pengaruh tegangan aplikasi terhadap korosi pitting …

i

PENGARUH TEGANGAN APLIKASI TERHADAP KOROSI

PITTING PADA MATERIAL ALUMINIUM SERI 1100

DENGAN ARAH ROL 900 DI LINGKUNGAN AIR LAUT

SELAMA 504 JAM

Tesis Diajukan Sebagai Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Magister dalam Ilmu

Material

Disusun Oleh: Nama: Nurdiansyah NPM: 0606001014

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM PROGRAM STUDI ILMU MATERIAL

UNIVERSITAS INDONESIA 2008

Pengaruh tegangan..., Nurdiansyah, FMIPA UI, 2008

v

KATA PENGHANTAR

Puji syukur kehadirat Allah SWT, berkat rahmat dan hidayah-Nya, penulis

dapat menyelesaikan tesis dengan judul ”Pengaruh Tegangan Aplikasi Terhadap

Korosi Pitting Pada Material Aluminium Dengan Arah Rol 900 Pada Lingkungan

Air Laut selama 504 Jam”. Sebagai salah satu syarat kelulusan penulis untuk

meraih gelar Magister Ilmu Material.

Penulis mengucapkan terima kasih kepada kedua orang tua tercinta, adik

dan kakak tersayang yang senantiasa memberikan dukungan dan doa dalam

menyelesaikan tesis ini. Kepada Bapak Prof.Dr.Ir.Johny Wahyuadi S, DEA

sebagai pembimbing tesis, Bapak Dr.Bambang Soegijono sebagai Ketua Program

Studi Ilmu Material, Program Pascasarjana, penulis juga mengucapkan terima

kasih yang sebesar-besarnya kepada tenaga laboran CMPFA Jurusan Teknik

Metalurgi UI Depok yang telah membantu pelaksanaan pengujian laboratorium

dan menjadi sarana diskusi

Mohon maaf atas segala kekurangan dan kesalahan, penulis menerima

saran dan kritik yang membangun dari pembaca agar penulis dapat memeprbaiki

laporan penelitian ini dikemudian hari

Jakarta 22 Juli 2008

Nurdiansyah


ii

LEMBAR PERSETUJUAN

Tesis ini telah disetujui oleh:

Prof. Dr.Ir. Johny Wahyuadi S, DEA Pembimbing

Dr. Bambang Soegijono Penguji

Dr Soehardjo Poertaji Penguji

Dr Budhy Kurniawan` Penguji

Dr. Bambang Soegijono Ketua Program Studi Ilmu Material

Program Pascasarjana Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam

Universitas Indonesia Juli 2008


iii

A B S T R A K

Paduan Aluminium banyak dipakai hampir seluruh aspek teknologi

industri. Salah satu kerusakan yang sering terjadi dalam pemakaian paduan

aluminium adalah korosi pitting dan korosi retak tegang. Kedua jenis korosi ini

satu sama lain ada keterkaitan untuk bisa merusak permukaan material.

Oleh karena itu Aluminium paduan harus diseleksi untuk mengetahui efek

metalurgi setelah berada pada linkungan korosif seperti air laut sebagai senyawa

yang sering bersinggungan dengan beberapa jenis material terutama aluminium.

Serta diberikan pembebanan secara statik pada permukaan material sesuai dengan

standar ASTM G-39 tentang Preparation and Use Bent-Beam Stress-Corrosion

Test Specime dengan waktu pengujian selama 504 Jam. Metode yang dipilih

adalah Two Point Loaded Speciement. Pengujian ini menggunakan holder sebagai

penahan benda uji sehingga benda uji mendapat tegangan tetap.

Pengamatan terjadinya korosi sumuran dapat dilakukan dengan melihat

secara langsung dan juga dapat diamati dengan SEM. Uji tarik dipakai untuk

mendapatkan Modulus Young benda uji agar diketahui tegangan aplikasi yang

dipakai. Dari hasil penelitian ini dapat disimpulkan bahwa tegangan aplikasai dari

17,58 GPa sampai 22,92 Gpa menghasilkan diameter pitting 0,018 mm sampai

0,039 mm serta jumlah korosi pitting dari 2 sampai 9 buah.


iv

ABSTRACT

Aluminium alloy are used almost all of domain technology industries. One

failures usually to used aluminium alloy is corrosion pitting and stress corrosion

crack. Two kind this corrosion have relation to can failures surface material.

Because Aluminium alloy must be selected to know effect matalurgy after

on a corrosive environment for example marine liquid is compound to usually

interaction with more a kind material (aluminium). And give to bending static at

all of surface specimen. Type which is based on the ASTM G-39. Two point

Loaded Speciment methode is selected with. This test used time for 504 Hours.

This test used Holder span which is support the specimen so that specimen

received outside constant stress.

Tensle stress is used to get Modulus Young value specimen so that to know

applied stress. Result of research can take conclusion are applied stress from

17,58 GPa ntil 22,92 GPa produce pitting diameter 0,018 mm until 0,039 mm and

to produce 2 until 9 corrosion pitting.


vi

DAFTAR ISI

Halaman

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

LEMBAR PERSETUJUAN ................................................................................ ii

ABSTRAK............................................................................................................. iii

ABSTRACT........................................................................................................... iv

KATA PENGANTAR ..................................................................................v

DAFTAR ISI.......................................................................................................... vi

DAFTAR GAMBAR............................................................................................. ix

DAFTAR TABEL ............................................................................................xii

1. PENDAHULUAN .............................................................................................1

1.1 Tinjauan Umum .............................................................................................1

1.2 Latar Belakang Masalah .................................................................................2

1.3. Tujuan Penelitian .............................................................................................3

2. TINJAUAN PUSTAKA .................................................................................5

2.1 Paduan Aluminium .................................................................................5

2.2 Korosi .........................................................................................................8

2.3 Reaksi Kimia Korosi Pitting............................................................................16

2.4 Korosi Retak Tegang ................................................................................17

2.4.1 Jenis logam ............................................................................................18

2.4.2 Tegangan ............................................................................................19

2.4.3 Lingkungan Korosi ................................................................................22

2.5 Teori Elastisitas ............................................................................................23

2.5.1 Pengaruh Ketebalan Bahan Terhadap Konsentrasi Stress ....................24


vii

2.6 Metode Pengujian Stress Corrosion Cracking ............................................28

2.6.1 Mekanisme Pengujian Pada SCC ……………………………………28

2.6.2 Perhitungan Tegangan Aplikasi ……………………………………30

2.6.3 Two Loaded Specimen ……………………………………………………31

2.7 X-Ray Mikroradiography ……………………………………………………34

3. METODOLOGI PENELITIAN ……………………………………………36

3.1 Diagram Alir Penelitian ……………………………………………………36

3.2 Bahan Penelitian ……………………………………………………………37

3.3 Prosedur Kerja ……………………………………………………………37

3.3.1 Preparasi Sampel ……………………………………………………37

3.3.2 Preparasi Sampel Uji Tarik ……………………………………………37

3.3.3 Pembuatan Sampel Holder ....................................................................39

3.3.4 Perhitungan Tegangan Aplikasi ....................................................................40

3.3.5 Perendaman Sampel Pada Lingkungan NaCl ............................................41

3.4. Alat Yang Digunakan ................................................................................41

3.5 Pengujian Korosi Dengan Metode Two Point Loaded Bending ……………43

3.5.1 Pencelupan Sampel dalam Lingkungan Korosif ................................43

3.5.2 Evaluasi Sampel dan Pengujian Metalografi hasil pengujian Two

Point Loaded Bending ................................................................................43

4. HASIL PENELITIAN ................................................................................46

4.1. Ukuran Benda uji dan Jarak Holder ........................................................46

4.2 Analisa Komposisi Kimia ................................................................................47


viii

4.3 Pengujian Tarik ............................................................................................47

4.4. Penghitungan Tegangan Aplikasi ........................................................48

4.5. Hasil Pengujian Korosi Retak Tegang ........................................................49

4.5.1 Jumlah dan Diameter Korosi Sumuran ........................................................49

4.6 Foto Makro Benda Uji Sebelum Pengujian Korosi ................................49

4.7 Hasil Pengamatan Foto Mikro ....................................................................50

4.8 Hasil Uji Metalografi ................................................................................51

5. PEMBAHASAN ............................................................................................55

5.1 Korosi Yang Terjadi Pada Benda Uji ........................................................55

5.2 Hubungan Tegangan Aplikasi Terhadap Koros Pitting ................................56

5.3 Hubungan Tegangan Aplikasi Terhadap Diameter Korosi ....................57

5.4 Hubungan Tegangan Aplikasi Terhadap Ketebalan Bahan ....................59

5.5 Struktur Mikro ............................................................................................61

6. KESIMPULAN DAN SARAN ....................................................................62

6.1 Kesimpulan ............................................................................................62

6.2 Saran ........................................................................................................62

DAFTAR ACUAN ................................................................................64


ix

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1. Ilustrasi mengenai pitting factor (p/d)

Gambar 2.2. Morfologi pitting :(a) narrow,deep, (b) eliptical, (c) wide, shallow,

(d) subsurface,

Gambar 2.3. Mekanisme penetrasi ke lapisan pasif pada korosi pitting aluminium

alloy .

Gambar 2.4. Mekanisme pemecahan lapisan pasif .

Gambar 2.5. Korosi pitting pada aluminium alloy direndam pada lingkungan air

laut selama 6 bulan

Gambar 2.6. Mekanisme adsorpsi.

Gambar 2.7 Mikrostruktur paduan alumunium 2024-T3 (a) Di aging selama 10

jam pada suhu 250 0C (b) Di Aging selama 15 jam pada suhu 250 0C.

Gambar 2.8 . Kurva tegangan vs waktu.

Gambar 2.9. Kecepatan perambatan retak sebagai fungsi dari kedalaman retakan.

Gambar 2.10. Perubahan dimensi sebagai fungsi waktu pada tegangan konstan.

Gambar 2.11. Pasangan lingkungan korosif dan logam untuk mempercepat

retakan.

Gambar 2.12. Tes strain rate material almunium 6061-T651 pada berbagai

medium korosif

Gambar 2.13. Sampel material alumunium 2024 bentuk Clad dan Bare

Gambar 2.14. Konsentrasi stress pada daerah garis batas (a) Hasil SEM daerah

transisi line (b) transisi line material


x

Gambar 2.15. Faktor konsentrasi sebagai fungsi ketebalan pada tegangan konstan

Gambar 2.16. Metode pengujian pembebanan untuk stress corrosion cracking. (a)

U-bend (b) C-ring (c) Bent-beam (d) Tensile [ASTM G-39]

Gambar 2.17. Skematik spesimen dan konfigurasi holder pada metode bent-beam

[ASTM G-39]

Gambar 2.18. Metode pengujian two-point loaded specimen [ASTM G-39]

Gambar 2.19. (a) Intergranular pada aluminium alloy dilingkungan NaCl (b)

Trangranular Corrosion pada aluminium alloy dilingkungan NaCl.

Gambar 3.1. Diagram alir penelitian.

Gambar 3.2. Spesimen uji tarik no. 5.

