Kepekaan Retak Korosi Tegangan Baja Tahan Karat Austenitik AISI 304 Dalam Lingkungan Air Laut Buatan

 0  19  98  2017-04-13 18:16:28 Report infringing document
Informasi dokumen

DAFTAR RIWAYAT HIDUP

  ABSTRAK Komponen kontruksi baja nirkarat AISI 304 sebagai penahan beban penyambung tali temali pada perahu di lingkungan air laut, seperti socket swaged, chain plate, turnbuckle dan lain-lain, sering mengalami kegagalan retak korosi tegangan (SCC) meskipun tegangan yang bekerja secara mekanik masih jauh di bawah kekuatan luluhnya. Hasil penelitian menunjukan bahwa level tegangan dan waktu perendaman berpengaruh terhadapperilaku polarisasi di permukaan spesimen, dimana semakin tinggi level tegangan maka semakin tinggi potensial (E cor ), dan densitas arus korosi (i cor ).

KATA PENGANTAR

  Tugiman, MT selaku komisi pembimbing dan juga sebagai ketua dan anggota yang telah memberikan kesempatan untuk melaksanakan salah satu penelitiannya sertamemberi petunjuk dan arahan dalam menentukan langkah-langkah pada pelaksanaan penelitian ini. Kurva Polarisasi Katodik Baja Nirkarat AISI 304 Lingkungan Uji 3,5% 51 σy Variasi Waktu Rendam (a).0 jam, (b) 240 jam, (c) 480 jam, dan (d) 720 jam.

DAFTAR ISTILAH

  Untuk mempelajari pengaruh waktu perendaman terhadap perilaku polarisasi yang katodik dengan variasi level tegangan tersebut di atas di rendam dengan waktu0, 240, 480, dan 720 jam. Hasil penelitian menunjukan bahwa level tegangan dan waktu perendaman berpengaruh terhadapperilaku polarisasi di permukaan spesimen, dimana semakin tinggi level tegangan maka semakin tinggi potensial (E cor ), dan densitas arus korosi (i cor ).

BAB 1 PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

  Pengamatan di lapangan kasus SCC pada perlengkapan penyambung tali temali di perahu seperti socket swaged, chain plate, turnbuckle, dan lain-lain, yangterbuat dari baja nirkarat AISI 304 di lingkungan air laut, dalam aplikasinya mengalami tegangan tarik pada penyambungan tali dan socket untuk menahan bebandari tiang perahu layar, tegangan tarik ini diperkirakan jauh di bawah tegangan luluhnya. Variasi tegangan dan waktu menjadi variabel penting dan harus diperhitungkan dalam mengamati fenomena kepekaan SCC, maka di telitilahkepekaan SCC dalam lingkungan air laut terhadap baja nikarat austenitik AISI 304 yang banyak dipakai sebagai bahan konstruksi baik dalam bentuk pelat, batangan,pipa dan lain-lain.

1.2. Pembatasan Masalah

  Variasi pergeseran diameter C-ring dibuat, 0,35 mm, 0,50 mm, 0,65 mm dan 0,80 mm, dengan mengencangkan baut dan mur. Pengaruh waktu rendam di ukur hanya kurva katodik, selama 720 jam dimana setiap 240 jam dilakukan pengamatan.

1.3. Perumusan Masalah

  Hal ini menjadi penting untuk diketahui seberapa besar tegangan dan waktu yang mempengaruhi kepekaan SCC atau rusaknya lapisan pelindung pada bajanirkarat austenitik AISI 304 lingkungan air laut, bagaimana pengaruh tegangan dan waktu terhadap perilaku polarisasi korosi. Tersedianya data-base hubungan antara kurva polarisasi dan tegangan yang bekerja pada material baja nirkarat AISI 304 di lingkungan air laut dapatdipergunakan untuk simulasi korosi dengan metode elemen batas (Boundry Element Method) yang memperkirakan dimana akan terjadi korosi SCC.

BAB 2 TINJAUAN KEPUSTAKAAN

2.1. Baja Nirkarat Austenitik

  Kandungan unsur dalam logam mempengaruhi ketahanan logam terhadap korosi, dimana paduan dengan unsur tertentu lebih tahan korosi dibanding logammurni, contoh baja nirkarat atau baja paduan Fe-18Cr-8Ni lebih tahan korosi dibandingkan Fe murni. Umumnya tetap dapat menjaga sifat austenitik pada temperatur ruang, lebih bersifat ulet dan memiliki ketahanan korosi lebih baik dibandingkan baja nirkarat feritik dan martensitik.

