan untuk penanggulangan korosi ini adalah pelapisan menggunakan metode hot dip galvanizing pada elemen pemanas cold end layer. Pada penelitian ini telah dilakukan proses pelapisan hot dip galvanizing dengan variasi lama celup 3 menit pada temperatur logam cair 445oC dan 455oC, 5 menit pada temperatur logam cair 445oC dan 455oC, dan 7 menit pada temperatur logam cair 445oC dan 455oC dengan kandungan Zn 99.996 %.
Hasil uji ketebalan dan berat badan menunjukkan bahwa lama celup dan temperatur yang lebih tinggi akan meningkatkan ketebalan dan berat lapisan. Pengujian struktur mikro menunjukkan bahwa temperatur tinggi akan menyebabkan butiran fase zeta membesar. Parameter 5 menit 455oC memiliki laju korosi terendah 0571 mm / year dan memenuhi kriteria untuk digunakan sebagai elemen pemanas lapisan akhir lapisan dingin pemanas air. Memiliki ketebalan 110.5 μm yang tidak terlalu jauh dari ketebalan terendah yaitu 80.5 μm sehingga tidak akan mengganggu kerja dari air heater karena kelebihan berat badan setelah dilapisi.
Kata kunci : air heater, boiler, deposit, hot dip galvinizing I. PENDAHULUAN
orosi adalah peristiwa rusaknya logam karena reaksi dengan lingkungannya (Roberge, 1999). Definisi lainnya adalah korosi merupakan rusaknya logam karena adanya zat penyebab korosi, korosi adalah fenomena elektrokimia dan hanya menyerang logam (Gunaltun, 2003). PT PJB UP Gresik unit 1 adalah perusahaan yang memproduksi listrik menggunakan sistem tenaga uap dengan mengambil energi panas yang terkandung didalam bahan bakar. Pembangkit tenaga uap ini disebut juga PLTU (Pembangkit Listrik Tenaga
Uap). PT PJB UP Gresik sebagai perusahaan pembangkit listrik yang sistemnya menggunakan peralatan dari logam akan beresiko terkena korosi, sehingga sangat perlu untuk dilakukan perawatan secara berkala agar keandalan dari peralatan tersebut dapat berfungsi secara optimal. Dari sisi mekanik ada dua mesin besar yang dioprasikan dalam sebuah unit PLTU, yaitu turbin dan boiler. Secara ideal kedua mesin besar ini beserta alat bantunya haruslah dioprasikan dengan benar dan harus dioprasikan secara selaras dan seimbang.
Boiler PLTU Gresik lebih sering dioperasikan dengan menggunakan minyak residu yang memiliki kandungan sulfur tinggi. Dengan bahan bakar minyak residu yang tidak terbakar dengan sempurna , maka akan terdapat banyak jelaga yang menempel pada boiler dan alat bantu lainnya bercampur dengan deposit lain. Alat bantu yang terkena dampak dari terbentuknya jelaga dan deposit lainnya terutama endapan sulfur adalah Air heater, karena Air heater merupakan peralatan yang dilalui gas panas dengan tekanan, temperatur dan flue gas paling rendah dibandingkan boiler. Keadaan tersebut ditunjang dengan arrangement yang lebih sempit maka sangat dimungkinkan pada titik inilah terjadi pengendapan sulfur beserta deposit boiler yang sangat tinggi. Fungsi utama Air heater adalah sebagai pemanas udara masuk dengan menggunakan prinsip perpindahan panas dari elemen pemanas yang dilalui gas buang untuk meningkatkan efisiensi konsumsi bahan bakar (Djoko, 2007).
Sulfur merupakan materi yang selalu ada dalam minyak bumi, dari sisi ilmu korosi sulfur tidak akan merusak logam selama sulfur tidak bercampur dengan air yang akan membentuk larutan H2SO4 yang bersifat asam dan sangat merusak logam (Suharta, 2011). Didalam Air heater, endapan sulfur yang berasal dari pembakaran minyak residu akan terkumpul pada daerah elemen pemanas. Endapan sulfur tersebut akan dibersihkan secara berkala menggunakan steam. Proses pembersihan menggunakan steam ini sangatlah beresiko membentuk larutan H2SO4 karena steam memiliki molekul air. Hasil produk korosi oleh H2SO4 ini kemudian mengelupas dan menjadi deposit didalam Air heater bersama dengan deposit lainnya akan mengendap didalam elemen pemanas yang temperaturnya rendah dengan tingkat kelembapan dan keasaman yang tinggi. Pengendapan terjadi
Pengaruh Temperatur dan Lama Celup pada
Proses Hot Dip Galvanizing Elemen Pemanas
Cold End Layer Air Heater PT PJB UP Gresik
Unit 1
Angga Ramadian Permadi dan Budi Agung Kurniawan,ST., M.Sc.
