PDF: PKM-AI-10-Nurul-Pengaruh Konsentrasi Asam

2HALAMAN PENGESAHAN USULAN PKM-AI1. Judul kegiatan : PENGARUH KONSENTRASI ASAM KLORIDATERHADAP LAJU KOROSI BAJA “AISI 304”DENGAN INHIBITOR KALIUM KROMAT 0,1%2. Bidang Kegiatan : () PKM-AI ( ) PKM-GT3. Ketua Pelaksana Kegiatan :a. Nama lengkapb. NIMc. Jurusand. Universitas/Institut/Politeknike. Alamat rumah dan No. Tel./HPf. Alamat email::::::Nurul Hidayat306322403598FisikaUniversitas Negeri MalangKotaanyar RT.23/RW.06No.603 KabupatenProbolinggo/+6281233289489en_hidayat@yahoo.co.id4.Anggota Pelaksana Kegiatan:2 orang5.Dosen Pendampinga. Nama lengkap dan gelarb. NIPc. Alamat rumah dan No. Tel./HP:::Sunaryono, S.Pd, M.Si1977101920055011002Jl. Nakulo No.15 RT.01/RW.05Malang/+628123311159Menyetujui :Ketua JurusanMalang, 12 Februari 2010Ketua Pelaksana Kegiatan(Dr. Arif Hidayat, M.Si)(Nurul Hidayat)NIP. 196608221990031003 NIM. 306322403598Pembantu RektorBidang Kemahasiswaan,Dosen Pendamping(Drs. Kadim Masjkur, M. Pd)(Sunaryono, S.Pd, M.Si)NIP. 195412161981021001 NIP. 1977101920055011002

3PENGARUH KONSENTRASI ASAM KLORIDA TERHADAP LAJUKOROSI BAJA AISI 304 DENGAN INHIBITOR KALIUM KROMAT 0,1%Nurul Hidayat (a) , Robbie Nur Rachman, Naily UlyaProgram Studi Fisika Fakultas MIPA Universitas Negeri MalangJl. Semarang No. 5 Malang(a) e-mail: en_hidayat@yahoo.co.idABSTRAKKorosi merupakan suatu fenomena yang terjadi pada material dan tidakdapat dihindari, lingkungan yang berinteraksi dengan material adalah faktorutama yang memicu terjadinya korosi. Korosi menyerang semua logam, sekalipunlogam tahan karat. Realitanya, jenis logam yang banyak digunakan dalamkehidupan sehari-hari adalah baja tipe AISI 304. Hal ini mengimplikasikanbahwa logam inilah yang banyak memungkinkan mengalami korosi. Meskipunkorosi tidak dapat dihindari, akan tetapi pengendalian korosi dapat dilakukan.Terdapat beragam metode pengendalian korosi, salah satunya adalah denganmetode inhibisi. Penelitian ini dilakukan untuk mengetahui bagaimana pengaruhkonsentrasi lingkungan HCl (asam klorida) terhadap laju korosi baja AISI 304dan efektifitas inhibitor kalium kromat 0,1% untuk mengurangi laju korosi padabaja AISI 304. Dalam penelitian ini, sampel baja AISI 304 disensitisasi terlebihdahulu pada suhu 650 o C dengan holding time selama 3 jam dan diikuti dengannormalising sampai mencapai suhu ruang, kemudian sampel dikorosi dalamlingkungan HCl selama 72 jam pada suhu ruang. Metode pengurangan massadigunakan untuk mengkarakterisasi laju korosi dan efisiensi inhibitor. Hasilpenelitian ini menunjukkan bahwa laju korosi baja AISI 304 meningkat denganbertambahnya konsentrasi HCl. Laju korosi baja AISI 304 dalam lingkungan HCl18%, 20%, 22% dan 24% berturut-turut adalah 0,0115 mm/tahun, 0,0130mm/tahun, 0,0525 mm/tahun dan 0,0788 mm/tahun, penambahan inhibitorkalium kromat 0,1% ke dalam lingkungan HCl mengurangi laju korosi baja AISI304 menjadi 0,0064 mm/tahun, 0,0079 mm/tahun, 0,0324 mm/tahun dan 0,0616mm/tahun dalam urutan variasi konsentrasi HCl seperti yang telah disebutkan diatas. Dengan demikian, efisiensi inhibitor menurun dengan bertambahnyakonsentrasi HCl.Kata kunci: korosi, baja AISI 304, inhibitor.ABSTRACTCorrosion is a phenomena occuring to all materials and can not beavoided, the environment that interacts with material is one of the mostpredominant factor affecting corrosion. It attacts all metals, even a stainless steel.In fact, AISI 304 steel is the type of metal that mostly used in all daily needs. Itimplies this metal has the large number of possibilities to get corrosion problems.

