ANALISIS LAJU KOROSI DAN KEKERASAN BAJA AISI 1020 DALAM MEDIA ASAM SULFAT DENGAN VARIASI SUDUT BENDING DAN MATERIAL
PELAPISAN
Alfian Afif Priyahutama1)
1)Teknik Mesin, Fakultas Teknologi Industri, Institut Teknologi Adhi Tama Surabaya E-mail: [email protected]
Afira Ainur Rosidah2)
2)Teknik Mesin, Fakultas Teknologi Industri, Institut Teknologi Adhi Tama Surabaya
Abstrak
Penelitian ini dilakukan untuk mengetahui pengaruh asam sulfat 10% terhadap laju korosi pada baja karbon rendah AISI 1020 yang banyak digunakan pada konstruksi transportasi. Dalam penelitian ini baja akan mendapat perlakuan tekukan/bending dan pelapisan, variasi sudut bending yang digunakan adalah 45˚, 90˚, 135˚ dengan variasi tanpa pelapisan, pelapisan alkyd dan epoxy. Lama waktu perendaman yaitu 168 jam. Ukuran spesimen yang disapkan memiliki dimensi 70 x 25 x 3 mm sebanyak 20 spesimen. Hasil penelitian menunjukan laju korosi pada baja AISI 1020 terbesarnya pada sudut 90˚ dengan variasi tanpa pelapisan yaitu 947,853 mpy. Untuk laju korosi terkecil berada pada sudut 135˚ dengan variasi pelapisan epoxy yaitu 136,124 mpy hal ini dikarenakan kadar keasaman pada larutan sangat tinggi dan belum terkontaminasi oleh lingkungan, perlakuan bending dan variasi pelapisan juga berpengaruh dalam laju korosi. Sedangkan untuk kekerasan tertinggi setelah perendaman yaitu pada material yang tanpa ada perlakuan bending dengan angka 92,86 g/µm² dan yang terkecil terdapat pada material sudut bending 45˚
dengan angka 79,78 g/µm². Pada penelitian ini sudut bending dan pelapisan material pada baja AISI 1020 sangat berpengaruh besar terhadap laju korosi.
Kata Kunci: Korosi, Asam Sulfat, Bending,Pelapisan
Abstract
This research was conducted to determine the effect of 10% sulfuric acid on the corrosion rate of AISI 1020 low carbon steel which is widely used in transportation construction. In this study steel will be subjected to bending and coating treatment, variations of the bending angles used are 45˚, 90˚, 135˚ with variations without coating, alkyd and epoxy coating. The immersion time is 168 hours. The size of the specimens tested with the dimension of 70 x 25 x 3 mm of 20 specimens. The results showed that the corrosion rate of AISI 1020 steel was greatest at an angle of 90˚ with variations without coating, namely 947.853 mpy. The smallest corrosion rate is at an angle of 135˚ with a variation of epoxy coating, namely 136.124 mpy, this is because the acidity level in the solution is very high and has not been contaminated by the environment, the bending treatment and coating variations also affect the corrosion rate. Whereas the highest hardness after immersion is in materials without any bending treatment with a number of 92.86 g/µm² and the smallest is found in material with a bending angle of 45˚ with a number of 79.78g/µm². In this study the bending angle and material coating on AISI 1020 steel greatly influence the corrosion rate.
Keywords: Corrosion, Sulfuric Acid, Bending, Coating.
PENDAHULUAN
Baja merupakan jenis material yang sering digunakan pada dunia transportasi maupun industri seperti dalam pembangunan konstruksi pada moda transportasi baik darat maupun laut. Ada berbagai macam jenis baja, salah satunya yang sering digunakan adalah baja AISI 1020 menurut (Gusniar and Putra, 2021) baja ini mempunyai sifat mekanik yaitu 420 MPa tensile strength, 350 MPa yield strength, 205 MPa modulus of elasticity dan 126 hardness vickers. Berbagai macam variasi konstruksi pada alat transportasi penggunaan plat tidak hanya terbatas pada pengelasan (sambungan), namun terdapat plat baja yang sering mendapat perlakuan bending (tekukan). Dari proses penekukan tersebut dapat menyebabkan terbukanya pori-pori baja, perubahan struktur mikro dan tegangan sisa sehingga proses ini dapat menyebabkan korosi pada material. Menurut (Sulaiman, 2015) semakin kecil sudut bending menyebabkan sisi bagian luar baja AISI 1020 mengalami beban tarik yang lebih besar, sehingga ikatan antar atom
merenggang sehingga menyebabkan ikatan atom lain mudah masuk kedalam struktur baja dan berpengaruh terhadap laju korosi.
