KOROSI
Korosi adalah suatu proses elektrokimia dimana atom-atom akan bereaksi dengan zat asam dan membentuk ion-ion positif (kation). Hal ini akan menyebabkan timbulnya aliran-aliran elektron dari suatu tempat ke tempat yang lain pada permukaan metal.
Secara garis besar korosi ada dua jenis yaitu :
1. Korosi Internal
yaitu korosi yang terjadi akibat adanya kandungan CO2 dan H2S pada minyak bumi, sehingga apabila terjadi kontak dengan air akan membentuk asam yang merupakan penyebab korosi.
2. Korosi Eksternal
yaitu korosi yang terjadi pada bagian permukaan dari sistem perpipaan dan peralatan, baik yang kontak dengan udara bebas dan permukaan tanah, akibat adanya kandungan zat asam pada udara dari tanah.
Faktor-Faktor Yang Mempengaruhi Laju Korosi
Laju korosi maksimum yang diizinkan dalam lapangan minyak adalah 5 mpy (mils per year, 1 mpy = 0,001 in/year), sedangkan normalnya adalah 1 mpy atau kurang. Umumnya problem korosi disebabkan oleh air. tetapi ada beberapa faktor selain air yang mempengaruhi laju korosi) diantaranya:
Faktor Gas Terlarut.
Ø Oksigen (02), 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. Untuk tekanan 1 atm dan temperatur kamar, kelarutan oksigen adalah 10 ppm dan kelarutannya akan berkurang dengan bertambahnya temperatur dan konsentrasi garam. Sedangkan kandungan oksigen dalam kandungan minyak-air yang dapat mengahambat timbulnya korosi adalah 0,05 ppm atau kurang. Reaksi korosi secara umum pada besi karena adanya kelarutan oksigen adalah sebagai berikut :
Reaksi Anoda : Fe Fe2- + 2e
Reaksi katoda : 02 + 2H20 + 4e 4 OH
Ø Karbondioksida (CO2), jika kardondioksida dilarutkan dalam air maka akan terbentuk asam karbonat (H2CO2) yang dapat menurunkan pH air dan meningkatkan korosifitas, biasanya bentuk korosinya berupa pitting yang secara umum reaksinya adalah:
CO2 + H2O H2CO3
Fe + H2CO3 FeCO3 + H2
FeC03 merupakan corrosion product yang dikenal sebagai sweet corrosion
Faktor Temperatur
Penambahan temperatur umumnya menambah laju korosi walaupun kenyataannya kelarutan oksigen berkurang dengan meningkatnya temperatur. Apabila metal pada temperatur yang tidak uniform, maka akan besar kemungkinan terbentuk korosi.
Faktor pH
pH netral adalah 7, sedangkan ph < 7 bersifat asam dan korosif, sedangkan untuk pH > 7 bersifat basa juga korosif. Tetapi untuk besi, laju korosi rendah pada pH antara 7 sampai 13. Laju korosi akan meningkat pada pH < 7 dan pada pH > 13.
Faktor Bakteri Pereduksi atau Sulfat Reducing Bacteria (SRB)
Adanya bakteri pereduksi sulfat akan mereduksi ion sulfat menjadi gas H2S, yang mana jika gas tersebut kontak dengan besi akan menyebabkan terjadinya korosi.
Faktor Padatan Terlarut
Ø Klorida (CI), klorida menyerang lapisan mild steel dan lapisan stainless steel. Padatan ini menyebabkan terjadinya pitting, crevice corrosion, dan juga menyebabkan pecahnya alooys. Klorida biasanya ditemukan pada campuran minyak-air dalam konsentrasi tinggi yang akan menyebabkan proses korosi. Proses korosi juga dapat disebabkan oleh kenaikan konduktivity larutan garam, dimana larutan garam yang lebih konduktif, laju korosinya juga akan lebih tinggi.
Ø Karbonat (C03), kalsium karbonat sering digunakan sebagai pengontrol korosi dimana film karbonat diendapkan sebagai lapisan pelindung permukaan metal, tetapi dalam produksi minyak hal ini cenderung menimbulkan masalah scale.
