## PENGARUH TEMPERATUR TERHADAP ANODA TUMBAL DALAM MENGENDALIKAN LAJU KOROSI BAJA AISI 1045

## Muchammad Alfian Ubaidi*, Nuhan Lutfi Basymeleh, Isni Utami
Program Studi Teknik Kimia Universitas Pembangunan Nasional ”Veteran” Jawa Timur Jalan Raya Rungkut Madya No.1 Gunung Anyar, Kota Surabaya, Jawa Timur
60249, Indonesia
*Penulis korespondensi: ubaidialfian6@gmail.com

## Abstrak
Proteksi  katodik  adalah  suatu  cara  perlindungan  logam  dari  serangan  korosi  dengan  menggunakan arus  listrik  searah  dan  membanjiri  logam  tersebut  dengan  elektron.  Metode  proteksi  katodik  dengan menggunakan anoda tumbal merupakan salah satu upaya terbaru dalam pengendalian laju korosi yang tidak semua  industri  melakukan  dengan  metode  tersebut.    Tujuan  dari  penelitian  ini  adalah  untuk  mengetahui pengaruh  temperatur  dalam  kinerja  anoda  tumbal  dalam  mengendalikan  laju  korosi  baja  AISI  1045  dan mengetahui anoda tumbal terbaik dalam mengendalikan laju korosi baja AISI 1045 dalam lingkungan NaCl 3,5%. Penelitian ini dilakukan dengan potensiostat dengan program Potensiodinamik dengan variabel variasi temperatur  yaitu  30 o C-70 o C  dan  menggunakan  anoda  tumbal  alumunium  dan  zinc.  Berdasarkan  hasil penelitian,  dapat  dilihat  bahwa  peningkatan  temperatur  akan  diikuti  dengan  penurunan  kinerja  dari  anoda tumbal alumunium dan zinc. Laju korosi tertinggi terdapat pada baja yang tidak diproteksi anoda, hal tersebut membuktikan  bahwa  anoda  tumbal  dapat  mengendalikan  laju  korosi.  Anoda  tumbal  terbaik  dalam mengendalikan  laju  korosi  baja  AISI  1045  dalam  lingkungan  NaCl  3,5%  yaitu  anoda  alumunium  dengan didapatkan nilai rata-rata efisiensi penurunan pada anoda tumbal alumunium sebesar 99,9676% sedangkan pada anoda tumbal  zinc sebesar 99,5305%.
Kata kunci: alumunium; anoda tumbal; proteksi katodik; zinc

## TEMPERATURE EFFECT ON ANODE PERFORMANCE IN CONTROLLING THE CORROSION RATE OF AISI 1045 STEEL

## Abstract
Cathodic protection is a way of protecting metals from corrosion attacks by using direct electric current and flooding the metal with electrons. The method of cathodic protection using a sacrificial anode is one of the latest  efforts to  control  the rate of corrosion  that not  all industries do with the method. The purpose of  this study  is  to  find  out  the  effect  of  temperature  on  the  performance  of  sacrificial  anodes  in  controlling  the corrosion rate of AISI 1045 steel and know the best anodes in controlling the corrosion rate of AISI 1045 steel in a NaCl environment of 3.5%. This study was conducted with potentiostat with a Potentiodynamic program with  temperature  variation  variables  namely  30 o C-  70 o C  and  using  aluminum  and  zinc  sacrificial  anodes. Based on the results of the study, it can be seen that the increase in temperature will be followed by a decrease in performance from aluminum and zinc anodes. The highest corrosion rate is found in steel that is not in anode protection,  it  proves  that  the  sacrificial  anode  can  control  the  corrosion  rate.  The  best  sacrificial  anode  in controlling the corrosion rate of AISI 1045 steel in a NaCl environment of 3.5% is aluminum anode with an average value of decreased efficiency in aluminum sacrificial anode by 99.9676% while in zinc anodes it is 99.5305%.
Keywords: alumunium; sacrificial anode; protection katodic; zinc

