Pengertian korosi, gejala, kerugian dan cara pencegahan

• ·         Pengertian

Korosi secara umum dikenal sebagai gejala kerusakan materialkhususnya logam,akibat berinteraksi dengan lingkungan. Dengan demikiandapat dimengerti bahwa korosi adalah suatu gejala alam yang tidak dapatdicegah,tetapi dapat dikendalikan untuk mengurangikecepatannya.Sebenarnya korosi merupakan suatu konsekuensi dariuasaha manusia yang merubah keadaan unsure logam dari kondisi yanglebih stabil yaitu dalam bentuk oksida dan ikatan lainnya,menjadi berbentuk unsure murni yang memiliki tingkat energy yang lebih tinggi.Menurut hukum Thermodinamika selalu terdapat kecenderungan untuk kembali kepada kondisi yang lebih stabil,yaitu dengan terjadinya korosi

Jenis kerusakan seperti korosi ini selalu disertai dengan terbentuknyasuatu produk korosi seperti kerak,dipermukaan logam yang biasanyaditandai oleh adanya warna yang berbeda dengan warna logam aslinya.Warna kecoklatan atau kehitaman pada permukaan baja,adalah ciri khasdari warna produk korosi dari besi. Korosi seperti ini sering disebut korosiseragam yang merupakan bentuk korosi yang paling dikenal dan mudahteramati. Sebenarnya peristiwa korosi dapat digolongkan pada dua bentuk yang berbeda , yaitu korosi seragam dan korosi yang terlokalisir. Korosiseragam mudah terlihat,mudah diprediksi kecepatannya dan mudah pulalangkah pengendaliannya. Tidak seperti korosi yang terlokalisir yang sukar untuk dideteksi,karena dapat terjadi pada tempat-tempat yang sukar untuk diamati. Korosi ini baru dapat diketahui setelah komponen peralatanmengalami kegagalan.

Berdasarkan temperature kerja,korosi dapat dikelompokkan dalam dua bagian,yaitu korosi basah dan korosi kering,dimana korosi basah terjadikarena logam terendam dalam suatu larutan dan pada temperature yangrelative rendah,sedangkan korosi temperature tinggi terjadi padatemperature dimana tidak ada lagi larutan dalam bentuk cair,dan sering berada pada temperature diatas 500°C. Sebenarnya ada jenis korosilainnya,yaitu korosi atmosferik yang terjadi pada temperature rendah dan pada lingkungan gas atau uap. Walaupun peristiwa korosi itu berbeda-bedakondisinya,tetapi ada satu hal yang tidak bisa dihindarkan, yaitu terjadinyasuatu reaksi elektrokimia pada semua peristiwa korosi tersebut.

·         Kerugian

karena korosiPada umumnya kerugian karena korosi dikaitkan dengan terjadinyakerusakan yang cukup parah saja pada suatu peralatan saja. Dan berbagaianggapan lainnya dipergunakan sebagai pernyataan kerugian karenakorosi. Supaya tidak terjadi kesimpang siuran,maka penyamaan bahasadalam mendefinisikan kerugian karena korosi sangat penting,agar  perhitungan-perhitungan dapat dilakukan untuk menaksir besarnyakerugian tersebut. Kerugian korosi dapat dikaitkan dengan kerugianlangsung dan tidak langsung,seperti :

o   Penipisan

o   Kerusakan akibat korosi seperti keropos,berlubang,dll

o   Perubahan warna atau penampilan

o   Berhentinya suatu pabrik 

o   Terkontaminasinya suatu produk 

o   Berkurangnya faktor keamanan

o   Naiknya biaya perawatan

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.

Pada peristiwa korosi, logam mengalami oksidasi, sedangkan oksigen (udara) mengalami reduksi. Karat logam umumnya adalah berupa oksida atau karbonat. Rumus kimia karat besi adalah Fe₂O₃.nH₂O, suatu zat padat yang berwarna coklat-merah.

Korosi merupakan proses elektrokimia. Pada korosi besi, bagian tertentu dari besi itu berlaku sebagai anode, di mana besi mengalami oksidasi.