Teknik Material dan Metalurgi, Fakultas Teknologi Industri,
Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS)
Jl. Raya ITS Sukolilo, Surabaya 60111
:
pada layer cold end dan intermediate karena rata-rata temperatur pada layer tersebut dibawah 115oC dan dew point sulfur berada dibawah 115oC. Semakin lama maka semakin banyak deposit yang terbentuk di bagian ini sehingga terjadi hambatan yang menyebabkan menurunkan tekanan di dalam boiler. Hambatan yang disebabkan deposit ini disebut plugging.
Plugging pada air heater dapat diatasi dengan beberapa cara yaitu re-design Air heater agar mudah perawatannya atau melindungi elemen pemanas dengan cara pelapisan menggunakan anoda tumbal dengan teknik hot dip galvanizing. Teknik dengan hot dip galvanizing ini cara mengaplikasikannya adalah dengan mencelupkan baja ke dalam logam cair(Zn). Tentunya dalam pencelupan ini ada hal-hal yang perlu kita perhatikan misalnya temperatur logam cair, lama pencelupan, laju pengangkatan baja, komposisi kimia baja, kualitas logam cair (Zn), dan pengaruh unsur tambahan. Zn merupakan bahan pelapis logam yang sering digunakan karena dapat melindungi substrat atau logam induk.
Dalam tugas akhir ini akan dilakukan penelitian tentang pengaplikasian metode hot dip galvanizing menggunakan paduan Zn 99.996 % sebagai bahan pelindung elemen pemanas dari plugging dengan variasi lama pencelupan dan temperatur logam cair sehingga dapat diketahui kualitas lapisan dan efektifitas lapisan tersebut sebagai pelapis elemen pemanas air heater bagian cold end layer untuk perlindungan dari korosi.
II.TINJAUANPUSTAKA A. Tipe Air Heater PT PJB UP Gresik Unit 1
Tipe air heater yang digunakan di PT PJB UP Gresik unit 1 adalah tipe air heater regenerasi buatan ljungstorm. Tipe seperti ini merupakan salah satu air heater yang memiliki cara kerja yang berputar untuk menukar panas. Secara umum ada dua tipe ljungstorm, yaitu vertikal dan horisontal. Kedua macam tipe ini diaplikasikan pada unit yang berbeda, tergantung dari bahan bakar yang digunakan. Ljungstorm vertikal biasanya diaplikasikan pada PLTU dengan bahan bakar batu bara. Sedangkan ljungstorm tipe horosontal diaplikasikan pada PLTU berbahan bakar gas dan minyak.
Gambar 2.1. Instalasi air heater ljungstorm horisontal F W type, 1, 160 T/H
Boiler (Djoko, 2007)
Dalam arah aksial air heater ljungstorm PLTU Gresik terdiri dari tiga bagian besar yang disebut layer, bagian layer tersebut dibagi atas Hot end elemen pemanas, Intermediate and elemen pemanas, dan Cold end elemen pemanas. Penamaan ini didasarkan pada nilai temperatur kerjanya dimana bagaian hot end merupakan bagian terpanas sedangkan bagian cold end merupakan bagaian paling dingin. Bagian intermediate merupakan bagian dengan temperatur gabungan antara hot end dan cold end. Ketiga bagian ini dibagi dalam dua belas bagian lagi yang disebut sektor. Masing-masing sektor masih dibagi lagi dalam delapan bagian yang disebut segmen. Pembagian elemen ini dapat dilihat pada gambar 2.2..
Gambar 2.2. Pembagian elemen ljungstorm PLTU Gresik a. Skema lapisan air heater, b. Pembagian segmen (Djoko, 2007)
Satu komponen utama pendukung dari air heater PT PJB Gresik adalah elemen pemanas yang terbentuk dari susunan plat tipis dengan ketebalan antara 0.6 mm sampai 1.2 mm dan memiliki bentuk berombak(undulated). Komponen ini memiliki fungsi yang sangat vital yaitu sebagai pemindah energi panas dari saluran gas buang dengan cara menyimpan energi panas tersebut diantara susunan plat sehingga energi panas tidak mudah untuk keluar dan selanjutnya disalurkan ke saluran udara masuk.
