STUDI KASUS LAJU KOROSI BAJA G550 PADA ATMOSFER LAUT DAN DARATAN

(1)

STUDI KASUS LAJU KOROSI BAJA G550 PADA ATMOSFER LAUT DAN DARATAN

Disusun untuk memenuhi syarat menyelesaikan studi Jenjang Strata 1 Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknologi Industri Institut Sains & Teknologi AKPRIND

Yogyakarta

Disusun oleh :

AMRI PRAYOGA 151.03.1021

LEMBR PENGESAHAN BAHASANESIA

JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI INSTITUT SAINS & TEKNOLOGI AKPRIND

YOGYAKARTA

2020

(2)

(3)

(4)

(5)

v

“Jangan engkau bersedih, sesungguhnya Allah bersama kita” (Q.S. At- Taubah:40)

“Sesungguhnya Allah tidak akan mengubah keadaan suatu kaum sebelum mereka mengubah keadaan diri mereka sendiri” (Q.S. Ar-ra’d:11)

“Aku sudah pernah merasakan kepahitan dalam hidup dan yang paling pahit ialah berharap pada manusia” (Ali bin Abi Thalib)

(6)

vi

Puji dan Syukur penulis panjatkan atas kehadirat ALLAH SWT karena telah memberikan Rahmat dan segala Hidayah-Nya sehingga Skripsi ini dapat terselesaikan, serta tak lupa pula sholawat serta salam selalu tercurah kepada manusia paling mulia yaitu Nabi Muhammad SAW, dan saya persembahkan skripsi ini untuk :

1. Kedua orang tua “Bapak dan Ibu” yang selalu memberi doa dan dukungan yang tak terhingga atas selesai kuliah yang ditempuh.

2. Istri tercinta yang selalu setia menemani setiap perjuangan dalam menyelesaikan segala aktifitas sampai terselesainya tugas skripsi ini.

3. Ayah dan Ibu mertua yang telah memberi dukungan dan do’a yang terbaik.

4. Kepada temen-temen khususnya Teknik Mesin Angkatan 2015 salam Solidarity M solver semoga selalu diberi kelancaran dalam segala hal.

5. Kampus tercinta Institut Sains dan Teknologi AKPRIND Yogyakarta 6. Serta kepada semua yang ikut membantu dalam menyelesaikan kuliah

sampai lulus yang tidak bisa saya sebutkan satu persatu, semoga kita sukses semua dunia sampai akhirat. Aamiin

(7)

vii

Puji dan syukur kehadirat Allah SWT atas rahmat, taufiq, ridho dan hidayah-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan laporan skripsi dengan judul “STUDI KASUS LAJU KOROSI BAJA G550 PADA ATMOSFER LAUT DAN DARATAN” ini dengan baik dan lancar. Laporan skripsi ini merupakan salah satu syarat untuk menyelesaikan pendidikan Strata-1 pada Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknologi Industri, Institut Sains & Teknologi AKPRIND Yogyakarta.

Dalam penyusunan skripsi ini banyak pihak yang telah membantu baik secara langsung maupun tidak langsung, sehingga penulis menyampaikan terimakasih pada:

1. Kedua orang tua yang telah membimbing dan mendoakan.

2. Bapak Dr. Ir. Amir Hamzah, M.T. selaku Rektor Institut Sains dan Teknologi AKPRIND Yogyakarta.

3. Bapak Dr. Ir. Toto Rusianto, M.T. selaku dekan FTI selaku Rektor Institut Sains dan Teknologi AKPRIND Yogyakarta.

4. Ibu Nidia Lestari, S.T, M.Eng selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin.

5. Bapak Ir. Bambang Wahyu S., M.Eng. selaku dosen pembimbing 1.

6. Bapak Ir. H. Saiful Huda, MT., ME selaku dosen pembimbing 2.

7. Bapak dan Ibu dosen selaku pengajar di kampus Institut Sains dan Teknologi AKPRIND Yogyakarta.

8. Seluruh teman-teman Jurusan Teknik Mesin Institut Sains dan Teknologi AKPRIND Yogyakarta.

9. Semua pihak yang terkait dalam pembuatan laporan ini baik secara langsung maupun tidak langsung.

(8)

viii

saran yang bersifat membangun dari semua pihak merupakan masukan yang sangat berguna bagi penulis untuk memperbaiki dan menyempurnakan penulisan yang akan datang.

Akhir kata penulis berharap semoga Laporan Skripsi ini dapat bermanfaat dan dapat digunakan sebagai tambahan ilmu dan pengetahuan untuk pembaca.

Penulis

Amri Prayoga

.

(9)

ix

COVER ... i

HALAMAN PENGESAHAN ... ii

PERNYATAAN KEASLIAN TUGAS AKHIR ... iii

HALAMAN PENGUJI ... iv

MOTTO ... v

HALAMAN PERSEMBAHAN ... vi

KATA PENGANTAR ... vii

DAFTAR ISI ... ix

DAFTAR GAMBAR ... xiii

DAFTAR GRAFIK ... xv

DAFTAR TABEL ... xvi

ABSTRACT & INTISARI ... xvii

BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang ... 1

1.2 Rumusan Masalah ... 1

1.3 Batasan masalah... 2

1.4 Tujuan Penelitian ... 2

1.5 Manfaat Penelitian ... 2

BAB II LANDASAN TEORI 2.1 Tinjauan Pustaka ... 4

2.2 Teori Dasar Korosi ... 5

2.2.1 Atom ... 6

2.2.2 Ion ... 9

2.2.3 Mekanisme Korosi ... 10

2.2.4 Reaksi Elektrokimia ... 11

2.2.5 Ikatan Logam ... 12

(10)

x

2.3 Metode Kehilangan Berat ... 22

2.4 Cara – Cara Pengendalian Korosi ... 23

2.4.1 Proteksi Katodik... 24

2.4.2 Inhibitor... 25

2.4.3 Mengubah Kondisi Lingkungan ... 26

2.4.4 Pengendalian Melalui Rancangan ... 26

2.4.5 Coating atau Paining ... 26

2.4.6 Pemilihan Bahan ... 27

2.5 Baja (Steel)... 27

2.5.1 Pembuatan Baja dan Jenisnya ... 28

2.6 Baja Ringan G550... 31

2.6.1 Lapisan Antikarat Pada Baja G550 ... 32

BAB III METODE PENELITIAN 3.1 Metodologi Penelitian ... 36

3.2 Prosedur Percobaan ... 36

3.3 Diagram Alir Pengerjaan ... 38

3.4 Bahan Pengujian dan Alat Yang Digunakan ... 39

3.4.1 Bahan Yang Digunakan ... 39

3.4.2 Alat Yang Digunakan ... 41

3.5 Persiapan Alat dan Bahan ... 44

3.6 Prosedur Pengujian ... 44

3.6.1 Pembuatan Spesimen ... 44

3.6.2 Pembuatan Larutan Percobaan ... 45

3.6.3 Pengukuran Dengan Jangka Sorong ... 45

3.7 Percobaan ... 46

3.7.1 Pengukuran berat spesimen sebelum pengujian ... 46

3.7.2 Perendaman Spesimen ... 47

(11)

xi BAB IV ANALISA DATA

4.1 Hasil Perhitungan Laju Korosi ... 50 4.1.1 Perhitungan laju korosi perendaman 200 jam

dengan larutan NaCl ... 51 4.1.2 Perbandingan laju korosi rendaman NaCl

dan air biasa perendaman spesimen 200 jam ... 52 4.1.3 Perhitungan laju korosi perendaman 400 jam

dengan larutan NaCl ... 57 4.1.8 Perbandingan laju korosi rendaman NaCl dan air biasa

perendaman spesimen 800 jam ... 58 4.1.9 Perbandingan korosi baja G550 perendaman NaCl pada setiap

pengujian spesimen ... 59 4.1.10 Perbandingan laju korosi perendamanNaCl

pada setiap spesimen ... 59 4.1.11 Perbandingan korosi baja G550 perendaman air biasa pada setiap

pengujian spesimen ... 60 4.1.12 Perbandingan laju korosi rendaman air biasa

pada setiap spesimen ... 60 4.1.13 Perbandingan laju korosi baja G550 perendaman 200 jam,

(12)

xii

4.1.14 Perbandingan rata – rata hasil pengujian laju korosi

perendaman larutan NaCl dan air biasa ... 62

BAB VI KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan ... 64 5.2 Saran ... 65

