Jurnal Taguchi : Jurnal Ilmiah Teknik dan Manajemen Industri DOI Issue : 10.46306/tgc.v1i1 p-ISSN 2798-964X e-ISSN 2798-9658 Jurnal Ilmiah Teknik dan Manajemen Industri Jurnal Taguchi Vol. 1, No. 01, Juni, 2021 hal. 1-133 Journal Page is available at KAJIAN LAJU KOROSI TERHADAP STAINLESS STEEL DALAM LARUTAN HNO3 Saloom Hilton Siahaan1 1Universitas HKBP Nommensen Pematangsiantar *Email : Abstract This study aims to find out the rate of corrosion of stainless steel 304 in HNO3 solution. The dyeing process is carried out at a temperature of 700C for 6 hours, followed by a temperature of 290C for 18 hours every 7 days. This is to bring the use of stainless steel in real terms using SAMOP reactor tubes (Sub Critical Assembly for Mo99 Prad Action). Specimens undergoing TIG welding and electric arcs are cleaned of impurities, then measured, drawn, weighed, and recorded their initial weight. Furthermore, specimens are dyed in a solution of HNO3 pH 0.2 and 0.5 at a temperature of 700C for6 hours, continued at a temperature of 290C for18 hours every 7 days for 3 months. The heavy recording is done every week. The results showed weight loss in all specimens. This is seen at a pH corrosion rate of 0.5 in electric arc welding of 0.105 grams/dm2/month, for the rate of corrosion without welds is 0.026 grams/dm 2/month. At pH 0.2 on electric arc welding is 0.045 grams/dm2/month at a pH of 0.2 without lashing 0.02 grams/dm2/month. Test objects that have undergone welding compared to test objects that do not experience welding occur significant corrosion rate differences. Keywords: corrosion rate, stainless steel, NHO solution3 Abstrak Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui laju korosi stainless steel 304 dalam larutan HNO3. Proses pencelupan dilakukan pada suhu 700C selama 6 jam dilanjutkan dengan suhu 290C selama 18 jam setiap 7 hari. Hal ini untuk mendekatkan penggunaan stainless steel secara nyata di dalam pemakaian tabung reaktor SAMOP (Sub Critical Assembly for Mo99 Prad Action). Spesimen yang telah mengalami pengelasan TIG dan busur listrik dibersihkan dari kotoran kemudian diukur, digambar, ditimbang dan dicatat berat awalnya. Selanjutnya spesimen dicelup di dalam larutan HNO3 pH 0,2 dan 0,5 pada suhu 700C selama 6 jam dilanjutkan pada suhu 290C selama 18 jam setiap 7 hari selama 3 bulan. Pencatatan berat dilakukan setiap minggu. Hasil penelitian menunjukkan adanya penyusutan berat pada semua specimen. Hal ini terlihat jelas pada laju korosi pH 0,5 pada las busur listrik 0,105 gram/dm2/bulan, untuk laju korosi tanpa las adalah listrik adalah 0,045 0,026 gram/dm2/bulan. Pada pH 0,2 pada gram/dm2/bulan pada pH 0,2 tanpa las 0,02 gram/dm2/bulan. Benda uji yang telah mengalami pengelasan dibanding dengan benda uji yang tidak mengalami pengelasan terjadi perbedaan laju korosi yang signifikan. Kata kunci: laju korosi, stainless steel, larutan NHO3 las busur 108
Jurnal Taguchi : Jurnal Ilmiah Teknik dan Manajemen Industri DOI Issue : 10.46306/tgc.v1i1 p-ISSN 2798-964X e-ISSN 2798-9658 PENDAHULUAN Berkembangnya jaman dan teknologi mempengaruhi keanekaragaman kebutuhan manusia. Penerapan teknologi di negara- negara industri maju dengan pesat. Hampir semua peralatan dan mesin- mesin industri serta komponen komponennya dirancang sedemikian rupa sehingga dapat diketahui kekuatan maksimum dan umur pakainya. Hal ini membutuhkan waktu penelitian dan ketelitian yang tinggi. Serangkaian proses kimia diperlukan untuk mendapatkan baja dengan sifat mekanik yang diinginkan, misalnya : keuletan, ketangguhan, kekerasan, tahan korosi dan lain-lain. Dalam tugas akhir ini penulis melakukan penelitian pengaruh larutan HNO3 dengan pH 0,2 dan 0,5 terhadap laju korosi Stainless Steel 304. Stainless steel jenis ini digunakan untuk tabung Reaktor SAMOP (Sub Critical Assembly for Mo99 Prad