Pengertian Korosi, jenis, penyebab dan dampak

Korosi logam adalah transformasi material atau paduan logam melalui interaksi kimiawi atau elektrokimianya dalam media paparan tertentu, suatu proses yang menghasilkan pembentukan produk korosi dan pelepasan energi. Hampir selalu, korosi logam (dengan mekanisme elektrokimia), dikaitkan dengan pemaparan logam dalam medium di mana molekul air ada, bersama dengan gas oksigen atau ion hidrogen, dalam medium konduktif.

Penerapan satu atau lebih bentuk perlindungan terhadap korosi logam harus memperhatikan aspek teknis dan ekonomi. Di antara aspek teknis, cara pemaparan merupakan parameter yang sangat penting. Adapun parameter ini, penggunaan penghambat korosi atau pengendalian agen agresif (SO2, H +, Cl) tidak praktis jika diperlukan untuk melindungi logam tertentu dari korosi atmosferik dan hal yang sama berlaku untuk penggunaan perlindungan. katodik, dalam hal ini hanya menyisakan modifikasi logam atau penyisipan penghalang sebagai alternatif untuk perlindungan terhadap korosi.

Dalam beberapa kasus, modifikasi logam dapat diterapkan dengan sempurna, sebagai contoh, penggunaan aluminium dan paduannya pada komponen seperti kusen, pintu dan jendela sebagai pengganti baja karbon. Namun, untuk struktur besar, di mana kekuatan mekanik merupakan persyaratan penting, aluminium dan paduannya tidak selalu dapat digunakan, dengan baja tahan karat atau baja tahan cuaca menjadi bahan alternatif yang potensial. Penggunaan baja tahan karat tidak selalu menguntungkan secara ekonomis, sedangkan penggunaan baja iklim menghadapi pertanyaan kondisi paparan, karena baja tersebut hanya bekerja secara memuaskan di atmosfer yang terkontaminasi senyawa belerang dan dalam kondisi pembasahan dan pengeringan, selain itu pembatasan penggunaan di atmosfer dengan konsentrasi klorida yang tinggi.

Singkatnya, ada banyak kasus di mana logam besi (baja karbon atau besi tuang) terus menjadi bahan yang paling cocok untuk digunakan dalam struktur yang terpapar atmosfer secara umum, hanya menyisakan penyisipan penghalang antara logam ini dan lingkungan sebagai bentuk perlindungan terhadap korosi.

Untuk tujuan ini, baik pelapis organik (cat) dan pelapis anorganik (pelapis logam atau konversi seperti anodisasi, kromatisasi) atau kombinasi keduanya digunakan.

Pemilihan sistem proteksi korosi untuk logam besi (seperti baja karbon) akan bergantung pada sejumlah faktor, mengutip salah satu faktor utama, tingkat korosivitas medium.

Dalam teknik hidrolik dan teknik mesin, ada kekhawatiran besar tentang korosi pada pompa dan turbin, terutama karena kerusakan yang dapat ditimbulkannya pada stasiun pompa dan pembangkit listrik tenaga air.

Fenomena kimiawi korosi jangan disamakan dengan fenomena fisik kavitasi dan abrasi, meskipun efeknya pada bilah pompa dan turbin serupa.

Pengertian

Korosi adalah kerusakan logam yang disebabkan oleh proses elektrokimia dari reaksi oksidasi. Untuk lebih memahami bagaimana proses ini bekerja, penting untuk memperjelas konsep-konsep berikut:

  • Oksidasi adalah hilangnya elektron.
  • Reduksi adalah perolehan elektron.
  • Reaksi oksidasi adalah reaksi di mana terjadi transfer elektron antara atom yang berevolusi.

Korosi pada umumnya disebabkan oleh oksigen. Logam memiliki kapasitas oksidasi yang jauh lebih tinggi daripada oksigen, sehingga cenderung kehilangan elektron ke oksigen di udara atmosfer.

Besi, misalnya, mudah teroksidasi saat terkena udara dan kelembapan. Dalam proses oksidasi besi ini (dalam bahasa umum disebut karat) beberapa reaksi terlibat:

Perhatikan bahwa kelembaban dan udara hadir dalam semua reaksi ini, mereka adalah faktor fundamental, karena tanpa air dan oksigen tidak akan terjadi korosi.

Faktor mempengaruhi laju korosi

Ada faktor-faktor yang dengan sendirinya tidak menyebabkan korosi, tetapi mampu mempercepat proses tersebut. Contohnya adalah adanya karbon dioksida (CO2), sulfur dioksida (SO2) dan zat asam lainnya di udara, yang menggeser reaksi katodik ke kanan (prinsip Le Chatelier), menyebabkan karat lebih cepat terbentuk. Lingkungan asin, seperti laut dan sekitarnya, juga berperan dalam proses korosi karena meningkatkan konduktivitas listrik.