Menurut (Huda and Sutjahjo, 2017) Korosi merupakan peristiwa dimana terjadi reaksi di antara logam dengan lingkungannya, lingkungan yang mempengaruhi berupa lingkungan asam, udara, air laut, air tanah dan lain-lain.
Korosi juga dapat dianggap sebagai kembalinya logam menuju bentuk awal sebagaimana ia terdapat di alam (Affandi et al., 2020). Korosi tidak dapat dihentikan tetapi bisa dikendalikan salah satu caranya yaitu dengan melakukan coating. Coating atau pelapisan merupakan sebuah proses penyemprotan logam cair dalam bentuk partikel lembut kepermukaan material yang akan dilapisi hingga membentuk sebuah lapisan, menurut (Darmawi, 2018) jenis pelapis ini dikategorikan sebagai non fusion. Proses ini telah dibuktikan dengan penggunaan alkyd dan epoxy sebagai material coating mampu memberikan perlindungan terhadap laju korosi dibandingan dengan material yang tanpa menggunakan coating. Tujuan dari penelitian ini yaitu untuk mengetahui pengaruh variasi sudut bending dan material pelapisan terhadap laju korosi dan uji kekerasan baja AISI 1020 pada media asam sulfat.
METODE 1. Spesimen
Pada penelitian ini material yang digunakan adalah baja AISI 1020 berbentuk persegi panjang dengan ukuran 70 mm x 25 mm x 3 mm diberi lubang 2 mm dibagian atas. Menggunakan 3 variasi sudut bending yaitu: 45˚, 90˚, 135˚
seperti diilustrasikan pada Gambar 1.
(a) (b) (c)
Gambar 1. Variasi Sudut Bending (a) 45o, (b) 90o, dan (c) 135o
2. Pelapisan Spesimen
Pelapisan spesimen dilakukan dengan spray coating dengan tekanan kompresor 36 psi dengan variasi coating alkyd dan epoxy dengan jarak penyemprotan 15 cm.
3. Pengamatan Visual
Pengamatan visual digunakan untuk menganalisa laju korosi, pengamatan visual dilakukan dengan kamera digital dan analisis visual, proses ini dilakukan setelah proses pencelupan spesimen dan hal yang diperhatikan adalah kondisi spesimen yang terkena korosi dan jenis korosi apa yang terjadi.
4. Uji Kekerasan
Uji kekerasan dilakukan sebagai data pembanding kekerasan material sebelum dilakukan pencelupan dan sesudah pencelupan. Alat yang digunakan untuk menguji kekerasan pada penelitian ini adalah hardness testing machine MITUTOYO HM-200 Politeknik Negeri Malang. Sedangkan jenis pengujian kekerasan yang dipakai adalah Micro- Vickers.
5. Uji Laju Korosi
Pengujian ini menggunakan metode kehilangan berat /weight loss dengan standart pengujian ASTM G31-72 yaitu dengan melakukan pencelupan spesimen kedalam media korosif dan menimbang berat awal dan akhir, perhitungan laju korosi menggunakan rumus sebagai berikut :
Dimana :
CR = corrosion rate (mpy) K = konstanta faktor (3,45 x ) D = densitas spesimen (g/ ) A = surface area
T = exposure time (jam)
Pada pengujian ini media korosif yang digunakan adalah asam sulfat 10% (merk SAP Chemical kemurnian 98%) dengan waktu perendaman selama 7 hari atau 168 jam.
HASIL DAN PEMBAHASAN 1. Pengamatan Visual
Pengamatan visual dilakukan setelah melalui proses perendaman baja AISI 1020 dengan media perendaman asam sulfat 10% dengan waktu perendaman selama 7 hari atau 168 jam. Foto sebelum dan sesudah perendaman ada pada Gambar 2 dibawah ini.
Gambar 2. Perbandingan Spesimen Sebelum dan Sesudah Perendaman
Pengamatan permukaan Baja AISI 1020 yang menggunakan variasi tanpa pelapisan (gambar A1, D1, dan G1) tampak terlihat mengalami pengikisan lubang pada tempat tali pengikat, hal ini dikarenakan baja AISI 1020 tidak mendapat proteksi dari material pelapisan alkyd dan epoxy yang mengakibatkan percepatan laju korosi. Menurut (Kurniawan, 2022) pada area lubang tejadi pengikisan yaitu yang diserang pertama kali karena terdapat tekanan/kontak tali pada saat mengikat dan menggantung spesimen tersebut, hal itu menyebabkan pada area tersebut yang paling parah terkena dampak korosi.