Fe(s) <--> Fe²⁺(aq) + 2e

Elektron yang dibebaskan di anode mengalir ke bagian lain dari besi itu yang bertindak sebagai katode, di mana oksigen tereduksi.

O₂(g) + 4H⁺(aq) + 4e <--> 2H₂O(l)

atau

O₂(g) + 2H₂O(l) + 4e <--> 4OH^-(aq)

Ion besi(II) yang terbentuk pada anode selanjutnya teroksidasi membentuk ion besi(III) yang kemudian membentuk senyawa oksida terhidrasi, yaitu karat besi. Mengenai bagian mana dari besi itu yang bertindak sebagai anode dan bagian mana yang bertindak sebagai katode, bergantung pada berbagai faktor, misalnya zat pengotor, atau perbedaan rapatan logam itu.

Korosi dapat juga diartikan sebagai serangan yang merusak logam karena logam bereaksi secara kimia atau elektrokimia dengan lingkungan. Ada definisi lain yang mengatakan bahwa korosi adalah kebalikan dari proses ekstraksi logam dari bijih mineralnya. Contohnya, bijih mineral logam besi di alam bebas ada dalam bentuk senyawa besi oksida atau besi sulfida, setelah diekstraksi dan diolah, akan dihasilkan besi yang digunakan untuk pembuatan baja atau baja paduan. Selama pemakaian, baja tersebut akan bereaksi dengan lingkungan yang menyebabkan korosi (kembali menjadi senyawa besi oksida).

Deret Volta dan hukum Nernst akan membantu untuk dapat mengetahui kemungkinan terjadinya korosi. Kecepatan korosi sangat tergantung pada banyak faktor, seperti ada atau tidaknya lapisan oksida, karena lapisan oksida dapat menghalangi beda potensial terhadap elektrode lainnya yang akan sangat berbeda bila masih bersih dari oksida

Korosi atau perkaratan sangat lazim terjadi pada besi.  Besi merupakan logam yang mudah berkarat.  Karat besi merupakan zat yang dihasilkan pada peristiwa korosi, yaitu berupa zat padat berwarna coklat kemerahan yang bersifat rapuh serta berpori.  Rumus kimia dari karat besi adalah Fe₂O₃.xH₂O.  Bila dibiarkan, lama kelamaan besi akan habis menjadi karat.

Dampak dari peristiwa korosi bersifat sangat merugikan.  Contoh nyata adalah keroposnya jembatan, bodi mobil, ataupun berbagai konstruksi dari besi lainnya.Siapa di antara kita tidak kecewa  bila bodi mobil kesayangannya tahu-tahu sudah keropos karena korosi.  Pasti tidak ada.  Karena itu, sangat penting bila kita sedikit tahu tentang apa korosi itu, sehingga bisa diambil langkah-langkah antisipasi.

Peristiwa korosi sendiri merupakan proses elektrokimia, yaitu proses (perubahan / reaksi kimia) yang melibatkan adanya aliran listrik.  Bagian tertentu dari besi berlaku sebagai kutub negatif (elektroda negatif, anoda), sementara bagian yang lain sebagai kutub positif (elektroda positif, katoda).  Elektron mengalir dari anoda ke katoda, sehingga terjadilah peristiwa korosi.

Ion besi (II)yang terbentuk pada anoda selanjutnya teroksidasi menjadi ion besi (III) yang kemudian membentuk senyawa oksida terhidrasi (karat besi), Fe₂O₃.xH₂O.

Dari reaksi terlihat bahwa korosi melibatkan adanya gas oksigen dan air.  Karena itu, besi yang disimpan dalam udara yang kering akan lebih awet bila dibandingkan ditempat yang lembab.  Korosi pada besi ternyata dipercepat oleh beberapa faktor, seperti tingkat keasaman, kontak dengan elektrolit, kontak dengan pengotor, kontak dengan logam lain yang kurang aktif (logam nikel, timah, tembaga), serta keadaan logam besi itu sendiri (kerapatan atau kasar halusnya permukaan).