Action). Selanjutnya, parameter suhu, waktu dan keasaman, semua dibuat menyerupai kondisi operasi reaktor SAMOP yang sesungguhnya. Tujuan penelitian ini adalah untuk mengetahui laju korosi Stainless Steel 304 yang telah mengalami pengelasan dalam lingkungan HNO3 dengan pH 0,2 dan 0,5 STUDI KEPUSTAKAAN Klasifikasi Stainless Steel Dengan pesatnya perkembangan teknologi, manfaat nuklir yang dahulunya dipakai sebagai senjata perang maka sekarang nuklir banyak dimanfaatkan untuk mencukupi kebutuhan manusia. Pemanfaatan teknologi nuklir memiliki banyak keunggulan oleh adanya sifat radiasi yang mudah dideteksi sampai kadar yang sangat rendah, berdaya tembus besar dan dapat dikendalikan baik arah, luas berkas maupun energi partikelnya. Baja tahan karat (stainless steel) sangat cocok untuk pembuatan tabung-tabung reaksi untuk reaksi-reaksi nuklir. Contoh penggunaan stainless steel adalah tabung Reaktor SAMOP (Sub Critical Assembly for Mo99 Prad Action). Baja Tahan Karat ( Stainless Steel ) Baja tahan karat (stainless steel) adalah paduan antara besi (Fe) dengan kandungan Cr minimal 12 %. Reaksi oksidasi antara oksigen (O2) dengan chrom (Cr) membentuk protektif layer (lapisan pelindung anti korosi). Untuk memperbaiki 109
Jurnal Taguchi : Jurnal Ilmiah Teknik dan Manajemen Industri DOI Issue : 10.46306/tgc.v1i1 p-ISSN 2798-964X e-ISSN 2798-9658 sifat-sifat stainless steel sesuai dengan aplikasinya maka unsur- unsur lain juga ditambahkan. Unsur-unsur lain yang ditambahkan antara lain Ni (nickel), Mo (molibdenum), Co(copper), Ti (titanium) yang berfungsi untuk meningkatkan ketahanan terhadap temperatur serta korosi. Golongan utama baja tahan karat (stainless steel) adalah austenit, ferrit, martensit, duplex. Austenit Stainless Steel Komposisi austenit stainless steel antara 18% Cr dan 8% Ni atau biasa disebut sebagai baja tahan karat delapan belas delapan. Baja tahan karat austenit ketahanan karatnya lebih baik, mampu bentuk dan mampu las. Jenis ini sering digunakan pada berbagai industri kimia, untuk bahan konstruksi, perabot dapur, turbin, mesin jet, mobil, komponen berputar, bangunan kapal,reactor atom, dan sebagainya. Ferritic Stainless Steel Kadar chrom sekitar 16% sampai 18% dan kadar nickel sekitar 2%. Ketahanan korosi kurang begitu baik dan relatif sulit untuk difabrikasi atau dimachining. Sifat yang menguntungkan dari baja tahan karat ferit adalah tanpa kandungan Ni sulit untuk terjadi retakan korosi tegangan. Martensit Stainless Steel Komposisi baja tahan karat martensit adalah 12%-13% Cr dan 0,1%-0,3% C. Kadar Cr antara 12%-13% merupakan batas terendah untuk ketahanan asam. Baja tahan karat martensit mempunyai ketahanan panas yang baik, dengan pengerasan dan penemperan dapat diperoleh sifat-sifat mekanik yang baik. Baja tahan karat jenis ini digunakan untuk alat potong dan perkakas. Duplex Stainless Steel Baja tahan karat jenis duplex mempunyai fasa ganda yaitu fasa austenit dan ferit. Umumnya mempunyai komposisi 12% Cr + 5% Ni + 1,5% Mo + 0,03% C. Memiliki sifat kombinasi antara sifat austenite dan ferit yang saling menutupi. Sebagai contoh, tegangan mulur yang rendah dari sifat austenit diperbaiki dengan adanya sifat ferit. Dan keuletan rendah dari sifat ferit diperbaiki oleh sifat austenit. Ketahanan korosi pada umumnya melebihi baja 18-8, terutama baja yang 110
