Baja karbon rendah tipe tipe 000 ANALISIS EFEKTIVITAS HIDRAZIN ALTERNATIF INHIBITOR KOROSI PENDING IN SEKUNDER RSG-GAS SEBAGAI SISTEM

(1)

96

-

ISSN 0216 - 3128

ANALISIS

EFEKTIVITAS

HIDRAZIN

ALTERNATIF

INHIBITOR

KOROSI

PENDING IN SEKUNDER RSG-GAS

Sumijanto

Pusat Teknologi Reaktor dan Keselamatan Nuk/ir (PTRKN-BATAN)

ABSTRAK

Sumijanto

SEBAGAI

SISTEM

ANALISIS EFEKTIVITAS HlDRAZIN (N2HJ SEBAGAI ALTERNATIF INHIBITOR KOROSI PADA SISTEM PENDINGIN SEKUNDER RSG-GAS. Efektivitas hidrazin (N2H.J sebagai alternatif inhibitor korosi baja karbon rendah tipe GGG-304 dalam medium air pendingin sekunder RSG-GAS telah diuji secara elektrokimia menggunakan teknik potensiodinamilf. Dari hasil pengujian yang dilakukan pada temperatur 35°C, 40°C dan 50VC dengan konsentrasi hidrazin 0 ppm, 10 ppm, 30 ppm dan 50 ppm menunjukkan bahwa efektivitasnya meningkat dengan naiknya temperatur dan konsentrasi hidrazin. Hidrazin yang ditambahkan ke dalam air pendingin sekunder dapat mengurangi jumlah oksigen terlarut dan membentuk senyawa komplek Fe(N2H.J/' yang melapisi permukaan logam baja karbon rendah tipe GGG-304 melalui ikatan adsorpsi kimia. Senyawa komplek tersebut selain melapisi permukaan juga menyebabkan konduktivitas Iistrik air pendingin sekunder menurun sehingga meningkatkan efektivitas inhibisi hidrazin terhadap korosi. Pada batasan temperatur operasi (42°C), ketahanan korosi baja karbon rendah tipe GGG-304 meningkat hingga 94,/2% (Iaju korosi dari 0,140 mpy menjadi 0,0024 mpy) pada dosis hidrazin 50 ppm. Hidrazin dapat dipertimbangkan sebagai alternatif inhibitor korosi pada sistem pendingin sekunder RSG-GAS.

Kata kunci : IIidrazin, korosi, pendingin.

ABSTRACT

EFECTIVITY ANALYSIS OF HIDRAZIN (N1HJ AS A COOROSlON INHIBITOR ALTERNATIVE ON RSG GAS SECONDARY COOLING SYSTEM. Iif!ectivity of hidrazin (N]IJ,J

as a

corrosion inhihilor alternative of low carbon steel GGG-304 type in secondary water coolant ~ystem of RSG-GAS was done electrochemicaly by using potentiodynamic technique. From this experiment at temperatures of 35(}C.40(}C and 5ifc with hidrazin consentration of 0 ppm, 10 ppm, 30 ppm and 50 ppm shows that effectivity of hidrazin increase related with temperature increasing and concentration of hidrazin. Hidrazin can redused dissolved oxygen and develop complex compound of Fe(N2H,J/' in secondary coolant water and form thin layer on surface of carbon steel by chemical adsorption bondding. Complex compound besides form thin layer also caused decrease of electrical conductivity of water as a result of corrosion inhibition. At the limit operation temperatur (42°C), corrosion tenacity of low carbon steel reach 94,12% (corrosion rate from 0.140 mpy to 0.0024 mpy) at hidrazin dose of 50 ppm. Consider to this experiment, hidrazin can be proposed as corrosion inhibitor alternativefor RSG GAS secondary coolant system

Key word .' Hidrazin, corrosion, coolant

PENDAHULUAN

Baja

403 karbon rendah tipe 000-304digunakan sebagai materialtipe 000sistem pendingin sekunder RSO-OAS terutama pada pipa dan katup yang berada di \uar gedung reaktor. Air proses yang berasal dari PAM PUSPIPTEK tanpa pengolahan lebih lanjut digunakan sebagai media pendingin sekunde~I]. Air pendingin sekunder mempunyai konduktivitas yang tinggi dengan banyaknya garam-garam yang larut di dalamnya seperti suIfat, kalsium dan klorida.

