Feedback

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

Informasi dokumen
KEPEKAAN RETAK KOROSI TEGANGAN BAJA NIRKARAT AUSTENITIK AISI 304 DALAM LINGKUNGAN AIR LAUT BUATAN TESIS OLEH MARZUKI DAUD 037015009/MTM PROGRAM FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2010 Universitas Sumatera Utara KEPEKAAN RETAK KOROSI TEGANGAN BAJA NIRKARAT AUSTENITIK AISI 304 DALAM LINGKUNGAN AIR LAUT BUATAN TESIS Untuk Memperoleh Gelar Magister Teknik Pada Program Studi Magister Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara OLEH MARZUKI DAUD 037105009/MTM FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2010 Universitas Sumatera Utara Universitas Sumatera Utara Telah di uji oleh Tim Penguji pada tanggal 19 September 2011 TIM PENGUJI: KETUA : Dr.Ir.M.Ridha, M.Eng ANGGOTA : 1. Prof.Dr.Ir. Bustami Syam, MSME 2. Ir. Tugiman MT 3. Dr.Eng.Ir. Indra, MT 4. Dr.-Ing. Ikhwansyah Isranuri Universitas Sumatera Utara DAFTAR RIWAYAT HIDUP Curriculum Vitae Data Pribadi / Personal Details Nama / Name Alamat / Addres Kode Post / Postal Code Nomor Telepon / Phone Email Jenis Kelamin / Gender Tanggal Kelahiran/Date of Birth Status Marital / Marital Status Warga Negara / Nationality Agama / Religion : : : : : : : : : : Marzuki Daud Jl. Selebes No.153 Belawan , Medan-SUMUT 20412 081362360493 arzid_aud@ymail.com Laki-laki 9 September 1968 Kawin Indonesia Islam Riwayat Pendidikan Summary of Education Jenjang Pendidikan Education Information Periode : Sekolah / Institusi / Universitas Jurusan Jenjang IPK 1988 - 1997 Universitas Sumatera Utara T.Mesin S1 2,50 2003 - 2011 Universitas Sumatera Utara T.Mesin S2 3,22 Pengalaman Penelitian Research Experience No Tahun 1 2007 2 2007 3 2009 Judul/Title Catatan/Notes FEM Application for Simulation Stress Bulletin Distribution at Specimen SCC Influence Stress Application at polarization curve of Type 304 Austenitic Stainless Steel in Bulletin Sea Water Artificial Environment Stress Corrosion Cracking Susceptibility of Type 304 Austenitic Stainless Steel in Sea Water Dissertasion Artificial Environment Universitas Sumatera Utara Riwayat Pengalaman Kerja Summary of Working Experience Tahun Instansi / Perusahaan Posisi Job Deskripsi : Dec 2000 – Nov 2005 : PT. Mechmar Jaya Industries : QA Head : - Examination and documentation at product flow and project installation. - Incoming/outgoing good. - Supplier maintain and monitoring customer complaint. - Conduct observation and monitoring operation procedure manual and quality assurance manual in order to ISO system of quality management. Universitas Sumatera Utara 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. Penelitian ini bertujuan mempelajari kepekaan SCC baja nirkarat austenitik AISI 304 dalam lingkungan air laut buatan, yang direpresentasikan oleh perilaku polarisasinya. Eksperimen dilakukan dengan menyiapkan dua puluh spesimen C-ring standar ASTM G38 yang telah di anil dari batang silindris pejal. Pembebanan di dapat dari simulasi FEM menggunakan paket program Ansys 9.0, dihasilkan variasi tegangan aplikasi (σapp) maksimum 0,0σy, 0,21σy, 0,30σy, 0,40σy, dan 0,49σy. Larutan 3,5% NaCl menyerupai air laut temperatur kamar menjadi lingkungan pengujian. Studi tentang pengaruh level tegangan terhadap perilaku polarisasi anodik katodik dengan variasi level tegangan tersebut di atas dilakukan tanpa perlakuan waktu rendam. Untuk mempelajari pengaruh waktu perendaman terhadap perilaku polarisasi yang katodik dengan variasi level tegangan tersebut di atas di rendam dengan waktu 0, 240, 480, dan 720 jam. Selanjutnya untuk mempelajari pengaruh level tegangan terhadap kepekaan SCC, pengamatan inisiasi korosi pada permukaan spesimen dilakukan secara berkala sesuai dengan waktu perendaman. Hasil penelitian menunjukan bahwa level tegangan dan waktu perendaman berpengaruh terhadap perilaku polarisasi di permukaan spesimen, dimana semakin tinggi level tegangan maka semakin tinggi potensial (Ecor), dan densitas