Jurnal Taguchi : Jurnal Ilmiah Teknik dan Manajemen Industri DOI Issue : 10.46306/tgc.v1i1 p-ISSN 2798-964X e-ISSN 2798-9658 mempunyai kadar Cr tinggi dan mengandung Mo sangat baik dalam ketahanan korosi lubangnya sehingga baja ini dapat dipakai untuk penukar panas yang menggunakan air laut Pengaruh Unsur Paduan Pada Stainless Steel Dalam aplikasi, stainless steel selain dibutuhkan sebagai logam yang tahan terhadap korosi juga dibutuhkan sifat tambahan guna meningkatkan sifat mekaniknya. Peningkatan sifat mekanik ini tergantung pada sejumlah unsur yang terkandung dalam stainless steel. Unsur-unsur tambahan dalam stainless steel antara lain sebagai berikut : 1 Kromium (Cr) berguna untuk membentuk lapisan pasif untuk melindungi dari korosi. 2 Nikel (Ni) sebagai penstabil austenit, meningkatkan sifat mekanik, meningkatkan ketahanan korosi pada lingkungan asam mineral. 3 Mangan (Mn) membantu fungsi Ni. 4 Molybdenum (Mo) sebagai penstabil lapisan pasif dalam lingkungan yang mengandung banyak ion klorida (Cl - ), seperti lingkungan air laut (NaCl). 5 Karbon (C) meningkatkan kemampuan dikeraskan (hardenability) dari material Stainless Steel. Nitrogen (N) membentuk duplex stainlees steel dengan meningkatkan terbentuknya austenit, meningkatkan sifat mekanik Stainless Steel. Korosi Pada Logam Stainless steel (SS) secara mendasar bukanlah logam mulia seperti halnya emas (Au) & platina (Pt) yang hampir tidak mengalami korosi karena pengaruh kondisi lingkungan, sementara SS masih mengalami korosi. Daya tahan korosi SS disebabkan karena adanya lapisan yang tidak terlihat (invisible layer) yang terjadi akibat oksidasi SS dengan oksigen yang akhirnya membentuk lapisan pelindung anti korosi (protective layer). Sumber oksigen bisa berasal dari udara maupun air. Material lain yang memiliki sifat sejenis antara lain titanium (Ti) dan juga aluminium (Al). Secara umum protective layer terbentuk dari reaksi kromium + oksigen secara spontan membentuk krom-oksida. Jika lapisan oksida S tergores/terkelupas, maka protective layer akan segera terbentuk secara spontan, 111
Jurnal Taguchi : Jurnal Ilmiah Teknik dan Manajemen Industri DOI Issue : 10.46306/tgc.v1i1 p-ISSN 2798-964X e-ISSN 2798-9658 tentunya jika kondisi lingkungan cukup mengandung oksigen (Gambar 2.1). Walaupun demikian kondisi lingkungan tetap menjadi penyebab kerusakan protective layer tersebut. Pada keadaan dimana protective layer tidak dapat lagi terbentuk, maka korosi akan terjadi. Banyak media yang dapat menjadi penyebab korosi, seperti halnya udara, cairan/ larutan yang bersifat asam/basa, gas-gas proses (misalnya gas asap hasil buangan ruang bakar atau reaksi kimia lainnya), logam yang berlainan jenis dan saling berhubungan dan sebagainya. Gambar 1 Pembentukan spontan lapisan oksida Meskipun alasan utama penggunaan stainless steel adalah ketahanan korosinya, tetapi pemilihan stainless steel yang tepat harus disesuaikan dengan aplikasi yang tepat pula. Pada umumnya, korosi menyebabkan beberapa masalah seperti : 1 Terbentuknya lubang-lubang kecil/halus pada tangki dan pipa-pipa sehingga menyebabkan kebocoran cairan ataupun gas. 2 Menurunnya kekuatan material disebabkan penyusutan atau pengurangan ketebalan atau volume material sehingga kekuatan juga menurun, akibatnya dapat terjadi retak, bengkok, patah dan sebagainya. 3 Penampilan permukaan material menjadi tidak menarik disebabkan kerak karat ataupun lubang-lubang 4 Terbentuknya karat-karat yang mungkin mengkontaminasi zat atau material lainnya, hal ini sangat dihindari khususnya pada proses produksi makanan. 112
Jurnal Taguchi : Jurnal Ilmiah Teknik dan Manajemen Industri DOI Issue : 10.46306/tgc.v1i1 p-ISSN 2798-964X e-ISSN 2798-9658 Dalam kondisi kombinasi antara tegangan (baik tensile, torsion, compressive maupun thermal) dan lingkungan yang korosif maka SS cenderung lebih cepat mengalami korosi. Karat yang mengakibatkan berkurangnya penampang luas efektif permukaan SS menyebabkan tegangan kerja (working Strees) pada SS akan bertambah besar. Korosi ini dapat terjadi pula misalnya pada pin, baut-mur dengan lubangnya/ dudukannya, SS yang memiliki tegangan sisa akibat rolling, bending, welding dan sebagainya. Ilustrasi dari korosi ini dapat dilihat pada (Gambar 2.6). Korosi ini meningkat jika part yang mengalami stress berada di lingkungan dengan kadar klorida tinggi seperti air