## PENDAHULUAN
Korosi  adalah  suatu  proses  kerusakan  logam karena  suatu  reaksi  elektrokimia  yang  terjadi  akibat interaksi  logam dengan lingkungannya. Korosi  pada
logam secara umum timbul  sebagai  hasil dari reaksi elektrokimia yang diakibatkan oleh adanya elektrolit yang  kontak  dengan  permukaan  logam.  Elektrolit tersebut biasanya berbentuk larutan garam, asam atau alkali.  Korosi  merupakan  permasalahan  utama  yang
sering  terjadi  khusunya  di  industri  perkapalan  dan industri minyak dan gas, dimana baja berperan besar dalam  menunjang  produksi  industri,  sehingga  baja tersebut  mudah  terkena  kontak  dengan  lingkungan sekitarnya  yang  menyebabkan  baja  terkorosi.  Masa- lah korosi memang sangat sukar untuk ditanggulangi secara  tuntas,  akan  tetapi  karena  proses  korosi mengikuti  hukum  atau  kaidah  tertentu, maka  proses korosi  dapat  diusahakan  untuk  dikendalikan  dengan tujuan untuk memperlambat proses terjadinya korosi, sehingga  kerugian  korosi  per  satuan  waktu  dapat diperkecil (Utami,2010).
Mekanisme  reaksi  korosi  pada  baja  dalam lingkungan air laut dapat dilihat pada reaksi berikut:
Anoda   : Fe                    Fe 2+ + 2e - Katoda  : O 2 + 2H 2 O + 4e - 4OH - 2Fe 2+ + 4OH - 2Fe(OH) 2
Fe(OH) 2 dapat teroksidasi kembali dikarenakan tidak stabil, sehingga mengalami reaksi seperti berikut:
Fe (OH) 2 + H 2 O + ½ O 2 2 Fe (OH) 3
Proteksi  katodik  merupakan  salah  satu  cara pengendalian  laju  korosi  suatu  logam,  dimana struktur  logam  yang  akan  dilindungi  dijadikan sebagai  katoda.  Metode  proteksi  katodik  dilakukan menggunakan arus listrik searah melalui elektrolit ke logam  dan  membanjiri  logam  tersebut  dengan elektron,  sehingga  potensial  logam  terhadap  lingku- ngan turun sampai potensial proteksi, dimana logam secara teknis dianggap tidak terkorosi lagi. Metode ini sangat efektif dalam melindungi logam dari serangan korosi  dalam  lingkungan  elektrolit  seperti  tanah maupun  air,  oleh  karena  itu  perlindungan  dengan proteksi  katodik  banyak  digunakan  pada  plat  kapal, instalasi pipa bawah tanah, dan pipa lepas pantai.
Ditinjau  dari  sumber  arus  listriknya,  metode proteksi  katodik  dibagi  menjadi  dua,  yaitu  pertama metode  arus  tandingan  ( impressed  current )  dimana arus  listrik  searah  diperoleh  dari  sumber  luar  dan kedua,  metode  anoda  tumbal  ( sacrificial  anode ). Dalam  metode  anoda  tumbal,  logam  dilindungi dengan  menggunakan  logam/paduan  lain  yang lebih reaktif  terhadap  korosi,  yang  dihubungkan  dalam larutan  elektrolit.  Sehingga  logam/paduan  lain tersebut  terkena  korosi  terlebih  dahulu  sehingga logam terhindar dari serangan korosi,
Metode anoda tumbal dapat dilakukan dengan menghubungkan anoda eksternal dengan logam yang akan  diproteksi  dan  melewatkan  arus  listrik  searah ( direct  current ),  sebagaimana  dapat  dilihat  dalam Gambar  1,  sehingga  seluruh  permukaan  logam menjadi katodik dan karenanya tidak akan terkorosi. Anoda tumbal tersebut pada umumnya menggunakan anoda  alumunium  dan  zinc  yang  dimana  masing- masing  memiliki  nilai  potensial  sebesar  -1,67  Volt dan -0,76 Volt (Schweitzer, 2004).
Gambar 1 . Prinsip proteksi katodik anoda tumbal
Faktor – faktor yang mempengaruhi laju korosi antara  lain  temperatur,  kecepatan  aliran,  perbedaan potensial, waktu, tegangan, tekanan dan pH larutan.
Pengukuran  laju  korosi  secara  elektrokimia pada  dasarnya  menggunakan  metode  polarisasi  dan menerapkan  teori  potensial  campuran,  yakni  laju reaksi  anodik  sama  dengan  laju  reaksi  katodik. Persamaan yang digunakan pada metode ini didasari hukum Faraday sebagaimana pada persamaan 1.
𝑚 = 𝐼𝐶𝑀 𝑛𝐹 ………………………………….(1)
Laju korosi dapat dihitung dengan persamaan 2.
𝐶𝑅 (𝑚𝑝𝑦) = 𝑘 𝑥 𝑎𝑖 𝑛𝐷 ………………………………(2)
Dimana, CR adalah corrosion  rate atau  laju  korosi (mpy), m adalah  massa  yang  bereaksi, I merupakan arus  listrik  (ampere), a adalah  berat  atom, n jumlah electron  yang  terlibat  korosi, k adalah  konstanta (0,129 untuk satuan mpy), F bilangan Faraday (96500 coulomb/equivalent), i adalah  rapat  arus  korosi (µ∆/cm 2 ), D adalah  densitas  logam  (g/cm 3 )  (Utami, 2009).