Seperti besi, banyak logam dan paduan logam lainnya juga mengalami korosi, seperti yang terjadi pada perak, yang menjadi gelap seiring waktu, dan tembaga, yang tampak kehijauan selama bertahun-tahun. Dalam kasus perak, terjadi pembentukan lapisan permukaan perak sulfida (Ag2S), yang disebabkan oleh reaksi logam dengan hidrogen sulfida (H2S), sehingga berwarna hitam. Tembaga dan paduan logamnya dioksidasi oleh oksigen, membentuk lapisan yang disebut oak holm, yang menyebabkan munculnya kehijauan.

Tidak seperti kebanyakan logam, benda aluminium tidak mudah berkarat. Apa yang sebenarnya terjadi adalah oksidasi superfisial aluminium, menghasilkan lapisan tipis aluminium oksida (Al2O3), yang melekat kuat ke permukaan dan mencegah berlanjutnya proses korosi. Fenomena ini disebut pasif aluminium.

Jenis korosi

Korosi oleh proses elektrokimia memiliki mekanisme identik yang selalu dibentuk oleh daerah di mana terdapat pembentukan anoda dan katoda, di antaranya terdapat sirkulasi elektron dan di tengah sirkulasi ion. Tetapi hilangnya massa material dan cara penyerangannya akan terjadi dengan cara dan evolusi yang berbeda.

Berikut adalah daftar beberapa jenis korosi dan mekanisme spesifiknya, yang menangani karakteristik serangan korosif dan bentuk keausan.

Korosi seragam

Korosi terjadi di seluruh panjang permukaan, dengan hilangnya ketebalan yang seragam. Ini disebut dengan beberapa korosi umum, tetapi terminologi ini tidak boleh digunakan karena menjadi berlebihan. Istilah umum berlaku untuk korosi sumuran atau sarang lebah, bila dimanifestasikan di seluruh panjang permukaan yang terkorosi.

Korosi sumuran

Yang disebut korosi sumuran (dari bahasa Inggris pit, “well” atau “pitting”) adalah suatu bentuk korosi lokal yang terdiri dari pembentukan rongga-rongga kecil dengan kedalaman yang cukup dan yang paling penting, signifikan dalam kaitannya dengan ketebalan material. Itu terjadi dengan cara yang sangat ditentukan dan karena itu dapat disebut belang-belang, tanpa menyerang materi di sekitarnya.

Hal ini ditandai dengan menyerang bahan logam yang menunjukkan pembentukan lapisan pelindung pasif dan biasanya merupakan hasil dari aksi “pulau” aktif-pasif di area kecil (titik ini) di mana lapisan pasif rusak.

Sebagai korosi yang tidak menyiratkan penurunan ketebalan yang homogen dan terjadi di dalam peralatan, ini menjadi jenis korosi yang lebih sulit untuk dipantau.

Ini adalah jenis korosi yang pada bahan pasif aksi halida (Cl-, Br-, I-, F-) menyebabkan kepasifan pecah dan pelarutan yang disebabkan secara lokal film menghasilkan area aktif yang, di depan sisa pasif sekitarnya, sangat lebih besar, menghasilkan korosi yang sangat intens dan terlokalisasi. Potensi di mana terjadi pemutusan pasif merupakan variabel yang sangat penting dalam proses ini, mengingat sebenarnya yang terjadi adalah perubahan perilaku polarisasi anodik sistem material, baik logam maupun produk pasifnya, oleh aksi ion halida.

Dianggap bahwa faktor penting untuk mekanisme pembentukan pitting adalah adanya titik-titik kerapuhan yang lebih besar dari film pasif (cacat dalam pembentukannya), menyebabkan pH di dalam pite berubah secara substansial menuju spektrum asam, sehingga menyulitkan. pemulihan lapisan pasif awal. Akibatnya, area aktif anodik kecil yang terbentuk di depan area katodik besar menyebabkan korosi lokal dan intens yang telah disebutkan.

Korosi konsentrasi diferensial

Variasi komponen tertentu dalam media di mana bahan tersebut secara permanen atau bahkan mungkin terendam (dalam kontak) juga menyebabkan aksi korosif, yang disebut korosi konsentrasi diferensial. Mekanisme kerjanya adalah pembentukan sel konsentrasi ion diferensial dan sel aerasi diferensial.

