Efek korosi pada sambungan las baja karbon rendah - USD Repository
EFEK KOROSI PADA SAMBUNGAN LAS
BAJA KARBON RENDAH
Tugas AkhirDiajukan untuk memenuhi salah satu syarat memperoleh gelar Sarjana Teknik Jurusan Teknik Mesin
Diajukan oleh :
NALSALI FRISKO BANGUN NIM : 045214049
PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN
JURUSAN TEKNIK MESIN
FALKUTAS SAINS DAN TEKNOLOGI
UNIVERSITAS SANATA DHARMA
YOGYAKARTA
2008
THE EFFECT OF CORROSION ON WELDED JOINT
OF LOW CARBON STEEL
Final Project
Presented as partitial fulfilment of the requirement as to obtain the Sarjana Teknik degree in Mechanical Engineering by
NALSALI FRISKO BANGUN
Student Number : 045214049
MECHANICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM
MECHANICAL ENGINEERING DEPARTEMENT
SAINS AND TECHNOLOGY FACULTY
SANATA DHARMA
YOGYAKARTA
2008
PERNYATAAN KEASLIAN KARYA
Dengan ini saya menyatakan bahwa dalam tugas Tugas Akhir ini tidak terdapat karya yang pernah diajukan untuk memperoleh gelar kesarjanaan di suatu perguruan tinggi, dan sepanjang pengetahuan saya tidak terdapat karya atau pendapat yang pernah ditulis atau diterbitkan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis diacu dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka.
Yogyakarta, Juli 2008 Penulis
INTISARI
Berdasarkan masalah yang ditimbulakan akibat korosi, maka dilakukan penelitian untuk mengetahui efek korosi pada sambungan las-lasan plat baja karbon rendah. Untuk mengetahui efek korosinya dilakukan pengujian material berupa uji tarik Disamping itu pula penelitian ini juga ingin mengetahui laju korosi pada plat baja karbon rendah.
Proses pengkorosian dilakukan dengan meletakkan spesimen uji pada lingkungan sekitar pantai yang berjarak 200m dari bibir pantai. Spesimen yang akan dikorosi dibagi dalam 3 bagian, yaitu spesimen terkorosi 1 bulan (30hari), spesimen terkorosi 2 bulan (60 hari), dan spesimen terkorosi 3 bulan (90 hari).
Setelah dilakukan penelitian berupa uji tarik terhadap material, ternyata korosi memberi efek yaitu menurunnya kekuatan tarik material las-lasan akibat korosi. Rata-rata besar penurunan kekuatan tarik yaitu 32,2 % per bulan, dan laju korosinya meningkat yaitu sebesar 82,2 % per bulan.
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur kepada Tuhan Yang Maha Esa atas segala rahmat dan karuniaNya, sehingga tugas akhir ini dapat terselesaikan. Tugas akhir ini adalah sebagian persyaratan untuk mencapai derajat sarjana S-1 program studi Teknik Mesin, Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Sanata Dharma.
Penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir dalam judul “Efek Korosi Pada Kekuatan Sambungan Las Baja Karbon Rendah“ ini karena adanya bantuan dan kerjasama dari berbagai pihak. Pada kesempatan ini perkenankan penulis mengucapkan terima kasih kepada:
1. Ir. Greg. Heliarko, S.J, S.S, B.S.T., M.A., M.Sc. Dekan Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma.
2. Bapak Budi Sugiarto S.T, M.T., Ketua Program studi Teknik Mesin.
3. Bapak Budi Setyahandana, S.T., M.T., Dosen Pembimbing tugas akhir yang telah memberikan bimbingan dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini.
4. Bapak Wibowo Kusbandono S.T, M.T., Dosen Pembimbing Akademik.
5. Segenap Dosen di Jurusan Teknik Mesin, yang telah membimbing penulis selama kuliah di Universitas Sanata Dharma.
6. Kepala Laboratorium dan Laboran Jurusan Teknik Mesin Universitas Sanata Dharma yang telah memberikan ijin untuk menggunakan fasilitas yang telah dipergunakan dalam penelitian ini.
7. Keluarga penulis yang memberi doa, dorongan mental dan semangat kepada penulis.
8. Lina yang selalu memberi bantuan semangat dan dorongan dalam menyusun Tugas Akhir ini.
9. Semua rekan-rekan mahasiswa TM 2004.
10. Semua pihak yang telah membantu penyelesaian Tugas Akhir ini.
Semoga naskah ini berguna bagi mahasiswa Teknik Mesin dan pembaca lainnya. Jika terdapat kesalahan dalam penulisan naskah ini, penulis memohon dengan sangat kritik dan saran guna menyempurnakan isi naskah ini.