Macam-macam Korosi

1. Korosi logam tak sejenis

Korosi logam tak sejenis adalah istilah yang dipakai untuk korosi akibat dua logam tak sejenis yang tergandeng membentuk sebuah sel korosi basah sederhana. Sebutan lain untuk korosi logam tak sejenis adalah korosi dwilogam atau korosi galvanik. Untuk mengetahui tingkat kecenderungan korosi galvanik di gunakan deret galvanik. Deret ini mempunyai manfaat praktis besar sekali karena dapat memungkinkan memperkirakan secara cepat hambatan korosi pada suatu gandengan logam tak sejenis. Contoh dari sebuah deret adalah tabel 1 yang merupakan deret elektrokimia.
Tabel 1 Potensial-potensial Reduksi Baku (KR. Trethewey)

Reaksi elektroda E0 (Volt)
Au+ + c = Au +1.68
Pt2+ + 2c = Pt +1.20
Hg2+ + 2c = Hg +0.85
Ag+ + c = Ag +0.80
Cu2+ + 2c = Cu +0.34
2h+ + 2c = H2 0.00
Pb2+ + 2c = Pb - 0.13
Sn2+ + 2c = Sn - 0.14
Ni2+ + 2c = Ni - 0.25
Cd2+ + 2c = Cd - 0.40
Fe2+ + 2c = Fe - 0.44
Cr3+ + 3c = Cr - 0.71
Zn2+ + 2c = Zn - 0.76
Al3+ + 3c = Al - 1.67
Mg2+ + 2c = Mg - 2.34
Na+ + c = Na - 2.71
Ca2+ + 2c = Ca - 2.87
K+ + c = K - 2.92

Daftar ini membandingkan potensial-potensial reduksi (atau Oksidasi) logam-logam, tetapi berbeda dari deret galvanik beberapa hal:
a. Deret elektrokimia memuat data elektrokimia yang bersifat mutlak dan kuantitatif untuk penggunaan dalam perhitungan-perhitungan teliti. Deret galvanik menyatakan hubungan antara logam yang satu dengan yang lain dibuat dari hasil perbandingan kualitatif atas aktivitas logam-logam.
b. Deret elektrokimia harus dan hanya memuat data tentang unsur-unsur logam, sedangkan deret galvanik memuat informasi baik mengenai logam murni maupun paduan, dengan demikian mempunyai manfaat praktis lebih besar.

Gambar 3 Deret Galvanik ( KR. Trethewey )

Sebuah deret galvanik dapat dilihat pada gambar 3. Gambar ini memperlihatkan deret galvanik untuk sejumlah logam pada 25 oC dengan air sebagai elektrolit. Potensial-potensial yang di urutkan adalah gambar potensial-potensial korosi yang betul-betul bebas, dan pada umumnya dapat di tafsirkan bahwa semakin jauh letak dua logam dalam deret, makin parah korosi yang mungkin di alami oleh logam dengan aktivitas lebih besar.

2. Korosi intergranuler

Korosi yang terjadi bila daerah batas butir terserang akibat adanya endapan di dalamnya. Batas butir sering menjadi tempat yang di sukai untuk proses pengendapan (precipitation) dan pemisahan (segregation). Pisahan dan endapan berbeda jika dilihat dari pembentukannya. Bahan-bahan asing yang terdapat dalam struktur logam ada dua macam, yaitu :
a. Logam antara (intermetalik atau unsur antara), yaitu unsur-unsur yang terbentuk dari atom logam-logam dan mempunyai rumus kimia yang mudah di kenali. Logam ini dapat bersifat anoda atau katoda terhadap logam utama.
b. Senyawa, yaitu bahan yang terbentuk dari logam dan unsur-unsur bukan logam, seperti hidrogen, karbon, silikon, nitrogen dan oksigen.

Pada dasarnya, setiap logam yang mengandung logam antara atau senyawa pada batas-batas butirnya akan rentan terhadap korosi intergranular.

