BAB II TINJAUAN
PUSTAKA Baja
Baja merupakan campuran logam yang mengandung besi sebagai penyusun
utamanya dengan
kandungan unsur
karbon C kurang dari 2. Jika karbonnya lebih dari 2, maka campuran
logam tersebut disebut sebagai cast iron. Baja terdapat dalam 90 dari struktur
material yang telah dibuat.
2
Kinerja dari baja tergantung pada sifat-sifat
yang terkait
dengan mikrostrukturnya yang dihasilkan dari
berbagai tahapan
fasa makroskopik
dengan komposisi dan kondisi olahan tertentu.
3
Karbon sangat berhubungan
dengan perubahan sifat pada baja. Umumnya kadar karbon dibuat rendah
pada baja yang memerlukan keuletan ductility tinggi, ketangguhan tough-
ness tinggi, dan pengelasan weldability yang baik, tetapi kadar karbon diper-
tahankan
pada tingkat yang
lebih tinggi pada
baja yang membutuhkan
kekuatan strength
tinggi, kekerasan hardness tinggi, ketahanan lelah fatigue
resistance, dan ketahanan aus wear resistance.
3
Gambar 2.1 di berikut menunjukkan grafik kekerasan sebagai fungsi dari
kandungan karbon untuk beberapa jenis mikrostruktur dalam baja.
Gambar 2.1 Kekerasan sebagai fungsi dari kandungan karbon
4
Kekerasan hardness telah dihitung dan secara umum berbanding lurus
dengan kekuatan
strength dan
berbanding terbalik dengan daktilitas ductility dan ketangguhan toughness.
Baja juga mengandung banyak unsur tambahan yang mengisi batas-batas fasa
besi-karbon. Unsur-unsur seperti mangan dan nikel merupakan penyetabil austenit,
yang menurunkan temperatur kritis. Unsur-unsur seperti silikon, krom, dan
molibdenum merupakan penyetabil ferit dan
pembentuk karbida,
yang meningkatkan
temperatur kritis
dan menyusutkan fasa austenit. Unsur-unsur
yang lain seperti titanium, niobium, dan vanadium, bisa memicu dispersi dari
nitrida, karbida, dan karbonitirida yang bergantung-temperatur dalam austenit.
5
Jenis baja dibagi menjadi dua, yaitu plain carbon steel dan alloy steel. Plain
carbon steel adalah campuran logam dari besi dan karbon yang juga mengandung
mangan dan beberapa unsur residu. Unsur residu ini berasal dari sisa material yang
digunakan
dalam proses
produksi. Berdasarkan The American Iron and Steel
Institute AISI, kandungan mangan maksimum adalah 1,65, Si kurang dari
0,6, dan Cu kurang dari 0,6. Semakin kecil kandungan oksida, sulfida, dan
silikat, semakin bersih baja tersebut. Baja diproduksi melalui proses peleburan dan
pemadatan
menjadi suatu
bentuk batangan.
6
Persentase komposisi
penyusun baja plain carbon steel dapat dilihat pada Tabel 1 berikut.
Tabel 1. Perbedaan komposisi pada plain carbon steel.
7
Steel Type mass C
mass Mn
Low-carbon steels
Up to 0,3 Up to 1,5
Medium- carbon steels
0,3 to 0,6 0,6 to 1,65
High-carbon steels
0,6 to 1 0,3 to 0,9
Ultrahigh- carbon steels
1,25 to 2 -
Plain carbon steel hanya memiliki unsur tambahan Mn, S, dan P, sedangkan
Alloy Steel memiliki lebih banyak unsur lain yang ditambahkan. Alloy Steel
dikelompokkan berdasarkan keperluannya Contoh: stainless steel, berdasarkan
penggunaannya Contoh: tool steel atau berdasar pengaruh panasnya Contoh:
maraging steels.
Transformasi Struktur Baja
Pada pemanasan sepotong besi murni dari temperatur ruang hingga titik
lelehnya, terdapat beberapa transformasi kristal yang terjadi. Ketika besi berubah
dari satu bentuk kristal ke bentuk yang lainnya, temperatur relatif tetap hingga
terjadi perubahan bentuk. Kalor yang dibutuhkan disebut kalor laten. Dua
bentuk kristal tersebut adalah ferrit dan austenit.