Yogyakarta, Juli 2008 Penulis
DAFTAR ISI
Halaman judul..................................................................................................... i
Title page.............................................................................................................. ii
Pengesahan .......................................................................................................... iii
Pernyataan ........................................................................................................... v
Intisari .................................................................................................................. vi
Kata pengantar................................................................................................. .. vii
Daftar isi............................................................................................................... ix
Daftar gambar .................................................................................................. ..xiii
Daftar tabel ......................................................................................................... xvi
BAB I PENDAHULUAN.......................................................................... 1
1.1 Latar belakang masalah ............................................................... 1
1.2 Tujuan penelitian.......................................................................... 1
1.3 Batasan masalah ........................................................................... 2
1.4 Sistematika penulisan................................................................... 2
BAB II DASAR TEORI ............................................................................. 4
2.1 Klasifikasai besi dan baja............................................................. 4
2.1.1 Besi ......................................................................................... 4
2.1.2 Baja.......................................................................................... 5
2.2 Sifat-sifat baja .............................................................................. 7
2.3 Korosi secara umum..................................................................... 8
2.3.1 Korosi pada logam.................................................................. 8
2.3.2 Jenis-jenis korosi ................................................................... 9
2.4 Klasifikasi pengelasan.................................................................. 17
2.4.1 Fusion welding ...................................................................... 18
2.4.2 Solid-state welding ................................................................ 18
2.4.3 Tipe-tipe las ........................................................................... 19
2.5 Pengelasan oxy-acetilen ............................................................... 19
2.6 Analisa-statistik data eksperimen................................................. 21
BAB III METODE PENELITIAN ............................................................. 23
3.1 Bagan alir penelitian .................................................................... 23
3.2 Persiapan bahan............................................................................ 24
3.3 Pembuatan spesimen .................................................................... 24
3.4 Peralatan yang digunakan ............................................................ 27
3.5 Pengujian spesimen ...................................................................... 29
3.5.1 Pengukuran berat ................................................................... 29
3.5.2 Pengujian tarik....................................................................... 29
3.6 Analisis hasil ................................................................................ 29
BAB IV HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN ........................... 30
4.1 Data hasil penelitian uji tarik ....................................................... 30
4.1.1 Spesimen mula-mula tanpa las.......................................... 32
4.1.2 Spesimen mula-mula las ................................................... 34
4.1.3 Spesimen las terkorosi 1 bulan (30 hari)........................... 34
4.4.1 Berdasarkan pengujian tarik .............................................. 48
4.4.2.2 Spesimen las terkorosi 2 bulan (60 hari) ...................... 57
4.4.2.1 Spesimen las terkorosi 1 bulan (30 hari) ...................... 56
4.4.2 Berdasarkan laju korosi ...................................................... 56
4.4.1.5 Spesimen las terkorosi 3 bulan ..................................... 53
4.4.1.4 Spesimen lasterkorosi 2 bulan ...................................... 52
4.4.1.3 Spesimen las terkorosi 1 bulan ..................................... 50
4.4.1.2 Spesimen mula-mula las............................................... 49
4.4.1.1 Spesimen mula-mula tanpa las ..................................... 48
4.4 Analisa-statistik data eksperimen................................................. 47
4.1.4 Spesimen las terkorosi 2 bulan (60 hari)........................... 35
4.3.3 Korosi 3 bulan (90 hari)..................................................... 46
4.3.2 Korosi 2 bulan (60 hari)..................................................... 45
4.3.1 Korosi 1 bulan (30 hari)..................................................... 45
4.3 Perhitungan laju korosi ................................................................ 45
4.2.2 Perhitungan luas spesimen................................................. 40
4.2.1 Perhitungan laju korosi dengan perubahan berat spesimen ................................................................... 39
4.2 Laju korosi ................................................................................... 39
4.1.5 Spesimen las terkorosi 3 bulan (90 hari)........................... 36
4.4.2.3 Spesimen las terkorosi 3 bulan (90 hari) ...................... 58
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ..................................................... 59
5.1 Kesimpulan ................................................................................. 59
5.2 Saran ............................................................................................ 61
Daftar pustaka..................................................................................................... 62
Lampiran
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Ilustrasi uniform corrosion ................................................................ 10Gambar 2.2 Contoh uniform corrosion ................................................................. 10Gambar 2.3 Ilustrasi pitting corrosion .................................................................. 11Gambar 2.4 Contoh akibat pitting corrosion......................................................... 12Gambar 2.5 Ilustrasi crevice corrosion ................................................................. 13Gambar 2.6 Contoh benda akibat crevice corrosion ............................................. 13Gambar 2.7 Ilustrasi strees corrosion cracking ..................................................... 14Gambar 2.8 Contoh benda akibat mengalami strees corossion cracking.............. 14Gambar 2.9 Ilustrasi korosi akibat batas butir ...................................................... 15Gambar 2.10 Contoh gambar intergranular corrosion .......................................... 15Gambar 2.11 Ilustrasi korosi antara dua logam .................................................... 