Air heater ljungstrom yang dipakai di PLTU Gresik memiliki tipe elemen pemanas yang berbeda disetiap layer. Pada layer hot end dan intermediate menggunakan tipe DU (double undulated) sedangkan pada layer cold end menggunakan tipe NF (notched flat). Penggunaan kedua tipe ini didasarkan pada kebutuhan tekanan dan heat trasfer yang digunakan pada air heater. Tipe DU dan NF dapat dilihat pada gambar 2.3.
Gambar 2.3. tipe elemen pemanas a. tipe DU, b.tipe NF (Djoko, 2007)
B. Hot Dip Galvanizing
Pelapisan secara hot dip galvanizing adalah suatu proses pelapisan dimana logam pelapisnya dipanaskan terlebih dahulu hingga mencair., kemudian logam yang akan dilapisi yang biasa disebut logam dasar dicelupkan dalam bak galvaniz yang telah terisi logam cair, sehingga dalam beberapa saat logam tersebut akan terlapisi oleh lapisan berupa lapisan paduan antara logam pelapis (seng) dengan logam dasar dalam bentuk ikatan metalurgi yang kuat dan tersusun secara
berlapis-lapis yang disebut fasa. Perlindungan pada lapisan galvanis mempunyai dua keuntungan yaitu sebagai barrier dan anoda yang ditumbalkan. Perlindungan barrier akan melindungi logam dari lingkungan luar sedangkan sebagai anoda yang ditumbalkan akan membuat seng akan terkorosi dahulu sebelum logam atau substratnya.
Lapisan seng yang diperoleh dengan metode hot dip galvanizing lebih tahan lama, relatif tangguh dan mempunyai kekerasan yang tinggi. Pada permukaan logam dasar terbentuk lapisan berupa paduan antara logam pelapis dan logam dasar dalam bentuk ikatan metalurgi yang kuat dan tersusun secara berlapis yang disebut fasa. Dari tiap-tiap lapisan mempunyai sifat yang berbeda-beda baik dari komposisi kimia maupun kekerasan. Lapisan bagian luar ZnO merupakan senyawa oksida seng yang paling tidak diinginkan. Hal ini disebabkan ZnO mempunyai ketahanan korosi paling rendah dibanding produk-produk korosi yang mungkin terbentuk antara seng dan lingkungannya (Nasoetion, 2005). Lapisan paling atas yang terbentuk antara Zn dengan Fe (eta layer) akan lebih murni dan lunak, sedangkan lapisan paling bawah (gamma layer) mempunyai paduan baja paling tinggi dibandingkan lapisan lainnya. Seperti yang terlihat pada gambar 2.13 dan table 2.3.
Gambar 2.13. lapisan Galvanizing (NACE Chapter 28, 2007)
C. Parameter yang mempengaruhi kualitas lapisan
Adapu faktor-faktor yang mempengaruhi kualitas lapisan hasil Hot dip galvanizing yang terbentuk, yaitu : 1. Kualitas seng
Pemakaian Special High Grade Zinc (SHG) dengan kandungan Zn hingga 99,999% cenderung memudahkan proses pelarutan permukaan baja saat pertama kali baja dicelup dalam seng cair sehingga komposisi seng akan lebih mudah sama dengan kualitas Special High Grade Zinc. Seng yang dipakai harus berkualitas G.O.B (good ordinary brand) yang memenuhi Australian Standard AS 1242-1985 atau setaraf dengan SG Zn 98,5 yang memenuhi British Standard BS 3436 yang mengandung minimal 98,5 Zn dan 1,65 total campuran timbal, besi dan cadmium. Kandungan timbal lebih dari 1% dapat digunakan karena kelebihan timbal akan terpisah dan mengendap di bawah lelehan seng (Saragih, 2008).
2. Komposisi kimia substrat
Kandungan unsur-unsur dalam substrat seperti carbon, silicon, mangan dan phosphor akan menentukan karakteristik lapisan galvanis yang dihasilkan seperti ketebalan, penampakan, dan kegetasan lapisan. Komposisi kimia substrat yang disarankan untuk digalvanisasi celup panas adalah dengan kandungan komposisi C < 0.35%, P< 0.05%, Mn < 1.35%, Si< 0.05%. Diantara unsur-unsur paduan yang terdapat pada substrat, silicon mempunyai pengaruh paling
besar terhadap ketebalan lapisan galvanis. Kadar silicon pada 0,03%-0,15% dan >0,25% Si menyebabkan adanya Efek Sandelin. Efek Sandelin yaitu jika Si bereaksi dengan Zn akan membentuk lapisan FeZn yang tebal namun bersifat rapuh sehingga mudah retak. Ketebalan lapisan FeZn yang terbentuk menurunkan efisiensi Hot dip galvanizing karena memerlukan banyak seng sehingga biaya yang diperlukan semakin besar pula.
