KOROSI
A. Pengertian Korosi
Korosi
adalah kerusakan atau degradasi logam akibat reaksi redoks antara suatu logam dengan berbagai
zat di lingkungannya yang menghasilkan senyawa-senyawa yang tidak dikehendaki.
Dalam bahasa sehari-hari, korosi disebut perkaratan. Contoh korosi yang paling
lazim adalah perkaratan besi.
Pada peristiwa korosi, logam mengalami oksidasi, sedangkan oksigen (udara)
mengalami reduksi. Karat logam umumnya adalah berupa oksida atau karbonat.
Rumus kimia karat besi adalah Fe2O3.nH2O,
suatu zat padat yang berwarna coklat-merah.
Korosi dapat juga diartikan sebagai serangan yang merusak
logam karena logam bereaksi secara kimia atau elektrokimia dengan lingkungan. Ada definisi lain yang mengatakan bahwa
korosi adalah kebalikan dari proses ekstraksi logam dari bijih mineralnya. Contohnya, bijih mineral logam besi di alam bebas ada dalam bentuk senyawa besi
oksida atau besi
sulfida, setelah
diekstraksi dan diolah, akan dihasilkan besi yang digunakan untuk pembuatan baja atau baja
paduan. Selama
pemakaian, baja tersebut akan bereaksi dengan lingkungan yang menyebabkan
korosi (kembali menjadi senyawa besi oksida).
Kecepatan korosi sangat tergantung pada banyak faktor,
seperti ada atau tidaknya lapisan oksida, karena lapisan oksida dapat
menghalangi beda potensial terhadap elektroda lainnya yang akan sangat berbeda bila masih bersih dari
oksida.
B. Proses Terjadinya Korosi
Korosi atau pengkaratan merupakan fenomena kimia pada bahan –
bahan logam yang pada dasarnya merupakan reaksi logam menjadi ion pada
permukaan logam yang kontak langsung dengan lingkungan berair dan oksigen.
Contoh yang paling umum, yaitu kerusakan logam besi dengan terbentuknya karat
oksida. Dengan demikian, korosi menimbulkan banyak kerugian.
Korosi logam melibatkan proses anodik, yaitu oksidasi logam
menjadi ion dengan melepaskan elektron ke dalam (permukaan) logam dan proses
katodik yang mengkonsumsi electron tersebut dengan laju yang sama : proses
katodik biasanya merupakan reduksi ion hidrogen atau oksigen dari lingkungan
sekitarnya. Untuk contoh korosi logam besi dalam udara lembab, misalnya proses
reaksinya dapat dinyatakan sebagai berikut :
Anode
{Fe(s)→ Fe2+(aq)+ 2 e}
x
2
Katode
O2(g)+ 4H+(aq)+ 4 e → 2 H2O(l)
+
Redoks
2 Fe(s) + O2 (g)+ 4 H+(aq)→ 2 Fe2++ 2 H2O(l)
Dari data potensial elektrode dapat dihitung bahwaemf
standar untuk proses korosi ini, ,yaituE0sel = +1,67 V ; reaksi ini terjadi pada
lingkungan asam dimana ion H+ sebagian dapat diperoleh dari reaksi karbon
dioksida atmosfer dengan air membentuk H2CO3. Ion Fe+2 yang terbentuk, di anode
kemudian teroksidasi lebih lanjut oleh oksigen membentuk besi (III) oksida :
4
Fe+2(aq)+ O2 (g) + (4 + 2x) H2O(l) → 2
Fe2O3x H2O + 8 H+(aq)
Hidrat besi (III) oksida inilah yang dikenal sebagai karat
besi. Sirkuit listrik dipacu oleh migrasi elektron dan ion, itulah sebabnya
korosi cepat terjadi dalam air garam.
Jika
proses korosi terjadi dalam lingkungan basa, maka reaksi katodik yang terjadi,
yaitu :
O2
(g) + 2 H2O(l)+ 4e → 4 OH-(aq)
Oksidasi lanjut ion Fe2+ tidak berlangsung karena lambatnya
gerak ion ini sehingga sulit berhubungan dengan oksigen udara luar, tambahan
pula ion ini segera ditangkap oleh garam kompleks hexasianoferat (II) membentuk
senyawa kompleks stabil biru. Lingkungan basa tersedia karena kompleks kalium
heksasianoferat (III).