16Gambar 2.12 Contoh benda yang mengalami galvanic corrosion ........................ 16Gambar 2.13 Tipe-tipe las .................................................................................... 19Gambar 2.14 Perlengkapan pengelasan oxy-acetilen ........................................... 20Gambar 2.15 Pekerja yang sedang memotong plat tebal ...................................... 21Gambar 3.1 Diagram alir penelitian...................................................................... 23Gambar 3.2 Mesin gerinda ................................................................................... 24Gambar 3.3 Spesimen uji tarik ............................................................................. 25Gambar 3.4 Ukuran spesimen .............................................................................. 25Gambar 3.5 Kampuh V ........................................................................................ 26Gambar 3.6 Tempat peletakan spesimen yang mendapat perlakuan korosi ......... 26Gambar 3.7 Posisi peletakan spesimen terkorosi ................................................. 27Gambar 3.8 Mesin sekrap .................................................................................... 27Gambar 3.9 Mesin uji tarik .................................................................................. 28Gambar 3.10 Timbangan digital .......................................................................... 28Gambar 4.1 Spesimen mula-mula tanpa las ......................................................... 30Gambar 4.2 Spesimen mula-mula las ................................................................... 30Gambar 4.3 Spesimen las terkorosi 1 bulan ......................................................... 31Gambar 4.4 Spesimen las terkorosi 2 bulan ......................................................... 31Gambar 4.5 Spesimen las terkorosi 3 bulan ......................................................... 32Gambar 4.6 Penampang patahan spesimen mula-mula tanpa las ......................... 33Gambar 4.7 Penampang patahan spesimen mula-mula las ................................... 34Gambar 4.8 Penampang patahan spesimen mula-mula las terkorosi 1 bulan ....... 35Gambar 4.9 Penampang patahan spesimen mula-mula las terkorosi 2 bulan ....... 36Gambar 4.10 Penampang patahan spesimen mula-mula las terkorosi 3 bulan ..... 37Gambar 4.11 Grafik rata-rata kekuatan tarik ....................................................... 37Gambar 4.12 Gambar spesimen secara keseluruhan ............................................ 40Gambar 4.13 Gambar potongan spesimen ........................................................... 41Gambar 4.14 Gambar potongan spesimen ........................................................... 41Gambar 4.15 Gambar potongan spesimen ........................................................... 42Gambar 4.16 Gambar potongan spesimen ........................................................... 43Gambar 4.17 Gambar potongan spesimen ........................................................... 43Gambar 4.18 Gambar potongan spesimen ........................................................... 44Gambar 4.19 Gambar potongan spesimen ........................................................... 44Gambar 4.20 Grafik rata-rata laju korosi ............................................................. 47Gambar 4.21 Grafik kekuatan tarik rata-rata setelah melalui perhitungan deviasi standar tak doyong ......................................................................... 55Gambar 4.22 Grafik rata-rata laju korosi setelah melalui perhitungan analisis standar deviasi tak-doyong ............................................................. 60
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Tabel potensial reduksi standar ............................................................ 16Tabel 4.1 Data hasil uji tarik mpesimen mula-mula tanpa las .............................. 33Tabel 4.2 Data hasil uji tarik spesimen mula-mula las ......................................... 34Tabel 4.3 Data hasil uji tarik spesimen las terkorosi 1 bulan ............................... 35Tabel 4.4 Data hasil uji tarik spesimen las terkorosi 2 bulan................................ 36Tabel 4.5 Data hasil uji tarik spesimen las tekorosi 3 bulan ................................ 37Tabel 4.6 Laju korosi 1 bulan .............................................................................. 45Tabel 4.7 Laju korosi 2 bulan .............................................................................. 46Tabel 4.8 Laju korosi 3 bulan .............................................................................. 46Tabel 4.9 Tabel hasil analisis deviasi standar tak-doyong spesimen mula-mula tanpa las ................................................................................................ 49Tabel 4.10 Tabel hasil analisis deviasi standar tak-doyong spesimen mula-mula las........................................................................................................ 50Tabel 4.11 Tabel hasil analisis deviasi standar tak-doyong spesimen las terkorosi 1 bulan ............................................................................................... 51Tabel 4.12 Tabel hasil analisis deviasi standar tak-doyong spesimen las terkorosi 2 bulan ................................................................................................ 53Tabel 4.13 Tabel hasil analisis deviasi standar tak-doyong spesimen las terkorosi 3 bulan ................................................................................................ 54Tabel 4.14 Tabel hasil analisis deviasi standar tak-doyong laju korosi 1 bulan ... 57Tabel 4.15 Tabel hasil analisis deviasi standar tak-doyong laju korosi 2 bulan ... 58Tabel 4.16 Tabel hasil analisis deviasi standar tak-doyong laju korosi 3 bulan ... 59BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang Masalah
Semakin pesatnya perkembangan teknologi dewasa ini khususnya di bidang industri, mengakibatkan banyak pula komponen-komponen logam yang dibutuhkan. Komponen-komponen logam yang dibutuhkan tersebut, tentunya harus memiliki sifat-sifat tertentu pula. Oleh karena itu, banyak logam-logam yang komposisinya dimodifikasi, dan ada pula yang diberi perlakuan tertentu guna mendapat sifat logam yang dikehendaki.
Namun, logam juga banyak memiliki kekurangan. Sebagai contoh, logam yang berada di lingkungan sekitar pantai. Logam jenis apapun pasti akan terkorosi/berkarat. Hanya saja yang membedakan cepat tidaknya logam tersebut terkorosi karena faktor jarak dari pantai, kecepatan angin, atau suhu. Hal ini justru nantinya akan menimbulkan berbagai masalah. Maka dari itu, penulis ingin mengetahui laju efek laju korosi pada sambungan las (dalam hal ini baja karbon rendah) di lingkungan sekitar pantai.
1.2 Tujuan Penelitian
Tujuan penelitian ini adalah : 1) Untuk mengetahui efek korosi pada kekuatan sambungan las baja karbon rendah.
1
2) Untuk mengetahui laju korosi logam (baja karbon rendah) di lingkungan sekitar pantai.
1.3 Batasan Masalah
Judul dari Tugas Akhir yang penulis susun sebenarnya bisa mencakup permasalahan yang luas. Oleh karena itu, agar pembahasannya tidak terlalu banyak dan lebih terarah, maka penulis memberikan batasan permasalahan sebagai berikut :
1. Bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah plat baja karbon rendah dengan ukuran ketebalan 2 mm.
2. Jenis pengelasan menggunakan las oxy-acetilen (karbit).
3. Pengamatan yang dilakukan : a. Uji tarik.
b. Pengukuran berat benda uji.