2.2. Perhitungan Tegangan Dengan Metode Elemen Hingga

  Komponen Tiga Dimensi C-ring Spesimen Efek tegangan tarik terhadap ikatan antara atom-atom sebuah logam pada struktur kristal yang mengalami pelengkungan, distribusi tegangan yang terjadi diserap secara tidak merata oleh semua ikatan yang bersangkutan. Secara garis besar hubungan tegangan dan pergeseran diameter luar C-ring spesimen (∆) adalah selisih diameter sebelum pergeseran (OD) dan sesudah f kekuatan dalam konstruksi mekanik untuk daerah elastik (ASTM G 38), persamaan (2.1).

2.3. Korosi Peristiwa Elektrokimia di Alam

  Bagian anodik dapat berupa kehadiran konsentrasi tegangan bervariasi pada permukaan baja tersebut, metal yang berada di bawah film lapis oksida yangterkelupas atau terletak pada batas butir di mana terjadinya ketidak tepatan yang cukup lebar dari kristal metal grain lattice, atau komposisi metal pada permukaanyang kurang homogen. Kasus SCC, terjadi pada penyambung tali temali di perahu, yang terbuat dari baja nirkarat AISI 304 dalam aplikasinya mengalami tegangan akibat prosespenyambungan tali pada socket dan menahan beban dari tiang perahu.

2 O + 4e

  Gambar 2.5. Mekanisme Inisiasi Pit Korosi Elektroda besi yang anodik akan kehilangan massa karena melarutnya ion - ion Fe yang tidak stabil, karenanya elektroda besi berkarat dengan ditandai terjadinyakerusakan pada permukaannya dalam hal ini terbentuknya lubang, Gambar 2.5.

3 Fe

  Untuk mengoperasikan peralatan, mengalirkan respon arus sebagai fungsi dari .potensial terapan Data hasil pengukuran ini disusun dalam suatu tabel yang memuat harga -harga potensial yang diberikan (volt) dan kerapatan arus (amper per centimeterpersegi), kemudian di plot dalam bentuk grafik yang menghasilkan konfigurasi kurva polarisasi Tafel, Gambar 2.7. Hubungan densitas arus korosi dan laju korosi seperti persamaan 2.15berikut ini: = Konstanta anodik, katodik TafelMetode ini dapat dianggap lebih menguntungkan dari pada metode kehilangan berat karena dapat dilaksanakan lebih cepat, sehingga tidak memerlukan faktorakselerasi untuk pengukuran di laboratorium, dengan demikian hasilnya lebih akurat.

2.4. Kurva Polarisasi Baja Nirkarat AISI 304 di Lingkungan Air Laut

  Pengukuran kurva polarisasi baja nirkarat austenitik AISI 304 di beberapa lingkungan air laut peniruan beton (J. Teran dkk, 2005). Kurva hasil pengukuran, seperti Gambar 2.8, suatu zona korosi terjadi pada daerah ujung sempit, merupakan titik potong aktivitas korosi pada potensial korosisekitar -380 mV.

2.5. Kerangka Konsep

  Kepekaan SCC bergunadipelajari untuk mengetahui dimana batas tegangan belum terjadi pembentukan lubang atau pit korosi, maka di susun kerangka konsep penelitian seperti Gambar 2.9. Mekanisme pemicu SCCKEPEKAAN SCC Variasi tegangan Pengamatan Korosi TeganganSimulasi Distribusi Pengukuran Kurva PolarisasiMenggunakan FEM Variasi waktu rendam Pengolahan data Kesimpulanterhadap kurva polarisasi Gambar 2.9.

BAB 3 METODE PENELITIAN

  Dimensi Spesimen 23 NaCl, didapat dengan penambahan kelarutan garam - garaman di dalam air sehingga konduktivitas meningkat dan ini mempercepat proses korosi. Universal Testing Machines sebagai alat menentukan tegangan tarik, tegangan luluh ( y ), ultimate tensile strengt ( u ) dan ductility sebagai persentase perpanjangan dan pengecilan area dan modulus elastisitas (E).

3.3. Rancangan Penelitian

  Rancangan penelitian disusun didasarkan ditemukannya kegagalan komponen yang mengalami beban tegangan dalam lingkungan korosif air laut, maka dalampenelitian ini dicoba mengangkat hal tersebut dengan meneliti kepekaan SCC baja .nirkarat austenitik AISI 304 Dari hasil penelusuran pustaka dan jurnal maka ditentukan, dimensi spesimen, pembebanan, lingkungan pengujian dan penentuan cara pengambilan data yang sesuaidengan tujuan penelitian. TensileBahan Uji Uji Tarik Spesimen Baja NirkaratAustenitik AISI 304 C-Ring Spesimen ASTM G38 ProsesAnnealing PembebananPengukuran Pergeseran Diameter = Hasil Simulasi ANSYS 9.0 (  = 0; 0,35; 0,5; 0,65; dan 0,8 mm) Perlakuan RendamPengukuran Polarisasi Anodik- Katodik Tanpa Perlakuan Rendamt = 0 jam K P orosenga mt = 240 jami T Pengukuran Polarisasiat eg Katodikan angF ott = 480 jaman ot = 720 jam Pengolahan Data tdk ya Kesimpulan Gambar 3.3.

