EFEK LINGKUNGAN PANTAI DAN WAKTU KOROSI TERHADAP LAJU KOROSI DAN KARAKTERISTIK BAJA PROFIL ∟

  

EFEK LINGKUNGAN PANTAI DAN WAKTU

KOROSI TERHADAP LAJU KOROSI DAN

KARAKTERISTIK BAJA PROFIL ∟

  

Tugas Akhir

Diajukan Untuk Memenuhi Salah Satu Syarat

Memperoleh Gelar Sarjana Teknik

  Jurusan Teknik Mesin Disusun Oleh : AGUSTINUS BOWO SULISTYO

NIM : 025214085

  

PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN

JURUSAN TEKNIK MESIN

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS SANATA DHARMA

YOGYAKARTA

  

THE EFFECT OF COSTAL ENVIRONTMENT AND

CORROTION TIME TO THE CORROTION RATE AND

MECHANICAL PROPERTIES OF ∟ PROFILE STEEL

  

Final Project

Pressented as Partial Fulfillment of The Requirements

to Obtain the Sarjana Teknik Degree

in Mechanical Engineering

  

By :

AGUSTINUS BOWO SULISTYO

Student Number : 025214085

  

MECHANICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM

MECHANICAL ENGINEERING DEPARTMENT

SCIENCE AND TECHNOLOGY FACULTY

SANATA DHARMA UNIVERSITY

YOGYAKARTA

KATA PENGANTAR

  Puji dan syukur kepada Tuhan Yang Maha Esa atas segala rahmat dan karuniaNya, sehingga Tugas Akhir ini dapat terselesaikan. Tugas Akhir ini merupakan salah satu persyaratan untuk mencapai gelar Sarjana Teknik (S-1) Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.

  Penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini tidak terlepas dari bantuan dan kerjasama dari berbagai pihak. Pada kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih kepada: 1.

  Romo Dr. Ir.P.Wiryono P.,S.J, Rektor Universitas Sanata Dharma.

  2. Romo Ir. Greg. Heliarko, S.J, S.S, B.S.T., M.A., M.Sc., Dekan Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.

  3. Bapak Yosef Agung Cahyanta, S.T.,M.T., Wakil Dekan I Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma dan Dosen Pembimbing Akademik.

  4. Bapak Budi Sugiharto, S.T., M.T., Ketua Jurusan Teknik Mesin dan Ketua Program Studi Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Drama.

  5. Bapak Budi Setyahandana S.T, M.T., Dosen Pembimbing Tugas Akhir.

  6. Bapak Ir. FX Agus Unggul Santosa, Koordinator Laboratorium Ilmu Logam Universitas Sanata Dharma.

  7. Bapak Martono, Laboran Laboratorium Ilmu Logam Universitas Sanata Dharma.

  8. Bapak Intan, Laboran Laboratorium Ilmu Logam Universitas Sanata

  9. Kedua orang tua saya Bapak Harjo Sutrisno & Ibu Sudarni.

  10. Teman-teman satu kelompok Andi, Freddy, Nano, Ige, Rino.

  11. Rekan-rekan seperjuangan maupun dari berbagai angkatan yang telah berbagi suka dan duka serta pendorong dalam penyelesaian Tugas Akhir ini yaitu : Adi, Yusak, Ucok, Ucup, Rois, Yuris, Alam, Welly, Kirun, Prono, Harry She Kill, Ipik, Lukas, Budianto, Lambang, Ulise, Teguh, Tomo, Pipin, Kelik, Heri ( Sengir ), Doni, Baja, Dede, Andri dan Bendot.

  12. Dan kepada semua pihak yang telah membantu sehingga Tugas Akhir ini dapat terselesaikan.

  Penulis menyadari bahwa Tugas akhir ini masih jauh dari sempurna sehingga kritik dan saran yang bersifat membangun sangat diharapkan guna penyempurnaan Tugas Akhir ini.

  Yogyakarta, 31 Oktober 2007. Penulis

  Ag.Bowo Sulistyo

  

INTISARI

  Tujuan penelitian ini adalah untuk mengetahui efek lingkungan pantai 2, 4 dan 6 bulan terhadap laju korosi, kekuatan tarik dan kekerasan baja siku. Bahan yang dipakai adalah baj karbon rendah profil siku dengan tebal 2,8 mm.

  Dalam pembuatan spesimen ada 20 variasi dan waktu 6 bulan. Dari 20 spesimen tersebut diuji tarik, kekerasan, mikro, pengamatan bentuk patahan, yang membedakan adalah waktu pengujian benda yaitu setiap awal, 2 bulan, 4 bulan dan 6 bulan.

  Hasil penelitian menunjukkan bahwa laju korosi, beban maksimum, kekerasan bahan yang tertinggi adalah benda uiji awal atau sebelum terkorosi. Dan semakin lama peletakan benda uji di daerah pantai, maka hasil pengujian yang diperoleh terus menurun.

  

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL ...................................................................................... i

TITLE PAGE.................................................................................................. ii HALAMAN PERSETUJUAN PEMBIMBING .......................................... iii HALAMAN PENGESAHAN........................................................................ iv PERNYATAAN HASIL KARYA ................................................................ v KATA PENGANTAR.................................................................................... vi

  INTISARI ....................................................................................................... viii DAFTAR ISI................................................................................................... ix DAFTAR TABEL .......................................................................................... xi DAFTAR GAMBAR...................................................................................... xii DAFTAR LAMPIRAN..................................................................................xiii

  

BAB I PENDAHULUAN ............................................................................ 1

1.1. Latar Belakang Masalah .................................................................... 1 1.2. Tujuan Penelitian ............................................................................... 2 1.3. Manfaat Penelitian.............................................................................. 2 1.4. Batasan Masalah ................................................................................ 3 1.5. Metode Pengumpulan Data................................................................ 3 1.5.1. Literatur................................................................ 3 1.5.2. Konsultasi............................................................. 3 1.5.3. Pengujian Bahan..................................................... 4 BAB II DASAR TEORI ................................................................................ 5 2.1. Baja..................................................................................................... 5 2.1.1. Pembuatan Baja Dan Jenisnya............................................. 5 2.1.2. Sifat-sifat Baja Karbon Rendah............................................ 8 2.1.3. Struktur Mikro Pada Baja Dan Besi .................................... 9 2.2. Korosi................................................................................................. 11 2.2.1. Macam-Macam Korosi ........................................................ 12