1.4 Sistematika Penulisan
Penulisan Tugas Akhir ini akan dibagi dalam beberapa bagian, yaitu :
1. Bab I membahas mengenai latar belakang penelitian, tujuan penelitian, batasan masalah, dan sistematika penulisan.
2. Bab II membahas mengenai tinjauan pustaka yang berisi klasifikasi besi dan baja, sifat-sifat baja, pengaruh unsur spesifik pada baja, pengujian bahan, perlakuan panas, korosi pada logam, pengelasan secara umum, pengelasan oxy-acetilen (karbit).
2
3. Bab III membahas mengenai metode penelitian yang berisi bagan alir penelitian, persiapan bahan, pembuatan spesimen, peralatan yang digunakan, pengujian spesimen, analisis hasil.
4. Bab IV membahas mengenai hasil penelitian dan pembahasan yang berisi data dan perhitungan laju korosi serta uji tarik.
5. Bab V membahas mengenai kesimpulan yang diambil dari perhitungan dan data yang ada, serta saran-saran yang diajukan oleh penulis.
3
BAB II DASAR TEORI 2.1. Klasifikasi Besi dan Baja. Besi dan baja adalah bahan yang banyak dipakai sebagai bahan
industri yang merupakan sumber yang sangat besar. Hal ini disebabkan karena sifatnya yang sangat bervariasi, mulai dari sifat yang paling lunak, hingga sifat yang paling keras dan tajam untuk pisau potong. Besi dapat dibentuk dalam bentuk apapun melalui pengecoran, pengelasan, ekstrusi, rolling dan lain sebagainya.
2.1.1. Besi.
Besi merupakan elemen logam penyusun utama pada baja. Besi berasal dari biji besi yang dileburkan. Komposisi biji besi berbeda-beda antara sumber yang satu dengan sumber yang lainnya. Ada yang berupa karang yang keras sekali, ada yang berupa butiran-butiran kecil, ada pula yang berupa tanah yang gembur dengan warna yang bevariasi dari hitam sampai merah bata.
Besi merupakan suatu komposisi kimia yang pada umumnya banyak mengandung bahan oksida besi magnetit, hematit dan limonit.
Jenis magnetit adalah yang paling banyak kandungan besinya yaitu sekitar 65%. Magnetit adalah ferrosoferic oxide (Fe O ) warnanya hitam, padat
3
4
dan bermagnet kuat. Hematit adalah ferric oxide (Fe
2 O 3 ) warnanya merah coklat, dengan kadar belerang dan phospornya yang rendah. Limonit adalah biji besi yang kandungan besinya sedikit, sekitar 20%.
2.1.2. Baja.
Walaupun baja dapat didefinisikan sebagai campuran karbon dan besi, tetapi perlu diketahui pula bahwa tidak ada satu jenis baja pun yang hanya terdiri dari dua elemen tersebut. Karena proses pembuatan dan sifat- sifat alamiah dari bahan-bahan mentah yang digunakan, semua baja mengandung bahan-bahan lain yang tidak murni dalam jumlah kecil yang bervariasi, seperti phospor, belerang, mangan, dan silikon. Kotoran- kotoran ini tidak mungkin dapat dihilangkan seluruhnya dari logam.
Untuk mendapatkan baja, harus dilakukan serangkaian proses peleburan bijih besi yang merupakan hasil tambang yang dilebur dalam dapur tinggi untuk mendapatkan besi mentah (pig iron). Besi mentah hasil dapur tinggi masih mengandung unsur-unsur C, Si, Mn, P dan S dengan jumlah yang cukup besar. Kandungan-kandungan unsur tersebut perlu dikurangi agar diperoleh baja yang sesuai dengan keinginan. Proses pembuatan baja dapat diartikan sebagai proses yang bertujuan untuk mengurangi kadar C, Si, Mn, P, dan S dari besi mentah melalui proses oksidasi peleburan.
Berdasarkan kadar karbon, baja dibagi menjadi 3, yaitu: a. Baja karbon rendah (0 - 0,3% C).
Semakin sedikit unsur karbon yang ada maka semakin mendekati sifat besi murni. Baja karbon rendah memiliki kekuatan tarik yang rendah, serta lunak. Baja ini mudah dikerjakan menggunakan mesin dan mampu lasnya baik.
b. Baja karbon sedang (0,3% - 0,6% C).
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. Sifatnya dapat ditempa/tekuk c. Baja karbon tinggi (0,6% - 1,4% C).
Memiliki sifat keras dan getas sehingga sulit untuk ditempa. Maka untuk mengurangi sifat kegetasannya dapat dilakukan dengan proses tempering.
AISI (American Iron and Steel Institute) dan SAE (Society 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.
2.2 Sifat-Sifat Baja.
1. Malleability / mampu tempa.
Adalah kemampuan suatu logam untuk dapat dengan mudah dibentuk, baik dalam keadaan dingin maupun panas tanpa terjadi retak (misal menggunakan hammer / palu atau dirol).
2. Ductility / ulet.
Adalah kemampuan suatu logam untuk dapat menahan beban dalam keadaan dingin tanpa terjadi keretakan.
3. Toughness / ketangguhan.
Adalah kemampuan suatu logam untuk dibengkokkan beberapa kali tanpa mengalami retak.
4. Hardness / kekerasan.
Adalah kemampuan suatu logam untuk dapat menahan penetrasi logam lain.