(13)

xiii

Gambar 2.1 Struktur atom ...7

Gambar 2.2 Reaksi elektrokimia ...12

Gambar 2.3 Ikatan logam ...13

Gambar 2.4 Korosi seragam ...16

Gambar 2.5 Korosi erosi ...17

Gambar 2.6 Korosi galvanis ...17

Gambar 2.7 Korosi tegangan...18

Gambar 2.8 Korosi lelah ...19

Gambar 2.9 Korosi sumur ...20

Gambar 2.10 Korosi celah...21

Gambar 2.11 Korosi regangan ...22

Gambar 2.12 Prinsip proteksi katodik dengan metode anoda tumbal ...24

Gambar 2.13 Lapisan zincallum pada baja ...33

Gambar 2.14 Contoh hasil dari zink ...34

Gambar 3.1 Rangkaian prosedur percobaan ...37

Gambar 3.2 Diagram alir pengerjaan ...38

Gambar 3.3 Bahan pengujian baja G550 ...39

Gambar 3.4 Serbuk NaCl ...39

Gambar 3.5 Aquades ...40

Gambar 3.6 Air biasa/tawar ...40

Gambar 3.7 Gerinda tangan ...41

Gambar 3.8 Aquarium wadah pengujian ...41

(14)

xiv

Gambar 3.11 Bor listrik duduk...43

Gambar 3.12 Senar nilon...43

Gambar 3.13 Pemotongan baja G550 ...44

Gambar 3.14 Aquades dan NaCl ...45

Gambar 3.15 Jangka sorong analog ...46

Gambar 3.16 Penimbangan specimen dengan neraca analitik ...47

Gambar 3.17 Perendaman larutan NaCl...47

Gambar 3.18 Pengukuran dimensi spesimen ...48

(15)

xv

Grafik 4.1 Perbandingan laju korosi baja G550 perendaman

200 jam larutan NaCl dan air biasa ...52 Grafik 4.2 Perbandingan laju korosi baja G550 perendaman

800 jam larutan NaCl dan air biasa ...58 Grafik 4.5 Perbandingan laju korosi baja G550 rendaman

NaCl setiap spesimen ...59 Grafik 4.6 Perbandingan laju korosi baja G550 rendaman

Air biasa setiap spesimen ...60 Grafik 4.7 Grafik perbandingan rata – rata hasil pengujian

laju korosi perendaman larutan NaCl dan air biasa ...62

(16)

xvi

Tabel 2.1 Kerusakan material oleh korosi merata ...15

Tabel 2.2 Konstanta perhitungan laju korosi berdasarkan satuanya ...23

Tabel 3.1 Berat awal baja G550 ...49

Tabel 4.1 Laju korosi baja ringan larutan NaCl 200 jam ...51

Tabel 4.2 Laju korosi baja ringan air biasa 200 jam ...51

Tabel 4.3 Rata – rata laju korosi perendaman 200 jam ...52

Tabel 4.13 Tabel laju korosi baja G550 pada perendaman larutan NaCl ...59

Tabel 4.14 Tabel laju korosi baja G550 pada perendaman air biasa ...60

Tabel 4.15 Tabel laju korosi baja G550 pada perendaman larutan NaCl ...61

Tabel 4.16 Tabel laju korosi baja G550 pada perendaman air biasa ...61

(17)

xvii

innovations that have been made for roof truss, one of which is mild steel products that use G550 steel. This research will be made a test to test the corrosion resistance sutu by weight loss method. In this study, tests were made up to 800 hours for testing comparisons of each specimen made 5 comparisons to make it more effective when data collection. corrosion rate testing on G550 steel by soaking NaCl solution. At the 200 hour immersion the corrosion rate is 0.1471211 mpy, the 400 hour immersion is at a corrosion rate of 0.2489913 mpy, the 600 hour immersion is at a corrosion rate of 0.7152150 mpy, and at the 800 hour immersion the corrosion rate is 1.0729435 mpy and an average corrosion rate of 0.54606772 mpy is obtained. . Corrosion rate testing on G550 steel with ordinary water immersion. At the 200 hour immersion the corrosion rate is 0.0780207 mpy, the 400 hour immersion is 0.1186895 mpy, the 600 hour immersion corrosion rate is 0.1730031 mpy, and at the 800 hour immersion the corrosion rate is 0.2168964 mpy and the average corrosion rate is 0.14665242 mpy.

Keywords: G550 steel, Corrosion, ocean and land atmosphere.

INTISARI

Perkembangan teknologi semakin maju telah banyak sekali inovasi-inovasi yang telah dibuat untuk rangka atap rumah salah satunya produk baja ringan yang menggunakan baja G550. Pada penelitian ini akan dibuat suatu pengujian untuk menguji sutu ketahanan korosi dengan metode kehilangan berat. Pada penelitian ini dibuat pengujian sampai dengan 800 jam ntuk perbandingan pengujian dari setiap specimen dibuat 5 perbandingan supaya lebih efektif pada saat pengambilan data. pengujian laju korosi pada baja G550 dengan perendaman larutan NaCl. Pada perendaman 200 jam diperoleh nilai laju korosi 0.1471211 mpy, perendaman 400 jam diperoleh nilai laju korosi 0.2489913 mpy, perendaman 600 jam diperoleh nilai laju korosi 0.7152150 mpy, dan pada perendaman 800 jam diperoleh laju korosi 1.0729435 mpy serta diperoleh rata – rata laju korosi 0.54606772 mpy. Pengujian laju korosi pada baja G550 dengan perendaman air biasa pada perendaman 200 jam diperoleh nilai laju korosi 0.0780207 mpy, perendaman 400 jam diperoleh nilai laju korosi 0.1186895 mpy, perendaman 600 jam diperoleh nilai laju korosi 0.1730031 mpy, dan pada perendaman 800 jam diperoleh laju korosi 0.2168964 mpy serta diperoleh rata – rata laju korosi 0.14665242 mpy.

Kata Kunci: baja G550, Korosi, atmosfer laut dan darat.

(18)

1 BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Perkembangan teknologi semakin maju telah banyak sekali inovasi-inovasi yang telah dibuat untuk rangka atap rumah salah satunya produk baja ringan. Baja ringan adalah baja yang mempunyai kualitas tinggi dan ringan namun kekuatan baja tersebut tidak kalah dengan baja konvensional. Baja ringan adalah jenis baja G550. Pada studi yang akan di bahas yaitu adalah pengujian laju korosi yang akan di uji pada baja G550 yang berkaitan dengan bangunan-bangunan yang sudah banyak berdiri termasuk di daerah yang suhu udaranya atau lingkunganya yang bisa membuat suatu proses terjadinya korosi atau pengkaratan di lingkungan pantai atau bangunan yang dibuat di laut.

Indikator terjadinya kerusakan pada baja G550 didasarkan pada berapa lama baja tersebut digunakan sebagai rangka atap rumah atau bangunan dan seberapa kerusakan yang ditimbulkan oleh korosi tergantung dari jenis korosi dan laju korosinya. Perbedaan kondisi lingkungan mempengaruhi laju korosi yang akan di bahas seperti lingkungan di daerah pantai atau laut dan di daratan yang jauh dari laut. Sehingga pada kesempatan ini akan di angkat tema penelitian berupa studi kasus laju korosi baja G550 pada lingkungan atmosfer laut dan daratan.

1.2 Rumusan Masalah

Berdasarkan hal tersebut di atas, maka penelitian ini dilakukan untuk mengetahui kondisi lingkungan, yaitu :

1. Berapa nilai laju korosi pada baja G550 pada waktu tertentu dengan perendaman air larutan NaCl dengan kadar air laut dan air biasa?

(19)

2. Bagaimana laju korosi yang terjadi dan cara mengetahui nilai laju korosi tersebut?

1.3 Batasan Masalah

Batasan masalah pada studi kasus laju korosi pada baja ringan dengan metode perendaman NaCl dan air tawar, yaitu sebagai berikut:

1. Pengujian laju korosi skala laboratorium untuk mengetahui laju korosi baja ringan.

2. Media korosi berupa Larutan NaCl dan air biasa.

3. Ukuran benda uji 50mm x 30mm

4. Penelitian ini hanya membahas laju korosi metode kehilangan berat 5. Perlakuan yang dilakukan antara lain;

a. Direndam kedalam larutan NaCl b. Direndan kedalam air biasa

1.4 Tujuan Penelitian

Tujuan studi kasus laju korosi pada baja G550, yaitu sebagai berikut :

1. Mengetahui nilai laju korosi pada baja G550 pada waktu tertentu dengan perendaman kadar NaCl air laut dan air biasa.

2. Mengetahui pengaruh lingkungan terhadap laju korosi baja G550.

3. Mengetahui perbandingan laju korosi pada pengujian spesimen.

1.5 Manfaat Penelitian

Manfaat yang dapat diperoleh dengan melakukan studi kasus laju korosi pada baja G550, yaitu sebagai berikut :

(20)

1. Bagi Institut

Menjadi referensi untuk mahasiswa yang akan mengambil penelitian tentang laju korosi pada baja G550

2. Bagi Mahasiswa

a. Memberikan data awal untuk langkah pengendalian korosi pada baja G550 terkait lingkungannya guna menyelesaikan tugas akhir.

b. Meningkatkan pemahaman dan pengetahuan dalam pengendalian laju korosi pada baja G550.

(21)

4 BAB II LANDASAN TEORI

2.1 Tinjauan Pustaka

Rusianto T. (2008) penurunan mutu logam tidak hanya melibatkan reaksi kimia namun juga reaksi elektrokimia, yakni antara bahan terjadi perpindahan elektron. Karena elektron adalah partikel yang bermuatan negatif, maka pengangkutanya menimbulkan arus listrik sehingga reaksi demikian dipengaruhi oleh potensial listrik. Sedangkan lingkungan adalah sebutan paling mudah untuk memaksudkan semua unsur disekitar logam terkorosi pada saat reaksi berlangsung.