  2.2.3. Faktor-Faktor Yang Mempengaruhi Korosi Baja................ 16 2.2.4.

  Lelah korosi ( Corrosion Fatigue )...................................... 17 2.2.5. Diagram Fasa ( Phase Diagram )……………………… ... 21 2.3. Pengujian Bahan……………………………………………………. 22

  BAB III METODOLOGI PENELITIAN .................................................... 30 3.1. Skema Kerja Penelitian...................................................................... 30 3.2. Persiapan Bahan................................................................................. 31 3.3.

  pembuatan Benda Uji......................................................................... 31 3.4. Peralatan Yang Digunakan ................................................................ 32 3.5. Pengujian Bahan……………………………………………………. 33 3.5.1.

  Uji Tarik............................................................................. 33 3.5.2. Uji Kekerasan..................................................................... 35 3.5.3. Pengamatan Struktur Mikro............................................... 37

  BAB IV HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN ............................. 39 4.1. Pengujian Tarik.................................................................................. 39 4.2. Pengujian Kekerasan Brinell.............................................................. 41 4.3. Pengamatan Struktur Mikro............................................................... 42 4.4. Pengamatan Bentuk Patahan.............................................................. 44 4.5. Pengujian Laju Korosi...................................................................... . 46 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ........................................................ 47 5.1. Kesimpulan ........................................................................................ 47 5.2. Saran................................................................................................... 48 DAFTAR PUSTAKA ..................................................................................... 49 LAMPIRAN.................................................................................................... 50

  

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Diameter penetrator dan beban yang digunakan pada Brinell....... 27Tabel 4.1 Nilai rata-rata kekuatan tarik maksimal dari benda uji.................. 40Tabel 4.2 Nilai rata-rata regangan total dari benda uji.................................. 41Tabel 4.3 Nilai rata-rata kekerasan Brinell dari benda uji ............................. 41Tabel 4.4 Nilai laju korosi rata-rata dari benda uji........................................ 46

  

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Struktur Mikro Pada Baja Dan Besi........................................... 9Gambar 2.2 Faktor Intensitas Tegangan, Kic ................................................ 18Gambar 2.3 Karakteristik Umum Kurva Lelah Korosi.................................. 19Gambar 2.4 Diagram Fasa Fe-Fe C .............................................................. 21

  ₃ Gambar 2.5 Diagram Tegangan-Regangan.................................................... 24

Gambar 2.6 Pemantulan Cahaya Pada Benda................................................. 28Gambar 2.7 Jenis-Jenis Perpatahan Pada Logam Akibat Beban Tarik........... 29Gambar 3.1 Skema Penelitian......................................................................... 30Gambar 3.2 Mesin Sekrap............................................................................... 31Gambar 3.3 Ukuran Benda Uji Tarik.............................................................. 32Gambar 3.4 Mesin Uji Tarik........................................................................... 35Gambar 3.5 Mesin Uji Kekerasan................................................................... 37Gambar 3.6 Mikroskop Dan Kamera.............................................................. 38Gambar 4.1 Grafik hasil rata-rata beban maksimu maksimal.......................... 39Gambar 4.2 Grafik hasil rata-rata regangan total............................................. 40Gambar 4.3 Grafik hasil rata-rata kekerasan Brinell......................................... 41Gambar 4.4 Struktur mikro Baja siku tanpa korosi......................................... 42Gambar 4.5 Struktur mikro Baja Siku terkorosi 2 bulan.................................. 42Gambar 4.6 Struktur mikro Baja Siku terkorosi 4 bulan.................................. 43Gambar 4.7 Struktur mikro Baja Siku terkorosi 6 bulan.................................. 43Gambar 4.8 Bentuk patahan benda uji tarik sebelum terkorosi........................ 44Gambar 4.9 Bentuk patahan benda uji tarik terkorosi 2 bulan.......................... 44Gambar 4.10 Bentuk patahan benda uji tarik terkorosi 4 bulan.........................45Gambar 4.11 Bentuk patahan benda uji tarik terkorosi 6 bulan.........................45Gambar 4.12 Grafik hasil rata-rata laju korosi baja siku................................... 45

DAFTAR LAMPIRAN

  Lampiran 1 Hasil pengujian tarik baja siku tanpa perlakuan Lampiran 2 Hasil pengujian tarik baja siku terkorosi 2 bulan Lampiran 3 Hasil pengujian tarik baja siku terkorosi 4 bulan Lampiran 4 Hasil pengujian tarik baja siku terkorosi 6 bulan Lampiran 5 Data hasil pengujian kekerasan tanpa perlakuan Lampiran 6 Data hasil pengujian kekerasan terkorosi 2 bulan Lampiran 7 Data hasil pengujian kekerasan terkorosi 6 bulan Lampiran 8 Foto Perbesaran Kawat Lampiran 9 Kurva Regangan dan Tegangan Hasil Pengujian Tarik Baja Siku

  Tanpa Perlakuan Lampiran 10 Kurva Regangan dan Tegangan Hasil Pengujian Tarik Baja Siku

  Terkorosi 2 bulan Lampiran 11 Kurva Regangan dan Tegangan Hasil Pengujian Tarik Baja Siku

  Terkorosi 4 bulan Lampiran 12 Kurva Regangan dan Tegangan Hasil Pengujian Tarik Baja Siku

  Terkorosi 6 bulan Lampiran 13 Pengujian Komposisi

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang Masalah

  Perkembangan perencanaan di bidang teknik khususnya teknik mesin dewasa ini sangat pesat. Suatu bahan yang dirancang untuk waktu penggunaan yang lama membutuhkan tingkat ketelitian yang tinggi. Serangkaian proses kimia diperlukan untuk mendapat suatu tambahan suatu bentuk dan penampilan bahan yang diinginkan sesuai dengan penggunaan selanjutnya pada bahan tersebut. Baja dibuat dengan segala sifat mekanik yang diinginkan manusia yaitu: kekuatan, ketangguhan, kekerasan, dan lain-lain. Perancangan suatu piranti teknik seperti : poros, kereta api, rotor generator, pembuatan badan pesawat terbang, kapal, bahkan pembuatan tower untuk pemancar atau rangka kincir angin dan lain-lain perlu mendapat perhatian atau perlakuan khusus.

