Bawah Laut Bawah Tanah

(1)

Korosi pada pipa di bawah laut

Pada pipa

Pada pipa bawah laut, bawah laut, korosi dapat korosi dapat terjadi dalam terjadi dalam berbagai bentuk, berbagai bentuk, yaituyaitu galvanic galvanic corrosion, pitting

corrosion, pitting ,, cavitation, stress corrosion cracking, hydrogen embrittlement, corrosioncavitation, stress corrosion cracking, hydrogen embrittlement, corrosion fatigue

fatigue, dan lain-lain. Fenomena korosi pada aliran multifasa (gas, minyak, dan air) sangat, dan lain-lain. Fenomena korosi pada aliran multifasa (gas, minyak, dan air) sangat kompleks, mencakup sifat kimia fluida, metalurgi material pipa, dan hidrolika aliran multifasa. kompleks, mencakup sifat kimia fluida, metalurgi material pipa, dan hidrolika aliran multifasa. Pada proses pemurnian logam, logam menyerap energi ekstra dalam jumlah signifikan. Karena Pada proses pemurnian logam, logam menyerap energi ekstra dalam jumlah signifikan. Karena energi ekstra ini, logam tidak stabil pada lingkun

energi ekstra ini, logam tidak stabil pada lingkun gan cair (gan cair (aqueousaqueous).).

Unsur

_–

Unsur di air laut Unsur di air laut

Air laut adalah air murni yang di dalamnya terlarut berbagai zat padat dan gas. Suatu contoh air Air laut adalah air murni yang di dalamnya terlarut berbagai zat padat dan gas. Suatu contoh air laut sebesar

laut sebesar 1000 g beris1000 g berisi kurang i kurang lebih 35 g lebih 35 g senyawa-senyawa terlarut ysenyawa-senyawa terlarut yang secara kolektifang secara kolektif disebut garam. Dengan kata lain, 96,5% air laut berupa air murni dan 3,5% zat terlarut. disebut garam. Dengan kata lain, 96,5% air laut berupa air murni dan 3,5% zat terlarut. Banyaknya zat yang terlarut disebut salinitas. Zat-zat terlarut meliputi garam-garam anorganik, Banyaknya zat yang terlarut disebut salinitas. Zat-zat terlarut meliputi garam-garam anorganik, senyawa-senyawa organik yang berasal dari organisme hidup, dan gas-gas terlarut. Fraksi senyawa-senyawa organik yang berasal dari organisme hidup, dan gas-gas terlarut. Fraksi terbesar dari bahan terlarut terdiri dari garam-garam anorganik yang berwujud ion-ion. Enam ion terbesar dari bahan terlarut terdiri dari garam-garam anorganik yang berwujud ion-ion. Enam ion anorganik membentuk 99,28% berat dari bahan anorganik padat. Air laut adalah suatu zat pelarut anorganik membentuk 99,28% berat dari bahan anorganik padat. Air laut adalah suatu zat pelarut yang bersifat sangat berdaya guna, yang mampu melarutkan zat-zat lain dalam jumlah yang lebih yang bersifat sangat berdaya guna, yang mampu melarutkan zat-zat lain dalam jumlah yang lebih besar dari pada zat cair lainnya.

besar dari pada zat cair lainnya.

Proses korosi dan Laju korosi di air laut Proses korosi dan Laju korosi di air laut

Proses korosi dalam air laut berlangsung karena adanya unsur-unsur kimia, oksigen yang larut Proses korosi dalam air laut berlangsung karena adanya unsur-unsur kimia, oksigen yang larut dan pengaruh bakteri. Korosi logam pada air laut nrengikuti mekanisme pada elektrokimia dan pengaruh bakteri. Korosi logam pada air laut nrengikuti mekanisme pada elektrokimia dimana pada logam yang mengalami korosi terdapat tempat-tempat berupa anoda dan katoda. dimana pada logam yang mengalami korosi terdapat tempat-tempat berupa anoda dan katoda. Plat baja karbon dalam air laut mengalami laju korosi antara 0,1 sampai 0,15 mm pertahun, Plat baja karbon dalam air laut mengalami laju korosi antara 0,1 sampai 0,15 mm pertahun, namun jika serangannya berupa sumuran, penetrasi yang terjadi jauh lebih dalam

namun jika serangannya berupa sumuran, penetrasi yang terjadi jauh lebih dalam11 Korosi yang melibatkan air disebut korosi basah (