arus korosi (icor). Untuk batas σapp < 0,40σy inisiasi SCC belum terjadi pada waktu perendaman < 720 jam atau dengan kata lain SCC kemungkinan akan ter inisiasi apabila spesimen mendapat σapp ≥ 0,4σy setelah di rendam selama 720 jam. Pada kondisi ini perilaku polarisasi pada tegangan aplikasi tersebut adalah, Ecor ≤ -520,1 mVsce dan, icor ≥ 4,66 A/cm2 (53,68 mpy). Kata kunci: Baja Nirkarat AISI 304, C-ring Spesimen, Air Laut Buatan, Waktu Rendam, Level Tegangan, Potensial dan Densitas Arus Korosi. i Universitas Sumatera Utara ABSTRACT The component of AISI 304 stainless steel construction is used as a prop of linking up the ropes on the boat on the sea, such as socket swaged, chain plate, turnbuckle, and so on. This component usually has a failure problem of Stress Corrosion Cracking (SCC) although the stress which operates mechanically is far from its yield strength. The aim of this research is to analyze the SCC susceptibility of AISI 304 austenite stainless steel in artificial sea water which is represented by its polarization behavior. The experiment was conducted by preparing twenty specimens of ASTM G38 standard C-ring which had been annealing from solid cylindrical bar. The load was obtained from FEM simulation, using Ansys 9.0 program packet, produced varied maximum application stress (σapp) of 0.0σy, 0.21σy, 0.30σy, 0.40σy, and 0.49σy. 3.5% of NaCl which represent the artificial sea-water solution of room temperature was used for testing environment. The influence of application stress on anodic cathodic polarization behavior with the stress level variation as given above was conducted without considering the treatment of immersion time. In order to study the influence of immersion time on the cathodic polarization behavior with, the stress level variation the spesimens were immersed in the solution for 0, 240, 480, and 720 hours. In addition, the study of the influence stress level on the SCC susceptibility, was conducted by observing the corrosion initiation on the surface specimen periodically. The result of the research shows that the stress level and immersion time influenced the polarization behavior on the surface of specimen. It indicated that the higher the stress level, the higher the potential (Ecor) and the current density of corrosion (icor). When σapp < 0.40σy, SCC initiation was not happen for immersion time < 720 hour. In other words, the SCC will be initiated if the σapp > 0.40σy, and the immersion time more then 720 hours. The polarization behavior for the applied stress were, Ecor 4.66 µA/cm2 (53,68 mpy). Keywords : Stainless Steel AISI 304, C-ring Specimen, Sea Water Artificial, Immersion Time, Stress Level, Potential, Current Density . ii Universitas Sumatera Utara KATA PENGANTAR Puji syukur kita panjatkan ke hadirat Tuhan Yang Maha Esa, dengan berkat limpahan rahmat dan karuniaNya, penulis dapat menyelesaikan tesis ini dengan judul: “Kepekaan Retak Korosi Tegangan Baja Tahan Karat Austenitik AISI 304 Dalam Lingkungan Air Laut Buatan”. Penulisan ini terlaksana berkat dorongan dan arahan dari berbagai pihak, terutama komisi pembimbing, para pembanding melalui proposal penelitian telah banyak memberikan saran dan masukan demi kesempurnaan penulisan laporan tesis ini. Pada kesempatan ini penulis menyampaikan rasa terima kasih yang sedalamdalamnya kepada, Dr. Ir. M. Ridha, M.Eng, Prof. Dr. Ir. Bustami Syam, MSME dan Ir. Tugiman, MT selaku komisi pembimbing dan juga sebagai ketua dan anggota yang telah memberikan kesempatan untuk melaksanakan salah satu penelitiannya serta memberi petunjuk dan arahan dalam menentukan langkah-langkah pada pelaksanaan penelitian ini. Dr. Eng. Ir. Indra, MT, Dr. Ir. M. Ridha, M.Eng, selaku Ketua, Magister Teknik Mesin Fakultas Teknik USU, dan Ketua Kelompok Riset Komputasi dan Korosi di Laboratorium Material Universitas Syiah Kuala yang telah memberi kesempatan dan fasilitas serta menyetujui penulisan laporan tesis ini untuk