Ferrite
α-iron memiliki struktur kristal BCC, stabil pada suhu di bawah
911
o
C, dan ferrite δ-iron di atas 1392
o
C
hingga titik lelehnya. Austenite, yang
disebut sebagai γ-iron, memiliki sturktur kristal FCC, stabil antara 911
o
C hingga 1392
o
C.
8
Susunan atom
dalam logam
berbentuk tiga dimensi yang sering disebut struktur kristal. Pada besi, terlihat
kubus yang tersusun vertikal maupun horizontal. Sudut-sudut kubus ditempati
oleh satu atom, dan setiap sudut atom berhubungan dengan delapan kubus.
Unsur paling penting dalam pembuatan baja adalah karbon. Pada temperatur
ruang, komposisi karbon pada alfa-iron sangat sedikit. Karbon yang bergabung
dengan karbida besi, disebut cementite, Fe
3
C. Karbida besi bergabung dengan ferit
membentuk pearlite,
dengan kandungan karbon berkisar antara 0,80.
Logam yang
mengandung karbon
sebanyak 0,80 disebut eutectoid.
9
Pearlite adalah mikrostruktur yang
terbentuk dari austenit selama proses pendinginan
baja. Selama
proses pembentukan pearlit, selain difusi atom
karbon, atom besi juga berpindah antara austenite dan pearlite. Transfer atom besi
ini penting dalam menyelesaikan perubahan
austenite, ferrite,
dan cementite. Pada temperatur kritis yang
rendah, difusi atom ini tidak mungkin terjadi, dan atom besi menyelesaikan
perubahan struktur kristalnya dengan pemindahan kooperatif. Hasil mekanisme
transformasi ini adalah tipe mikrostruktur bainite. Mikrostruktur lain dalam baja
adalah martensite, martensite adalah fasa yang paling mempengaruhi kekerasan
hardness dan kekuatan strength dari baja. Transformasi martensite tanpa
diikuti difusi dan muncul selama proses pendinginan dengan kecepatan tinggi
untuk menekan difusi dari transformasi autenite menjadi ferrite, pearlite, dan
bainite. Baik atom besi maupun atom karbon tidak dapat berdifusi.
10
Secara umum, terbentuknya beberapa mikrostruktur di atas, dapat dilihat pada
Gambar 2.2. Fasa kristal baja dipengaruhi oleh
komposisi karbon
dan temperaturnya, ini terlihat pada diagram
fasa Gambar 2.3
Gambar 2.2 Jenis-jenis mikrostruktur baja terbentuk
melalui proses
pendinginan
10
Gambar 2.3 Diagram Fasa Baja
11
Gambar 2.4 Mikrostrutktur Fe dilihat dengan mikroskop optik
100x
11
Untuk melihat struktur besi secara mikro. Perlu dilakukan teknik metalografi
pada sampel. Setelah melalui proses polishing dan eching, sampel dilihat
dengan mikroskop
optik hingga
perbesaran 100x, seperti pada Gambar 2.4 di atas. Area yang diberi nomor 1 sampai
5 disebut dengan butir besi. Batas antara nomor 4 dan 5 ditunjukkan tanda panah
disebut batas butir.
Ketika besi ferrite dipanaskan hingga mencapai 912
o
C, rangkaian butir ferrite berubah menjadi rangkaian baru butir
austenite. Pertama, perubahan terjadi pada batas butir. Kedua, pertumbuhan butir
austenite akan mengganti semua ferrite sampai habis. Seperti halnya pada
pencairan air solid menjadi liquid, suhu pada besi akan tetap pada nilai 912
o
C hingga semua ferrite berganti menjadi
austenite. Hal ini juga berpengaruh pada volume per atom, massa jenis austenite
2 lebih tinggi dibanding ferrite, sehingga volume per atom besi lebih kecil
pada fasa austenite.
11
Pengaruh penambahan unsur pada baja
Berikut ini adalah beberapa macam unsur yang berpengaruh pada sifa baja.