Pada pengamatan permukaan material terlihat semua material mengalami bentuk korosi merata yang merupakan jenis korosi lokal yang terdapat lubang-lubang halus yang dapat menyebabkan dimensi ketebalan benda berkurang.
Hal ini bisa dilihat dari hasil penimbangan berat yang telah dilakukan, berat benda mengalami penurunan yang siginifikan dan pengamatan pada permukaan baja menunjukan adanya surface blister yang diakibatkan oleh rekombinasi atom-atom H menjadi molekul-molekul , di dalam baja atom-atom hidrogen yang terbentuk dari reaksi korosi baja dalam elektrolit berdiameter sangat kecil sehingga dapat berpenetrasi kedalam permukaan baja (Sari and Dwiyati, 2015). Untuk baja AISI 1020 yang menggunakan variasi pelapisan (gambar B1, C1, E1, F1, H1 dan I1) tidak terdapat pelebaran lubang maupun laju korosi yang berlebih dikarenakan baja AISI 1020 mendapat proteksi dari material pelapisan yang menyebabkan perlambatan laju korosi.
2. Uji Laju Korosi
Dari penelitian yang sudah terlaksana, diperolah gambar dan data dari pengujian laju korosi baja AISI 1020 panjang 70 mm lebar 25 mm dan tebal 3 mm dengan media pengkorosi 10% dengan menggunakan variasi sudut bending 45˚, 90˚ dan 135˚ dan variasi tanpa pelapisan, alkyd dan epoxy. Perendaman dilakukan selama 7 hari atau 168 jam, hasil perhitungan laju korosi disajikan pada Gambar 3.
Gambar 3. Hasil laju korosi baja AISI 1020 dengan variasi sudut bending dan jenis material coating
Dapat diketahui bahwa baja AISI 1020 dengan variasi sudut 45˚, 90˚, 135˚ tanpa pelapisan mendapat nilai laju tertinggi, seperti pada sudut 45˚ sebesar 921,075 mpy. Hal ini dikarenakan permukaan baja langsung mengalami kontak dengan asam sulfat tanpa ada perlindungan apapun yang merupakan asam kuat. Kemudian baja AISI 1020 dengan variasi sudut 45˚, 90˚, 135˚ lapisan media alkyd didapatkan penurunan nilai laju korosi seperti pada sudut 45˚
sebesar 588,849 mpy dan baja AISI 1020 dengan variasi sudut 45˚, 90˚, 135˚ lapisan media epoxy didapatkan penurunan nilai laju korosi paling rendah pada sudut 45˚ sebesar 306,056 mpy. Material yang menggunakan metode pelapisan mengalami penurunan laju korosi dikarenakan lapisan cat merupakan bahan penghambat atau penghalang, mencegah muatan elektrokimia penyebab korosi berpindah ke logam di bawah lapisan dan media pelapisan yang unggul dalam melindungi material baja AISI 1020 dalam penelitian ini yaitu epoxy. Menurut (Yulliyanti et al., 2019) berdasarkan hasil analisis yang sudah dilakukan, epoxy merupakan salah satu jenis cat yang bisa digunakan sebagai bahan adhesif dan lapisan pelindung yang sangat baik karena adanya senyawa aromatik eter, aromatik hirdrokarbon dan alifatik alkhohol, sifat dari epoxy mengandung resin termoseting karena bereaksi dengan menghasilkan proses internal dan mampu membentuk ikatan molekul yang erat dan struktur crosslinking polimer. Sedangkan untuk sudut bending, semakin besar sudut bending maka laju korosi akan semakin rendah dan sebaliknya semakin kecil sudut bending maka laju korosi semakin tinggi, hal ini sesuai dengan pernyataan (Sabyantoro et al., 2019).
3. Uji Kekerasan
Penelitian uji kekasaran baja AISI 1020 dengan variasi sudut bending 45˚, 90˚ dan 135˚ dengan variasi tanpa pelapisan pengujian ini digunakan sebagai data pembanding kekerasan material sebelum dilakukan perendaman dan sesudah perendaman menggunakan alat hardness testing machine MITUTOYO HM-200 di Politeknik Negeri Malang.
Hasil yang didapatkan dapat dilihat pada Gambar 4.