Gambar 3.3. Skema Sampel Holder Untuk Pengujian Stress Corrosion Cracking

Gambar 3.4. Daerah pengamatan mikrostruktur pada sampel

Gambar 4.1. Benda uji Aluminium seri 1100 sebelum dilakukan pengujian

(Panjang sampel 23 cm, 21 dan 20 masing-masing sebanyak 3 buah)

Gambar 4.2. Struktur mikro aluminium seri 1100 sebelum pengujian

Gambar 4.3. Struktur mikro Aluminium seri 1100 setelah pengujian (a). L=20 cm

dan tebal 0,1 cm (b). L=20 cm dan tebal 0,155 cm

Gambar 4.4. Struktur mikro Aluminium seri 1100 setelah pengujian (a). L=21 cm

dan tebal 0,1 cm (b). L =23 cm dan tebal 0,1 cm


xi

Gambar 4.5. Struktur mikro benda uji Aluminium pelat dengan panjang sampel 21

cm dan tebal 1,0 mm

Gambar 4.6 (a) dan 46 (b). Struktur mikro benda uji Aluminium pelat dengan

panjang sampel 23 cm dan tebal 1,0 cm

Gambar 4.7 (a) dan (b) Struktur mikro benda uji Aluminium pelat dengan panjang

sampel 20 cm dan tebal 1,0 cm

Gambar 4.8 Struktur mikro benda uji Aluminium pelat dengan panjang sampel 20

cm dan tebal 1,55 cm

Gambar 5.1. Grafik Hubungan tegangan aplikasi terhadap jumlah korosi sumuran

Gambar 5.2 Hubungan tegangan aplikasi dengan diameter rata-rata

Gambar 5.3 Grafik Penyebaran diameter dari ketiga sampel L = 23 cm, L = 21 cm

dan L = 20 cm dengan ukuran ketebalan sama

Gambar 5.4. Grafik Hubungan ketebalan bahan terhadap tegangan aplikasi

Gambar 5.5. Grafik Hubungan antara ketebalan bahan, tegangan aplikasi dan

Jumlah pitting

Gambar 5.6. Grafik Hubungan ketebalan bahan terhadap diameter dengan dimensi

material yang sama


xii

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1. Tipe-tipe paduan aluminium

Tabel 2.2 Komposisi aluminium seri 1100

Tabel 2.3. Parameter material Alumunium seri 1100

Tabel 2.4. Data publikasi paduan aluminium

Tabel 3.1. Standar Uji Tarik JIS

Tabel 3.2. Prosedur Pembersihan Kimia Untuk Menghilangkan Produk Korosi

Tabel 4.1 Ukuran benda uji, Tinggi dan Sudut kelengkungan

Tabel 4.2. Hasil uji komposisi Al 2024-T3

Tabel 4.3. Hasil pengujian tarik Al 2024-T3

Tabel 4.4 Sifat mekanik Hasil uji tarik

Tabel 4.5 Hasil perhitungan tegangan aplikasi

Tabel 4.6. Jumlah dan Diameter Korosi Sumuran


1

BAB I

PENDAHULUAN

1. 1. Tinjauan Umum

Korosi atau secara awam lebih dikenal dengan istilah pengkaratan

merupakan fenomena kimia pada bahan-bahan logam di berbagai macam kondisi

lingkungan..

Korosi merupakan masalah teknis dan ilmiah yang serius. Di negara-

negara maju sekalipun, masalah ini secara ilmiah belum tuntas terjawab hingga

saat ini. Selain merupakan masalah ilmu permukaan yang merupakan kajian dan

perlu ditangani secara fisika, korosi juga menyangkut kinetika reaksi yang

menjadi wilayah kajian para ahli kimia. Korosi juga menjadi masalah ekonomi

karena menyangkut umur, penyusutan dan efisiensi pemakaian suatu bahan

maupun peralatan dalam kegiatan industri. Milyaran Dolas AS telah dibelanjakan

setiap tahunnya untuk merawat jembatan, peralatan perkantoran, kendaraan

bermotor, mesin-mesin industri serta peralatan elektronik lainnya agar umur

konstruksinya dapat bertahan lebih lama. Alternatif yang dapat dilakukan adalah

menggunakan material yang memang tahan terhadap lingkungan kerjanya.

Dengan kemajuan teknologi, banyak dibuat material-material paduan yang

dikhususkan untuk media korosif tertentu.

Aluminium merupakan logam ringan mempunyai sifat tahan korosi, berat

jenisnya yang ringan, mempunyai daya hantar panas dan daya hantar listrik yang

baik, mudah dibentuk dan mempunyai titik cair yang rendah [1]


2

Untuk ketahanan korosi yang khusus diperlukan permukaan logam dilapisi

dengan alumunium murni atau paduan alumunium yang tahan korosi. Pada masa

kini, hampir semua bahan yang dianggap aluminium adalah sebenarnya sejenis

alloy aluminium. Paduan alumunium dengan banyak unsur seperti tembaga, seng,

magnesium, mangan dan silikon (contohnya, duralumin). Paduan ini biasanya

digunakan dalam kontruksi pesawat terbang, dan pelapis kendaraan bermotor serta

bahan pembuat robot.

Oleh karena itu, pemahaman tentang korosi dan pengetahuan yang cukup

mengenai cara pengendaliannya dirasakan sangatlah penting, sehingga nilai daya

guna pemanfaatan logam akan maksimum.

Dengan melihat alasan dasar tersebut, disini penulis mencoba melakukan

studi eksperimen mengenai suatu unsur logam didalam hubungannya akan

fenomena-fenomena yang terjadi terhadap suatu korosi. Pemilihan fenomena

korosi yang diambil dikonsentrasikan pada jenis korosi pitting. Dengan

mengasumsikan bahwa dengan mengamati perkembangan laju korosi pitting maka

korosi retak tegang dapat diamati.

1.2. Latar Belakang Masalah

Pemakaian material alumunium alloy dipergunakan untuk beberapa

aplikasi antara lain untuk badan pesawat, rangka pesawat, bagasi pesawat, dan

bagian lain. Sedangkan dalam dunia otomotif digunakan sebaga material pelapis


3

kendaraan bermotor baik pada bodi maupun mesin kendaraan, dan di industri

aluminium banyak digunakan sebagai bahan pembuat robot.

Salah satu faktor yang berperan penting dalam terbentuknya korosi pitting

(sumuran) adalah faktor tegangan. Tegangan tarik merupakan salah satu dasar

timbulnya korosi retak tegang, dimana tegangan harus ada atau diberikan agar

memiliki kecenderungan menarik bagian-bagian logam, tegangan-tegangan

tersebut dapat dikategorikan yaitu tegangan aplikasi dan tegangan sisa. Semakin

besar tegangan yang diberikan pada suatu logam maka semakin berkurang

ketahanan korosi retak tegang pada suatu material.

Karena korosi retak tegang merupakan korosi yang berbahaya maka

dilakukan pengujian untuk mengetahui ketahanan korosi retak tegang pada

material aluminium alloy dengan melakukan perubahan tegangan aplikasi pada

material, sehingga dapat diketahui usia pakai material tersebut dengan tegangan

aplikasi yang berbeda. Pengujian ini dilakukan dengan metode two-point loaded

specimen sesuai dengan standar ASTM G 39 tentang Preparation and Use Bent-

Beam Stress-Corrosion Test Specimen[2]

1.3. Tujuan Penelitian

Penelitian ini dilakukan untuk mengetahui ketahanan dari material

Aluminium paduan terhadap korosi pitting (sumuran) pada lingkungan korosif.

Beberapa pengujian dilakukan terhadap material Aluminium paduan seperti

pengujian sifat mekanis, komposisi kimia, dan metalografi.


4

Dari hasil penelitian yang ada, diharapkan akan didapatkan hal-hal sebagai

berikut:

1. Mengetahui ketahanan material dan lamanya waktu material dari

terjadinya korosi pitting hingga terjadi korosi retak tegang dari kondisi

pengujian.

2. Mengetahui pengaruh tegangan aplikasi terhadap korosi pitting.

3. Mengetahui pengaruh tegangan aplikasi terhadap diameter korosi

sumuran

4. Mengetahui pengaruh ketebalan material terhadap besar tegangan

aplikasi dan korosi pitting


5

BAB 2

TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Paduan Alumunium

Aluminium dipilih karena memiliki sifat ringan dan kekuatannya dapat

dibentuk dengan cara dipadu dengan unsur lain. Permasalahan yang dihadapi

adalah pemilihan jenis unsur apa yang akan dipadu dengan aluminium untuk

mendapatkan karakteristik material yang dibutuhkan.

Alumunium alloy dibagi dalam beberapa tipe atau seri yaitu:

Tabel 2.1. Tipe-tipe paduan aluminium [3]

Seri Komposisi

1XXX Aluminum murni, kandungan minimal 99.00%

2XXX Copper (Cu). => Duralumin

3XXX Manganese (Mn)

4XXX Silicon (Si)

5XXX Magnesium (Mg)

6XXX Magnesium and Silicon (Mg and Si)

7XXX Zinc (Zn)

8XXX Unsur lain

9XXX Unused series


6

Salah satu penggunaan paduan aluminium tempa (wrought) adalah untuk

aplikasi pesawat terbang seperti untuk kerangka pesawat (frame), kulit pesawat

(skin), dan bagian-bagian pendukung lainnya. Kerangka pesawat dominan

menggunakan seri 2xxx dan seri 7xxx, sedangkan seri 1100 banyak digunakan

sebagai pelapis bodi kendaraan bermotor atau produk otomotif yang lain seperti

piston [4] serta banyak digunakan sebagai bahan utama pembuat robot.

Berdasarkan dari hasil produknya, paduan alumunium dapat dibagi

menjadi dua group yaitu:

1. Paduan “Non heat treatble“, yaitu paduan aluminium yang tidak dapat

dikeraskan dengan perlakuan panas, yang termasuk dalam group ini seri 1xxx,

3xxx dan 5xxx.

2. Paduan “Heat treatble“, yaitu paduan aluminium yang dapat di keraskan dengan

proses perlakuan panas, yang termasuk dalam group ini seri 2xxx, 6xxx dan

7xxx.

Berdasarkan studi literatur pada Air Craft Material UK didapatkan

komposisi kedua jenis material paduan aluminium sebagai berikut:

Tabel 2.2 Komposisi aluminium seri 1100 [5]

Komposisi Kimia Aluminium Alloy Seri 1100

Material Al %

Cu %

(Si + Fe)

% Mg %

Zn %

Others, each

Others, total

Aluminium 99 min 0,05-0,20 0,95 max

0,05 max 0,10max 0,05 max 0,15 max

seri 1100


7

Pengaruh unsur paduan tersebut dapat dijelaskan sebagai berikut [6]:

a. Fe (besi)

Pengaruh baik : Mencegah penyumbatan estacan selama casting.

Pengaruh buruk : Menurunkan sifat mekanis

Menimbulkan cacat lubang

Menimbulkan terjadinya hard spot

Menurunkan ketahanan korosi

b. Cu (tembaga)

Pengaruh baik : Menaikkan kekuatan

Mengurangi hot shotness

Menaikkan mampu cor

Pengaruh buruk : Menurunkan ketahanan korosi

Menurunkan ketangguhan

c. Si (Silikon)

Pengaruh baik : Menaikkan kekuatan

Memperbaiki sifat mampu tuang

Menurunkan koefisien muai panas

Meningkatkan ketahanan korosi

Pengaruh buruk : Menurunkan ketangguhan

Material aluminium ditingkatkan kekuatannya dengan suatu mekanisme

penguatan bahan logam yang disebut ”precipitation hardening”, atau suatu proses

pembentukan partikel halus dalam suatu paduan. Dalam precipitation hardening

harus ada dua fasa, yaitu fasa yang jumlahnya lebih banyak disebut matriks dan


8

fasa yang jumlahnya lebih sedikit disebut precipitate. Mekanisme penguatan ini

meliputi tiga tahapan, yaitu:

1. Solid solution treatment, yaitu memanaskan hingga diatas garis solvus untuk

mendapatkan fasa larutan padat yang homogen, dimana unsur larut secara

merata.