5. Strength / kekuatan.
Adalah kemampuan suatu logam untuk dapat menahan gaya yang bekerja atau kemampuan untuk menahan deformasi.
6. Weldability / mampu las.
Adalah kemampuan suatu logam untuk dapat mudah dilas, baik menggunakan las listrik, karbit, atau gas.
7. Corrosion resistance / tahan korosi.
Adalah kemampuan suatu logam untuk dapat menahan korosi atau karat akibat kelembaban udara, zat-zat kimia, dan lain-lain.
8. Machinability / mampu mesin.
Adalah kemampuan suatu logam untuk dapat dikerjakan dengan mesin (misal mesin bubut, frais, dan lain-lain).
9. Elasticity / kelenturan.
Adalah kemampuan suatu logam untuk kembali ke bentuk semula tanpa mengalami deformasi plastis yang permanen.
10. Britlleness / kerapuhan.
Adalah sifat logam yang mudah retak dan pecah. Sifat ini berhubungan dengan kekerasan dan merupakan kebalikan dari ductility.
2.3. Korosi Secara Umum.
Korosi dapat didefinisikan sebagai penurunan mutu logam karena adanya reaksi elektrokimia dengan lingkungan. Secara awam, korosi dikenal sebagai karat. Korosi dapat terjadi pada logam karena kebanyakan logam ditemukan di alam dalam bentuk oksida, sehingga logam cenderung kembali ke keadaan awal pada saat ditemukan.
2.3.1. Korosi Pada Logam.
Pada umumnya korosi dapat menyebabkan beberapa masalah, seperti :
1. Terbentuknya lubang-lubang kecil/halus pada tangki dan pipa-pipa sehingga menyebabkan kebocoran cairan ataupun gas.
2. Menurunnya kekuatan material yang disebabkan penyusutan/pengurangan ketebalan material yang mengakibatkan terjadinya retak, bengkok, patah dan sebagainya.
3. Penampilan permukaan material menjadi tidak menarik disebabkan kerak karat ataupun lubang-lubang.
4. Terbentuknya karat-karat yang mungkin mengkontaminasi zat atau material lainnya. Hal ini sangat dihindari khususnya pada proses produksi makanan. Faktor-faktor yang dapat mempengaruhi terjadinya korosi dapat dikelompokkan menjadi dua bagian, yaitu :
1. Faktor bahan/logam itu sendiri.
2. Faktor lingkungan atau disebut juga faktor luar. Banyak media yang dapat menjadi penyebab korosi, seperti udara, cairan/larutan yang bersifat asam/basa, gas-gas (misal gas asap hasil buangan ruang bakar atau reaksi kimia lainnya), logam yang berlainan jenis dan saling berhubungan dan sebagainya.
2.3.2. Jenis-Jenis Korosi.
Secara umum korosi dapat dikategorikan sbb. : 1. Uniform Corrosion.
2. Pitting Corrosion.
3. Crevice Corrosion.
4. Stress Corrosion Cracking.
5. Intergranular Corrosion.
6. Galvanic Corrosion.
1. Uniform Corrosion.
Uniform corrosion menyebabkan kerusakan pada permukaan logam secara merata di seluruh permukaan logam yang berhadapan dengan lingkungan pengkorosi, seperti terlihat pada gambar 2.1.
Gambar 2.1 Ilustrasi korosi uniform yang menyebabkan berkurangnya dimensi permukaan benda secara merata.Gambar 2.2 Contoh korosi uniform.2. Pitting Corrosion.
Korosi yang berbentuk lubang-lubang kecil dan biasanya terjadi di lingkungan air laut. Pitting corrosion ini awalnya terlihat kecil dipermukaan logam, tetapi semakin membesar pada bagian dalam. Seperti yang tersaji pada gambar 2.3. Korosi ini terjadi pada beberapa kondisi lingkungan dengan PH rendah, temperature moderat, serta konsentrasi klorida yang cukup tinggi (misal NaCl atau garam di air laut). Pada konsentrasi klorida yang cukup tinggi, ion-ion klorida merusak permukaan logam terutama permukaan yang cacat. Timbulnya cacat ini dapat disebabkan oleh retak-retak kecil akibat penggerindaan, pengelasan, dan proses permesinan lainnya. Pada industri petrokimia, korosi ini sangat berbahaya karena menyerang permukaan dan penampakan visualnya sangat kecil, sehingga sulit untuk diatasi dan dicegah terutama pada pipa- pipa bertekanan tinggi.
Satu hal yang menyebabkan pitting corrosion sangat serius ketika lubang kecil terbentuk, maka lubang ini akan terus cenderung berkembang (lebih besar dan dalam) sehingga dapat menyebabkan kegagalan suatu komponen logam secara tiba-tiba.
Gambar 2.3 IIustrasi pitting corrosion.Gambar 2.4 Contoh akibat pitting corrosion.3 Crevice Corrosion.
Adalah korosi yang terjadi secara lokal didalam sela-sela antara logam dan permukaan logam yang terlindungi, dimana udara didalamnya tidak bisa keluar. Sering terjadi akibat desain konstruksi peralatan yang tidak memungkinkan terjadinya oksidasi misal celah antara gasket/packing, celah yang terbentuk akibat pengelasan yang tidak sempurna, celah antara dua atau lebih lapisan metal, celah antara mur/baut dsb. Peristiwa korosi ini terjadi di daerah yang sangat sempit (celah, sudut, takik dsb) seperti disajikan pada gambar 2.5.