## METODE PENELITIAN

## Bahan
Bahan yang digunakan yaitu  baja AISI 1045, anoda tumbal (alumunium dan zinc), natrium klorida dan aquades. Perlengkapan alat dalam penelitian  ini diantaranya seperangkat  alat uji potensiostat, beaker glass,  kaca  arloji,  neraca  analitik,  corong  kaca,  labu ukur, pipet, gelas kur, hot plate dan spatula.

## Preparasi Material
Penelitian dilakukan di  Laboratorium Korosi, Jurusan  Metalurgi  ITS  Surabaya.  Langkah  pertama yang dilakukan adalah menyiapakan  baja AISI 1045 sebagai elektroda kerja dengan ukuran panjang 5 cm x  1cm  x  6mm,  selanjutnya  sampel  baja  diampelas terlebih  dahulu  dengan  ukuran  amplas  grade  300 sampai  1000  hingga  halus,  kemudian  menyiapkan anoda tumbal dengan ukuran  1cm x 1 cm. Setelah itu tempel  anoda  tumbal  dipermukaan  baja  AISI  1045 dengan cara mensolder, setelah itu melakukan proses coating dengan  menggunakan  cat  kuku  sampai
menutupi  seluruh  permukaan  baja  kecuali  luas  area 2x1.

## Tahap Pembuatan Larutan Uji NaCl 3,5%
Sebanyak 3,5 gram NaCl dilarutkan ke dalam 100ml  aquadest  di  dalam  gelas  beaker  kemudian menyimpan larutan tersebut dalam tempat yang telah disediakan.

## Tahap Pengujian
Dalam  proses  tahap  pengujian,  pertama melakukan  pemanasan  terhadap  larutan  NaCl  3,5% sesuai  dengan  variabel  yang  ditetapkan  yaitu    pada rentang  suhu  30 o C-70 o C.  Selanjutnya  memasang ketiga elektroda yang dipasang pada sel elektrokimia. Ketiga  elektroda  tersebut  adalah  elektroda  kerja, elektroda acuan dan elektroda bantu. Elektroda kerja pada  percobaan  ini  adalah  baja  AISI  1045  yang dipasang berhadapan dengan elektroda bantu yaitu Pt dan  elektroda  acuan  yaitu  kalomel.  Kemudian  alat potensiostat  dinyalakan  lalu  menjalankan  program dengan mengkoneksikan alat potensiostat tersebut ke software  autolab,  sehingga  pada  layar  monitor muncul  hubungan  potensial  sel  terhadap  arus  pada setiap  saat.  Setelah  pengujian  selesai  maka  akan muncul  grafik  tafel    polarisasi  serta  parameter- parameternya.  Pengujian  sampel  dilakukan  selama 120 detik sesuai dengan pengaturan pada software.