mendapatkan masukan-masukan demi penyempurnaan dari mulai sistem penulisan iii Universitas Sumatera Utara dan hal - hal lain yang berkaitan dengan judul penelitian ini. Dekan Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara, yang telah memberikan kesempatan kepada saya untuk menyelesaikan pendidikan S2, Bapak-bapak dosen Penguji dan Pembanding yang telah memberikan tanggapan dan saran perbaikan, serta rekan - rekan yang telah berpartisipasi dalam penulisan ini. Penulis menyadari masih jauh dari kesempurnaan, kritik dan saran sangat diharapkan untuk perbaikan pada masa-masa mendatang dan semoga tulisan sederhana ini ada manfaatnya. Medan, Desember 2010 Penulis, Marzuki Daud iv Universitas Sumatera Utara DAFTAR ISI Halaman ABSTRAK . i KATA PENGANTAR .iii DAFTAR ISI . v DAFTAR TABEL . vii DAFTAR GAMBAR . vii DAFTAR LAMPIRAN. x DAFTAR ISTILAH . xi BAB 1 PENDAHULUAN . 1 1.1. Latar Belakang . 1 1.2. Pembatasan Masalah . 3 1.3. Perumusan Masalah . 4 1.4. Tujuan Penelitian. 5 1.4.1. Tujuan umum . 5 1.4.2. Tujuan khusus . 5 1.5. Manfaat Penelitian. 5 BAB 2 TINJAUAN KEPUSTAKAAN . 6 2.1. Baja Nirkarat Austenitik . 6 2.2. Perhitungan Tegangan Dengan Metode Elemen Hingga . 8 2.3. Korosi Peristiwa Elektrokimia di Alam. 11 2.3.1. Energi Bebas dan Potensial Listrik. . 11 2.3.2. Mekanisme Korosi - Tegangan. 13 2.3.3. Polarisasi Elektrokimia . 17 2.4. Kurva Polarisasi Baja Nirkarat AISI 304 di Lingkungan Air Laut . 21 2.5. Kerangka Konsep . 22 BAB 3 METODE PENELITIAN. 23 3.1. Tempat dan Waktu Penelitian . 23 3.2. Bahan, Peralatan dan Metode . 23 3.3. Rancangan Penelitian . 26 v Universitas Sumatera Utara 3.4. Pelaksanaan Penelitian . 28 3.4.1. Persiapan Bahan. 28 3.4.2. Pengujian Korosi Tegangan dan Perlakuan Rendam . 31 3.4.3. Pengukuran Kurva Polarisasi . 31 3.5. Prosedur Pengukuran, Pengolahan dan Analisa Data . 33 3.5.1. Pengukuran Pergeseran Diameter . 33 3.5.2. Simulasi Distribusi Tegangan dan Pergeseran Diameter . 33 3.5.3. Potensial dan Densitas Arus Korosi. . 36 3.5.4. Kepekaan Korosi Tegangan. 38 3.6. Variabel yang Diamati. . 38 BAB 4 HASIL DAN PEMBAHASAN . 39 4.1. Distribusi Tegangan dan Pergeseran Diameter. . 39 4.2. Hasil Pengukuran Kurva Polarisasi Anodik-Katodik Spesimen Tanpa Perlakuan Rendam. 42 4.3. Hasil Pengukuran Kurva Polarisasi Katodik dan Pengamatan Korosi Tegangan Spesimen Perlakuan Rendam. . 45 4.3.1. Spesimen Pergeseran Diameter ∆ = 0,0 mm. 45 4.3.2. Spesimen Pergeseran Diameter ∆ = 0,35 mm. 47 4.3.3. Spesimen Pergeseran Diameter ∆ = 0,50 mm. . 48 4.3.4. Spesimen Pergeseran Diameter ∆ = 0,65 mm. . 50 4.3.5. Spesimen Pergeseran Diameter ∆ = 0,80 mm. . 51 4.3.6. Pengaruh Tegangan dan Waktu Rendam Terhadap Potensial dan Densitas Arus Korosi. 53 4.3.7. Batas Kepekaan SCC . 54 BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN . 58 5.1. Kesimpulan . 58 5.2. Saran . 59 DAFTAR KEPUSTAKAAN . 60 LAMPIRAN . 62 vi Universitas Sumatera Utara DAFTAR TABEL No. Judul Halaman 2.1. Komposisi Kimia Baja Nirkarat AISI 304 . 7 2.2. Sifat Fisik Baja Nirkarat AISI 304. . 7 2.3. Densitas Korosi Baja Nirkarat Lingkungan Laut Peniruan Beton . 21 4.1. Sifat Mekanik Baja Nirkarat AISI 304. 40 4.2. Kontur Daerah Tegangan Maksimum dan Tegangan Ukur . 42 4.3. Densitas Arus Korosi Baja Nirkarat AISI 304 Dengan Variasi Level Tegangan Dalam Lingkungan Air Laut Buatan. 44 4.5. Pengamatan Foto Korosi Tegangan Permukaan Spesimen. 54 vii Universitas Sumatera Utara DAFTAR GAMBAR No. Judul Halaman 2.1. Mikrostruktur Baja Nirkarat Austenitik AISI 304 . 6 2.2. Komponen Tiga Dimensi C-ring Spesimen . 8 2.3. Faktor Koreksi Z. . . 9 2.4. Kasus SCC Penyambung Tali Temali Pada Perahu. 15 2.5. Mekanisme Inisiasi Pit Korosi . 16 2.6. Komponen Sel Elektrokimia Tiga Elektroda 18 2.7. Skema Empat Kurva Polarisasi Ekstrapolasi Tafel . 19 2.8. Kurva Polarisasi Baja AISI 304 Lingkungan Laut Peniruan Beton . 21 2.9. Kerangka Konsep Penelitian . 22 3.1. Dimensi Spesimen . . 23 3.2. Set–up Pengukuran Kurva Polarisasi . 