Gambar 2.5 Ilustrasi crevice corrosion yang menyerang saat 2 material bertemu dan membentuk celah sempit, sehingga terjadi perbedaan kandungan oksigen yang menyebabkan korosi.Gambar 2.6 Contoh benda akibat crevice corrosion.4 Stress Corrosion Cracking
Dalam kondisi kombinasi antara tegangan (baik torsion, compressive maupun thermal) dan lingkungan yang korosif maka logam akan cenderung lebih cepat mengalami korosi. Karat yang mengakibatkan berkurangnya penampang luas efektif permukaan logam menyebabkan tegangan kerja (working Strees) pada logam akan bertambah besar. Ilustrasi dari korosi ini dapat dilihat pada gambar 2.7.
Korosi ini akan meningkat jika bagian yang mengalami stress berada di lingkungan dengan kadar klorida cukup tinggi seperti air laut. Pada beberapa kasus, korosi ini dapat dikurangi dengan cara meng-annealing logam setelah selesai proses permesinan, sehingga dapat mengurangi tegangan pada permukaan logam.
Gambar 2.7 Ilustrasi stress corrosion cracking akibat adanya tegangan sisa dan lingkungan korosif.Gambar 2.8 Contoh benda akibat mengalami stress corrosion cracking.5 Intergranular Corrosion.
Terjadi pada daerah batas butir akibat adanya endapan atau senyawa lain. Hal ini disebabkan karena ketidaksempurnaan mikrostruktur logam.
Gambar 2.9 Ilustrasi korosi pada butir akibat terjadinya sensitasi krom (Cr).Gambar 2.10 Contoh gambar intergranular corrosion.6 Galvanic Corrosion.
Galvanic corrosion terjadi karena adanya 2 logam yang tak sejenis tersambung. Misalnya baut dengan mur, paku keling/rivet dengan bodi tangki, hasil welding dengan benda kerja dll. Mekanisme ini disebakan satu material berfungsi sebagai anoda dan yang lainnya sebagai katoda sehingga terbentuk jembatan elektrokimia, seperti yang tersaji pada
gambar 2.11. Akibat adanya hubungan elektrik tersebut, maka logam yang bersifat anoda akan lebih mudah terkorosi.Galvanic corrosion ini tergantung pada perbedaan potensial relatif antara logam-logam atau dapat pula disebut perbedaan deret galvanik.
- e
- 1,68
-
+ 1,2- 2e
-
+ 0,85- 2e
- e
- 0,8
-
+ 0,34- 2e
- 2e
-
PB
2H
Zn
3+
Cr
2+
Fe
2+
Ni
2+
Sn
2+
2+
Cu
Ag
2+
Hg
2+
Pt
Au
Tabel 2.1 Tabel potensial reduksi standard (deret elektrokimia/galvanik) reaksi elektroda E (volt)Gambar 2.12 Contoh benda yang mengalami galvanic corrosionGambar 2.11 Ilustrasi terjadinya korosi antara dua logam yang berbeda jenis keaktifannya (logam A dan B).-
- 0,13- 2e
-
- 0,14- 2e
-
- 0,25- 2e
-
- 0,44- 2e
-
- 0,71- 3e
2+
-
- 0,76- 2e
- 3+
Al + 3e - 1,67
- 2+
- Mg 2e - 2,34
- 2+
Na + 2e - 2,71
- 2+
Ca + 2e - 2,87
K + e - 2,92 2.4 Klasifikasi Pengelasan.
Berdasarkan definisi dari Deutche Industrie Normen (DIN) las adalah ikatan metalurgi pada sambungan logam atau logam paduan yang dilaksanakan dalam keadaan lumer atau cair. Dalam proses penyambungan ini adakalanya disertai dengan tekanan dan material tambahan (filler metal). Ditinjau dari sumber panasnya, pengelasan dapat dibedakan kedalam tiga kelompok, yaitu :
1. Mekanik.
2. Listrik.
3. Kimia. Sedangkan menurut cara pengelasan dibedakan kedalam dua bagian besar, yaitu :
1. Pengelasan dengan menggunakan panas untuk mencairkan logam (fusion Welding)
2. Pengelasan dengan menggunakan gabungan antara panas dan tekanan (solid-state Welding)
2.4.1. Fusion Welding
Merupakan proses penyambungan logam dengan cara mencairkan logam yang tersambung. Biasanya menggunakan logam penambah (filler metal) untuk memudahkan proses penyambungan. Jenis-jenis fusion welding diantaranya :
- Arc Welding (AW).
- Resistance Welding (RW).
- Oxyfuel Gas Welding (OFW).
2.4.2. Solid-state Welding.
Merupakan proses penyambungan logam dengan cara penekanan atau gabungan antara panas dan tekan. Jika menggunakan panas, maka suhu yang pakai selama proses penyambungan dibawah titik cair logam yang akan disambung. Solid-state Welding biasanya tidak menggukana logam penambah (filler metal). Jenis-jenis solid-state welding diantaranya : • Diffusion Welding (DFW).
- Forge Welding.
- Firction Welding (FRW).
- Cold Welding (CW).
- Roll Welding (ROW).
- Hot Presure Welding (HPW).
- Explosion Welding (EXW).
- Ultrasonic Welding (USW).
2.4.3. Tipe-tipe las.
Ada lima tipe dasar pengelasan dalam menyambung dua bagian logam, diantaranya : a) Butt joint.
b) Corner joint.
c) Edge joint.
d) Lap joint.
e) Tee joint.