2. Quenching, yaitu proses pendinginan dengan cepat untuk mempertahankan

struktur mikro fasa padat homogen agar tidak terjadi difusi.

3. Aging atau proses penuaan, yaitu dipanaskan kembali dengan temperatur tidak

terlalu tinggi agar terjadi difusi fasa alpha pada jarak pendek membentuk

precipitate atau partikel-partikel halus dalam matrik sehingga meningkatkan

kekuatan maupun kekerasan.

2.2. Korosi

Korosi adalah proses perusakan ataupun penurunan sifat logam oleh reaksi

elektrokimia karena berinteraksi dengan lingkungan. Korosi sering terjadi pada

lingkungan air, korosi juga berlangsung dilingkungan kering juga dapat terjadi di

udara karena kandungan uap air.

Adapun jenis-jenis korosi yang terjadi pada logam adalah sebagai berikut:

1. Korosi Merata

Korosi ini biasanya disebabkan oleh reaksi elektrokimia secara merata pada

permukaan logam yang terbuka yang dapat menyebabkan semakin menipisnya

dan akhirnya mengalami kerusakan. Korosi ini dapat dikendalikan dengan cara:

penggunaan lapisan pelindung, proteksi katodik dan inhibitor.


9

2. Korosi Celah

Korosi celah terjadi pada daerah celahan atau daerah-daerah yang

tersembunyi pada permukaan logam yang berada pada lingkungan korosif, korosi

ini terjadi karena adanya perbedaan konsentrasi oksigen dicelah dengan

lingkungan. Permukaan logam yang konsentrasi O2 lebih tinggi logam bersifat

katodik, sedangkan konsentrasi O2 jauh lebih rendah dalam celah sehingga bersifat

jauh lebih anodik dan mengalami korosi dengan laju yang tinggi. Korosi celah

dapat dikendalikan dengan cara menghindari terbentuknya celah-celah dalam

suatu konstruksi.

3. Korosi Sumuran (Pitting)

Korosi lubang atau pitting didefinisikan sebagai serangan korosif yang

terlokalisasi. Sederhananya, pitting merupakan jenis korosi terlokalisasi yang

menghasilkan lubang pada material, yaitu pada daerah serangan korosi dimana

luasnya relatif lebih kecil dibandingkan dengan keseluruhan permukaan yang

terekspos[7]. Kedalaman pitting sering disimbolkan dengan pitting factor yaitu

perbandingan dari penetrasi pada logam yang terdalam terhadap penetrasi logam

rata-rata yang ditentukan oleh kehilangan berat spesimen.

Gambar 2.1. Ilustrasi mengenai pitting factor (p/d) [8] .


10

Pitting tidak dapat diprediksi, khususnya pada kondisi pembentukan

pitting yang dalam. Permukaan pitting biasanya tertutup oleh deposit dari aliran

proses dan endapan produk korosi. Berdasarkan bahan penyusun logam dan

kondisi kimia lingkungan, morfologi pitting akan bermacam-macam seperti

Gambar 2.2.

Gambar 2.2. Morfologi pitting :

(a) narrow,deep, (b) eliptical, (c) wide, shallow, (d) subsurface,

(e) undercutting,(f) horizontal, (g) vertical [9]

Mekanisme terbentuknya korosi pitting dapat dibagi menjadi dua tahapan,

yaitu pecahnya lapisan pasif dan kemudian diikuti pertumbuhan lubang.

1. Pecahnya Lapisan Pasif

Pecahnya lapisan pasif dari material terdiri dari 3 tahap yaitu :

a. Penetrasi

Pada tahap ini terjadi perpindahan kation Cl- yang agresif dari larutan

elektrolit melewati lapisan oksida menuju ke permukaan material. Jika kecepatan

kation dalam berpenetrasi ke permukaan logam lebih rendah daripada kecepatan

perpindahan kation dari elektrolit ke lapisan oksida logam, maka kation elektrolit

akan berkumpul pada lapisan oksida logam dan menyebabkan peningkatan

konsentrasi lokal. Peningkatan konsentrasi ini akan menyebabkan tegangan pada


11

lapisan film yang pada akhirnya akan merusak lapisan film logam dan lebih

jelasnya dapat dilihat pada gambar berikut.

Gambar 2.3. Mekanisme penetrasi ke lapisan pasif pada korosi pitting aluminium alloy [10].

b. Pecahnya lapisan film

Pada tahap ini lapisan film dari logam akan pecah dan memberikan jalan

bagi anion (H+) menuju logam yang sudah tidak terlindungi lagi. Pada kondisi ini

lapisan pasif membentuk ion Al3+ yang berada dalam kondisi teroksidasi.

Adanya ion Cl- yang berasal dari lingkungan, akan meningkatkan kecepatan

reaksi pelepasan Al3+ dari lapisan pasif ke lapisan luar sehingga lapisan pasif besi

pecah. Ion klor akan terurai lagi dan akan bereaksi kembali dengan lapisan pasif

besi.

Dengan rusaknya lapisan pasif akan terbentuk daerah anodik dan katodik

dan mulai terjadi reaksi antara material dengan lingkungan air laut sehingga

terbentuk awal sumuran, perusakan dapat dilihat pada Gambar 2.4.


12

Gambar 2.4. Mekanisme pemecahan lapisan pasif [11].

Gambar 2.5. Korosi pitting pada aluminium alloy direndam pada lingkungan air laut selama 6 bulan [12]

Logam aluminium termasuk logam yang sangat sulit terkorosi. Hal ini

dikarenakan logam ini memiliki lapisan pasif dari jenis logam lain yang sangat

kuat. Berdasarkan referensi yang ada permukaan logam aluminium alloy akan

terkorosi bila lapisan pasif yang melapisi telah terkorosi didaerah lokal, dan


13

proses ini membutuhkan waktu kurang lebih selama 6 bulan. Seperti terlihat pada

Gambar 2.5 diatas.

c. Adsorpsi

Pada tahap ini terjadi adsorbsi anion oleh lapisan oksida dan terjadinya

perpindahan kation dari logam menuju ke elektrolit. Dimana lapisan oksida logam

akan terbentuk secara kontinu, sampai menyebabkan penipisan lapisan pasif

hingga habis sama sekali dan pelarutan setempat akan dimulai.

Gambar 2.6. Mekanisme adsorpsi.

2. Pertumbuhan Lubang

a. Tahap inisiasi

Tahap ini yang memegang peranan penting adalah potensial pitting.

Potensial pitting adalah potensial dimana pitting mulai tumbuh ditandai dengan

rusaknya lapisan pasif. Rusaknya lapisan ini dapat dilihat dimana rapat arus akan

meningkat tajam. Jadi lubang-lubang baru mulai tumbuh jika potensialnya lebih

besar daripada potensial pitting logamnya. Bila logam memiliki potensial lebih

kecil maka cenderung melepas elektron yang akan menyebebkan oksidasi.


14

Semakin tinggi potensial pitting suatu material berarti material tersebut semakin

tahan terhadap serangan pitting.

b. Tahap propagasi

Tahap ini merupakan tahap potensial proteksi yang pada daerah logamnya

mengalami pasifasi atau membentuk lapisan pasif. Potensial proteksi menentukan

apakah pits yang mulai tumbuh itu dapat terus tumbuh atau tidak. Jika potensial

lebih besar daripada potensial proteksi maka pits baru dapat terus tumbuh, namun

jika potensial lebih rendah daripada potensial proteksi maka berarti logam akan

tetap pasif. Jadi pits yang baru dapat tumbuh jika potensialnya lebih besar

daripada potensial pitting.

c. Repasivasi

Repasivasi merupakan proses dan permukaan logam untuk kembali

menjadi pasif. Kinetika repasifasi dari sumuran pada tahap awal sangat tergantung

dari transport anion yang agresif dari elektrolit ke permukaan logam. Jadi jika

cukup banyak akumulasi dari anion yang agresif pada permukaan logam maka

proses pertumbuhan pits pada tahap awal akan stabil karena pembentukan lapisan

pasif dapat dihindari.


15

4. Korosi Batas Butir,

korosi yang terjadi akibat adanya perbedaan tingkat energi antar batas

butir dan badan buttir atau anatara butir yang satu dengan butir yang lain. Pada

saat ini kita mengetsa material dalam proses metalografi sesungguhnya adalah

proses korosi batas butir. Laju korosi batas butir dapat ditingkatkan bila waktu

agning dinaikkan. Sebab hubungan besar waktu aging dengan laju korosi retak

tegang adalah berbanding lurus.

(a) (b)

Gambar 2.7. Mikrostruktur paduan alumunium 2024-T3 (a) Di aging selama 10 jam pada suhu 250 0C (b) Di Aging selama 15 jam pada suhu 250 0C [13]

Gambar 2.7 Menurut Fuad M. Khoshnaw dan Ramadhan H. Gardi bahwa

pengaruh kenaikan waktu aging terhadap laju intergranular corrosion material

alumunium 2024 sangat signifikan.

5. Korosi Selektif

Korosi selektif adalah terlarutnya suatu unsur yang bersifat anodik dari

suatu paduan. Korosi ini menyerang seluruh permukaan yang terbuka sehingga

bentuk keseluruhan tidak berubah namun demikian hilangnya sebuah unsur


16

paduan dalam jumlah besar menjadikan logam berpori-pori dan hampir tanpa .

kekuatan mekanik lagi.

6. Korosi Erosi

Korosi erosi adalah bentuk korosi yang timbul akibat gerak relatif antara

fluida korosif (elektrolit) terhadap permukaan logam.

7. Korosi Lelah

Korosi lelah adalah korosi yang disebabkan aksi gabungan antara

lingkungan korosif dengan tegangan berulang (siklus). Logam akan gagal karena

lelah tetapi bila berada pada lingkungan korosif kegagalan akan dipercepat.

8. Korosi Galvanik

Korosi Galvanik akan terjadi apabila dua logam atau lebih yang berbeda

dalam suatu lingkungan dan saling berhubungan sehingga timbul tegangan listrik

sehingga logam yang potensialnya lebih tinggi akan bersifat katodik dan yang

lainnya akan bersifat anodik.

2.3. Reaksi Kimia Korosi Pitting [14]

Adapun reaksi kimia sehubungan pengujian korosi yang dilakukan

berdasar Fontana Greene dapat dipaparkan sebagai berikut:

a. Mula-mula elektrolit dianadaikan mempunyai komposisi seragam. Korosi

terjadi secara perlahan diseluruh permukaan logam yang terbuka, baik di

dalam maupun di luar sumuran. Reaksinya sebagai berikut:

Oksidasi : Al Al3+ + 3e

Reduksi : O2 + 2H2O + 4e 4 OH-


17

b. Pengambilan oksigen yang terlarut menyebabkan lebih banyak lagi difusi

oksigen dari permukaan elektrolit yang kontak langsung dengan atmosfer.

