Laju Korosi Pada Baja Karbon Sedang Akibat Proses Pencelupan Pada Larutan Asam Sulfat (H 2 SO 4 ) dan Asam Klorida (HCl) dengan Waktu Bervariasi
Miduk Tampubolon 1,* , Roy Ganda Gultom 2 , Lestina Siagian 3 , Partahi Lumbangaol 4 , Charles Manurung 1
1 Program Studi Teknik Mesin, Universitas HKBP Nommensen, Medan 20234
2 Mahasiswa Program Studi Teknik Mesin, Universsitas HKBP Nommensen, Medan
3 Program Studi Teknik Elektro, Universitas HKBP Nommensen, Medan 20234
4 Program Studi Teknik Sipil, Universitas HKBP Nommensen, Medan 20234 *miduktampubolon72@gmail.com

## ABSTRACT
An experiment has been conducted to determine corrosion rate of medium carbon stell with sulfuric acid solution, Aquades 90,2% + H 2 SO 4 9,8% and hydrochloric acid  solution,  Aquades 96,8% + HCl 3,2%. By using weight loss method,  if medium carbon steel dipped into sulfuric acid solution then the corrosion rate is faster than it dipped into hydrochloric solution. If medium carbon steel dipped in a long time than the corrosion rate slowing down.
Keywords : corrosion rate, carbon steel, sulfuric acid, hydrochloric acid

## 1. PENDAHULUAN
Korosi adalah degradasi atau penurunan kualitas dari suatu material akibat terjadinya reaksi kimia antara logam dengan lingkungannya  [1].  Proses korosi dapat terjadi pada semua material  logam. Korosi  terjadi secara perlahan menyebabkan suatu material mempunyai keterbatasan umur pemakaian, dimana material yang diperkirakan untuk pemakain dalam waktu lama ternyata mempunyai umur yang lebih singkat dari umur pemakaian rata-ratanya.  Korosi merupakan salah  satu masalah yang merugikan yang perlu mendapat perhatian khusus akibat efek yang dapat ditimbulkannya, oleh karena korosi merupakan proses alamiah maka prosesnya tak dapat dicegah, yang dapat kita lakukan adalah dengan mengendalikan dan mengurangi laju korosi sehingga produk tersebut efesien sesuai yang direncanakan  [2]. Korosi sangat lazim terjadi pada besi. Besi merupakan logam yang mudah terkorosi. Karat besi dengan rumus kimia Fe 2 O 3 .nH 2 O merupakan zat yang dihasilkan pada peristiwa korosi, yaitu berupa zat padat berwarna coklat kemerahan yang bersifat rapuh serta berpori, dimana logam mengalami oksidasi, sedangkan oksigen (udara) mengalami reduksi.
Korosi  dapat juga didefenisikan sebagai 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.
Baja adalah paduan besi (Fe) dengan karbon (C) dimana kandungan karbonnya tidak melebihi 2 %. Baja merupakan paduan multi komponen (unsur) yang disamping besi (Fe) dan karbon (C) selalu diikuti unsur-unsur lain seperti phosphor (P), sulfur (S), silicon (Si), mangan (Ma), oksigen (O), hydrogen (H) dan nitrogen (N). Ditinjau dari kandungan karbonnya, baja karbon diklasifikasikan menjadi baja karbon rendah, baja karbon sedang dan baja karbon tinggi  [3].    Baja karbon merupakan baja struktur yang sering digunakan untuk keperluan konstruksi maupun untuk pembuatan komponen-
komponen mesin-mesin. Baja karbon ini merupakan paduan dari beberapa unsur dengan tujuan untuk mendapatkan sifta-sifat mekanis yang yang sesuai dengan tujuan penggunaannya. Dalam pemakaian baja sering mengalami gangguan dari lingkungannya berupa serangan korosi, dimana korosi merupakan suatu proses alamiah yang akan menurunkan kemampuan kinerja suatu konstruksi maupun komponen mesin- mesin [4].
Klasifikasi korosi pada umumnya berdasarkan penampilan yang dapat dilihat dari permukaan  yang berkarat secara visual. Berdasarkan bentuk permukaannya, korosi dapat dibedakan atas:  Korosi  Seragam  ( uniform/general  corrosion ), Korosi Galvanik ( galvanic  corrosion ),  Korosi Selektif  ( selective  leaching  corrosion ), Korosi Celah (Crevice  Corrosion), Korosi Sumuran (Pitting Corrosion), Korosi Batas Butir ( intergranular corrosion ),  Korosi Retak Tegangan ( stress  corrosion  cracking ),  Korosi Erosi ( erosion corrosion ), Korosi Mikroba ( bacterial & bio-fouling corrosion ) [5,6]. Dampak dari peristiwa korosi  sangat merugikan. Contoh nyata adalah keroposnya jembatan,  paku, pagar besi  ataupun berbagai konstruksi dari besi lainnya.  Bila dibiarkan, lama kelamaan besi akan habis menjadi karat, sehingga sangat penting untuk mengetahui  laju korosi yang diakibatkan oleh lingkungan dari material tersebut  . Laju korosi baja karbon sedang,  tentu akan berbeda apabila dicelupkan pada larutan asam sulfat (H 2 SO 4 ) dan asam klorida (HCl) [7].
Laju korosi adalah kecepatan rambatan atau kecepatan penurunan kualitas bahan terhadap waktu. Laju korosi dapat dihitung menggunakan Metode Kehilangan Berat atau Metode Elektrokimia [8]. Metode kehilangan berat menggunakan kekurangan berat akibat korosi untuk menentukan laju korosi dengan rumus :
W= W 2 – W 1
...1
Laju korosi (mpy) = 534 . 𝑊𝑊 𝐷𝐷 . A . T …2 dimana :
W  = pengurangan berat (mg) W 2 = berat akhir W 1 = berat awal A   = luas penampang (in) T   = waktu (jam) D  = densitas spesimen (gr/cm) Mpy = Mils per year 534  = Konstanta bila laju korosi dinyatakan = mpy
1 mils = 0,0254 mm
maka: 1 mpy = 0,0254 mmpy
Sedangkan metode elektrokimia menggunakan beda potensial objek untuk menentukan laju korosi.  Metode elektrokimia ini meggunakan rumus yang didasari pada Hukum Faraday yaitu :
CR (mpy) = K.a.i.n.D                                                                               …3 dimana:
CR = Corrosion rate = laju korosi D = Density (g/cm 3 ) K = konstanta, mpy= 0,129 µm/yr = 3,27 mm/yr
a = atomic weight of metal
n = Number of electron lost
i = current density (µA/cm 2 )