24 3.3. Diagram Alir Penelitian . . 27 3.4. Batang Silindris dan Orientasi Pemotongan C-ring Spesimen . 28 3.5. Pelapisan Spesimen (a) Korosi Tegangan (b) Kurva Polarisasi . 30 3.6. (a) Model Geometris dan (b) Pembagian Meshing . 34 3.7. Geometri, Meshing, Beban dan Syarat Batas 35 3.8. Simulasi (a) Distribusi Kontur Tegangan (b) Pergeseran Diameter . 35 3.9. Ekstrapolasi Tafel Kurva Polarisasi Anodik Katodik . 37 3.10. Ekstrapolasi Tafel Kurva Polarisasi Katodik . 37 4.1. Kurva Tegangan-Regagan Baja Nirkarat AISI 304 . 39 4.2. Simulasi Distribusi Tegangan Total Von Misses,  = 0.35 mm . 40 4.3. Simulasi Pergeseran Diameter,  = 0.35 mm . 41 4.4. Kurva Polarisasi Anodik Katodik Baja Nirkarat AISI 304 Lingkungan Uji 3,5% NaCl Dengan Variasi Tegangan Aplikasi . 43 viii Universitas Sumatera Utara 4.5. Kurva Polarisasi Katodik Baja Nirkarat AISI 304 Lingkungan Uji 3,5% NaCl Beban Tegangan 0.0σy Dengan Variasi Waktu Rendam . 45 4.6. Perkembangan Inisiasi Korosi Tanpa Beban Dengan Variasi Waktu Rendam (a) 0 jam, (b) 240 jam, (c) 480 jam, dan (d) 720 jam . 46 4.7. Kurva Polarisasi Katodik Baja Nirkarat AISI 304 Lingkungan Uji 3,5% NaCl Beban Tegangan 0.17σy Dengan Variasi Waktu Rendam. 47 4.8. Perkembangan Inisiasi Korosi Beban Tegangan 0,21σy Variasi Waktu Rendam (a) 0 jam, (b) 240 jam, (c) 480 jam, dan (d) 720 jam . 48 4.9. Kurva Polarisasi Katodik Baja Nirkarat AISI 304 Lingkungan Uji 3,5% NaCl Beban Tegangan 0.25σy Dengan Variasi Waktu Rendam . 48 4.10. Perkembangan Inisiasi Korosi Beban Tegangan 0,30σy Variasi Waktu Rendam (a) 0 jam, (b) 240 jam, (c) 480 jam, dan (d) 720 jam . 49 4.11. Kurva Polarisasi Katodik Baja Nirkarat AISI 304 Lingkungan uji 3,5% NaCl Beban Tegangan 0.33σy Dengan Variasi Waktu Rendam . 50 4.12. Perkembangan Inisiasi Korosi Beban Tegangan 0,40σy Variasi Waktu Rendam (a).0 jam, (b) 240 jam, (c) 480 jam, dan (d) 720 jam. . 51 4.13. Disesuaikan dengan Nilai K Unit yang Diinginkan Laju Korosi Konstanta (K) dalam Persamaan Mils per year (mpy) Inches per year(ipy) Inches per month (ipm) Milllimeter per year (mm/y) Micrometer per year (m/y) Picometres per second (pm/y) Grams per square per hour (g/m2.h) Milligrams per square decimeter per Laju Korosi 3.45 x 106 3.45 x 103 2.87 x 102 8.76 x 104 8.76 x 107 2.78 x 106 1.00 x 104 x DA 2.40 x 106 x DA day (mdd) Micrograms per square metre per second (g/m2.s) 2.78 x 106 x DA ADensity tidak diperlukan untuk menghitung laju korosi di unit-unit ini. karena dibatalkan oleh K konstan dalam persamaan laju korosi (Khatak, 2002). 2.5. Sifat – Sifat Logam Yang Terkandung Dalam Baja SS304 2.5.1. Logam Besi (Fe) Besi yang murni adalah logam berwarna putih-perak yang kukuh dan liat. Ia melebur pada suhu 1535oC. Jarang terdapat besi komersial yang murni, biasanya besi mengandung sejumlah kecil karbida, slisida, fosfida, dan sulfida dari besi, serta sedikit grafit. Besi dapat larut dalam asam klorida encer atau pekat dan asam sulfat encer, yang menghasilkan garam – garam besi (II) dan gas Hidrogen. Fe(s) + 2H+(aq) Fe2+(aq) + H2(g) Universitas Sumatera Utara Fe (s) + 2HCl(aq) Fe2+(aq) + Cl-(aq) + H2(g) Asam sulfat yang pekat dan panas, menghasilkan ion-ion besi dan belerang dioksida. 2Fe(s) + 3H2SO4(aq) + 6H+(aq) 2Fe3+(aq) + 3SO2(g) + 6H2O(aq) Dengan asam nitrat encer dingin, terbentuk ion besi(II) dan amonia 4Fe(s) + 10 H+(aq) + NO3-(aq) 4Fe2+(aq) + NH4+(aq) +3H2O(aq) Asam nitrat pekat dingin, membuat besi menjadi pasif, dalam keadaan ini, ia tak bereaksi dengan asam nitrat encer dan tidak pula mendesak tembaga dari larutan air suatu garam tembaga. Asam nitrat 1+1 atau asam nitrat pekat yang panas melarutkan besi dengan membentuk gas nitrogen dan oksida dan ion logam besi(III) : Fe(s) + HNO3(aq) + 3H+(aq) Fe3+(aq) + NO(g) + 2H2O(aq) 2.5.2. Logam Kromium (Cr) Kromium adalah logam kristalin yang putih, tak begitu liat dan tak dapat ditempa. Ia melebur pada suhu 1765oC. Logam ini larut dalam asam klorida encer atau pekat. Jika tak terkena