Oksigen dan gas-gas korosif lain juga dapat larut karena air pendingin dialirkan melalui menara pendingin yang berhubungan langsung dengan udara luar. Dengan kualitas air pendingin seperti ini baja karbon rendah tipe 000-304 sebagai material pipa sistem pendingin sekunder dapat mengalami korosi yang akhirnya dapat mengganggu kelangsungan operasi dan menimbulkan kerugian karena produksi radioisotop juga terganggu.

Dalam sistem pendingin sekunder spesi yang paling berpengaruh terhadap laju korosi logam adalah oksigen terlarut dan garam-garam terlarut

Prosiding PPI - PDIPTN 2006

Pustek Akselerator dan Proses Bahan - BATAN Yogyakarta, 10 Juli 2006

(2)

Sumijanto ISSN 0216 - 3128

97

(6) Logam besi (Fe) dalam air dapat teroksidasi pada daerah anoda sebagai berikut :

Pada daerah katoda terjadi reduksi (reaksi dengan elektron) sebagai berikut :

Hidrazin

Hidrazin adalah spesi kimia yang mempunyai formulasi N2H4, merupakan salah satu jenis alternatif inhibitor korosi terhadap logam dimana proses inhibisinya secara efektif melalui penurunan konsentrasi oksigen terlarut dalam media serta membentuk senyawa komplek dengan ion logam (ion besi) yang melapisi permukaan logam sehingga logam terpisah dari lingkungan. Reaksi pembentukan ion komplek besi (II) dengan hidrazin adalah sebagai berikut :

(3) (4) (5) (2) Fe --+ Fe 2+ + 2e" 2H+ +2e" --+ H2 O2 + 4e" + 2H20 --+ 40H' O2 + 4H+ + 4e' --+ 2H20 Adsorpsi

Adsorpsi adalah suatu jenis adhesi yang terjadi pada permukaan zat padat yang berinteraksi dengan fluida menghasilkan pengumpulan atau pemekatan molekul fluida di sekitar permukaan zat padat[4]. Adsorpsi terjadi karena setiap molekul pada permukaan mempunyai gaya sisa yang membentuk tegangan permukaan. Akibatnya molekul pada permukaan mempunyai energi bebas yang lebih besar dari pada molekul di bawah permukaan. Karena permukaan selalu berusaha mendapatkan energi bebas serendah mungkin maka permukaan akan menyerap massa yang tegangan permukaannya lebih rendah untuk menurunkan energi bebasnya. Ada dua cara adsorpsi pada permukaan zat padat[5] yaitu adsorpsi fisik (fisisorpsi) dan adsorpsi kimia (kemisorpsi). Adsorpsi fisik adalah adsorpsi dimana gaya yang terlibat adalah gaya intermolekuler (gaya van der waals). Sedangkan adsorpsi kimia adalah adsorpsi di mana gaya yang terlibat adalah gaya valensi yang jenisnya sarna dengan yang bekerja pada pembentukan senyawa kimia. Setelah zat padat melakukan adsorpsi maka permukaannya akan tertutup adsorpbat (terlapisi adsorpbat) dan di tempat ini mulai terjadi proses inhibisi korosi.

TEOR!

