Retak permulaan ini begitu kecil sehingga tidak bisa dilihat oleh mata telanjang. Sekali suatu retak muncul, pengaruh pemusatan tegangan menjadi
bertambah besar dan retak tersebut akan maju lebih cepat. Begitu ukuran luas yang menerima tegangan berkurang, tegangan bertambah besar sampai akhirnya luas yang
tersisa tiba-tiba gagal menahan tegangan tersebut. Karena itu kegagalan lelah ditandai dari perkembangan retak yang ada dan kepatahan mendadak dengan daerah
yang mirip kepatahan bahan rapuh Shigley, 1989.
2.2. Mekanisme Kegagalan Fatik Korosi
Kegagalan fatik korosi berlangsung secara bersamaan antara tegangan berulang dan serangan kimia Trethewey, 1991. Kegagalan fatik disebabkan oleh
adanya beban tegangan, sedangkan kegagalan fatik korosi disebabkan adanya beban tegangan bersamaan dengan serangan kimia. Serangan korosi tanpa ada beban
tegangan, biasanya mengakibatkan lubang pada permukaan logam. Lubang ini bertindak sebagai takik dan menyebabkan pengurangan besarnya kekuatan lelah.
Akan tetapi, apabila serangan korosi bersamaan dengan pembebanan lelah, maka dihasilkan penurunan sifat-sifat lelah yang lebih besar dibanding serangan korosi
sebelumnya tanpa beban tegangan. Bila korosi dan lelah terjadi bersamaan, maka serangan kimia akan mempercepat laju rambat retak lelah. Bahan-bahan yang pada
saat diuji dalam suhu kamar memperlihatkan adanya batas lelah, apabila diuji dalam lingkungan yang korosif, tidak memperlihatkan adanya batas lelah.
Indra Hasan : Kekuatan Lelah Baja HQ 705 Dan Baja Thyrodur 1730 Di Lingkungan Kelembaban Tinggi, 2006 USU Reepository © 2008
Sementara uji lelah biasa pada lingkungan udara, untuk siklus
pembebanan 1000 hingga 12000
siklusmenit, tidak dipengaruhi oleh laju pembebanan, jika pengujian dilakukan pada lingkungan yang korosif, maka terdapat ketergantungan yang terbatas. Karena
serangan korosi merupakan gejala yang tergantung pada waktu, makin cepat laju pengujian makin kecil kerusakan yang disebabkan oleh korosi .
Pada uji lelah korosi, tegangan berulang menimbulkan kerusakan lapisan oksida permukaan setempat, sedemikian hingga terjadi lubang-lubang korosi.
Lubang-lubang kecil korosi sumuran yang terjadi pada lelah korosi jauh lebih banyak jumlahnya dibanding yang dihasilkan oleh serangan korosi tanpa adanya
tegangan. Dasar lubang korosi lebih anodik dibanding logam yang tak berlubang, sehingga korosi bergerak ke dalam, dipercepat lagi dengan terkelupasnya lapisan
oksida akibat regangan berulang. Retakan akan terjadi, apabila lubang menjadi cukup tajam untuk menghasilkan konsentrasi tegangan yang tinggi .
Korosi adalah proses kerusakan logam atau material dan sifat-sifatnya oleh pengaruh lingkungan yang berlangsung secara kimia atau elektrokimia Trethewey,
1991. Korosi ini mengembalikan logam ke bentuk asalnya dan berlangsung dengan sendirinya, sehingga proses korosi tidak dapat dicegah, hanya ada usaha untuk
mengendalikannya mengurangi. Salah satu faktor yang memicu terjadinya korosi adalah kelembaban relatif. Persentase kelembaban relatif merupakan jumlah dari
campuran udara dan uap air atau 100 kali tekanan sebagian partial pressure uap air di udara dibagi dengan tekanan sebagian uap air di dalam campuran udara dan air
Indra Hasan : Kekuatan Lelah Baja HQ 705 Dan Baja Thyrodur 1730 Di Lingkungan Kelembaban Tinggi, 2006 USU Reepository © 2008
pressure vapor Geankoplis, 1997. Persentase kelembaban relatif juga bergantung pada temperatur, apabila temperatur konstan dan jumlah tekanan uap air naik maka
persentase kelembaban akan naik tetapi apabila temperatur naik dan tekanan uap air konstan maka persentase kelembaban akan turun.