3. Temperatur seng cair
Temperatur yang biasa digunakan dalam proses galvanisasi umumnya berkisar antara 445o-465oC. Temperatur maksimum untuk proses galvanisasi celup panas disarankan tidak melebihi 480oC. Pada temperatur diatas 480oC lapisan paduan intermetalik FeZn yang dihasilkan menjadi tidak rata (non-adherant crystal) dan memungkinkan proses difusi secara terus berjalan hingga menembus logam dasar. Temperatur yang terlalu tinggi juga dapat mempercepat kerusakan bak galvanis disamping pemborosan energi (Saragih, 2008).
Gambar 2.14. Diagaram fasa Zn-Fe (Bicao,2007)
Peningkatan temperatur akan berpengaruh terhadap fluiditas seng cair. Pada temperatur 445o-465oC, pertumbuhan ketebalan lapisan paduan merupakan fungsi linier dari waktu reaksi, tetapi hubungan ini hanya berlaku sampai temperatur 480oC. Pada temperatur 490o-520oC hubungan antara laju pertumbuhan lapisan paduan dan waktu reaksi merupakan fungsi parabolik. Dari penelitian sebelumnya dinyatakan bahwa lapisan zeta akan meningkat seiring bertambahnya kenaikan temperatur. Pemisahan elemen paduan pada batas fase zeta dihasilkan dari gabungan bagian liquid yang mana akan mencegah hasil gabungan yang koheren dan padat. Dari penelitian tersebut dikatakan bahwa tahap pertumbuhan lapisan coating yang tercepat tejadi pada temperatur 480oC. pertumbuhan cepat ini tidak diinginkan karena pada temperatur ini fase zeta akan tidak koheren dan mudah terlepas (Bicao, 2007). Perbedaan fasa yang terbentuk pada temperatur tertentu dapat dilihat pada diagram fasa Zn-Fe gambar 2.14. diatas.
4. Waktu Pencelupan
Waktu pencelupan umumnya antara 1-5 menit. Pada menit awal ketebalan lapisan meningkat dengan cepat kemudian laju pertumbuhan lapisan menurun dengan berjalannya waktu sampai akhirnya sangat lambat. Selain lama pencelupan, ketebalan lapisan intermetalik dalam lapisan galvanis dipengaruhi juga oleh kandungan silicon dalam baja yang akan digalvanisasi. Waktu pencelupan baja dengan
kandungan silicon tinggi harus dibatasi. Hal ini untuk mencegah pertumbuhan lapisan intermetalik yang berlebihan. Untuk baja yang panjang waktu pencelupan harus diatur sedemikian rupa sehingga gradient waktu pencelupan antara bagian awal yang tercelup dan bagian akhir tidak terlalu signifikan. Perbedaan lama waktu pencelupan yang signifikan akan berpengaruh pada keseragaman lapisan yang dihasilkan. Waktu pencelupan pada temperatur 450oC akan memberikan perbedaan yang besar pada ketebalan lapisan seiiring lama waktu pencelupannya. Hal ini dapat ditunjukkan pada gambar 2.15 dibawah ini.
Gambar 2.15. grafik ketebalan pelapis pada fungsi temperatur (Bicao, 2007)
5. Laju pengangkatan dari Bak Galvanis
Laju pengangkatan baja dari bak galvanizing hanya berpengaruh pada ketebalan fasa η (Zn murni) yang terdapat pada lapisan terluar. Tebal lapisan η (Zn murni) menentukan efisiensi produk. Laju pengangkatan optimal untuk hampir semua jenis material adalah 1,45 m/menit (Sulistijono, 2003). 6. Pengaruh Unsur-Unsur Tambahan
Penambahan unsur-unsur pada seng cair dimaksudkan untuk memperbaiki kualitas seng. Aluminium akan membentuk lapisan oksida tipis di permukaan. Unsur Ni akan mengendapkan dross, sedangkan Pb mengangkat dross pada permukaan seng cair. Penambahan unsur Bi akan memperpanjang laju pembekuan. Brightness hasil lapisan diperoleh dari unsur Sn dengan kadar minimal 0,05%.
II.ANALISADATA
A. Penentuan Komposisi Bahan dengan Uji Spektrometri Telah dilakukan pengujian spektrometri pada sampel baja ASTM A606 Corrosion Resistance Low Alloy Steel yang diperoleh dari studi kasus PT PJB UP Gresik Unit 1. Pengujian ini bertujuan untuk mengetahui komposisi kimia yang terkandung didalam sampel.