3. Korosi celah dan sumuran
Korosi calah dan korosi sumuran merupakan dua bentuk korosi yang berbeda, tetapi dalam aspek mekanisme serta penerapannya membuat perbedaan antara keduanya sangat kecil.
a. Mekanisme korosi celah
Sebelumnya penggunaan korosi celah (Crevice Corrosion) hanya untuk serangan terhadap paduan-paduan yang oksidasinya terpastikan oleh ion-ion agresif seperti klorida dalam celah-celah atau daerah-daerah permukaan logam yang tersembunyai. Sekarang, korosi celah memperoleh banyak sebutan lain, diantaranya korosi aerasi diferensial dan korosi sel konsentrasi. Istilah-istilah inilah yang mengarah ke aspek mekanisme-mekanisme korosi didalam celah atau retakan. Selain dua istilah diatas ada juga nama-nama lain yang biasanya tidak umum seperti korosi deposit, korosi retakan, korosi paking, dan lain-lain.
Korosi celah adalah serangan yang terjadi karana sebagian permukaan logam terhalang atau tersaing dari lingkungan di banding bagian yang lain logam.
b. Korosi sumuran
Korosi sumuran (Pitting Corotion) adalah korosi lokal yang secara selektif menyerang bagian permukaan logam, antara lain:
1) Selaput pelindungnya tergores atau retak akibat perlakuan mekanik.
2) Mempunyai tonjolan akibat dislokasi atau slip yang di sebabkan oleh tegangan tarik yang dialami atau tersisa.
3) Mempunyai komposisi heterogen dengan adanya inklusi, segresi dan presipitasi.
Contoh terjadinya korosi sumuran yaitu pada selembar baja lunak yang bersih di biarkan kehujanan dalam beberapa hari akan terkorosi dengan cepat dan ”karat” yang terbentuk akan berupa endapan keras, tonjolan-tonjolan bundar, pada bagian tertentu di mana titik-titik air menggenang lebih lama. Apabila “karat” kita sikat dengan sikat kawat maka akan terlihat lubang-lubang di tempat yang sama.
c. Kerentanan bahan
Lingkungan yang mudah untuk menimbulkan korosi sumuran dan celah adalah lingkungan yang mengandung kandungan ion klorida yang tinggi.

Dalam lingkungan air laut, ketahanan paduan-paduan terhadap bentuk bentuk korosi ini telah di buatkan tingkatannya yang telah di lihat pada tabel 2. Dari tabel kita dapat melihat baja nirkarat buruk sekali di lingkungan air laut.

4. Korosi erosi

Korosi erosi adalah korosi yang terbentuk ketika logam terserang akibat gerak relative antara elektroit dan permukaan logam. Korosi ini terutama di akibatkan oleh efek-efek mekanik seperti pengausan, abrasi dan gesekan. Logam-logam lunak sangat mudah terkena korosi jenis ini, misalnya, tembaga, kuningan, aluminium murni dan timbal. Selain itu logam-logam lain juga rentan terhadap korosi ini, tetapi dalam kondisi-kondisi aliran tertentu.
Tabel 2 Ketahanan relative logam-logam dan paduan-paduan dalam air laut tenang terhadap korosi celah ( KR.Trethewey )

Logam atau paduan ketahanan
Hassteloy C276 Lembam
Titanium
Tembaganikel (70/30) 0,5%Fe Baik
Tembaganikel (90/10) 1,5%Fe
Perunggu
Kuningan
Besi tuang austenitic Cukup
Besi tuang
Baja karbon
Incoloy 825 Rendah
Carpenter 20
Tembaga
Baja nirkarat 316 Buruk sumuran
Padauan Ni-Cr pada celah-celah
Baja nirkarat 304
Baja nirkarat seri 4000


Korosi erosi mudah dikenali karena dapat mnciptakan efek-efek yang agak aneh serta indah berupa ceruk-ceruk, lubang-lubang bundar atau parit-parit.
Gambar 4 Nozzle pada heat exchanger shell and tube yang mengalami korosi akibat erosi.

Gambar 5 Pipa kondensor dari kuningan Admiralty yang bocor akibat benturan uap basah.