Korosi

sehingga hal ini perlu mendapat perhatian. Selama ini penanganan untuk menekan terjadinya korosi digunakan inhibitor korosi jenis Nalco 23226. Inhibitor ini efektif mengurangi laju korosi tetapi harganya relatif mahal .dan meninggalkan residu pada sistem pendingin sekunder karena jenis inhibitor ini tidak volatiJ. Oleh karenanya pada penelitian ini hidrazin (N2H4) dipilih sebagai altematif inhibitor korosi pada sistem pendingin sekunder RSG-GAS karena hidrazin bersifat volatil sehingga tidak meninggalkan residu dan kereaktifannya terhadap oksigen cukup tinggi sehingga mampu mengurangi jumlah oksigen yang terlarut dalam air.

Efektivitas hidrazin sebagai altematif inhibitor korosi pada sistem sekunder RSG-GAS dianalisis dari hasil uji korosi terhadap material yang sarna dengan material yang digunakan dalam sistem sekunder yaitu baja karbon rendah tipe GGG-304. Uji korosi dilakukan dengan teknik elektrokimia menggunakan CMS (Corrosion Measurement System) 100 pada kondisi fluida statis

(fluida tidak mengalir) dengan variasi temperatur dan dosis konsentrasi hidrazin. Dengan kondisi pengujian terse but maka data laju korosi yang dihasilkan belum memberikan informasi yang sempurna. Adapun adsorpsi hidrazin pad a permukaan logam yang juga merupakan faktor penting dalam proses inhibisi korosi, dievaluasi menggunakan nilai-nilai tingkat penutupan permukaan terfraksi (e) pada benda uji.

Korosi adalah suatu degradasi elektrokimia dari logam atau paduan logam akibat bereaksi dengan Iingkungan. Reaksi korosi akan terjadi jika di dalam logam terdapat dua elektroda dengan muatan berbeda yang masing-masing akan bertindak sebagai anoda dan katoda. Perbedaan muatan dalam logam dapat terjadi karena beberapa hal diantaranya adalah adanya tegangan sisa, cacat permukaan, perbedaan impurities, perbedaan jenis

logam, perbedaan tegangan, perbedaan elektrolit sebagai media Iingkungan dan lain sebagainya. Secara elektrokimia, reaksi korosi terjadi melalui proses reaksi oksidasi pada daerah anoda dan reaksi reduksi pada daerah katoda. Proses reaksi oksidasi dan reduksi ini berlangsung secara bersamaan dan tidak dapat berdiri sendiri[2.3]. Mekanisme elektrokimia dari korosi logam dalam air adalah sebagai berikut:

M

--+

M

n+

+

ne M = Logam yang terkorosi.

(I)

Prosiding PPI • PDIPTN 2006

(3)

laju korosi tanpa inhibitor laju korosi dengan inhibitor Tingkat penutupan permukaan (tingkat pelapisan) biasanya dinyatakan sebagai penutupan terfraksi (8).

0= Jumlah tempat adsorpsi yang tertutup adsorpbat Jumlah tempat adsorpsi yang tersedia Laju adsorpsi berbanding lurus dengan laju perubahan penutupan permukaan sehingga dapat ditentukan dengan mengamati perubahan penutupan terfraksi terhadap waktu[6]. Tingkat penutupan terfraksi (8) dapat dievaluasi menggunakan nilai-nilai efektivitas inhibisi. Nilai efektivitas inhibisi dapat dihitung menggunakan besaran laju korosi yang terkait dengan penggunaan inhibitor menurut persamaan berikut :

Efektivitas inhibisi

=(CRuninhibited - CRinhibited) CRuninhibited dengan :

CR uninhibited

CR inhibited

Secara umum nilai efektivitas inhibisi bertambah dengan bertambahnya konsentrasi inhibitor pada temperatur konstan.

TATAKERJA

Alat dan bahan

Alat-alat yang digunakan adalah seperangkat CMS I 00, heater, pH meter, konduktivitimeter, oksigen meter, mikroskop optik, mesin poles.

