Korosi/Pengkaratan (Reaksi, Jenis, Penyebab dan Perlindungan)

Daftar Isi

Korosi atau pengkaratan adalah suatu proses reaksi terjadinya perusakan atau degradasi (penurunan kualitas) material (logam dan non logam) karena pengaruh kimia dan elektrokimia karena kontak langsung dengan lingkungan berupa air, udara, gas, asam dan lain-lain.

Istilah korosi berasal dari bahasa latin, yaitu corrodere yang artinya perusakan logam atau berkarat. Korosi merupakan penurunan kualitas suatu material (biasanya logam) karena reaksi elektrokimia antara logam dengan lingkungannya yang mengakibatkan terjadinya penurunan mutu logam menjadi rapuh, kasar, dan mudah hancur.

Korosi merupakan sesuatu yang sangat berbahaya, baik secara langsung maupun tidak langsung. Proses terjadinya korosi pada logam tidak dapat dihentikan, namun bisa dikendalikan atau diperlambat lajunya sehingga memperlambat proses perusakannya, salah satu diantaranya adalah dengan pelapisan pada permukaan logam, perlindungan katodik, penambahan inhibitor korosi dan lain-lain.

Berikut definisi dan pengertian korosi dari beberapa sumber buku:

• Menurut Jones (1992), korosi adalah suatu proses degradasi material dan penurunan kualitas suatu material akibat pengaruh reaksi kimia dan elektrokimia dengan keadaan lingkungannya.
• Menurut Kurniawan dan Saifullah (2012), korosi adalah fenomena kimia bahan-bahan logam di berbagai macam kondisi lingkungan, yaitu reaksi kimia antara logam dengan zat-zat yang ada di sekitarnya atau dengan partikel-partikel lain yang ada di dalam matriks logam itu sendiri. 
• Menurut Supardi (1997), korosi adalah terjadinya perusakan material (khususnya logam) akibat lingkungannya akibat reaksi kimia yaitu pada temperatur yang tinggi antara logam dan gas atau terjadi korosi elektrokimia dalam lingkungan air atau udara basah.
• Menurut Bardal (2003), korosi merupakan degradasi material (biasanya logam) akibat reaksi elektrokimia material tersebut dengan lingkungannya berupa air, udara, gas, larutan asam, dan lain-lain. 
• Menurut Chodijah (2008), korosi merupakan reaksi logam menjadi ion pada permukaan logam yang kontak langsung dengan lingkungan yang berair dan beroksigen.

Reaksi Terjadinya Korosi 

Proses terjadinya korosi dalam suatu larutan berawal dari logam yang teroksidasi yang kemudian melepaskan elektron untuk membentuk ion logam yang bermuatan positif. Larutan akan bertindak sebagai katoda dengan reaksi yang umum terjadi adalah pelepasan H2 dan reduksi O2, akibat ion H+ dan H2O yang tereduksi. Reaksi ini terjadi di permukaan logam yang akan menyebabkan pengelupasan akibat pelarutan logam ke dalam larutan secara berulang-ulang.

Mekanisme korosi yang terjadi pada logam besi (Fe) adalah sebagai berikut:

Fero hidroksida [Fe(OH)2] yang terjadi merupakan hasil sementara yang dapat teroksidasi secara alami oleh air dan udara menjadi ferri hidroksida [Fe(OH)3]. Ferri hidroksida yang terbentuk akan berubah menjadi [Fe2O3] yang berwarna merah kecoklatan yang biasa kita sebut karat.

Jenis-jenis Korosi 

Menurut Jaya dkk (2010), korosi dapat digolongkan dalam beberapa jenis, yaitu:

a. Korosi Merata (Uniform Corrosion) 

Merupakan korosi yang disebabkan oleh reaksi kimia atau elektrokimia yang terjadi secara seragam pada permukaan logam. Efeknya adalah terjadi penipisan pada permukaan dan akhirnya menyebabkan kegagalan karena ketidakmampuan untuk menahan beban. Korosi ini dapat dicegah atau dikendalikan dengan pemilihan material (termasuk coating), penambahan corrosion inhibitor pada fluida atau menggunakan cathodic protection.

b. Korosi Galvanik (Galvanic Corrosion) 

