KOROSI

Korosi adalah kerusakan atau degradasi logam akibat reaksi redoks antara suatu logam dengan berbagai zat di lingkungannya yang menghasilkan senyawa-senyawa yang tidak dikehendaki. Dalam bahasa sehari-hari, korosi disebut perkaratan. Contoh korosi yang paling lazim adalah perkaratan besi.

Dalam kehidupan sehari-hari, korosi dapat kita jumpai terjadi pada berbagai jenis logam. Bangunan-bangunan maupun peralatan elektronik yang memakai komponen logam seperti seng, tembaga, besi baja, dan sebagainya semuanya dapat terserang oleh korosi ini. Selain pada perkakas logam ukuran besar, korosi ternyata juga mampu menyerang logam pada komponen-komponen renik peralatan elektronik, mulai dari jam digital hingga komputer serta peralatan canggih lainnya yang digunakan dalam berbagai aktivitas umat manusia, baik dalam kegiatan industri maupun di dalam rumah tangga.

Kerugian yang dapat ditimbulkan oleh korosi tidak hanya biaya langsung seperti pergantian peralatan industri, perawatan jembatan, konstruksi dan sebagainya, tetapi juga biaya tidak langsung seperti terganggunya proses produksi dalam industri serta kelancaran transportasi yang umumnya lebih besar dibandingkan biaya langsung.

Penyebab Terjadinya Korosi

1. Kontak langsung logam dengan H₂O dan O₂

Korosi pada permukaan logam merupakan proses yang mengandung reaksi redoks. Reaksi yang terjadi ini merupakan sel Volta mini. sebagai contoh, korosi besi terjadi apabila ada oksigen (O₂) dan air (H₂O). Logam besi tidaklah murni, melainkan mengandung campuran karbon yang menyebar secara tidak merata dalam logam tersebut. Hal tersebut menimbulkan perbedaan potensial listrik antara atom logam dengan atom karbon (C). Atom logam besi (Fe) bertindak sebagai anode dan atom C sebagai katode. Oksigen dari udara yang larut dalam air akan tereduksi, sedangkan air sendiri berfungsi sebagai media tempat berlangsungnya reaksi redoks pada peristiwa korosi. Jika jumlah O₂ dan H₂O yang mengalami kontak dengan permukaan logam semakin banyak, maka semakin cepat berlangsungnya korosi pada permukaan logam tersebut.

2. Keberadaan Zat Pengotor

Zat Pengotor di permukaan logam dapat menyebabkan terjadinya reaksi reduksi tambahan sehingga lebih banyak atom logam yang teroksidasi. Sebagai contoh, adanya tumpukan debu karbon dari hasil pembakaran BBM pada permukaan logam mampu mempercepat reaksi reduksi gas oksigen pada permukaan logam yang mengakibatkan proses korosi semakin cepat pula.

3. Kontak dengan Elektrolit

Keberadaan elektrolit, seperti garam dalam air laut dapat mempercepat laju korosi dengan menambah terjadinya reaksi tambahan. Konsentrasi elektrolit yang besar dapat meningkatkan laju aliran elektron sehingga laju korosi meningkat.

4. Temperatur

Temperatur mempengaruhi kecepatan reaksi redoks pada peristiwa korosi. Secara umum, semakin tinggi temperatur maka semakin cepat terjadinya korosi. Hal ini disebabkan dengan meningkatnya temperatur maka meningkat pula energi kinetik partikel sehingga kemungkinan terjadinya tumbukan efektif pada reaksi redoks semakin besar dan laju korosi pada logam semakin meningkat. Efek korosi yang disebabkan oleh pengaruh temperatur dapat dilihat pada perkakas-perkakas atau mesin-mesin yang dalam pemakaiannya menimbulkan panas akibat gesekan (seperti cutting tools ) atau dikenai panas secara langsung (seperti mesin kendaraan bermotor).

5. pH

Peristiwa korosi pada kondisi asam, yakni pada kondisi pH < 7 semakin besar, karena adanya reaksi reduksi tambahan yang berlangsung pada katode yaitu:

2H+(aq) + 2e- → H2

Adanya reaksi reduksi tambahan pada katode menyebabkan lebih banyak atom logam yang teroksidasi sehingga laju korosi pada permukaan logam semakin besar.