  Pemilihan bahan untuk suatu bagian mesin dan struktur adalah salah satu keputusan yang harus dibuat oleh seorang perencana. Pemilihan dan prosesnya ditentukan sebelum ukuran-ukuran ditentukan atau didapat, kemudian melalui proses kalkulasi dapat ditentukan ukuran dari perancangan suatu konstruksi sehingga tegangan dan kekuatannya mempunyai harga yang wajar dan memuaskan dibanding dengan sifat yang berkaitan dengan kegagalan bahan tersebut.

  Dalam penelitian ini penulis ingin mengetahui perbedaan antara hasil pengujian tarik, struktur mikro dan makro. Mengetahui perbedaan diagram regangan dan tegangan. Perbedaan laju korosi dan kekerasan bahan baja rendah dengan profil siku sebelum atau sesudah di letakkan dipantai dalam waktu 2, 4 dan 6 bulan.

  1.2 Tujuan

  Adapun tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui efek dari lingkungan pantai baja karbon rendah dengan profil siku sebelum dan sesudah diletakkan di pantai terhadap :

  a. Kekuatan tarik

  b. Kekerasan

  c. Perubahan struktur mikro

  d. Pengamatan bentuk patahan

  e. Laju korosi

  1.3 Manfaat

  Penelitian yang dilakukan diharapkan dapat memberikan manfaat-manfaat antara lain :

  1. Dapat dipergunakan sebagai referensi pada penelitian berikutnya

  2. Dapat menentukan hasil dari uji tarik, uji kekerasan, laju korosi, dan struktur mikro untuk bahan plat baja karbon rendah dengan profil siku dari waktu ke waktu

  3 Memberi input atau data untuk pengembangan energi angin (kincir) di daerah pantai.

  1.4 Batasan Masalah

  Penelitian ini dibatasi pada lingkup :

• Bahan yang digunakan adalah baja karbon rendah dengan profil siku
• Lokasi penelitian di daerah pantai Samas, Bantul, Yogyakarta - Waktu penelitian 6 bulan
• Pengujian yang dilakukan : Uji tarik, Kekerasan, Pengamatan struktur mikro, Bentuk patahan

  1.5. Metode Pengumpulan Data

  1.5.1. Literatur Studi literatur digunakan sebagai dasar acuan dan referensi yang diantaranya mencakup : landasan teori, gambar, tabel, grafik, dan segala sesuatu yang berkaitan dengan penelitian. Persamaan untuk perhitungan yang berkaitan dengan analisa data diambil sebagai bahan perbandingan antara hasil dari penelitian dan pembahasan.

  1.5.1.2. Konsultasi Kontrol atas pengambilan data maupun pada hasil data dan pembahasan dilakukan bersama dosen pembimbing untuk perlu diingat penelitian dan pembahasan dapat dipertanggung jawabkan secara benar.

  1.5.1.3. Pengujian Bahan Data diperoleh berdasarkan proses korosi di daerah pantai Samas, dengan cara spesimen digantung selama 2, 4 dan 6 bulan. Kemudian spesimen diambil dan diuji dilaboratorium Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma Yogyakarta. Untuk uji komposisinya dilakukan di Politeknik Manufaktur Ceper.

BAB II DASAR TEORI Dalam penelitian ini penulis menggunakan bahan baja karbon rendah

  profil siku. Untuk mendalami tentang teori baja, penulis menjelaskan dasar-dasar teori serta seluk beluk tentang baja dan pengaruh lingkungan laut terhadap baja.

2.1 Baja

  Baja merupakan paduan besi (Fe) dan Karbon (C) dengan kadar karbon 0,05%-1,7%. Selain karbon pada baja terkandung kurang lebih 0,25%-0,3% Silikon (Si), 0,15% Mangan (Mn) dan unsur pengotor lain seperti : Phosfor (P) dan Belerang (S). Karena unsur-unsur tidak memberikan pengaruh utama, maka unsur tersebut diabaikan.

  Bijih besi yang diperoleh dari pertambangan kemudian di lebur dalam dapur tinggi. Hasil dari dapur tinggi berupa besi kasar cair, di tuang dan di proses kembali. Dengan pemanasan lanjutan untuk mengurangi atau menambah unsur lain pada besi cair. Hasil leburan tersebut di sebut baja.

2.1.1. Pembuatan Baja Dan Jenisnya

  Proses oksidasi peleburan baja dilakukan pada Converter, dapur listrik dan dapur pintu terbuka, selanjutnya dilakukan pembersihan unsur lain melalui proses asam dan proses basa. Melalui proses tersebut diatas, baja yang dihasilkan antara lain: a. Baja paduan ( Alloy Steel ) Baja paduan diperoleh melalui penambahan unsur Chromines (Cr), Nikel (Ni), Mangan (Mn), Tungsten (W), Silikon (Si) pada baja karbon.

  Kelebihan dari baja paduan antara lain : - Keuletan yang tinggi tanpa mengurangi kekuatan tarik.