12
1. Karbon Karbon ditambahkan pada besi
untuk mendapatkan baja. Pengaruh pemberian karbon pada besi lebih
besar dibandingkan dengan unsur lain. Penambahan lebih banyak
karbon pada besi hingga nilai kelarutan besi menghasilkan lebih
banyak distorsi pada kisi kristal dan menghasilkan
kekuatan mekanik
yang lebih tinggi. Kelarutan dari karbon berpengaruh negatif pada
karakteristik besi yang lain, yaitu keuletan ductility
. α-iron menjadi 4
sangat lembut, ketika lebih banyak karbon yang ditambahkan, kekuatan
mekanik lebih besar, tapi elastisitas- nya
semakin berkurang.
Lebih banyak karbon juga menjadi masalah
ketika proses pengelasan. 2. Mangan
Mangan berguna
untuk meningkatkan kualitas permukaan
pada semua rentang unsur karbon dan
terutama pada
baja teresulfurisasi. Mangan meningkat-
kan strength dan hardness, namun dalam taraf yang lebih rendah dari
karbon. Peningkatan kekuatan ter- gantung pada kandungan karbon.
Mangan memberi pengaruh cukup besar pada sifat hardenability baja.
3. Fosfor Fosfor meningkatkan strength
dan hardness namun mengurangi keuletan dari baja. Fosfor yang
semakin banyak biasanya dipakai pada baja free-machining kandungan
karbon rendah.
4. Sulfur Kandungan
sulfur dapat
mengurangi keuletan. Unsur ini sangat menggangu kualitas per-
mukaan, terutama pada baja kan- dungan karbon rendah dan mangan
rendah. Kandungan sulfur biasanya diatur pada taraf rendah.
5. Silikon Silikon adalah salah satu dari
deoksidator utama dalam pembuatan baja sehingga jumlah kandungan
silikon bergantung
pada jenis
bajanya. Pada baja karbon rendah, silicon umumnya merusak kualitas
permukaan.
6. Tembaga Tembaga dalam jumlah yang
cukup banyak dapat merusak baja. Tembaga dapat merusak kualitas
permukaan dan memperburuk ke- rusakan yang menempel pada baja
tersulfurisasi. Tembaga meningkat- kan sifat tahan korosi atmosferik bila
kandungannya melampaui 0.20. 7. Timah
Timah terkadang ditambahkan pada
baja untuk
meningkatkan karakteristik mekaniknya. Penam-
bahan ini dalam rentang 0,15 s.d. 0,35.
8. Boron Boron ditambahkan pada baja
untuk meningkatkan hardenability. Baja boron-treated dibuat dengan
kandungan boron antara 0.0005 dan 0.003. Penambahan boron paling
efektif pada baja karbon rendah.
9. Khrom Khrom umumnya ditambahkan
pada baja untuk meningkatkan sifat tahan karat dan tahan oksidasi serta
untuk meningkatkan
ketahanan abrasif
pada komposisi
karbon tinggi. Khrom adalah pembentuk
karbida yang kuat. Sebagai unsur pengeras, khrom sering digunakan
dengan unsur penggetas seperti nikel untuk menghasilkan sifat mekanis
yang handal. Pada temperatur yang lebih
tinggi, khrom
mampu meningkatkan strength dari baja.
Secara umum, khrom ditambahkan bersama dengan molibdenum.
10. Nikel Nikel adalah penguat ferit
ferrite strengthener. Nikel tidak membentuk
karbida pada
baja, namun tetap larut dalam ferit,
sehingga mampu menguatkan dan menggetaskan fasa ferit. Bersama
dengan khrom, nikel meningkatkan kekerasan dari baja.
11. Molibdenum Molibdenum ditambahkan pada
baja pada taraf 0,1 hingga 1. Molibdenum mampu meningkatkan
kekuatan dari baja paduan rendah pada
temperatur yang
semakin tinggi.
12. Niobium Penambahan
sejumlah kecil
Niobium dapat secara signifikan meningkatkan kekuatan dari baja.
13. Aluminium Aluminium banyak digunakan
sebagai deoksidator
untuk mengendalikan pertumbuhan butir
austenit pada baja, sehingga sering ditambahkan untuk mengatur ukuran
butir grain. Aluminium adalah paduan yang paling efektif dalam
mengendalikan pertumbuhan butir pada baja.
14. Titanium dan Zirconium Pengaruh
dari penambahan
titanium mirip dengan niobium. Zirkonium juga dapat ditambahkan
untuk meningkatkan karakteristik inklusi, terutama inklusi sulfida,
untuk meningkatkan keuletan pada arah transversal.
