KAJIAN VARIASI KECEPATAN ALIRAN MEDIA KOROSIF TERHADAP LAJU DAN JENIS KOROSI PADA PIPA BESI COR KELABU

  

KAJIAN VARIASI KECEPATAN ALIRAN MEDIA KOROSIF

TERHADAP LAJU DAN JENIS KOROSI PADA PIPA BESI

₁ COR KELABU

₁

₂ Windarta , Munzir Qadri , Ratna Dewi Nur’aini 1.

  Universitas Muhammadiyah Jakarta, Jakarta 2. Universitas Muhammadiyah Jakarta, Jakarta

  

Kontak Person:

Windarta

Universitas Muhammadiyah Jakarta

  

Jl. Cempaka Putih Tengah 27

Jakarta Pusat, 10510

E-mail: windarta@ftumj.ac.id

  Abstrak

Penggunaan pipa besi cor kelabu dalam jaringan air minum telah lama dikenal karena mempunyai

sifat tahan korosi dan umur pakai yang lama. Adakalanya sifat tahan korosi dari pipa besi cor kelabu

menurun karena berbagai kandungan unsur media korosif dalam air. Penelitian ini bertujuan untuk

mengetahui laju korosi besi cor kelabu akibat pengaruh kecepatan aliran media korosif air ledeng,

larutan asam klorida dan larutan kapur dengan berbagai kecepatan dan untuk mengetahui lingkungan

yang paling korosif besi cor kelabu. Penelitian dilakukan dengan merendam specimen korosi dalam

media korosif air ledeng, larutan asam klorida 1 %, dan larutan kapur 5 % dengan berbagai

kecepatan aliran sesuai standar pengujian korosi ASTM G1. Hasil penelitian menunjukkan bahwa

media larutan asam klorida 1 % merupakan media paling korosif sedangkan larutan kapur 5 %

merupakan media paling tidak korosif. Jenis korosi yang terjadi adalah korosi erosi.

  

Kata kunci: pipa besi cor kelabu, kecepatan aliran, media korosif, laju korosi, korosi pipa air minum.

  Pendahuluan

  Salah satu logam yang banyak digunakan oleh manusia untuk keperluan industri dan rekayasa adalah besi cor kelabu [1]. Beberapa contoh penggunaan besi cor kelabu antara lain dalam komponen otomotif, sudu untuk turbin, poros engkol, blok mesin dan lain sebagainya. Penggunaan besi cor kelabu secara luas banyak dipicu dari keuntungan penggunaannya. Perkembangan teknologi dewasa ini menuntut penggunaan suatu bahanharus memiliki kualifikasi tertentu misalnya: tahan aus, tahan panas, dan tahan korosi. Banyak usaha dilakukan untuk memperbaiki ketahanan korosi suatu bahan.Namun adakalanya bahan yang tahan korosi juga dapat terserang korosi karena logam terserang akibat gerak relatif antara elektrolit dan permukaan logam.

  Penggunaan pipa besi cor kelabu dalam jaringan air minum telah lama dikenal karena mempunyai sifat tahan korosi dan umur pakai yang lama [2]

• –[6]. Beberapa peneliti [2]–[6] telah mengemukakan pengaruh berbagai kondisi terhadap laju korosi pada pipa air minum besi cor. Lacalle dan kawan-kawan [3] telah menyelidiki pengaruh tekanan terhadap umur pakai besi cor kelabu, sementara Li dan Mahmodian [4] menyelidiki pengaruh penggunaan pipa besi cor yang ditanam dalam tanah. Peneliti lain [5] menyelidiki pengaruh bakteri terhadap laju korosi pada pipa besi cor. Sementara itu pengaruh sulfat dan air laut dilakukan oleh Yang dan kolega [6] serta Liang dan kawan- kawan[2]. Berbagai Penelitian di atas melakukan penyelidikan pengaruh media korosif antara lain air laut dan sulfat, tetapi belum mewakili semua media korosif seperti lingkungan asam, lingkungan netral dan lingkungan basa. Penyelidikan terhadap kecepatan aliran dari media korosif ini juga belum banyak dilakukan.