laut yang temperaturnya cukup tinggi. Sebagai akibatnya aplikasi SS dibatasi untuk menangani cairan panas bertemperatur di atas 50 0C bahkan dengan kadar klorida yang sangat sedikit sekalipun (beberapa ppm). SS yang cocok korosi ini adalah austenitic SS disebabkan kadar Nikel- nya (Ni) relatife tinggi. Grade 316 secara siknifikan tidak lebih tahan dibanding 304. Duplex SS (misal 2205/UR 45N) lebih tahan dibanding 304 atau 316, bahkan sampai temperature aplikasi 150ºC dan super duplex akan lebih tahan lagi terhadap stress corrosion cracking. Pada beberapa kasus, korosi ini dapat dikurangi dengan cara penembakan permukaan logam dengan butir pasir logam, atau juga meng-annealing setelah SS selesai proses permesinan, sehingga dapat mengurangi tegangan pada permukaan logam METODE PENELITIAN Spesimen / benda uji Bahan yang digunakan sebagai spesimen adalah stainless steel 304, dengan komposisi : Cr = 18,358%, Ni = 8,408%, C = 0,047%, Fe = 70,47% Gambar 2. Stainless steel 304 yang dilas Larutan HNO3 65%. Larutan HNO3 65% ini dibeli dari laboratorium jurusan farmasi Universitas Sumatera Utara. 113
Jurnal Taguchi : Jurnal Ilmiah Teknik dan Manajemen Industri DOI Issue : 10.46306/tgc.v1i1 p-ISSN 2798-964X e-ISSN 2798-9658 Gambar 3. Larutan HNO3 65%. Peralatan yang digunakan dalam penelitian ini adalah : Tabung Reaksi, milik Laboratorium Analisis, Jurusan Farmasi Universitas Sumatera Utara. Gambar 4 Tabung Reaksi pH meter Elektrik Digital, milik Laboratorium Analisis, Jurusan Farmasi Universitas Sumatera Utara. 114
Jurnal Taguchi : Jurnal Ilmiah Teknik dan Manajemen Industri DOI Issue : 10.46306/tgc.v1i1 p-ISSN 2798-964X e-ISSN 2798-9658 Gambar 5 pH meter Digital Timbangan Elektrik Digital, milik Laboratorium Analisis Instrumen Universitas Sumatera Utara dengan ketelitian sampai 1/1000 gram Gambar 6 Timbangan Digital Water Bath dan Thermometer , milik Laboratorium Analisis Jurusan Farmasi Universitas Sumatera Utara, Medan. Gambar 7 Water Bath Proses pembuatan larutan HNO3 pH 0,2 dan 0,5 dari larutan HNO3 pekat 65% dilakukan pencampuran dengan aquades. Langkah-langkah dalam proses tersebut : Peralatan dan bahan yang disiapkan : 1. Tabung reaksi 2. Larutan HNO3 65% 3. Pipet 4. pH Meter Elektrik Digital 115
Jurnal Taguchi : Jurnal Ilmiah Teknik dan Manajemen Industri DOI Issue : 10.46306/tgc.v1i1 p-ISSN 2798-964X e-ISSN 2798-9658 5. Aquades 1. Dalam keadaan normal kadar 1 normalitas (N) HNO3 = 63 gr/ltr HNO3 murni. Maka untuk memperoleh larutan HNO3 dengan pH 0,2 dari larutan HNO3 65 % dengan berat jenis 1,39 diambil 34,23 ml. Ini diperoleh dari : pH 0,2 = 10 - 0, 2 N 2. Spesimen dimasukkan ke dalam masing-masing tabung reaksi yang telah berisi Larutan HNO3 pH 0,2 dan 0,5. 3. Tabung reaksi dimasukkan ke dalam water bath yang telah diatur suhunya. 4. Proses pencelupan dilakukan pada suhu larutan dalam tabung 700 C selama 6 jam dan suhu 290C selama 18 jam. Hal ini untuk mendekatkan pada penggunaan secara nyata di dalam prakteknya. 5. Dalam waktu 1 minggu spesimen diambil, dikeringkan dan ditimbang. Setelah itu spesimen dicelup ke dalam larutan yang sama dengan volume sama yaitu 1 liter. Karena adanya penguapan maka setiap hari perlu ditambahkan larutan untuk menjaga pH dan kejenuhannya. HASIL DAN PEMBAHASAN Stainless Steel Tanpa Mengalami Pengelasan TIG (Benda Uji I) Benda uji I merupakan pelat stainless steel tanpa mengalami pengelasan,direndam pada larutan HNO3 pH 0,5. Gambar 8 Benda uji I sebelum mengalami perendaman selama 3 bulan Data Spesimen I : 1. Tebal benda uji = 3 mm 2. Berat mula-mula = 14,608 gram 3. Panjang benda uji = 34 mm 4. Lebar benda uji = 18 mm Analisis Perhitungan 116