Baja berbentuk pipa Steel Tubular
Product
Steel tubular product adalah istilah yang digunakan untuk menunjukkan
produk baja yang berrongga. Pada umumnya produk ini berbentuk silinder
dan berguna untuk mengalirkan fluida. Dua jenis steel tubular adalah pipa dan
tabung. Jenis pipa yang digunakan untuk mengalirkan minyak atau gas disebut
dengan pipeline. Berdasarkan American Petroleum Institute API, jenis baja
seamless yang tepat digunakan dalam industri minyak adalah jenis baja 5L.
13
Komposisi kimia baja 5L dapat dilihat pada Tabel 2.
Selain API, organisasi internasional lain yang memiliki standar baja adalah
SAE Society of Automotive Engineers. Organisasi ini berisi ilmuwan-ilmuwan
yang bergerak dalam bidang industri otomotif. SAE Steel Grade adalah
spesifikasi baja standard, ditunjukkan oleh
empat digit
angka yang
menunjukkan komposisi
kimia pembentuknya. Contoh dari baja standard
SAE adalah SAE 1513. Komposisi kimianya dapat dilihat pada Tabel 3.
Tabel 2. Komposisi kima baja API 5L seamless
13
Spesifikasi Proses
Pembuatan Pipa Grade
Komposisi berat C
Mn P
S Si
5L Seamless
A25, class I
0,21 0,03-0,60
0,045 0,0
6 ..
A25, class II
0,21 0,03-0,60
0,045-0,08 0,0
6 ..
A 0,22
0,9 0,04
0,0 5
.. B
0,27 1,15
0,04 0,0
5 ..
Tabel 3. Komposisi kimia baja SAE 1513 Unsur
Berat Fe
98 Mn
1,00 – 1,35
Si 0,1
– 0,35 C
0,16 Al
0,015 - 0,06 P
0,04 S
0,04
Korosi
Kata korosi
digunakan untuk
menunjukkan kerusakan pada permukaan material atau logam pada lingkungan
yang relatif buruk. Korosi merupakan proses oksidasi yang terjadi secara kimia
ketika logam melepas elektron ke lingkungan. Lingkungan yang dimaksud
adalah dalam keadaan cair liquid, gas, atau soil-liquid. Lingkungan tersebut
disebut elektrolit karena memiliki nilai konduktivitas untuk transfer elektron.
14
Larutan elektrolit mengandung ion postif dan ion negatif yang disebut
dengan kation dan anion. Proses korosi membutuhkan paling sedikit dua reaksi
kimia yang harus terjadi pada lingkungan korosif. Reaksi tesebut diklasifikasikan
sebagai reaksi anoda dan reaksi katoda. Jika kedua reaksi tersebut terajadi,
permukaan logam menjadi rusak. Berikut ini adalah contoh reaksi korosi pada
baja.
14
Anoda : Fe Fe
2+
+ 2e
-
Katoda : 2H
2
O + 2e
-
H
2
+ 2OH
-
Fe + 2H
2
O FeOH
2
+ H
2
Beberapa jenis korosi yang sering terjadi adalah general corrosion, galvanic
corrosion, crevice corrosion, pitting corrosion, erosion corrosion, stress-
corrosion cracking, corrosion fatigue, dan microbiological corrosion.
General Corrosion
General Corrosion diartikan sebagai serangan korosif yang didominasi oleh
penipisan secara seragam tanpa adanya serangan
pada tempat
tertentu. Menipisnya permukaan dapat dilihat
seperti pada Gambar 2.5 di bawah. Atap seng adalah contoh material yang mudah
terkena serangan General Corrosion, sedangkan material pasif seperti stainless
steel, atau logam nickel-chromium hanya mendapat serangan pada tempat tertentu
localized attack.
15
Thicknes is reduced uniformly
Gambar 2.5 General Corrosion pada logam
Galvanic Corrosion
Galvanic Corrosion terjadi pada dua logam yang memiliki beda potensial
listrik logam berbeda jenis terhubung secara fisik satu sama lain dan terletak
dalam medium yang terkonduksi listrik. Arus listrik dapat menarik elektron keluar
dari salah satu logam, yang akan menjadikannya sebagai anode. Hal ini
akan mempercepat terjadinya korosi pada anode. Logam yang lainnya, sebagai
katode
akan mengalami
penurunan ketahanan
korosi. Logam
dengan potensial lebih rendah akan menjadi
anode dan logam dengan potensial lebih tinggi menjadi katode.