4Eventhough corrosion can not be avoided, but corrosion prevention can be given.There are some methods for this, one of them is inhibition method. This reseacrhexplores the effect of HCl on corrosion rate of AISI 304 steel and investigates theeffectivity of calium chromat inhibitor 0.1% to reduce the corrosion rate of AISI304. Each sample were sensitized at 650 o C for 3 hours, then followed bynormalising till the room temperature was reached. Reduced mass method wasused to characterize the corrosion rate and the inhibitor effeciency. It was foundthat the corrosion rate of AISI 304 steels increase as the concentration of HClincreases. The corrosion rate of AISI 304 steel in 18%, 20%, 22% and 24% HCl,respectively, are 0.0115 mm/year, 0.0130 mm/year, 0.0525 mm/year and 0.0788mm/year. Introducing calium chromat inhibitor 0.1% into HCl decreasescorrosion rate of AISI 304 steel to be 0.0064 mm/year, 0.0079 mm/year, 0.0324mm/year and 0.0616 mm/year in ratation of HCl concentrations as mentionedabove. It is really convinced us that, the inhibitor effeciency decreseas as theconcentration of HCl increases.Key words: corrosion, AISI 304 steel, inhibitor.PENDAHULUANDewasa ini pengembangan aplikasi material baru merupakan bagianpenting dalam kemajuan teknologi dan industri di berbagai bidang. Aplikasimaterial baru mengharuskan pengetahuan baru tentang sifat dan kinerja materialyang bersangkutan. Terdapat beragam sifat material, salah satunya adalah korosipada logam yang terus menjadi masalah. Di samping korosi dapat menurunkan dayaguna pada logam, korosi dapat menimbulkan kecelakaan pada penggunanya. Lebihlebihdari sekian banyaknya sifat material, korosi pada logam merupakan sifat yangpaling sulit dipetakan dan dikontrol (1). Artinya, pemahaman tentang korosi danpengendalianya sangat diperlukan dalam mencari material yang berdaya gunatinggi.Sejalan dengan semua itu, penentuan dan pemilihan bahan logam yangtahan karat sangat penting untuk mendapatkan ketepatan dan keamananpemakaian. Salah satu material logam yang paling banyak digunakan dalambidang teknologi, industri, bahkan alat-alat rumah tangga adalah baja tahan karat(stainless steel) austenitik tipe AISI 304 yang banyak digunakan dalam bidangperkapalan, petrokimia, bagian alat-alat pemanas, dan lain-lain (2). Satinless steeladalah paduan besi dan kromium dengan atau tanpa penambahan unsur lain (3).Lebih detail, baja stainless didefinisikan sebagai baja paduan yang mengandungminimal 10,5% Cr. Sedikit baja stainless mengandung lebih dari 30% Cr ataukurang dari 50% Fe (3). Karakteristik khusus baja stainless adalah pembentukanlapisan film kromium oksida Cr 2 O 3 . Lapisan ini berkarakter kuat, tidak mudahpecah dan tidak terlihat secara kasat mata. Lapisan kromium oksida dapatterbentuk kembali jika lapisan rusak dengan kehadiran oksigen. Pemilihan bajastainless didasarkan pada sifat-sifat material, antara lain ketahanan korosi,fabrikasi, mekanik dan biaya produk.AISI 304 adalah salah satu jenis baja stainless austenitic. Baja austeniticini mempunyai struktur kubus satuan bidang (face center cubic) dan merupakan