Jurnal Taguchi : Jurnal Ilmiah Teknik dan Manajemen Industri DOI Issue : 10.46306/tgc.v1i1 p-ISSN 2798-964X e-ISSN 2798-9658 Dalam persoalan ini digunakan ∆ y dengan satuan gram dan waktu dihitung dalam satuan Jam. Hal ini dikarenakan untuk mempermudah pengamatan. Dalam penelitian ini benda uji dicelupkan kedalam larutan HNO3 pH 0,5 dengan suhu 700C selama 6 jam dilanjutkan pada suhu 290C selama 18 jam setiap harinya. Hal ini untuk mendekatkan pada keadaan sebenarnya. Luas I Luas III Luas II Gambar 9 Keterangan luas benda uji Luas spesimen = luas I +luas II + luas III Luas I = (34 mm x 18 mm) x 2 = 1224mm2 Luas II = (34 mm x 3 mm) x 2 = 204 mm2 Luas III = (18 mm x 3 mm) x2 = 108 mm2 Luas spesimen = (1224 mm2 + 204 mm2 + 108 mm2) = 1536 mm2 = 0,1536 dm2 Data perubahan berat benda uji I pada larutan HNO3 pH 0,5 Tabel 1 Data perubahan berat benda uji I pada larutan HNO3 pH 0,5. No. Minggu Ke- Berat benda uji (gram) 1 0 14,608 2 I 14,608 3 II 14,607 117
Jurnal Taguchi : Jurnal Ilmiah Teknik dan Manajemen Industri DOI Issue : 10.46306/tgc.v1i1 p-ISSN 2798-964X e-ISSN 2798-9658 4 III 14,606 5 IV 14,606 6 V 14,603 7 VI 14,601 8 VII 14,601 9 VIII 14,598 10 IX 14,597 11 X 14,597 12 XI 14,596 13 XII 14,596 Dari data diperoleh maka laju korosi : ∆y = Berat mula-mula - Berat pada minggu I Tabel 2 Laju korosi benda uji I pada larutan HNO3 pH 0,5 Minggu Berat Berat Penurunan Luas Laju Korosi No Ke - Awal Akhir Berat (mm2) (gram/dm2/jam) (gram) (gram) (gram) 1 1 14,608 14,608
0,1536 0 2 2 14,608 14,607 0,001 0,1536 0,013 3 3 14,607 14,606 0.001 0,1536 0,019 4 4 14,606 14,606
0,1536 0 5 5 14,606 14,603 0,003 0,1536 0,097 6 6 14,603 14,601 0,002 0,1536 0,078 7 7 14,601 14,601
0,1536 0 8 8 14,601 14,598 0,003 0,1536 0,156 9 9 14,598 14,597 0,001 0,1536 0,058 10 10 14,597 14,597
0,1536 0 11 11 14,597 14,596 0,001 0,1536 0,0716 12 12 14,596 14,596
0,1536 0 Stainless Steel Yang Mengalami Pengelasan TIG (Benda Uji II) Data percobaan laju korosi Stainless Steel 304 yang telah mengalami pengelasan pada larutan HNO3 pH 0,5. 118
Jurnal Taguchi : Jurnal Ilmiah Teknik dan Manajemen Industri DOI Issue : 10.46306/tgc.v1i1 p-ISSN 2798-964X e-ISSN 2798-9658 Gambar benda uji II : Gambar 10 Benda uji II mula - mula Data Spesimen (benda uji II) 1. Tebal benda uji = 3 mm 2. Berat mula-mula = 13,795 gram 3. Panjang benda uji = 35 mm 4. Lebar benda uji = 16,5 mm Data perubahan berat Stainless Steel 304 yang telah mengalami pengelasan pada larutan HNO3 pH 0,5 : Tabel 3 Data perubahan berat Stainless Steel 304 yang telah mengalami pengelasan pada larutan HNO3 pH 0,5 No Minggu Berat benda ke- uji (gram) 1 0 13,795 2 I 13,795 3 II 13,793 4 III 13,789 5 IV 13,786 6 V 13,783 7 VI 13,780 8 VII 13,778 9 VIII 13,776 10 IX 13,772 11 X 13,771 12 XI 13,770 119
Jurnal Taguchi : Jurnal Ilmiah Teknik dan Manajemen Industri DOI Issue : 10.46306/tgc.v1i1 p-ISSN 2798-964X e-ISSN 2798-9658 13 XII 13,770 Luas spesimen = luas I + luas II + luas III Luas I = (35 mm x 16,5 mm) x 2 = 1155mm2 Luas II = (35 mm x 3 mm) x 2 = 210 mm2 Luas III = (16,5 mm x 3 mm) x2 = 99 mm2 Luas spesimen = (1155 mm2 + 210 mm2 + 99 mm2) = 1464 mm2 = 0,1464 dm2 Laju korosi pada minggu II : Berat mula-mula = 13,795 gram Berat pada minggu II = 13,793 gram Waktu = 168 jam Maka diperoleh, ∆y = Berat mula-mula - Berat pada minggu II = 13,795gram - 13,793 gram = 0,002 gram Tabel 4 Laju korosi SS 304 setelah mengalami pengelasan dalam larutan HNO3 pH 0,5 Minggu Berat Berat Penurunan Luas Laju Korosi No Ke - Awal Akhir Berat (dm2) (gram/dm2/ja (gram) (gram) (gram) m) 1 1 13,795 13,795
0,1464 0 2 2 13,795 13,793 0,002 0,1464 0,027 3 3 13,793 13,789 0,004 0,1464 0,081 4 4 13,789 13.786 0,003 0,1464 0.081 5 5 13,786 13.783 0,003 0,1464 0,102 6 6 13,783 13.780 0,003 0,1464 0,122 7 7 13,780 13.778 0,002 0,1464 0,095 8 8 13,778 13,776 0,002 0,1464 0,109 120
Jurnal Taguchi : Jurnal Ilmiah Teknik dan Manajemen Industri DOI Issue : 10.46306/tgc.v1i1 p-ISSN 2798-964X e-ISSN 2798-9658 9 9 13,776 13,772 0,004 0,1464 0,245 10 10 13,772 13,771 0,001 0,1464 0,068 11 11 13,771 13,770 0,001 0,1464 0,075 12 12 13,770 13,770