16
Gambar 2.6 di bawah menunjukkan contoh terjadinya
galvanic corrosion.
Gambar 2.6 Galvanic Corrosion
16
Crevice Corrosion
Crevice Corrosion terjadi akibat air atau cairan lain terperangkap pada celah
di logam. Korosi ini terjadi pada kontak antara logam dengan logam atau antara
logam dengan non-logam. Lingkungan yang rendah kadar oksigen dan tinggi
kadar klorida merupakan faktor utama terjadinya jenis korosi ini.
17
Gambar 2.7 menunjukkan bentuk fisiknya Crevice
Corrosion.
Gambar 2.7 Crevice Corrosion
17
Pitting Corrosion
Pitting Corrosion, atau sering hanya disebut pitting, adalah jenis korosi yang
secara ekstrim terbentuk pada area tertentu di logam. Pitting muncul ketika
medium korosif menyerang logam pada titik
tertentu yang
menyebabkan terbentuknya lubang kecil. Biasanya hal
ini terjadi ketika lapisan pelindung logam telah berlubang oleh kerusakan secara
mekanik maupun
kimia. Pitting
merupakan bentuk korosi yang paling berbahaya karena sulit diantisipasi dan
dicegah, relatif sulit untuk dideteksi, muncul secara cepat, dan menembus
logam tanpa mengurangi massa logam secara signifikan. Pitting juga memiliki
efek samping, sebagai contoh, retakan dapat muncul pada ujung lubang karena
meningkatnya tekanan.
18
Bentuk lubang 7
dapat dilihat seperti pada Gambar 2.8 berikut.
Gambar 2.8 Pitting Corrosion
18
Erosion Corrosion
Erosion Corrosion adalah bentuk serangan korosi yang dihasilkan oleh
interaksi antara cairan elektrolit yang melalui permukaan logam. Biasanya
terdapat partikel padat yang ikut dalam cairan yang mengalir. Fluida yang
mengalir menyebabkan terjadinya abrasi, meningkatkan derajat korosi melebihi
General non-motion Corrosion pada kondisi yang sama. Erosion corrosion
terjadi dalam saluran pipa seperti yang terlihat pada Gambar 2.9. Terdapat
beberapa faktor yang mempengaruhi terjadinya korosi jenis ini. Salah satu di
antaranya
adalah kekerasan
bahan. semakin
keras material,
ketahanan erosion corrosion semakin lebih baik.
Faktor yang lain adalah kehalusan permukaan, kecepatan fluida, massa jenis
fluida, dan sudut aliran fluida.
19
Gambar 2.9 Erosion Corrosion
19
Stress-Corrosion Cracking
Stress Corrosion adalah fenomena peretakan logam yang terkadang muncul
ketika logam mengalami tekanan statis dari lingkungan yang korosif. Proses
Stress-Corrosion Cracking SCC terjadi di dalam material, retakan masuk ke
struktur internal,
tanpa merusak
permukaan. Kebanyakan retakan crack memiliki arah yang tegak lurus dengan
arah tekanan yang diberikan. Selain tekanan mekanik, tekanan
termal dengan agen korosif juga dapat menimbulkan SCC. Pitting menjadi salah
satu penyebab SCC, terutama pada logam yang sensitif. SCC adalah jenis korosi
yang berbahaya karena sulit dideteksi dan bisa muncul jika tekanan lebih dari
tingkat ketahanan logam. Bentuk retakan SCC terlihat pada Gambar 2.10 di
bawah.
20
Gambar 2.10 Stress-Corrosion Cracking
20
Corrosion Fatigue
Corrosion Fatigue muncul pada logam sebagai hasil dari tekanan siklis
dan lingkungan korosif. Corrosion fatigue menyebabkan ketahanan logam akan
menurun pada lingkungan yang agresif. Akibatnya, timbul retakan pada logam
seperti SCC yang menerima tekanan statik. Jenis korosi ini dipengaruhi oleh
faktor intensitas tekanan dan frekuensi tekanan siklis. Lingkungan yang lembab
dan berair, tingginya aktivitas kimia juga menurunkan tingkat ketahanan terhadap
korosi.