Ø Sulfat (S04), ion sulafat ini biasanya terdapat dalam minyak. Dalam air, ion sulfat juga ditemukan dalam konsentrasi yang cukup tinggi dan bersifat kontaminan, dan oleh bakteri SRB sulfat diubah menjadi sulfida yang korosif.
Lingkungan
Ø Lokasi
Tergantung pada lokasi logam atau pipa berada : di daerah yang basah atau kering, panas atau dingin, kondisi air tawar atau air laut, di permukaan atau di bawah tanah, memiliki potensi bahan kimia, produksi minyak, dan apakah mengandung uap atau gas.
Ø Mechanical
Kondisi pipa atau logam mendapatkan stress (tekanan), mengalami fatigue (tekanan), terjadi pemindahan, adanya proses kavitasi, erosi dan freeting.
Media Korosif
Dengan perubahan konsentrasi media korosif pada lingkungan benda konstruksi akan menimbulkan beberapa kondisi korosi. Pengaruh konsentrasi dapat menimbulkan karakteristik berbeda antara kedua benda konstruksi. Untuk material tertentu, konsentrasi korosif sebanding dengan kecepatan korosi.
Organisme
Pengaruh mikroorganisme terhadap korosi ada 2 macam, yaitu:
Ø Secara langsung
menghasilkan zat korosif seperti hidrogen sulfida, carbon dioksida, amonia, asam organik dan anorganik
Ø Secara tidak langsung
menghasilkan zat katalisator atau depolarisasi yang merupakan bahan untuk mempercepat reaksi korosi antara material dengan lingkungannya.
Akibat lainnya yang dapat ditimbulkan dari kegiatan Mikro-Organisme antara lain:
Ø bakteri aerob akan membutuhkan O2 untuk melakukan metabolisme
Ø O2 yang dibutuhkan ini sebagian akan menjadikan awal proses korosi pada material
Aspek yang ditimbulkan oleh makro-organisme dalam menstimulus korosi:
Ø pemakan perlindungan (coating)
Ø merupakan perangkap zat korosif
Ø hasil feses atau limbah metabolisme makro-organisme
Lingkungan Industri Minyak
Pada umumnya di lingkungan industri minyak terdapat 3 area yang seringkali mengalami korosi, yaitu:
Ø Kegiatan produksi (Production)
Ø Pendistribusian dan Penyimpanan (Transportation and Storage)
Ø Operasi Pemisahan (Refinery Operation)
Di daerah sumur condensasi (well condensates) akan sangat banyak terjadi korosi ,ini karena:
Ø kedalaman yang lebih dari 5000 ft
Ø temperatur terendah dalam sistem adalah 160oF dan tekanan 1500 lb/m2
Ø pH dalam sistem ini adalah 5,4 sehingga bersifat asam ( didalamnya terkandung asam organik)
Untuk mengetahui karakteristik korosi dalam sumur dilakukan beberapa tindakan, yaitu:
Ø inspeksi permukaan peralatan
Ø membuat analisa terhadap carbon dioksida dan asam organik
Ø pengujian coupon exposure
Ø survey terhadap tubing-caliper
Efek Ekonomi
Dampak dari korosi mengakibatkan banyak biaya dapat dicegah atau dikurangi dengan melakukan perencanaan dan kendali yang optimal, seperti berikut:
...................................................... (1) Sedangkan untuk biaya operasional dan perawatan diformulasikan sbb:
.............................................................................................. (2)
.............................................................................................. (2) Dan untuk mencari nilai ekonomis suatu konstruksi setelah sekian tahun beroperasi adalah sebagai berikut:
................................................................................................................. (3) keterangan:
O/M = biaya operasi dan perawatan
Op = biaya produksi
Om = biaya perawatan
Om = corrosion cost + overhead cost
Corrosion cost = biaya reparasi + biaya penggantian + biaya pencegahan
IP = nilai konstruksi pada tahun ke-n
Io = investasi awal
Cn = total cash selama n tahun
Macam-macam korosi
Korosi Homogen
Korosi homogen terjadi karena reaksi electro chemical yang secara homogen terjadi karat ke seluruh bagian material yang terbuka. Korosi ini memiliki sifat-sifat sebagai berikut Merata dan material menipis, Kehilangan tonage besar dan kecepatan tinggi. Adapun contoh-contoh korosi homogen sebagai berikut :
Ø korosi pada badan kapal
Ø pilar – pilar pelabuhan
Ø korosi pada kaki kaki jacket
Ø sebatang besi yang tercelup larutan asam sulfat
Ø atap seng
Korosi homogen dapat tidak dapat dihilangkan tetapi dapat mengurangi laju korosi yang terjadi dengan cara : pemilihan material yang sesuai, coating yang sesuai, penambahan inhibitor dan katodic protection.