0,1464 0 Stainlees Steel Yang Mengalami Pengelasan Busur Listrik (Benda Uji III) Benda uji III merupakan pelat stainless steel 304 yang telah mengalami pengelasan busur listrik. Gambar benda uji III : Gambar 11 Benda uji III setelah mengalami perendaman selama 13 minggu Data Spesimen III 1. Tebal benda uji = 3 mm 2. Berat mula-mula = 16,081 gram 3. Panjang benda uji = 36 mm 4. Lebar benda uji = 17 mm Luas spesimen = luas I +luas II + luas III Luas I = (36 mm x 17 mm) x 2 = 1224mm2 Luas II = (36 mm x 3 mm) x 2 = 216 mm2 Luas III = (17 mm x 3 mm) x2 = 102 mm2 Luas spesimen = (1224 mm2 + 216 mm2 + 102 mm2) 121
Jurnal Taguchi : Jurnal Ilmiah Teknik dan Manajemen Industri DOI Issue : 10.46306/tgc.v1i1 p-ISSN 2798-964X e-ISSN 2798-9658 = 1542 mm2 = 0,1542 dm2 Data perubahan berat benda uji III pada larutan HNO3 pH 0,5 : Tabel 5 Data perubahan berat benda uji III pada larutan HNO3 pH 0,5 Minggu ke- Berat benda No uji (gram) 1 0 16,081 2 I 16,081 3 II 16,074 4 III 16,058 5 IV 16,046 6 V 16,041 7 VI 16,041 8 VII 16,039 9 VIII 16,038 10 IX 16,035 11 X 16,033 12 XI 16,032 13 XII 16,031 Tabel 6 Laju korosi benda uji III pada larutan HNO3 pH 0,5 Berat Berat Penurunan No Minggu Awal Akhir Berat Luas Laju Korosi Ke - (gram) (gram) (gram) (mm2) (gram/dm2/jam) 1 1 16,081 16,081
0,1542
2 2 16,081 16,074 0,007 0,1542 0,09 3 3 16,074 16,058 0.006 0,1542 0,116 4 4 16,058 16,046 0,001 0,1542 0,025 5 5 16,046 16,041 0,005 0,1542 0,162 122
Jurnal Taguchi : Jurnal Ilmiah Teknik dan Manajemen Industri DOI Issue : 10.46306/tgc.v1i1 p-ISSN 2798-964X e-ISSN 2798-9658 6 6 16,041 16,041
0,1542
7 7 16,041 16,039 0,002 0,1542 0,09 8 8 16,039 16,038 0,001 0,1542 0,051 9 9 16,038 16,035 0,003 0,1542 0,175 10 10 16,035 16,033 0,002 0,1542 0,129 11 11 16,033 16,032 0,001 0,1542 0,071 12 12 16,032 16,031 0,001 0,1542 0,077 Larutan HNO3 pH 0,2 Stainless steel Tanpa Mengalami Pengelasan TIG (Benda Uji IV) Data percobaan laju korosi stainless steel 304 tanpa mengalami pengelasan pada larutan HNO3 pH 0,2. Gambar benda uji IV : Gambar 12 Benda uji IV setelah mengalami perendaman selama 12 minggu Data Spesimen IV : 1. Tebal benda uji = 3 mm 2. Berat mula-mula = 13,478 gram 3. Panjang benda uji =33,5 mm 4. Lebar benda uji = 17 mm Luas spesimen = luas I +luas II + luas III Luas I = (33,5 mm x 1 mm) x 2 = 1139mm2 Luas II = (33,5 mm x 3 mm) x 2 = 201 mm2 Luas III = (17 mm x 3 mm) x2 = 102 mm2 Luas spesimen = (1139 mm2 + 201 mm2 + 102 mm2) 123
Jurnal Taguchi : Jurnal Ilmiah Teknik dan Manajemen Industri DOI Issue : 10.46306/tgc.v1i1 p-ISSN 2798-964X e-ISSN 2798-9658 = 1442 mm2 = 0,1442 dm2 Tabel 7 Data perubahan berat benda uji IV pada larutan HNO3 pH 0,2 No Minggu Berat benda ke- uji (gram) 1 0 13,478 2 I 13,478 3 II 13,476 4 III 13,473 5 IV 13,470 6 V 13,469 7 VI 13,466 8 VII 13,466 9 VIII 13,462 10 IX 13,460 11 X 13,460 12 XI 13,460 13 XII 13,469 Laju Korosi Minggu II = 0,002 𝑑𝑥(0,1442)𝑥 2 = 0,027 gram/dm2/ minggu Tabel 8 Laju korosi benda uji IV pada larutan HNO3 pH 0,2 Minggu Berat Berat Penurunan Luas Laju Korosi No Ke - Awal Akhir Berat (mm2) (gram/dm2/ja (gram) (gram) (gram) m) 1 1 13,478 13,478
0,1442
2 2 13,478 13,476 0,002 0,1442 0,027 3 3 13,476 13,473 0,003 0,1442 0,062 4 4 13,473 13,470 0.003 0,1442 0.083 5 5 13,470 13,469 0,001 0,1442 0,034 6 6 13,469 13,466 0,003 0,1442 0,124 7 7 13,466 13,466
0,1442
Jurnal Taguchi : Jurnal Ilmiah Teknik dan Manajemen Industri DOI Issue : 10.46306/tgc.v1i1 p-ISSN 2798-964X e-ISSN 2798-9658 8 8 13,466 13,462 0,004 0,1442 0,221 9 9 13,462 13,460 0.002 0,1442 0,124 10 10 13,460 13,460
0,1442
11 11
13,460 13,460
0,1442