  Penelitan tentang korosi pipa air minum juga telah dilakukan Peneliti lain[7] –[10] yang telah mengumpulkan data selama 75 tahun dengan berbagai kondisi. Peneliti lain [11]

• –[13] menyelidiki

korosi pada pipa besi cor pada kondisi tertentu. Penyelidikan yang telah dilakukan masih terbatas pada penyelidikan pipa besi cor pada kondisi tertentu, belum mencakup kondisi yang lebih luas.Sehingga penelitian yang mewakili kondisi asam, netral dan kondisi basa perlu dilakukan.

  Penelitian ini dilakukan bertujuan untuk a) mengetahui laju korosi besi cor kelabu akibat pengaruh kecepatan aliran media korosif air ledeng, larutan asam klorida 1 % dan larutan kapur 5 % dengan kecepatan 0,1 m/s, 0,2 m/s, 0,3 m/s, 0,4 m/s dan 0,5 m/s; b) mengetahui jenis korosi dan derajat kerusakan akibat korosi pada besi cor kelabu akibat kecepatan aliran media korosif; c) mengetahui lingkungan yang paling korosif besi cor kelabu.

  Metode Penelitian

  1. Bahan

  Bahan yang digunakan pada penelitian ini adalah besi cor kelabu dengan kandungan karbon 3 % yang dibentuk menjadi kotak dengan ukuran 20 mm x 10 mm x 3 mm sebanyak 45 buah. Agar diperoleh permukaan yang lebih halus dan homogen, maka permukaan besi cor kelabu digosok dengan kertas abrasif bernomor 160, 400, 800 dan 1200.Selanjutnya dibersihkan dengan alkohol.

  2. Jalan Penelitian

  Sampel yang telah telah dibersihkan ditimbang untuk mendapatkan massa awal selanjutnya ditempatkan pada wadah (Gambar 1). Dalam wadah tersebut kemudian dialirkan media korosif air ledeng, larutan asam klorida 1 %, dan larutan kapur 5 % dengan kecepatan aliran 0,1 m/s selama 72 jam, 144 jam, 216 jam, 288 jam dan 360 jam. Pemilihan jenis media korosif ini dianggap mewakili kondisi netral pada umumnya, kondisi asam dan kondisi basa.Setelah waktu yang ditentukan selesai kemudian spesimen di bersihkan dan dikeringkan untuk menghilangkan kotoran yang masih melekat. Selanjutnya spesimen ditimbang dengan neraca untuk mengetahui penurunan massa dari spesimen. Sehingga laju korosi dapat ditentukan dengan menggunakan persamaan (1). Penelitian berikutnya dengan spesimen lain dengan kecepatan 0,2 m/s, 0,3 m/s, 0,4 m/s, dan 0,5 m/s.

  Variasi kecepatan aliran

  Tanki air Pompa air Tempat untuk Tanki air pengumpan peristaltik kupon penampung spesimen

  

Gambar 1. Skema susunan alat pengujian[1]

  Laju korosi dihitung dengan meggunakan persamaan: (mpy) (1)

  Dimana: W = berat yang hilang ( mg ) ₃ D = massa jenis besi cor kelabu (g/cm ) ₂ A = luas penampang sampel (in ) T = waktu (jam)

  3. Analisa Data

  Langkah penentuan laju korosi dilakukan dengan menggunakan persamaan (1).Data diambil dengan menggunakan standar ASTM G1.Selanjutnya data hasil penelitian dianalisa dengan menggunakan analisa varian satu arah.Analisa varian satu arah digunakan untuk pengujian perbedaan antara banyak sampel dan rata-rata sampel serta subyek-subyek penelitian ditentukan secara acak.Data

  II -

78 SENTRA

  ditolak jika diluar standar deviasi dari nilai rata-rata tiap grup.Selanjutnya dari data laju korosi dan kecepatan aliran media korosif dibuat grafik untuk mempermudah pembacaan.

