KERENTANAN KOROSI BATAS BUTIR BAJA TAHAN KARAT TIPE 316 DENGAN METODE ELEKTROKIMIA ROHMATULLOH NABHANI

(1)

KERENTANAN KOROSI BATAS BUTIR BAJA TAHAN

KARAT TIPE 316 DENGAN METODE ELEKTROKIMIA

ROHMATULLOH NABHANI

DEPARTEMEN KIMIA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

INSTITUT PERTANIAN BOGOR

BOGOR

2008

(2)

ABSTRAK

ROHMATULLOH NABHANI. Kerentanan Korosi Batas Butir Baja Tahan Karat Tipe 316 Dengan Metode Elektrokimia. Dibimbing oleh SRI MULIJANI dan MAMAN KARTAMAN.

Baja tahan karat (SS) digunakan dalam industri nuklir sebagai kelongsong bahan bakar nuklir. Sifat ketahanan korosi SS sangat baik, tetapi pada interval suhu 425°C-815°C rentan terjadi korosi batas butir. Pada penelitian ini, sampel SS 316 diberi perlakuan pelarutan terlebih dahulu, yaitu dipanaskan pada suhu 1000°C selama 3 jam lalu dipadamkan (quenching) dalam air selama 30 menit. Setelah itu, sampel SS 316 dipanaskan pada variasi suhu yang berbeda, yaitu 350, 450, 550, dan 650°C selama 5 jam. Preparasi metalografi meliputi pengampelasan, pemolesan (polish) (khusus untuk uji reaktivasi potensiokinetik elektrokimia (EPR)), dan dicuci dengan larutan alkohol dilakukan sebelum ditentukan laju korosi (potensiodinamik) dan muatan reaktivasinya. Muatan reaktivasi diukur menggunakan uji EPR yang menunjukkan kerentanan sampel terhadap korosi batas butir. Permukaan sampel yang telah diuji EPR lalu diamati morfologinya menggunakan scanning electron microscope. Blangko dan SS 316 dengan perlakuan pelarutan dicirikan dengan difraksi sinar-X.

Hasil penelitian menunjukkan bahwa semakin tinggi suhu pemanasan semakin tinggi pula laju korosi dan muatan rektivasinya. Sampel SS 316 yang dipanaskan pada suhu 650°C menghasilkan laju korosi dan muatan reaktivasi paling tinggi, yaitu 118.37 miliinci per tahun dan 2767 mC/cm2. Sampel yang dipanaskan pada suhu 350, 450, dan 550°C setelah perlakuan pelarutan tidak menimbulkan korosi batas butir dengan nilai muatan reaktivasi secara berturut-turut sebesar 81.72, 92.42, dan 2720.58 mC/cm2. Laju korosi dan muatan reaktivasi SS 316 pada suhu 550°C dan 650°C tanpa pelarutan lebih besar dibandingkan dengan pelarutan. Spektrum difraksi sinar-X SS 316 dengan perlakuan pelarutan menunjukkan ketiadaan puncak serapan kromium karbida. Hal ini menunjukkan bahwa perlakuan pelarutan telah melarutkan endapan kromium karbida di batas butir.

(3)

ABSTRACT

ROHMATULLOH NABHANI. Susceptibility to Intergranular Corrosion in Stainless Steel 316 Type by Electrochemical Method. Supervised by SRI MULIJANI and MAMAN KARTAMAN.

Stainless steel (SS) was used in nuclear industry as cladding. Resistance of stainless steel is very good, but in the temperature range of 425°C-815°C is susceptible to intergranular corrosion. In this research, solution treatment on samples at 1000°C for 3 hours and then all of them were quenched in water for 30 minutes. They were heat treated at 350, 450, 550, and 650°C for 5 hours. Preparation for metallographic test were grinding, polishing (for electrochemical potentiokinetic reactivation, EPR test), and rinsing in alcohol were performed before determining corrosion rates and charge reactivation. Charge reactivation of SS 316 was determined using EPR test that showed susceptibility to intergranular corrosion. The surface of samples is tested by EPR were observed using scanning electron microscope. Blank and solution treatment of SS 316 were characterized by X-ray diffraction method.