Bahan-bahan yang digunakan adalah contoh material sistem sekunder (baja karbon rendah tipe 000-304) sebagai benda uji korosi, larutan hidrazin, air pendingin sekunder RSO-OAS, air bebas mineral, etanol dan amplas dengan grade 240,400,600,800, 1000 dan 1200.

Preparasi benda uji korosi

Bahan baja karbon rendah tipe 000-304 berbentuk silinder dengan diameter penampang 15 mm dan tebal 5 mm, dihaluskan permukaannya dengan cara diampelas mulai grade 240, 400, 600, 800, 1000 dan 1200 sampai permukaannya rata dan homogen mengkilap.

Pembuatan larutan uji (inhibitor)

Dibuat larutan hidrazin sebagai larutan uji dengan konsentrasi 0, 10, 30 dan 50 ppm dengan cara mengencerkan larutan hidrazin 100 ppm dengan air pendingin sekunder.

Pengukuran pH, daya hantar listrik dan oksigen

terlarut

Larutan hidrazin 0, 10, 30 dan 50 ppm hidrazin dipanaskan pada temperatur 35°C selama I jam, lalu didinginkan hingga temperatur kamar selanjutnya diukur pH, daya hantar listrik dan oksigen terlarut. Hal yang sarna juga dilakukan pada temperatur 40°C dan 50°C.

Pengujian korosi

Larutan hidrazin 50 ppm yang telah dipanaskan pad a temperatur 35°C selama I jam, didinginkan hingga temperatur kamar, disiapkan sebanyak 250 ml untuk digunakan sebagai media uji korosi. Kemudian dilakukan uji korosi terhadap benda uji baja karbon rendah tipe 000-304 dalam media tersebut menggunakan CMS I 00 dengan menu potensiodinamik. Hal yang sarna dilakukan pada larutan hidrazin 0, 10, 30 dan 50 ppm untuk temperatur 35°C, 40°C dan 50°C.

Analisis permukaan benda uji

Untuk mengetahui terbentuknya lapisan hidrazin pada permukaan logam, benda uji diambil foto struktur mikronya menggunakan mikroskop optik dengan pembesaran 250 kali sebelum dilapisi hidrazin dan setelah dilapisi hidrazin dengan mencelupkan kedalam larutan hidrazin 10 ppm pad a temperatur 35°C selama I jam.

HASIL DAN PEMBAHASAN

Hidrazin merupakan altematif inhibitor korosi yang memiliki atom nitrogen dan mampu melapisi permukaan logam melalui proses adsorpsi kimia. Sifat volatil hidrazin akan memberikan keuntungan pada kondisi air sekunder karena tidak meninggalkan padatan seperti bila digunakan inhibitor korosi Na\co. Namun disisi lain sifat volatilnya akan berakibat yang merugikan karena akan banyak hidrazin yang terbuang melalui evaporasi dalam menara pendingin. Efektivitas hidrazin dianalisis melalui laju korosi yang diperoleh selama pengujian. Pengukuran laju korosi dilakukan dengan teknik potensiodinamik menggunakan CMS I 00 pada rentang potensial antara -D,5 Volt sampai 1,5 Volt dari Ecorr (potensial korosi) dengan laju perubahan potensial

(scan rate) 0,56 mV/det.

Pengaruh Konsentrasi Terhadap Efektivitas Hidrazin

Faktor-faktor lain yang terkait dengan konsentrasi hidrazin seperti pH, konduktivitas

Prosiding PPI - PDIPTN2006

(4)

Sumijanto ISSN 0216 - 3128 99

listrik dan oksigen terlarut dalam air sekunder sebagai media uji diukur sebagai data dukung untuk analisis efektivitas hidrazin.

Pengaruh konsentrasi hidrazin dan temperatur air pendingin sekunder terhadap pH, konduktivitas listrik , dan oksigen terlarut diberikan pada Tabel 1.