Korosi besi realatif cepat terjadi dan berlangsung terus,
sebab lapisan senyawa besi (III) oksida yang terjadi bersifat porous sehingga
mudah ditembus oleh udara maupun air. Tetapi meskipun alumunium mempunyai
potensial reduksi jauh lebih negatif ketimbang besi, namun proses korosi lanjut
menjadi terhambatkarena hasil oksidasi Al2O3, yang melapisinya tidak bersifat
porous sehingga melindungi logam yang dilapisi dari kontak dengan udara luar.
C.
Dampak Dari Korosi
Karatan adalah istilah yang diberikan masyarakat terhadap
logam yang mengalami kerusakan berbentuk keropos. Sedangkan bagian logam yang
rusak dan berwarna hitam kecoklatan pada baja disebut Karat. Secara teoritis
karat adalah istilah yang diberikan terhadap satu jenis logam saja yaitu baja,
sedangkan secara umum istilah karat lebih tepat disebut korosi. Korosi
didefenisikan sebagai degradasi material (khususnya logam dan paduannya) atau
sifatnya akibat berinteraksi dengan lingkungannya.
Korosi merupakan proses atau reaksi elektrokimia yang
bersifat alamiah dan berlangsung dengan sendirinya, oleh karena itu korosi
tidak dapat dicegah atau dihentikan sama sekali. Korosi hanya bisa dikendalikan
atau diperlambat lajunya sehingga memperlambat proses perusakannya.
Dilihat dari aspek elektrokimia, korosi merupakan proses
terjadinya transfer elektron dari logam ke lingkungannya. Logam berlaku sebagai
sel yang memberikan elektron (anoda) dan lingkungannya sebagai penerima
elektron (katoda). Reaksi yang terjadi pada logam yang mengalami korosi adalah
reaksi oksidasi, dimana atom-atom logam larut kelingkungannya menjadi ion-ion
dengan melepaskan elektron pada logam tersebut. Sedangkan dari katoda terjadi
reaksi, dimana ion-ion dari lingkungan mendekati logam dan menangkap elektron-
elektron yang tertinggal pada logam.
Dampak yang ditimbulkan korosi sungguh luar biasa. Berdasarkan
pengalaman pada tahun-tahun sebelumnya, Amerika Serikat mengalokasikan biaya
pengendalian korosi sebesar 80 hingga 126 milyar dollar per tahun. Di
Indonesia, dua puluh tahun lalu saja biaya yang ditimbulkan akibat korosi dalam
bidang indusri mencapai 5 trilyun rupiah. Nilai tersebut memberi gambaran
kepada kita betapa besarnya dampak yang ditimbulkan korosi dan nilai ini
semakin meningkat setiap tahunnya karena belum terlaksananya pengendalian
korosi secara baik bidang indusri. Dampak yang ditimbulkan korosi dapat berupa
kerugian langsung dan kerugian tidak langsung. Kerugian langsung adalah berupa
terjadinya kerusakan pada peralatan, permesinan atau stuktur bangunan.
Sedangkan kerugian tidak langsung berupa terhentinya aktifitas produksi karena
terjadinya penggantian peralatan yang rusak akibat korosi, terjadinya
kehilangan produk akibat adanya kerusakan pada kontainer, tanki bahan bakar
atau jaringan pemipaan air bersih atau minyak mentah, terakumulasinya produk
korosi pada alat penukar panas dan jaringan pemipaannya akan menurunkan
efisiensi perpindahan panasnya, dan lain sebagainya.
D.
Bentuk-Bentuk Korosi
Bentuk-bentuk korosi dapat berupa korosi merata, korosi
galvanik, korosi sumuran, korosi celah, korosi retak tegang (stress corrosion
cracking), korosi retak fatik (corrosion fatique cracking) dan korosi akibat
pengaruh hidogen (corrosion induced hydrogen), korosi intergranular, selective
leaching, dan korosi erosi.
1.