3.4. Pelaksanaan Penelitian

  Sampel yang dihaluskan kemudian di cuci dengan air suling untuk mencegah pencemaran dan sesudah itumengeringkan dengan aseton, kemudian spesimen di ukur menggunakan jangka sorong sampai di dapat ukuran yang tepat, dimensi lengkap spesimen seperti padalampiran 4. Pengujian Korosi Tegangan dan Perlakuan RendamUntuk melihat produk pit korosi atau inisiasi SCC maka jenis spesimen C-ring Gambar 3.5(a) diletakan dengan menggantungkannya pada rak dengan posisi keseluruhan spesimen terendam dalam peralatan pengujian sel korosi yang berisi larutan uji pada temperatur kamar seperti lampiran 7, selama selang waktu 720 jam.

3.5. Prosedur Pengukuran, Pengolahan dan Analisa Data

  Kemudian buat sebuah grafik dalam skala log dengan E sebagai ordinat dan log i sebagai absis, dengan bantuan Microsoft Excel, semua harga kerapatan arussebagai harga-harga positif, sehingga diperoleh grafik E/log i yang tidak terlalu besar sehingga dapat menonjolkan harga potensial pada saat pada saat kerapatan arusberubah dari positip ke negatip. Makna perubahan dari arus negatip ke positip menggambarkan keadaan ketika spesimen dalam kondisi mengalami korosi secarabebas (i ) dengan potensial (E ), pada potensial ini spesimen dapat dianggap cor cor berada dalam kondisi kesetimbangan semu, yang kurang lebih sama dengan potensiostat di-off-kan.

3.6. Variabel yang Diamati

  Bagaimanahubungan level tegangan dan waktu rendam dengan kurva polarisasi yang katodik. Bagaimana ukuran kepekaan SCC di mana level tegangan yang diberikan dan waktu rendam tidak menyebabkan inisiasi SCC.

BAB 4 HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1. Distribusi Tegangan dan Pergeseran Diameter. Dari data hasil uji tarik baja nirkarat AISI 304, dilakukan perhitungan

  Hasil Pengukuran Kurva Polarisasi Anodik-Katodik Spesimen Tanpa Perlakuan Rendam Dari hasil uji polarisasi galvanostatik secara anodik - katodik terhadap spesimen - spesimen C-ring baja nirkarat austenitik AISI 304, variasi pergeserandiameter ( ∆), 0,0, 0,35, 0,50, 0,65, dan 0,80 mm, dalam larutan 3,5% NaCl pada temperatur kamar, dengan batasan potensial pengukuran 1000 hingga – 1000 mV . 0 σy 0.17 σy0.25 σy 0,33 σy0.40 σy Perhitungan i cor didapatkan dari kurva hasil pengujian dengan ekstrapolasi, dilakukan dengan menarik garis singgung pada bagian cabang anodik dan katodikyang memiliki kelurusan terbesar hingga bertemu pada suatu titik, yang menunjukkan i cor dan E cor dari spesimen pada larutan, yang disusun dalam Tabel 4.3.

4.3. Hasil Pengukuran Kurva Polarisasi Katodik dan Pengamatan Korosi Tegangan Spesimen Perlakuan Rendam

  Pengukuran kurva polarisasi galvanostatik secara katodik dan pengamatan foto permukaan korosi tegangan, dimana pengukuran dan pengamatan inisiasi korosidilakukan setelah spesimen C-ring baja nirkarat austenitik AISI 304 mendapat perlakuan rendam dengan variasi waktu 0, 240, 480, dan 720 jam dalam larutan airlaut buatan pada temperatur kamar. Pembebanan terjadi akibat pergeseran diameter spesimen (∆), berurutan dimulai 0,0, 0,35, 0,50, 0,65, dan 0,80 mm.

4.3.1. Spesimen Pergeseran Diameter ∆ = 0,0 mm

  Perkembangan Inisiasi Korosi Tanpa Beban Tegangan Dengan Variasi Waktu Rendam,(a).0 jam, (b) 240 jam, (c) 480 jam, dan (d) 720 jamJika dihubungkan dengan pengamatan foto permukaan korosi baja nirkarat AISI 304 yang di rendam sampai 720 jam dalam air laut buatan Gambar 4.6, menunjukan korosi belum terjadi. Kurva Polarisasi Baja Nirkarat AISI 304 Lingkungan Uji 3,5% NaCl Beban Tegangan 0.17 σ Dengan Variasi Waktu Rendamyt = 0 jam )t = 240 jam Vt = 480 jam (m E -400 S Ct = 720 jam V al sin te o P 0.01 0.1 1 10 100 1000 100002 Densitas Arus (µA/cm ) Gambar 4.7.