Efek-efek khas yang dihasilkan oleh korosi erosi terjadi akibat ketergantungan laju erosi terhadap waktu. Pada permukaan lembut, laju erosi lambat, tetapi akan menjadi cepat apabila permukaanya semakin kasar. Apabila kekasaran permukaan telah mencapai kedalaman tertentu, selapis air akan menempel ke permukaan atau terperangkap dalam ceruk-ceruk, dan ini mengurangi efek erosi yang di timbulkan oleh aliran selanjutnya. Peronggan atau kavitasi adalah bentuk khusus korosi erosi yang di sebabkan oleh pembentukan dan pecahnya gelembung-gelembung uap di permukaan logam. Bentuk korosi ini cenderung lebih banyak dialami oleh komponen-komponen yang digerakkan dengan kecepatan tinggi dalam fluida, dari pada dalam pipa atau tanki di mana fluida mengalir terhadap permukaan logam yang diam. Jadi baling-baling kipas dan roda gigi turbin hidrolik adalah komponen-komponen yang paling mungkin menderita korosi peronggaan. Pada Gambar 6 adalah contoh korosi peronggaan disepanjang tepi sebuah bilah baling-baling.



Gambar 6 Peronggaan yang dialami oleh bilah baling-baling dari paduan tembaga.

Salah satu metode yang baik dalam pengendalian korosi peronggaan adalah menggunakan komponen-komponen yang halus dan rapi pengerjaanya sehingga tempat pembentukan gelembung semakin sedikit. Cara lain, dibuat selaput karet sebagai ketahanan terhadap korosi.
5. Korosi udara

Sebelum menjelaskan langkah-langkah yang dapat diambil untuk mengendalikan korosi udara (atmosphire corrosion), kita mempelajari dahulu beberapa faktor yang menyebabkannya.

Faktor yang paling penting adalah adanya air yang mungkin berasal dari hujan, kabut, atau pengembunan akibat kelembaman relatif yang tinggi. Hujan deras dapat menguntungkan karena membasuh bahan-bahan pengotor yang menumpuk di permukaan logam. Dalam merancang sebuah setruktur, kita harus selalu waspada agar air hujan bisa mengalir dengan bebas dan mempunyai ventilasi yang cukup untuk mengeringkan seluruh permukaan.

Kabut dan pengembunan dapat mendatangkan korosi dari air udara karena membasuhi seluruh permukaan termasuk yang tersembunyi. Lapisan-lapisan tipis air dari kabut dan embun tidak akan mengalir dan akan tetap disitu sampai menguap oleh hembusan angin atau meningkatnya temperatur.

Pencegahan korosi

Pencegahan korosi didasarkan pada dua prinsip berikut :

- Mencegah kontak dengan oksigen dan/atau air

Korosi besi memerlukan oksigen dan air. Bila salah satu tidak ada, maka peristiwa korosi tidak dapat terjadi.  Korosi dapat dicegah dengan melapisi besi dengan cat, oli, logam lain yang tahan korosi (logam yang lebih aktif seperti seg dan krom).  Penggunaan logam lain yang kurang aktif (timah dan tembaga) sebagai pelapis pada kaleng bertujuan agar kaleng cepat hancur di tanah. Timah atau tembaga bersifat mampercepat proses korosi.

- Perlindungan katoda (pengorbanan anoda)

Besi yang dilapisi atau dihubugkan dengan logam lain yang lebih aktif akan membentuk sel elektrokimia dengan besi sebagai katoda.  Di sini, besi berfungsi hanya sebagai tempat terjadinya reduksi oksigen. Logam lain berperan sebagai anoda, dan mengalami reaksi oksidasi.  Dalam hal ini besi, sebagai katoda, terlindungi oleh logam lain (sebagai anoda, dikorbankan).  Besi akan aman terlindungi selama logam pelindungnya masih ada / belum habis.  Untuk perlindungan katoda pada sistem jaringan pipa bawah tanah lazim digunakan logam magnesium, Mg.  Logam ini secara berkala harus dikontrol dan diganti.

- Membuat alloy atau  paduan logam yang bersifat tahan karat, misalnya besi dicampur dengan logam Ni dan Cr menjadi baja stainless (72% Fe, 19%Cr, 9%Ni)