Oksigen di permukaan logam yang berhadapan dengan sebagian besar

elektrolit lebih mudah dikonsumsi ketimbang yang terdapat di sumuran. Di

dalam sumuran kekurangan oksigen sehingga mengahalangi proses

reduksi akibatnya pembangkitan ion-ion hidroksil yang negatif dari tempat

yang terkurung tersebut berkurang.

c. Produksi ion-ion positif yang terlebih di dalam sumuran menyebabkan ion-

ion negatif di luar celah berdifusi ke dalam sumuran guna

mempertahankan keadaan energi potensial minimum. Pada akhirnya ion-

ion mengalami hidrolisis yang menghasilkan produk korosi yaitu:

Al3+ + 3H2O Al(OH)3 + 3 H+

2.4. Korosi Retak Tegang

Korosi retak tegang adalah korosi setempat yang menyerang logam

bertegangan dengan membentuk suatu retakan yang menjalar bila berada dalam

lingkungan yang korosif.

Dalam korosi retak tegang terdapat juga suatu retak yang disebabkan

intergranular atau transgranular yang tidak terlihat secara visual, sehingga retak

itu dimulai dengan mikrobial kecil yang desebabkan terjadi retak antar butir

(intercrystalline) dan retak membelah butir (transcrystalline) dan terus menjadi

besar dan menyebabkan cracking sehingga material menjadi failure.


18

Korosi retak tegang dapat terjadi bila terpenuhi tiga syarat pokok yang

meliputi:

1. Logam yang rawan terhadap korosi lokal

2. Tegangan tarik yang bekerja pada logam

3. Lingkungan yang asam yang menyebabkan korosi permukaan

4. Elektron korosif yang menyerang logam

2.4.1 Jenis Logam

Besar butir kristal dalam logam polikristalin itu berpengaruh terhadap sifat

mekanik khususnya kekuatan tarik σ. Pengaruh besarnya butir kristal terhadap

kekerasan logam itu sesungguhnya disebabkan oleh adanya batas-batas butir.

Makin banyak batas-batas butir tersebut makin keras benda.

Secara prinsip semakin keras suatu material atau mengalami proses

pengerasan, maka ductility atau keuletannya akan menurun dan cenderung brittle/

rapuh/ mudah pecah, karena secara mikrostruktur kepadatan struktur semakin

rapat sehingga tegangan muka antar atomnya tinggi, dan terjadi perubahan

mikrostruktur, tapi hal ini dapat diminimalisasi setelah proses pengerasan,

dilakukan proses anealing (pemanasan ulang) sampai titik transformasi, untuk

menghilangkan tegangan antar atom juga mengembalikan struktur molekul

kebentuk awal.


19

2.4.2. Tegangan

Tegangan berperan dalam merusak lapisan pasif yang melindungi

permukaan logam. Pecahnya lapisan pasif tersebut akan menyebabkan serangan

korosi timbul di berbagai tempat pada permukaan logam. Hal tersebut merupakan

awal dari timbulnya retakan. Rusaknya lapisan pasif yang diikuti oleh retakan

tidak memungkinkan pemulihan dari lapisan pasif tersebut, sehingga propagasi

akan terus berlanjut.

Tegangan mungkin disebabkan dari beberapa sumber yaitu tegangan

aplikasi, sisa, suhu dan pengelasan. Tegangan tarik merupakan salah satu dasar

timbulnya korosi retak tegang, dimana tegangan harus ada atau diberikan agar

memiliki kecenderungan menarik bagian-bagian logam, tegangan-tegangan

tersebut dapat dikategorikan dalam :

1. Tegangan aplikasi

Tegangan yang diberikan pada suatu logam dari luar dan biasanya berupa

beban.

2. Tegangan sisa

Tegangan yang terkunci didalam logam walaupun semua gaya luar

ditiadakan. Besarnya dapat mencapai atau mendekati batas elastik bahan.

Misalnya, tegangan yang timbul pada logam akibat proses pengelasan atau

proses pengerjaan dingin. Semakin besar tegangan yang diberikan pada

logam, makin kecil usia pakai logam, seperti dapat dilihat pada kurva

tegangan vs waktu pada Gambar 2.8.


20

Gambar 2.8 . Kurva tegangan vs waktu [14]

Pada kenyataan, jumlah kasus korosi retak tegang telah diamati bahwa

tidak ada tegangan aplikasi dari luar. Seperti baja yang dilas mengandung

tegangan sisa dekat titik luluh. Tegangan ditingkatkan sampai 10.000 lb/in2 dapat

dihasilkan dengan produk korosi pada daerah tarik. Tegangan yang paling tinggi

dari retakan adalah pada bagian ujung karena ujung retakan memiliki takik yang

tajam. Hudak and Page menunjukkan bahwa tegangan lokal yang tinggi sekitar

2000 MPa atau sekitar 289 ksi, mungkin dicapai.

Parameter waktu sangat penting untuk diketahui pada fenomena korosi

retak tegang, karena kerusakan fisik yang parah terjadi pada tahapan lanjut dari

korosi jenis ini. Saat retakan muncul, luas penampang dari material tersebut

berkurang dan kegagalan akhir dari material lebih disebabkan oleh aksi mekanis.

Gambar 2.9 menunjukkan perpatahan sebagai fungsi dari kedalaman

retakan pada pembebanan konstan. Pada tahap awal, perambatan retak terjadi

secara lambat dan konstan. Namun saat perambatan retak berlanjut, luas


21

penampang dari material tersebut berkurang sehingga tegangan yang diterima

meningkat. Akibatnya kecepatan perambatan retak terus meningkat sampai

akhirnya kegagalan terjadi.

Gambar 2.9. Kecepatan perambatan retak sebagai fungsi dari kedalaman retakan [15].

Gambar 2.10 menunjukkan menggambarkan hubungan antara waktu

dengan perubahan dimensi dari material. Pada tahap awal retakan, hanya sedikit

perubahan dimensi yang dapat diamati. Akan tetapi saat proses perambatan retak

berlanjut, retakan makin bertambah lebar. Sebelum material tersebut gagal,

deformasi plastis terjadi dan perubahan dimensi dari material tersebut dapat

dengan mudah diamati.

Gambar 2.10. Perubahan dimensi sebagai fungsi waktu pada tegangan konstan [16].


22

2.4.3 Lingkungan Korosi

Salah satu faktor yang sangat mempengaruhi korosi retak tegang adalah

faktor lingkungan. Korosi retak tegang secara umum timbul pada media aqueous.

Akan tetapi fenomena ini dapat muncul pada logam cair, lelehan garam, dan

larutan inorganik aqueous tertentu. Hadirnya bahan pengoksidasi juga cenderung

untuk mempercepat terjadinya retakan. Beberapa kombinasi logam dan

lingkungan yang memungkinkan untuk timbul retakan dapat dilihat pada gambar

2.11 dibawah ini.

.

Gambar 14 Pasangan lingkungan dan logam yang memungkinkan untuk timbul retakan.

Gambar 2.11. Pasangan lingkungan korosif dan logam untuk mempercepat retakan[17].

Sunggon Lim dan Sangshik Kim menunjukkan perbandingan parameter

waktu kegagalan material 6061-T651 setelah dilakukan tes strain rate antara

material pada kondisi di udara dan 3,5% NaCl dengan hasil sebagai berikut.


23

Gambar 2.12. Tes strain rate material almunium 6061-T651 pada berbagai

medium korosif [18]

Pada gambar 2.12 diatas memperlihatkan besarnya pengaruh lingkungan

korosif seperti NaCl untuk mempercepat kegagalan permukaan material sehingga

menyebabkan material tersebut mengalami korosi retak tegang.

2.5 Teori Elastisitas

Pada umumnya bila sebuah benda padat mengalami perlakuan beban

(beban tarik, tekan atau torsi) maka di dalamnya akan terbentuk berbagai

konfigurasi tegangan. Selama benda ini belum mengalami perubahan bentuk

plastis, maka tegangan-tegangan tersebut secara keseluruhan masih dalam

keseimbangan.

Konstanta-konstanta yang menghubungkan tegangan dengan

regangan/geseran disamping λ dan µ masih terlihat (λ + 2µ) yang merupakan

konstanta penghubung antara tegangan σ dengan regangan ε, dimana konstanta ini

dikenal dengan nama modulus Young atau modulus elastis E:


24

E = λ + 2µ ........................................................................................(2.1)

Sedangakan Modulus Geser:

)1(2 υ

µ+

=E ........................................................................................(2.2)

Selanjutnya hubungan antara bilangan konstanta lamda λ dan bilangan poisson υ

adalah:

)21)(1(

.υυ

υλ−+

=E ............................................................................(2.3)

Perlu dicatat di sini bahwa pada percobaan tarik di samping terjadinya regangan

memanjang ε dengan rumus σ = ε . E

Sedangkan untuk menghitung persentasi elongation (%ε)

%100)(% xLo

LoLf −=ε ................................................................(2.4)

2.5.1. Pengaruh Ketebalan Bahan terhadap Konsentrasi Stress

Berdasarkan hasil penelitian dari Amir Abbas Zadpoor dan Zos Sinke

menguraikan pengujian material aluminium 2024 dengan ketebalan lapisan yang

bervariasi dari hasil perlakukan grinding dan milling. Sehingga menghasilkan

transisi line di bagian permukaan material. Hal ini dapat diperjelas dengan

memperhatikan gambar 2.13 dibawah ini.


25

Gambar 2.13. Sampel material alumunium 2024 bentuk Clad dan Bare [19]

Gambar 2.13 diatas memperlihatkan material aluminium 2024 yang

berbentuk clad dan bare dengan kondisi permukaan berlekuk-lekuk setelah di

grinding, kemudian setelah dilakukan pengamatan mikrostruktur material di

dapatkan daerah transisi line kristal seperti terlihat pada gambar. Hal ini

disebabkan oleh dua faktor konsentrasi stress dan peregangan lokal di permukaan

tersebut.

(a) (b)

Gambar 2.14. Konsentrasi stress pada daerah garis batas (a) Hasil SEM daerah transisi line (b) transisi line material


26

Fenomena konsentrasi stress di bagian transisi line secara kuantitas

merupakan rasio dari konsentrasi stress maksimum dengan konsentrasi stress

nominal atau secara matematis sebagai berikut:

nom

maksKσσ

= ........................................................................................(2.5)

Gambar 2.15. Faktor konsentrasi sebagai fungsi ketebalan pada tegangan konstan

Gambar 2.15 menunjukkan tentang nilai faktor konsentrasi stress yang

berubah terhadap ketebalan material, dimana kenaikkan faktor kosentrasi stress

diikuti pula dengan naiknnya nilai ketebalan bahan, kemudian di kisaran nilai

ketebalan 1,9-2,1 faktor konsentrasi stress mengalami penurunan dan diikuti

dengan penurunan rasio ketebalan. Grafik ini juga memperlihatkan mengenai

pengaruh kenaikan nilai nominal stress yang tinggi dapat menurunkan nilai faktor

konsentrasi stress.


27

Berdasarkan data Aluminium Standar and Data, The Aluminium

Association, 1988.