Gambar 2.4 Grafik kelembaban campuran udara dan uap air pada tekanan total 101, 325 kPa 760 mmHg, Geankoplis, C.J., 1997
Pengaruh kelembaban relatif terhadap kekuatan lelah baja telah diuji terhadap beberapa bahan dengan berbagai tipe pembebanan. Hasil pengujian memberikan
informasi bahwa kelembaban relatif di atas 70 sangat mempengaruhi kekuatan lelah suatu bahan. Wadsworth N.J. menyatakan dikutip oleh Majumdar D. 1983 bahwa
campuran oksigen dan uap air sangat merusak terhadap umur lelah suatu logam dan paduannya. Majumdar D. 1983 menemukan bahwa pada lingkungan oksigen dan
Indra Hasan : Kekuatan Lelah Baja HQ 705 Dan Baja Thyrodur 1730 Di Lingkungan Kelembaban Tinggi, 2006 USU Reepository © 2008
uap air, besi cor yang diuji dengan beban lentur putar mengalami retak disekitar butir dan retak tersebut mengurangi deformasi plastis disekeliling butir. Haftirman 1995
juga menemukan bahwa kelembaban relatif 70 sampai 85 menurunkan kekuatan lelah baja HT 800 dan SS 400. Ko Haeng-Nam 2003 menemukan bahwa pada
kelembaban 85 terjadi transisi tegangan lebih besar dibandingkan dengan pada kelembaban relatif 5 sampai 55.
Pada lingkungan berkelembaban terjadi reaksi korosi karena terdapat perbedaan potensial listrik dan terbentuk aliran listrik dengan adanya anoda, katoda
dan lingkungan elektrolit. Pada bagian logam yang terkorosi dengan lingkungan bersifat anoda, atom logam pada bagian anoda ini akan kehilangan elektron atau
terjadi reaksi oksidasi. Pada bagian logam yang tidak terkorosi bersifat katoda, dan pada katoda ini terjadi penangkapan elektron oleh ion hydrogen atau oleh air proses
reduksi. Sedangkan lingkungan elektrolit merupakan larutan penghantar listrik yang menghubungkan anoda dengan katoda yang dapat berupa udara yang lembab, air
pada permukaan logam akibat pengembunan atau permukaan yang basah dan fluida berupa cairan yang mengandung garam-garaman atau larutan asam atau basa yang
kontak dengan logam. Reaksi korosi pada daerah anoda yaitu reaksi oksidasi dengan persamaan
reaksi sebagai berikut:
− +
+ →
e Fe
Fe 2
2
Reaksi korosi pada daerah katoda yaitu reaksi reduksi dengan persamaan.
2
2 2
H e
H →
+
− +
Indra Hasan : Kekuatan Lelah Baja HQ 705 Dan Baja Thyrodur 1730 Di Lingkungan Kelembaban Tinggi, 2006 USU Reepository © 2008
Dengan adanya air akan terjadi reaksi hid rolisa dengan persamaan reaksi
+ +
+
+ →
+ H
FeOH O
H Fe
2 2
2
Apabila terdapat oksigen dalam air akan terjadi reaksi pada larutan netral dan basa
− −
→ +
+ OH
e O
H O
4 4
2
2 2
3 2
2 2
4 2
4 OH
Fe O
H O
OH Fe
→ +
+ O
H O
Fe OH
Fe
2 3
2 3
3 2
+ →
Fe adalah karat
3 2
O
Mekanisme terbentuknya lubang korosi pada permukaan baja dengan adanya udara dan uap air ditunjukkan pada Gambar 2.5. Gambar 2.5 menjelaskan bahwa
oksigen akan menempuh lintasan yang cukup jauh untuk mencapai bagian tengah titik air sehingga bagian ini menjadi anoda. Akibatnya terjadi pelarutan logam di
bagian tengah titik air dan reaksi ion-ion logam dengan ion-ion hidroksil menyebabkan penumpukan produk korosi di seputar lubang sumuran dan membentuk
cincin karat.
Indra Hasan : Kekuatan Lelah Baja HQ 705 Dan Baja Thyrodur 1730 Di Lingkungan Kelembaban Tinggi, 2006 USU Reepository © 2008
Gambar 2.5. Mekanisme pit korosi pada permukaan baja di bawah butir air Trethewey K.R., 1991
Lobang yang terbentuk pada permukaan baja akibat korosi ditunjukkan pada Gambar 2.6. Lobang yang terbentuk tidak merata dan ukurannya juga berbeda antara lubang
yang satu dengan lainnya.
Gambar 2.6. Pitting pada Stainless Steel dengan bentuk deep From A.I. Asphahani and W.L. Silence, Metals Handbook, Vol.13,
Corrosion, 9
th
ed., ASM, Metals Park, OH, p. 11, 1987. Reprinted
by permission, ASM International, Jones, 1996
Indra Hasan : Kekuatan Lelah Baja HQ 705 Dan Baja Thyrodur 1730 Di Lingkungan Kelembaban Tinggi, 2006 USU Reepository © 2008
2.3. Kerangka Konsep