• Kemampuan kekerasan yang baik mengurangi kemungkinan retak dan korosi.
• Tahan terhadap perubahan suhu.

  b. Baja karbon (Carbon Steel) Unsur pada baja cor dan baja tempa hampir sama, kecuali unsur Silikon

  (Si) dan Mangan (Mn) yang berfungsai mengikat O . Baja cor dihasilkan dari penambahan karbon sekitar 0,05 % sampai 1,7 % pada besi murni (Ferrit). Baja ini dibeda menjadi : ²

• Baja karbon rendah (unsur C < 0,3 %)

  Semakin sedikit unsur karbon yang ada maka semakin mendekati sifat besi murni. Baja karbon rendah ditinjau dari kekuatannya memiliki sifat sedang, liat, serta tangguh. Baja ini mudah di mesin dan mampu las

• Baja karbon sedang (unsur C 0,3 %-0,5 %)

  Baja ini lebih keras dari baja karbon rendah, dan sifatnya juga lebih kuat dan tangguh tetapi kurang liat. Sifat baja karbon sedang dapat diubah dengan cara Heat Treatment atau pembentukannya dengan cara ditempa.

• Baja karbon tinggi (unsur C > 0,5 %)

  Memiliki sifat lebih keras tapi kurang liat dan tangguh. Maka, untuk mempertinggi ketahanan terhadap aus dengan cara Heat Treatment dan untuk mengurangi sifat getasnya di Temper. Baja jenis ini dipergunakan untuk pembuatan pegas, alat-alat pertanian dan lain-lain.

  AISI (American Iron and Steel Institute) dan SAE (Societi of Automotive Engineers ) memberi kode untuk baja karbon biasa dengan seri 10xx.

  Dua angka terakhir menunjukan kandungan karbon (C) dalam baja tersebut. Sebagai contoh : seri 1050 berarti baja karbon dengan kandungan C sebesar 0,50% berat. Seri 1080 berarti baja karbon dengan kandungan karbon sebesar 0,80% berat.

  c. Baja tahan karat (Stainless Steel) Sifat baja yang tahan terhadap hampir semua kondisi karat (korosi), disebabkan karena baja ini mengandung paling sedikit 12% Chromium sebagai unsur paduannya. Baja tahan karat dibedakan menjadi :

• Baja tahan karat Austenitik - Baja tahan karat Ferritik - Baja tahan karat Martensitik atau Perlit

  d. Baja perkakas (Tool Steel) Baja ini mengandung unsur Chromium (Cr), Tungsten (W), Vanadium dan

  Molibden (Mo), Sehingga membuat baja lebih tahan aus, tahan terhadap gesekan serta mempunyai sifat keras yang baik.

  Penambahan sejumlah elemen paduan pada baja ini akan memperbaiki serta melapisinya. Sehingga dapat digunakan sebagai konstruksi bangunan, kerangka tower dan kincir angin, mesin dan lainnya.

  Dalam penelitian ini penulis menggunakan bahan jenis baja karbon rendah, dikarenakan baja karbon rendah lebih mudah terkorosi dan yang di teliti adalah korosi. Karena untuk mengetahui kekuatan bahan tersebut untuk kincir angin.

2.1.2. Sifat-Sifat Baja Karbon Rendah :

  1. Liat atau ulet (memiliki kekuatan tarik tinggi)

  2. Tangguh

  3. Mudah dimesin (diolah). Contohnya dirol (rol dingin atau rol panas)

  4. Mudah dilas

  5. Kekuatan sedang dengan kandungan karbon maksimum 0,3 % Kadar karbon adalah unsur yang paling utama untuk menguatkan baja, sehingga baja harus mengandung kadar karbon sampai kandungan tertentu dan yang diinginkan kandungan karbonnya adalah selalu lebih rendah. Hal ini untuk mempertahankan sifat-sifat mekanis dari baja tersebut. Tetapi apabila ditinjau dari mampu las, kadar karbon harus sampai batas tertentu. Semakin sedikit kandungan karbon dalam baja, maka baja akan semakin mendekati sifat besi murni.

2.1.3. Stuktur Mikro Pada Baja Dan Besi.

Gambar 2.1 Stuktur Mikro pada Baja dan Besi.

  

Sumber : Surdia,T.1991. Pengetahuan Bahan Teknik. Pradaya Paramita: Jakarta. Keterangan Gambar 2.1 :

  a. Menunjukkan stuktur mikro baja yang mempunyai kandungan karbon sebesar 0,06 % C.

  b. Menunjukkan stuktur mikro baja mempunyai kandungan karbon sebesar 0,25 %. Baja ini dinormalkan pada suhu 930ºC.

  c. Menunjukkan stuktur mikro baja mempunyai kandungan karbon sebesar 0,30 %. Baja ini diaustenitkan pada suhu 930ºC dan ditransformasikan isothermal pada suhu 700ºC.

  d. Menunjukkan stuktur mikro baja mempunyai kandungan karbon sebesar 0,45 %. Baja ini dinormalkan pada suhu 840ºC.

  e. Menunjukkan stuktur mikro baja mempunyai kandungan karbon 0,80 %. Baja ini diaustenitkan pada suhu 1150ºC dan didinginkan pada tungku.

  f. Menunjukkan stuktur mikro baja mempunyai kandungan karbon sebesar 1 %. Baja ini dirol pada suhu 1050ºC dan pendinginannya dilakukan dengan udara.

  Sumber : Surdia,T.1991. Pengetahuan Bahan Teknik. Pradaya Paramita: Jakarta.

2.2 Korosi Korosi (karat) gejala destruktif yang mempengaruhi semua logam.

  Walaupun besi bukan logam pertama yang dimanfaatkan, tetapi besi paling banyak digunakan dan relatif cepat korosi.

  Pencegahan korosi atau karat sejak awal sampai sekarang, banyak membebani peradaban manusia dikarenakan : a. Biaya korosi sangat mahal, baik akibat korosi maupun pencegahannya.

  b. Korosi sangat memboroskan sumber daya alam.

  c. Korosi sangat membahayakan manusia, bahkan mendatangkan maut.

  Definisi korosi adalah rusaknya suatu bahan atau menurunnya kualitas bahan karena terjadi reaksi dengan lingkungan sekitar.

  Kebanyakan proses korosi adalah melalui proses elektrokimia beberapa secara kimiawi. Korosi terjadi pada logam, karena kebanyakan logam ditemukan dialam dalam bentuk oksida atau logam cenderung kembali ke keadaan pada saat ditemukan. Logam adalah konduktor listrik, sehingga memungkinkan terjadi proses elektrokimia.