Tabel 2.3. Parameter material Alumunium seri 1100 [20]

Material Ultimate Tensil Tensile Yield Elongasi Modulus

Strength (Mpa) Strength (Mpa) ε (%) Elastis (GPa) Aluminium

Alloy 110 103 9 – 25 % 68,9

Seri 1100

Sedangkan untuk data publikasi Ultimate strength, yield strength,

elongation dan konduktivitas kedua material yakni aluminium 2024 dan 6061

yang dikutip dari riset D.Ortiz, M. Abdelshehid dkk adalah sebagai berikut:

Tabel 2.4. Data publikasi paduan aluminium [21]

Tabel 2.3 dan Tabel 2.4 menunjukkan perbandingan nilai masing-masing

material aluminium paduan dari berbagai seri dengan melihat besaran Ultimate

strength, Yield Srtrength dan Elongasi. Aluminium seri 1100 adalah material yang

memiliki nilai Ultimate strength dan Yield Strength yang terendah. Sedangkan

material 7075 adalah mateial yang memiliki nilai Ultimate dan Yield Strength

tertinggi dari material yang lain. Tetapi jika dilihat nilai batas elongasi dari ke

empat jenis aluminium paduan di atas. Material aluminium seri 1100 adalah

material yang memiliki nilai batas elongasi terbesar.


28

2.6 Metode Pengujan Stress Corrosion Cracking

2.6.1 Mekanisme Pengujian Pada SCC [22]

Stress corrosion cracking dan hydrogen induced cracking menggunakan

tegangan yang konstan. Metode pengujian dapat dilihat pada Gambar 20.

Gambar 2.16. Metode pengujian pembebanan untuk stress corrosion cracking. (a) U-bend (b) C-ring (c) Bent-beam (d) Tensile [ASTM G-39]

Salah satu metode pengujian adalah metode bent-beam spesimen.

Pengujian untuk korosi retak tegang dilakukan dengan ekspos logam pada

lingkungan cair atau gas. Pengujian bent beam spesimen cocok untuk produk yang

datar seperti sheet, strip, atau plat. Untuk material plat, spesimen bent-beam lebih

sulit untuk digunakan, karena sampel holder yang kasar harus dibuat untuk

mengakomodasi spesimen.

Metode bent beam secara umum merupakan pengujian regangan konstan

atau defleksi yang konstan. Saat retakan telah mulai, ujung retakan sama baiknya

dengan bagian yang tidak retak telah berubah, dan oleh karena itu nilai tegangan

yang dihitung pada metode ini dipakai hanya untuk tegangan sebelum terjadinya


29

retak. Pengujian dimulai pada saat tegangan dikenakan pada spesimen dan

spesimen yang terkena tegangan diekspos di lingkungan korosif. Spesimen

dianggap telah gagal ketika terjadi retak. Kehadiran retak dapat ditentukan dengan

atau tanpa bantuan optical, mechanical atau elektronik. Bagaimanapun juga, untuk

interpretasi yang penuh arti, perbandingan seharusnya dibuat hanya diantara

pengujian menggunakan metode deteksi retak dengan sensitivitas yang sama.

Pengujian ini menggunakan tegangan bending. Tegangan yang dipakai

ditentukan dari ukuran spesimen dan defleksi bending. Spesimen kemudian

diekspos ke lingkungan korosif dan ditentukan waktu yang diperlukan untuk

menghasilkan retak.Waktu retak yang digunakan diukur dari ketahanan korosi

retak tegang dari material dalam lingkungan korosif pada tegangan yang

digunakan.

Spesimen bent-beam didesain untuk menentukan korosi retak tegang pada

lembaran paduan dan pelat dalam berbagai lingkungan. Spesimen bent-beam

didesain untuk pengujian pada tingkat tegangan dibawah batas elastik dari paduan.

Untuk pengujian daerah plastis, yang digunakan metode spesimen U-bend.

Walaupun memungkinkan untuk spesimen stress bent-beam ke dalam daerah

plastis, tetapi tegangan tidak dapat dihitung untuk tegangan plastis dengan metode

tiga dan empat titik spesimen sebaik double beam. Oleh karena itu, kegunaan

bent-beam spesimen dalam daerah plastis tidak direkomendasikan. Ada beberapa

metode bent-beam spesimen yaitu two point loaded spesimen, three point loaded

spesimen, four point loaded spesimen dan double-beam spesimen.


30

Gambar 2.17. Skematik spesimen dan konfigurasi holder pada metode bent-beam [ASTM G-39]

2.6.2. Penghitungan Tegangan Aplikasi

Memasukan parameter-parameter yang telah ditentukan pada persamaan

yang diberikan. Dan perbandingan L dan H harus diperhitungkan dengan dasar

persamaan yang kedua. Bila melewati batas nilai persamaan kedua maka material

sudah melewati batas elastis suatu material. Pada tegangan diatas batas elatis

tetapi dibawah yield strength (0.2% offset) hanya dihasilkan error yang kecil.

Persamaan tidak berlaku diatas yield strength material. Dan tebal specimen harus

0,8-1,8 mm.

Pada saat specimen diuji pada temperatur tertentu, kemungkinan relaksasi

tegangan harus diteliti. Relaksasi dapat diestimasi dari data creep yang diketahui

untuk specimen, holder dan material penyekat. Perbedaan pada ekspansi panas

harus diketahui.

Tegangan aplikasi ditentukan dengan dimensi specimen dan jumlah dari

bending deflection. Kemudian, kesalahan pada tegangan aplikasi dihubungkan

pada sifat dalam pengukuran instrument. Untuk two point loaded specimen


31

sebagian besar diukur nilai sekitar 5% dari nilai yang dihitung berdasarkan

prosedur yang diberikan.

Perhitungan tegangan aplikasi hanya untuk bagian tegangan sebelum

inisiasi crack. Jika retak terjadi, tegangan pada ujung crack, dan pada daerah yang

tidak retak , telah berubah.

2.6.3. Two Loaded Specimen

Spesimen ini dapat digunakan untuk material yang tidak berdeformasi

secara plastis ketika dibending dengan (L-H)/H = 0.01. Spesimen harus sekitar

270 – 274 mm flat strip dipotong untuk panjang yang tepat untuk mendapatkan

tegangan yang diinginkan setelah bending.

Perhitungan tegangan elastis pada fiber bagian luar di bagian tengah

spesimen two-point loaded diperoleh dari analisa besarnya defleksi secara teori

yaitu:

24(2 )2 12k E K t tE K

H Hε ⎡ − ⎤⎛ ⎞= − − ⎜ ⎟⎢ ⎥⎝ ⎠⎣ ⎦

............................................... (2.6)

12

L H KH E K− ⎡ ⎤= −⎢ ⎥−⎣ ⎦

..................................................................... (2.7)

dimana :

L = panjang spesimen (mm)

H = jarak antara penopang (mm)

t = ketebalan spesimen (mm)

e = tensile strain maksimum

0 = maksimum kemiringan spesimen

z = parameter integrasi

k = sin2θ⎛ ⎞⎜ ⎟⎝ ⎠


32

K = 2 12 2 2

0

(1 sin )k z dzπ

−−∫ (integral elips pertama)

E = 2 12 2 2

0

(1 sin )k z dzπ

−∫ (integral elips kedua)

σ = tegangan yang dicari ( 2Kg

mm )

Em = modulus Young yang didapat dari pengujian tarik ( 2Kg

mm )

Gambar 2.18. Metode pengujian two-point loaded specimen [ASTM G-39]

Analisa matematika mendapatkan dari persamaan 6 dan 7 hubungan antar

e dan (L-H)/H dalam pembentukan parameter. Parameter yang biasanya dengan

persamaan imi adalah modulus k dari integral eliptik. Kemudian, prosedur

berikutnya dapat digunakan untuk menentukan panjang specimen L yang

diperlukan untuk mendapatkan maksimum tegangan. Dengan membagi tegangan

dengan modulus elastis Em untuk mendapatkan regangan

mE/σε = ...............................................................................................(2.8)

Dari persamaan 1 menentukan nilai k yang tepat dengan nilai e yang diperlukan.

Dengan menggunakan nilai k menghitung persamaan 7 untuk L. Untuk

memfasilitasi computer dapat digunakan untuk menghasilkan table untuk

regangan (e) dan H/t dengan nilai (L-H)/H yang dihasilkan.

Menghitung defleksi dari specimen sebagai berikut :


33

( )KEkHy −= 2// ......................................................................................(2.9)

Dimana : y = maksimum defleksi

Hubungan ini dapat digunakan untuk mengecek untuk memastikan bahwa

tegangan maksimum tidak melebihi batas proporsional. Jika melebihi batas,

pengukuran defleksi akan lebih besar daripada yang diperhitungkan.

Sebagai metode alternatif berikut ini hubungan yang dapat digunakan

untuk menghitung panjang specimen :

( ) ( )ktEHktEL /sin/ 1 σσ −= .........................................................................(2.10)

Dimana :

L = panjang specimen

σ = maksimum tegangan

E = modulus elastis

H = holder span

t = ketebalan specimen

k = 1.280 , constant empiric

Persamaan ini dapat dipecahkan dengan komputer, dengan trial and error,

atau dengan menggunakan ekspansi dari sine function. Persamaan 2.10 dapat

digunakan jika jumlah (Hσ)/ktE kurang dari 1.

Pemilihan ketebalan material dan panjang dan holder span, untuk

mendapatkan nilai dari (L-H)/H antara 0.01 – 0.5. kemudian menjaga kesalahan

tegangan dengan batas yang dapat diterima. Ketebalan specimen sekitar 0.8 – 1.8

mm telah didapatkan hasil yang tepat ketika bekerja pada paduan aluminium


34

dengan tegangan aplikasi sekitar 205 Mpa untuk aluminium. Dimensi specimen

dapat domodifikasi sesuai dengan yang diinginkan.

Pada two point loaded specimen maksimum tegangan terjadi pada bagaian

tengah specimen dan rendah pada akhir specimen.

Spesimen two point loaded lebih cenderung pada three-point loaded

specimen, karena dalam beberapa instansi korosi crevice pada specimen timbul

pada bagian tengah penopang dari metode three-point loaded. Sejak tempat korosi

sangat dekat dengan titik tegangan paling tinggi, ini dapat dilakukan proteksi

katodik dan mencegah timbulnya pembentukan crack atau terjadinya hydrogen

embrittlement. Selanjutnya tekanan pada penopang tengah pada pembebanan

tertinggi didapatkan tegangan biaxial pada daerah kontak dan dapat menyebabkan

tegangan tension dimana secara normal tegangan kompresi yang muncul.

2.7. X-Ray Mikroradiography

X-Ray mikroradiography adalah salah satu tehnik yang dapat digunakan

untuk pengamatan mikroskopis material dan morfologi kerusakan material sejenis

korosi retak tegang.

Retakan dari korosi retak tegang memperlihatkan perpatahan getas yang

merupakan hasil dari proses korosi. Retakan dari proses korosi retak tegang dapat

berupa retakan intergranular dan transgranular. Retakan intergranular terjadi di

sepanjang batas butir, sedangkan retakan transgranular merambat dengan

memotong batas butir. Gambar 2.19 merupakan sebuah contoh dari perpatahan


35

transgranular dan intergranular. Retakan intergranular dan transgranular sering

muncul pada paduan yang sama, tergantung pada lingkungan atau struktur logam.