## Perhitungan Analisa Efisiensi Anoda Tumbal (%IE)
Efisinesi anoda dihitung dengan persamaan 3.
% IE = CR Blanko−CR Anoda
CR Anoda ………………………(3)

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Penelitian  ini  dilaksanakan  dalam  skala laboratorium untuk mengetahui pengaruh temperatur terhadap  kinerja  anoda  tumbal  Al  dan  Zn  dalam mengendalikan  laju  korosi  pada  baja  AISI  1045  di lingkungan  NaCl  3,5%.  Berdasarkan  hasil  uji  yang dilakukan  menggunakan  alat    potensiostat  dengan program  potensiodinamik,  didapat  hasil  laju  korosi pada baja AISI 1045 dengan menggunakan anoda Al, Zn,  dan  tanpa  anoda  tumbal  serta  didapat  hasil efisiensi penurunan laju korosi pada baja AISI 1045 dengan  anoda  Al  dan  Zn,  yang  dapat  dilihat  pada Tabel 1 dan Tabel 2.
Pada    Gambar  1  dapat  dilihat  peningkatan temperatur  akan  diikuti  dengan  peningkatan  laju korosi. Berdasarkan grafik tersebut laju korosi paling tinggi  yaitu  pada  baja  yang  tidak  diproteksi  oleh anoda (baja telanjang) daripada baja yang diproteksi oleh  anoda  tumbal.  Penggunaan  anoda  alumunium lebih  efektif  dari  pada  menggunakan  anoda  zinc dalam  mengendalikan  laju  korosi  baja  AISI  1045, terlihat dari laju korosi baja AISI 1045 menggunakan alumunium lebih kecil dari pada menggunakan zinc.
Perbandingan  nilai  laju  korosi  baja  telanjang  dan baja  yang  diproteksi  oleh  anoda  tumbal  membuk- tikan  bahwa  adanya  penambahan  anoda  tumbal  ini sangat  efektif  untuk  menurunkan  nilai  laju  korosi, meskipun  setiap  peningkatan  temperatur  laju korosinya  meningkat,  namun  laju  korosinya  tetap dapat  diminimumkan.  Oleh  karena  itu  temperatur mempengaruhi  kinerja  dari  anoda  tumbal  dalam mengendalikan laju korosi baja AISI 1045, sehingga kinerja anoda tumbal menurun seiring meningkatnya temperatur.
Tabel  1 .  Pengukuran  laju  korosi  menggunakan Potensiostat dengan program potensiodinamik  pada  baja  AISI  1045 dengan  anoda  alumunium  (Al),  anoda tumbal zinc (Zn) dan baja telanjang Suhu ( o C) Laju Korosi (mpy) Baja Telanjang Proteksi dengan Al Proteksi dengan Zn 30 0,4152 0,000018 0,00083 40 0,4936 0,000071 0,0011 50 0,6164 0,00019 0,0035 60 1,1712 0,00057 0,0068 70 1,2089 0,00077 0,0092
Tabel  2 .  Hasil Efisiensi  penurunan  laju  korosi  baja
AISI 1045 dengan anoda tumbal alumunium  (Al)  dan  anoda  tumbal  Zinc (Zn) Suhu ( o C) % Penurunan dengan Al % Penurunan dengan Zn 30 99,99574 99,79784 40 99,98559 99,76905 50 99,9688 99,4318 60 99,95143 99,41691 70 99,93635 99,23707
Gambar  1 .  Hubungan  antara  variasi  suhu  larutan NaCl  3,5%  (℃)  pada  rentang  30℃- 70℃  terhadap  laju  korosi  (mpy)  baja AISI 1045 menggunakan Anoda tumbal  alumunium,  zinc,  dan  tanpa anoda tumbal 0.00002 0.00003 0.00006 0.00012 0.00024 0.00049 0.00098 0.00195 0.00391 0.00781 0.01563 0.03125 0.06250 0.12500 0.25000 0.50000 1.00000 2.00000 0 20 40 60 80 Co rr o si o n R a te (m p y) Temperatur (°C) Al Zn Baja Telanjang
Gambar  2 .  Hubungan  antara  variasi  suhu  larutan NaCl  3,5%  (℃)  pada  rentang  30℃- 70℃ terhadap efisiensi penurunan laju korosi  baja  AISI  1045  dengan  anoda tumbal alumunium dan seng
Pada  Gambar  2  dapat  dilihat  peningkatan temperatur  akan  diikuti  penurunan  efisiensi  laju korosi  baja  AISI  1045  dengan  anoda  tumbal. Berdasarkan  grafik  tersebut  nilai  efisiensi  yang paling  kecil  yaitu  pada  baja  yang  diproteksi  oleh anoda  tumbal  zinc  daripada  alumunium,  sehingga penggunaan  anoda  tumbal  alumunium  lebih  efektif dalam mengendalikan laju korosi. Hal tersebut sesuai dengan  pernyataan  Schweitzer  pada  buku  Ensiklo- pedia korosi terbitan tahun 2004 menyatakan bahwa nilai  potensial pada anoda alumunium (-1,67 E0/V) lebih  negatif  dari  pada  anoda  Zinc  (-0,67  E0/V). Nilai  potensial  pada  anoda  tumbal  mempengaruhi bagaimana anoda tersebut dapat mengendalikan laju korosi, karena semakin negatif nilai potensial logam maka lebih mudah melepas elektron, sehingga logam yang dibanjiri elektron laju korosinya menurun. Oleh karena itu penggunaan anoda aluminium lebih efektif daripada  zinc.  Efisiensi  penurunan  laju  korosi  baja AISI 1045 dengan anoda tumbal alumunium dan zinc yang terbaik yaitu pada suhu 30 o C, setelah melewati suhu tersebut efisiensi penurunan laju korosi menga- lami  penurunan,  dikarenakan  seiring  meningkatnya temperatur turut diikuti dengan kenaikan laju korosi
yang  menyebabkan  kerusakan  pada  struktur  baja AISI 1045.