Ø Perhitungan kehilangan berat akibat korosi
.................................................................................................... (4) Keterangan :
W = Berat material yang hilang (gr)
D = Density material (gr/cm3)
A = Luas penampang korosif
T = Tebal material (cm)
Galvanic Corrosion
Apabila terjadi kontak atau secara listrik kedua logam yang berbeda potensial tersebut akan menimbulkan aliran elektron/listrik diantar kedua logam. Logam yang mempunyai tahanan korosi rendah ( potensial rendah) akan terkikis dan yang tahanan korosinya lebih tinggi (potensial tinggi) akan mengalami penurunan korosinya. Korosi galvanic corrosion dipengaruhi oleh, lingkungan, jarak, area/luas.
Cara-cara pencegahan pada galvanic corrosion :
Ø Memilih logam dengan posisi deret sedekat mungkin.
Ø menghilangkan pengaruh rasio luas penampang yang tidak diinginkan.
Ø memberikan isolasi diantara dua logam yang berbeda bila memungkinkan.
Ø penerapan coating dengan mengutamakan pada logam anode.
Ø penambahan inhibitor dengan cermat untuk mengurangi keagresifan logam dalam proses korosi.
Ø pencegahan sistem sambungan mur baut dengan bahan berbeda dengan logam induknya.
Kecepatan korosi dapat dilihat dalam persamaan berikut ini :
........................................................................................ (5) Keterangan:
r = Resistivitas media elektrolit
l = Jarak kedua logam
A = Luas permukaan yang berpengaruh
V1, V2 = Potensial logam
t = Waktu
Crevice Corrosion
Crevice Corrosion memiliki sifat-sifat yang tidak tampak dari luar dan sangat merusak konstruksi, korosi ini sering terjadi pada sambungan kurang kedap yang disebabkan oleh lubang, gasket, lap joint, kotoran/endapan.
Mekanisme
Oksidasi : M + 1e
Reduksi : O2 + 2H20 + 4e 4OH-
Dari reaksi diatas ion electron (e) yang dihasilkan dalam reaksi oksidasi akan digunakan oleh oksigen (o2) untuk mereduksi air (H2O) untuk menjadi ion OH. Dengan kata lain bahwa ion hidroksil (H+) dihasilkan pada setiap pembentukan ion logam M+. Karena tempatnya atau celahnya terbatas maka reaksi reduksi dari oksigen pada daerah tersebut habis sedangkan metal M terus bereksi
Kecenderungan pembentukan ion M+ ini kemudian disetimbangkan oleh adanya ion klorida atau cl- yang terdapat pada celah tersebut. Hasil reaksi dari kedua ion tersebut akan meningkatkan konsentrasi dari metal clorida atau MCl.
Dari reaksi diatas didapat HCL yang berubah ion H+ atau CL- yang dapat meningkatkan laju penghancuran metal didalam celah. Laju korosi didalam celah tersebut sangat cepat dan bersifat auto katalik karena adanya ion H+ dan Cl-
Adapun cara pencegahannya adalah sebagai berikut:
Ø Penggunaan sistem sambungan butt joint dengan pengelasan dibanding dengan sambungan keling untuk peralatan peralatan baru
Ø Celah sambungan ditutup dengan pengelasan menerus atau dengan soldering
Ø Peralatan – peralatan harus diperiksa dan dibersihkan secara teratur, terutama pada sambungan – sambungan yang rawan
Ø Hindari pemakaian packing yang bersifat higroskopis
Ø Penggunaan gasket dan absorbent seperti teflon jika memungkinkan
Ø Pada desain saluran drainase,hindari adanya lengkungan – lengkungan tajam serta daerah genangan fluida
Filiform Corrosion
Serangan dari korosi ini tidak merusak komponen utama metal tetapi hanya mempengaruhi atau merusak penampilan permukaan metal dimana permukaan dan penampilan kaleng makanan atau minuman.