12 12 13,460 13,469 0,001 0,1442 0,083 Stainless Steel Yang Mengalami Pengelasan TIG (Benda Uji V) Data percobaan laju korosi stainless steel 304 yang telah mengalami pengelasan pada larutan HNO3 pH 0,2. Gambar benda uji V : Gambar 13 Benda uji V setelah mengalami perendaman selama 12 minggu Data Spesimen V : 1. Tebal benda uji = 3 mm 2. Berat mula-mula = 14,364 gram 3. Panjang benda uji = 35 mm 4. Lebar benda uji = 16,5 mm Data perubahan berat benda uji V pada larutan HNO3 pH 0,2 Tabel 9 Data perubahan berat benda uji V pada larutan HNO3 pH 0,2 Berat benda No Minggu uji (gram) ke- 1 0 14,364 2 I 14,364 3 II 14,362 4 III 14,358 5 IV 14,352 6 V 14,359 125
Jurnal Taguchi : Jurnal Ilmiah Teknik dan Manajemen Industri DOI Issue : 10.46306/tgc.v1i1 7 VI 14,356 8 VII 14,355 9 VIII 14,352 10 IX 14,349 11 X 14,349 12 XI 14,349 13 XII 14,348 Luas spesimen = luas I +luas II + luas III Luas I = (35 mm x 16,5 mm) x 2 = 1155mm2 Luas II = (35 mm x 3 mm) x 2 = 210 mm2 Luas III = (16,5 mm x 3 mm) x2 = 99 mm2 Luas spesimen = (1155 mm2 + 210 mm2 + 99 mm2) = 1464 mm2 = 0,1464 dm2 Tabel 10 Laju korosi benda uji V pada larutan HNO3 pH 0,2. Minggu Berat Berat Penurunan Luas Laju Korosi No Ke - Awal Akhir Berat (mm2) (gram/dm2/ja (gram) (gram) (gram) m) 1 1 14,364 14,364
0,1464
2 2 14,364 14,362 0,002 0,1464 0,027 3 3 14,362 14,358 0,004 0,1464 0,081 4 4 14,358 14,352 0.006 0,1464 0,163 5 5 14,352 14,359 0,003 0,1464 0,102 6 6 14,359 14,356 0,003 0,1464 0,122 7 7 14,356 14,355 0,001 0,1464 0,047 8 8 14,355 14,352 0,003 0,1464 0,163 p-ISSN 2798-964X e-ISSN 2798-9658 126
Jurnal Taguchi : Jurnal Ilmiah Teknik dan Manajemen Industri DOI Issue : 10.46306/tgc.v1i1 p-ISSN 2798-964X e-ISSN 2798-9658 9 9 14,352 14,349 0.003 0,1464 0,184 10 10 14,349 14,349
0,1464
11 11
14,349 14,349
0,1464
12 12 14,349 14,348 0,001 0,1464 0,081 Stainless Steel Yang Mengalami Pengelasan Busur Listrik (Benda Uji VI) Benda uji III merupakan pelat stainless steel 304 yang telah mengalami pengelasan busur listrik. Gambar benda uji VI : Gambar 14 Benda uji VI setelah mengalami perendaman selama 12 minggu Data Spesimen VI 1. Tebal benda uji = 3 mm 2. Berat mula-mula = 16,081 gram 3. Panjang benda uji = 36 mm 4. Lebar benda uji = 17 mm Luas spesimen = luas I +luas II + luas III Luas spesimen = (1224 mm2 + 216 mm2 + 102 mm2) = 1542 mm2 = 0,1542 dm2 Data perubahan berat benda uji VI pada larutan HNO3 pH 0,2 : Tabel 11 Data perubahan berat benda uji VI pada larutan HNO3 pH 0,2 No Minggu ke- Berat benda uji (gram) 1 0 18,238 2 I 18,238 127
Jurnal Taguchi : Jurnal Ilmiah Teknik dan Manajemen Industri DOI Issue : 10.46306/tgc.v1i1 p-ISSN 2798-964X e-ISSN 2798-9658 3 II 18,236 4 III 18,233 5 IV 18,231 6 V 18,228 7 VI 18,225 8 VII 18,224 9 VIII 18,223 10 IX 18,219 11 X 18,218 12 XI 18,218 13 XII 18,217 Tabel 12 Laju korosi benda uji VI pada larutan HNO3 pH 0,5 Minggu Berat Berat Penurunan Luas Laju Korosi No Ke - Awal Akhir Berat (mm2) (gram/dm2/jam) (gram) (gram) (gram) 1 1 18,238 18,238
0,1542 2 2 18,238 18,236 0,002 0,09 0,1542 3 3 18,236 18,233 0.003 0,058 0,1542 4 4 18,233 18,231 0,002 0,051 0,1542 5 5 18,231 18,228 0,003 0,097 0,1542 6 6 18,228 18,225 0,003 0,116 0,1542 7 7 18,225 18,224 0,001 0,045 0,1542 8 8 18,224 18,223 0,001 0,051 128
Jurnal Taguchi : Jurnal Ilmiah Teknik dan Manajemen Industri DOI Issue : 10.46306/tgc.v1i1 p-ISSN 2798-964X e-ISSN 2798-9658 0,1542 9 9 18,223 18,219 0,004 0,223 0,1542 10 10 18,219 18,218 0,001 0,064 0,1542 11 11 18,218 18,218
0,1542 12 12 18,218 18,217 0,001 0,077 0,1542 Tabel 13 Laju korosi rata-rata selama 3 bulan pada pH 0,5 No Benda Uji Berat Awal Berat Akhir Luas (mm²) Rata-rata Laju (gram) (gram) Korosi (gram/dm²/bula n) 1 I 14,608 14,590 0,1536 0,026 2 II 13,795 13,770 0,1464 0,056 3 III 13,478 13,469 0,1542 0,105 Tabel 14 Laju korosi rata-rata selama 3 bulan pada pH 0,5 No Benda Uji Berat Awal Berat Akhir Luas (mm²) Rata-rata Laju (gram) (gram) Korosi (gram/dm²/bula n) 1 IV 13,478 13,469 0,1442 0,02 2 V 14,364 14,348 0,1464 0,036 3 VI 13,795 13,770 O,1542 0,045 Grafik Laju Korosi Larutan HNO3 pH 0,5 0.3 i s o r o K e l t i T ) 0. 25 u j a L m a j / 2 m d m a r g ( / 0.2 0.1 0. benda uji I tanpa las benda pengelasan uji 2 129