The result showed that the corrosion rates and reactivation charge increased with the increasing temperature. The corrosion rate and reactivation charge of samples heat treated at 650°C were 118.37 milliinches per year and 2767 mC/cm2, the samples were heat treated at 350, 450 and 550°C after solution treatment did not exhibit intergranular corrosion. The reactivation charges of samples at 350, 450 and 550°C respectively were 81.72, 92.42, and 2720.58 mC/cm2 . The corrosion rates and reactivation charge of samples that were heat treated at 550°C and 650°C without solution treatment, revealed were higher than with solution treatment. Diffraction X-ray spectrum of the solution treated sample showed the absence of chromium carbide. This is an indication that the solution treatment at 1000°C had dissolved chromium carbide in grain boundary.

(4)

KERENTANAN KOROSI BATAS BUTIR BAJA TAHAN

KARAT TIPE 316 DENGAN METODE ELEKTROKIMIA

ROHMATULLOH NABHANI

Skripsi

Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Sains pada

Departemen Kimia

DEPARTEMEN KIMIA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

INSTITUT PERTANIAN BOGOR

BOGOR

2008

(5)

Judul : Kerentanan Korosi Batas Butir Baja Tahan Karat Tipe 316 Dengan Metode Elektrokimia

Nama : Rohmatulloh Nabhani NIM : G44204012

Menyetujui,

Pembimbing I Pembimbing II

Dra. Sri Mulijani, MS NIP 131950978 Maman Kartaman, ST NIP 330005228 Mengetahui:

Dekan Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Institut Pertanian Bogor

Dr. drh. Hasim, DEA NIP 131578806

(6)

PRAKATA

Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah SWT atas ridho, rahmat, dan karunia-Nya sehingga karya ilmiah ini berhasil diselesaikan. Judul yang dipilih dalam penelitian yang dilaksanakan sejak bulan Oktober 2007 ini ialah Kerentanan Korosi Batas Butir Baja Tahan Karat Tipe 316 Dengan Metode Elektrokimia.

Terima kasih penulis ucapkan kepada ibu Dra. Sri Mulijani, MS dan Bapak Maman Kartaman, ST selaku pembimbing atas bimbingan, dorongan, semangat, dan ilmu yang diberikan kepada peneliti selama penelitian dan penyusunan karya ilmiah ini. Terima kasih tak terhingga juga disampaikan kepada kedua orang tua (mama dan papa) serta seluruh keluarga yang memberikan dorongan semangat, bantuan materi, kesabaran, dan kasih sayang kepada penulis.

Terima kasih juga tak lupa penulis ucapkan kepada Bapak Budi Briyatmoko, Bapak Yusuf Nampira, Bapak Nusin Samosir, Bapak Slamet, dan Bapak Joko atas segala fasilitas dan kemudahan yang telah diberikan. Rekan-rekan kimia 41 terima kasih atas motivasi dan dukungan yang diberikan, semoga Allah senantiasa membalas kebaikan semuanya.

Semoga karya ilmiah ini bermanfaat.

Bogor, Maret 2008

(7)

RIWAYAT HIDUP

Penulis dilahirkan di Tangerang pada tanggal 6 Maret 1986 dari ayah Muchlis Badruzzaman dan ibu Cucu Habibah. Penulis merupakan putra keempat dari enam bersaudara.

Tahun 2004 penulis lulus dari MAN Cipasung Tasikmalaya dan pada tahun yang sama lulus seleksi masuk IPB melalui jalur Undangan Seleksi Masuk IPB (USMI). Penulis memilih Program Studi Kimia, Departemen Kimia, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam.

Selama mengikuti perkuliahan, penulis menjadi asisten praktikum mata kuliah Kimia TPB pada tahun ajaran 2006/2007 dan asisten praktikum mata kuliah Kimia Anorganik 2 pada tahun ajaran 2007/2008. Tahun 2007 penulis melaksanakan praktik lapangan di Badan Tenaga Nuklir Nasional (Batan). Selain itu, pada tahun 2006 penulis aktif sebagai pengurus Ikatan Mahasiswa Kimia (Imasika) di Departemen Kewirausahaan.