udara, akan terbentuk ion-ion kromium (II): Cr(s) + 2H+(aq) Cr (s)+ 2HCl(aq) Cr2+(aq) + H2(g) Cr2+(aq) + 2Cl-(aq) + H2(g) Dengan adanya oksigen dari atmosfer, kromium sebagian atau seluruhnya menjadi teroksidasi kekeadaan tiga valensi: 4Cr2+(aq) + O2(g) + 4H+(aq) 4Cr3+(aq) + 2H2O(aq Universitas Sumatera Utara Asam sulfat encer menyerang kromium perlahan-lahan, dengan membentuk hidrogen. Dalam asam sulfat pekat panas, kromium melarut dengan mudah, dimana ion – ion kromium (III) dan belerang dioksida terbentuk: 2Cr(s) + 6H2SO4(aq) 2Cr3+(aq) +3SO4-2(aq) + 3SO2(g) + 6H2O(aq) Asam nitrat baik yang encer maupun yang pekat membuat kromium menjadi pasif, begitu pula asam sulfat pekat dingin dan air raja. 2.5.3. Logam Nikel (Ni) Nikel adalah logam putih perak yang keras. Nikel bersifat liat, dapat ditempa dan sangat kukuh. Logam ini melebur pada suhu 1455OC dan sedikit bersifat magnetis. Asam klorida encer maupun pekat dan asam sulfat encer, melarutkan nikel dengan membentuk hidrogen. Ni(s) + 2H+(aq) Ni(s) +2HCl(aq) Ni+(aq) + H2(g) Ni2+(aq) + 2Cl-(aq) + H2(g) Reaksi – reaksi ini dipercepat jika larutan dipanaskan. Asam sulfat, panas, melarutkan nikel dengan membentuk belerang dioksida : Ni(s) + H2SO4(aq) + 6H+(aq) 3Ni2+(aq) + SO2(g) + 4H2O(aq) (Vogel. 1985). Universitas Sumatera Utara 2.6. Asam Sulfat Dari semua asam anorganik, asam sulfat (H2SO4) digunakan dalam volume terbesar dan umumnya dianggap menjadi salah satu bahan kimia yang paling penting dalam industri. Banyak bahan logam dan paduan yang terkorosi oleh asam sulfat karena pH yang rendah. Dalam rentang tengah asam sulfat pekat memiliki konsentrasi tertinggi dari ion H +, sehingga korosi yang kuat (0,5% H2SO4 dengan pH = 2.1, 5% H2SO4 dengan pH = 1.2, 50% H2SO4 dengan pH = 0,3). Tergantung pada konsentrasi dan suhu asam sulfat dapat berupa asam atau mengurangi asam pengoksidasi. Jejak kotoran, misalnya udara oksigen, Fe3+ garam, SO3 dll, benar-benar dapat mengubah karakter asam sulfat, mengubah mengurangi solusi dalam oksidasi. Baja austenitik Cr-Ni baja mencapai ketahanan korosi mereka dengan pembentukan lapisan pasif permukaan mereka,. Lapisan ini juga dapat berkembang di bawah kondisi asam sulfat pengoksidasi, dan terdiri dari oksida besi dan kromium oksida, dengan dimasukkan sulfat dapat meningkatkan stabilitas. Pada asam tinggi laju alir di bawah kondisi berkurang. pembentukan lapisan pelindungnya hancur atau terhambat. Kadang-kadang, cukup banyak peningkatan korosi terkait dengan situasi ini ( Khatak, 2002). 2.7. Spektrofotometri Serapan Atom Metode Spektrofotometri Serapan Atom pertama kali dikembangkan oleh Walsh, Alkamede, dan Melatz (1955) yang ditujukan untuk analisis renik dalam sampel yang dianalisis. Pada Spektrofotometri Serapan Atom terjadi penyerapan sumber radiasi (di luar nyala) oleh atom-atom netral dalam keadaan gas yang berada dalam nyala. Radiasi yang diserap oleh atom-atom netral dalam keadaan gas tadi biasanya radiasi sinar tampak atau ultraviolet (Mulja.1995) Universitas Sumatera Utara 2.7.1. Prinsip Dasar Spektroskopi Serapan Atom Jika cahaya dengan panjang gelombang resonansi dilewatkan nyang mengandung atom-atom yang bersangkutan, maka sebagian cahaya itu diserap dan jauhnya penyerapan berbanding lurus dengan banyaknya atom keadaan dasar yang berada dalam nyala. Proses terbentuknya uap yang mengandung atom-atom dalam nyala, dapat diringkaskan sebagai berikut: bila suatu larutan yang mengandung senyawa yang cocok dari yang akan diselidiki itu dilewatkan kedalam nyala, terjadilah peristiwa berikut secara berurutan : 1. Penghilangan pelarut atau evaporasi yang meninggalkan residu padat. 