(7)

Dari Tabel I, terlihat bahwa pH dan konduktivitas Iistrik relatif tidak berubah/tetap tetapi kandungan oksigen terlarut dalam medium air pendingin sekunder turun secara signifikan. Hal ini dikarenakan hidrazin merupakan inhibitor tipe

"scavenger" oksigen, sehingga mampu mengurangi jumlah oksigen .terlarut dalam air pendingin sekunder melalui reaksi berikut :

TabelI. Pengaruh temperatur dan konsentrasi hidrazin terhadap pH, konduktivitas Iistrik dan oksigen terlarut.

KonsentrasiKonduktivitasTemperaturPHOksigen terlarut hidrazin (ppm) (DC)(mg/L)_listrik _(JJS/cm) 35 7,60126,2 3,4 0 40 7,66129,2 3,2 50 7,76135 2,8 35 7,54125,42,65 10 40 7,60126,4 2,6 50 7,71133,52,45 35 7,50124,52,35 30 40 7,56125,92,25 50 7,68130,6 2,1 35 7,09115,2 2,2 50 40 7,20123,4 2,1 50 7,33121,5 1,9

Penurunan jumlah oksigen terlarut dengan bertambahnya konsentrasi hidrazin pada beberapa temperatur ditunjukkan pada Gambar I.

3.3 3 2.7 2.4 2.1 1.8 o 10 20 30

-+-

350C __ 400C ----A- 500C 40 50

luas permukaan baja karbon yang tertutupi oleh lapisan film dan memberikan perlindungan terhadap korosi. Bertambahnya efektivitas inhibisi hidrazin pada korosi baja karbon dalam air pendingin sekunder dengan bertambahnya konsentrasi hidrazin ditunjukkan pada Gambar 2.

Efektivitas inhibisi dapat mencapai 92,86 % pada konsentrasi hidrazin 50 ppm dengan temperatur 400e dan mencapai maksimal 99,29 % pada konsentrasi hidrazin 50 ppm dengan temperatur 50oe. Pada kondisi operasi air pendingin sekunder dengan temperatur maksimal yang diijinkan sebesar 42°e maka efektivitas inhibisi hidrazin adalah 94,12 % pada dosis hidrazin 50 ppm.

Gambar I. Hubungan

konsentrasi

hidrazin

terhadap

oksigen

ter/arut

pada

berbagai temperatur.

Dari hasil pengujian korosi menggunakan eMS 100 didapatkan beberapa parameter kinetika korosi serta efektivitas inhibisi seperti ditunjukkan pada Tabel2.

Nilai efektivitas inhibisi bertambah dengan bertambahnya konsentrasi hidrazin, karena semakin

Pengaruh Temperatur terhadap Efektivitas Hidrazin

Tabel 2, menunjukkan bahwa kenaikan temperatur medium air pendingin sekunder meningkatkan laju korosi baja karbon rendah tipe GGG-304 tanpa adanya hidrazin, karena meningkatkan kelarutan garam-garam terlarut seperti sulfat dan klorida yang cenderung menaikkan laju korosi. Sedangkan kenaikan temperatur air pendingin sekunder yang mengandung hidrazin dengan konsentrasi 10 ppm,

Prosiding PPI • PDlPTN 2006

Pustek Akselerator dan Proses Bahan - BATAN Yogyakarta. 10 Juli 2006

(5)

30 ppm, dan 50 ppm menurunkan laju korosi baja karbon rendah tipe

000-304.

Dengan demikian hidrazin semakin efektif dalam menginhibisi korosi dengan naiknya temperatur. Hal ini juga dapat dilihat dari naiknya efektivitas inhibisi dengan naiknya temperatur ditunjukkan pada Gambar 3. Meskipun demikian mengingat bahwa temperatur

maksimal dalam sistem pendingin sekunder RSG OAS adalah sebesar 42°C maka dengan perhitungan intrapolasi akan diperoleh efektivitas hidrazin pada kondisi temperatur 42°C dengan dosis konsentrasi hidrazin 50 ppm adalah 94,12 %.