Surbakti Y. C. (2017) Korosi adalah kerusakan atau degradasi logam akibat reaksi dengan lingkungan yang korosif. Korosi dapat juga diartikan sebagai serangan yang merusak logam karena logam bereaksi secara kimia atau elektrokimia dengan lingkungan. Korosi atau secara awam lebih dikenal dengan istilah pengkaratan merupakan fenomena kimia pada bahan-bahan logam diberbagai macam kondisi lingkungan. Penyelidikan tentang sistim elektrokimia telah banyak membantu menjelaskan mengenai korosi ini, yaitu reaksi kimia antara logam dengan zat-zat yang ada di sekitarnya atau dengan partikel-partikel lain yang ada di dalam matrik logam itu sendiri.

Hutauruk F. Y. (2017) Korosi adalah penurunan kualitas yang disebabkan oleh reaksi kimia bahan logam dengan unsur-unsur lain yang terdapat di alam.

Laju korosi bergantung pada suhu, konsentrasi reaktan, jumlah mula-mula partikel (massa) logam, dan faktor mekanik seperti tegangan. Korosi dapat dianggap sebagai proses balik dari pemurnian logam atau ekstraksi. Pada umumnya logam

(22)

yang terdapat di alam berbentuk senyawa, seperti senyawa oksida, sulfida, karbonat, dan silika.

2.2 Teori Dasar Korosi

Korosi (corrosion) adalah serangan yang merusak dan mengakibatkan penurunan mutu logam akibat reaksi kimia dan elektrokimia dengan lingkunganya. Penurunan mutu logam oleh efek fisik seperti erosi (erosion), aus (wear) tidak dapat disebut sebagai korosi. Korosi terjadi apabila penurunan mutu logam oleh efek fisik disertai dengan serangan kimia terhadap logam tersebut.

Dari definisi korosi ataupun karat dapat ditarik kesimpulan bahwa :

1. Korosi berkaitan dengan logam, baik ferro (besi) atau non ferro (alumunium, tembaga, seng, timah hitam, timah putih).

2. Korosi adalah proses yang merugikan dan sangat tidak diinginkan karena berkaitan dengan degradasi kualitas logam.

3. Degradasi kualitas logam bukan hanya diakibatkan oleh reaksi kimia namun melibatkan reaksi elektrokimia.

4. Reaksi kimia dan reaksi elektrokimia terjadi antara logam dengan lingkunganya, lingkungan adalah semua unsur yang berada disekitar logam.

Reaksi elektrokimia yang terjadi pada proses korosi adalah reaksi yang melibatkan perpindahan elektron antara suatu logam dengan berbagai zat dilingkungannya. Biasanya kita dapat mengenali daerah-daerah pada permukaan logam yang terkorosi tempat reaksi-reaksi anoda dan katoda berlangsung, dan daerah daerah ini disebut anoda dan katoda, empat komponen penting dalam sel ini adalah :

(23)

1. Anoda, anoda biasanya terkorosi dengan melepaskan elektron-elektron dari atom-atom logam netral untuk membentuk ion-ion bersangkutan.

Reaksi korosi suatu logam biasanya dinyatakan dalam persamaan sederhana.

2. Katoda, katoda biasanya tidak mengalami korosi, menangkap elektron- elektron dari atom-atom logam untuk membentuk ion-ion bersangkutan.

3. Elektrolit, istilah ini diberikan pada larutan, yang dalam hal ini harus bersifat menghantarkan listrik. Air sangat murni biasanya dianggap bukan elektrolit, namun dalam kehidupan sehari-hari lingkungan berair dianggap memiliki konduktivitas yang cukup sebagai elektrolit.

4. Hubungan listrik, antara anoda dan katoda harus terdapat kontak listrik agar arus dalam sel korosi dapat mengalir. Hubungan secara fisik tidak diperlukan bila anoda dan katoda merupakan bagian logam yang sama.

Reaksi korosi dilingkungan air dapat dianggap tidak berbeda dengan sel korosi basah sederhana. Bahkan, meskipun sel itu merupakan bagian dari permukaan logam yang sama, anoda dan katoda biasanya dapat dibedakan.

2.2.1 ATOM

Atom adalah partikel terkecil suatu zat yang tidak dapat dipecah lagi atau dibagi-bagi lagi. Kata atom berasal dari kata Yunani atomos, artinya tidak dapat dibagi-bagi lagi. Teori tentang atom pertama kali dikemukakan oleh ahli filsafat Yunani, Leukippos (Leucippus) dan Demokritus (Democritus) pada abad ke-4 sebelum Masehi (400-370) SM). Pada masa itu terdapat pendapat lain dikemukakan filsuf terkenal, Aristoteles (384-332 SM) bahwa materi dapat dibagi

(24)

terus-menerus tanpa batas. Namun kemudian pada abad ke-18 banyak ahli kimia lebih menerima pendapat Leukippos dan Demokritus dari teori Aristoteles.

Berikut adalah teori atom Dalton berpendapat yaitu :

1. Atom merupakan bagian terkecil materi, tidak dapat dibagi-bagi lagi dengan reaksi kimia biasa.

2. Atom digambarkan sebagai bola pejal yang sangat kecil. Suatu unsur memiliki atom-atom yang identik dan berbeda dengan unsur lain.

3. Atom tidak dapat dipecah menjadi partikel yang lebih kecil dengan sifat yang sama.

4. Atom-atom bergabung membentuk senyawa dengan perbandingan bilangan bulat dan sederhana. Misalnya air terdiri atas atom-atom hidrogen dan atom-atom oksigen.

5. Reaksi kimia merupakan pemisahan, penggabungan, atau penyusunan kembali dari atom-atom, sehingga atom tidak dapat diciptakan atau dimusnahkan.

`Gambar 2.1 Struktur atom (perpusku.com) a. Proton

Pengertian proton adalah partikel subatomik bermuatan positif yang menempel pada inti atom Golstein pada tahun 1886 membuat alat yang mirip tabung crookes. Katoda dibuat berlubang dan diletakkan agak ke

(25)

dalam. Tabung diisi gas hidrogen bertekanan rendah. Setelah dialirkan listrik menghasilkan dua macam sinar, yaitu sinar katoda yang bergerak dari katoda ke anoda, dan sinar yang bergerak ke katoda dan sebagian masuk ke dalam lubang sehingga disebut sinar saluran. Sinar saluran ini bermuatan positif, karena itu disebut sinar positif. Sinar positif ini lalu disebut proton. Massa proton 1.67𝑥10⁻²⁴ g (1.836 x massa elektron).

b. Elektron

Elektron adalah partikel subatomik yang bermuatan negatif dan umumnya ditulis dengan e-. Elektron tidak memiliki elemen dasar atau substruktur apapun yang diketahui, sehingga disebut juga sebagai partikel elementer.

c. Neutron

Pengertian neutron adalah partikel subatomik tidak bermuatan positif maupun negaitf yang menempel pada inti atom.

Selain elektron dan proton ada partikel lain, yaitu neutron. Neutron bermassa 1.6750𝑥10⁻²⁴ g dan tidak bermuatan alias netral. Neutron ditemukan James Chadwick pada tahun 1932. Chadwick membuktikan melalui percobaan menembak partikel alfa pada lempengan berilium.

d. Inti Atom (Nucleus)

Inti atom adalah bagian dari atom yang mempunyai nilai positif. Inti atom merupakan kumpulan dari dua jenis nucleus (partikel penyusun inti), yaitu proton bermuatan positif serta nutron tidak bermuatan (netral). Sebenarnya inti atom tersusun dari banyak partikel materi, tetapi yang paling berperan adalah proton dan neutron.

(26)

2.2.2 ION

Ion merupakan atom atau gabungan beberapa atom yang mempunyai muatan listrik positif atau negatif. Atom atau kumpulan atom yang memiliki muatan listrik positif disebut ion positif atau kation. Sedangkan, yang bermuatan listrik negatif disebut ion negatif atau anion.

a. Anion (−), berasal dari bahasa Yunani, yang berarti "naik" adalah ion dengan jumlah elektron lebih banyak daripada proton, menghasilkan muatan netto negatif (karena elektron bermuatan negatif dan proton bermuatan positif).

b. Kation (+), berasal dari bahasa Yunani, yang berarti "turun", adalah ion dengan jumlah elektron lebih sedikit daripada proton, memberikan muatan positif.

Elektron yang mengelilingi inti atom terus bergerak sambil berputar pada sumbunya. Akan tetapi, elektron dapat meninggalkan atom karena sesuatu hal, seperti pemanasan, medan listrik, dan medan magnet. Elektron yang keluar dari suatu atom dapat masuk ke atom lainnya. Akibatnya, atom yang kehilangan elektron akan menjadi atom yang bermuatan listrik positif karena jumlah proton menjadi lebih besar daripada jumlah elektronnya, sedangkan atom yang kedatangan elektron menjadi atom bermuatan listrik negatif karena jumlah elektronnya melebihi jumlah protonnya.

Peristiwa terurainya suatu zat menjadi ion-ion disebut ionisasi. Hasil ionisasi disebut ion. Elektron yang dapat keluar atau masuk ke suatu atom adalah elektron yang berada di kulit terluar. Ionisasi atom hanya terjadi pada atom-atom yang jumlah elektron paling luarnya tidak sama dengan 8, 18, atau 32. Atom-atom

(27)

yang jumlah elektronnya sama dengan bilangan-bilangan tersebut sangat sulit terionisasi sehingga disebut unsur gas mulia.