2. Penguapan zat padat dilanjutkan denga disosiasi menjadi atom-atom penyususn yang mula-mula akan berada dalam keadaan dasar. (Vogel.1995) 2.7.2. Gangguan pada Spektroskopi Serapan Atom Gangguan diartikan sebagai suatu factor kimia atau fisika yang akan mempengaruhi jumlah atom pada anlit dalam keadaan dasar (ground state) sehingga akan menyebabkan bertambah atau berkurangnya bacaan nilai serapan atau unsur yang dianalisis. Ada beberap faktor gangguan dalam menggunakan SSA : 1. Suhu yang sesuai, suhu gas pembakar harus sesuai dengan suhu unsur yang akan dianalisis 2. Konsentrasi sampel tidak boleh melebihi kesensitifan dari alat detector SSA. Ini akan menyebabkan gangguan terhadap garis spectrum dan mengakibatkan kerusakan pada alat detector SSA. 3. Pengaruh penguapan pelarut dan bahan larutan jangan sampai menurunkan suhu nyala gas pembakar, ini akan menyebabkan bacaan nilai serapan atom menjadi rendah (Khopkar, 1990). 4. Laju aspirasi cuplikan ke dalam nyala. Ini tergantung pada tekanan udara, ukuran kapiler dan viskositas larutan. Universitas Sumatera Utara 5. Derajat dispersi atau atomisasi larutan; hanya tetesan lebih halus tersedot dalam nyala, sedangkan tetesan lebih besar turun dan keluar lewat pembuangan. Bagian tetesan halus tergantung dari tekanan udara, suhu ‘nozzle’ tempat terjadinya atomisasi, dan tegangan permukaan larutan. 6. Kedudukan berkas sinar dalam nyala. Populasi atom berubah terhadap tinggi nyala dengan cara yang rumit. Jika penguraian menjadi atom-atom lambat, populasi atom naik di bagian makin tinggi dalam nyala sampai dekat ujung nyala dan populasi atom berkurang ditempat nyala yang dingin. Jika penguraian berlangsung cepat, populasi atom sesuai dengan tinggi suhu nyala. 7. Pengaruh antar unsur, yang paling nyata disebabkan oleh reaksi kimia dalam nyala. Unsur yang dapat menyebabkan gangguan itu berasal dari larutan itu sendiri. 8. Gangguan pada pengerjaan sampel, yaitu terjadinya pencampuran bahan-bahan kimia lain. 2.7.3. Kelebihan dan Kekurangan Metode Spektrofotometri Serapan Atom (SSA) Kelebihan yang dimiliki oleh metode Spektrofotometri Serapan Atom (SSA), yaitu : Menganalisis konsentrasi logam berat dalam sampel secara akurat karena konsentrasi yang terbaca pada alat SSA berdasarkan banyaknya sinar yang diserap yang berbanding lurus dengan kadar zat. Menganalisis sampel sampai pada kadar rendah (‰), sedangkan pada metode lain seperti volumetrik hanya dapat menganalisis pada kadar yang tinggi (%). Analisis sampel dapat berlangsung lebih cepat. Sedangkan kekurangan penggunaan metode SSA, yaitu : Hanya dapat menganalisis logam berat dalam bentuk atom-atom. SSA menganalisis logam berat dari atom-atom karena tidak berwarna. Universitas Sumatera Utara Sampel yang dianalisis harus dalam suasana asam, sehingga semua sampel yang akan dianalisis harus dibuat dalam suasana asam dengan pH antara 2 sampai 3. Biaya operasional lebih tinggi dan harga peralatan yang mahal. 2.8. Scanning Electron Microscopy SEM merupakan suatu berkas insiden elektron yang sangat halus discan menyilangi permukaan sampel dalam sinkronisasi dengan berkas salah satu bahan penghambat yang mudah larut dalam air, alkohol dan benzene, tidak peka terhadap sulfur dan compatible dengan bahan kimia lain, toleran terhadap garam-garam dan kesadahan. Glutaraldehid ini dapat bereaksi dengan ammonia, gugus amine primer, dan oxygen scavenger. Glutaraldehide mempunyai rumus kimia OHC(CH2)3CHO atau disebut juga 1,5 – Pentanadial, dengan berat molekul 100,13 g/mol Glutaraldehid merupakan biosida yang sangat penting, mempunyai dua gugus fungsional, yang mampu bereaksi atau mengikat dua gugus amin, yang terhubung dengan jembatan karbon. Walaupun kemampuan glutaraldehid sebagai biosida meningkatnya pH, namun stabilitas kimia dari larutan glutaraldehide dalam lingkungan alkali kurang baik, (1) sehingga membatasi kemungkinan aplikasinya . Langkah-langkah Pelaksanaan percobaan Diagram alir penelitian Pengaruh hardness baja yang terendam dalam air laut yang mengandung SRB. ditunjukkan pada gambar 3.1: Pembiakan SRB Perhitungan SRB Persiapan air laut Populasi Perendaman Glutaraldehid Pengukuran Hardnes Penyusunan laporan Gambar 3.1. Diagram Alir Percobaan 119 Jurnal Sistem Teknik Industri Volume 6, No. 3 Juli 2005 Kebutuhan Alat Percobaan dilakukan menggunakan gelas kimia bertutup yang berisi air laut , SRB dan glutaraldehid dalam konsentrasi yang divariasikan. Spesimen baja digantungkan di dalamnya. Skema alat uji perendaman ditunjukkan pada Gambar 3.2 . 