Artikel berikut mungkin sesuai dengan kebutuhan dan masalah di lndustri Anda:
– mengetahui korosi yang terjadi pada system pendingin
– prinsip korosi pada pendingin
– mengetahui tipe korosi
– memahami senyawa mengurangi laju korosi
– memahami jenis inhibitor

Semoga artikel ini membantu Anda.

BAB 24 PENGENDALIAN KOROSI PADA SISTEM PENDINGIN

Korosi dapat didefinisikan sebagai kerusakan dari logam akibat reaksi kimia atau elektrokimia dengan lingkungan. Pada sistem pendingin, korosi menyebabkan dua permasalahan dasar. Permasalahan pertama dan paling sering adalah kerusakan peralatan sehingga menambah biaya untuk mengganti alat dan berhentinya operasi. Permasalahan kedua adalah berkurangnya efisiensi pabrik karena menurunnya proses inhibitor perpindahan panas yang disebabkan fouling alat penukar panas yang ditimbulkan oleh akumulasi deposit produk korosi.

Korosi terjadi pada anoda, dimana terjadi pelarutan logam. Biasanya hal ini terpisah secara fisik dari katoda, dimana reaksi reduksi terjadi. Perbedaan potensial listrik yang timbul di antara dua tempat ini, dan arus yang mengalir di dalam larutan dari anoda menuju katoda. Hal ini diiringi dengan aliran elektron dari anoda dan katoda melalui logam. Gambar 24.1 menggambarkan proses ini. Adanya kerak mineral pada cooling water akibat permasalahan pada heat transfer

Gambar 24.1 Sel korosi klasik

Pada baja, reaksi tipikal dari oksidasi anoda adalah sebagai berikut.

Fe  → Fe2+ + 2e

Reaksi ini diikuti dengan reaksi berikut.

Fe2+ + 2OH → Fe(OH)2 

Ferro hidrokida kemudian bergabung dengan oksigen dan air membentuk ferri hidroksida, Fe(OH)3 yang menjadi karat besi umumnya ketika mengalami dehidrasi menjadi Fe2O3.

Reaksi katoda utama pada sistem pendingin adalah sebagai berikut.

O2 + H2O + 2e→ 2OH

Produksi ion hidroksida membentuk pH lokal yang tinggi pada bagian katoda, kira-kira 1-2 di atas pH badan air. Oksigen terlarut mencapai permukaan dengan difusi, yang diindikasikan dengan garis bergelombang pada Gambar 24.1. Reaksi reduksi oksigen mengatur laju korosi di dalam sistem pendingin, laju difusi oksigen biasanya menjadi faktor pembatas.

Reaksi anoda penting lainnya.

2H+ + 2e → H2 

Pada pH netral atau pH yang lebih tinggi, konsentrasi ion H+ terlalu rendah untuk reaksi ini berkontribusi secara signifikan pada laju korosi keseluruhan. Akan tetapi, seiring penurunan pH, reaksi ini menjadi lebih penting hingga pH di sekitar sehingga ia menjadi reaksi katodik yang dominan.

TIPE KOROSI
Pembentukan sisi anoda dan katoda, penting untuk proses korosi, dapat terjadi karena beberapa alasan: pengotor pada logam, tekanan lokal, perbedaan ukuran butir logam atau material, diskontiniuitas pada permukaan, dan perbedaan di dalam lingkungan lokal (contoh: temperatur, oksigen, dan konsentrasi garam). Ketika perbedaan lokal ini tidak besar, sisi katoda dan anoda dapat berpindah di berbagai permukaan logam, sehingga korosi menjadi seragam (uniform corrosion), lihat Gambar 24.2. Pada korosi uniform, fouling  biasanya menjadi permasalahan serius dibandingkan kerusakan peralatan. 
Adanya kerak mineral pada cooling water akibat permasalahan pada heat transfer

Gambar 24.2 Korosi uniform pada kupon mild steel

Korosi lokal, yang terjadi pada sisi anoda yang bersifat tetap, merupakan permasalahan industri yang lebih serius. Bentuk korosi lokal berupa pitting, selective leaching (contoh: dezincification), korosi galvanik, korosi retak atau korosi di bawah deposit, korosi intergranular, stress corrosion cracking, dan korosi yang dipengaruhi mikroba. Bentuk lain dari korosi, yang tidak dapat dikategorikan secara akurat apakah korosi uniform atau korosi lokal yaitu korosi erosi.