Merupakan korosi yang disebabkan adanya beda potensial antara dua logam yang berada pada fluida atau media konduktif dan korosif. Akibatnya, logam dengan ketahanan terhadap korosi yang rendah akan mengalami laju korosi lebih tinggi dibandingkan dengan logam yang memiliki ketahanan terhadap korosi tinggi. Pencegahan korosi ini menggunakan satu jenis material yang sama atau menggunakan kombinasi beberapa material yang memiliki sifat galvanis yang mirip, menggunakan insulasi pada sambungan antara logam, serta mengurangi karakteristik korosi dari fluida dengan menggunakan corrosion inhibitor.

c. Korosi Celah (Crevice Corrosion) 

Korosi celah merupakan bentuk korosi dimana korosi terjadi ketika terdapat celah akibat penggabungan atau penyatuan dua logam yang sama memiliki kadar oksigen berbeda dengan area luarnya. Karat yang terjadi karena celah sempit terisi dengan elektrolit (air yang pHnya rendah) maka terjadilah suatu sel korosi dengan katodanya permukaan sebelah luar celah yang basa dengan air yang lebih banyak mengandung zat asam dari pada bagian sebelah dalam celah yang sedikit mengandung zat asam sehingga bersifat anodic. Korosi celah merupakan korosi yang terjadi di sela-sela gasket, sambungan bertindih, sekrup-sekrup atau kelingan yang terbentuk oleh kotoran-kotoran endapan atau timbul dari produk-produk karat.

d. Korosi Sumuran (Pitting Corrosion) 

Korosi sumuran adalah bentuk serangan korosi yang sangat lokal (menyerang pada daerah tertentu saja) yang mengakibatkan lubang dalam logam. Lubang ini mungkin memiliki diameter yang kecil atau besar, namun dalam banyak kasus lubang tersebut relatif kecil. Lubang terisolasi atau kadang-kadang terlihat seperti permukaan yang kasar. Pits umumnya dapat digambarkan sebagai rongga atau lubang dengan diameter permukaan kurang-lebih sama atau kurang dari kedalaman. Korosi sumuran adalah salah satu bentuk korosi yang paling merusak dan berbahaya. Hal itu menyebabkan peralatan menjadi gagal karena dengan penurunan massa yang sedikit saja akibat adanya lubang, maka kegagalan dapat terjadi dengan mudah. Sering kali sulit untuk mendeteksi pit karena ukurannya yang kecil dan arena lubang-lubang tersebut tertutup oleh produk korosi.

e. Korosi Erosi (Erosion Corrosion) 

Korosi erosi adalah percepatan tingkat kerusakan atau serangan pada logam karena gerakan relatif antara cairan korosif dan permukaan logam. Umumnya gerakan ini cukup cepat, dan berkaitan dengan abrasi. Logam yang berada di permukaan akan berubah menjadi ion terlarut atau menjadi bentuk produk korosi yang padat. Kadang-kadang pengaruh dari lingkungan dapat mengurangi laju korosi, khususnya ketika serangan lokal terjadi dalam kondisi tergenang, tapi ini tidak bisa disebut erosion corrosion karena kerusakan tidak bertambah.

f. Korosi Tegangan (Stress Corrosion) 

Merupakan korosi yang terjadi akibat kombinasi antara beban/stress pada logam dan media yang korosif. Korosi ini dapat terjadi apabila beban yang diterima oleh logam melebihi suatu minimum stress level. Jenis serangan karat ini terjadi sangat cepat, dalam ukuran menit, yakni jika semua persyaratan untuk terjadi nya karat regangan (tegangan) ini telah terpenuhi pada saat tertentu yaitu adanya regangan internal dan terciptanya kondisi korosif yang berhubungan dengan konsentrasi zat karat (corrodent) dan suhu lingkungan. Contoh korosi tegangan pada pipa.