Tabel 4.1. Hasil uji komposisi ASTM A606 komposisi kadar pengujian max (%) kadar ASTM max (%)
C 0.054 0.26 Si 0.009 0 Mn 0.821 1.3 P 0.009 0 S 0.001 0.06 Cu 0 0 Ni 0 0 Cr 0.006 0 Mo 0.013 0 V 0 0 Ti 0 0 Al 0.029 0 B 0 0 Nb 0.016 0 Co 0 0 Fe 98.2071 0
Hasil pengujian menunjukkan kadar unsur Si yang mempunyai pengaruh terhadap hot dip galvanizing ternyata mempunyai kadar yang sangat kecil yaitu 0.009%. Kadar Si 0,03% - 0,15% dan >0,25% Si pada baja akan menyebabkan adanya efek sandelin. Efek sandelin yaitu jika Si bereaksi dengan Zn akan membentuk lapisan FeZn yang tebal namun bersifat rapuh sehingga mudah retak. Ketebalan lapisan FeZn yang terbentuk menurunkan efisiensi Hot dip galvanizing karena memerlukan banyak seng sehingga biaya yang diperlukan semakin besar pula. Hal ini menunjukkan bahwa substrat tidak mempunyai pengaruh yang besar terhadap ketebalan lapisan
B. Pengukuran Ketebalan Lapisan 1. Analisa Ketebalan Lapisan
Pengukuran ketebalan dilakukan untuk mengetahui tebal lapisan yang terbentuk hasil Hot dip galvanizing dengan parameter lama pencelupan dan temperatur logam cair. Langkah pertama yang dilakukan adalah menentukan sembilan titik uji pada sampel dengan tujuan untuk mempermudah dalam proses pengujian untuk setiap sampel. Skema titik yang ditentukan pada sampel dapat dilihat pada gambar 4.1 dibawah ini.
Gambar 4.1. penentuan titik uji pada tiap sampel a.bagian depan b.bagian
Gambar 4.2. kurva ketebalan lapisan yang terbentuk akibat parameter lama
celup dan temperatur logam cair (Zn)
Hasil pengukuran memperlihatkan bahwa ketebalan lapisan pada daerah normal sangat dipengaruhi oleh lama pencelupan, hal ini ditunjukkan pada gambar 4.2. Sampel dengan parameter lama pencelupan 3 menit 445 oC mempunyai ketebalan 80.5 μm meningkat 7 μm pada lama pencelupan 5 menit menjadi 87.5 μm dan meningkat lagi sebesar 6.5 μm menjadi 94 μm pada 7 menit lama pencelupan. Peningkatan juga terjadi pada sampel dengan temperatur logam cair 455 oC dimana lama celup 3 menit menghasilkan ketebalan sebesar 82.5 μm dan meningkat sebesar 38 μm menjadi 110.5 μm dan terus meningkat sebesar 120 μm menjadi 203.5 μm. Perbedaan temperatur juga mempengaruhi ketebalan lapisan, hal ini dibuktikan dengan ketebalan awal yang diperoleh antara temperatur 445oC dan 455oC berbeda. Hasil ini sesuai dengan hasil penelitian yang dilakukan oleh Bicao tahun 2007 dimana temperatur logam cair pada proses hot dip galvanizing sangat berpengaruh terhadap ketebalan lapisan yang terbentuk, ketebalan lapisan akan terus meningkat dan akan memperoleh ketebalan maksimal pada temperatur 480oC dan selanjutnya akan turun.
2. Penentuan Berat Lapisan
Berat lapisan yang terbentuk ditentukan dari penimbangan awal sebelum proses hot dip galvanizing dan sesudah proses hot dip galvanizing. Hasil dari penimbangan dapat dilihat pada gambar 4.4 dibawah ini.