Tabel2.Hasil pengujian korosi baja karbon pad a beberapa konsentrasi dan temperatur

Konsentrasi Temperatur lenrr Laju korosi Efektivitas hidrazin (ppm) (0C) (~A em<2) Ecnrr (mV) (mpy) inhibisi

(%)

35 0,08550,039-517

-0 40 0,12070,056-451

-50 0,2943-497,20,140

-35 0,0832-448,50,0382,56 10 40 0,0733-432,20,03439,29 50 0,0581-540,80,02780,71 35 0,0508-324,10,02341,03 30 40 0,0304439,20,01475 50 0,01380,00623,295,71 35 0,0124414,50,00684,62 50 40 0,0081345,70,00492,86 50 0,0019-135130,00199,29

I enrr

=

Arus korosi

E cnrr

=

Potensial korosi 120

~

100

~

'(ij 80 :a

£

_E ₆₀ '(ij 40

c

_'(ijQ) ₂₀ 1+= Q)

,.'

-10 10 30 50

-+-

500C ___ 400C

-+-

300C

yang relatif kecil dengan naiknya temperatur, terutama pada konsentrasi hidrazin 50 ppm. Meskipun kelarutan sulfat dan klorida meningkat dengan naiknya temperatur, hidrazin lebih mudah teradsorpsi karena melibatkan elektron valensi pad a proses adsorpsinya dibandingkan ion sulfat dan klorida yang terlihat dari turunnya laju korosi.

efisiensi him lIZin (%)

120

Gambar

3.

Grafik

hubungan

temperatur

terhadap

efektJvJta.•• JnllibJsJ pada

berbagaJ konsentrasJ yang berbeda

T~mtl .• (oC) konsentrasi hidrazin (ppm)

Gambar

2.

Grafik hubungan antara efektivitas

inhibisi

terhadap

konsentrasi

hidrazin,

Kenaikan temperatur air pendingin dengan adanya hidrazin juga menurunkan jumlah oksigen terlarut, seperti ditunjukkan pada Gambar 4. Menurunnya jumlah oksigen terlarut dengan naiknya temperatur menyebabkan inhibitor hidrazin lebih mudah membentuk lapisan film yang melindungi permukaan baja karbon rendah tipe GGG-304 karena makin sedikit molekul hidrazin yang terurai akibat bereaksi dengan oksigen. Pada Tabel I, terlihat bahwa kenaikan konduktivitas

100 80 60 40 20 o -- 10ppm ---- 30ppm ~ soppm 20 40 60

Pustek Akselerator dan Proses Bahan· BAT AN Yogyakarta, 10 Juli 2006

(6)

Sumijanto ISSN 0216 - 3128 _/01 Tem per at ur (oC) ~ 4

g

3.5 '2 3 '" ] 2.5 5 2 01) ] 1.5

o

35 40 45 50

-+-

50 ppm

-II- 30

ppm

-A--IO

ppm ~ 0ppm

Kenaikan temperatur dapat menurunkan energi pengaktifan proses korosi serta meningkatkan mobilitas ion-ion dalam larutan. Dengan adanya hidrazin dalam larutan yang teradsorpsi pada baja karbon rendah tipe GGG-304, dapat meningkatkan energi pengaktifan serta menurunkan mobilitas ion-ion dalam air pendingin sehingga laju korosi dapat lebih kecil dibandingkan tanpa adanya inhibitor hidrazin.

Gambar

4.