  Hasil Penelitian dan Pembahasan 1. Laju Korosi yang Terjadi pada Pipa Besi Cor Kelabu

  Hasilperhitungan laju korosi pipa besi cor kelabu terhadap media korosif air ledeng, larutan asam klorida 1 % dan larutan kapur 5% dengan variasi kecepatan aliran 0.1 m/s dan 0.2 m/s dengan mengunakan rumus (1), disajikan dalam gambar 2 dan gambar 3.

  Gambar 2 menunjukkan bahwa laju korosi meningkat seiring peningkatan waktu perendaman dalam media korosif.Media korosif larutan asam klorida 1 % merupakan media paling korosif, sedangkan media air ledeng merupakan media paling tidak korosif. Hal ini terjadi karena media korosif larutan asam klorida 1 % bersifat asam sehingga pipa besi cor kelabu sangat mudah terkorosi. Lingkungan asam akan memudahkan terjadinya reaksi elektrokimia. _{2 5 3 0}

  y _{2 0} p m , _{1 5} si ro o _{1 0} K u aj ₅ L _{1 0 0 2 0 0 3 0 0 4 0 0 L a ru ta n a s a m k lo rid a 1 % L a ru ta n a ir k a p u r 5 % A ir le d e n g}

  W a k tu , ja m

  Gambar 2. Grafik laju korosi pipa besi cor kelabu terhadap variasi kecepatan aliran 0.1 m/s media air ledeng, larutan asam klorida 1 % dan larutan kapur 5%. _{2 5 3 0}

  y _{2 0} p m , _{1 5} si ro o _{1 0} K u aj ₅ L _{1 0 0 2 0 0 3 0 0 4 0 0 L a ru ta n a s a m k lo rid a 1 % L a ru ta n a ir k a p u r 5 % A ir le d e n g}

  W a k tu , ja m Gambar 3. Grafik laju korosi besi cor kelabu terhadap variasi kecepatan aliran 0.2 m/s media air

sumur, air laut dan larutan kapur 5%.

  Gambar 3 menunjukkan bahwa laju korosi meningkat secara linier seiring peningkatan waktu perendaman dalam media korosif. Media korosif larutan asam klorida 1 % merupakan media paling korosif, sedangkan media air ledeng merupakan media paling tidak korosif.

  Hasil perhitungan laju korosi pipa besi cor kelabu terhadap media korosif air ledeng, larutan asam klorida 1 % dan larutan kapur 5% dengan variasi kecepatan aliran 0.3 m/s , disajikan dalam gambar 4.Gambar 4 menunjukkan bahwa laju korosi meningkat seiring peningkatan waktu perendaman dalam media korosif. Media korosif larutan asam klorida 1 % merupakan media paling II -

  korosif, sedangkan media larutan kapur 5 % merupakan media paling tidak korosif. Hal ini terjadi karena media korosif larutan kapur 5 % bersifat basayang akan bereaksi dengan pipa besi cor kelabu tertutup oleh lapisan endapan kapur sehingga menghambat terjadinya korosi. Hal ini berakibat laju korosi pada kondisi ini paling rendah dibandingkan media korosif yang lain.

  W a k tu , ja m ^{1 0 0 2 0 0 3 0 0 4 0 0} L aj u K o ro si , m p y

  5 ^{1 0 1 5 2 0 2 5 3 0 3 5 4 0 A ir le d e n g L a ru ta n a ir k a p u r 5 % L a ru ta n a s a m k lo rid a 1 %} Gambar 4. Grafik laju korosi pipa besi cor kelabu terhadap variasi kecepatan aliran 0.3 m/s media air

sumur, air laut dan larutan kapur 5%.