Gambar 4. Hasil uji kekerasan sesudah pelapisan dan perendaman
Pada grafik di atas diketahui bahwa kekerasan semua spesimen tanpa pelapisan lebih rendah dibandingkan dengan spesimen dengan pelapisan alkyd maupun epoxy. Hal ini dikarenakan semakin tinggi laju korosi maka kekerasan akan semakin turun hal ini sesuai dengan penelitian yang dilakukan (Sinaga and Manurung, 2020). Faktor yang menyebabkan laju korosi semakin cepat yaitu salah satunya pengaruh besaran sudut, di antara semua spesimen yang memiliki kekerasan paling tinggi ditunjukan pada spesimen pelapisan epoxy dan sudut bending 45o dengan nilai kekerasan sebesar 92,4 g/µm². Semakin besar sudut tekukan, nilai kekerasan cenderung mengalami peningkatan.
Sedangkan, material pelapisan yang mampu memberikan kekerasan tertinggi adalah material epoxy.
PENUTUP Simpulan
Berdasarkan penelitian yang telah diselesaikan menggunakan spesimen baja AISI 1020 pada media asam sulfat 10%
dengan variasi sudut bending dan material pelapisan dapat disimpulkan bahwa: 1) Pada pengujian metode weight loss, spesimen pelapisan alkyd dengan sudut bending 135˚ mendapat nilai laju korosi paling rendah yaitu 136,124 mpy.
Sudut bending dan material pelapisan sangat berpengaruh terhadap laju korosi. 2) Pada pengujian kekerasan micro- vickers, kekerasan yang paling tinggi diperoleh material sudut bending 45o dan pelapisan epoxy dengan nilai 92,4 g/µm². Penurunan kekerasan dipengaruhi oleh laju korosi.
Saran
Adapun saran-saran yang bisa berguna untuk penelitian selanjutnya adalah melakukan studi literatur untuk pemilihan media pengkorosi atau konsentrasi asam sulfat. Perlu dicari alternatif yang lebih efisien dan aman kemudian melakukan pengamatan menggunakan foto micro agar mengetahui struktur morfologi lebih detail, dan penambahan variasi jenis coating, variasi ketebalan coating dan waktu perendaman agar terlihat jelas perbedaan hasil laju korosi yang dihasilkan.
DAFTAR PUSTAKA
Affandi, A., Huzni, S., Siregar, A.M., Siregar, C.A., Nasution, A.R., Tanjung, I., Fonna, S., 2020. Analisa Korosi Atmosferik Baja Karbon Rendah Di Kecamatan Medan Belawan. MULTITEK Indones. 14, 80–88.
https://doi.org/10.24269/mtkind.v14i2.2841
Darmawi, D., 2018. Pelapisan Logam. Penerbit Universitas Sriwijaya, Palembang.
Gusniar, I.N., Putra, A.S., 2021. Perhitungan Beban Statik pada Rangka Mesin Pengering Padi Menggunakan Baja AISI 1020. J. Tek. Mesin 14, 53–58. https://doi.org/10.30630/jtm.14.2.556
Huda, C., Sutjahjo, D.H., 2017. Analisis Laju Korosi Material Aluminium 5083 Sebagai Aplikasi Bahan Lambung Kapal 06.
Kurniawan, D.C., 2022. Analisa Pengaruh Variasi Konsentrasi Inhibitor Asam Askorbat Dan Waktu Perendaman Terhadap Laju Korosi Dan Kekuatan Impact Baja Aisi 1037.
Sabyantoro, W.K., Purwanto, H., Dzulfikar, M., 2019. Analisis Laju Korosi Dengan Aliran Media Korosi Hcl 10%
Pada Material Baja Astm A36 Dengan Sudut Bending. J. Ilm. MOMENTUM 15.
https://doi.org/10.36499/jim.v15i1.2661
Sari, Y., Dwiyati, S.T., 2015. Korosi H2S dan CO2 pada Peralatan Statik di Industri Minyak dan Gas. J. Konversi Energi Dan Manufaktur 2, 18–22. https://doi.org/10.21009/JKEM.2.1.2
Sinaga, A.J., Manurung, C., 2020. Analisa Laju Korosi dan Kekerasan Pada Stainless Steel 316 L Dalam Larutan 10 % NaCl Dengan Variasi Waktu Perendaman. SPROCKET J. Mech. Eng. 1, 92–99.
https://doi.org/10.36655/sprocket.v1i2.186
Yulliyanti, W., Susanty, D., Wahyono, W., 2019. Perbandingan Laju Korosi Pada Material Steel Plate Cold Coil (Spcc) Yang Dilapisi Cat Dengan Resin Yang Berbeda. J. SAINS Nat. 6, 16. https://doi.org/10.31938/jsn.v6i1.251