Jenis korosi ini dapat dibagi menjadi korosi menurut konsentrasi ionik diferensial, yang terkait dengan variasi konsentrasi ionik tertentu yang tepat dalam medium, korosi oleh aerasi diferensial, variasi konsentrasi gas tertentu dalam atmosfer gas yang bersentuhan dengan material, korosi. dalam retakan, yang disebabkan oleh konfigurasi geometris dari bahan yang dapat dikorosi, yang memungkinkan pembentukan variasi konsentrasi atau aerasi dan untuk alasan yang sama, korosi filiform, tetapi terkait dengan konfigurasi pelapis yang diterapkan, seperti pengecatan.

Korosi konsentrasi ion diferensial

Korosi konsentrasi molekul diferensial terjadi ketika dalam elektrolit yang bersinggungan dengan logam, terdapat perbedaan konsentrasi ion logam atau kation atau anion lain yang menyebabkan korosi, seperti Na + dan ion alkali atau sulfat lainnya, misalnya, akibatnya memungkinkan, dari serangan pertama, variasi kation logam. Diferensial ini akan menghasilkan pembentukan baterai melalui adanya potensi elektrokimia yang berbeda di area dengan konsentrasi yang lebih tinggi dan lebih rendah, yang masing-masing akan berfungsi sebagai katoda dan anoda.

Korosi aerasi diferensial

Ketika ada variasi konsentrasi oksigen dalam media elektrolit, yang disebut korosi oleh aerasi diferensial terjadi.

Dengan konsentrasi oksigen yang lebih tinggi di lingkungan sekitarnya, semakin katodik potensi elektrokimia dari bahan logam, membuat area yang bersentuhan dengan konsentrasi oksigen katodik yang lebih tinggi ini, menghasilkan perbedaan potensial dalam kaitannya dengan area media konsentrasi rendah. oksigen, yang menjadi anodik. Jenis korosi ini sering terjadi di daerah antara dua media, seperti udara dan air atau udara dan tanah, seperti pada struktur logam dengan bagian bawah air atau di tanah.

Retak korosi tegangan

Retak korosi tegangan (Stress Corrosion Cracking (SCC)) mengacu pada pertumbuhan retakan karena lingkungan korosif yang dapat menyebabkan kegagalan logam ulet saat mengalami tegangan tarik, terutama pada suhu tinggi. Jenis korosi ini lebih umum di antara paduan dibandingkan dengan logam murni dan bergantung pada lingkungan kimia tertentu di mana hanya konsentrasi kecil bahan kimia aktif yang diperlukan untuk memecahkan katastropik.

Korosi Galvanik

Bentuk korosi ini terjadi ketika dua logam berbeda dengan kontak fisik atau listrik direndam dalam elektrolit yang sama (seperti air garam) atau ketika logam terkena elektrolit dengan konsentrasi yang berbeda. Di mana dua logam dibenamkan bersama, yang dikenal sebagai pasangan galvanik, logam yang lebih aktif (anoda) lebih cepat terkorosi daripada logam yang lebih mulia (katoda). Seri galvanik menentukan logam mana yang terkorosi lebih cepat, yang berguna saat menggunakan anoda korban untuk melindungi struktur dari korosi.

Penyebab Korosi

Logam akan terkorosi jika bereaksi dengan zat lain seperti oksigen, hidrogen, arus listrik, atau bahkan kotoran dan bakteri. Korosi juga dapat terjadi ketika logam seperti baja ditempatkan di bawah tekanan yang terlalu besar yang menyebabkan material retak.

Karat

Karat adalah kombinasi dari beberapa oksida yang berbeda dari besi. Persamaan di bawah ini menunjukkan langkah-langkah yang terlibat dalam salah satu dari banyak proses pembentukan karat.

2Fe + O2 + 4H+ → 2Fe2+ + H2O

4Fe2+ + O2 + 6H2O → 2Fe2O3.H2O + 8H+

Zat besi pertama teroksidasi menjadi ion besi (II) dengan oksigen. Pada langkah kedua, ion besi (II) selanjutnya teroksidasi dan bergabung dengan air dan gas oksigen untuk menghasilkan bentuk terhidrasi besi (III) oksida yang dikenal sebagai karat. Karat adalah salah satu dari banyak contoh korosi. Korosi adalah kerusakan logam dengan proses redoks. Korosi menyebabkan sejumlah besar kerusakan bangunan, jembatan, kapal, mobil, dan benda-benda lainnya. Telah diperkirakan bahwa biaya ekonomi untuk korosi AS lebih dari 100 miliar dolar setiap tahun. Sejumlah besar waktu dan usaha telah dihabiskan untuk mencoba membatasi atau mencegah korosi.korosi traktor