(a) (b)

Gambar 2.19. (a) Intergranular pada aluminium alloy dilingkungan NaCl . (b) Trangranular Corrosion pada aluminium alloy dilingkungan NaCl [23].


36

BAB 3

METODOLOGI PENELITIAN

3.1. Diagram Alir Penelitian

Gambar 3.1. Diagram alir penelitian.

L1 = 23 cm L2 = 21 cm L3 = 20 cm

START

Persiapan sampel

Material Aluminium Plat

Pengujian Komposisi

Pengujian Metalografi

Pengujian Metalografi

Komposisi Material

Struktur mikro awal

Yield Strength

Perhitungan tegangan aplikasi

Tegangan di Daerah elastis

Persiapan Sampel holder

Persiapan larutan Air laut

Persiapan sampel

H = 17 cm

Pengujian korosi retak tegang selama 336 Jam

Pengukuran kedalaman dan diameter piting

Pengamatan Makro dan Mikro

Analisa dan Pembahasan

Kesimpulan

Struktur mikro akhir

Literatur

Selesai


37

3.2. Bahan Penelitian

Bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah alumunium yang

berbentuk pelat. Masing-masing material dipasang pada holder dengan dimensi

yang sama. Adapun ukuran panjang material dibuat bervariasi

3.3. Prosedur Kerja

3.3.1 Preparasi Sampel

Sampel untuk pengujian dalam penelitian ini sebanyak 4 buah untuk

masing-masing alumunium. Tahapan persiapan sampel yaitu:

1. Pemotongan lembaran material dengan menggunakan alat pemotong dan

menggunakan gergaji biasa. Ukuran sampel masing-masing dengan

panjang 23 cm, 21cm dan 20cm sebanyak dua buah, lebar 5 cm, dan

memiliki ketebalan yang sangat tipis 0,1 – 0,155 cm.

2. Pengamplasan sampel dengan menggunakan amplas no. 400, 800, dan

1000 sampai tidak lagi terlihat kekasaran pada permukaan.

3. Melakukan pemeriksaan adanya retak sebelum diekspos dilingkungan uji.

4. Melakukan degreasing dan pembersihan untuk menghilangkan

kontaminasi yang ditimbulkan selama preparasi spesimen.

Setelah sampel uji komposisi dibuat, sampel kemudian dilihat

komposisinya dengan menggunakan spectrometry dengan mengambil beberapa

titik pengujian sehingga diperoleh data rata-rata komposisi material.

3.3.2 Preparasi Sampel Uji Tarik

Langkah pertama yang dilakukan adalah menentukan ukuran sampel uji

tarik yang akan dibuat berdasarkan ketebalan dan bentuk material yang

digunakan. Penentuan ukuran sampel ini juga harus mengacu pada standar yang


38

telah ditetapkan untuk pengujian tarik dimana pada pengujian tarik kali ini

menggunakan standar JIS untuk uji tarik. Berdasarkan analisis ketebalan yang

ada, yaitu sekitar 0,4-0,5 mm dan bentuk sampel yang berupa pelat atau lembaran,

maka dapat ditentukan jenis ukuran sampel yang akan digunakan dari tabel

standar JIS yang telah ada sebagai berikut:

Tabel 3.1. Standar Uji Tarik JIS

Material Test piece Remarks

Form Dimensions Proportional Non-proportional

Sheet, plate, shape, strip

Over 40 mm in thickness No. 14A No. 4, No. 10 For bar form test piece No. 14B - For flat form test piece

Over 20 mm up to and incl.40 mm in thickness

No. 14A No. 4, No. 10 For bar form test piece No. 14B No. 1A For flat form test piece

Over 6 mm up to and incl. 20 mm in thickness

No. 14B No. 1A, No. 5

Over 3 mm up to and incl. 6 mm in thickness

No. 5,

No. 13A,

No. 13B 3 mm or less in thickness -

Bar - No. 2 No. 14A

No. 4, No. 10 -

Wire - - No. 9A, No. 9B - Pipe Pipe of small outside dia. No. 14C No. 11 For tubular form test piece

50 mm or less in outside dia. No. 14B No. 12A For arc section test piece

Over 50 mm up to and incl. 170 mm in outside dia.

No. 12B

Over 170 mm in outside dia. No. 12C

200 mm or over in outside dia.

No. 14B No. 5 For flat form test piece or arc section test piece

Thick wall pipe No. 14A No. 4 For bar form test piece

Casting

- - No. 4, No. 10 -

-

No. 8A, No. 8B No. 8C, No. 8D

To be used when elongation value is not require. To be taken from test coupon casted for test piece

Forging - No. 14A No. 4, No. 10 - Sumber: JIS Standard


39

Gambar 3.2. Spesimen uji tarik no. 5.

Setelah material dipotong menjadi bentuk yang sesuai dengan standar

pengujian tarik, bagian pinggir sampel dikikir atau diamplas, khususnya pada

bagian gauge length supaya material menjadi rata dan menghindari adanya

konsentrasi tegangan yang dapat menimbulkan initial crack. Adanya konsentrasi

tegangan dapat menyebabkan data hasil pengujian menjadi tidak representatif.

3.3.3 Pembuatan Sampel Holder

Sampel holder dibuat dari kayu. Masing-masing sampel holder memuat

satu sampel yang memiliki perbedaan ukuran untuk membedakan pengaruh

bending yang ada.. Sampel holder terbuat dari kayu untuk mencegah terjadinya

korosi galvanik atau terjadinya anoda korban dari pengaruh lingkungan yang

korosif. Tahapan dalam pembuatan sampel holder yaitu

1. Memotong kayu dengan panjang 23 cm dan lebar 5 cm.

2. Memotong kayu dengan ketebalan 4 cm

3. Membuat celah dengan kedalaman 2 cm, dengan jarak celah 17 cm


40

4. Memahat bagian dalam ujung-ujung holder sebagai tempat penyangga

sampel.

Gambar 3.3. Skema Sampel Holder Untuk Pengujian Stress Corrosion Cracking

3.3.4 Penghitungan Tegangan Aplikasi

Memasukan parameter-parameter yang telah ditentukan pada persamaan

yang diberikan. Dan perbandingan L dan H harus diperhitungkan dengan dasar

persamaan yang kedua. Bila melewati batas nilai persamaan kedua maka material

sudah melewati batas elastis suatu material. Pada tegangan diatas batas elatis

tetapi dibawah yield strength (0.2% offset) hanya dihasilkan error yang kecil.

Persamaan tidak berlaku diatas yield strength material. Dan tebal specimen harus

0,8-1,8 mm

Pada saat specimen diuji pada temperatur tertentu, kemungkinan relaksasi

tegangan harus diteliti. Relaksasi dapat diestimasi dari data creep yang diketahui

17 cm


41

untuk specimen, holder dan material penyekat. Perbedaan pada ekspansi panas

harus diketahui.

Tegangan aplikasi ditentukan dengan dimensi specimen dan jumlah dari

bending deflection. Kemudian, kesalahan pada tegangan aplikasi dihubungkan

pada sifat dalam pengukuran instrument. Untuk two point loaded specimen

sebagian besar diukur nilai sekitar 5% dari nilai yang dihitung berdasarkan

prosedur yang diberikan.

Perhitungan tegangan aplikasi hanya untuk bagian tegangan sebelum

inisiasi crack. Jika retak terjadi, tegangan pada ujung crack, dan pada daerah yang

tidak retak , telah berubah.

3.3.5 Perendaman Sampel Pada Lingkungan NaCl

Lingkungan yang dipakai pada saat percobaan adalah lingkungan air laut

pada suhu udara normal.

3.4. Alat Yang Digunakan

Alat yang dipakai di dalam penelitian ini adalah:

1. Mesin uji tarik ini dipakai untuk memperoleh data tegangan tarik yield,

tegangan tarik maksimum dan elongasi. Dari nilai tegangan yield dan

elongasi dapat dihitung Modulus Elastisitas suatu material.

2. Mikoskop optik

Mikroskop optik dipakai untuk mengamati struktur mikro dari benda

uji sebelum dan sesudah dilakukan pengujian korosi dengan metode

two point loaded bending. Pengamatan sebelum dilakukan pengujian


42

adalah pengamatan metal base dari benda uji. Pengamatan yang

dilakukan sesudah pengujian adalah korosi pitting dan korosi retak

tegang.

3. Measuring microscope

Mikroskop ini dipakai untuk mengukur kedalaman dan diameter korosi

pitting yang terjadi setelah dilakukan uji two point loaded bending.

4. Kamera digital

Kamera digital dipakai untuk mengambil gambar kondisi benda uji

sebelum dan sesudah pengujian two point loaded bending

5. Alat potong plat

Alat potong ini dipakai untuk memotong material sebagai benda uji

komposisi, uji tarik dan uji metalografi.

6. Gergaji

Pemakaian gergaji dalam penelitian ini dipakai untuk memotong kayu.

Potongan kayu disusun sesuai dengan standard ASTM G39 sebagai

holder.

7. Martil

Martil dipakai sebagai alat bantu untuk memasang bagian-bagian

holder yang terbuat dari kayu dengan paku.

8. Hair dryer

Alat ini berfungsi mengeringkan benda uji setelah dicelupkan di dalam

larutan korosif untuk dilihat struktur mikro

9. SEM


43

Struktur mikro dari benda uji diperiksa dengan bantuan alat SEM.

Pemeriksaan strukturmikro dilakukan sebelum dilakukan dan sesudah

pengujian two point loaded bending.

Keseluruhan alat tersebut terdapat di laboratorium Material MIPA UI

Salemba dan Laboratorium Teknik Metalurgi UI Depok .

3.5. Pengujian Korosi Dengan Metode Two Poin Loaded Bending

3.5.1 Pencelupan sampel dalam lingkungan korosif

Pertama siapkan wadah yang akan digunakan sebagai tempat merendam

sampel uji korosi two point loaded bending. Kemudian masukkan larutan korosif

yang telah dipersiapkan sebelumnya

3.5.2 Evaluasi sampel dan pengujian metalografi hasil pengujian two point

loaded bending

Setelah waktu pencelupan selesai, sampel hasil pengujian korosi retak

tegang harus dipersiapkan terlebih dahulu untuk menghilangkan produk korosi

yang terbentuk selama pengujian berlangsung. Hal ini dilakukan sebelum

dilakukan penimbangan berat akhir sehingga diperoleh data yang akurat.

Preparasi dan pembersihan sampel dilakukan dengan mengacu pada

standar ASTM G1-03 Standard Practice for Preparing, Cleaning, and Evaluating

Corrosion Test Specimens. Larutan yang digunakan merupakan campuran dari

HCl, Sb2O3 dan SnCl2 dengan kadar sesuai dengan standar yang telah ditentukan

dari tabel berikut.


44

Tabel 3.2. Prosedur Pembersihan Kimia Untuk Menghilangkan Produk Korosi

Sumber: ASTM G1-03 Standard Practice for Preparing, Cleaning, and Evaluating

Corrosion Test Specimen

Setelah proses pembersihan sampel selesai, sampel kemudian dikeringkan

dengan menggunakan hairdryer lalu ditimbang dengan menggunakan timbangan

digital untuk mengetahui berat akhir sampel. Dari data berat yang hilang dapat

ditentukan laju korosi material dalam satuan milimetres per year (mm/y). Setelah

penimbangan selesai, maka dilakukan pemotongan sampel pada daerah yang ingin

diamati karakteristik pitting-nya.