21
Bentuk fisik terjainya corrosion fatigue dapat dilihat pada Gambar 2.11
Gambar 2.11 Corrosion Fatigue
20
Analisis Kegagalan
Kegagalan Failure
Kegagalan adalah ketidakmampuan peralatan, mesin, atau proses untuk
berjalan sebagaimana
fungsinya. Kegagalan muncul dalam berbagai bentuk
dan ukuran, bisa berupa salah satu bagian atau seluruh bagian dari suatu proses.
22
Kondisi ini bisa menyebabkan kerugian secara finansial dan membahayakan
keselamatan operator, masyarakat atau lingkungan sekitar. Komponen peralatan
yang telah lama beroperasi akan rusak. Kerusakan semacam ini adalah wajar
mengingat bahwa masa pakainya cukup lama, sesuai dengan yang direncanakan.
Suatu komponen dikatakan gagal bila komponen tersebut tidak dapat berfungsi
seperti yang dirancang. Hal ini terjadi dalam masa pakai yang pendek, atau lebih
singkat daripada umur yang diharapkan.
Penyebab yang
paling umum
terjadinya kegagalan adalah: Kondisi penggunaan use misuse
Perawatan dan pengecekan yang tidak
benar sengaja
tidak disengaja
Kesalahan pemasangan Kesalahan pembuatanproduksi
Kesalahan desain
pemilihan material maupun kondisi material
Kondisi lingkungan yang ekstrim Untuk
menentukan akar
permasalahan, maka perlu dilakukan Analisis
Kegagalan. Setelah
akar permasalahan
ditemukan, tindakan
koreksi dan perbaikan dapat dilakukan untuk mencegah kegagalan pada proses
berikutnya. Untuk tujuan industri, analisis kegagalan akan menghemat waktu dan
biaya, menjadi bagian dari kontrol kualitas dan peningkatan program secara
berkelanjutan.
Analisis Kegagalan
untuk Korosi
Analysis of Corrosion-Related Failure
Kegagalan korosi memiliki langkah analisis yang sama dengan kegagalan
pada umumnya. Namun, perbedaan utama dengan kegagalan umum adalah perlunya
penjagaan dan
perlindungan yang
dilakukan sesegera mungkin pada semua barang bukti. Kegagalan korosi juga
memerlukan pengambilan sampel dan pengujian produk korosi secepat mungkin
untuk mendapatkan hasil yang aktual. Jika memungkinkan dan ada biaya,
kunjungan ke tempat kegagalan juga perlu dilakukan.
23
Kegagalan korosi
sering berhubungan dengan pemilihan material
dan kondisi lingkungan. Seluk beluk sepesifikasi material, dokumen jaminan
kualtas, dokumen
pemasangan dan
perawatan, dan
sejarah kondisi
lingkungan adalah beberapa data yang penting dan sangat berguna untuk
menyelesaikan kegagalan
korosi. Informasi mengenai gangguan sistem atau
lingkungan yang berubah dari kondisi normal
juga harus
disediakan. Perbandingan dari spesifikasi bahan yang
sedang digunakan dengan desain bahan juga harus dilakukan
Hal yang sangat penting untuk menemukan sebab dari kegagalan adalah
adanya data record pengoperasian dari komponen yang mengalami kegagalan.
Data mengenai
lingkungan dari
komponen, setiap
perubahan pada
lingkungan, dan perubahan temperatur perlu didapatkan juga. Setiap catatan dari
kegagalan sebelumnya atau kelainan dalam pengoperasioan adalah hal yang
berguna. Jika memungkinkan, gambar dan sketsa dari teknisi perlu ditinjau.
23
Informasi mengenai
setiap pengecekan yang dilakukan oleh personil
pabrik juga harus disediakan. Penggunaan cat untuk menandai komponen juga dapat
mengubah ketahanan
korosi dan
komposisi kimia produk korosi. Setiap perubahan
sebelum dan
sesudah kegagalan juga perlu didokumentasikan.
