Kor

PENGARUH WAKTU DAN KONSENTRASI H2SO4 DAN HCl TERHADAP LAJU KOROSI BAJA SS 316 L NOOR YUDHI PUSAT ELEMEN BAKAR NUKLIR

ABSTRAK PENGARUH WAKTU DAN KONSENTRASI H2SO4 DAN HCl TERHADAP LAJU KOROSI BAJA SS 316 L. Telah dipelajari perilaku baja SS 316 L dalam media asam sulfat dan asam klorida dengan waktu dan konsentrasi yang bervariasi untuk menghitung laju korosi baja SS 316 L . Di pakai metoda gravimetri dalam percobaan ini dan pengurangan berat cuplikan dinyatakan dalam term laju korosi. Persamaan laju korosi dapat disusun dari ratio pengurangan berat terhadap berat mula-mula. Hasil percobaan menunjukkan bahwa laju korosi baja SS 316 L dalam media asam klorida jauh lebih cepat jika dibandingkan dengan dalam media asam sulfat

PENDAHULUAN Baja SS 316 L adalah logam campuran yang dikhususkan tahan korosi terhadap asam nitrat, mengingat dalam fabrikasi nuklir dibutuhkan tangki penyimpanan asam sulfat untuk pelindihan guna memperoleh konsentrat uranium dan tangki penyimpanan asam klorida untuk pelarutanlogam tanah jarang, oleh sebab itu penulis ingin mengetahui ketahanan korosi baja SS 316 L terhadap asam sulfat dan asam klorida dengan variabel waktu perendaman dan konsentrasi asam. Korosi adalah gejala yang timbul secara alami, pengaruhnya dialami oleh hampir semua zat dan diatur oleh perubahan perubahan energi, atau gejala yang destruktif yang mempengaruhi hampir semua logam. Oleh sebagian besar orang korosi diartikan sebagai karat dan dianggap musuh umum oleh masarakat. Karat adalah sebutan yang dikhususkan bagi korosi pada besi. Penelitian yang dilakukan ini adalah bentuk yang paling sederhana dan mudah mudahan dapat ditingkatkan dalam penelitian yang akan datang.

1

TINJAUAN PUSTAKA Baja SS 316 L merupakan logam campuran antara besi dengan kromium, nikel, karbon dan molibdenium dengan susunan sebagai berikut : Besi (Fe)

: 68,97 %

Kromium (Cr)

: 17,00 %

Nikel (Ni)

: 12,00 %

Karbon ( C )

: 0,03 % maksimum

Molibdenium (M0)

: 2,00 %

Baja SS 316 L mempunyai berat jenis 0,29 lb/cu in = 8,034386 gram/cu cm Peristiwa korosi adalah proses elektro kimia dan menyebabkan logam-logam teroksidasi membentuk senyawa, atau dapat dikatakan menurunnya kwalitas dari logam tersebut. Suatu logam akan mengalami korosi apabila pada permukaan logam terdapat bagian yang bertindak sebagai anoda dan bagian yang bertindak sebagai katoda. Di anoda terjadi oksidasi atau pelepasan elektron dan dikatoda terjadi reduksi atau pengikatan elektron . Proses korosi ini hanya berlangsung jika

proses pelepasan dan pengikatan elektron

berjalan secara simultan, jadi pada setiap proses korosi terjadi reaksi oksidasi atau pelepasan elektron oleh logam. Proses pelepasan elektron akan makin cepat atau korosi akan makin cepat jika permukaan logam ada kontak dengan zat-zat yang mudah tereduksi atau mudah menangkap elektron dari logam tersebut. Dalam suasana asam proses korosi akan bertambah cepat, karna elektron yang dilepas logam digunakan untuk mereduksi H + dari larutan asam tersebut. Contoh : Fe → Fe +2 + 2e 2H +2 + 2e → H2 Dalam suasana netral atau basa korosi juga dapat terjadi dan oksigen sangat menentukan kecepatan korosi.