  Plastik tidak ada kecenderungan kembali ke kondisi alam. Korosi pada plastik terjadi karena reaksi dengan lingkungannya. Reaksi elektrokimia pada korosi logam biasanya secara elektrokimia yaitu dari anoda menuju katoda. Oksidasi adalah kehilangan elektron (terjadi di anoda), sedangkan reduksi adalah mengembalikan ion menjadi atom (terjadi di katoda). Korosi dapat dibedakan menjadi dua macam, yaitu :

  a. Korosi Logam Sejenis

  b. Korosi Logam Tak Sejenis Adalah korosi karena tergantung dari logam yang berlainan, disebut juga korosi dwi logam atau korosi galvanis. Terjadinya korosi galvanis tergantung pada posisi relatif logam-logam tersebut pada deret galvanik. Deret galvanik menyatakan potensial relatif antara logam-logam pada kondisi tertentu.

  Perbedaan deret galvanik (DG) dengan deret elektrokimia (DEK) :

  a. DEK : Data elektrokimia yang mutlak, untuk perhitungan yang teliti DG :Data hubungan antara logam yang satu dengan lainnya dari hasil kualitatif b. DEK : Memuat data dari unsur-unsur logam

  DG : Logam-logam murni dan campuran lebih bersifat praktis

  c. DEK : Diukur pada kondisi standar DG : Diukur pada kondisi sembarang yang tertentu

2.2.1 Macam-Macam Korosi

  Korosi dibedakan atau diklasifikasikan menurut penampakan logam yang terkorosi, adapun macam-macam korosi adalah sebagai berikut : a. Korosi Merata

  Adalah proses kimiawi atom elektrokimia berlangsung secara diseluruh permukaan logam yang berhadapan dengan lingkungan pengkorosi. Korosi ini mudah dikontrol dengan cara Coating, Inkhibitor (memakai bahan kimia), proteksi katodik.

  b. Korosi Dwi Logam Diakibatkan adanya dua logam yang tak sejenis.

  c. Korosi kondisi pada air laut (Pitting) Adalah korosi dipermukaan benda kerja yang berbentuk lubang- lubang karena sangat distruktif (bahaya), sulit dicek, dapat menyebabkan runtuhnya konstruksi dengan tak terduga. Dan untuk menghindari dipakai bahan-bahan yang tidak mempunyai korosi pitting antara lain : baja tahan karat 304, baja tahan karat 316, tembaga, Incoloy, besi tuang, kuningan, perunggu, titanium dan masih banyak bahan yang tahan tehadap korosi Pitting.

  d. Korosi Celah (Crevice) Adalah korosi yang terjadi secara lokal didalam sela-sela antara logam dan permukaan logam yang terlindungi, dimana larutan didalamnya tidak bisa keluar dan banyak terjadi dibawah gasket, keling, baut, katub dan sebagainya.

  Untuk menghindari korosi celah adalah menggunakan sambungan las, bahan keling atau baut serta menggunakan gasket yang tidak menyerap cairan (memakai teflon).

  e. Korosi antar butir atau batas butir (Intergranuler) Terjadi karena pada daerah batas butir akibat adanya endapan atau mengandung senyawa lain. Adapun cara untuk menghindari korosi ini adalah menggunakan perlakuan panas dengan cairan yang bertemperatur tinggi sesudah pengelasan dan menurunkan kadar karbon, misalnya sampai 0,03 % sehingga tidak terbentuk Cr C _{23 6} seperti pada Stainless Steel 304 (Fe, 18Cr, 8Ni).

2.2.2 Laju Korosi

  Laju korosi untuk baja yang terendam dalam air maupun yang terletak di pantai dipengaruhi oleh interaksi berbagai faktor antara lain : a. Karbon dioksida.

  Karbon dioksida sangat mudah larut dalam air dingin, dan membentuk asam karbonat dengan pH 5,5 sampai 6.

  b. Oksigen.

  Oksigen akan meningkatkan efisiensi reaksi katoda dalam kondisi- kondisi basa yang selalu dijumpai pada ketel-ketel baja. Oksigen juga dapat menimbulkan sumuran atau peronggaan ketika terlempar keluar dari air saat temperatur naik dan masuk ke dalam sistem.

  c. Garam-garam magnesium dan kalsium.

  Garam magnesium dan kalsium yang terlarut mengendap dari air ketika menguap, membentuk selapis kerak pada permukaan logam.

  Ketika kerak menebal, laju perpindahan panas menurun sehingga efisiensi hilang dan mendatangkan resiko terjadinya pelekukan atau distorsi serta terbentuknya endapan kerak kosong.

  Mutu air juga menentukan peranan yang besar. Meningkatnya laju aliran, khususnya ditempat terjadi olakan, juga meningkatkan laju korosi. Dalam air tawar, laju korosi sebesar 0,05 mm per tahun sudah biasa, walaupun mungkin laju itu turun hingga 0,01 mm per tahun bila endapan mengandung kapur sudah terbentuk. Dalam air laut laju korosi rata-rata berada di daerah antara 0,1 – 0,15 mm per tahun.

  Untuk mengetahui laju korosi pad bahan baja karbon rendah Δ y menggunakan rumus sebagai berikut didapat dari

  Laju korosi = t

  rumus kelajuan benda sehingga rumus tersebut kita mampu menganalisa berapa laju korosi tiap tahunnya.

  Apabila terdapat kerak, atau lokasinya berada di daerah pasang surut dan keadaan basah atau kering yang berulang, angka diatas akan menjadi lebih besar. Laju korosi paling cepat untuk baja lunak dalam lingkungan laut karena terjadi hempasan gelombang dan karena disini terdapat banyak oksigen. Di sini laju hilangnya logam mungkin empat atau lima kali lebih cepat dibanding bila logam itu terendam seluruhnya di tempat yang sama.

  d. Bagian luar tegangan sisa uji tarik tinggi, sehingga lingkungan yang sama akan cepat terkorosi.

  e. Produksi korosi yang terjadi akan mempengaruhi korosi yang masuk.