Korosi yang melibatkan air disebut korosi basah (wet corrosionwet corrosion). Terdapat empat elemen). Terdapat empat elemen dasar dalam proses korosi, yaitu :

dasar dalam proses korosi, yaitu :

  anodaanoda   katodakatoda   elektrolitelektrolit 

 conducting circuit conducting circuit

Gambar di bawah menunjukkan proses korosi. Gambar di bawah menunjukkan proses korosi.

(2)

Gambar skema proses korosi

Ketika logam (misalnya besi) diletakkan dalam fluida, terkait perbedaan potensi di antara logam yang berbeda, sejumlah permukaan logam lebih mudah terkorosi dibandingkan dengan yang lainnya. Bagian logam yang mudah terkorosi disebut anoda, terlarut ke dalam fluida. Reaksi yang terjadi pada korosi besi adalah :

Fe --> Fe+2 + 2e

Atom besi melepas 2 elektron, dan berubah menjadi ion besi. Elektron ini berjalan ke area lain di permukaan besi, yang disebut katoda, di mana elektron dikonsumsi oleh ion dalam elektrolit.

Jika elektrolitnya adalah air, reaksi yang terjadi adalah : 2 H+ + 2e --> H2(g)

Ion hidrogen menangkap elektron dan berubah menjadi gas hidrogen.

Untuk melengkapi electric circuit , diperlukan larutan untuk menghantarkan arus dari anoda ke katoda. Larutan itu disebut elektrolit. Air dengan padatan terlarut merupakan elektrolit yang baik. Dibutuhkan juga jalur ( path) untuk menghantarkan arus dari katoda ke anoda. Logam

menyediakan jalur dan menyempurnakan electric circuit . Oleh karena itu, anoda, katoda, elektrolit, dan konduktor elektron merupakan elemen utama pada korosi logam.

Lingkungan pipa bawah laut merupakan lingkungan yang kondusif bagi berlangsungnya proses korosi. Logam pada pipa berfungsi sebagai anoda, katoda, dan konduktor yang menghubungkan keduanya. Air berfungsi sebagai elektrolit yang melengkapi sirkuit elektron. Pipa terdiri dari logam-logam dengan kecenderungan terkorosi yang berbeda-beda. Bagian yang kecenderungan terkorosinya lebih tinggi menjadi anoda, sedangkan yang lebih rendah menjadi katoda.

(3)

Jumlah gas yang terlarut dalam air mempengaruhi korosi. Air yang tidak mengandung gas-terlarut tidak menyebabkan masalah korosi. Sebaliknya, jika gas seperti oksigen, karbon dioksida, dan hidrogen sulfida terlarut dalam air, air menjadi sangat korosif. Reaksi korosi yang melibatkan ketiga gas tersebut disajikan sebagai berikut :

Karbon dioksida

Anoda : Fe --> Fe+2 + 2e

Katoda : CO2 + H2O --> H+ + HCO3- à 2H+ + CO3-2

Reaksi keseluruhan : Fe+2 + CO3-2 --> FeCO3

Oksigen

Katoda : O2 + 2 H2O --> 4 OH

-Reaksi keseluruhan : 4Fe+2 + 2 H2O + 3 O2 --> 4 Fe(OH)3 --> Fe2O3 + 3 H2O

Hidrogen sulfida

Katoda : H2S + H2O --> H+ + HS- + H2O --> 2 H+ + S-2 + OH

-Reaksi keseluruhan : Fe+2 + S-2 --> FeS

Dari pembahasan di atas, jelas bahwa terdapat beberapa parameter yang dapat mengontrol reaksi korosi, yaitu reaksi di katoda dan anoda, laju elektron dari anoda ke katoda, dan konduktivitas elektrolit. Jika reaksi di anoda dan katoda dapat direduksi, misalnya dengan penggunaan corrosion inhibitor untuk memperlambat perpindahan ion dalam elektrolit, laju korosi dapat diperlmbat. Jika gas terlarut (oksigen, karbon dioksida, atau hidrogen sulfida) disisihkan, laju korosi dapat dikurangi. Konduktivitas elektrolit dapat direduksi dengan penambahan bahan kimia untk meningkatkan pH elektrolit.