aja dengan ketahanan korosi tinggi. Komposisi unsur–unsur pemadu yangterkandung dalam AISI 304 akan menentukan sifat mekanik dan ketahanankorosi. Baja AISI 304 mempunyai kadar karbon sangat rendah, kurang dari0,08%wt, kadar kromium berkisar 18-20%wt dan nikel 8-10,5%wt (3).Korosi berasal dari bahasa latin “corrode”, yang berarti perusakan padalogam atau pengkaratan akibat lingkungannya. Secara umum, korosi dapatdidefinisikan sebagai sebuah serangan pada material logam melalui reaksi kimiayang terjadi dengan lingkungannya (1). Secara spesifik, korosi logam adalahinteraksi kimia-fisis antara logam dan medium yang mengakibatkan penurunansifat-sifat pada logam (4). Lingkungan atau medium yang dimaksud dapat berupaair, udara, larutan asam, dan lain-lain. Perusakan logam yang dimaksud adalahberkurangnya nilai logam secara teknis dan penurunan kualitas logam yang dapatmenyebabkan berkurangnya umur pemakaian logam.Fakta menunjukkan bahwa umur pemakaian material-material logamtersebut sering kali lebih singkat dari yang telah ditentukan sebelumnya. Salahsatu penyebabnya adalah interaksi material dengan lingkungannya yangmenyebabkan turunnya mutu dan umur material yang disebut korosi. Fakta lainjuga menunjukkan bahwa lingkungan yang paling banyak berinteraksi dengan logamadalah air, lingkungan yang mengandung ion Cl − dan lingkungan asam. Dalam halini, air merupakan lingkungan yang korosif terhadap logam dikerenakan airmengandung natrium klorida (NaCl), kalsium sulfat (CaSO 4 ), kalsium karbonat(CaCO 3 ) dan oksigen terlarut yang mempengaruhi proses korosi pada material (5).Kehadiran ion klorida, sulfat dan karbonat dalam lingkungan tersebut mampumenyerang permukaan logam sehingga terjadi korosi pada logam. Dari ketiganya,ion klorida merupakan ion yang paling agresif untuk menyebabkan korosi padalogam. Klorida (CI), klorida menyerang lapisan mild steel dan lapisan stainlesssteel. Padatan ini menyebabkan terjadinya pitting, crevice corrosion, dan jugamenyebabkan pecahnya alloys.Klorida juga banyak ditemukan pada campuran minyak-air dalamkonsentrasi tinggi yang akan menyebabkan proses korosi. Proses korosi jugadapat disebabkan oleh kenaikan konduktivitas larutan garam, dimana larutangaram yang lebih konduktif, laju korosinya juga akan lebih tinggi. Karena korositerjadi secara alami dan pasti terjadi, maka pengembangan metode pencegahankorosi logam dalam lingkungan tertentu akan sangat dibutuhkan untukmeningkatkan waktu pemakaian (life time) material ini, sehingga kerugian akibatkorosi dapat ditekan. Salah satu metode pengendalian korosi logam dalamlingkungnnya adalah metode inhibisi, yaitu pemberian zat antikorosi (inhibitor)dengan konsentrasi yang kecil ke dalam lingkungan sehingga dapat menghambatlaju korosi logam (4). Inhibitor bekerja dengan cara membentuk lapisan pelindungpada permukaan metal. Lapisan molekul pertama yang terbentuk mempunyai ikatanyang sangat kuat yang disebut chemis option. Corrosion inhibitor umumnyaberbentuk fluid atau cairan yang diinjeksikan pada production line.Contoh inhibitor adalah natrium kromat, asam nitrat, natrium nitrit,natrium hidrogen fosfat, ion arsenat, amina organik, hidrasin, dan lain-lain.Namun demikian, setiap inhibitor umumnya hanya efektif untuk menghambat lajukorosi pada lingkungan tertentu dan bisa jadi tidak efektif untuk lingkungan yanglain. Sebagai contoh, natrium kromat efektif untuk menghambat korosi dalamlingkunga natrium klorida (6).5