Gambar 4.5. kurva berat lapisan yang terbentuk akibat parameter lama celup
dan temperatur logam cair (Zn) dibandingkan dengan tebal lapisan yang terbentuk
Hasil penetuan berat lapisan dari penimbangan berat awal dan akhir jika dibandingkan dengan tebal lapisan menunjukkan bahwa temperatur sangat mempengaruhi pertambahan berat lapisan. Pada gambar 4.5 terlihat bahwa temperatur 455 oC menunjukkan peningkatan berat yang sangat besar, mulai terukur 1.6046 g pada waktu pencelupan 3 menit meningkat menjadi 2.325 g pada waktu pencelupan 5 menit dan meningkat sangat tinggi menjadi 2.7181 g pada waktu pencelupan 7 menit. Sedangkan pada temperatur 445 oC menunjukkan peningkatan berat yang rendah, hal ini ditunjukkan dengan nilai berat awal yang terukur pada waktu pencelupan 3 menit sebesar 1.4700 g. Nilai ini hampir sama dengan waktu pencelupan 3 menit pada 455 oC. peningkatan berat pada temperatur 445 oC hanya meningkat menjadi 1.8765 g pada wktu pencelupan 5 menit dan meningkat menjadi 2.2190 g pada waktu pencelupan 7 menit.
4.1.Hasil Pengujian XRD
Pengujian ini bertujuan untuk mengetahui fasa pembentuk lapisan sampel. Pada pengujian ini dilakukan pada permukaan terluar sampel, penampang sampel, dan produk korosi pada sampel. Hasil XRD lapisan terluar sampel
Gambar 4.7. pola XRD untuk permukaaan terluar sampel 5 menit 445 oC
sebelum diuji asam sulfat
ZnO merupakan senyawa oksida seng yang paling tidak diinginkan. Hal ini disebabkan ZnO mempunyai ketahanan korosi paling rendah dibanding produk-produk korosi yang mungkin terbentuk antara seng dan lingkungannya (Nasoetion, 2005). Unsur Zn juga teridentifikasi pada sampel 5 menit 445 oC pada 31.4361 dengan intensitas 2.12. Unsur Zn teridentifikasi dikarenakan mengelupasnya lapisan ZnO saat proses preparasi sampel.
Pengujian XRD juga dilakukan pada sampel 5 menit 445 oC yang telah dilakukan uji korosi. Pengujian pada sampel ini bertujuan untuk mengetahui produk korosi yang masih bisa menempel pada logam setelah dicelupkan kedalam larutan asam H2SO4 0.05 molar selama 4 jam.
Hasil pengujian XRD pada sampel yang telah diuji asam menunjukkan adanya fasa FeS pada sudut 44.7591 pada puncak tertinggi. Hasil ini sesuai dengan prediksi bahwa akan terbentuk produk korosi pada saat proses pencelupan kedalam asam sulfat.
Hasil pengujian XRD pada sisi cross section sampel menunjukkan adanya unsur Fe pada sudut 44.6231 pada puncak tertinggi. Kemudian pada puncak kedua menunjukkan adanya unsur FeZn pada sudut 38.4405 dan pada puncak ketiga menunjukkan adanya unsure Zn pada sudut 43.1999. Hasil ini menunjukkan bahwa lapisan Zn telah terbentuk dengan adanya unsure Zn yang teridentifikasi. fasa FeZn yang merupakan fasa dari hot dip galvanizing dapat teridentifikasi pada puncak ketiga dikarenakan lapisan FeZn sangat tipis. C. Pengukuran Kekasaran Permukaan Lapisan
Gambar 4.11. kurva nilai kekasaran permukaan sampel
Hasil dari pengukuran kekasaran menunjukkan perbedaan nilai kekasaran yang tidak terlalu signifikan. Sampel yang terdiri dari material substrat yang sama komposisinya menyebabkan nilai perbedaan ini tidak terlalu jauh terlihat dari nilai sampel 1-6 diperoleh nilai antara 0.62-1.275 μm. Nilai ini masih dalam batasan wajar dimana telah disebutkan Jack (1987) dalam bukunya bahwa nilai kekasaran untuk baja galvanis adalah maksimal sebesar 150 μm. Nilai kekasaran pada air heater dapat menentukan degradasi temperatur kerja air heater. Seperti disebutkan pada penelitian Sarit pada tahun 2011 bahwa semakin halus permukaan heater sekitar (Ra) 0.387 μm maka akan semakin cepat menurunkan temperatur kerja heater daripada permukaan dengan nilai (Ra) 1.15 μm. Kekasaran memiliki hubungan laju korosi karena kekasaran merupakan gambaran permukaan yang digambarkan dengan puncak dan lembah yang dapat dituliskan dalam grafik sebagai nilai kekasaran. Puncak dan lembah tersebut akan memungkinkan menghambat fluida yang mengalir pada permukaan sehingga fluida akan melekat pada permukaan dan menyebabkan korosi.