(4)

Pengendalian korosi

Terdapat beberapa metode yang dapat digunakan dalam mengendalikan korosi khususnya pada struktur pipa bawah laut yaitu:

1. Pemilihan Material Pipa

Saat ini, telah ditemukan berbagai bahan logam yang bisa dimanfaatkan untuk segala bentuk kegiatan industri di dunia ini. Namun, sayangnya dari sekian banyak logam yang telah ditemukan itu, bisa dikatakan bahwa tak banyak dari logam-logam yang telah ditemukan tersebut yang tahan terhadap jenis-jenis korosi. Salah satu upaya pencegahan korosi untuk efisiensi operasi dan pemeliharaan adalah dengan menggunakan logam-logam yang tahan terhadap beberapa jenis korosi tertentu yang secara potensial dikandung oleh suatu jenis proses produksi/pengolahan.

2. Coating

Pada stuktur pipa bawah laut, lapisan pelindung (coating ) merupakan penghalang pertama dalam menahan korosi. Pelapisan pelindung pada pipa bawah laut ini dimaksudkan untuk melindungi dan melapisi pipa dari lingkungannya agar secara fisik dapat efektif memisahkan baja dari lingkungannya yang berpotensi menimbulkan korosi. Pelapisan (coating ) ini dapat berupa pelapisan dengan logam lain yang sifatnya lebih anodik.

3. Pemakaian Inhibitor

Inhibitor korosi merupakan zat organik dan anorganik yang bila ditambahkan ke dalam lingkungan yang korosif akan menghambat atau menurunkan laju korosi. Inhibitor korosi digunakan untuk melindungi pipa dari serangan korosi akibat aliran fluida. Umumnya inhibitor korosi ini berasal dari senyawa-senyawa organik dan anorganik yang mengandung gugus-gugus yang memiliki pasangan elektron bebas, seperti nitrit, kromat, fosfat. Pemakaian inhibitor pada pipa bawah laut biasanya digunakan untuk menangani permasalahan korosi internal pada pipa.

Korosi internal yang diakibatkan oleh aliran fluida yang memiliki fasa jamak yang terdiri dari air dan kontaminannya seperti O2, H2S, CO2 akan menyebabkan terjadinya korosi pada internal pipa. untuk menghambat laju korosi pada internal pipa terjadi dengan cepat, diperlukan pengendalian terhadap korosi tersebut salah satunya dengan pemakaian inhibitor melalui

teknologi pigging . 4. Cathodic Protection

(5)

Cathodic protection merupakan suatu metode perlidungan terhadap suatu logam dari serangan korosi. Jika terjadi korosi, perlindungan katodik dapat digunakan untuk menghentikan proses korosi tersebut. Meskipun demikian, perlindungan katodik hanya dapat mengentikan proses korosi tetapi tidak dapat mengembalikan material yang telah terkorosi sebelumnya. Pada dasarnya korosi merupakan proses elektrokimia dimana reaksi elektrokimia terjadi lewat pertukaran elektron. Sistem anti korosi pada perlindungan katodik menghalangi terjadinya reaksi

korosi yang muncul dengan cara mencegah terjadinya pertukaran elektron.