6Berangkat dari permasalahan dan kerangka berpikir tersebut, maka perludilakukan penelitian untuk mengetahui sejauh mana pengaruh lingkungan asamyang mengandung ion Cl − terhadap laju korosi pada logam dan bagaimana efisiensiinhibitor untuk mengurangi laju korosi pada logam. Dalam penelitian ini,lingkungan asam yang mengandung ion Cl − adalah HCl, logam yang dimaksudadalah baja AISI 304 dan inhibitor yang digunakan adalah kalium kromat 0,1%.Dengan hipotesis, pemakaian inhibitor kalium kromat 0,1% dapat mengurangi lajukorosi baja AISI 304 di dalam lingkungan HCl.METODE PENELITIANDalam penelitian ini bahan-bahan yang digunakan adalah sampel bajaAISI 304 berukuran (19,0×12,0×5,0) mm, larutan HCl dengan konsentrasi 18%,20%, 22% dan 24%, kalium kromat, dan aquades. Preparasi sampel baja AISI 304dilakukan dengan mengamplas sampel sampai benar-benar nampak mengkilat.Selanjutnya sampel disensitisasi dengan suhu 650 o C dengan holding time selama3 jam dan diikuti dengan normalising sampai mencapai suhu ruang, perlakuan inibertujuan agar terjadi presipitasi karbida pada sampel sehingga proses korosi tidakmembutuhkan waktu yang cukup lama (7). Sampel baja AISI 304 yang sudahdipreparasi dimasukkan kedalam larutan HCl dengan beragam konsentrasi sepertiyang telah disebutkan di atas (tanpa dan dengan penambahan inhibitor kaliumkromat 0,1%). Pengkorosian dilakukan sesuai dengan ASTM G31-72(Reapproved 1990) “Standard Practice for Laboratory Immersion CorrosionTesting of Metals”, yaitu volume lingkungan yang digunakan mengikuti rasiominimum volume lingkungan terhadap luas permukaan spesimen adalah 20ml/cm 2 (8).Karakterisasi laju korosi dilakukan dengan metode pengurangan massa tiapsatuan luas tiap satuan waktu mengikuti persamaan [1] (9) dan efisiensi inhibitormengikuti persamaan [2] (6). Secara skematis, prosedur eksperimen ini ditunjukkanoleh Gambar 1.87,6WCR = ...[1]ATρDenganCR = Laju korosi (mm/tahun)W = Selisih massa (g)T = waktu (jam)A = Luas permukaan (cm 2 )ρ = massa jenis (g/cm 3 )⎛ CRuninhibited− CRinhibited⎞η (%) = 100⎜⎟ …[2]⎝ CRuninhibited⎠Denganη = Efisiensi inhibitor (%)CR uninhibited = Laju korosi tanpa inhibitor (mm/tahun)= Laju korosi dengan inhibitor (mm/tahun)CR inhibited

8Tabel 1. Laju Korosi Baja AISI 304 dalam Lingkungan HCl dan Efisiensi InhibitorKalium Kromat 0,1%: (CR 1 =Laju Korosi tanpa Inhibitor); (CR 2 =Laju Korosidengan Inhibitor kalium kromat 0,1%).% HCl CR 1 (mm/tahun) CR 2 (mm/tahun) η (%)18,00 0,0115 0,0064 44,1920,00 0,0130 0,0079 39,4422,00 0,0525 0,0324 38,2024,00 0,0788 0,0616 21,810,080,07A1A2Laju Korosi (mm/tahun)0,060,050,040,030,020,010,0018 19 20 21 22 23 24Konsentrasi HCl (%)Gambar 2. Laju Korosi Baja AISI 304 dalam Lingkungan HCl: (A1) tanpaInhibitor; (A2) dengan Inhibitor Kalium Kromat 0,1%.45EfisiensiEfisiensi Inhibitor (%)403530252018 19 20 21 22 23 24Konsentrasi HCl (%)Gambar 3. Efisiensi Inhibitor Kalium Kromat 0,1% dalam Lingkungan HCl

9Berdasarkan Tabel 1 dan Gambar 2 di atas, terlihat jelas bahwa semakinbesar konsentrasi lingkungan HCl, maka semakin besar pula laju korosi baja AISI304. Hal ini disebabkan oleh kandungan ion Cl − yang sangat agresif semakin besarseiring dengan bertambahnya konsentrasi HCl, sehingga semakin besar pula serangankorosi pada baja AISI 304, serangan ini menimbulan menurunnya performa fisissampel diikuti dengan berurangnya massa sampel. Gambar 2 (A1)merepresentasikan laju korosi baja AISI 304 untuk lingkungan HCl yang belumdiberikan inhibitor. Sedangkan Gambar 2 (A2) menggambarkan laju korosi bajaAISI 304 dalam lingkungan HCl yang telah diberikan inhibitor kalium kromat0,1%. Laju korosi baja AISI 304 menurun dengan ditambahkannya inhibitorkalium kromat 0,1% ke