6. Metalurgi

Permukaan logam

Permukaan logam yang lebih kasar akan menimbulkan beda potensial dan memiliki kecenderungan untuk menjadi anode yang terkorosi.

Efek Galvanic Coupling

Kemurnian logam yang rendah mengindikasikan banyaknya atom-atom unsur lain yang terdapat pada logam tersebut sehingga memicu terjadinya efek Galvanic Coupling , yakni timbulnya perbedaan potensial pada permukaan logam akibat perbedaan E° antara atom-atom unsur logam yang berbeda dan terdapat pada permukaan logam dengan kemurnian rendah. Efek ini memicu korosi pada permukaan logam melalui peningkatan reaksi oksidasi pada daerah anode.

7. Mikroba

Adanya koloni mikroba pada permukaan logam dapat menyebabkan peningkatan korosi pada logam. Hal ini disebabkan karena mikroba tersebut mampu mendegradasi logam melalui reaksi redoks untuk memperoleh energi bagi keberlangsungan hidupnya. Mikroba yang mampu menyebabkan korosi, antara lain: protozoa, bakteri besi mangan oksida, bakteri reduksi sulfat, dan bakteri oksidasi sulfur-sulfida. Thiobacillus thiooxidans Thiobacillus ferroxidans.

Pencegahan Korosi

Berdasarkan proses terjadinya korosi, maka ada 2 cara yang dapat dilakukan untuk mencegah korosi, yaitu perlindungan mekanis dan perlindungan elektrokimia.

1. Perlindungan Mekanis

Perlindungan mekanis ialah mencegah agar permukaan logam tidak bersentuhan langsung dengan udara. Untuk jangka waktu yang pendek, cara ini dapat dilakukan dengan mengoleskan lemak pada permukaan logam. Untuk jangka waktu yang agak lama, dapat dilakukan dengan pengecatan. Salah satu cat pelindung yang baik ialah meni (Pb3O4) karena selain melindungi secara mekanis juga memberi perlindungan elektrokimia. Selain pengecatan, perlindungan mekanis dapat pula dilakukan dengan logam lain, yaitu dengan cara penyepuhan.

Proses penyepuhan untuk perlindungan terhadap korosi harus diperhatikan harga E° dari logam yang akan dilindungi dan logam pelindungnya. Logam yang baik sebagai pelindung harus mempunyai E° lebih kecil dari E° logam yang dilindungi. Sebab bila terjadi goresan pada logam yang dilapisi, maka logam pelindung akan menjadi anode pada “sel volta mini” yang terjadi, sehingga logam yang dilindungi tidak akan teroksidasi selama logam pelindung masih ada.

Untuk perlindungan agar barang-barang yang terbuat dari besi tidak cepat rusak, maka besi (E° = –0,44 volt) lebih baik dilapis dengan seng (E° = –0,76 volt) daripada dilapis dengan timah (E° = –0,14 volt).

1) Besi yang dilapisi seng

Apabila terjadi goresan atau di permukaan. Adanya uap air, gas CO2 di udara dan partikel-partikel lain, terjadilah sel volta mini dengan Zn sebagai anodenya dan Fe sebagai katodenya. Zn akan teroksidasi terlebih dahulu karena harga E°-nya lebih kecil daripada Fe, sehingga korosi elektrolitik (reaksi elektrokimia yang mengoksidasi logam) tidak terjadi.

Reaksi yang terjadi:

Anode (–): Zn(s) —> Zn2+(aq) + 2 e–

Katode (+): 2 H2O(l) + 2 e– —> H2(g) + 2 OH–(l)

2) Besi yang dilapisi timah

Apabila terjadi goresan atau lapisan mengelupas kedua logam akan muncul di permukaan. Adanya uap air, gas CO2 di udara dan partikel-partikel lain terjadilah sel volta mini. Di sini Fe akan bertindak sebagai anode karena E0 Fe lebih kecil daripada E° Sn, hingga Fe akan teroksidasi lebih dulu. Di sini akan terjadi proses korosi elektrolitik. Oleh karena itu, pelat besi yang dilapisi timah akan cepat berlubang-lubang daripada besi Galvani. Hanya dari segi keindahan, besi yang dilapisi dengan NiCr dan Sn tampak lebih bagus daripada besi yang dilapisi Zn.