Kation (ion positif) dan anion (ion negatif) dapat bergabung membentuk senyawa ion yang disebut senyawa ionik. Senyawa ionik dapat menghantarkan listrik. Contoh yang paling sederhana adalah senyawa natrium klorida atau garam dapur yang terdiri dari ion Na+ dan ion Cl-. Ion Na+ dan ion Cl- akan tarik- menarik membentuk suatu senyawa NaCl (garam dapur) karena terdiri dari dua buah muatan listrik yang berlawanan. Untuk menguraikan senyawa NaCl ini menjadi unsur-unsur pembentuknya dapat dilakukan dengan cara mengalirkan arus listrik ke dalam lelehan natrium klorida (NaCl) sehingga NaCl ini akan terurai menjadi ion Na+ dan ion Cl-.

2.2.3 Mekanisme Korosi

Pada umumnya proses korosi pada logam adalah reaksi elektrokimia. Reaksi elektrokimia adalah suatu reaksi yang melibatkan perpindahan. Reaksi ini meliputi reaksi oksidasi dan reaksi reduksi. Aspek elektrokimia yang terjadi selama berlangsungnya korosi terbagi menjadi 2, yaitu :

a) Reaksi anoda (reaksi oksidasi) adalah reaksi yang menghasilkan elektron.

Selain itu reaksi anoda juga menyebabkan terjadinya oksidasi sekaligus penyebab terjadinya korosi. Reaksi anoda pada proses korosi merupakan reaksi oksidasi logam menjadi ion logam. Reaksinya adalah :

M → M

ⁿ⁺

+ n

^e−

...(

2.1

)

b) Reaksi katoda (reaksi reduksi), adalah reaksi yang mengkonsumsi elektron. Reaksi katoda menyebabkan reaksi reduksi dan pada umumnya tidak mengalami korosi. Reaksinya adalah :

(28)

M

ⁿ⁺

+ n

^e−

→ M ...(

2.2

)

Korosi yang terjadi pada suatu reaksi oksidasi atau reaksi anodik (terjadi penambahan muatan positif), sedangkan pada korosi yang terjadi pada reaksi reduksi atau reaksi katodik (terjadi pengurangan muatan positif). Jadi proses korosi memerlukan sepasang reaksi elektrokimia anodik-katodik.

2.2.4 Reaksi Elektrokimia

Sifat elektrokimia korosi dapat diilustrasikan oleh serangan seng oleh asam klorida. Ketika seng ditempatkan dalam asam klorida encer, reaksi yang kuat terjadi. Seng bereaksi dengan ion hidrogen dari larutan asam untuk membentuk ion seng dan gas hidrogen. Dapat dilihat bahwa selama reaksi, seng dioksidasi menjadi ion seng dan ion hidrogen direduksi menjadi hidrogen.

Oksidasi (reaksi anodik) Zn → Zn²⁺ + 2e ... (2.3) Reduksi (reaksi katodik) 2H⁺ + 2e → H₂ ... (2.4) Reaksi oksidasi atau anodik ditunjukkan oleh peningkatan valensi atau produksi elektron. Penurunan muatan valensi atau konsumsi elektron menandakan reduksi atau reaksi katodik. Reaksi parsial-keduanya harus terjadi secara bersamaan dan pada tingkat yang sama pada permukaan logam ini mengarah pada salah satu prinsip dasar korosi yang paling penting: selama korosi logam, laju oksidasi sama dengan laju reduksi (dalam hal produksi dan konsumsi elektron). Konsep tersebut diilustrasikan pada Gambar 2.2. Di sini atom seng telah diubah menjadi ion seng dan dua elektron. Elektron-elektron ini, yang tetap berada dalam logam, segera dikonsumsi selama reduksi ion hidrogen. Apakah mereka benar-benar dipisahkan atau terjadi pada titik yang sama di permukaan

(29)

tidak mempengaruhi prinsip konservasi muatan. Pada beberapa reaksi korosi, reaksi oksidasi terjadi secara seragam pada permukaan, sedangkan pada kasus lain dilokalisasi dan terjadi pada area tertentu. Korosi seng dalam asam hidrokolorik adalah proses elektrokimia. Yaitu, setiap reaksi yang dapat dibagi menjadi dua (atau lebih) reaksi parsial oksidasi dan reduksi disebut elektrokimia. Membagi korosi atau reaksi elektrokimia lainnya menjadi reaksi parsial membuatnya lebih mudah dipahami. Besi dan aluminium, seperti seng, juga cepat terkorosi dengan asam klorida.

Gambar 2.2 Reaksi elektrokimia 2.2.5 Ikatan Logam

Ikatan logam adalah ikatan yang terjadi akibat interaksi antara elektron valensi yang bebas bergerak dengan inti atau kation-kation logam yang menghasilkan gaya tarik. Unsur logam mempunyai kecenderungan untuk menjadi ion positif karena energi potensial ionisasi yang rendah dan mempunyai elektron valensi kecil. Ketika atom-atom logam yang bermuatan ini saling berdekatan, kemudian elektron valensinya akan terdelokalisasi membentuk ”lautan elektron”

disekitar ion-ion positif. Lautan elektron ini akan bertindak sebagai perekat atom- atom logam. Hal ini mengakibatkan lautan elektron dalam atom-atom logam bebas bergerak dari atom satu ke atom yang lain untuk membentuk suatu ikatan yang disebut ikatan logam. Kenyataan ini dapat menjelaskan alasan logam sebagai

(30)

penghantar listrik yang baik. Kekuatan ikatan logam bergantung pada banyaknya elektron valensi yang terdapat pada atom logam tersebut.

Unsur logam memiliki sedikit elektron valensi, sehinggga kulit terluar unsur logam relatif longgar (terdapat banyak ruang kosong). Keadaan seperti itu memungkinkan elektron valensi logam dapat berpindah dari satu atom keatom lain. Mobilitas elektron dalam logam semakin bebas, sehingga elektron valensi logam mengalami delokalisasi, yaitu suatu keadaan dimana elektron valensi tersebut tidak tetap posisinya pada suatu atom, tetapi senantiasa berpindah-pindah dari satu atom keatom lain. Elektron-elektron valensi tersebut berbaur sehingga menyerupai awan atau lautan yang membungkus ion-ion positif logam didalamnya. Jadi, struktur logam dapat dibayangkan sebagai ion-ion positif yang dibungkus oleh awan atau lautan atau elektron valensi. Seperti gambar berikut :

Gambar 2.3 Ikatan logam (guru pendidikan.co.id)

Adapun ciri-ciri ikatan logam adalah sebagai berikut :

a. Atom-atom logam dapat diibaratkan seperti bola pingpong yang terjejal rapat satu sama lain.

b. Atom logam mempunyai sedikit elektron valensi, sehingga sangat mudah untuk dilepaskan dan membentuk ion positif. Maka dari itu kulit terluar atom logam relatif longgar (terdapat banyak tempat kosong) sehingga elektron dapat berpindah dari 1 atom ke atom lain. Mobilitas elektron

(31)

dalam logam sedemikian bebas, sehingga elektron valensi logam mengalami delokalisasi yaitu suatu keadaan dimana elektron valensi tersebut tidak tetap posisinya pada 1 atom, tetapi senantiasa berpindah- pindah dari 1 atom ke atom lain.

c. Elektron-elektron valensi tersebut berbaur membentuk awan elektron yang menyelimuti ion-ion positif logam.

2.2.6 Penyebab Korosi

Bahan-bahan korosif (yang dapat menyebabkan korosi) terdiri atas asam, basa, serta garam, baik dalam bentuk senyawa an-organik maupun organik.

Penguapan dan pelepasan bahan-bahan korosif ke udara inilah yang dapat mempercepat proses korosi. Udara dalam ruangan yang terlalu asam atau basa dapat mempercepat proses korosi peralatan elektronik yang ada dalam ruangan tersebut. Faktor yang berpengaruh terhadap korosi dapat dibedakan menjadi dua, yaitu faktor internal dan eksternal.

a. Faktor internal

Faktor internal yaitu faktor dari bahan itu sendiri. Faktor dari bahan meliputi kemurnian bahan, struktur bahan, bentuk kristal, teknik pencampuran bahan dan sebagainya

b. Faktor eksternal

Faktor eksternal yaitu faktor dari lingkungan yang meliputi tingkat pencemaran udara, suhu, kelembapan, keberadaan zat-zat kimia bersifat korosif dan sebagainya.