dalam lingkungan HCl. Berkurangnya laju korosi inidikarenakan inhibitor dengan jenis kromat mampu mengurangi laju korosi logamdalam lingkungan klorida dengan cara menyumbangan ion-ion kromat yang jugaterdapat pada lapisan film kromium oksida Cr 2 O 3 pada baja. Jadi, meskipunkonsentrasi HCl semakin besar, namun karena terdapat ion-ion kromat yangdimasukkan ke dalam lingkungan HCl menyebabkan agresifitas ion-ion kloridaberurang, implikasinya laju korosi baja AISI 304 dapat berkurang. Gambar 2memperlihatkan bahwa pola kenaikan laju korosi baja AISI 304 seiringbertambahnya konsentrasi HCl tanpa dan dengan adanya inhibitor kalium kromat0,1% tidak menunjukkan perbedaan pola yang cukup signifikan.Gambar 3 memberikan informasi tentang efisiensi inhibitor kalium kromat0,1%. Berdasarkan gambar tersebut, efisiensi inhibitor kalium kromat 0,1%menurun dengan bertambahya konsentrasi lingkungan HCl, efifiensi paling besardihasilkan dalam lingkungan HCl dengan konsentrasi paling kecil, yaitu 44,19%untuk lingkungan HCl 18%. Dengan kata lain, dalam rentang variasi konsentrasilingkungan HCl pada penelitian ini, efisiensi inhibitor kalium kromat 0,1% tidakmelebihi 50%. Terlepas dari hal tersebut, terdapat informasi yang dapatmenjelaskan bahwa efisiensi inhibitor kalium kromat 0,1% dipengaruhi olehkonsentrasi lingkungan HCl yang berinteraksi dengan baja AISI 304. Artinya,bagaimanapun juga konsentrasi HCl adalah faktor utama yang memicu korosi.Efisiensi inhibitor dalam hal ini menunjukkan seberapa efektif inhibitor untukmengurangi laju korosi.KESIMPULANBerdasarkan hasil penelitian dan analisis data yang telah dilakukan dapatdisimpulkan sebagai berikut.a) Laju korosi baja AISI 304 meningkat dengan bertambahnya konsentrasi HCl.b) Laju korosi baja AISI 304 berkurang ketika inhibitor kalium kromat 0,1%ditambahkan ke dalam lingkungan HCl.c) Efisiensi inhibitor kalium kromat 0,1% berkurang dengan bertambahnyakonsentrasi HCl.

10UCAPAN TERIMA KASIHPeneliti menyampaikan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada semuapihak yang telah memberikan dukungan dalam keberhasilan penelitian ini danpengujian hasilnya, terutama kepada Bapak Sunaryono, M.Si, Nasikhudin M.Sc,Ahmad Taufiq, M.Si dan Sulur M.Si atas semua kritikan dan masukan yangsangat membangun.DAFTAR PUSTAKA(1) Bardal, Einar. Corrosion and protection. The Norwegian University of Scienceand Technology, Trondheim, Norway; 2003.(2) Ishak, Habsah Md dkk. 2008. Effect on corrosion behavior of AISI 304 stainlesssteel with magnesium carbonate deposit. Journal of Physics Science: School ofMaterial Engineering, University Malaysia Perlis; 2003.(3) Talbot, David, and Talbot James. Corrosion Science and Technology. CRC Press;1998.(4) Goldade dkk. Plastic for Corrosion Inhibition. Springer-Verlag Berlin Heidelberg;2005.(5) Tjitro, S., J. Anggono, dan H. Hariyono. Pengaruh lingkungan terhadap efisiensiasam askorbat (vitamin C) pada laju korosi tembaga. Jurnal. UKP; 2003.(6) Roberge, Pierre R. Handbook of Corrosion and Engineering. McGraw-Hill; 1999.(7) Wibowo, R. K. K. Pengaruh perlakuan panas pada baja AISI 304 terhadapkekerasan dan laju korosi dalam media HCl 35%. Jurnal. Surabaya; 2007.(8) ASTM Standards. Wear and Erosion; Metal Corrosion, vol 03.02. NewYork: ASTM International; 1990.(9) Nace International The Corrosion Society. Nace Corrosion Engineer’s ReferenceBook, third edition. Houtson, Texas: Nace International; 2002.