Faktor yang Mempengaruhi Korosi 

Terdapat beberapa faktor yang mempengaruhi laju terjadinya korosi, yaitu sebagai berikut:

a. Suhu 

Suhu merupakan faktor penting dalam proses terjadinya korosi, di mana Kenaikan suhu akan menyebabkan bertambahnya kecepatan reaksi korosi. Hal ini terjadi karena makin tinggi suhu maka energi kinetik dari partikel-partikel yang bereaksi akan meningkat sehingga melampaui besarnya harga energi aktivasi dan akibatnya laju kecepatan reaksi (korosi) juga akan makin cepat, begitu juga sebaliknya.

b. Kecepatan Alir Fluida atau Kecepatan Pengadukan 

Laju korosi cenderung bertambah jika laju atau kecepatan aliran fluida bertambah besar. Hal ini karena kontak antara zat pereaksi dan logam akan semakin besar sehingga ion-ion logam akan makin banyak yang lepas sehingga logam akan mengalami kerapuhan (korosi).

c. Konsentrasi Bahan Korosif 

Hal ini berhubungan dengan pH atau keasaman dan kebasaan suatu larutan. Larutan yang bersifat asam sangat korosif terhadap logam dimana logam yang berada didalam media larutan asam akan lebih cepat terkorosi karena karena merupakan reaksi anoda. Sedangkan larutan yang bersifat basa dapat menyebabkan korosi pada reaksi katodanya karena reaksi katoda selalu serentak dengan reaksi anoda. Di dalam medium basah, korosi dapat terjadi secara seragam maupun secara terlokalisasi. Contoh korosi seragam di dalam medium basah adalah apabila besi terendam di dalam larutan asam klorida (HCl).

d. Oksigen 

Adanya oksigen yang terlarut akan menyebabkan korosi pada metal seperti laju korosi pada mild stell alloys akan bertambah dengan meningkatnya kandungan oksigen. Kelarutan oksigen dalam air merupakan fungsi dari tekanan, temperatur, dan kandungan klorida. Oksigen yang terdapat di dalam udara dapat bersentuhan dengan permukaan logam yang lembab, sehingga kemungkinan menjadi korosi lebih besar. Di dalam air (lingkungan terbuka), adanya oksigen menyebabkan korosi.

e. Waktu Kontak 

Dalam proses terjadinya korosi, laju reaksi sangat berkaitan erat dengan waktu. Pada dasarnya semakin lama waktu logam berinteraksi dengan lingkungan korosif maka semakin tinggi tingkat korosifitasnya. Aksi inhibitor diharapkan dapat membuat ketahanan logam terhadap korosi lebih besar. Dengan adanya penambahan inhibitor kedalam larutan, maka akan menyebabkan laju reaksi menjadi lebih rendah, sehingga waktu kerja inhibitor untuk melindungi logam menjadi lebih lama. Kemampuan inhibitor untuk melindungi logam dari korosi akan hilang atau habis pada waktu tertentu, hal itu dikarenakan semakin lama waktunya maka inhibitor akan semakin habis terserang oleh larutan.

Perlindungan dan Pengendalian Korosi 

Untuk mengurangi bahkan menghindari kerugian yang diakibatkan oleh proses korosi, maka perlu dilakukan perlindungan terhadap korosi. Ada beberapa metode yang dapat dikembangkan untuk memperlambat laju korosi, antara lain adalah sebagai berikut:

a. Pemilihan Material (Material Selection) 

Prinsip dasar dari pemilihan material ini adalah mengenai tepat atau tidaknya pengaplikasian suatu material terhadap suatu lingkungan tertentu. Pemilihan material yang sesuai dengan kondisi lingkungan, dapat meminimalisir terjadinya kerugian akibat proses korosi. Deret galvanik merupakan suatu acuan yang penting dalam melakukan pemilihan material. Di antara bahan-bahan konstruksi yang paling sering digunakan adalah besi, aluminium, timah hitam, tembaga, nikel, timah putih, dan titanium.

b. Desain 

Usaha penanggulangan korosi sebaiknya sudah dilakukan sejak tahapan desain proses. Ahli-ahli korosi sebaiknya ikut dilibatkan dalam desain proses dari sejak pemilihan proses, penentuan kondisi-kondisi prosesnya, penentuan bahan-bahan konstruksi, pemilihan layout, saat konstruksi sampai tahap start-upnya. Diantara cara-cara penanggulangan korosi dari segi desain yang sering digunakan adalah:

1. Isolasi alat dari lingkungan korosif. 
2. Mencegah hadir/terbentuknya elektrolit. 
3. Jaminan lancarnya aliran fluida. 
4. Mencegah korosi erosi/abrasi akibat kecepatan aliran.
5. Mencegah terbentuknya sel galvanik.