(32)

2.2.7 Jenis – Jenis Korosi

Berdasarkan bentuk kerusakan yang dihasilkan, penyebab korosi, lingkungan tempat terjadinya korosi, maupun jenis material yang diserang, diantaranya adalah :

1. Korosi Seragam

Korosi Seragam adalah korosi yang terjadi pada permukaan logam akibat reaksi kimia karena pH air yang rendah dan udara yang lembab, sehingga makin lama logam makin menipis. Biasanya ini terjadi pada pelat baja. Kerusakan material yang diakibatkan oleh korosi merata yang ditunjukkan pada Tabel 2. 1

Tabel 2. 1 Kerusakan material oleh korosi merata

(Sumber : tabel fontana (1987: 172))

Ketahanan Relatif Korosi

mpy (mill per year)

mm/yr m/yr nm/h

Outstanding <1 <0.02 <25 <2

Excellent 1-5 0.02-0.01 25-100 2-10

Good 5-20 0.1-0.5 100-500 10-150

Fair 20-50 0.5-1 500-1000 50-150

Poor 50-200 1-5 1000-5000 150-500

Unexceptable 200+ 5+ 5000+ 500+

Korosi jenis ini bisa dicegah dengan cara :

a. Dilapisi dengan bahan yang mengandung inhibitor seperti gemuk.

b. Untuk jangka pemakaian yang lebih lama disarankan diberi logam berpaduan tembaga 0,4%.

(33)

c. Dengan melakukan pelapisan dengan cat atau dengan material yang lebih anodik.

d. Diberi proteksi katodik.

Gambar 2.4 Korosi seragam (adimasmc, 2014)

2. Korosi Erosi

Korosi Erosi adalah proses korosi yang bersamaan dengan erosi/abrasi. Korosi jenis ini biasanya menyerang peralatan yang lingkungannya adalah fluida yang bergerak, seperti aliran dalam pipa ataupun hantaman dan gerusan ombak. Keganasan fluida korosif yang bergerak diperhebat oleh adanya dua fase atau lebih dalam fluida tersebut, misalnya adanya fase liquid dan gas secara bersamaan, adanya fase liquid dan solid secara bersamaan ataupun adanya fase liquid, gas dan solid secara bersamaan. Kavitasi adalah contoh korosi erosi pada peralatan yang berputar di lingkungan fluida yang bergerak, seperti impeller pompa dan sudu-sudu turbin. Erosion / abrassion corrosion juga terjadi di saluran gas- gas hasil pembakaran. Korosi jenis ini dapat dicegah dengan cara :

a. Pilih bahan yang homogen b. Diberi coating dari zat agresif

(34)

c. Diberikan inhibitor

d. Hindari aliran fluida yang terlalu keras e. Menghindari partikel abrasive pada fluida

Gambar 2.5 Korosi erosi (adimasmc, 2014) 3. Korosi Galvanis

Korosi Galvanis adalah jenis korosi yang terjadi ketika dua macam logam yang berbeda berkontak secara langsung dalam media korosif.

Logam yang memiliki potensial korosi lebih tinggi akan terkorosi lebih hebat dari pada kalau ia sendirian dan tidak dihubungkan langsung dengan logam yang memiliki potensial korosi yang lebih rendah. Logam yang memiliki potensial korosi yang lebih rendah akan kurang terkorosi dari pada satu jenis dan tidak dihubungkan langsung dengan logam yang memiliki potensial korosi yang lebih tinggi.

Gambar 2.6 Korosi galvanis (adimasmc, 2014)

(35)

4. Korosi Retak Tegangan

Korosi retak tegangan adalah proses retak yang memerlukan aksi secara bersamaan dari bahan perusak (karat) dan berkelanjutan dengan tegangan tarik. Proses ini tidak termasuk pengurangan bagian yang terkorosi akibat gagal oleh patahan cepat. Hal ini juga termasuk intercrystalline atau transkristalin korosi, yang dapat menghancurkan paduan tanpa tegangan yang diberikan atau tegangan sisa. Korosi retak tegangan dapat terjadi dalam kombinasi dengan penggetasan hidrogen. Proses ini terjadi akibat adanya hubungan dari 3 faktor komponen, yaitu Bahan rentan terhadap korosi, adanya larutan elektrolit (lingkungan) dan adanya tegangan. Sebagai contoh, tembaga dan paduan rentan terhadap senyawa amonia, baja ringan rentan terhadap larutan alkalin dan baja tahan karat rentan terhadap klorida.

Cara pengendalian korosi tegangan adalah:

a. Turunkan besarnya tegangan b. Turunkan tegangan sisa termal

c. Kurangi beban luar atau perbesar area potongan d. Penggunaan inhibitor.

Gambar 2.7 Korosi tegangan (adimasmc, 2014)

(36)

5. Korosi Lelah

Korosi ini terjadi karena logam mendapatkan beban siklus terus berulang sehingga semakin lama logam akan mengalami patah karena terjadi kelelahan logam. Korosi ini biasanya terjadi pada turbin uap, pengeboran minyak dan propeller kapal.

Korosi jenis ini dapat dicegah dengan cara :

a. menggunakan inhibitor.

b. memilih bahan yang tepat atau memilih bahan yang tahan korosi.

Gambar 2.8 Korosi lelah (adimasmc, 2014)

6. Korosi Sumur

Korosi Sumur Adalah korosi yang disebabkan karena komposisi logam yang tidak homogen dimana pada daerah batas timbul korosi yang berbentuk sumur. Korosi jenis ini dapat dicegah dengan cara :

a. Pilih bahan yang homogen b. Diberikan inhibitor

c. Diberikan coating dari zat agresif

(37)

Gambar 2.9 Korosi sumur (adimasmc, 2014)

7. Korosi Celah

Korosi celah ialah sel korosi yang diakibatkan oleh perbedaan konsentrasi zat asam. Karat ini terjadi, karena celah sempit terisi dengan elektrolit (air dengan pH rendah) maka terjadilah suatu sel korosi dengan katodanya permukaan sebelah luar celah yang basa dengan air yang lebih banyak mengandung zat asam dari pada bagian sebelah dalam celah yang sedikit mengandung zat asam sehingga bersifat anodic. Korosi celah termasuk jenis korosi lokal. Jenis korosi ini terjadi pada celah-celah konstruksi, seperti kaki-kaki konstruksi, drum maupun tabung gas. Korosi jenis ini juga dapat dilihat pada celah antara tube dari Heat Exchanger dengan tubesheet-nya. Cara pengendalian korosi celah adalah sebagai berikut :

a. Hindari pemakaian sambungan paku keeling atau baut, gunakan sambungan las.

b. Gunakan gasket non absorbing.

c. Usahakan menghindari daerah dengan aliran udara.

d. Dikeringkan bagian yang basah.

(38)

e. Dibersihkan kotoran yang ada.

Gambar 2.10 Korosi celah (adimasmc, 2014) 8. Korosi Renggangan

Korosi ini terjadi karena pemberian tarikan atau kompresi yang melebihi batas ketentuannya. Kegagalan ini sering disebut Retak Karat Regangan atau stress corrosion cracking. Sifat jenis retak ini sangat spontan (tiba-tiba terjadinya), regangan biasanya besifat internal yang disebabkan oleh perlakuan yang diterapkan seperti bentukan dingin atau merupakan sisa hasil pengerjaan, seperti pengelingan atau pengepresan dan lai-lain. Untuk material kuningan disebut season cracking, dan pada material low carbon steel disebut caustic embrittlement (kerapuhan basa), karat ini terjadi sangat cepat dalam hitungan menit, yakni jika semua persyaratan untuk terjadinya karat regangan ini telah terpenuhi pada suatu momen tertentu yakni adanya regangan internal dan terciptanya kondisi korosif yang berhubungan dengan konsentrasi zat korosi dan suhu lingkungan.

(39)

Gambar 2.11 Korosi Regangan (adimasmc, 2014)

2.3 Metode Kehilangan Berat

Metode kehilangan berat adalah perhitungan laju korosi dengan mengukur kekurangan berat akibat korosi yang terjadi. Metode ini menggunakan jangka waktu penelitian hingga mendapatkan jumlah kehilangan akibat korosi yang terjadi. Untuk mendapatkan jumlah kehilangan berat akibat korosi digunakan rumus sebagai berikut (Fontana, 1986):

ΔW=Wo–W1 ... (2.5)

Keterangan :

ΔW = Selisih berat (gram)

Wo = Berat sebelum diuji (gram)

W1 = Berat setelah diuji (gram)

Metode ini mengukur kembali berat awal benda uji (objek yang ingin diketahui laju korosi yang terjadi pada benda tersebut), kekurangan berat daripada berat awal merupakan nilai kehilangan berat. Kekurangan berat dikembalikan kedalam rumus untuk mendapatkan laju kehilangan beratnya (Fontana, 1986).

CR (mpy) = ^{𝐖 𝐱 𝐊}

𝐃 𝐀𝐬 𝐓

... (2.6)

(40)

Keterangan:

CR = Laju korosi (mpy) D = Densitas Spesimen (g/𝑚𝑚³)

W = Weight Loss (gram) As = Luas Permukaan (𝑚𝑚²)

K = Konstanta Faktor T = Waktu (jam)

Tabel 2.2 Konstanta perhitungan laju korosi berdasarkan satuanya

Sumber: Perdana, S. D. 2015

Satuan Laju Korosi / Corrosion Rate Konstanta

Mils per years (mpy) 3.45 x 10⁶

Inches per years (ipy) 3.45 x 10³

Milimeters per years (mm/y) 8.76 x 10⁴

Micrometers per year (µm/y) 8.76 x 10⁷

Metode ini bila dijalankan dengan waktu yang lama dan sustainable dapat dijadikan acuan terhadap kondisi tempat spesimen diletakkan (dapat diketahui seberapa korosif daerah tersebut) juga dapat dijadikan referensi untuk treatment yang harus diterapkan pada daerah dan kondisi tempat spesimen tersebut diteliti.