3.2 Keterangan: A : Sampel B : Penggantung terbuat dari gelas C : Gelas kimia Gambar 3.2 Skema Susunan Alat Perendaman HASIL PEMBAHASAN 4.1 Kurva Pertumbuhan Bakteri Pertumbuhan bakteri SRB dalam medium B. Postgate dengan perbandingan volume bahan makanan terhadap volume inokulum 4:1 digambarkan sebagai fungsi waktu pada Tabel 4.1. Tabel 4.1. Pertumbuhan Bakteri Pereduksi Sulfat Hari 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Jumlah bakteri sel/ml 0,00 2,00E+ 02 2,55E+ 02 7,32E+ 05 7,32E+ 05 7,00E+ 05 6,21E+ 03 4,32E+ 02 3,36E+0 2 Berdasarkan Tabel 4.1. di atas terlihat bahwa fasa tumbuh terjadi pada hari ke-2 sampai hari ke – 3, sedangkan fasa exponensial terjadi pada hari ke- 3 sampai hari ke- 4. Fasa stasioner terjadi pada hari ke 4 hingga hari ke 5, dilanjutkan dengan fasa kematian setelah hari ke 5. Oleh karena itu SRB yang ditanam kedalam medium air laut yang digunakan dalam pengujian kekerasan (dengan cara perendaman) diambil dari inokulum pada hari ke 3, dengan pertimbangan bahwa pertumbuhan bakteri tersebut masih dalam fasa eksponensial. 4.2 Pengaruh Konsentrasi SRB Terhadap Kekerasan Baja Hubungan kekerasan baja waktu perendaman, tanpa dan dengan menggunakan glutaraldehid dapat kita lihat pada Tabel 4.2 ; 120 Pengaruh Hardnes pada Baja yang Terendam dalam Air Laut yang Mengandung Bakteri Pereduksi Sulfat (SRB) Jalaluddin Tabel 4.2. Hasil Uji kekerasan Baja No Media Uji kekerasan HRC 8 Air laut + 3,5x 10 SRB/100ml (3M) 8 2 Air laut + 3,5x 10 3 Air laut + 3,5x10 4 Air laut + 3,5x10 Glutaraldehid (3M) 8 Air laut + 3,5x10 Glutaraldehid (6 M) 8 Air laut + 3,5x10 Glutaraldehid (9M 8 Air laut + 3,5x10 Glutaraldehid (3M) 8 Air laut + 3,5x10 Glutaraldehid (6 M) 8 Air laut + 3,5x10 Glutaraldehid (9 M) 8 Air laut + 3,5x10 Glutaraldehid (3 M) 8 Air laut + 3,5x10 Glutaraldehid (6 M) 8 Air laut + 3,5x10 Glutaraldehid (9 M) 8 SRB/100ml (6M) 79 SRB/100ml (9M) 78 8 5 6 7 8 9 10 11 12 82 SRB/100ml +50 ppm 86 SRB/100ml +50 ppm 86,5 SRB/100ml +50 ppm 87 SRB/100ml +100ppm 86.5 SRB/100ml +100 ppm 87 SRB/100ml +100 ppm 88 SRB/100ml +150 ppm 88,5 SRB/100ml +150 ppm 90 SRB/100ml +150 ppm 98 Tabel 4.2 memperlihatkan bahwa, kekerasan baja dalam air laut menurun apabila waktu perendaman bertambah dengan konsentrasi SRB dalam air laut. Pengendalian kekerasan baja dapat terjadi pada sistem yang ditambah glutaraldehid untuk waktu perendaman > 3 minggu. Mekanisme kekerasan baja dapat dijelaskan. Makin besar konsentrasi glutaraldehid makin cepat membunuh bakteri sehingga populasi SRB dapat diantisipasi. mengingat bahwa bentuk serangan baja oleh SRB adalah sanagat kuat sehingga menebabakan kehilangan berat semakin cepat sehingga dapat mempengaruhi kekerasan baja tersebut. Kekerasan baja dalam air laut ditambah SRB dengan dan tanpa inhibitor, meningkat dengan waktu perendaman. Dari hasil perhitungan MPN , diketahui bahwa populasi SRB berkurang dengan waktu perendaman. Dengan penambahan glutaraldehid , SRB hampir tereliminasi setelah waktu perendaman 3 minggu. Berdasarkan data-data tersebut, dapat disimpulkan bahwa metabolisme SRB yang dibiakkan dalam medium B. Postgate lebih banyak menghasilkan H2S dari pada senyawa sulfida yang lain, sehingga laju korosi baja meningkat walaupun populasi SRB berkurang. Produk korosi baja oleh H2S berupa endapan FeS yang kurang protektif dilingkungan asam. sehingga proses korosi terus berlanjut. 4.3. Pengaruh Glutaraldehid terhadap Populasi SRB Pengaruh glutaraldehid terhadap populasi bakteri dalam lingkungan air laut yang ditambah SRB dapat dilihat pada Gambar 4.1. 