## SIMPULAN
Berdasarkan  hasil  penelitian  yang  telah dilakukan  dapat  disimpulkan  bahwa  peningkatan temperatur larutan NaCl 3,5% akan diikuti penurunan kinerja  anoda  tumbal  dalam  mengendalikan  laju korosi.  Penggunaan  anoda  tumbal  terbaik  dalam mengendalikan  laju  korosi  baja  AISI  1045  adalah dengan aluminium dibandingkan zinc.

## DAFTAR PUSTAKA
Davis, J., 2000, Corrosion Understanding The Basics, ASM International, America.
Indarti, R., Yunus, T. & Cut, M., 2018, ‘Karakterisasi Simulator  Sistem  Proteksi  Katodik  Metode Anoda Korban Pada Sistem  Perpipaan Yang Tertanam  Dalam  Tanah’,  Jurnal  Teknik Kimia
Khaleel, H., Adnan & Amjed, A., 2015, ‘The Effect Of Temperature and Inhibitor on Corrosion of Carbon  Steel  in  Acid  Solution  under  Static Study,  International  journal  of  Applied Engineering, Vol. 13, No. 6.
Pramono,  A.,  2011,  ‘Karakteristik  Mekanik  Proses
Hardening Baja AISI 1045 Media Quenching Untuk  Aplikasi  Sprochet  Rantai’,  Jurnal Teknik Mesin, Vol. 5, No. 1.
Priyantoro, F.,  Budi,  S.  &  Heri,  S.,   2012, ‘Analisa
Pengaruh Luasan Scratch Permukaan Terhadap  Laju  Korosi  Pada  Pelat  Baja  A36 dengan  Variasi  Sstem  Pengelasan’,  Jurnal Teknik Perkapalan, Vol. 1, No. 1.
Revie,  R  2008,  Corrosion  and  Corrosion  Control,
John Wiley & Sons Inc., New Jersey.
Shreir, L 1994, CORROSION Volume 2: Corrosion Control, Butterworth-Heinemann, Oxford.
Schweitzer,  P.,  2004,  Encyclopedia  of  Corrosion Technology, Marcel Dekker, New York.
Utami,  I.,  2009,  ‘Proteksi  Katodik  Dengan  Anoda Tumbal Sebagai Pengendali Laju Korosi Baja Dalam Lingkungan Aqueous’, Jurnal Teknik Kimia, Vol. 3, No. 2. Utami, I., 2010, ‘Korosi’, Sidoarjo : Dian Samudra
99.1 99.2 99.3 99.4 99.5 99.6 99.7 99.8 99.9 100 100.1 0 20 40 60 80 E fi si en si (% ) temperature (°C) Al Zn