45

Bagian yang diamati dan diuji metalografi adalah pada bagian ketebalan

material. Hal ini diambil dengan asumsi bahwa setelah pengujian korosi retak

tegang akan terdapat pitting pada material serta terjadi korosi jenis intergranular

maupun transgranular yang retakannya menembus ketebalan material. Hal ini

dikarenakan pada puncak defleksi saat pengujian korosi retak tegang, tegangan

aplikasi mencapai puncaknya sehingga diprediksi di daerah tersebut akan terjadi

pitting dan cracking.

Gambar 3.4. Daerah pengamatan mikrostruktur pada sampel.

Beberapa tahapan preparasi yang dilakukan sebelum pengujian metalografi

antara lain:

1. Sampel dipotong dengan ukuran 2x1 cm2 menggunakan gunting pelat

dengan arah pemotongan sebesar 90o dari arah roll material.

2. Material di-mounting dengan castable mounting melalui penambahan resin

dan hardener supaya material yang akan diuji dapat dipegang dengan mudah

sebab material yang diuji bentuknya cukup kecil.

3. Melakukan pengamplasan untuk menghaluskan dan meratakan beberapa

bagian dengan SiC berukuran grit 60, 80, 240, 400, 600, 800, 1000, dan

1500.

4. Pemolesan material dengan menggunakan alumina untuk mendapatkan

permukaan uji sekilau kaca.

5. Pengetsaan dengan menggunakan nital 2% agar batas butir terlihat.


46

BAB 4

HASIL PENELITIAN

4.1 Ukuran Benda Uji dan Jarak Holder

Pelat Aluminium seri 1100 dipotong dengan ukuran yang bervariasi

sebanyak 4 buah, sedangkan jarak holder dipotong sesuai ukuran standar yang

telah ditetapkan berdasarkan ASTM G 39. Bentuk benda uji yakni berbentuk pelat

dengan lebar 5 cm masing-masing dipasang ke holder yang berukuran sama yakni

panjang 17 cm.

Benda uji yang telah terpasang dimasing-masing holder dilakukan

pengukuran sudut kelengkungan dan tinggi kelengkungan. Hasil dari pengukuran

ini dapat dilihat pada tabel 4.1 dibawah ini. Untuk sampel dengan panjang 23 cm,

benda uji yang terpasang di holder memiliki tinggi kelengkungan terbesar yaitu

8,7 cm dan sudut kelengkungan bagian kiri 600 dan kanan 620.

Sedangkan ada dua buah sampel yang panjangnya 20 cm dengan ketebalan

yang berbeda yaitu 0,11 cm dan 0,15 cm.

Tabel 4.1 Ukuran benda uji, Tinggi dan Sudut kelengkungan

Material Kode Tebal Panjang Lebar Tinggi Sudut

(cm) (cm) (cm) Kelengkungan

(cm) Kelengkungan

(0) Aluminium (Al Plat) A3 0,10 20

5 cm 6,6 45-50

A2 0,155 20

5 cm 6,6 45-50

B1 0,10 21

5 cm 8,0 53-55

C3 0,10 23

5cm 8,7 60-62


47

4.2 Analisa Komposisi Kimia

Pada Tabel 4.2 hasil komposisi kimia dari benda uji menunjukkan bahwa

kandungan alumunium mencapai 99,0 % dan paduan utama dari Aluminium seri

1100 adalah Fe dengan kandungan yaitu 0,649 % sedangkan kandungan Cu, Zn

dan Si masing-masing 0,110%, 0,0643% dan 0,0385%. Berdasarkan data hasil uji

komposisi ini dan merujuk pada buku literatur ASM HandBook Internasional

volume 2 menunjukkan bahwa material tersebut adalah aluminium seri 1100.

Tabel 4.2. Hasil uji komposisi Al 2024-T3

Komposisi kimia Al plat

Benda Uji Al (%) Si (%) Fe (%) Cu (%) Zn(%) Ga (%) Ti (%)

Al 2024-T3 99,0 0,0385 0,649 0,110 0,0643 0,0123 0,006

V (%) Cd (%) Mg (%) Mn (%) Ni Cr Pb

0,011 0,0035 <0,0001 <0,001 <0,005 <0,001 0,002

4.3. Pengujian Tarik

Hasil pengujian tarik benda uji Aluminium seri 1100 menunjukkan bahwa

material tersebut memiliki tegangan maksimum rata-rata 13.22 kg/mm2. Data

hasil pengujian secara lengkap dapat dilihat pada tabel 4.3.

Tabel 4.3. Hasil pengujian tarik Al 2024-T3 No

Ukuran Benda uji

(mm)

Luas (mm2)

Panjang Ukur (mm)

σx (kg/mm2)

σy (kg/mm2)

ε (%)

Px (kg)

Py (kg)

δL (mm)

1 t = 1.00

w = 26.30 26.30

50 13.30 12.73 5.20 349.8

334.8

2.60

2 t = 1.00

w = 26.25 26.25

50

13.14

12.57

5.30

344.9

330

2.65


48

Tabel 4.4 Sifat mekanik Hasil uji tarik

Material

Ukuran Benda

Yield Strength

(MPa)

Ultimate Strength

(Mpa)

Aluminium T = 1.00

W = 26.30 130.34

124.75

Plat T = 1.00

w = 26.25 128,84

12.24

4.4. Penghitungan Tegangan Aplikasi

Penghitungan tegangan aplikasi dengan memakai rumus persamaan 2.6.

Hasil penghitungan tegangan aplikasi dapat dilihat pada Tabel 4.5 dibawah ini.

Benda uji dengan ukuran panjang 230 mm mengalami tegangan aplikasi terbesar

yaitu 22.92 GPa jika dibandingkan dengan beberapa sampel yang lain dengan

ketebalan yang sama. Untuk sampel yang berukuran panjang 200 mm dan

ketebalan 1.55 mm memiliki tegangan aplikasi terbesar dari keseluruhan sampel

yakni sebesar 24.5 GPa.

Tabel 4.5 Hasil perhitungan tegangan aplikasi

Panjang Sampel (mm)

H (mm)

t (mm)

θ o K K E ε E (GPa)

σ (kg/mm2)

200

220 1,0 47,5 0,4030 90.031 86.226 0.2551 68.9 17.58

200

220 1,55 47,5 0,4030 90.031 86.226 0.3556 68.9 24.50

210

210 1,0 54 0,4540 95.267 85.166 0.2819 68.9 19.42

230

190 1,0 61 0,5075 96.822 83.890 0.3326 68.9 22.92


49

4.5. Hasil Pengujian Korosi Retak Tegang

4.5.1 Jumlah dan Diameter Korosi Sumuran

Tabel 4.6. Jumlah dan Diameter Korosi Sumuran

Kode

Panjang (mm)

Ketebalan (mm)

σ (kg/mm2)

Jumlah Pitting

Diameter (mm)

A3 200 1,0 17.58

2 0,0180

A2 200 1,55 24.50

8 0,0359

B1 210 1,0 19.42

4 0.0645

C3 230 1,0 22.92

9 0.0225

Pada Tabel 4.6 Jumlah korosi sumuran terbesar setelah dilakukan

pengujian korosi dengan metode two point loaded bending yang direndam dalam

li air laut adalah sebanyak 9 buah titik yang terjadi pada sampel dengan ukuran

panjang 230 mm dan ketebalan 1.0 mm. Sedangkan jumlah korosi pitting 8 buah

terjadi pada sampel dengan ukuran panjang 200 mm dan ketebalan 1.55 mm.

Adapun nilai rata-rata diameter terbesar dihasilkan pada sampel yang berukuran

panjang 210 mm dan ketebalan 1.0 mm.

4.6. Foto Makro Benda Uji Sebelum Pengujian Korosi

Kondisi benda uji yang sudah terpasang di masing-masing holder dapat

dilihat pada gambar 4.1. Kondisi benda uji ini telah siap untuk dimasukkan

kedalam rendaman air laut selama 504 jam.


50

Gambar 4.1. Benda uji Aluminium seri 1100 sebelum dilakukan pengujian

(Panjang sampel 23 cm, 21 dan 20 masing-masing sebanyak 3 buah)

4.7. Hasil Pengamatan Foto Mikro

Gambar 4.2. Struktur mikro aluminium seri 1100 sebelum pengujian


51

(a) (b)

Gambar 4.3. Struktur mikro Aluminium seri 1100 setelah pengujian (a). L=20 cm dan tebal 0,1 cm (b). =20 cm dan tebal 0,155 cm

(a) (b)

Gambar 4.4. Struktur mikro aluminium seri 1100 setelah pengujian (a). L=21 cm dan tebal 0,1 cm (b). L =23 cm dan tebal 0,1 cm

4.8. Hasil Uji Metalografi

Untuk melihat struktur mikro benda uji setelah dilakukan pengujian Two

Load Bending yakni dengan melihat hasil uji alat SEM. Adapun foto struktur

mikro sampel tersebut dapat dilihat pada gambar dibawah ini.


52

Pada Gambar 4.5 permukaan benda uji Alumunium pelat memperlihatkan

bahwa korosi pitting sudah terjadi di permukaan benda uji dan diameter pitting

sangat lebar rata-rata sebesar 0.0645 mm

Gambar 4.5. Struktur mikro benda uji Aluminium pelat dengan panjang sampel 21 cm dan tebal 1,0 mm

(a)


53

(b)

Gambar 4.6 (a) dan (b). Struktur mikro benda uji Aluminium pelat dengan panjang sampel 23 cm dan tebal 1,0 cm

Sedangkan pada Gambar 4.6 (a) dan (b) korosi pitting yang terjadi relatif

lebih kecil dibandingkan dengan benda uji pada sampel dengan panjang 21 cm.

Diameter sampel ini rata-rata sebesar 0,0225mm.

(a)


54

(a)

(b)

Gambar 4.7 (a) dan (b) Struktur mikro benda uji Aluminium pelat dengan panjang sampel 20 cm dan tebal 1,0 cm

Pada Gambar 4.7 (a) dan (b) korosi pitting yang terjadi relatif lebih kecil

jika dibandingkan dengan benda uji pada panjang sampel 23 cm. Diameter pada

sampel ini rata-rata sebesar 0.0180. Sedangkan Gambar 4.8 permukaan benda uji

terjadi korosi pitting rata-rata sebesar 0.0359 mm.

Gambar 4.8 Struktur mikro benda uji Aluminium pelat dengan panjang sampel 20 cm dan tebal 1,55 cm


55

BAB 5

PEMBAHASAN

5.1. Korosi Yang Terjadi Pada Benda Uji

Setelah pengujian korosi dengan metode two poin bending dilakukan

selama 504 jam pada suhu udara normal, dilakukan foto mikro pada permukaan

sampel untuk pengamatan visual. Dari foto mikro ini dapat diamati jenis korosi

yang terjadi pada masing-masing sampel baik sampel dengan L1 = 23 cm dengan

keteban tebal 0,11 cm; L2 = 21 cm dengan ketebalan 0,11 cm; L3 = 20 cm dengan

ketebalan 0,11 cm dan L4 = 20 cm dengan ketebalan 0,155 cm. Korosi yang

terjadi pada riset ini adalah korosi piting

Korosi pitting yang terjadi karena adanya ion lorida dan larutan NaCl yang

merusak lapisan pasif dari Aluminium. Korosi semakin besar dengan absorbsi

asam dengan konsentrasi yang tinggi maka timbul perbedaan potensial antara

bagian permukaan dan bagian dalam.