c. Perlakuan Lingkungan 

Upaya perlakuan lingkungan ini sangat penting dalam penanggulangan korosi di industri. Lingkungan yang korosif diupayakan menjadi tidak atau kurang korosif. Ada dua macam cara perlakuan lingkungan yaitu:

1. Pengubahan media/elektrolit. Misalnya penurunan suhu, penurunan kecepatan alir, penghilangan oksigen atau oksidator, pengubahan konsentrasi. 
2. Penggunaan inhibitor. Inhibitor adalah suatu bahan kimia yang jika ditambahkan dalam jumlah yang kecil saja kepada lingkungan media yang korosif, akan menurunkan kecepatan korosi. Inhibitor bekerja menghambat laju korosi. Belum banyak diketahui bagaimana cara kerja inhibitor dalam menghambat korosi.

d. Pelapisan 

Metode pelapisan atau coating adalah suatu upaya mengendalikan korosi dengan menerapkan suatu lapisan pada permukaan logam besi. Misalnya,dengan pengecatan atau penyepuhan logam. Penyepuhan besi biasanya menggunakan logam krom atau timah. Kedua logam ini dapat membentuk lapisan oksida yang tahan terhadap lapisan film permukaan dari oksida logam hasil oksidasi yang tahan terhadap korosi lebih lanjut. Logam seng juga digunakan untuk melapisi besi (galvanisir),tetapi seng tidak membentuk lapisan oksida seperti pada krom dan timah,melainkan berkarbon demi besi. Ada dua macam cara pelapisan, yaitu :

1. Pelapisan dengan bahan logam. Pada pelapisan dengan bahan logam, dapat digunakan bahan-bahan logam yang lebih inert maupun yang kurang inert sebagai bahan pelapis. Pemakaian kedua macam bahan tersebut mempunyai kelebihan dan kekurangan masing-masing.
2. Pelapisan dengan bahan non logam, yaitu dengan pelapis berbahan dasar organik seperti cat polimer dan pelapis berbahan dasar anorganik.

e. Proteksi Katodik dan Anodik 

Proteksi katodik merupakan metode pencegahan korosi pada logam dengan cara logam yang ingin dilindungi dijadikan lebih bersifat katodik. Apabila dilakukan dengan arus listrik dari power suplai maka disebut arus tanding, dan jika dihubungkan dengan logam lain disebut anoda korban. Proteksi katodik sangat efektif untuk melindungi korosi eksternal pada pipa saluran yang berada di bawah tanah atau dibawah air laut. Namun penggunaan metoda ini dapat menimbulkan masalah baru yang harus dipertimbangkan, seperti arus sesat (stray-current) yang justru dapat meningkatkan laju korosi pada logam lain di sekitar logam yang dilindungi, melepuhnya permukaan logam (blistering), retak pada struktur, rusaknya lapisan cat, dan apabila dilakukan pada alumunium maka dapat merusak lapisan pasif. Proteksi anodik adalah metoda perlindungan logam terhadap korosi dengan cara merubah potensial logam menjadi lebih positif. Metoda ini juga digunakan untuk melindungi korosi internal pada tangki atau vessel, namun hanya efektif jika logam dan lingkungan dapat membentuk lapisan pasif. Biaya instalasi, maintenance, dan power yang cukup besar merupakan parameter yang harus dipertimbangkan ketika memilih metoda ini.

Daftar Pustaka

• Jones, D. A. 1992. Principle and Prevention of Corrosion. New York: Maxwell Macmillan
• Kurniawan W.D., dan Saifullah S.T.N. 2012. Teknologi Sediaan Farmasi. Purwokerto: Unsoed Press.
• Supardi, R. 1997. Korosi. Bandung: Tarsito.
• Bardal, Einar. 2003. Corrosion and Protection. Trondheim: The Norwegian University of Science and Technology.
• Chodijah, S. 2008. Efektivitas Penggunaan Pelapis Epoksi Terhadap Ketahanan Korosi Pipa Baja ASTM A53 Dalam Tanah. Jakarta: Universitas Indonesia.
• Jaya, Halwan, dkk. 2010. Laporan Kerja Praktek Katodik Pipa. Jakarta: Departemen Metalurgi dan Material FTUI.