D. Pengamatan Visual Menggunakan Mikroskop Optik
Gambar 4.12. Lapisan hasil Hot dip galvanizing 3 menit, 445oC
Gambar 4.13. Lapisan hasil Hot dip galvanizing 3 menit, 455oC
Gambar 4.14. Lapisan hasil Hot dip galvanizing 5 menit, 445oC
Gambar 4.15. Lapisan hasil Hot dip galvanizing 5 menit, 455oC
Gambar 4.16. Lapisan hasil Hot dip galvanizing 7 menit, 445oC
Gambar 4.17. Lapisan hasil Hot dip galvanizing 7 menit, 455oC
Dari gambar penampang melintang lapisan hasil Hot dip galvanizing terlihat adanya fasa Dzeta (ξ), Delta (δ) dan Gamma (Γ). Fasa-fasa tersebut lebih mudah teridentifikasi pada hasil Hot dip galvanizing dengan parameter 3 menit 455oC karena memiliki ketebalan yang cukup. Lapisan hasil
Hot dip galvanizing dalam lelehan seng terbentuk melalui mekanisme interdifusi atom-atom logam pelapis Zn ke dalam kisi-kisi atom logam Fe dan atom-atom Fe ke dalam kisi-kisi atom logam Zn. Saat baja kontak dengan lelehan seng, yang pertama-tama terbentuk adalah fasa gamma, diikuti delta kemudian dzeta dan saat baja diangkat dari lelehan seng terbentuk fasa etta yang merupakan seng hampir murni. E.Pengujian Micro Hardness
Pengujian ini bertujuan untuk mengetahui nilai kekerasan pada setiap fasa yang terbentuk hasil hot dip galvanizing.
Gambar 4.19. grafik hasil uji kekerasan tiap sampel
Hasil uji micro hardness dengan beban 1 kg dari setiap sampel menunjukkan nilai kekerasan tertinggi terletak pada fasa delta dengan range antara 225,9 VHN sampai 290.1 VHN. Fasa delta memiliki nilai kekerasan yang tinggi karena memiliki kandungan Fe yang tinggi daripada fasa yang lain. Sedangkan nilai kekerasan fasa dzeta terletak antara range 102.9 VHN sampai 136.9 VHN. Fasa ini cenderung lebih lunak karena mengandung lebih sedikit Fe. Fasa eta atau fasa dengan kandungan Zn 99% memiliki nilai kekerasan antara 48.2 VHN sampai 68.2 VHN. Fasa ini memiliki kekerasan yang paling rendah karena sifat mekanik dari Zn yang ulet. F. Pengujian Imersi Larutan Asam
Gambar 4.21. kurva nilai corrosion rate pengujian imersi larutan asam
Pada gambar 4.21 didapatkan nilai laju korosi dari setiap sampel. Sampel dengan parameter 3 menit 445oC memiliki laju korosi sebesar 2.591 mm/year, sampel dengan parameter 5 menit 455 oC mengalami penurunan laju korosi menjadi 1.579 mm/year dan mengalami kenaikan lagi menjadi 2.543 mm/year pada parameter 7 menit 445oC. hasil ini mengidentifikasikan bahwa parameter yang memiliki nilai laju korosi terendah pada temperatur 455 oC adalah sampel dengan parameter 5 menit 445oC. Sedangkan sampel dengan
parameter 3 menit 455oC memiliki laju korosi sebesar 1.7 mm/year dan mengalami penurunan nilai laju korosi menjadi 0.571 mm/year pada parameter 5 menit 455oC lalu mengalami kenaikan lagi pada parameter 7 menit 455oC menjadi 0.753 mm/year. hasil ini mengidentifikasikan bahwa parameter yang memiliki nilai laju korosi terendah adalah sampel dengan parameter 5 menit 455oC.
Gambar 4.22 Grafik perbandingan sampel yang terproteksi dengan yang
tidak terproteksi.
Hasil perbandingan pada gambar 4.22 menunjukkan bahwa logam substrat sudah memiliki sistem proteksi sendiri seperti yang telah disebutkan dalam standart ASTM A 606. Sifat proteksi ini didapatkan dari unsur paduan Mn yang dimana telah disebutkan Sulistijono pada tahun 1999 bahwa unsur Mn mengurangi kecendrungan terjadinya hot shortness yang ditimbulkan oleh sulfur. Mn mencegah terbentuknya FeS yang membentuk eutektik dengan Fe. Terjadinya hot shortness ini akan menimbulkan kegetasan dalam Fe sehingga muncul sebagai produk korosi.