Korosi merata adalah korosi yang
terjadi secara serentak diseluruh permukaan logam, oleh karena itu pada logam
yang mengalami korosi merata akan terjadi pengurangan dimensi yang relatif
besar per satuan waktu. Kerugian langsung akibat korosi merata berupa
kehilangan material konstruksi, keselamatan kerja dan pencemaran lingkungan
akibat produk korosi dalam bentuk senyawa yang mencemarkan lingkungan.
Sedangkan kerugian tidak langsung, antara lain berupa penurunan kapasitas dan
peningkatan biaya perawatan (preventive maintenance).
2.
Korosi galvanik terjadi apabila dua
logam yang tidak sama dihubungkan dan berada di lingkungan korosif. Salah satu
dari logam tersebut akan mengalami korosi, sementara logam lainnya akan
terlindung dari serangan korosi. Logam yang mengalami korosi adalah logam yang
memiliki potensial yang lebih rendah dan logam yang tidak mengalami korosi
adalah logam yang memiliki potensial lebih tinggi.
3.
Korosi sumuran adalah korosi lokal
yang terjadi pada permukaan yang terbuka akibat pecahnya lapisan pasif.
Terjadinya korosi sumuran ini diawali dengan pembentukan lapisan pasif
dipermukaannya, pada antarmuka lapisan pasif dan elektrolit terjadi penurunan
pH, sehingga terjadi pelarutan lapisan pasif secara perlahan-lahan dan
menyebabkan lapisan pasif pecah sehingga terjadi korosi sumuran. Korosi sumuran
ini sangat berbahaya karena lokasi terjadinya sangat kecil tetapi dalam,
sehingga dapat menyebabkan peralatan atau struktur patah mendadak.
4.
Korosi celah adalah korosi lokal
yang terjadi pada celah diantara dua komponen. Mekanisme terjadinya korosi
celah ini diawali dengan terjadi korosi merata diluar dan didalam celah,
sehingga terjadi oksidasi logam dan reduksi oksigen. Pada suatu saat oksigen
(O2) di dalam celah habis, sedangkan oksigen (O2) diluar celah masih banyak,
akibatnya permukaan logam yang berhubungan dengan bagian luar menjadi katoda
dan permukaan logam yang didalam celah menjadi anoda sehingga terbentuk celah
yang terkorosi.
5.
Korosi retak tegang (stress
corrosion cracking), korosi retak fatik (corrosion
fatique cracking) dan korosi akibat pengaruh hidogen (corrosion induced hydrogen) adalah bentuk korosi dimana
material mengalami keretakan akibat pengaruh
lingkungannya. Korosi retak tegang terjadi pada paduan logam yang mengalami
tegangan tarik statis dilingkungan tertentu, seperti : baja tahan karat sangat
rentan terhadap lingkungan klorida panas, tembaga rentan dilarutan amonia dan
baja karbon rentan terhadap nitrat. Korosi retak fatk terjadi akibat tegangan
berulang dilingkungan korosif. Sedangkan korosi akibat pengaruh hidogen terjadi
karena berlangsungnya difusi hidrogen kedalam kisi paduan.
6.
Korosi intergranular adalah bentuk
korosi yang terjadi pada paduan logam akibat terjadinya reaksi antar unsur
logam tersebut di batas butirnya. Seperti yang terjadi pada baja tahan karat
austenitik apabila diberi perlakuan panas. Pada temperatur 425 – 815oC karbida
krom (Cr23C6) akan mengendap di
batas butir. Dengan kandungan krom dibawah 10 %, didaerah pengendapan tersebut
akan mengalami korosi dan menurunkan kekuatan baja tahan karat tersebut.
7.
Selective leaching adalah korosi
yang terjadi pada paduan logam karena pelarutan salah satu unsur paduan yang
lebih aktif, seperti yang biasa terjadi pada paduan tembaga-seng. Mekanisme
terjadinya korosi selective leaching diawali dengan terjadi pelarutan total
terhadap semua unsur. Salah satu unsur pemadu yang potensialnya lebih tinggi
akan terdeposisi, sedangkan unsur yang potensialnya lebih rendah akan larut ke
elektrolit. Akibatnya terjadi keropos pada logam paduan tersebut. Contoh lain
selective leaching terjadi pada besi tuang kelabu yang digunakan sebagai pipa
pembakaran. Berkurangnya besi dalam paduan besi tuang akan menyebabkan paduan
tersebut menjadi porous dan lemah, sehingga dapat menyebabkan terjadinya pecah
pada pipa.