Reaksi yang terjadi:

Anode (–) : Fe(s) —> Fe2+(aq) + 2 e–

Katode (+) : 2 H2O(l) + 2 e– —> H2(g) + 2 OH–(l)

2. Perlindungan Elektrokimia

Perlindungan elektrokimia ialah mencegah terjadinya korosi elektrolistik (reaksi elektrokimia yang mengoksidasi logam).Perlindungan elektrokimia ini juga disebut perlindungan katode (proteksi katodik) atau pengorbanan anode (anodaising). Cara ini dilakukan dengan menghubungkan logam pelindung, yaitu logam yang lebih tidak mulia (E°-nya lebih kecil). Logam pelindung ini ditanam di dalam tanah atau air dekat logam yang akan dilindungi. Di sini akan terbentuk “sel volta raksasa” dengan logam pelindung bertindak sebagai anode.

Contoh-contoh proteksi katodik

1) Untuk mencegah korosi pada pipa di dalam tanah, di dekatnya ditanam logam yang lebih aktif, misalnya Mg,

yang dihubungkan dengan kawat. Batang magnesium akan mengalami oksidasi dan Mg yang rusak dapat

diganti dalam jangka waktu tertentu, sehingga pipa yang terbuat dari besi terlindung dari korosi.

2) Untuk melindungi menara-menara raksasa dari pengkaratan, maka bagian kaki menara dihubungkan dengan lempeng magnesium yang ditanam dalam tanah. Dengan demikian menara besi akan menjadi katode magnesium dan lempeng Mg sebagai anodenya.

Jenis- Jenis Korosi

Jenis kerusakan yang terjadi tidak hanya tergantung pada jenis logam, keadaan fisik logam dan keadaan penggunaan-penggunaannya, tetapi juga tergantung pada lingkungannya. Ditinjau dari bentuk produk atau prosesnya, menurut Setyowati tahun 2008 korosi dapat dibedakan dalam beberapa jenis, di antaranya :

a. Korosi merata (uniform corrosion)

Korosi merata adalah korosi yang terjadi secara serentak diseluruh permukaan logam, oleh karena itu pada logam yang mengalami korosi merata akan terjadi pengurangan dimensi yang relatif besar per satuan waktu. Kerugian langsung akibat korosi merata berupa kehilangan material konstruksi, keselamatan kerja dan pencemaran lingkungan akibat produk korosi dalam bentuk senyawa yang mencemarkan lingkungan. Sedangkan kerugian tidak langsung, antara lain berupa penurunan kapasitas dan peningkatan biaya perawatan (preventive maintenance).

b. Korosi celah (crevice corrosion)

Korosi celah adalah korosi lokal yang terjadi pada celah diantara dua komponen. Mekanisme terjadinya korosi celah ini diawali dengan terjadi korosi merata diluar dan didalam celah, sehingga terjadi oksidasi logam dan reduksi oksigen. Pada suatu saat oksigen (O2) di dalam celah habis, sedangkan oksigen (O2) diluar celah masih banyak, akibatnya permukaan logam yang berhubungan dengan bagian luar menjadi katoda dan permukaan logam yang didalam celah menjadi anoda sehingga terbentuk celah yang terkorosi.

c. Korosi galvani (galvanic corrosion)

Korosi galvanik terjadi apabila dua logam yang tidak sama dihubungkan dan berada di lingkungan korosif. Salah satu dari logam tersebut akan mengalami korosi, sementara logam lainnya akan terlindung dari serangan korosi. Logam yang mengalami korosi adalah logam yang memiliki potensial yang lebih rendah dan logam yang tidak mengalami korosi adalah logam yang memiliki potensial lebih tinggi.