Pada penelitian ini tidak tejadi korosi retak tegang. Korosi retak tegang

dapat terjadi karena pada permukaan mengalami tegang tarik akibat bending dan

lamanya pencelupan di dalam lingkungan korosif harus melebihi waktu 6 bulan.

Sehingga hal ini dapat memperbesar kerusakan dan mempermudah keberadaan

ion klorida rusaknya lapisan pasif.


56

5.2. Hubungan Tegangan Aplikasi Terhadap Korosi Pitting

Dari pengamatan jumlah korosi sumuran yang terjadi, diperoleh grafik

sebagai berikut:

Gambar 5.1. Grafik Hubungan tegangan aplikasi terhadap jumlah korosi sumuran

Pengujian dengan menggunakan metode two point loaded speciement;

yakni dengan benda uji ditekuk yang diletakkan di atas holder dengan variasi

panjang sampel yaitu 20 cm, 21 cm dan 23 cm. Penekukan ini menghasilkan sudut

penekukan dan juga menghasilkan elongasi atau peregangan yang berbeda.

Selanjutnya jika data elongasi dikalikan dengan modulus young kita dapat

menghitung nilai tegangan aplikasi.

Semakin besar tegangan aplikasi maka semakin banyak jumlah pusat

tegangan dan selanjutnya akan memicu terbentuknya korosi sumuran pada

permukaan sampel. Hal ini terjadi pada sampel aluminium pelat seperti pada

Gambar 5.1. Tegangan aplikasi 22.92 GPa memberikan jumlah pitting sebanyak 9

buah dan tegangan aplikasi 19.42 GPa memberikan jumlah pitting sebanyak 4

buah. Jika diprosentasikan maka setiap kenaikkan tegangan apliasi sebesar 18 %

0

12

34

5

67

89

10

17,58 19,42 22,92

Tegangan Aplikasi (GPa)

Jum

lah

Pitti

ng


57

dapat menghasilkan kenaikkan jumlah pitting sebesar 125%. Semakin besar

penekukan semakin besar tegangan geser yang dihasilkan sehingga dapat merusak

lapisan pasif Aluminium seri 1100.

5.3 Hubungan Tegangan Aplikasi Terhadap Diameter Korosi

Gambar 5.2 Hubungan tegangan aplikasi dengan diameter rata-rata

Pengaruh tegangan aplikasi terhadap besarnya diameter korosi sumuran

berdasarkan hasil data penelitian ini tidak menunjukkan hubungan berbanding

lurus. Hal ini dapat dilihat pada Gambar 5.2 yaitu peningkatan nilai tegangan

aplikasi tidak diikuti dengan peningkatan besarnya diameter rata-rata korosi

sumuran. Pada tegangan aplikasi sebesar 22.92 GPa nilai diameter rata-rata berada

di tititk penurunan. Jika dapat diprosentasikan pada kenaikkan nilai tegangan

aplikasi sebesar 18 % terjadi penurunan diameter rata-rata sebesar 65,1%. Oleh

karena itu tegangan aplikasi tidak memberikan pengaruh terhadap besar diameter

rata-rata korosi sumuran material. Maka peningkatan besarnya diameter setiap

0,0180,0645

0,02250

0,050,1

0,150,2

0,25

0,30,35

0,40,45

0,5

17,58 19,42 22,92

Tegangan aplikasi (GPa)

Diam

eter

(mm

)


58

korosi sumuran bukan faktor penyebab utama terjadinya korosi retak tegang.

Tetapi jika di lihat secara keseluruhan sampel dengan dimensi ketebalan yang

berbeda. Ada hubungan berbanding lurus antara tegangan aplikasi terhadap

diameter korosi sumuran

Namun bila dapat di analisis mengenai salah satu pemicu korosi retak

tegang adalah kedalaman korosi sumuran. Maka tegangan aplikasi sangat

berpengaruh terhadap kedalaman korosi sumuran. Meskipun pada penelitian ini

tidak dilakukan pengukuran kedalaman korosi sumuran, yang dikarenakan sulit

nya pengamatan diameter dengan menggunakan TEM. Dikarenakan harus

menyiapkan ukuran sampel dengan presisi 0,25 mikron.

Sedangkan pada Gambar 5.3. Grafik dibawah ini menunjukkan daerah

penyebaran nilai diameter korosi sumuran terhadap nilai tegangan aplikasi. Pada

sampel dengan panjang 21 cm dengan tegangan aplikasi sebesar 19.42 GPa

memiliki nilai persebaran diameter terbesar. Adapun daerah persebaran diameter

terendah dimiliki oleh sampel dengan panjang 20 cm dan tegangan aplikasi

sebesar 17.58 GPa.

19,4217,58

22,92

0

5

10

15

20

25

0 10 20 30 40 50 60 70 80

Diameter (mm)

Tega

ngan

apl

ikas

i (G

Pa)

Series1

Gambar 5.3 Grafik Penyebaran diameter dari ketiga sampel L = 23 cm, L = 21 cm dan L = 20 cm dengan ukuran ketebalan sama


59

5.4. Hubungan Tegangan Aplikasi Terhadap Ketebalan Bahan

0

5

10

15

20

25

30

1 1,55

Ketebalan Bahan (mm)

Tega

ngan

Apl

ikas

i (G

Pa)

Gambar 5.4. Grafik Hubungan ketebalan bahan terhadap tegangan aplikasi

Gambar 5.4 memperlihatkan hubungan ketebalan bahan terhadap tegangan

aplikasi adalah berbanding lurus. Meningkatkan besar ketebalan suatu bahan pada

saat dilakukakan two point bending terhadap material aluminium maka dapat

meningkatkan stress pada bagian permukaan. Karena bila lapisan material

ketebalan ditingkatkan pada saat penekukan akan meningkatkan pula kerapatan

struktur mikro bahan didaerah penekukan. Hal ini dapat dilihat pada Gambar 5.4.

Sedangkan pada Gambar 5.5 memperlihatkan hubungan antara ketebalan,

tegangan aplikasi dan jumlah pitting. Semakin besar nilai ketebalan maka semakin

besar tegangan aplikasi sehingga dapat meningkatkan jumlah korosi pitting pada

permukaan material.


60

t = 1.0 mm

t = 1,5mm

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

17,58 24,5

Tegangan aplikasi (GPa)

Jum

lah

pitti

ng

Gambar 5.5. Grafik Hubungan antara ketebalan bahan, tegangan aplikasi dan Jumlah pitting

1,5856

1,1374

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

1,4

1,6

1,8

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 44 46 48 50

Diameter (mm)

tega

ngan

apl

ikas

i (G

Pa)

Series1

Gambar 5.6. Grafik Hubungan ketebalan bahan terhadap diameter dengan dimensi material yang sama

Pada Gambar 5.6 memperlihatkan daerah penyebaran diameter terhadap

variasi ketebalan bahan. Grafik ini dapat menjelaskan bahwa ketebalan bahan

dapat meningkatkan tegangan stress pada permukaan material. Kemudian pada


61

saat dilakukan beban two point bending dilingkungan korosif sampai dengan

terbentuknya korosi sumuran, material dengan ketebalan bahan lebih besar dapat

menghasilkan diameter yang besar. Hal ini dimungkinkan ketebalan bahan yang

besar pada saat ditekuk struktur material mengalami pemadatan atau kerapatan

struktur material meningkat dibagian puncak.

5.5. Struktur Mikro

Pada Gambar 4.3 dan 4.4 sulit terlihat korosi retak tegang karena

Aluminium ini telah dilapisi agar lebih tahan terhadap korosi. Sehingga yang

terjadi hanya korosi pitting. Untuk korosi pitting, besarnya diameter maupun

jumlah korosi piting sudah dibahas sebelumnya.

Korosi retak tegang pada penelitian ini dapat terjadi bila ada peningkatan

ke asaman air laut dan lama waktu perendaman. Sehingga yang akan terjadi akan

meningkatnya jumlah korosi pitting yang terjadi dan kedalaman korosi pitting pun

meningkat. Tetapi pada penelitian ini tidak dapat disajikan kedalaman korosi

sumuran yang lebih dikarenakan dengan kedalaman korosi sumuran yang

dihasilkan oleh masing-masing sampel relatif sangat kecil meskipun lamanya

waktu perendaman sekitar 504 Jam.


62

BAB 6

KESIMPULAN

6.1 Kesimpulan

Berdasarkan data penelitian, pengamatan, dan analisa serta pembahasan maka

diperoleh beberapa kesimpulan berikut:

1. Korosi yang timbul pada alumunium seri 1100 pada arah rol 900 didalam

lingkungan air laut dengan waktu perendaman selaman 504 Jam adalah korosi

pitting dan bukan korosi retak tegang. Korosi retak tegang memungkinkan

terjadi bila waktu perendaman diatas 6 bulan [24].

2. Semakin besar tegangan aplikasi yang diberikan pada material uji, maka

semakin besar jumlah korosi pitting yang terbentuk dipermukaan. Adapun

Jumlah korosi pitting pada daerah puncak semakin banyak terjadi seiring dengan

meningkatnya tegangan aplikasi. Pada tegangan aplikasi 17.58 GPa sampai

dengan 22.92 kg/mm2 pada alumunium seri 1100 menghasilkan jumlah korosi

pitting dari 2 hingga 9 buah didaerah puncak permukaan.

3. Pada nilai variasi ketebalan bahan diperoleh hubungan yang sangat signifikan

terhadap tegangan aplikasi dan jumlah korosi pitting didaerah puncak. Semakin

besar ketebalan suatu bahan dapat memberikan peningkatan tegangan aplikasi

sehingga akan meningkat pula jumlah korosi pitting dipermukaan puncak

material. Pada ketebalan material sebesar 1mm dapat menghasilkan tegangan

aplikasi 17.58 GPa sedangkan material dengan ketebalan 1,55 mm tegangan

aplikasi meningkat mencapai 24.5 GPa.


63

4. Besar tegangan aplikasi suatu permukaan tidak memebrikan pengaruh yang

terhadap diameter korosi sumuran. Peningkatan tegangan aplikasi tdak diikuti

dengan peningkatan besar diameter rata-rata sumuran. Hala ini dapat dilihat

pada tegangan aplikasi 17.58 GPa dihasilkan diameter 0.018 mm, pada

teganganaplikasi 19.42 GPa dihasilkan diameter rata-rata korosi sumuran

sebesar 0.0645 mm, dan pada tegangan aplikasi 22.92 GPa dihasilkan diameter

rata-rata korosi sumuran sebesar 0.0225 mm. Sedangkan untuk tegangan

aplikasi 24,5 GPa menghasilkan 0.0359 mm.

6.2. Saran

Pengujian korosi dengan metode two poin loaded bending dengan arah rol

00 pada Aluminium seri 1100 selama 504 jam didalam lingkungan air laut dengan

variasi keasaman pH cairan korosif dapat diteliti di waktu yang akan datang

sehingga dapat diketahui ketahanan korosi retak tegang dan perbedaan tegangan

aplikasi dengan arah rol 900 pada Aluminium seri 1100.


pengaruh tegangan aplikasi terhadap korosi pitting …

Documents