Contoh : Fe → Fe +2 + 2e H2O + ½ O2 + 2e → 2(OH) -

2

Fe +2 + 2(OH) - → Fe(OH)2 2Fe(OH)2 + ½ O2 → Fe2O3 2 H2O Korosi yang mungkin terjadi pada logam dan paduannya : 1.Korosi logam tak sejenis atau korosi Galvanik. 2.Korosi batas butir. 3.Korosi Intergranuler 4.Korosi celah (crevice corrosion) dan korosi sumuran (pitting corrosion). 5.Korosi erosi 6.Korosi udara (atmospheric corrosion). 7.Korosi panas. Satuan yang digunakan untuk laju korosi dapat diperoleh dari persamaan : Berat yang hilang x 534 Luas x Waktu x Berat jenis logam

= mils per years = mpy ....................... ( 1 )

Berat yang hilang x 13.56 = mm per years = mmpy ..................... ( 2 ) Luas x Waktu x Berat jenis logam Berat yang hilang x 372 = mgr per (dm 2 x day) = mdd ............. ( 3 ) Luas x Waktu Dimana berat yang hilang dalam mgr, luas dalam inci persegi, waktu dalam jam, berat jenis dalam gr per cm kubik. Dari persamaan ini dapat ditentukan satuan laju korosi pada permukaan baja SS 316 L.

Macam-macam korosi : 1 Korosi logam tak sejenis / korosi Galvanik : Ialah korosi akibat dua logam tak sejenis yang tergandeng membentuk sebuah sel korosi basah sederhana Di anoda

: M → M z+ + ze

Di katoda

: pH < 7

2H + + 2e → H 2

2 Korosi batas butir : Ialah korosi yang terjadi pada batas butirnya. 3 Korosi intergranuler : Korosi ini terjadi bila daerah batas butir terserang akibat adanya endapan di dalamnya.

3

Pada prinsipnya setiap logam yang mengandung logam antara atau senyawa pada batas butir akan rentan terhadap korosi intergranuler. Karena adanya endapan kromium karbida ( Fe Cr ) 23 C 6 pada batas butirnya maka kan dungan Cr disekitarnya menjadi lebih kecil dari 12 % dan mudah terjadi korosi. 4 Korosi celah : Pelarutan logam hanya terjadi disebelah dalam celah karena disitu keasaman meningkat, kons. ion Cl- meningkat dan reaksi berjalan secara mandiri. 5 Korosi sumuran : Korosi sumuran ( petting corrosion ) adalah korosi lokal yang secara selektif menyerang bagian permukaan logam yang : a Selaput pelindung tergores atau retak akibat perlakuan mekanik. b Mempunyai tonjolan akibat dislokasi / slip. c Mempunyai komposisi heterogin akibat pengendapan, pemisahan, inklusi. 6 Korosi erosi : Bentuk korosi yang timbul ketika logam terserang akibat gerak elektrolit pada permukaan logam. 7 Korosi udara : Karena udara mengandung uap air / lembab. 8 Korosi panas : Logam + oksigen karena pemanasan sehingga terjadi oksida logam.

METODA EKSPERIMEN Metoda yang digunakan pada penelitian ini ialah gravimetri. Pada penelitian ini dilaksanakan dengan dua variabel yaitu waktu dan konsentrasi, untuk asam sulfat konsentrasinya 0.5, 1dan 2 M sedangkan untuk asam klorida 0.1, 0.5, dan 1 M dan variabel waktunya sama yaitu 7, 14, 21dan 28 hari. PELAKSANAAN EKSPERIMEN Pada pelaksanaan ini diuraikan urutan cara melakukan percobaan yang dilakukan dilaboratorium, urutannya sebagai berikut : - Plat baja SS 316 L dengan tebal 2 mm dipotong dengan ukuran 3 x 3 cm persegi sebanyak contoh yang digunakan dan pada ujungnya di bor dengan diameter 2 mm.

4

- Di cuci dan dikeringkan pada oven selama 1 jam pada suhu 110 o C, setelah dingin ditimbang. - Setiap variabel konsentrasi direndam 4 contoh untuk waktu 7, 14, 21 dan 28 hari, peren daman dilakukan dalam gelas beker 500 cc. - Setelah waktu perendaman terpenuhi, contoh dikeluarkan dicuci dengan air suling dan di keringkan pada suhu 110 o C kemudian setelah dingin ditimbang. - Dari pelaksanaan eksperimen diperoleh data berat penimbangan setiap contoh.

HASIL EKSPERIMEN Hasil yang diperoleh dari pelaksanaan eksperimen ialah sebagai berikut : - Tabel 1 yaitu data berat penimbangan. - Tabel 2 yaitu data hasil perhitungan berupa berat yang hilang dan laju korosi. - Gambar 1 yaitu grafik laju korosi vs waktu perendaman dalam media H2SO4. - Gambar 2 yaitu grafik laju korosi vs konsentrasi H2SO4 - Gambar 3 yaitu grafik laju korosi vs waktu perendaman dalam media HCl . - Gambar 4 yaitu grafik laju korosi vs konsentrasi HCl .