E.
Bakteri Penyebab Korosi
Fenomena korosi yang terjadi dapat disebabkan adanya
keberadaan dari bakteri. Jenis-jenis bakteri yang berkembang yaitu :
1.
Bakteri reduksi sulfat
Bakteri ini merupakan bakteri jenis anaerob membutuhkan
lingkungan bebas oksigen atau lingkungan reduksi, bakteri ini bersirkulasi di
dalam air aerasi termasuk larutan klorin dan oksidiser lainnya, hingga mencapai
kondisi ideal untuk mendukung metabolisme. Bakteri ini tumbuh pada oksigen
rendah. Bakteri ini tumbuh pada daerah-daerah kanal, pelabuhan, daerah air
tenang tergantung pada lingkungannya.
Bakteri ini mereduksi sulfat menjadi sulfit, biasanya
terlihat dari meningkatnya kadar H2S atau Besi sulfida.Tidak adanya sulfat,
beberapa turunan dapat berfungsi sebagai fermenter menggunakan campuran organik
seperti pyruvnate untuk memproduksi asetat, hidrogen dan CO2, banyak bakteri
jenis ini berisi enzim hidrogenase yang mengkonsumsi hidrogen.
2.
Bakteri oksidasi sulfur-sulfida
Bakteri jenis ini merupakan bakteri aerob yang mendapatkan
energi dari oksidasi sulfit atau sulfur. Bebarapa tipe bakteri aerob dapat
teroksidasi sulfur menjadi asam sulfurik dan nilai pH menjadi 1.
bakteriThiobaccilus umumnya ditemukan di deposit mineral dan menyebabkan
drainase tambang menjadi asam.
3.
Bakteri besi mangan oksida
Bakteri memperoleh energi dari osidasi Fe2+ Fe3+ dimana
deposit berhubungan dengan bakteri korosi. Bakteri ini hampir selalu ditemukan
di Tubercle (gundukan Hemispherikal berlainan ) di atas lubang pit pada
permukaan baja. Umumnya oksidaser besi ditemukan di lingkungan dengan filamen
yang panjang.
F.
Masalah-masalah di lapangan
Banyak sekali di dunia industri dan fasilitas umum terjadi
proses korosi disebabkan oleh fenomena biokorosi akibat adanya bakteri.
Kasus-kasus tersebut yaitu :
1.
Pipa-pipa bawah tanah di Industri
minyak dan gas bumi
Dalam suatu contoh kasus dari perusahaan Korea Gas
Corporation (KOGAS) menggunakan pipa-pipa gas yang dilapis denganpolyethy lene
(APL 5L X-65). Selama instalasi, pipa dilas tiap 12 meter dan diproteksi
denganim pr es s ed current proteksi katodik dengan potensial proteksi –850 mV
(vs saturated Cu/CuSO4). Kemudian beberapa tahun dicek kondisi lapis lindung
maupun korosi aktif menggunakan pengujian potensial gardien5, hasilnya berupa
letak-letak coating defect di sepanjang pipa. Kegagalan selanjutnya yaitu
adanya disbonded coating area di permukaan pipa yang disebabkan adanya arus
proteksi katodik yang berlebihan terekspos. Coating defect dan daerah disbonded
coating sangat baik untuk perkembangan mikroba anaerob. Pada disbonded coating
area terjadi korosi local (pitting), lubang pit berbentuk hemisspherikal dalam
tiap-tiap kelompok.
2.
Peralatan sistem pemyemprot pemadam
kebakaran.
Di kota Kalifornia Amerika serikat, departemen pemadam kebakaran
mengalami masalah cukup sulit dimana debit air alat system penyemprot turun
walau tekanan cukup besar, setelah diselidiki maka di dalam alat penyemprot
terjadi suatu korosi yang disebabkan oleh aktifitas mikroba dipermukaan dinding
bagian dalam yang terbuat dari baja karbon dan tembaga saat beberapa bulan
pembelian.