2.4 Cara – Cara Pengendalian Korosi

Pengendalian korosi merupakan hal yang perlu diperhatikan. Dalam merencanakan suatu konstruksi karena tanpa adanya pengendalian korosi yang benar akan menimbulkan masalah baik dari segi umur pemakaian ataupun biaya tambahan untuk perawatan dan penggantian komponen yang terserang. Serangan korosi tidak dapat dihindari tetapi dengan adanya pengendalian yang benar diharapkan serangan korosi akan berkurang. Pengendalian korosi dapat dilakukan

(41)

dengan berbagai cara, namun hal penting yang perlu dilakukan adalah sebagai berikut.

2.4.1 Proteksi Katodik

Proteksi katodik merupakan salah satu metoda pengendalian korosi struktur baja dalam lingkungan elektrolit dengan cara memperlakukan struktur logam sebagai katoda. Metode ini dilakukan dengan jalan mengalirkan arus listrik searah melalui elektrolit ke logam sehingga potensial antarmuka logam-larutan elektrolit turun mencapai daerah immunnya atau sampai nilai tertentu sehingga laju korosi logam masih diperbolehkan/minimum. Sumber arus listrik searah dapat diperoleh dengan dua cara yaitu : arus listrik searah diperoleh dari sumber luar disebut metoda arus yang dipaksakan (impressed curent),dan cara kedua arus listrik searah diperoleh dari reaksi galvanik disebut metoda anoda tumbal (sacrificial anode). Logam A1 dan Zn dapat digunakan sebagai anoda tumbal ,karena potensial korosinya lebih elektronegatif dibanding dengan baja secara spontan memberikan arus listrik searah pada struktur logam yang dilindungi.

Gambar 2.12 Prinsip proteksi katodik dengan metode anoda tumbal (www.proteksi .katodik54.com)

(42)

Pada kedua cara tersebut di atas, akan tercipta suatu sistem rangkaian arus listrik searah dan tertutup. Aliran listrik pada rangkaian luar dihantar oleh elektron, sedang dalam elektrolit dihantar oleh ion. Karena mekanisme dari proteksi katodik adalah proses elektrokimia yang terjadi pada elektroda, maka dapat disimpulkan proteksi katodik hanya mungkin diterapkan bila struktur yang diproteksi dan diterapkan dalam praktek, terutama dalam pengendalian baja yang berada dalam elektrolit misalnya tanah basah atau dalam air laut.

2.4.2 Inhibitor

Inhibitor adalah senyawa yang bila ditambahkan dengan konsentrasi yang kecil kedalam lingkungan elektrolit, akan menurunkan laju korosi. Inhibitor dapat dianggap merupakan katalisator yang memperlambat (retarding catalyst).

Pemakaian inhibitor dalam suatu sistem tertutup atau sistem resirkulasi, pada umumnya hanya dipakai sebanyak 0.1% berat. Inhibitor yang ditambahkan akan menyebabkan :

1).Meningkatnya polarisasi anoda

2). Meningkatnya polarisasi katoda

3). Meningkatnya bahan tahanan listrik dari sirkuit oleh pembentukan lapisan tebal pada permukaan logam.

Umumnya inhibitor korosi berasal dari senyawa-senyawa organik dan anorganik yang mengandung gugus-gugus yang memiliki pasangan elektron bebas, seperti nitrit, kromat, fospat, urea, fenilalanin, imidazolin, dan senyawa-senyawa amina.

(43)

2.4.3 Mengubah Kondisi Lingkungan

Logam akan menghadapi berbagai macam kondisi lingkungan. Melakukan perubahan kondisi lingkungan akan bermanfaat untuk membatasi serangan korosi terhadap logam. Beberapa perubahan yang dilakukan adalah :

1. Pengendalian lingkungan udara sekitar, yakni dengan mengatur temperatur dan kelembapan.

2. Mengubah pH air pada bahan yang terendam dalam air bebas yang cukup mengandung ion untuk menjadikan sebuah elektrolit.

3. Bahan yang terkubur dalam tanah dan adanya larutan mineral yang membentuk elektrolit. Pengendalian dilakukan dengan proteksi anodik, proteksi katodik, dan mengubah lingkungan menjadi kurang agresif.

2.4.4 Pengendalian Melalui rancangan

Selain mempertimbangkan perancangan suatu komponen berdasar pada konsep perancangan secara keseluruhan, korosi merupakan bagian yang perlu diperhatikan.

Beberapa cara yang perlu diperhatikan dalam perancangan :

1. Menghindari adanya konstruksi dengan bahan dwi logam yang tidak perlu.

2. Menghindarkan celah sempit pada sambungan – sambungan

3. Menghindari adanya bagian yang sulit untuk dijangkau, terutama saat pembersihan.

2.4.5 Coating Atau Painting

Pada industri penanggulangan korosi, coating dapat diartikan yakni sebagai pelapis, pelindung dan berfungsi sebagai penanggulangan korosi. Coating bisa

(44)

dalam bentuk organik dan inorganik dalam bentuk liquid atau padat, dari bahan yang keras non metal, komposit, ceramic, metal, dan bahan sintetis. Adapun jenisnya sangat beragam. sementara painting atau yang lazim disebut di Indonesia sebagai cat, pada umumnya terbuat dari bahan organik berupa Liquid atau cairan, dapat berfungsi sebagai penanggulangan korosi, namun lebih menonjol dalam sisi dekoratif atau estetika. Protective Coating atau Painting yang umum disebut “Cat”

adalah lapis pelindung, melindungi dengan cara membentuk suatu lapisan antara permukaan dengan lingkungan luar.

2.4.6 Pemilihan Bahan

Dalam penggunaan bahan untuk dijadikan komponen, selain mempertimbangkan faktor biaya, ketersediaan bahan dan sifat – sifat bahan, ketahanan terhadap korosi merupakan bagian yang penting dalam pemilihan bahan. Karena ketahanan terhadap korosi yang buruk akan selalu mengakibatkan kegagalan dini walaupun baiknya rancangan tersebut.

2.5 Baja (steel)

Baja adalah logam paduan antara unsur besi (Fe) dengan kadar karbon (C), kadar karbon dalam baja dapat mencapai 2%. Disamping itu kedua unsur dalam baja terdapat pula unsur-unsur dalam jumlah kecil seperti :

a) Mangan (Mn) b) Silicon (Si) c) Fosfor (P)

d) Belerang (sulfur) (S)

Selain itu dapat mengandung unsur-unsur paduan seperti :

(45)

a. Chrom (Cr) b. Nikel (Ni) c. Wolfram (W) d. Molibden (Mo)

Dengan komposisi bervariasi menurut kebutuhanya. Baja dapat dibentuk melalui pengecoran, pencanaian, dan penempaan. Dalam industri dikenal berbagai jenis baja, jenis-jenis baja dapat dibedakan berdasarkan komposisi kimianya, proses pembuatan, penggunaanya atau berdasarkan salah satu sifat yang paling menonjol. Berdasarkan komposisi baja dapat dibagi dalam baja karbon dan paduan. Jenis baja paduan dibedakan menurut unsur paduanya.

Baja mempunyai kekuatan tarik yang tinggi, antara 40-200 kg/mm². Disamping itu baja juga mempunyai sifat keras dan ulet. Dengan kombinasi sifat tersebut baja mempunyai kekuatan yang cukup tinggi. Sifat-sifat baja dapat diatur dengan cara pengaturan komposisi kimianya, terutama kadar karbonya. Semakin tinggi kadar karbon dalam baja, semakin tinggi kekuatanya serta kekerasanya, sementara kapasitas berkurang. Disamping itu sifat-sifat baja dapat diatur melalui proses perlakuan panas (heat treatment).

2.5.1 Pembuatan Baja dan Jenisnya

Proses oksidasi peleburan baja dilakukan pada converter, dapur listrik, dan dapur terbuka, selanjutnya dilakukan pembersihan unsur lain melalui proses asam dan proses basa, melalui proses tersebut, baja yang dihasilkan antara lain :

(46)

1. Baja paduan (Alloy Steel)

Baja paduan diperoleh melalui penambahan unsur chromines (Cr), nikel (Ni), Mangan (Mn) Tungsten (W), silikon (Si) pada baja karbon.

Kelebihan dari baja paduan antara lain :

a. Keuletan yang tinggi tanpa mengurangi kekuatan tarik

b. Kemampuan kekerasan yang baik mengurangi kemungkinan retak dan korosi

c. Tahan terhadap perubahan suhu.

2. Baja karbon (carbon Steel)

Unsur pada baja cor dan baja tempa hampir sama, kecuali unsur silikon (Si), dan Mangan (Mn) yang berfungsi mengikat O₂. Baja cor dihasilkan dari penambahan karbon sekitar 0,05 % sampai 1,7% pada besi murni (Ferrit). Baja ini dibedakan menjadi:

a. Karbon baja rendah (Unsur C < 0,3%)

Semakin sedikit unsur karbon yang ada maka semakin mendekati sifat besi murni. Baja karbon rendah ditinjau dari kekuatanya memiliki sifat sedang, liat, serta tangguh. Baja ini mudah dimesin dan mampu las.

b. Baja karbon sedang (unsur C 0,3% - 0,5%)

Baja ini lebih keras dari baja karbon rendah, dan sifatnya juga lebih kuat tetapi juga kurang liat. Sifat baja karbon sedang dapat diubah dengan cara Heat Treatnent atau pembentukanya dengan cara ditempa.