2.2.3 Faktor-Faktor Yang Mempengaruhi Korosi Baja Karbon Di Air Laut a. Ion klorida.

  Sangat korosif terhadap logam yang mengandung besi. Baja karbon dan logam-logam besi biasa tidak dapat dipasifkan. Karena garam laut mengandung klorida lebih dari 55 %.

  b. Hantaran listrik.

  Hantaran yang tinggi memungkinkan anoda dan listrik katoda tetap bekerja kendati terpisah jauh, jadi peluang terkena korosi meningkat dan serangan total mungkin jauh lebih parah dibandingkan struktur yang sama pada air tawar.

  c. Oksigen.

  Korosi pada baja semakin besar dikendalikan secara katodik. Jadi kandungan oksigen yang tinggi akan meningkatkan korosi.

  d. Kecepatan.

  Laju korosi meningkat, khususnya bila ada aliran olakan. Air laut yang bergerak mungkin :

• Menghancurkan lapisan penghalang karat.
• Mengandung lebih banyak oksigen. Selain itu benturan-benturan mempercepat penetrasi, sedangkan peronggan memperbanyak permukaan baja yang tersingkap sehingga korosi berlanjut.

e. Temperatur.

  Peningkatan temperatur sekitar cenderung mempercepat serangan korosi. Air laut yang menjadi panas mungkin mengendapkan lapisan kerak yang protektif atau kehilangan sebagian oksigennya.

2.2.4 Lelah Korosi ( Corrosion Fatigue )

  Antara lelah korosi (Corrosion Fatigue) dan retak korosi tegangan (SCC) memang banyak miripnya, tetapi antara keduanya juga terdapat perbedaan sangat nyata, yakni bahwa lelah korosi sangat tidak spesifik.

  Lelah mekanik dapat dialami semua logam, yaitu menyebabkan logam gagal pada tingkat tegangan jauh dibawah tingkat tegangan statik yang dapat membuatnya gagal.

  Di lingkungan basah kita sering menjumpai bahwa ketahanan logam terhadap lelah menurun. Sehingga membuat lelah korosi menjadi bentuk korosi yang lazim dijumpai dan berbahaya. Tahapan-tahapan perkembangan retak lelah kurang lebih sebagai berikut :

  a. Pembentukan pita-pita sesar yang menimbulkan intrusi atau ekstrusi pada bahan.

  b. Nukleasi bakal retakan kurang lebih sepanjang 10 µm

  c. Pemanjangan bakal retakan ke arah paling disuka

  d. Perambatan retak makroskopik (0,1 sehingga 1 mm) dalam arah tegak lurus terhadap tegangan utama maksimum dan sehingga menyebabkan kegagalan. Contoh-contoh lelah korosi ada tiga kategori, antara lain :

  1. Aktif : Terkorosi dengan bebas, baja karbon dalam air laut

  2. Imun : Logam dalam keadaan terlindung baik secara katodik maupun dengan pengecatan

  3. Pasif : Logam dalam keadaan terlindung oleh selaput permukaan yang dibangkitkan oleh korosi sendiri yaitu selaput oksida.

Gambar 2.2 Faktor intensitas tegangan, K

  ₁ Sumber : Dari buku “ KOROSI “ KR. Tretheway, J. Chamberlain hal 189

Gambar 2.2 memperlihatkan bahwa dalam kondisi retak korosi tegangan

  (SCC), laju pertumbuhan retak pada tingkat tegangan rendah meningkat dibanding ketika harga Kic. Dalam kondisi lelah korosi tingkat-tingkat tegangan yang memungkinkan diperolehnya laju pertumbuhan retak yang sama bahkan lebih rendah.

Gambar 2.3 Karakteristik umum kurva lelah korosi

  

Sumber : Dari buku “ KOROSI “ KR. Tretheway, J. Chamberlain hal 191

Gambar 2.3 memperlihatkan karaktristik lelah dan lelah korosi pada baja paduan rendah baik dalam kondisi lembam maupun di lingkungan natrium klorida

  berair. Di lingkungan basah, tampaknya efek yang timbul lebih besar pada tingkat tegangan rendah; pada tingkat tegangan tinggi perilaku retak lebih menyerupai mekanisme pertumbuhan retak oleh faktor mekanik semata.

  Kurva lelah korosi untuk mudahnya dapat dibagi menjadi tiga daerah. Seperti yang dilakukan untuk kurva pertumbuhan retak dan ambang SCC. Batas ditunjukkan pada Gambar 2.3 yaitu : Pemicuan, Penjalaran dan Kegagalan. Pada

Gambar 2.3 dapat disimpulkan bahwa lelah korosi dapat terjadi pada tingkat- tingkat tegangan jauh lebih rendah dari tingkat-tingkat untuk SCC. Mengingat laju

  pertumbuhan retak SCC didaerah B biasanya tergantung pada faktor intenitas tegangan (sejajar dengan sumbu –x), tidak demikian halnya untuk lelah korosi

  m da yang sejati, perilaku retak sesuai dengan Hukum Paris, yaitu / dN = C Δ K .

  Kecuali bila perilaku SCC tumpang tindih dengan perilaku retak korosi.

  Tegangan purata (Mean Stress) merupakan variabel paling penting karena untuk tetapan Δ K kita dapat menggunakan harga-harga yang berbeda. Tegangan tarik purata merusak ketahan terhadap lelah korosi jika frekuensi berada dalam rentang efek yang maksimum. Apabila tegangan purata dinaikkan, untuk Δ K yang sama (yaitu, R naik keharga lebih positif), laju pertumbuhan retak jadi meningkat. Ketahanan terhadap lelah korosi meningkat banyak sekali baik di udara maupun dalam hidroklorat melalui pemberian tegangan purata pada frekuensi rendah.

  Uji ketahanan terhadap lelah korosi terus memainkan peranan penting dalam penentuan umur pakai. Ini dikarenakan masih banyaknya situasi yang membuat metode-metode mekanika perpatahan kurang teliti.