PEMBAHASAN Pada gambar 1 dan 3 terlihat pada variabel waktu 7 hari dan konsentrasi 1 M laju korosi baja SS 316 L pada medium HCl = 0.53884 mmpy dan pada medium H2SO4 = 0.01048 mmpy, dan pada waktu 28 hari pada konsentrasi yang sama laju korosi pada medium HCl = 0.32852 mmpy dan pada medium H2SO4 = o.00326 mmpy. Dari data ini berarti laju korosi semakin kecil dengan bertambahnya waktu perendaman. Dengan melihat gambar 1 dan 3 dapat ditentukan laju korosi untuk setiap waktu yang diinginkan. Pada gambar 2 dan 4 terlihat pada variabel konsentrasi 1 M dan waktu 7 hari laju korosi baja SS 316 L pada medium HCl = 0.53884 mmpy dan pada medium H2SO4= 0.01048 mmpy, dan pada konsentrasi 0.5 M dan waktu yang sama laju korosi pada medium HCl = 0.27546 mmpy dan pada medium H2SO4 = 0. Dari data ini berarti laju korosi semakin tinggi dengan bertambahnya konsentrasi untuk variabel waktu yang sama. Dengan melihat gambar 2 dan 4 dapat ditentukan laju korosi untuk setiap konsentrasi yang diinginkan.

5

KESIMPULAN Dari pembahasan diatas dapat disimpulkan secara umum bahwa laju korosi baja SS 316 L dalam medium HCl lebih cepat jika dibandingkan laju korosi dalam medium H2SO4 pada waktu perendaman dan konsentrasi yang sama

0.03

y = 0.0029x2 - 0.0212x + 0.0497 R2 = 0.9868 H2SO40.5 M

0.02

H2SO4 1 M H2SO4 2 M Poly. (H2SO4 2 M)

0.01

Poly. (H2SO4 1 M)

y = 0.0014x2 - 0.0093x + 0.0182 R2 = 0.9925

0

LAJU KOROSI (mmpy)

0.04

LAJU KOROSI VS WAKTU

7

14

21

28

WAKTU (HARI)

GAMBAR 1 LAJU KOROSI VS WAKTU 6

LAJU KOROSI VS KONSENTRASI

LAJU KOROSI (mmpy)

0.07 0.06 y = 0.0054x2 - 0.0057x + 0.0003 R2 = 1

0.05

7 HARI 14 HARI

0.04

21 HARI

0.03

28 HARI Poly. ( 7 HARI)

0.02 0.01 0 0.5

1

2

KONSENRASI (M)

GAMBAR 2 LAJU KOROSI VS KONSENTRASI LAJU KOROSI VS WAKTU

LAJU KOROSI (mmpy)

0.6

y = 0.0117x2 - 0.1235x + 0.6429 R2 = 0.9477

0.5 HCl 0.1 M

0.4

HCl 0.5 M HCl 1

0.3

M

Poly. (HCl 1

M)

Poly. (HCl 0.5 M)

0.2 y = 0.0234x2 - 0.1298x + 0.377 R2 = 0.8657

0.1 0 7

14

21

28

WAKTU (HARI)

GAMBAR 3 LAJU KOROSI VS WAKTU

7

LAJU KOROSI VS KONSENTRASI 0.8

y = -0.006x2 + 0.2936x - 0.2875 R2 = 1

LAJU KOROSI (mmpy)

0.7 0.6

7 HARI

0.5

14 HARI

0.4

21 HARI 28 HARI

0.3

Poly. (7 HARI)

0.2 0.1 0 0.1

0.5

1

KONSENTRASI (M)

GAMBAR 4 LAJU KOROSI VS KONSENTRASI

TABEL 1 : DATA HASIL PENIMBANGAN JENIS ASAM/MOL DAN WAKTU H2SO4 0.5 M MULA-MULA 7 HARI 14 HARI 21 HARI 28 HARI BRT.YG HILANG H2SO4 1 M MULA-MULA 7 HARI 14 HARI 21 HARI 28 HARI BRT.YG HILANG H2SO4 2 M MULA-MULA 7 HARI 14 HARI 21 HARI 28 HARI BRT.YG HILANG HCl 0.1 M