  Hasil perhitungan laju korosi pipa besi cor kelabu terhadap media korosif air ledeng, larutan asam klorida 1 % dan larutan kapur 5% dengan variasi kecepatan aliran 0.4 m/s, disajikan dalam gambar 5.Gambar 5 menunjukkan bahwa laju korosi meningkat seiring peningkatan waktu perendaman dalam media korosif. Media korosif larutan asam klorida 1 % merupakan media paling korosif, sedangkan media air ledeng dan media korosif larutan kapur 5 % mempunyai nilai laju korosi yang hampir sama. Hal ini terjadi karena media korosif air ledeng dan larutan kapur 5 % dengan kecepatan 0,4 m/s lebih didominasi korosi erosi. Jenis korosi ini terjadi akibat kecepatan aliran media korosif yang cukup besar.

  

W a k tu , ja m

^{1 0 0 2 0 0 3 0 0 4 0 0} L aj u K o ro si , m p y

  1 0 ^{2 0 3 0 4 0 5 0 6 0 7 0 A ir le d e n g} _{L a ru ta n a ir k a p u r 5 % L a ru ta n a s a m k lo rid a 1 %} Gambar 5. Grafik laju korosi pipa besi cor kelabu terhadap variasi kecepatan aliran 0.4 m/s media air

sumur, air laut dan larutan kapur 5%.

  Hasil perhitungan laju korosi pipa besi cor kelabu terhadap media korosif air ledeng, larutan asam klorida 1 % dan larutan kapur 5% dengan variasi kecepatan aliran 0.5 m/s, disajikan dalam gambar 6.Gambar 6 menunjukkan bahwa laju korosi meningkat seiring peningkatan waktu perendaman dalam media korosif. Media korosif larutan asam klorida 1 % merupakan media paling korosif, sedangkan media air ledeng dan media korosif larutan kapur 5 % mempunyai nilai laju korosi yang hampir sama. Hal ini terjadi karena media korosif air ledeng dan larutan kapur 5 %

80 SENTRA

  dengan kecepatan 0,5 m/s lebih didominasi korosi erosi. Jenis korosi ini terjadi akibat kecepatan aliran media korosif yang cukup besar. _{6 0 7 0}

  y p _{5 0} m , si ro 4 0 o K u _{3 0} aj

  L _{1 0 2 0 1 0 0 2 0 0 3 0 0 4 0 0 L a ru ta n a s a m k lo rid a 1 % L a ru ta n a ir k a p u r 5 % A ir le d e n g}

W a k tu , ja m

  Gambar 6. Grafik laju korosi pipa besi cor kelabu terhadap variasi kecepatan aliran 0.5 m/s media air

sumur, air laut dan larutan kapur 5%.

2. Jenis Korosi yang Terjadi pada Pipa Besi Cor Kelabu

  Bonds dan kawan-kawan[14] menyatakan kerusakan permukaan metal yang di sebabkan oleh aliran fluida yang sangat cepat adalah jenis korosi erosi. Dengan rusaknya permukaan logam, rusak pula filem pelindung sehinga mempermudahkan terjadinya korosi. Proses korosi erosi dapat dipercepat oleh kandungan partikel padat yang terkandung dalam fluida yang mengalir tersebut, atau adanya gelembung – gelembung gas. Korosi erosi dapat pula terjadi kepada permukaan yang bergerak cepat, sementara fluida di sekitarnya mengandung partikel

• – partikel padat. Pengaruh yang dihasilkan korosi erosi terjadi akibat ketergantungan erosi terhadap waktu. Pada permukaan logam yang halus laju korosi lambat, tetapi akan semakin cepat apa bila permukaanya semakin kasar. Apa bila kekasaran permukaan logam telah mencapai kedalaman tertentu, lapisan air akan menempel kepermukaan atau terperangkap didalam permukaan logam yang kasar tersebut. Ini akan mengurangi laju korosi erosi yang akan ditimbulkan oleh aliran selanjutnya. Sebagai akibatnya, laju korosi akan menurun setelah laju maksimum tercapai.

  Kesimpulan

  Dari analisa data-data hasil penelitian diatas dapat ditarik kesimpulan sebagai berikut: 1.

  Media air laut merupakan media paling korosif sedangkan air kapur merupakan media paling tidak korosif.