.
Gambar 2.13. Tipe-tipe las 2.5. Pengelasan Oxy-Acetilen.Las Oxy-acetilen termasuk kedalam las fusion welding yaitu oxyfuel gas welding (OFW). Las oxy-acetilen merupakan proses pengelasan yang menggunakan campuran oksigen dan gas acetilen untuk menghasilakan api sebagai sumber panas yang dipakai untuk mencairkan benda kerja.
Oksigen dan gas acetilen dicampur dalam suatu alat dengan komposisi tertentu sehingga api yang dihasilkan dapat mencapai suhu yang diinginkan. Api tersebut berada pada moncong alat pembakar sehingga dapat diarahkan secara efektif kearah bagian benda kerja yang akan disambung. Hanya sebagaian kecil (bagian ujung) benda kerja yang mencair dan menyatu sehingga membeku membentuk sambungan.
Acetylene (sering disebut karbit) merupakan gas yang tidak berwarna yang di dalamnya hanya terkandung hydrogen (7,7%) dan karbon (92,3%).
Gas ini berbau keras atau menyolok bila bertemu dengan udara. Sehingga gas acetilen mudah sekali terbakar.
Keuntungan proses las ini adalah dapat memotong benda kerja yang tebal, pengelas dapat dengan mudah mengontrol panas yang akan masuk ke benda kerja. Keenceran cairan logam penambah pun juga dapat dikendalikan. Disamping itu peralatannya pun relatif murah dan dapat dibawa kemana-mana. Keterbatasanya adalah tidak dapat mengelas benda kerja yang tebal,
Gambar 2.14 perlengkapan pengelasan oxy-acetilen.Gambar 2.15 pekerja yang sedang memotong plat tebal menggunakan las oxy-acetilene.2.6. Analisa-Statisik Data Eksperimen
Bila kita membuat seperangkat bacaan dari instrumen, bacaan-bacaan itu mungkin agak berbeda satu sama lain, dan pelaku eksperimen biasanya lebih memperhatikan purata atau pukul rata (mean) seluruh bacaan itu. Jika setiap bacaan ditandai xi dan ada n bacaan, maka purata aritmetik (aritmetic mean)
n
1 X xi =
adalah : m
∑ n i
1 = Deviasi atau penyimpangan (deviation) d dari masing-masing bacaan i
didefinisikan sebagai :
d x x = − i i m
Deviasi standar (standard deviation ) atau deviasi akar purata kuadrat (root mean square deviation) didefinisikan sebagai : 1 /
2 n
⎡ 1 ⎤ ( x x ) σ = − i m
∑ ⎢ ⎥ n i = n
⎣ ⎦
2 Sedangkan pangkat-dua deviasi standar σ disebut varians atau lainan
(variance). Besaran ini kadang-kadang dinamakan deviasi standar populasi
(populatoin standard deviation) atau deviasi standar doyong (biased standard
deviation). Dimana standar deviasi ini dipakai untuk perangkat data yang
jumlahnya besar.Sering dalam berbagai situasi, kita tidak dapat mengumpulkan data dalam jumlah yang cukup yang diperlukan untuk memberikan gambaran suatu keadaan yang sebenarnya. Pada umumnya diperlukan sedikitnya 20 pengukuran untuk mendapat taksiran yang dapat diandalkan mengenai deviasi standar dan validitas umum data. Untuk perangkat data yang jumlahnya kecil, biasanya didefinisikan sebagai deviasi standar tak-doyong (unbiased standard deviation) atau deviasi
standar sampel (sample standard deviation) sebagai : 1 /
2 n
⎡ 2 ⎤ x x
− ( ) i m
⎢ ∑ ⎥ i = i
⎢ ⎥ σ = n
- ⎢ ⎥ ⎣ ⎦
1 ⎢ ⎥
BAB III METODE PENELITIAN
3.1. Bagan Alir penelitian
Persiapan bahan (baja plat karbon rendah) Pembuatan spesimen
Mula- Las terkorosi Las terkorosi Las terkorosi Mula-mula mula las 1 bulan 2 bulan 3 bulan tanpa las
Pengambilan data (uji tarik dan ditimbang) Hasil penelitian dan pembahasan
Kesimpulan & Saran
Gambar 3.1 Diagram alir penelitian.
3.2. Persiapan Bahan
Penelitian ini menggunakan plat baja karbon rendah dengan ukuran ketebalan 2 mm yang banyak dijumpai di pasaran.
3.3. Pembuatan Spesimen
Sebelum penelitian dimulai, terlabih dahulu plat baja tersebut dibuat spesimen sesuai dengan ukuran-ukuran standar seperti pada Gambar 3.3 dan pembuatan spesimen menggunakan mesin gerinda untuk memotong, terlihat pada Gambar 3.2.
Gambar 3.2 Mesin Gerinda. Kemudian, setelah dipotong-potong sesuai dengan ukuran yang diinginkan, barulah spesimen dibentuk menjadi spesimen uji tarik. Seperti terlihat pada gambar 3.3.Gambar 3.3 Spesimen uji tarik.Gambar 3.4 Ukuran Spesimen.Jumlah total spesimen yang dibutuhkan adalah sebanyak 25 spesimen. Setelah pembuatan spesimen selesai, maka langkah berikutnya adalah pembagian spesimen yang akan diuji. Lima spesimen langsung diuji tarik, tanpa adanya perlakuan korosi maupun pengelasan, dan 20 spesimen yang tersisa dilas.