Mekanisme terjadinya korosi ini merupakan kasus khusus untuk jenis korosi celah. Selama pertumbuhannya, pada bagian kepala unsur seperti H2O dan O2 dari udara luar secara osmosis. Kedua unsur ini selanjutnya bereaksi dengan ion Fe konsentrasi tinggi membentuk oksida Fe. H2O dan O2 ini akan berdifusi masuk kebagian kepala dan keluar dari bagian ekor secara terus menerus, korosi tertahan dibagian kepala dimana hidrolisa yang terjadi dibagian kepala menyebabkanlingkungan yang bersifat asam, sehingga korosi ini dapat menyebar secara otomatis.
Pencegahan secara global
Ø Menyimpan material berlapis metal (email) didalam kondisi kering.
Ø Memberikan lapisan brittle fil.
Intergranular Corrosion
Korosi intergranular terjadi pada daerah tertentu dengan penyebab grain boundary. Hal ini disebabkan oleh adanya kekosongan unsur/elemen pada kristal ataupun impurities dari proses casting. Korosi ini terjadi pada casting and welding
Adapun cara pencegahan adalah sebagai berikut :
Ø Casting
Pada proses ini harus dilakukan dengan jalan mengecor logam dengan step yang benar, komposisi yang benar dan pendinginan yang benar sesuai dengan karakteristik masing – masing logam dan kegunaannya
Ø Welding
Pemilihan elektrode yang benar, prosedur pengelasan yang benar, pendinginan yang benar
Korosi Erosi
Akibat gesekan antara fluida dengan logam sehingga logam tergerus dengan percepatan atau penambahan keburukan sifat material karena gerakan relatif antara fluida korosif dan permukaan metal. Korosi erosi dibagi menjadi 2 tipe yaitu ;
Ø Korosi Kavitasi: Akibat adanya benturan gelembung fluida dengan permukaan logam sehingga berakibat luka terhadap permukaan logam tersebut
Ø Fretting Corrosion: Akibat gesekan antara logam dengan logam dan berakibat suhu logam naik dan tergerus sesama logam.
Tipe Media Korosif antara lain gas, larutan encer, sistem organik, metal cair dan semua tipe peralatan yang diekspos fluida (piping system, katup, pompa dan propeller). Dan cara pencegahannya secara global antara lain menggunakan material dengan ketahanan korosi yang baik, perancangan (design) yang baik, coating dan cathodic protection.
Pencegahan Korosi
Dengan dasar pengetahuan tentang elektrokimia proses korosi yang dapat menjelaskan mekanisme dari korosi, dapat dilakukan usaha-usaha untuk pencegahan terbentuknya korosi. Banyak cara sudah ditemukan untuk pencegahan terjadinya korosi diantaranya adalah dengan cara proteksi katodik, coating, pembalutan dan penggunaan chemical inhibitor.
Proteksi Katiodik
Untuk mencegah terjadinya proses korosi atau setidak-tidaknya untuk memperlambat proses korosi tersebut, maka dipasanglah suatu anoda buatan di luar logam yang akan diproteksi. Daerah anoda adalah suatu bagian logam yang kehilangan elektron. Ion positifnya meninggalkan logam tersebut dan masuk ke dalam larutan yang ada sehingga logaml tersebut berkarat. Terlihat disini karena perbedaan potensial maka arus elektron akan mengalir dari anoda yang dipasang dan akan menahan melawan arus elektron dari logam yang didekatnya, sehingga logam tersebut berubah menjadi daerah katoda. Inilah yang disebut Cathodic Protection. Dalam hal diatas elektron disuplai kepada logam yang diproteksi oleh anoda buatan sehingga elektron yang hilang dari daerah anoda tersebut selalu diganti, sehingga akan mengurangi proses korosi dari logam yang diproteksi. Anoda buatan tersebut ditanam dalam suatu elektrolit yang sama (dalam hal ini tanah lembab) dengan logam (dalam hal ini pipa) yang akan diprotekasi dan antara dan pipa dihubungkan dengan kabel yang sesuai agar proses listrik diantara anoda dan pipa tersebut dapat mengalir terus menerus.