.d. Korosi selektif (selective leaching)

Selective leaching adalah korosi yang terjadi pada paduan logam karena pelarutan salah satu unsur paduan yang lebih aktif, seperti yang biasa terjadi pada paduan tembaga-seng. Mekanisme terjadinya korosi selective leaching diawali dengan terjadi pelarutan total terhadap semua unsur. Salah satu unsur pemadu yang potensialnya lebih tinggi akan terdeposisi, sedangkan unsur yang potensialnya lebih rendah akan larut ke elektrolit. Akibatnya terjadi keropos pada logam paduan tersebut. Contoh lain selective leaching terjadi pada besi tuang kelabu yang digunakan sebagai pipa pembakaran. Berkurangnya besi dalam paduan besi tuang akan menyebabkan paduan tersebut menjadi porous dan lemah, sehingga dapat menyebabkan terjadinya pecah pada pipa.

e. Korosi antar kristal (intergranular corrosion)

Korosi intergranular adalah bentuk korosi yang terjadi pada paduan logam akibat terjadinya reaksi antar unsur logam tersebut di batas butirnya. Seperti yang terjadi pada baja tahan karat austenitik apabila diberi perlakuan panas. Pada temperatur 425 – 815oC karbida krom (Cr23C6) akan mengendap di batas butir. Dengan kandungan krom dibawah 10 %, didaerah pengendapan tersebut akan mengalami korosi dan menurunkan kekuatan baja tahan karat tersebut.

f. Korosi Retak Tegang (stress corrosion cracking)

Korosi retak tegang (stress corrosion cracking), korosi retak fatik (corrosionfatique cracking) dan korosi akibat pengaruh hidogen (corrosion inducedhydrogen) adalah bentuk korosi dimana material mengalami keretakan akibatpengaruh lingkungannya. Korosi retak tegang terjadi pada paduan logam yang mengalami tegangan tarik statis dilingkungan tertentu, seperti : baja tahan karat sangat rentan terhadap lingkungan klorida panas, tembaga rentan dilarutan amonia dan baja karbon rentan terhadap nitrat. Korosi retak fatk terjadi akibat tegangan berulang dilingkungan korosif. Sedangkan korosi akibat pengaruh hidogen terjadi karena berlangsungnya difusi hidrogen kedalam kisi paduan.

g. Korosi erosi

Korosi erosi adalah korosi yang terjadi pada permukaan logam yang disebabkan aliran fluida yang sangat cepat sehingga merusak permukaan logam dan lapisan film pelindung. Korosi erosi juga dapat terjadi karena efek-efek mekanik yang terjadi pada permukaan logam, misalnya : pengausan, abrasi dan gesekan. Logam yang mengalami korosi erosi akan menimbulkan bagian-bagian yang kasar dan tajam

h. Korosi lelah

Merupakan kegagalan logam akibat aksi gabungan beban dinamik dan lingkungan korosif.

i. Pitting corrosion

Korosi sumuran (pitting corrosion), korosi ini terjadi akibat adanya sistem anoda pada logam, dimana daerah tersebut terdapat konsentrasi ion Cl– yang tinggi. Korosi jenis ini sangat berbahaya karena pada bagian permukaan hanya lubang kecil, sedangkan pada bagian dalamnya terjadi proses korosi membentuk “sumur” yang tidak tampak.

Dampak Dari Terjadinya Korosi

Karatan adalah istilah yang diberikan masyarakat terhadap logam yang mengalami kerusakan berbentuk keropos. Sedangkan bagian logam yang rusak dan berwarna hitam kecoklatan pada baja disebut Karat. Secara teoritis karat adalah istilah yang diberikan terhadap satu jenis logam saja yaitu baja, sedangkan secara umum istilah karat lebih tepat disebut korosi. Korosi didefenisikan sebagai degradasi material (khususnya logam dan paduannya) atau sifatnya akibat berinteraksi dengan lingkungannya.

Korosi merupakan proses atau reaksi elektrokimia yang bersifat alamiah dan berlangsung dengan sendirinya, oleh karena itu korosi tidak dapat dicegah atau dihentikan sama sekali. Korosi hanya bisa dikendalikan atau diperlambat lajunya sehingga memperlambat proses perusakannya.