Pemeriksaan di tempat dilakukan dengan perjalanan di sekeliling area
kegagalan. Dokumentasi fotografik perlu dibuat untuk melukiskan kondisi setelah
kegagalan. Jika memungkinkan, perlu dilakukan pengecekan pada pemasangan
atau operasi dari bagian yang tidak mengalami
kegagalan. Dokumentasi
forografik harus
dilakukan dengan
perhatian khusus untuk mendapatkan warna sebenarnya dari produk korosi.
Pengambilan gambar di laboratorium dilakukan dengan pengaturan yang dapat
menghasilkan sifat warna dan tekstur permukaan yang akurat.
23
Sampel diambil dari tempatnya dengan hati-hati untuk mencegah adanya
kontaminasi. Beberapa alat yang berguna dalam pengambilan sampel diantaranya
adalah tas yang tertutup, sarung tangan lateks, alat-alat pengambil sampel, dan
bahan
perekat. Penguji
diharuskan menhindari sentuhan langsung dengan
produk korosi
untuk menghindari
kontaminasi. Secara umum, pemotongan cutting
harus dilakukan dengan hati-hati untuk menghindari perubahan dari kondisi
metalurgi bahan dan deposit korosi. Pemotongan menggunakan gergaji saw
cutting
lebih disarankan
daripada menggunakan
torch cutting
karena pemanasan dari sampel dapat memberi
efek pada bahan dan produk korosi. Jika dilakukan torch cutting, jarak yang
disarankan adalah 75 s.d. 150 mm dari area yang diinginkan untuk diambil. Saw
cutting dilakukan dengan lambat untuk menghindari
pemanasan. Jika
memungkinkan, penggunaan
minyak pelumas dan pendingin dapat dihindari
untuk menghindari kontaminasi.
23
Material dan kondisi lingkungan menjadi pusat perhatian dalam melakukan
analaisis kegagalan. Meskipun setiap jenis kegagalan memiliki pengujian yang unik,
beberapa langkah umum dapat diambil dalam pemeriksaan semua kegagalan
korosi. Langkah-langkah yang dilakukan untuk
memeriksa kegagalan
korosi adalah:
23
1. Semua sampel harus diidentifikasi dengan
hati-hati. Asal
sampel, handling, dan proses dalam labora-
torium juga perlu didokumentasikan. 2. Pengambilan
fotografi dilakukan
pada kondisi awal sampel diterima. 3. Pengujian secara makro mengguna-
kan mikroskop stereo dari area sampel.
4. Metode pengujian
non-destruktif dapat
dipertimbangkan. Hindari
gangguan secara fisik pada sampel korosi.
Dapat dilakukan
pula radiografi untuk mendapatkan data
kualitas casting atau untuk melihat peretakan.
Bagaimanapun, peng-
gunaan cairan tidak dapat dilakukan hingga
sampel korosi
telah dibersihkan.
5. Pembersihan endapan korosi. Sampel dibersihkan dengan alat yang tidak
memberikan kontaminasi
seperti stainless steel. Sampel disimpan pada
tempat yang bersih dan kering serta diberi tanda.
6. Sampel korosi dianalisis dengan energy
dispersive spectroscopy
EDS bersamaan dengan scanning electron microscopy SEM untuk
mendapatkan komposisi unsur kimia pada produk korosi.
7. Berdasar pengujian secara visual, sampel
korosi mungkin
perlu dilakukan
analisis mikrobiologi.
Langkah-langkah berikutnya dapat diikuti
dengan pembersihan
cleaning atau pengujian yang lain.
Korosi pada Lingkungan Minyak
Beberapa jenis masalah korosi dapat ditemukan pada pengeboran dan produksi
awal dari minyak dan gas. Termasuk korosi pitting, penggetasan sulfida dan
penggetasan hidrogen. Endapan minyak dan gas sering menjadi penyebabnya.
Campuran logam yang kuat diperlukan pada galian yang dalam. Pada sumur gas
yang dalam, lingkungan memiliki gas H
2
S dengan konsentrasi antara 28 hingga 46,
temperaturnya berkisar pada 200
o
C, tekanan pada 140 MPa. H
2
S juga sering 10
ditemukan berkombinasi dengan air berklorida dan CO
2
pada lingkungan. Adanya H
2
S ini menghasilkan korosi pada campuran logam. Korosi di dalam sumur
sumber minyak
dihasilkan dari
lingkungan asam tinggi yang terbentuk ketika terdapat CO
2
dan air. Kehadiran Klorida dan H
2
S akan menambah keagresifan dari lingkungan. Selanjutnya,
tingkat korosi akan berubah sebagaimana temperatur berubah.