Grafik

hubungan

temperatur

terhadap

oksigen

terlarut

pada

berbagaikonsentrasihidrazin

Adsorpsi Hidrazin Pada Permukaan Baja Karbon Rendah Tipe GGG-304

Jumlah hidrazin yang teradsorpsi pada baja karbon rendah tipe GGG-304 sangat bergantung dari konsentrasi hidrazin yang larut dalam air pendingin sekunder. Baja karbon rendah tipe GGG-304 sebagai adsorben dapat mengalami kejenuhan sehingga konsentrai hidrazin yang diadsorpsi tidak akan berubah lagi. Temperatur juga berpengaruh terhadap proses adsorpsi karena berhubungan dengan energi pengaktifan, mobilitas ion-ion, dan jumlah oksigen terlarut dalam medium korosif.

Proses adsorpsi dapat digambarkan dalam bentuk isoterm adsorpsi yang diikutinya, yang menunjukkan hubungan antara konsentrasi hidrazin yang teradsorpsi dengan konsentrasi hidrazin yang berada dillam larutan pada kondisi keseimbangan dan temperatur konstan. Derajat penutupan permukaan oleh inhibitor hidrazin yang teradsorpsi dihitung menggunakan persamaan berikut.

e

=

CRuninhihited - CRinhihited CRuninhihited

dengan :

CRuninhibited: laju korrosi tanpa inhibitor CRinhibileed: laju korosi dengan inhibitor

Nilai-nilai faktor penutupan permukaan

e

yang didapat dari berbagai temperatur dan konsentrasi hidrazin ditunjukkan pada Tabel3.

Tabel3. Harga

e

pada berbagai temperatur dan konsentrasi hidrazin Temperatur (0C) Konsentrasi hidrazin

e

(ppm)

10 0,0256 35 30 0,4103 50 0,8462 10 0,3929 40 30 0,75 50 0,9286 10 0,8071 50 30 0,9571 50 0,9929

Dari Tabel 3 terlihat bahwa untuk konsentrasi 50 ppm pad a temperatur 35°C memberikan harga

e

sebesar 0,8462, pada 40°C sebesar 0,9286, dan pada 50°C sebesar 0,9929. Hal ini menunjukkan bahwa hidrazin yang teradsorpsi pada baja karbon meningkat dengan naiknya temperatur. Dari beberapa variabel temperatur yang dilakukan uji korosi, didapatkan hasil bahwa pada temperatur 50°C terjadi adsorpsi yang paling besar karena meberikan harga faktor penutupan permukaan yang paling besar, yang berarti permukaan yang tertutupi oleh lapisan film lebih

besar. Dengan perhitungan intrapolasi maka harga derajat penutupan permukaan (8) maksimal pada baja karbon rendah tipe GGG-304 pada temperatur operasi (42°C) diperoleh sebesar 0,9412 dengan dosis konsentrasi hidrazin 50 ppm.

Lapisan film yang terbentuk merupakan senyawa kompleks [Fe(N2H4)3f+, yang melibatkan elektron valensi dalam pembentukan ikatannya, yaitu enam pasang elektron bebas molekul hidrazin disumbangkan untuk pembentukan kompleks tersebut atau tiap-tiap molekul hidrazin mampu menyumbangkan dua pasang elektron bebasnya

Pro~iding PPI • PDIPTN Z006

Pustek Akselerator dan Proses Bahan· BATAN Yogyakarta, 10 Juli 2006

(7)

dalam pembentukan kompleks. Jadi terjadi adsorpsj polar dimana baja karbon rendah tipe GGG-304 menarik cairan hidrazin yang bersifat polar dari larutan. Adsorpsi kimia terikat secara kuat pada bagian permukaan baja karbon rendah tipe GGG-304 sebagai adsorben, menyebabkan hidrazin sebagai adsorbat tidak dapat bergerak dari bagian permukaan satu ke permukaan lainnya .dan tidak dapat diganti oleh molekul hidrazin yang lain.