(47)

c. Baja karbon tinggi (unsur C > 0,5%)

Memiliki sifat lebih keras tetapi kurang liat dan tangguh. Maka, untuk mempertinggi ketahanan terhadap aus dengan cara Heat Treatment dan untuk mengurangi sifat getasnya di Temper. Baja jenis ini digunakan untuk pembuatan pegas, alat-alat pertanian dan lain-lain.

AISI (American Iron and Steel Institute) dan SAE (Societi Of Automotive Engineers) memberikan kode pada baja karbon dengan seri 10xx. Dua angka terakhir menunjukan kandungan karbon dalam baja tersebut. Sebagai contoh seri 1050 berarti baja karbon dengan kandungan karbon sebesar 0,50% berat. Seri 1080 berarti baja karbon dengan kandungan karbon 0,80 berat.

3. Baja tahan karat (Stainless Steel)

Sifat baja yang tahan terhadap hampir semua kondisi karat (korosi), disebabkan karena baja ini mengandung paling sedikit 12% Chromium sebagai unsur paduanya. Baja tahan karat dibedakan menjadi :

a. Baja tahan karat Austenitik b. Baja tahan karat ferritik

c. Baja tahan karat martensitik atau perlit 4. Baja perkakas (Tool Steel)

Baja ini mengandung unsur chromium (Cr), tungsten (W), vanadium, dan molibden (Mo), sehingga membuat baja lebih tahan aus, tahan terhadap gesekan serta mempunyai sifat keras yang baik. Penambahan sejumlah elemen paduan pada baja ini akan memmperbaiki serta melapisinya.

(48)

Sehingga dapat digunakan sebagai konstruksi bangunan, kerangka tower dan kincir angin, mesin dan lainnya.

Dalam penelitian ini penulis mengunakan bahan baja jenis baja karbon rendah G550. Dimana baja G55 mempunyai arti memiliki tegangan dan kuat tarik minimum sebesar 550 Mpa (5500kg/𝑐𝑚²) serta memiliki kandungan kimia logam dasar diantaranya C 0,20%, Mn 1,20%, P 0,040%, dan S 0,030% dan baja ini mempunyai pelindung terhadap korosi (Protective Coating).

Lapisan pelindung seng, alumunium dan silikon dengan komposisi sebagai berikut:

a. 55% Aluminium (Al) b. 43,5% Seng (Zinc) c. 1.5% Silikon (Si)

2.6 Baja Ringan (G550)

Baja ringan adalah baja berkualitas tinggi yang bersifat ringan dan tipis, akan tetapi kekuatannya tidak kalah dari baja konvensional. Ada bebarapa macam baja ringan yang dikelompokan berdasarkan nilai tegangan tariknya (tensile strength). Kemampuan tegangan tarik ini umumnya didasarkan pada fungsi akhir dari baja ringan tersebut. Sebagai contoh untuk produk structural seperti rangka atap baja ringan menggunakan baja ringan dengan tegangan tarik tinggi (G550).

Namun untuk berbagai produk home appliances diperlukan baja ringan dengan tegangan tarik yang lebih rendah (G300, G250) yang lebih lentur dan lunak sehingga lebih mudah dibentuk sesuai keinginan.

(49)

Karena tingkat kualitas dan kuat tarik tinggi, tidak heran baja ringan lebih tipis dan ringan dibandingkan baja konvensional. Baja G550 bisa diartikan sebagai baja yang mempunyai kuat tarik 550 Mpa (Mega Pascal). Uji kualitas ini hanya dapat dibuktikan di laboratorium. Meskipun lebih ringan dan tipis dari baja konvensional, dengan kuat tarik sebesar 550 Mpa baja ringan dapat dijadikan andalan untuk menopang beban struktur bangunan. Untuk fungsi non structural seperti penutup atap digunakan baja ringan kualitas G300. Umumnya ketebalannya berkisar antara 0,20 – 2,00 mm. Variasi ketebalan ini ditentukan oleh fungsi seberapa besar beban yang ditopang dan ukuran bentang baja itu sendiri. Ketebalan yang lebih kecil dibandimg dengan baja konvensional dengan tujuan untuk mengurangi beban strukutur bangunan. Kuda-kuda baja ringan mempunyai ketebalan antara 0,45 – 1,00 mm. Berbeda dengan kolom yang akan menopang beban yang lebih besar, ketebalannya kisaran antara 1,00 -2,00 mm.

Sedangkan untuk genteng metal ketebalannya 0,20 mm karena bisa dikatakan tidak memikul beban dengan ketebalan tersebut sudah cukup memadai.

Baja tersusun dari besi dan karbon (Fe dan C). Apabila unsur tersebut bercampur dengan air dan udara akan timbul reaksi yang mendorong terjadinya karat atau korosi. Maka baja ringan perlu dilapisi antikarat. Pengaplikasian lapisan antikarat sangat penting untuk menjaga agar material awet dan tahan lama.

2.6.1 Lapisan Anti Karat Pada Baja G550

Jenis coating atau lapisan anti karat pada baja ringan memiliki berbagai macam jenis lapisan anti karat dengan kadar anti karat yang berbeda – beda tergantung dari kualitas produk baja yang dipilih. Setiap lapisan memiliki kualitas

(50)

yang berbeda – beda serta tebal tipis lapisan pada baja ringan tersebut. Berikut adalah jenis coating atau lapisan antikarat pada baja ringan:

1. Galvalume/Zincalume

Galvalum atau juga disebut Zincalume merupakan baja lapis zinc (galvanis atau seng) dan alumunium dengan komposisi 55% zinc, 43.5%

galvanis dan silicon 1.5%. Baja lapis zincallume memiliki lapisan resin yang jernih yang membuat permukaannya mudah untuk di cat mencegah goresan dan bercak tangan. Dengan lapisan resin ini dan film pasivasi yang jernih membuat baja ini memiliki warna asli seperti keperak – perakan.

Tampilannya yang mengkilap memberikan daya pantul cahaya dan panas yang tinggi. Daya tahan panas mencapai 315⁰C tanpa mengalami perubahan warna permukaannya. Hal ini menjadikan zincalume selain sebagai bahan atap yang unggul juga ideal untuk pemanggang roti, oven, dan pemanas gas.

Gambar 2.13 Lapisan zincallum pada baja (Albertus, 2008)

2. Galvanis

Galvanis merupakan baja lapis zinc atau seng dengan kadar 98% – 98.5% galvanis/seng dan 1.5%-2% silicon. Untuk baja ringan dengan lapis galvanis ini menurut badan standarisasi di Amerika atau disingkat ASTM, menganjurkan baja lapis menggunakan lapisan galvanis karena memiliki

(51)

lapisan anti karat yang lebih tebal yaitu minimal dengan ukuran 220 gr/𝑚². Baja menggunakan lapis sebaiknya lebih tebal karena lapis galvanis/seng lebih mudah berkarat atau korosi dibanding dengan material alumunium.

3. Seng (Zinc)

Seng ( Zinc ) adalah unsur kimia dengan lambang kimia Zn, nomor atom 30, dan massa atom relatif 65,39. Seng tidak diperoleh dengan bebas di alam, melainkan dalam bentuk terikat. Mineral yang mengandung seng di alam bebas antara lain kalamin, franklinit, smithsonit, willenit dan zinkit.

Dalam industri, zinc mempunyai manfaat antara lain : 1. Melapisi besi atau baja untuk mencegah proses korosi 2. Digunakan untuk bahan batere

3. Sebagai cetakan logam, penyepuhan listrik dan metalurgi bubuk

4. Dalam bentuk oksida digunakan untuk industri kosmetik, plastik, karet, sabun, pigmen dalam cat dan tinta

5. Dalam bentuk sulfida digunakan untuk industri tabung televisi dan lampu pendar

6. Sebagai bahan pengawet kayu dalam bentuk sulfida dan bahan bangunan.

Gambar 2.14 Contoh hasil dari zinc (Albertus, 2008)

(52)

4. Aluminium

Aluminium merupakan logam ringan yang mempunyai sifat mekanik, ketahanan korosi dan hantaran listrik yang baik. Logam ini dipergunakan secara luas bukan saja untuk peralatan rumah tangga, tetapi juga dipakai untuk keperluan material pesawat terbang, otomotif, kapal laut, konstruksi dan lain – lain. Untuk mendapatkan peningkatan kekuatan mekanik, biasanya logam aluminium dipadukan dengan unsur Cu, Si Mg, Ni, dan sebagainya.

Aluminium termasuk logam yang lunak dan liat serta mudah ditempa, digiling dan ditarik. Secara dingin maupun secara panas. Dilas dan di solder dalam prakteknya sukar sekali, karena mudah lepas. Juga dengan pengerjaan mesin sedikit sukar, terutama yang menggunakan alat potong biasa.

Aluminium mempunyai afinitas yang besar terhadap oksigen hingga membentuk oksida yang sangat kedap dan melindungi logam dibawahnya.