Hal ini disebabkan adanya biodeposit (turbucle) yang tumbuh
di di dinding bagian dalam, kemudian di dalam biodeposit tersebut terjadi
aktifitas degradasi lokal berupa korosi pitting sehingga mengurangi tebal pipa
dan aktifitas ini menghasilkan senyawa H2S di lubang pit yang mengakibatkan
keadaan asam dan mempercepat kelarutan logam.
G.
Korosi dan Cara Pencegahannya
Korosi atau perkaratan sangat lazim terjadi pada besi.
Besi merupakan logam yang mudah berkarat. Karat besi merupakan zat
yang dihasilkan pada peristiwa korosi, yaitu berupa zat padat berwarna coklat
kemerahan yang bersifat rapuh serta berpori. Rumus kimia dari karat besi
adalah Fe2O3.xH2O. Bila dibiarkan, lama
kelamaan besi akan habis menjadi karat.
Dampak dari peristiwa korosi bersifat sangat
merugikan. Contoh nyata adalah keroposnya jembatan, bodi mobil, ataupun
berbagai konstruksi dari besi lainnya.Siapa di antara kita tidak kecewa
bila bodi mobil kesayangannya tahu-tahu sudah keropos karena korosi.
Pasti tidak ada. Karena itu, sangat penting bila kita sedikit tahu
tentang apa korosi itu, sehingga bisa diambil langkah-langkah antisipasi.
Peristiwa korosi sendiri merupakan proses elektrokimia,
yaitu proses (perubahan / reaksi kimia) yang melibatkan adanya aliran
listrik. Bagian tertentu dari besi berlaku sebagai kutub negatif
(elektroda negatif, anoda), sementara bagian yang lain sebagai kutub positif
(elektroda positif, katoda). Elektron mengalir dari anoda ke katoda,
sehingga terjadilah peristiwa korosi.
Ion besi (II)yang terbentuk pada anoda selanjutnya
teroksidasi menjadi ion besi (III) yang kemudian membentuk senyawa oksida
terhidrasi (karat besi), Fe2O3.xH2O.
Dari reaksi terlihat bahwa korosi melibatkan adanya gas
oksigen dan air. Karena itu, besi yang disimpan dalam udara yang kering
akan lebih awet bila dibandingkan ditempat yang lembab. Korosi pada besi
ternyata dipercepat oleh beberapa faktor, seperti tingkat keasaman, kontak
dengan elektrolit, kontak dengan pengotor, kontak dengan logam lain yang kurang
aktif (logam nikel, timah, tembaga), serta keadaan logam besi itu sendiri
(kerapatan atau kasar halusnya permukaan).
H. Pencegahan
korosi
Pencegahan
korosi didasarkan pada dua prinsip berikut :
1.
Mencegah
kontak dengan oksigen dan/atau air
Korosi besi memerlukan oksigen dan air. Bila salah satu
tidak ada, maka peristiwa korosi tidak dapat terjadi. Korosi dapat
dicegah dengan melapisi besi dengan cat, oli, logam lain yang tahan korosi
(logam yang lebih aktif seperti seg dan krom). Penggunaan logam lain yang
kurang aktif (timah dan tembaga) sebagai pelapis pada kaleng bertujuan agar
kaleng cepat hancur di tanah. Timah atau tembaga bersifat mampercepat proses
korosi.
2.
Perlindungan
katoda (pengorbanan anoda)
Besi yang dilapisi atau dihubugkan dengan logam lain yang
lebih aktif akan membentuk sel elektrokimia dengan besi sebagai katoda.
Di sini, besi berfungsi hanya sebagai tempat terjadinya reduksi oksigen. Logam lain
berperan sebagai anoda, dan mengalami reaksi oksidasi. Dalam hal ini
besi, sebagai katoda, terlindungi oleh logam lain (sebagai anoda,
dikorbankan). Besi akan aman terlindungi selama logam pelindungnya masih
ada / belum habis. Untuk perlindungan katoda pada sistem jaringan pipa
bawah tanah lazim digunakan logam magnesium, Mg. Logam ini secara berkala
harus dikontrol dan diganti.
3.
Membuat alloy atau paduan
logam yang bersifat tahan karat, misalnya
besi dicampur dengan logam Ni dan Cr menjadi baja stainless (72% Fe, 19%Cr,
9%Ni).
Tidak ada komentar:
Posting Komentar