4.3.3. Spesimen Pergeseran Diameter ∆ = 0,50 mm

  Kurva Gambar 4.9, hasil pengukuran polarisasi katodik untuk spesimen level Kurva Polarisasi Baja Nirkarat AISI 304 Lingkungan Uji 3,5% NaCl Beban Tegangan 0.25σ y Dengan Variasi Waktu Rendamt = 0 jam t = 240 jam) Vt = 480 jam (m -400 E C St = 720 jam V alsi n teo P 0.01 0.1 1 10 100 1000 100002 Densitas Arus (µA/cm ) Gambar 4.9. Kurva Polarisasi Baja Nirkarat AISI 304 Lingkungan Uji 3,5% NaCl Beban Tegangan 0.25 Dengan Variasi Waktu Rendam σ y Penurunan kurva ke bawah terlihat pada kenaikan harga E cor yang lebih negatif.

4.3.4. Spesimen Pergeseran Diameter ∆ = 0,65 mm

  Kurva Polarisasi Baja Nirkarat AISI 304 Lingkungan Uji 3,5% NaCl Beban Tegangan 0.33 σ y Dengan Variasi Waktu RendamKurva hasil pengukuran polarisasi katodik Gambar 4.11, untuk spesimen level tegangan 0,3, yaitu dengan bertambah waktu rendam akan semakin menggeser kurvake bawah. Pergeseran kurva ke harga yang lebih negatif ini menunjukkan spesimen di rendam waktu yang lama akan lebih anodik.

4.3.5. Spesimen Pergeseran Diameter ∆ = 0,80 mm

  Dari tabel lampiran 10 dapat di lihat bahwa bertambahnya level tegangan dan waktu rendam yang terjadi pada spesimen-spesimen uji di lingkungan air laut buatanberpengaruh terhadap E dan densitas arus korosi i , harga E menuju kearah yang cor cor cor lebih negatif dan harga i cor semakin besar. Secara kwantitas ukuran kepekaan SCC, untuk level tegangan app y σ ≥ 0,40σ setelah di rendam 720 jam dalam lingkungan air laut buatan material baja nirkarat AISI 304 akan terjadi inisiasi korosi tegangan, kondisi ini korosi yang terjadi dari cor ≤ - 520,1 mV sce 2 dan kurva Gambar 4.17, di dapat densitas korosi pada titik (I), i cor , > 4,66A/cm (53,68 mpy).

BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN

5.1. Kesimpulan

  Waktu perendaman pada spesimen uji yang diberi variasi tegangan juga berpengaruh terhadap pergeseran kurva polarisasi kearah yang lebihnegatif, potensial korosi setiap benda uji semakin negatif dengan meningkatnya waktu perendaman dan densitas arus korosi semakin tinggidengan bertambahnya tegangan. Ukuran kepekaan SCC atau batas < 0,40 dan waktu σ app σ y rendam < 720 jam inisiasi korosi berupa pit belum terjadi, dengan kata lain SCC kemungkinan akan ter inisiasi apabila spesimen mendapat tegangan 58 σ app ≥ 0,40σ y perilaku korosi pada tegangan tersebut potensial, E cor sce dan≤ - 520 mV 2 densitas korosi, i , (53,68 cor ≥ 4,66 A/cm mpy).

5.2. Saran

  Data hubungan tegangan aplikasi dengan kurva polarisasi anodik dan katodik dapat di pergunakan untuk simulasi dengan mengunakan metode elemen batas(Boundry Element Method) yang dapat memperkirakan dimana akan terjadi korosi SCC. Penelitian hendaknya ditambahkan dengan mengkaji diameter spesimen yang lebih besar sehingga memungkinkan pengukuran di beberapa bidang luasan padaspesimen yang sama dan waktu perendaman yang lebih lama.

Kepekaan Retak Korosi Tegangan Baja Tahan Karat Austenitik AISI 304 Dalam Lingkungan Air Laut Buatan Baja Nirkarat Austenitik Perhitungan Tegangan Dengan Metode Elemen Hingga Distribusi Tegangan dan Pergeseran Diameter. Kesimpulan Saran KESIMPULAN DAN SARAN Korosi Peristiwa Elektrokimia di Alam Pembatasan Masalah Perumusan Masalah Prosedur Pengukuran, Pengolahan dan Analisa Data Rancangan Penelitian Pelaksanaan Penelitian Tempat dan Waktu Penelitian Bahan, Peralatan dan Metode
Dokumen baru
Aktifitas terbaru
Penulis
Dokumen yang terkait
Upload teratas

Kepekaan Retak Korosi Tegangan Baja Tahan Kar..

Gratis

Feedback