Aluminium mempunyai daya hantar listrik 60% dari tembaga dan 3,5 kali dari besi. Oleh karena itu sekarang banyak digunakan sebagai kawat listrik dan aplikasi lainya.

(53)

36 3.1 Metodologi Penelitian

Penelitian ini menggunakan metode kehilangan berat dengan menghitung laju korosi. Penelitian dilakukan dengan membeli spesimen yang akan diteliti yaitu baja G550. Baja G550 kemudian dipotong dengan ukuran 30mm x 50mm dengan jumlah 40 buah. Pengujian dilakukan dengan perbandingan 200, 400, 600 dan 800 jam untuk masing – masing 5 spesimen baja G550, sebagai perbandingan perendaman menggunakan Larutan NaCl dan air biasa.

3.2 Prosedur Percobaan

Proses pengujian laju korosi penelitian studi kasus laju korosi pada baja G550 menggunakan pemodelan dengan menggunakan media korosi berupa air laut dan air biasa. Adapun urutan pelaksanaan pengujian laju korosi dilaksanakan secara berturut-turut untuk lima buah sampel, adalah sebagai berikut :

1. Persiapan spesimen penyediaan alat uji baja ringan untuk proses pengujian laju korosi.

2. Potong benda uji dengan ukuran 3mm x 5mm sebanyak 40 buah.

3. Lakukan proses penimbangan awal, sebelum dilakukan proses pengujian korosi.

4. Siapkan media pengujian berupa larutan NaCl dan air biasa ke dalam wadah yang terpisah.

5. Masukan spesimen kedalam larutan NaCl dan air biasa sebagai media korosi.

(54)

6. Waktu untuk proses korosi untuk masing-masing media korosi adalah 200, 400, 600 dan 800 jam (32 hari).

7. Lakukan pengangkatan untuk spesimen yang telah memenuhi waktu pengujian korosi, untuk masing-masing media korosi.

8. Setelah mencapai waktu pengujian korosi yang ditentukan, timbang kembali berat masing-masing spesimen. Selanjutnya penghitungan laju korosi pada masing – masing waktu yang ditentukan.

Berikut ini merupakan rangkaian prosedur percobaan.

Gambar 3.1 Rangkaian prosedur percobaan

Larutan Percobaan

Spesimen Uji Direndam

Wadah Percobaan Aquadest NaCl Larutan

Percobaan

(55)

Baja Ringan

Persiapan Spesimen

Penimbangan Spesimen

Proses Pengujian Korosi

Media NaCl dan Air Biasa Waktu Pengujian Korosi

200, 400, 600 dan 800 Jam

Penimbangan Spesimen

Analisa & Pembahasan

Literatur 3.3 Diagram Alir Pengerjaan

Urutan penelitian studi kasus laju korosi pada baja ringan, ditunjukan oleh diagram alir (flowchart) sebagai berikut :

Gambar. 3.2 Diagram alir pengerjaan MULAI

SELESAI

(56)

3.4 Bahan Pengujian dan Alat Yang Digunakan 3.4.1 Bahan Yang Digunakan

Bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah sebagai berikut : a. Baja Ringan (G550)

Baja ringan yang digunakan adalah tipe baja ringan umum yang digunakan pada atap – atap bangunan, yaitu baja G550 bisa diartikan juga jika baja tersebut mempunyai tegangan tarik 550 Mpa (Mega Pascal). Dapat dilihat pada gambar 3.3.

Gambar 3.3 Bahan pengujian baja G550 b. NaCl

NaCl atau Natrium klorida adalah senyawa kimia atau juga dikenal dengan garam dapur. NaCl akan dilarutkan kedalam cairan aquadest 3,5% untuk pengujian baja G550. Dapat dilihat pada gambar 3.4

Gambar 3.4 Serbuk NaCl

(57)

c. Aquades

Aquades adalah air hasil destilasi / penyulingan sama dengan air murni yang tidak mengandung mineral. Aquades digunakan untuk perendaman spesimen dengan campuran NaCl. Dapat dilihat pada gambar 3.5

Gambar 3.5 Aquades d. Air Biasa

Air biasa atau air tawar digunakan untuk merendam benda uji selama waktu yang ditentukan. Air diambil dari sumber air keran di laboratorium kampus 2 Akprind Kotabaru, Yogyakarta.

Gambar 3.6. Air biasa/tawar

(58)

3.4.2 Alat Yang Digunakan

Pada penelitian yang dilakukan menggunakan alat – alat yang digunakan adalah sebagai berikut :

a. Gerinda Tangan

Gerinda tangan digunakan untuk memotong spesimen benda uji baja G550 dengan ukuran 30mm x 50mm. Gerinda tangan dapat dilihat pada gambar 3.7

Gambar. 3.7 Gerinda tangan b. Aquarium dan Wadah plastik

Aquarium dan wadah plastik digunakan untuk perendaman baja G550 selama waktu yang ditentukan. Dilihat pada gambar 3.8

Gambar. 3.8 Aquarium wadah pengujian

(59)

c. Neraca analitik

Neraca analitik digunakan untuk menimbang spesimen sebelum pengujian dan sesudah pengujian untuk mengetahui kehilangan berat pada baja G550. Dapat dilihat pada gambar 3.9

Gambar. 3.9 Neraca analitik

d. Jangka sorong

Jangka sorong digunakan untuk mengukur panjang lebar dan tebal benda uji. Dapat dilihat pada gambar 3.10

Gambar 3.10 Jangka sorong analog

(60)

e. Bor listrik Duduk

Bor listrik digunakan untuk melubangi bagian benda uji yang sudah di potong guna untuk mengaitkan tali guna untuk digantungkan. Dapat dilihat pada gambar 3.11

Gambar. 3.11 Bor listrik duduk

f. Senar nilon

Senar nilon digunakan untuk mengaitkan benda uji untuk di rendah kedalam larutan. Dapat dilihat pada gambar 3.12

Gambar. 3.12 Senar nilon

(61)

3.5 Persiapan Alat dan Bahan

Semua bahan yang digunakan dikumpulkan untuk proses pengujian dari mulai bahan penguji, yaitu baja ringan, wadah pengujian, senar nilon, gerinda, serta alat penunjang lainya dalam proses pengujian.

3.6 Prosedur Pengujian

Dalam melakukan penelitian skripsi metode yang penulis gunakan adalah metode pengujian korosi kehilangan berat. Adapun prosedur yang akan dilakukan adalah sebagai berikut :

3.6.1 Pembuatan Spesimen

Bahan yang diteliti pada penilitian ini adalah baja G550. Pada tahap awal pengujian yaitu proses pemotongan bahan spesimen menjadi bentuk persegi dengan ukuran 30mm x 50mm. Setiap percobaan yang dilakukan diwakilkan oleh 5 spesimen sebagai sumber data pengujian. Pemilihan 5 spesimen dilakukan agar data yang diperoleh lebih bervariasi dan lebih teruji kevalidannya. Berikut ini merupakan proses pemotongan baja ringan berbentu C menjadi persegi empat.

Gambar. 3.13 Pemotongan baja G550

(62)

Setelah dipotong spesimen di beri lubang untuk mengaitkan senar nilon.

Kemudian spesimen yang sudah dipotong diberi nomor agar tidak mengalami kesalahan pengukuran saat pengujian.

3.6.2 Pembuatan Larutan Pecobaan

Larutan percobaan merupakan media penghantar korosi pada spesimen.

Larutan percobaan terdiri dari larutan NaCl dengan aquades dengan komposisi 3.5

% per satu liter aquades. Selain larutan tersebut dipersiapkan juga air tawar sebagai pembanding pengujian tersebut.

Gambar 3.14 Aquades dan NaCl

3.6.3 Pengukuran Dengan Jangka Sorong

Pada proses pengujian setelah penimbangan dan sebelum perhitungan dilakukan pengukuran tebal, panjang, dan lebar untuk dilakukan penghitungan nilai laju korosi pada spesimen yang diujikan. Jangka sorong yang digunakan menggunakan jangka sorong manual yang berada di laboratorium material di kampus 2 IST AKPRIND Yogyakarta

(63)

Gambar 3.15 Jangka sorong analog 3.7 Percobaan

3.7.1 Pengukuran Berat Spesimen Sebelum Pengujian

Spesimen yang sudah dipersiapkan masing-masing diberi penomoran sebelum melakukan penimbangan dengan neraca analitik. Tujuan penomoran ini adalah agar tidak tertukarnya berat antara spesimen yang pada akhirnya akan berpengaruh terhadap perhitungan laju korosi. Kemudian spesimen yang sudah diberikan nomor ditimbang dan didata hasil-hasilnya. Hasil dari pengukuran berat tersebut yang akan menjadi data awal untuk menghitung laju korosi.

Penimbangan spesimen menggunakan neraca analitik. Neraca analitik yang digunakan adalah neraca analitik yang berada di laboratorium kimia yang berada di kampus 2 IST AKPRIND Yogyakarta. Sebelum digunakan alat ini harus di kalibrasi terlebih dahulu dengan indikator petunjuk berat sampel bernilai nol. Hal tersebut dengan menekan tombol bagian kanan neraca yang berfungsi untuk mengkalibrasikan berat. Berat maksimal yang dapat ditimbang dengan neraca ini adalah 210 gram.