## 2. METODE PENELITIAN

## 2.1 Pembersihan Spesimen Uji Secara Mekanik
Spesimen uji yang digunakan dalam penelitian ini adalah baja karbon sedang yang dipotong dengan ukuran panjang = 40 mm , lebar = 20 mm dan tebal = 6 mm. Potongan baja  dibersihkan secara mekanik  dengan mesin polish dan  diamplas  yang bertujuan untuk menghilangkan goresan-goresan serta geram-geram yang masih melekat pada spesimen dan menghaluskan permukaan. Kemudian dilakukan proses degreasing menggunakan larutan NaOH (soda kaustik)  yang bertujuan untuk menghilangkan kotoran, minyak, lemak, cat dan kotoran padat lainnya yang menempel pada permukaan spesimen.  Proses selanjutnya adalah rinsing yaitu proses pencucian dengan air bersih yang mengalir dan alkohol yang bertujuan untuk membersihkan permukaan benda kerja dari oksida atau kotoran lainnya. Spesimen yang telah dicuci kemudian dikeringkan dan dilakukan penimbangan berat awal.
Gambar 1. Ukuran  Spesimen Uji
Gambar 2. Timbangan (Nautical Balance) Gambar 3. Mesin Polish

## 2.2 Pengkorosian Spesimen
Setelah spesimen bebas dari kotoran-kotoran, maka spesimen sudah siap untuk dikorosikan. Proses pengkorosian dilakukan dengan cara melarutkan asam sulfat dengan aquades sesuai variabel yang ditetapkan dan melarutkan asam klorida dengan aquades sesuai variabel yang ditetapkan.  Kemudian  spesimen  dicelupkan  kedalam  masing- masing  larutan.  Setelah mencukupi waktu yang ditentukan  spesimen  diangkat untuk dibersihkan, dikeringkan dan dilakukan penimbangan akhir.
Gambar 4. Gelas Ukur
Gambar 5. Pencelupan Spesimen ke dalam larutan asam sulfat
Gambar 6. Pencelupan Spesimen ke dalam larutan asam klorida