Jurnal Taguchi : Jurnal Ilmiah Teknik dan Manajemen Industri DOI Issue : 10.46306/tgc.v1i1 p-ISSN 2798-964X e-ISSN 2798-9658 Gambar 15 Grafik laju korosi stainless steel 304 dalam larutan HNO3 dengan pH 0,5 0. 25 0 . i s o r o K e l t i T ) 0. 15 benda uji IV tanpa las u j a L m a j / 2 m d m a r g ( / 0.1 0. 05 benda pengelasan TIG benda pengelasan uji uji V VI busur 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Minggu Ke- Gambar 16 Grafik laju korosi stainless steel 304 dalam larutan HNO3 dengan pH 0,2. Laju korosi per bulan pada pH 0,5 0. 12 n a l u b / ² m d / m a r g 0.1 0. 08 0. 06 0. 04 130
Jurnal Taguchi : Jurnal Ilmiah Teknik dan Manajemen Industri DOI Issue : 10.46306/tgc.v1i1 p-ISSN 2798-964X e-ISSN 2798-9658 Gambar 17 Grafik laju korosi per bulan pada pH 0,5 0.05 0.0 45 0.04 0.0 35 0.03 n a u b / ² m d / m a r g l 0.0 25 0.02 0.0 15 Tanpa Las Las TIG Stainless Steel Las Listrik Busur Gambar 18 Grafik laju korosi per bulan pada pH 0,2 Benda uji yang telah mengalami pengelasan maupun yang tidak mengalami pengelasan dapat terkorosi, ini dapat diketahui karena adanya pengurangan berat dari benda uji setelah mengalami perendaman dalam larutan HNO3 pH 0,5 dan juga pada pH 0,2. Korosi yang terjadi secara merata pada seluruh permukaan dikarenakan adanya kerusakan lapisan protective layer yang melindungi stainless steel dari korosi. Antara benda uji yang mengalami pengelasan dengan benda uji yang tidak mengalami pengelasan terjadi perbedaan laju korosi yang signifikan. Laju korosi spesimen las busur listrik paling tinggi dikarenakan metode pengelasan kurang baik. Pada pengelasan ini,sewaktu pendinginan banyak Cr yang teroksidasi sehingga protektive layer menjadi kurang sempurna. Pada saat terjadi pengurangan berat benda uji maka benda uji mengalami korosi karena ada sebagian dari lapisan protective layer yang rusak. Pada saat benda uji kembali tidak mengalami 131
Jurnal Taguchi : Jurnal Ilmiah Teknik dan Manajemen Industri DOI Issue : 10.46306/tgc.v1i1 p-ISSN 2798-964X e-ISSN 2798-9658 pengurangan berat atau beratnya stabil, itu berarti benda uji tidak mengalami korosi. Kemungkinan lapisan protective layer yang telah rusak kembali terbentuk setelah terjadi reaksi oksidasi antara Cr yang ada pada stainless steel dengan oksigen yang ada di lingkungan bebas pada saat dilakukan penjemuran dibawah sinar matahari sebelum dilakukan pengukuran berat pada setiap satu minggu sekali. Dari penampilan visual benda uji terjadi perubahan warna dari sebelum dilakukan perendaman dengan setelah dilakukan perendaman KESIMPULAN Dari hasil penelitian selama 12 minggu dapat diambil kesimpulan, antara benda uji yang telah mengalami pengelasan dengan benda uji yang tidak mengalami pengelasan ada perbedaan yang signifikan laju korosinya dalam larutan HNO3. Semuanya sama-sama mengalami korosi baik yang mengalami pengelasan maupun yang tidak mengalami pengelasan, tetapi korosi tertinggi terdapat pada las busur listrik. Korosi yang terjadi merata pada seluruh permukaan benda uji karena rusaknya sebagian dari lapisan protective layer. Untuk laju korosi tertinggi pada pH 0,5 yaitu 0,245 gram/dm2/minggu, sedangkan untuk laju korosi tertinggi pada pH 0,2 adalah 0,223 gram/dm2/minggu. DAFTAR PUSTAKA Chamberlain, J. & Trethewey, KR. Korosi Untuk Mahasiswa Dan Rekayasawan, Gramedia Pustaka Utama, Jakarta. Kenyon, W, Diterjemahkan Dines Ginting, 1985, Dasar-dasar Pengelasan, Erlangga, Jakarta. Setyahandana, B., Bahan Kuliah Bahan Teknik Manufaktur, Universitas Sanata Dharma, Yogyakarta. Surdia, T., Saito, S.,1985, Pengetahuan Bahan Teknik, Pradnya Paramita, Jakarta. Korosi, diakses 05 April 2009 TIG Welding Proces, diakses 23 juni 2009 132