V.KESIMPULAN/RINGKASAN
Dari hasil penelitian yang dilakukan dapat disimpulkan hal-hal berikut ini :
1. Variasi lama pencelupan dan temperatur logam cair mempengaruhi peningkatan ketebalan dan berat lapisan. Semakin lama waktu pencelupan dan semakin tinggi temperaturnya maka akan semakin tebal lapisan yang terbentuk serta berat lapisan akan meningkat. Kenaikan temperatur yang tinggi juga mempengaruhi besar butiran fasa zeta yang terbentuk.
2. Parameter yang memiliki efektifitas perlindungan dilingkungan korosif dan karakteristik lapisan yang baik adalah parameter 5 menit 455oC. Parameter ini memiliki nilai laju korosi yang paling rendah sebesar 0.571 mm/year dan memiliki ketebalan sebesar 110.5μm yang tidak terlalu jauh dari ketebalan terendah yaitu 80.5 μm.
UCAPAN TERIMA KASIH
Penulis mengucapkan terima kasih terhadap semua pihak baik dari Jurusan Teknik Material dan Metalurgi maupun dari PT.Pertamina EP Field Subang yang telah mendukung dan membantu pengerjaan penelitian ini.
DAFTARPUSTAKA
1. Anonim. 2002. Standar Specification for Zinc (HDG) Coating on Iron and Steel Product. ASTM A123, Annual Book ASTM Standard.
2. Anonim. 2003. Standard Practice for Preparing, Cleaning, and Evaluating Corrosion Test Specimens. ASTM G1, Annual Book ASTM Standard.
3. Anonim. 2004. Galvanizing for Corrosion Prevention, A Guide to Specifying and Inspecting Hot-Dip Galvanized Reinforcing Steel.American Galvanizers Association. 4. Anonim. 2004. Standard Practice for Laboratory
Immersion Corrosion Testing of Metals. ASTM G31, Annual Book ASTM Standard.
5. Anonim. 2007. Hot Dip Galvanizing. NACE Chapter 28, Annual Book NACE Standard.
6. Anonim. Ljungstrom Air Preheaters Instruction Books. Gadelius.
7. Anonim, 2004. Hot-Dip Galvanizing for Corrosion Prevention. Annual Book American Galvanizers Association. USA.
8. 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.
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.
10. Bicao , Peng, dkk. 2007. Effects of zinc bath temperature on the coatings of hot-dip galvanizing . China.
11. Evett, Jack B, dkk. 1987. Fundamentals of Fluids Mechanis. New York.
12. Fontana Mars, G.1987. Corrosion Engineering, Second edition, McGraw Hill International Book Company. 13. Golozar, M.A, dkk. 2007. Effect of Coating Thickness on
Modifying The Texture and Corrosion Performance of Hot-Dip Galvanized Coatings. Iran
14. Golozar, M.A, dkk. 2007. On Texture, Corrosion Resistance and Morphology of Hot Dip Galvanized Zinc Coatings. Iran
15. Loren Butarbutar, sofia, dkk. 2010. Analisis Mekanisme Pengaruh Inhibitor SISKEM pada Material Baja Karbon. Serpong: BATAN.
16. Nasoetion, Ronald;Jesse GPN;Ricky Ridwa. 2005. Ketahanan Korosi Lapisan Zn dan NiZn Hasil Proses Elektroplating. Serpong:LIPI.
17. Peng, Shu, dkk. 2010. Morphology and Antimony Segregation of Spangles on Batch Hot-Dip Galvanized Coating.China
18.
Rosemont, IL. 2011.
Recent Regenerative Airheater
Improvements at HECO Kahe Point, Oahu
;
Section
6D: Innovations of Maintenance Technologies and
Practices.
Electric Power Conference: Oahu.
19. Saragih, K.Kardi. 2008. Degradasi lapisan galvanis bajaressing pada menara SUTET di Jawa Barat akibat
korosi dan kemungkinan untuk di
regalvanisasi.Bandung:Institut Teknologi Bandung.
20. Sriyono, Djoko, dkk. 2007. Menuju Redesign Air Heater. Media Pustaka:Gresik.
21. Suharlinah, Lien. 2008. Kerusakan akibat Korosi pada Komponen Baja Jembatan. Badan Penelitian dan Pengembangan, Departemen Pekerjaan Umum.
22. Sulistijono.2000. Diktat Korosi dan Analisa Kegagalan. Surabaya: ITS.
23. Trethewey, KR. dan Chamberlain, J. 1991. Korosi untuk Mahasiswa dan Rekayasawan. Jakarta : PT. Gramedia Pustaka Utama.
24. Yuan, Mei-rong, dkk. 2011. Self healing ability of silicate conversion coatings on hot dip galvanized steels. China.