(8)

DAFTAR ISI

Halaman

DAFTAR TABEL... viii

DAFTAR GAMBAR ... viii

DAFTAR LAMPIRAN... ix

PENDAHULUAN ... 1

TINJAUAN PUSTAKA Baja Tahan Karat ... 2

Korosi Batas Butir... 2

Metode Elektrokimia ... 3

SEM (Scanning Electron Microscope)... 3

XRD (X- ray Diffraction) ... 3

XRF (X- ray Fluorescence) ... 3

Spektrofotometer Emisi... 4

BAHAN DAN METODE Alat dan Bahan ... 4

Prosedur ... 4

HASIL DAN PEMBAHASAN Komposisi Kimia Dengan XRF dan Spektrofotometer Emisi Optik... 5

Laju Korosi... 6

Kurva Potensiodinamik ... 7

Derajat Sensitisasi ... 8

Mikrostruktur SEM ... 9

Ciri Berdasarkan XRD ... 11

SIMPULAN DAN SARAN Simpulan... 14

Saran... 14

DAFTAR PUSTAKA ... 14

(9)

DAFTAR TABEL

Halaman

1 Komposisi kimia sampel SS 316 menggunakan XRF... 6

2 Komposisi kimia sampel SS 316 menggunakan Spektrofometer Emisi Optik ... 6

3 Laju korosi sampel SS 316 ... 6

4 Muatan reaktivasi sampel SS 316 ... 9

DAFTAR GAMBAR

Halaman 1 Pengaruh suhupemanasan pada laju korosi SS 316 ... 7

2 Kurva potensiodinamik SS 316 suhu 350°C-650°C setelah perlakuan pelarutan (ST) ... 7

3 Kurva potensiodinamik SS 316 suhu 650°C setelah ST dan tanpa ST ... 7

4 Kurva potensiodinamik SS 316 suhu 550°C setelah ST dan tanpa ST ... 8

5 Pengaruh suhupemanasan pada muatan reaktivasi SS 316 ... 9

6 Kurva potensiokinetik reaktivasi SS 316 suhu 350°C-650°C setelah ST ... 9

7 Mikrostruktur SS 316 setelah ST ... 10

8 Mikrostruktur SS 316 blangko SS 316 ... 10

9 Mikrostruktur SS 316 setelah dipanaskan pada suhu 350°C dengan ST ... 10

11 Mikrostruktur SS 316 setelah dipanaskan pada suhu 550°C tanpa ST ... 10

14 Mikrostruktur SS 316 setelah dipanaskan pada suhu 650°C tanpa ST (perbesaran 500 kali) ... 10

15 Mikrostruktur SS 316 setelah dipanaskan pada suhu 650°C tanpa ST (perbesaran 3500 kali)... 11

16 Spektrum difraksi sinar-X SS 316 tanpa perlakuan panas (blangko) ... 12

17 Spektrum difraksi sinar-X SS 316 dengan perlakuan ST... 13

18 Spektrum difraksi sinar-X SS 316 setelah dipanaskan pada suhu 650°C dengan ST ... 13

(10)

DAFTAR LAMPIRAN

Halaman

1 Pengujian standar korosi batas butir baja tahan karat ... 17

2 Komposisi unsur berbagai jenis baja tahan karat... 18

3 Perbandingan sifat mekanik berbagai jenis baja tahan karat ... 19

4 Deret galvanik beberapa paduan logam ... 20

5 Diagram alir penelitian kerentanan korosi batas butir SS 316... 21

6 Analisis ragam dan uji Duncan pengaruh suhu pemanasan ... 22

7 Rumus dan contoh perhitungan laju korosi dengan tafel plot... 22

8 Uji-t pengaruh ST sampel SS 316... 23

9 Kurva potensiokinetik reaktivasi blangko dan SS 316 dengan ST ... 23

10 Kurva potensiokinetik reaktivasi SS 316 suhu 550°C setelah ST dan tanpa ST... 24

11 Kurva potensiokinetik reaktivasi SS 316 suhu 650°C setelah ST dan tanpa ST... 24

12 Mekanisme korosi batas butir ... 25

13 Daerah pemanasan (heat affected zone) baja tahan karat... 26