Dilihat dari aspek elektrokimia, korosi merupakan proses terjadinya transfer elektron dari logam ke lingkungannya. Logam berlaku sebagai sel yang memberikan elektron (anoda) dan lingkungannya sebagai penerima elektron (katoda). Reaksi yang terjadi pada logam yang mengalami korosi adalah reaksi oksidasi, dimana atom-atom logam larut kelingkungannya menjadi ion-ion dengan melepaskan elektron pada logam tersebut. Sedangkan dari katoda terjadi reaksi, dimana ion-ion dari lingkungan mendekati logam dan menangkap elektron- elektron yang tertinggal pada logam.

Dampak yang ditimbulkan korosi sungguh luar biasa. Berdasarkan pengalaman pada tahun-tahun sebelumnya, Amerika Serikat mengalokasikan biaya pengendalian korosi sebesar 80 hingga 126 milyar dollar per tahun. Di Indonesia, dua puluh tahun lalu saja biaya yang ditimbulkan akibat korosi dalam bidang indusri mencapai 5 trilyun rupiah. Nilai tersebut memberi gambaran kepada kita betapa besarnya dampak yang ditimbulkan korosi dan nilai ini semakin meningkat setiap tahunnya karena belum terlaksananya pengendalian korosi secara baik bidang indusri. Dampak yang ditimbulkan korosi dapat berupa kerugian langsung dan kerugian tidak langsung. Kerugian langsung adalah berupa terjadinya kerusakan pada peralatan, permesinan atau stuktur bangunan. Sedangkan kerugian tidak langsung berupa terhentinya aktifitas produksi karena terjadinya penggantian peralatan yang rusak akibat korosi, terjadinya kehilangan produk akibat adanya kerusakan pada kontainer, tanki bahan bakar atau jaringan pemipaan air bersih atau minyak mentah, terakumulasinya produk korosi pada alat penukar panas dan jaringan pemipaannya akan menurunkan efisiensi perpindahan panasnya, dan lain sebagainya.

Dampak negatif yang ditimbulkan oleh korosi diantaranya adalah:

1. Adanya kerugian teknis dan depresiasi

2. menurunnya efisiensi

3. menurunnya kekuatan konstruksi

4. Apperance yang buruk

5.karat merupakan polusi dan menambah biaya maintenance

selain menimbulkan kerugian korosi juga menguntungkan diantaranya adalah adanya pabrik cat (coating), adanya pekerjaan cathodic protection.

Untuk memilih material agar dampak negatif dari korosi dapat dikurangi dijelaskan sebagai berikut:

1. Ketahanan korosi, yang dimaksud disini adalah tingkat kemungkinan bertahannya material di lingkungan yang korosif

2. Availibility, faktor ketersediaan. Material dengan jumlah ketersediaan yang terbatas akan menimbulkan kesulitan dalam hal kapasitas produksi

3. Cost, Dalam memilih material diusahakan agar biaya material bisa ditekan sekecil mungkin

4. Strength, Apabila kekuatan material tidak bisa dipenuhi maka material yang telah dipilih tidak dapat dipakai

5.Appearance, sifat material akan bertambah signifikan jika dipergunakan untuk memproduksi barang – barang yang bersifat eksotis

6. Producibilitas, perlu dianalisa bisa tidaknya dibuat sesuai fungsi barang yang akan dibuat

Bakteri Penyebab Korosi

Fenomena korosi yang terjadi dapat disebabkan adanya keberadaan dari bakteri. Jenis-jenis bakteri yang berkembang yaitu :

1. Bakteri reduksi sulfat
Bakteri ini merupakan bakteri jenis anaerob membutuhkan lingkungan bebas oksigen atau lingkungan reduksi, bakteri ini bersirkulasi di dalam air aerasi termasuk larutan klorin dan oksidiser lainnya, hingga mencapai kondisi ideal untuk mendukung metabolisme. Bakteri ini tumbuh pada oksigen rendah. Bakteri ini tumbuh pada daerah-daerah kanal, pelabuhan, daerah air tenang tergantung pada lingkungannya.

Bakteri ini mereduksi sulfat menjadi sulfit, biasanya terlihat dari meningkatnya kadar H2S atau Besi sulfida.Tidak adanya sulfat, beberapa turunan dapat berfungsi sebagai fermenter menggunakan campuran organik seperti pyruvnate untuk memproduksi asetat, h 2.3 Dampak Dari Terjadinya Korosi