100000000 Populasi SRB (SRB/m l) 1 10000000 1000000 100000 10000 1000 100 10 1 0 2 4 6 Waktu (m inggu) 8 10 0 ppm glutaraldehid + 3,5 X 10^6 SRB/ml 0 ppm glutaraldehid + 9,9 X 10^7 SRB/ml 50 ppm glutaraldehid + 3,5 x 10^6 SRB/ml 50 ppm glutaraldehid + 9,9 x 10^7 SRB/ml 100 ppm glutaraldehid + 3,5 x 10^6 SRB/ml 100 ppm glutaraldehid + 9,9 x 10^7 SRB/ml 150 ppm glutaraldehid + 3,5 x 10^6 SRB/ml 150 ppm glutaraldehid + 9,9 x 10^7 SRB/ml Gambar 4.6 Kurva hubungan konsentrasi glutaraldehid terhadap populasi SRB dalam media air laut + 3,5 x 10 6 SRB/ml dan 9,9 x 10 7 SRB/ml 121 Jurnal Sistem Teknik Industri Volume 6, No. 3 Juli 2005 Dari hasil perhitungan MPN SRB terlihat bahwa populasi SRB dalam air laut berkurang secara signifikan dengan waktu perendaman. Penambahan glutaraldehid dalam sistem dapat mengurangi populasi SRB dengan waktu perendaman. Glutaraldehid sebagai biosida dicapai pada konsentrasi 150 ppm, dimana SRB dapat dieliminasi seluruhnya dalam waktu perendaman 3 minggu, 6 untuk konsentrasi awal SRB 3,5 x 10 /ml . Penurunan populasi SRB dalam air laut tanpa Glutaraldehid menunjukkan bahwa SRB telah mencapai fasa kematian pada waktu perendaman 3 minggu. Nutrien yang ada dalam air laut alami serta sampel baja karbon yang direndam, ternyata tidak mampu memperpanjang masa kehidupan SRB. Penambahan glutaraldehid (yang ternyata efektif sebagai biosida ) telah mempercepat kematian SRB. 4.4 Pengaruh Kekerasan Baja Sampel baja karbon yang telah direndam dalam air laut mengandung SRB, setelah dikeringkan tampak seluruhnya tertutup oleh produk berwarna coklat. Jika lapisan ini dihilangkan, pada lapisan bawah terdapat padatan yang berwarna hitam . Pada permukaan spesimen yang direndam dalam air laut + SRB dapat merusak baja secara merata dan sumuran. Pada permukaan spesimen yang direndam dalam air laut + SRB + glutaraldehid 150 ppm , kerusakan baja terlihat mulai menurun.Fenomena ini menunjukkan bahwa konsentrasi glutaraldehid 150 ppm belum mencukupi. 5. KESIMPULAN 1. Glutaraldehid mampu mengendalikan kekerasan baja dengan cara menginhibisi baja pada waktu perendaman 3 Minggu dan dosis glutaraldehid 150 ppm dan konsentrasi awal SRB 3,5 x 10^6/ml. 2. Kekerasan baja dalam air laut lebih dipengaruhi oleh aktivitas bakteri, karena reaksi dapat berlangsung secara kontinyu. 3. Kekerasan baja dapat diantisipasi dengan menggunakan glutaraldehid sebagai biosida terhadap SRB. DAFTAR PUSTAKA 1. Bessems, E. (1983), Biological Aspect of the Assesment of Biocides ,The Metals Society, London. 2. Herbert, B.N., F. D. J. Stott (1980), The Effects of Pressure and Temperature on Bacteria in Oilfield Water Injection Systems, The Metals Society, London 3. Clubley , B.G. (1988), Chemical Inhibitors for Corrosion Control, Ciba –Geigy Industrial Chemicals, Royal Society of Chemistry, Manchester. 122 4. Douglas, B., Mellwaine, John Diemer (1998), The Efficacy of Glutaraldehyde Against Legionella Harboring Protozoa, Journal Corrosion 5. Grainger,J.M., Lynch, J.M. (1983), Microbiological & Methods for Environmental Biotechnology, Academic Press, Inxc, Florida. 6. Hamilton, W.A. (1983) The Sulphate Reducing Bacteria : Their Phisiology and Consequent Ecology, The Metals Society, London. 7. P. Bos , J.G. Kuenen (1983), Microbiology of Sulfur – Oxidizing Bacteria., The Metals Society, London. 8. R.C.Tapper ., J.R.Smith , I.B.Beech (1997), The Effect of Glutaraldehyde on The Development Of Marine Bioflms Formed on Surfaces AIASI 304 Stainless Steel, Journal Corrosion. 9. R.G. Eagar, J. Leder, J.P. Stanley, A.B. Theis (1998), The Use of Glutaraldehyde for Microbiological Control in Waterflood Systems., Material Perfomance. 10. Storer, Roberta A. (1997), Annual Book of ASTM Standards, Metal Test Methods and Analytical Procedures, Volume 03.02, Wear and Erosion; Metal Corrosion , ASTM 100 Barr Harbor Drive, West Conshohocken, PA 19428. 11. Winarno FG, Fardiaz Sukandi (1980), Pengantar Teknologi Pangan, PT.Gramedia, Jakarta.
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
Aktifitas terbaru
Penulis
Dokumen yang terkait
Upload teratas

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

Gratis