## 3. HASIL DAN PEMBAHASAN

## 3.1 Hasil
Setelah proses pencelupan specimen ke dalam larutan asam sulfat dengan variasi lama waktu pencelupan, data berat spesimen yang didapat disajikan dalam tabel di bawah ini
Tabel 1. Berat Akhir Spesimen Penelitian Minggu I (168 jam)
Persentasi Larutan Aquades + H 2 SO 4 Spesimen Berat Awal Spesimen (gr) Berat Akhir Spesimen (gr) Selisih Berat Spesimen (gr) 90,2 : 9,8 I 36,1735 19,7618 16,4117 II 36,1820 19,1952 16,9868
Tabel 2. Berat Akhir Spesimen Penelitian Minggu II (336 jam)
Persentasi
Larutan Aquades
+ H 2 SO 4 Spesimen Berat Awal Spesimen (gr) Berat Akhir Spesimen (gr) Selisih Berat Spesimen (gr) 90,2 : 9,8 I 36,0628 20,0002 16,0626 II 36,5239 19,7442 16,7797
Tabel 3. Berat Akhir Spesimen Penelitian Minggu III (504 jam)
Persentasi Larutan Aquades + H 2 SO 4 Spesimen Berat Awal Spesimen (gr) Berat Akhir Spesimen (gr) Selisih Berat Spesimen (gr) 90,2 : 9,8 I 37,1686 19,5506 17,6180 II 36,4820 19,9302 16,5518
Sedangkan setelah proses pencelupan specimen ke dalam larutan asam klorida dengan variasi lama waktu pencelupan, data berat spesimen yang didapat disajikan dalam tabel di bawah ini
Tabel 4. Berat Akhir Spesimen Penelitian Minggu I (168 jam)
Persentasi Larutan Aquades + HCl Spesimen Berat Awal Spesimen (gr) Berat Akhir Spesimen (gr) Selisih Berat Spesimen (gr) 96,8 : 3,2 I 36,5430 33,4906 3,0524 II 36,3276 33,1863 3,1413
Tabel 5. Berat Akhir Spesimen Penelitian Minggu II (336 jam)
Persentasi Larutan Aquades + HCl Spesimen Berat Awal Spesimen (gr) Berat Akhir Spesimen (gr) Selisih Berat Spesimen (gr) 96,8 : 3,2 I 36,7642 34,6490 2,1152 II 36,5446 33,9968 2,5478
Tabel 6. Berat Akhir Spesimen Penelitian Minggu III (504 jam)
Persentasi Larutan Aquades + HCl Spesimen Berat Awal Spesimen(gr) Berat Akhir Spesimen(gr) Selisih Berat Spesimen (gr) 96,8 : 3,2 I 37,2216 34,0375 3,1841 II 36,2378 33,6692 2,5686