Pipa di bawah tanah

Salah satu penggunaan logam sebagai bahan dasar adalah pembuatan saluran dari pipa. Dalam aplikasi pada umumnya, saluran pipa dapat dipasang di bawah tanah atau sekitar permukaan tanah, maka kemungkinan untuk terjadinya kerusakan adalah sangat besar sehingga perlu diketahui beberapa hal yang berpengaruh terhadap pipa, terutama lingkungan dimana pipa tersebut terpasang . Karena apabila kerusakan akibat korosi ini dibiarkan berlarut - larut maka akan terjadi kerusakan dan kebocoran yang akan menyebabkan turunnya efesiensi suplay air yang melewati pipa tersebut.

Proses korosi dalam tanah

Meskipun tanah sebagai lingkungan yang korosif namun merupakan pula lingkungan yang lebih kompleks dari lingkungan lainnya. Sehubungan dengan itu maka sangat memungkinkan buat kita membuat beberapa hal umum yang berhubungan dengan korosi tanah . Korosi dalam tanah adalah suatu variabel yang dapat bervariasi dari yang cepat sampai yang dapat diabaikan, ini dapat dilihat oleh kenyataan yang terjadi pada pipa

_–

pipa yang terpasang dalam tanah.

Korosi dalam tanah adalah proses elektrolisa dan mekanismenya adalah elektrokimia, tetapi kondisi dalam tanah dapat bervariasi dari permukaan sampai terbenam seluruhnya. Kondisi

_–

kondisi yang mempengaruhi antara lain kepadatan tanah serta uap air di dalam tanah dengan kondisi kering, uap air sebagian besar disimpan dalam pori - pori tanah. Dalam hal ini kelembaban tanah adalah penting, sehingga tanah kering dan berpasir secara umum akan kurang korosif dari pada tanah liat dan basah.

Kenyataan korosi pada tanah akan tergantung dari interaksi antara curah hujan, iklim dan reaksi

_–

reaksi dalam tanah. Tanah itu heterogen sehingga variasi dalam komposisi tanah atau

(6)

teksturnya dapat terjadi dalam lingkungan yang berbeda untuk permukaan logam yang sama. Hal ini akan menambah potensi elektris metal antara permukaan bagian dalam tanah .sehingga akan mengakibatkan terbentuknya daerah katodik atau daerah anodik utama serta lintasan yang dilalui logam tanah.

Perbedaan konsentrasi Oksigen atau perbedaan keasaman/konsentrasi garam dapat membantu dalam mempercepat kenaikan sel

_–

sel korosi. Jarak pisah antara daerah katodik dengan daerah anodik dapat berkisar dari yang sangat kecil sampai yang bermil

_–

mil ( korosi lintasan panjang

Penyebaran dan sirkulasi Oksigen

Kulit tanah dapat terdiri dari air dan udara atmosfir ,dengan demikia lokasi tanah berhubungan langsung terhadap seluruh persen permukaan tanah dan terhadap kondisi air.

Permukaan tanah yang baik dalam hubunganya dengan tanah liat lebih menutup partikel dan mempunyai sedikit kapasitas kulit tanah untuk difusi gas dari pada jenis tanah yang terbuka seperti pasir.

Kadar oksigen pada tekana atmosfir tanah adalah hal yang penting dalam korosi .pada umunya gas yang diasumsikan bahwa pada lapisan paling atas adalah sama dengan kondisi pada lapisan bawah kecuali untuk kadar CO2 yang tinggi dari data menunjukkan bahwa kadar O2 (Oksigen) penting bagi teknik korosi

Unsur dalam tanah

Unsur

_–

unsur yang terpenting dalam kimia tanah pada dasarnya terbagi atas dua bagian ,yaitu unsur makro dan unsur mikro . Unsur

_–

unsur makro adalah antara lain Nitrogen ,Fosfor ( P ) , Kalium (K), Kalsium (Ca) ,Magnesium (Mg), Belerang (S ). Sedangkan unsur

_–

unsur mikro antara lain adalah Besi (Fe), Mangan (Mn) ,Tembaga (Cu) ,Seng (Zn) , Borium ( B ) ,Molibdenum ( Mo ) dan Chlor ( Cl ).