  Dalam penjelasan detinitif tentang teori lelah korosi terbaru, Scott telah menguraikan manfaat penggabungan data laju pertumbuhan retak dan uji ketahanan dalam analisis. Melalui pengandaian bahwa laju pertumbuhan retak _m

  da Δ K

  mengikuti Hukum Paris, / dN = C Keterangan :

  da dN / = Laju pertumbuhan retak

  C = Batas ketahanan terhadap lelah Δ K

   = Tegangan purata Sumber “ KOROSI “ KR. Tretheway, J. Chamberlain hal.195.

  2.2.5 Diagram Fasa ( Phase Diagram ) Gambar 2.4 Diagram Fasa Fe – Fe C (Van Vlack ,1991, hal 377). ₃ Diagram fasa seperti pada Gambar 2.4 digunakan untuk menunjukkan fasa yang ada pada suhu tertentu atau komposisi paduan pada keadaan setimbang yaitu

  bila semua reaksi yang mungkin terjadi setelah penelitian selesai.

  a. Ferrit-Besi α

  Besi murni (ferrit) berubah strukturnya dua kali lipat sebelum mencair yaitu pada suhu 912° C. Ferrit lunak dan ulet, bersifat ferromagnetik dan mempunyai struktur kubik pemusatan ruang (KPR).

  b. Austenit-Besi γ

  Bentuk besi murni ini stabil pada suhu antara 912° C - 1394° C, dengan struktur kubik pemusatan sisi (KPS), lunak dan ulet bersifat paramagnetik. c. Besi- δ

  Diatas suhu 1394° C, austenit bukan bentuk besi yang stabil karena struktur kristal kembali ke bentuk KPR, biasa disebut ferrit- δ.

  d. Karbida Besi (Sementit) Terbentuk karena paduan besi-karbon, dimana karbon dikondisikan melebihi batas daya larut membentuk fase kedua, bersifat sangat keras, kurang kesat dan tidak ulet.

2.3. Pengujian Bahan

  Pengujian bahan ini dilakukan untuk mengetahui perubahan sifat fisis dan mekanis dari benda uji yang diteliti.

  a. Uji Tarik Uji tarik bertujuan untuk mengetahui sifat-sifat mekanik dan perubahannya dari suatu logam terhadap pembebanan tarik. Beban tarik tersebut dimulai dari nol dan berhenti pada beban atau tegangan patah tarik dari logam yang bersangkutan. Benda uji yang telah dinormalisasikan ukurannya dipasang pada mesin tarik, kemudian diberi beban atau gaya tarik secara perlahan-lahan dari nol sampai maksimum.

  Setiap pengujian dibuat catatan mengenai perubahan atau pertambahan panjang dan gaya yang diberikan. Hasil catatan tersebut digambarkan dalam bentuk diagram tegangan-regangan. Rumus yang digunakan untuk perhitungan adalah sebagai berikut :

  P _maks

  = σ _T

  A L − L ₁

  = × 100 % ε

  L

  dengan :

  2 T = Tegangan tarik (kg/mm ) σ ε = Regangan total (%)

  P = Tegangan / beban maksimum yang diberikan (kg) _maks

  2 A = Luas penampang benda uji (mm ) L = Panjang ukur mula-mula (mm) L = Panjang ukur ketika patah (mm)

1 Perbandingan antara perubahan penampang setelah patah (setelah

  pengujian) dan penampang awal (sebelum pengujian) disebut kontraksi ( ψ). Rumus yang digunakan untuk menghitung kontraksi adalah :

  A − A _{o 1}

  100 % ψ = ×

  A _o

  dengan : A = luas penampang mula-mula benda uji.

  A 1 = luas penampang ketika patah benda uji.

Gambar 2.5 Diagram tegangan regangan.

  

Sumber : Suroto, A, Sudibyo, B : Ilmu Logam/Metalugi, hal 3

Gambar 2.5 menunjukkan pada pembebanan dari 0 sampai mencapai E/P grafik masih merupakan garis lurus. Titik E/P dinamakan BATAS ELASTIS atau

  batas keseimbangan (Proporsional). Sebenarnya titik P berada sedikit diatas titik

  E, tetapi biasanya kedua titik tersebut dianggap berhimpitan Apabila besarnya pembebanan didalam daerah atau rentangan 0-E, maka benda uji hanya mengalami deformasi elastik. Jadi, bila gaya yang diberikan itu ditiadakan, benda uji masih akan kembali pada panjang mula-mula. Titik E merupakan batas antara deformasi elastik dan deformasi plastik.

  Bila besarnya pembebanan melampaui titik E, maka grafik yang terbentuk merupakan garis lengkung. Karena 0-E merupakan garis lurus, maka berlaku suatu hubungan :

  σ

  E =

  ε dengan : E = modulus elastisitas.

  Apabila tegangan sudah mencapai titik S, pada benda uji sudah mulai terlihat adanya pengecilan penampang. Pada titik S ini pula benda uji mengalami pertambahan panjang deengan sendirinya walaupun besarnya beban tidak ditambah. Titik S ini dinamakan BATAS LUMER (Yield Point). Pada umumnya banyak logam tidak memiliki titik atau batas lumer yang jelas, terutama logam- logam rapuh. Pada diagram tegangan regangan dari jenis logam tersebut, titik lumer ditentukan dari harga tegangan dimana benda uji dari logam tersebut memperoleh perpanjangan (pertambahan panjang) permanen sebesar 0,2 % dari panjang mula-mula. Tegangan ini biasanya dinamakan dengan 0,2 dan

  σ merupakan dasar untuk menentukan Yield Stress.

  Apabila pembebanan atau tegangan sudah mencapai titik U, maka tegangan ini merupakan tegangan tarik maksimum yang mampu ditahan oleh benda uji tersebut. Tegangan dititik U dinamakan TEGANGAN atau BATAS PATAH, karena pada titik U tersebut benda uji menunjukkan gejala patah berupa retakan-retakan. Retakan-retakan yang mulai timbul pada titik U semakin bertambah besar dan akhirnya benda uji akan patah pada titik B.