Dampak Korosi

Biaya tahunan korosi logam di seluruh dunia diperkirakan lebih dari $ 2 triliun, namun para ahli percaya 25 – 30% dapat dicegah dengan perlindungan korosi yang tepat. Proyek konstruksi yang tidak direncanakan dengan baik dapat menyebabkan bangunan yang rusak dan perlu diganti, yang merupakan pemborosan sumber daya alam dan bertentangan dengan keprihatinan global atas keberlanjutan. Selain itu, korosi dapat menyebabkan masalah keamanan, hilangnya nyawa, biaya tidak langsung tambahan, dan kerusakan reputasi.

Pencegahan korosi

Cara yang paling umum untuk melindungi logam dari korosi adalah dengan melapisinya dengan logam yang memiliki potensi oksidasi lebih besar, yaitu kecenderungan lebih besar untuk kehilangan elektron. Jadi, logam pelapis teroksidasi terlebih dahulu dan memperlambat oksidasi yang lain, dan oleh karena itu disebut logam korban. Magnesium adalah contoh logam korban, banyak digunakan dalam pelapisan tangki baja, kapal, dan pipa minyak.

Tindakan lain yang sangat umum untuk memerangi korosi adalah mengecat dengan cat khusus. Jika diterapkan dengan benar, cat membentuk lapisan pelindung yang mencegah logam bersentuhan dengan udara, mencegah pembentukan karat.

Beberapa logam, seperti emas dan platinum, tidak mudah menimbulkan korosi karena mereka sangat tahan terhadap oksidasi oleh zat umum. Beberapa logam lainnya mulai teroksidasi, tetapi lebih dilindungi dari korosi tambahan dengan lapisan yang terbentuk di permukaan.

Aluminium bereaksi dengan oksigen membentuk aluminium oksida, yang tetap erat dikemas di permukaan. Aluminium oksida mencegah interior aluminium dari korosi. Tidak semua korosi adalah hasil dari reaksi dengan oksigen. Copper corrodes melalui reaksi dengan karbon dioksida untuk membentuk tembaga (II) karbonat. Senyawa khas hijau ini juga disebut patina dan mencegah tembaga di bawahnya dari korosi lebih lanjut (lihat Patung Liberty pada Gambar di bawah).

patung Liberti

Sebaliknya, oksida besi yang terbentuk selama korosi besi membentuk permukaan yang mudah melepaskan serpihan dan bukan erat ke permukaan. Hal ini memungkinkan besi untuk menimbulkan korosi menyeluruh hingga besi akan hancur.

Salah satu cara untuk mencegah korosi adalah dengan melindungi permukaan logam. Meliputi permukaan benda logam dengan cat atau minyak akan mencegah korosi dengan tidak membiarkan oksigen untuk bersentuhan. Sayangnya, goresan pada cat atau minyak yang lepas akan memungkinkan korosi untuk dimulai lagi. Logam Korosi sensitif juga dapat dilapisi dengan logam lain yang tahan terhadap korosi. Sebuah “kaleng” sebenarnya terbuat dari yang besi dilapisi dengan lapisan tipis timah yang melindungi besi.

Korosi juga dapat dikontrol dengan menghubungkan benda yang akan dilindungi ke benda lain yang terbuat dari logam yang terkorosi lebih mudah. Ketika paku besi dibungkus dengan strip seng dan terkena air, seng (menjadi logam yang lebih aktif dari besi) yang akan teroksidasi sementara besi tetap utuh. Teknik ini, yang disebut perlindungan katodik, umumnya digunakan untuk mencegah lambung kapal baja dari karat. Blok seng yang melekat pada bagian bawah lambung (lihat Gambar di bawah). Blok seng istimewa menimbulkan korosi, menjaga lambung utuh. Blok seng harus secara berkala diganti untuk menjaga perlindungan besi.

Ada beberapa cara hemat biaya untuk mencegah korosi termasuk:

  • Gunakan logam non-korosif, seperti baja tahan karat atau aluminium
  • Pastikan permukaan logam tetap bersih dan kering
  • Gunakan agen pengering
  • Gunakan produk pelapis atau penghalang seperti minyak, minyak, cat atau pelapis serat karbon
  • Letakkan lapisan pengurukan, misalnya batu kapur, dengan pipa bawah tanah
  • Gunakan anoda korban untuk menyediakan sistem proteksi katodik

Tinggalkan Balasan

Alamat email Anda tidak akan dipublikasikan. Ruas yang wajib ditandai *