Ada dua macam sumber unsur dalam tanah yaitu pertama: Unsur yang terjerap dalam permukaan koloid dan kedua garam yang terdapat dalam larutan tanah . Dalam kedua hal itu

unsur terdapat dalam bentuk ion seperti K + ,Ca +2 ,Cl- dan SO4-2. ion yang bermuatan positif diserap oleh koloid ,sedangkan ion negatif dan sebagian kecil dari kation berada dalam larutan tanah.

(7)

pipa jenis galvanis iron pipe ( GIP ) merupakan baja karbon menengah dan berstruktur mikro ferit, baja ini dalam lingkungan asam tidak tahan dan mudah retak ( keropos). Penerapan baja dalam lingkungan asam ketahanan korosinya sangat buruk Fontana ( 1986), hanya bisa

diterapkan bila permintaan ekonomi menghendaki demikian, tetapi penggantian menjadi sering. Bahan yang sesuai dengan lingkungan asam adalah paduan yang diperkaya dengan silikon ( 14% atau lebih ) dengan harga yang lebih mahal dibanding dengan baja. Hasil pemeriksaan struktur mikro pipa di laboratorium ,maka komposisi kimia untuk baja galvanis yang berkelas light 0,06

_–

0,18 % Carbon, 0,27

_–

0,63 % Mangan, 0,048% Posfor dan 0,058 % Belerang

Proses Korosi merupakan kebalikan dari proses metalurgi, dan produk korosi pada baja antara lain[12]:

2Fe + 2H2O + O2 ~> 2Fe(OH)2

2Fe(OH)2 + H2O + O2 ~> 2Fe(OH)3

Jenis Korosi

Kebanyakan pipa pada jalur pipa underground menggunakan materialyang terbuat dari baja karbon berdasarkan spesifikasi American PetrouleumInstitute API 5L dimana komposisinya terdiri dari karbon, magnesium, mangan,fosfor, sulfur dan besi. Paduan yang ditambahkan ini terkadang tidak cukup kuatmenahan korosi yang terjadi sehingga pipa tersebut akan mengalami berbagai

korosi dilingkungan tanah, seperti general corrosion, pitting corrosion, dan stresscorrosion cracking (SCC).[ASM 13: Corrosion]

Stress Corrosion Cracking (SCC)

Stress corrosion cracking (SCC) didefinisikan sebagai retak pada materialakibat kombinasi antara korosi dan kekuatan tarik yang rendah pada materialakibat tegangan sisa pada saat proses fabrikasi. Ada dua jenis SCC eksternal padajalur pipa underground, yaitu; SCC pada pH tinggi (SCC klasik), dan juga near-netral

_–

pH SCC ( SCC pada pH rendah ). Karakteristik kedua jenis

(8)

SCC tersebutmerupakan perkembangan dari kumpulan retak permukaan pada pipa yangmenyatu membentuk cacat yang panjang. Pada beberapa kasus, pertumbuhan danpenggabungan retak pada SCC ini bisa menyebabkan kebocoran pada jalur pipa.SCC pada pH tinggi biasanya berbentuk intergranular, dimana retak merambat diantara dua butir pada logam. Sedangkan untuk

SCC pada pH rendah, retakbiasanya merambat memotong batas butir.SCC

biasanya terjadinya melalui 4 tahapan proses. Pada taha pertama,kondisi yang menyebabkan inisiasi retak SCC terjadi pada permukaan pipa.Rusaknya lapisan coating serta adanya elektrolit pada permukaan pipa,merupakan kondisi yang memicu terjadinya inisiasi retak. Pada tahap dua,

retakmulai berinisiasi, tumbuh, dan merambat. Pada tahap tiga, retak tersebut mulaimenyatu. Dan akhirnya pada tahap empat, terjadi penyatuan retak dalam skala besar dan terjadilah kegagalan pada pipa. Untuk terjadinya proses SCC, ada tiga kondisi yang harus dipenuhi,yaitu: lingkungan yang berpotensi untuk terjadinya SCC pada permukaan pipa,material pipa yang rentan mengalami SCC, dan nilai tegangan tarik (tensile stress)yang memungkinan terjadinya SCC.