BRT.CTH. 1 (gram) 6.8849 6.8849

BRT.CTH. 2 (gram) 6.8576

BRT CTH. 3 (gram) 6.8819

BRT.CTH.4 (gram) 6.8500

6.8575 6.8802 0

0.0001

0.0017

6.8485 0.0015

6.8607 6.8574

6.9151

6.8723

6.8795

6.9120 6.8692 0.0033

0.0031

0.0031

6.8754 0.0041

6.6044 6.5944

6.6042

6.6133

6.7158

6.5931 6.6006 0.0100

0.0111

0.0127

6.7020 0.0138

8

MULA-MULA 7 HARI 14 HARI 21 HARI 28 HARI BRT.YG HILANG HCl 0.5 M MULA-MULA 7 HARI 14 HARI 21 HARI 28 HARI BRT.YG HILANG HCl 1 M MULA-MULA 7 HARI 14 HARI 21 HARI 28 HARI BRT.YG HILANG

6.5988 6.5988

6.6633

6.6790

6.6428

6.6627 6.6780 0

0.0006

0.0010

6.6421 0.0007

6.8422 6.7555

6.8816

6.9015

6.9123

6.7578 6.7004 0.0867

0.1238

0.2011

6.6253 0.2870

6.8915 6.7219

6.9305

6.8526

6.9358

6.6664 6.4740 0.1696

0.2641

0.3786

6.5222 0.4136

TABEL 2 : DATA HASIL PERHITUNGAN JENIS ASAM/MOL. DAN WAKTU H2SO4 0.5 M

BRT.YANG HILANG (mgr)

BRT.YANG HILANG (%)

LAJU KOROSI (mmpy)

7 HARI 14 HARI 21 HARI 28 HARI

0 0.1 1.7 1.5

0 0.00146 0.02470 0.02189

0 0.00016 0.00180 0.00119

3.3 3.1 3.1 4.1

0.04810 0.04483 0.04511 0.05960

0.01048 0.00492 0.00328 0.00326

10.0 11.1 12.7 13.8

0.15141 0.16807 0.19204 0.20548

0.03177 0.01763 0.01345 0.01096

H2SO4 1 M 7 HARI 14 HARI 21 HARI 28 HARI H2SO4 2 M 7 HARI 14 HARI 21 HARI 28 HARI HCl 0.1 M

9

7 HARI 14 HARI 21 HARI 28 HARI

0 0.6 1.0 0.7

0 0.00900 0.01497 0.01053

0 0.00095 0.00106 0.00056

86.7 123.8 201.1 287.0

1.26714 1.79900 2.91358 4.15202

0.27546 0.19667 0.21297 0.22796

169.6 264.1 378.6 413.6

2.46100 3.81069 5.52491 5.96326

0.53884 0.41954 0.40096 0.32852

HCl 0.5 M 7 HARI 14 HARI 21 HARI 28 HARI HCl 1 M 7 HARI 14 HARI 21 HARI 28 HARI

10

TABEL 1 : DATA HASIL PENIMBANGAN Zircaloy JENIS ASAM/MOL DAN WAKTU H2SO4 6 M MULA-MULA 7 HARI 14 HARI 21 HARI 28 HARI BRT.YG HILANG H2SO4 9 M MULA-MULA 7 HARI 14 HARI 21 HARI 28 HARI BRT.YG HILANG HCl 4 M MULA-MULA 7 HARI 14 HARI 21 HARI 28 HARI BRT.YG HILANG

BRT.CTH. 1 (gram) 4.0238 4.0236

BRT.CTH. 2 (gram) 4.0642

BRT CTH. 3 (gram) 4.0354

BRT.CTH.4 (gram) 4.0434

4.0638 4.0339 0.0002

0.0003

0.0015

4.0428 0.0006

4.0546 4.0546

4.0444

4.0571

4.0546

4.0441 4.0556 0

0.0003

0.0015

4.0542 0.0004

4.0201 4.0200

4.0563

4.0512

4.0518

4.0554 4.0466 0.0001

0.0009

0.0046

4.0469 0.0049

10

HCl 6 M MULA-MULA 7 HARI 14 HARI 21 HARI 28 HARI BRT.YG HILANG

4.0205 4.0203

4.0594

4.0558

4.0248

4.0591 4.0543 0.0002

0.0003

0.0015

4.0243 0.0005

ABSTRACT THE EFFECT TIME AND CONCENTRATION OF H2SO4 AND HCL ON CORROSION RATE OF STAINLESS STEEL 316 L. The behaviour of SS 316 L have been studied in sulphuric acid and hydro chloride acid medium with the various time and consentration in order to calculated the corrosion rate of SS 316 L. The gravimetric methode was applied in these experiment and weightloss of the sample are converted in term of the corrosion rate. The formula of the corrosion rate can be made from the ratio of the weightloss to the initial weight. The result of the experiment shows that corrosion rate of SS 316 L in hydro chloride acid medium is faster than in sulphuric acid medium

11