2. Jenis korosi yang terjadi adalah korosi erosi pada kecepatan yang tinggi.

  3. Pada saat korosi sedang berlangsung terdapat daerah pasivasi. Yaitu daerah dimana laju korosi mengalami penurunan. Sesudah itu bila laju korosi meningkat lagi maka daerah ini disebut daerah transpasivasi.

  Referensi

  [1] J. Liang, A. Deng, R. J. Xie, M. Gomez, J. Y. Hu, J. F. Zhang, C. Nam, and A. Adin, “Impact of fl ow rate on corrosion of cast iron and quality of re-mineralized seawater reverse osmosis ( SWRO ) membrane product water,” Desalination, vol. 322, pp. 76–83, 2013.

  [2] J. Liang, A. Deng, R. J. Xie, M. Gomez, J. Y. Hu, J. F. Zhang, C. Nam, and A. Adin, “Impact of seawater reverse osmosis ( SWRO ) product remineralization on the corrosion rate of water distribution pipeline materials,” Desalination, vol. 311, pp. 54–61, 2013.

  [3] R. Lacalle, S. Cicero, V. Madrazo, R. Cicero, and J. A. Álvarez, “Analysis of the failure of a cast iron pipe during it s pressure test,” Eng. Fail. Anal., vol. 31, pp. 168–178, 2013.

  [4]

C. Q. Li and M. Mahmoodian, “Risk based service life prediction of underground cast iron pipes subjected to corrosion,” Reliab. Eng. Syst. Saf., vol. 119, pp. 102–108, 2013.

  [5]

H. B. Wang, C. Hu, L. L. Zhang, X. X. Li, Y. Zhang, and M. Yang, “Effects of microbial redox cycling of iron on cast iron pipe corrosion in drinking water distribution systems,” Water Res., vol.

  65, pp. 362 –370, 2014. [6]

  F. Yang, B. Y. Shi, Y. H. Bai, H. F. Sun, D. A. Lytle, and D. S. Wang, “Effect of sulfate on the transformation of corrosion scale composition and bacterial community in cast iron water distribution pipes,” Water Res., vol. 59, pp. 46–57, 2014. [7]

I. S. Cole and D. Marney, “The science of pipe corrosion : A review of the literature on the corrosion of ferrous metals in soils,” Corros. Sci., vol. 56, pp. 5–16, 2012.

  [8] S. Y. Li and Y. G. Kim, “Numerical Modeling of Stray Current Corrosion of Ductile Iron Pipe

  Induced by Foreign Cathodic Protection Sys tem,” Metall. Mater. Int., vol. 19, no. 4, pp. 717–729, 2013. [9]

  L. S. Mcneill and M. Edwards, “The Importance of Temperature in Assessing Iron Pipe Corrosion in Water Distribution Systems,” Environ. Monit. Assess., vol. 77, pp. 229–242, 2002. [10]

  J. C. Rushing, L. S. Mcneill, and M. Edwards, “Some effects of aqueous silica on the corrosion of iron,” Water Res., vol. 37, pp. 1080–1090, 2003. [11]

C. Volk, E. Dundore, J. Schiermann, and M. Lechevallier, “Practical Evaluation of Iron Corrosion

  Control in a Drinking Water Distribution System,” Water Res., vol. 34, no. 6, pp. 1967–1974, 2000.

  [12] B. Valdez, M. Schorr, R. Zlatev, M. Carrillo, M. Stoytcheva, L. Alvarez, A. Eliezer, and N.

  Rosas, “Corrosion Control in Industry,” in Environmental and Industrial Corrosion-Practical and Theoretical Aspect , 2012, pp. 19 –54. [13]

  N. Fu, X. H. Tang, D. Y. Li, L. Parent, and H. Tian, “In situ investigation of local corrosion at interphase boundary under an electrochemical- atomic force microscope,” J. Solid State Electrochem , vol. 19, pp. 337 –344, 2015.

  [14] [R. W. Bonds, L. M. Barnard, A. M. Horton, and G. L. Oliver, “Corrosion and corrosion control of iron pipe : 75 Years of Research,” J. AWWA, vol. 97, no. June, pp. 88–98, 2005.

  II -