  ( = Ultimate Strength).

  u σ

  b. Uji Kekerasan Brinell Pengujian kekerasan menurut Brinell bertujuan untuk menentukan kekerasan suatu material dalam bentuk daya tahan material terhadap bola baja yang ditekankan pada permukaan material tersebut. Disarankan agar pengujian Brinell ini hanya diperuntukkan material yang memiliki kekerasan Brinell sampai dengan 400 (ditulis 400 HB). Bila kekerasan lebih dari itu, disarankan memakai pengujian Rockwell atau Vickers. Cara pengujian Brinell adalah dengan menekankan bola baja yang dikeraskan dengan diameter D (mm) ke permukaan bagian material yang diuji dengan beban P (kg) tegak lurus terhadap permukaan tersebut, bebas hentakan (beban kejut) dan secara demikian berangsur-angsur sehingga beban uji tercapai dalam waktu 15 detik. Lama pengujian (pembebanan uji) untuk :

  1. Semua jenis baja : 15 detik 2. Metal bukan besi : 30 detik.

  Pada umumnya pusat tempat pengujian berjarak sekurang-kurangnya 2 x d dari tepi material uji dan jarak tempat pengujian yang satu terhadap yang lain sekurang-kurangnya 3 x d.

  Garis tengah bekas indentor d harus diukur dengan ketelitian 0,01 mm. Untuk menghindari terjadinya deformasi pada material uji bagian bawah, maka ditentukan tebal minimal material uji adalah 17 x dalamnya bekas indentor.

  Rumus angka kekerasan Brinell (BHN) :

  P BHN =

  π _{2 2} D D D d

  

− −

( )

2 Catatan : d min = 0,25 x D

  dengan : P = gaya yang bekerja pada penetrator (kg) D = diameter indentor (mm) d = diameter bekas injakan (mm) Dalam pengujian ini perlu diperhatikan jenis logam benda uji, ketebalan benda uji untuk menentukan besarnya beban dan diameter bola baja yang akan digunakan untuk melakukan penekanan seperti terlihat pada tabel 2.1.

  Diameter bola baja yang sering digunakan untuk penekanan adalah sebagai berikut :

Tabel 2.1 Diameter penetrator dan beban yang digunakan pada Brinell.

  Tebal benda uji (mm) Diameter penetrator 1 -3 D = 2,5 3 – 6 D = 5

  >6 D = 10

  P

  HB rata-rata Bahan ₂ D 160

  30 Baja, besi cor 160 – 80

  10 Kuningan, logam campur Cu 80 – 20

  5 Aluminium, tembaga

  P P P

  Diameter ₂ = 5 = ₂ 10 = ₂

  30

  penetrator D

  D D D

  (mm) Gaya (kg)

  2,5 31,25 62,5 187,5 5 125 250 750 10 500 1000 3000 Sumber : Setyahandana B : Materi Kuliah Bahan Teknik Manufaktur, hal 54. c. Pengamatan Struktur Mikro Pengamatan struktur mikro dilakukan dengan tujuan untuk mempelajari sifat-sifat logam dan perlakuan panas dengan mikroskop, serta memeriksa struktur logam. Bila cahaya yang dipantulkan masuk ke dalam lensa mikroskop metal, permukaan akan tampak terlihat dengan jelas. Bila berkas dipantulkan dan tidak mengenai lensa, daerah itu akan tampak hitam.

  Batas butir akan tampak seperti mengelilingi setiap butir dan cahaya tidak dipantulkan ke dalam lensa. Jadi batas butir tampak seperti garis-garis hitam Pada gambar berikut akan tampak arah pemantulan cahaya.

  A- Contoh sedang diamati; B- Contoh di okuler

Gambar 2.6 Pemantulan cahaya pada benda Sumber : Avner, S.H., Introduction to Physical Metalurgy, McGraw Hill, Tokyo, Japan.

  d. Pengamatan Bentuk Patahan Pengamatan ini mengamati bentuk patahan dari benda uji akibat pengujian tarik. Benda uji memperlihatkan beberapa jenis patahan yang berbeda-beda. Jenis perpatahan yang umum adalah patah getas dan patah ulet (liat). Pada Gambar 2.7 memperlihatkan beberapa jenis patahan akibat tegangan tarik yang terjadi pada logam. Patah getas (Gambar 2.7 a) ditandai oleh adanya pemisahan berarah tegak lurus tehadap tegangan tariknya. Patah liat akibat kristal-kristal tunggal logam yang mengalami slip pada bidang dasar yang berurutan sampai akhirnya terpisahkan akibat tegangan geser ditunjukkan gambar 2.7 b. Gambar 2.7 c menunjukkan benda uji polikristal dari logam yang sangat liat sedangkan pada

Gambar 2.7 d menunjukkan perpatahan dari benda uji yang cukup liat.Gambar 2.7 Jenis-jenis perpatahan pada logam akibat beban tarik sesumbu.

  Sumber : Dieter,G.E.: Metalurgi Mekanik, hal 243

BAB III METODE PENELITIAN

3.1 Skema Penelitian

  Persiapan Bahan Uji Komposisi

  Pembuatan benda uji Spesimen awal Spesimen terkorosi Spesimen terkorosi Spesimen terkorosi sebelum korosi 2 bulan 4 bulan 6 bulan

  Pengujian bahan :

  1. Uji tarik

  2. Uji kekerasan

  3. Struktur mikro

  4. Pengamatan bentuk patahan Hasil Penelitian

  Dan Pembahasan Kesimpulan

  3.2 Persiapan Bahan

  Penelitian ini menggunakan plat baja siku yang banyak dijumpai di pasaran. Komposisi kimia yang terkandung dari baja siku dapat dilihat dalam lampiran 13.

  3.3 Pembuatan Benda Uji

  Sebelum penelitian dimulai, plat baja siku tersebut dibuat benda uji sesuai dengan ukuran-ukuran standart seperti pada Gambar 3.3 dan pembuatan spesimen menggunakan mesin sekrap, terlihat pada Gambar 3.2.