## 3.2 Pembahasan
Dengan menggunakan persamaan 1 untuk menghitung pengurangan berat specimen (W) dan persamaan 2 untuk menghitung laju korosi maka didapat hasil sebagai berikut
Tabel 7. Hasil data penelitian pada Larutan Aquades + H 2 SO 4 No
Persentasi (%) Larutan
Aquades + H 2 SO 4 Waktu W (mg) Laju Korosi (mpy) Hari Jam 1 (90,2)+(9,8) 7 168 16411,7 1838,38 2 (90,2)+(9,8) 7 168 16986,8 1900,73 3 (90,2)+(9,8) 14 336 16062,6 898,65 4 (90,2)+(9,8) 14 336 16779,7 938,77 5 (90,2)+(9,8) 21 504 17618,0 657,12 6 (90,2)+(9,8) 21 504 16986,8 633,57
Gambar 7. Grafik Laju Korosi vs Waktu Konsentrasi Aquades (90,2%: H 2 SO 4 (9,8)%
Tabel 8. Hasil data penelitian pada Larutan Aquades + HCl
No Persentasi (%) Larutan Aquades + HCl Waktu W (mg) Laju Korosi (mpy) Hari Jam 1 (96,8)+(3,2) 7 168 3052,4 341,54 2 (96,8)+(3,2) 7 168 3141,3 351,49 3 (96,8)+(3,2) 14 336 2115,2 118,33 4 (96,8)+(3,2) 14 336 2547,8 142,54 5 (96,8)+(3,2) 21 504 3184,1 118,76 6 (96,8)+(3,2) 21 504 2568,6 95,80
Gambar 8. Grafik Laju Korosi vs Waktu Konsentrasi Aquades (96,8)%: HCl (3,2)%
Dari  tabel  dan grafik diatas terlihat bahwa semakin lama waktu pencelupan plat baja karbon  sedang  ke dalam larutan pengkorosif, maka laju korosi yang terjadi akan semakin lambat bergerak.  Hal ini disebabkan oleh produk dari korosi (rush) memperlambat proses oksidasi  antara larutan pengkorosif dengan permukaan benda kerja.
Dari hasil penelitian terlihat bahwa jenis korosi yang terjadi pada spesimen adalah jenis korosi seragam (Uniform Corrosion). Pada variabel 7 hari larutan Aquades 96,8% + HCl 3,2%, laju korosi sebesar 341,54 mpy untuk spesimen pertama dan 351,49 mpy untuk spesimen kedua; Pada variabel 14 hari larutan Aquades 96,8% + HCl 3,2%, laju korosi sebesar 118,33 mpy untuk spesimen pertama dan 142,54 mpy untuk spesimen kedua; Pada variabel 21 hari larutan Aquades 96,8% + HCl 3,2%, laju korosi sebesar 118,76 mpy untuk spesimen pertama dan 95,80 mpy untuk spesimen kedua. Sedangkan pada variabel 7 hari larutan Aquades 90,2% + H 2 SO 4 9,8%, laju korosi sebesar 1838,38 mpy untuk spesimen pertama dan 1900,73 mpy untuk spesimen kedua; pada variabel 14 hari larutan Aquades 90,2% + H 2 SO 4 9,8%, laju korosi sebesar 898,65 mpy untuk spesimen pertama dan 938,77 mpy untuk spesimen kedua. Sedangkan pada variabel 21 hari larutan Aquades 90,2% + H 2 SO 4 9,8%, laju korosi sebesar 657,12 mpy untuk spesimen pertama dan 633,57mpy untuk spesimen kedua.

## 4. KESIMPULAN
Dapat disimpulkan bahwa laju korosi yang terjadi lebih cepat pada spesimen yang dicelupkan dalam variabel H 2 SO 4 + Aquades di bandingkan dengan variabel HCl + aquades.  Semakin lama waktu pencelupan plat baja karbon  sedang  ke dalam larutan pengkorosif, maka laju korosi yang terjadi akan semakin lambat bergerak. Hal ini dikarenakan adanya karat atau rush yang menghalangi proses korosi.

## DAFTAR PUSTAKA
[1]. Suroso dkk. “ Ensiklopedi Sains dan Kehidupan ”, Cv. Tarity Samudra Berlian, 2003 [2]. Johannes Leonard,  Distribusi Tingkat Karat dan Laju Korosi Baja  ST37 Dalam Lingkungan Air Laut dan Air Tanah, Jurnal Mekanikal, Vol. 6 No. 1: Januari 2015
[3]. https://romzneverdie.wordpress.com(/metallurgy/klasifikasi-logam-dan-paduannya) [4]. Muslih Nasution, Karakteristik Baja Karbon Terkorosi Oleh Air Laut, Buletin Utama Teknik Vol. 14, No. 1, September 2018
[5]. Trethewey. K.R, Chamberlain. J.” Korosi Untuk Mahasiswa dan Rekayasawan” . Diterjemahkan Alex Trikantjono Widodo. Jakarta: PT. Gramedia Pustaka Utama, 1991.
[6]. Budi Utomo, Jenis Korosi dan Penanggulangannya, KAPAL, Vol. 6, No.2, Juni 2009
[7]. http://nurafni.com(/2011/05/05/korosi).
[8]. Denny, A Jones “Principles and Prevention of Corrosion” . NJ 07458: Prentice Hall, Upper Saddle River, 1992.