Coating
Cara ini sering dilakukan dengan melapisi logam (coating) dengan suatu bahan agar logam tersebut terhindar dari korosi.
Ø Pelapisan dengan semen (concrete coating)
Pelapisan ini digunakan pada pipa yang akan dipasang pada daerah air laut, dimana ketebalan semen diharapkan akan dapat menghindarkan kontaminasi secara langsung antara air laut dengan permukaan pipa dan juga selain itu lapisan semen ini juga digunakan sebagai pemberat pipa yang akan diletakkan didasar laut sehingga tidak memerlukan lagi pemberat. Namun kelemahan dari pelapisan semen pada jaringan pipa dasar laut adalah sulit sekali untuk melakukan pemeliharaan atau melakukan inspeksi dengan peralatan yang sederhana, hal ini disebabkan jaringan pipa tersebut sudah tertutup Lumpur didasar laut. Untuk keperluan pemeriksaan dilakukan dengan menggunakan intelegent pig yang dimasukkan dalam jaringan pipa dan didorong oleh fluida yang mengalir pada jaringan pipa tersebut. Dengan pekerjaan yang relatif sederhana intelegent pig dapat memberikan informasi tentang cacat yang ada pada jalur pipa transportasi cukup akurat, baik jenis cacatnya maupun lokasi dimana cacat itu berada. Sehingga sangat memudahkan bagi kita untuk memperbaikinya.
Ø Pengecatan (Painting)
Pengecatan untuk subsea pipeline hanya mungkin dilakukan pada awal instalasi, sehingga untuk pipa yang terendam air pemeliharaan dengan cara pengecatan tidak mungkin dan tidak dilakukan. Pemeliharaan dengan pengecatan dilakukan untuk instalasi pipa yang berada pada bagian permukaan.
Dalam pengecatan perlu diperhatikan penggunaan cat yang sesuai dengan standart dan ketebalan cat perlu diperhatikan, yaitu ketebalan antara primer coat, intermediate coat dan top coat. Sebelum pipa dicat harus dilakukan sandblasting terlebih dahulu, untuk memastikan bahwa tidak ada air atau kotoran yang dapat menyebabkan korosi setelah dilakukan pengecatan. Untuk subsea pipeline cara ini tidak dilakukan karena umur cat yang terbatas, sehingga untuk subsea pipeline cara yang sering digunakan yaitu dengan cara pelapisan dengan meggunakan semen atau aspal.
Ø Pemakaian Bahan-Bahan Kimia (Chemical Inhibitor)
Untuk memperlambat reaksi korosi digunakan bahan kimia yang disebut inhibitor corrosion yang bekerja dengan cara membentuk lapisan pelindung pada permukaan metal. Lapisan molekul pertama yang tebentuk mempunyai ikatan yang sangat kuat yang disebut chemis option. Corrosion inhibitor umumnya berbentuk fluid atau cairan yang diinjeksikan pada production line. Karena inhibitor tersebut merupakan masalah yang penting dalam menangani kororsi maka perlu dilakukan pemilihan inhibitor yang sesuai dengan kondisinya. Material corrosion inhibitor terbagi 2, yaitu :
a. Organik Inhibitor
Inhibitor yang diperoleh dari hewan dan tumbuhan yang mengandung unsur karbon dalam senyawanya. Material dasar dari organik inhibitor antara lain:
· Turunan asam lemak alifatik, yaitu: monoamine, diamine, amida, asetat, oleat, senyawa-senyawa amfoter.
b. Inorganik Inhibitor
Inhibitor yang diperoleh dari mineral-mineral yang tidak mengandung unsur karbon dalam senyawanya. Material dasar dari inorganik inhibitor antara lain kromat, nitrit, silikat, dan pospat.