Teradsorpsinya hidrazin pada baja karbon rendah tipe GGG-304 diawali dengan adsorpsi fisik yang terjadi pada permukaan logam Fe yang selanjutnya terjadi proses pembentukan ikatan adsorpsi kimia. Atom nitrogen sebagai ujung polar dengan pasangan elektron bebasnya diorientasikan terhadap permukaan logam sehingga terjadi donor pasangan elektron bebas untuk pembentukan lapisan film yang teradsorpsi secara kimia. Struktur mikro baja karbon sebelum dan susudah pelapisan hidrazin ditunjukkan pada Gambar 5.

dengan meningkatnya konsentrasi hidrazin dan naiknya temperatur air. Efektivitas inhibisi hidrazin mencapai 92,86% pada konsentrasi hidrazin 50 ppm dengan temperatur 40°C dan mencapai maksimal 99,29% pad a konsentrasi hidrazin 50 ppm dengan temperatur 50°C. Untuk sistem pendingin sekunder RSG-GAS yang menggunakan baja karbon tipe GGG-304 seperti pada eksperimen ini dengan temperatur maksimal pendingin sekunder 42°C maka hidrazin dapat ditambahkan dengan konsentrasi 50 ppm dengan efektivitas sebesar 94,12%. Hidrazin membentuk lapisan fi1m yang melindungi baja karbon rendah tipe GGG-304 terhadap korosi melalui ikatan adsorpsi kimia. Hidrazin dapat dipertimbangkan sebagai altematif inhibitor korosi untuk material GGG-304 seperti yang digunakan pada sistem pendingin sekunder RSG-GAS.

SARAN

(a)

(b)

Mengingat hidrazin mudah menguap pada saat proses penguapan air sekunder dalam menara pendingin maka untuk efisiensi penggunaan hidrazin sebagai inhibitor korosi dalam sistem sekunder RSG GAS perlu dipikirkan cara agar hidrazin yang ditambahkan dalam air sekunder, sebanyak mungkin melekat kuat pada permukaan baja karbon melalui ikatan adsorpsi kimia.

Gambar

5.

(a) Struktur

mikro

baja

karbon

rendalt

tipe

GGG-304

sebelum

pelapisan

pada

temperatur

3sDc,

dengan tingkat pembesaran 250X.

(b) Struktur

mikro

baja

karbon

rendalt

tipe

GGG-304

dengan

pelapisan Itidrazin pada konsentrasi

JO ppm,

temperatur 3sDc, dengan

tingkat pembesaran 250X

Pada gambar 5b terlihat adanya selaput tipis lapisan yang menutupi permukaan baja karbon rendah tipe GGG-304. Pada gambar 5a lapisan tersebut tidak ditemukan, hal ini karena lapisan hidrazin berfungsi melindungi serangan korosi sehingga peran inhibitor hidrazin menjadi efektif.

KESIMPULAN

Dari hasH analisis dapat disimpulkan bahwa hidrazin efektif sebagai inhibitor korosi baja karbon tipe GGG-304. Keefektifan hidrazin meningkat

DAFTAR

PUSTAKA

I. NATIONAL NUCLEAR ENERGY AGENCY, Safety Analysis Report Rev 8, Multipurpose Reactor GA. Siwabessy, March 1999.

2. FONTANA M.G., Corrosion Engineering, Third Edition. McGraw Hill Book Company, New York, 1986.

3. TRETHEWEY K.R., CHAMBERLEIN, Alih Bahasa ALEX TRI KANTJONO WIDODO, Korosi Untuk Mahasiswa Sains dan Rekayasawan, PT Gramedia Pustaka Utama, Jakarta, 1991.

4. CONSIDINE D.M., CONSIDINE G.D, Encyclopedia of Chemistry, Fourth Edition, Van Nostrand Reinhold Company, New York,

1984.

5. ADAMSON A.W., GAST A.P., Physical Chemistry of Surface, Sixth Edition, John Wiley and Sons Inc, New York, 1997.

6. ATKINS P.W., Physical Chemistry, Oxford University Press, Oxford, 1994.

(8)

Sumijanto