24
H
2
S Corrosion
Fenomena yang disebut sebagai Sulfide
Stress Cracking
SSC dipengaruhi oleh konsentrasi H
2
S dan temperatur.
Terjadinya SSC
juga dipengaruhi oleh mikrostruktur logam,
yang bergantung pada komposisi logam dan perlakuan panas. H
2
S terlarut dalam air menghasilkan ion Hidrogen. Ion
Hidrogen relatif kecil dan mampu berdifusi
melalui batas
butir atau
kerusakan yang terbuka di dalam bahan baja. Dua atom H bergabung membentuk
molekul H
2
gas. Molekul
H
2
terakumulasi dan terjebak dalam area tertentu. Hal ini menyebabkan tekanan
yang tinggi pada titik tertentu dan membentuk retakan crack. SSC adalah
efek kombinasi dari korosi dan peretakan yang diakibatkan difusi hidrogen.
25
Masalah utama adanya H
2
S adalah penggetasan logam, yang disebabkan oleh
penetrasi H
2
dalam logam. Hidrogen sulfida adalah asam lemah yang terlarut
dalam air dan dapat berperan sebagai katalis dalam penyerapan atom hidrogen
pada logam, membentuk SSC pada logam berkekuatan tinggi. Salain SSC, dalam
kondisi lingkungan yang terdapat H
2
S tipe korosi yang umum terjadi adalah general
corrosion, pitting
corrosion, dan
corrosion fatigue. Topografi dari lubang korosi H
2
S, memiliki karakteristik bentuk seperti kerucut dengan bagian bawah
yang tergores. Produk korosi yang terbentuk diantaranya adalah besi sulfida
FeS hitam atau biru-hitam, pyrite FeS
2
, iron oxide Fe
3
O
4
, dan sulfur S. Mekanisme utama proses korosi yang
terjadi diperlihatkan dalam reaksi kimia berikut.
26
Fe + H
2
S → FeS + H
2
CO
2
Corrosion
Adanya CO
2
yang terkandung dalam minyak dapat menyebabkan beberapa
jenis korosi seperti general corrosion, pitting
corrosion, wormhole
attack, erosion corrosion,dan corrosion fatigue.
Topografi dari lubang korosi CO
2
, memiliki karakteristik bagian tepi yang
tajam, bagian dinding dan bagian dalam yang
halus, serta
lubang yang
bersambung satu dengan lainnya. Deposit korosi yang mencirikan bahwa korosi
tersebut termasuk korosi CO
2
adalah Siderit FeCO
3
, Magnetit Fe
3
O
4
, and Hematit Fe
2
O
3
. Mekanisme utama proses korosi yang terjadi diperlihatkan
dalam reaksi kimia berikut.
27
2 Fe + 2 CO
2
+ O
2
→ 2 FeCO
3
Sour Crude Oil
Sour Crude Oil adalah minyak mentah yang dikotori oleh sulfur. Minyak
mentah disebut sour jika jumlah sulfur total lebih dari 0,5. Sour Crude Oil
biasa diproses menjadi minyak untuk diesel dan bensin. Untuk mengurangi
biaya produksi, Sour Crude Oil harus distabilkan dengan menghilangkan gas
Asam Sulfida H
2
S sebelum dipindahkan melalui tangki minyak.
28
Crude Oil merupakan campuran hidrokarbon yang
berwujud cair, berada dalam reservoir bawah tanah dan dalam kondisi tekanan
atmosfer yang membuatnya tetap dalam fasa cair liquid setelah melalui beberapa
pemisahan di permukaan.
29
Berikut adalah persentasi unsur- unsur yang terdapat dalam minyak
mentah.
30
› Karbon : 83,0-87,0 › Hidrogen : 10,0-14,0
› Nitrogen : 0,1-2,0 › Oksigen : 0,05-1,5
› Sulfur : 0,05-6,0
BAB III BAHAN DAN METODE
Kategori