Adapun cara pengelasan pada spesimen yang akan diberi perlakuan korosi, yaitu :
1. Spesimen yang sudah jadi dipotong tengah-tengahnya menjadi dua bagian yang sama panjang.
2. Ujung hasil potongan kemudian digerinda miring. Hal ini dilakukan agar terbentuk kampuh V yang memudahkan dalam proses pengelasan.
Gambar 3.5 Kampuh V.3. Setelah pampuh V jadi, kemudian bahan dilas menggunakan las oxy- acetilene (las karbit).
Setelah spesimen yang dilas jadi, 5 spesimen langsung diuji tarik. Sisanya 15 spesimen diletakkan di atas atap rumah sekitar lingkungan pantai yang berjarak ± 200 m dari bibir pantai. Lima spesimen diletakkan selama 1 bulan (30 hari), 5 spesimen diletakkan selama 2 bulan (60 hari) dan sisanya (5 spesimen) diletakkan selama 3 bulan (90 hari).
Gambar 3.6 Tempat peletakan spesimen yang mendapat perlakuan korosi.Gambar 3.7 Posisi peletakan spesimen terkorosi.3.4. Peralatan Yang Digunakan.
Adapun peralatan yang digunakan dalam penelitian ini adalah sebagai berikut: a. Alat-alat yang digunakan dalam proses pembuatan spesimen : 1. Mesin Gerinda Potong.
2. Jangka Sorong.
3. Mesin Sekrap milik Laboratorium Proses Produksi FT-USD.
Gambar 3.8 Mesin Sekrap. b. Alat-alat yang digunakan dalam penelitian spesimen : 1. Mesin uji tarik milik Laboratorium Ilmu Logam FT-USD.Gambar 3.9 Mesin Uji Tarik.2. Timbangan Elektrik Digital milik Laboratorium Farmasi USD.
Gambar 3.10 Timbangan Digital.3.5. Pengujian Spesimen.
Pengujian spesimen sendiri dilakukan untuk mendapatkan, membandingkan dan menganalisis data dari spesimen awal dan spesimen yang telah mengalami korosi. Dimana bahan diberi perlakuan korosi yang berbeda-beda satu sama lain.
3.5.1. Pengukuran Berat.
Pengukuran perubahan berat dilakukan menggunakan timbangan elektrik digital dengan ketelitian 0,0001 gr di Laboratorium Fakultas Farmasi Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.
3.5.2. Pengujian Tarik.
Pengujian tarik sendiri dilaksanakan di Laboratorium Ilmu Logam Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma Yogyakarta. Hal ini dilakukan untuk mengetahui serta membandingkan spesimen awal dan spesimen yang telah mengalami perbedaan perlakuan korosi 3.6. Analisis Hasil.
Secara garis besar, pengukuran berat dilakukan untuk mengetahui berapa berat logam yang hilang akibat terkorosi. Hal ini dilakukan dengan cara menimbang berat logam sebelum dan sesudah terkorosi. Selisih berat inilah yang digunakan untuk mengetahui laju korosi tiap spesimen. Sedangkan pengujian tarik sendiri dilakukan untuk mengetahui serta membandingkan keadaan spesimen (kekuatan tarik, kekuatan putus dan regangan) sebelum dan sesudah mengalami perbedaan perlakuan korosi.
BAB IV HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN
4.1 Data Hasil Penelitian Uji Tarik
Pada penelitian ini, spesimen yang akan diuji tarik terbagi dalam lima kelompok, yaitu : Spesimen mula-mula tanpa las, yaitu spesimen yang tidak 1. mengalami proses pengelasan maupun proses pengkorosian.
Gambar 4.1 Spesimen mula-mula tanpa lasSpesimen mula-mula las, yaitu spesimen yang telah mengalami 2. proses pengelasan tetapi tidak dikorosi.
Gambar 4.2 Spesimen mula-mula las3. Spesimen las terkorosi 1 bulan (30 hari), yaitu spesimen yang telah mengalami proses pengelasan dan pengkorosian selama 1 bulan.
Gambar 4.3 Spesimen las terkorosi 1 bulan (30 hari) 4.Spesimen las terkorosi 2 bulan (60 hari), yaitu spesimen yang telah mengalami proses pengelasan dan pengkorosian selama 2 bulan.
Gambar 4.4 Spesimen las terkorosi 2 bulan (60 hari)5. Spesimen las terkorosi 3 bulan (90 hari), yaitu spesimen yang telah mengalami proses pengelasan dan pengkorosian selama 3 bulan.
Gambar 4.5 Spesimen las terkorosi 3 bulan (90 hari)Proses pengkorosian sendiri dilakukan dengan cara meletakkan spesimen di lingkungan sekitar pantai yang berjarak ±200 m dari bibir pantai.
DATA HASIL UJI TARIK
4.1.1 Spesimen mula-mula tanpa las
P maks
2 Kekuatan tarik (UTS) = (kg/mm ) ; dengan A = l x t = 6mm x 2mm A
2
= 12 mm 810,9
=
12
2
= 67,575 (kg/mm )
P break
2 Kekuatan putus = (kg/mm ) A
683,8 =
12
2
= 56,983 (kg/mm )
∆ L
Regangan =
L
6,3 =
16 = 0,39
Untuk perhitungan selanjutnya dapat dilihat pada Tabel 4.1