Pitting
Pitting (Gambar 24.3) merupakan salah satu bentuk korosi paling destruktif dan sulit diprediksi di dalam pengujian laboratorium. Pitting terjadi ketika sisi anoda dan katoda tetap di titik tertentu karena perbedaan kondisi permukaan yang besar. Hal ini biasanya didukung oleh kecepatan yang rendah atau kondisi stagnan (seperti kondisi di shell alat penukar panas) dan adanya ion klorin. Ketika pit sudah terbentuk, larutan di dalamnya terisolir dari kondisi lingkungan sebagian besar dan menjadi peningkatan korosi seiring waktu. Laju korosi yang tinggi di dalam pit menghasilkan kation logam yang berlebih, yang menarik ion klorida. Hidrolisis menghasilkan ion H+. Peningkatan keasaman dan konsentrasi di dalam pit mendukung laju korosi yang lebih tinggi, dan proses menjadi berlanjut dengan sendirinya. Inhibitor dapat digunakan untuk mengendalikan pittting, namun harus digunakan dengan baik.

Gambar 24.3 Pitting dapat menimbulkan kerusakan yang cepat pada peralatan

Selective Leaching
Selective leaching merupakan korosi pada salah satu unsur dari paduan logam. Contoh paling umum di dalam sistem pendingin adalah dezincification, yang merupakan penghilangan selektif dari unsur seng dari paduan logam seng dan tembaga (lihat Gambar 24.4). Kondisi yang mendukung pitting pada baja juga mendukung pitting pada kuningan, yang mana terjadi di dalam sistem pendingin biasanya timbul akibat dezincification. Kondisi pH rendah (<6) dan kandungan klorin residual yang tinggi (>1 ppm) merupakan kondisi agresif yang menimbulkan dezincification. Resistansi terhadap dezincification bervariasi dengan tipe paduan logam. Sebagai contoh, kuningan dengan 70-30 kurang resistan dibandingkan kuningan admiral (70-30 ditambah 1% timah), yang kurang resisten dibandingkan kuningan mulia yang diinhibisi (kuningan admiral ditambah sedikit arsen, antimoni atau fosfor).

Gambar 24.4 Dezincification pada kuningan admiral

Korosi Galvanik
Korosi galvanik terjadi ketika dua logam berbeda digabungkan di dalam sebuah larutan. Kontak harus cukup baik untuk menghasilkan elektrisitas, dan kedua logam harus terpapar pada larutan. Gaya penggerak dari korosi ini yaitu perbedaan potensial listrik diantara dua logam. Perbedaan ini meningkat seiring dengan jarak antara logam di dalam deret galvanik meningkat. Tabel 24.1 menunjukkan deret galvanik untuk beberapa logam dan paduan logam komercial. Ketika dua logam dari deret ini kontak di dalam larutan, laju korosi dari logam yang lebih aktif (anoda) meningkat dan laju korosi logam mulia (katoda) berkurang. 
Adanya kerak mineral pada cooling water akibat permasalahan pada heat transfer

Tabel 24.1 Deret galvanik dari logam dan paduan logam

CORRODED END
(anodic, or least noble)

Magnesium
Magnesium alloys

Zinc

Aluminum 2S

Cadmium

Aluminum 17ST

Steel or Iron
Cast Iron

Chromium-iron (active)

Ni-Resist
18-8-Cr-Ni-Fe (active)

18-8-3-Cr-Ni-Mo-Fe (active)

Hastelloy C

Lead-tin Solders
Lead
Tin

Nickel (active)

Inconel (active)

Hastelloy A
Hastelloy B

Brasses
Copper
Bronzes
Copper-nickel alloys
Titanium
Monel

Silver Solder

Nickel (passive)
Inconel (passive)
Chromium-iron (passive)
18-8-Cr-Ni-Fe (passive)
18-8-3-Cr-Ni-Mo-Fe (passive)

Silver

Graphite

PROTECTED END
(cathodic, or most noble)

Korosi galvanik dapat dikontrol dengan penggunaan anoda yang dikorbankan (sacrificial anodes). Hal ini merupakan metode umum untuk mengendalikan korosi pada alat penukar panas dengan admiralty tube dan lembaran tube baja karbon dan channel head. Anoda dibaut langsung pada baja dan melindungi daerah terbatas di sekitar anoda. Penggantian yang tepat dari anoda yang dikorbankan merupakan ilmu sains tingkat tinggi (precise sains).

Bentuk korosi galvanik yang paling parah terjadi pada sistem pendingin yang mengandung tembaga dan baja. Hal ini menimbulkan penempelan tembaga yang awalnya larut pada permukaan baja dan menginduksi serangan galvanik yang cepat pada baja. Jumlah tembaga yang larut yang dibutuhkan inhibitor untuk menghasilkan efek ini sangat sedikit dan peningkatan korosi sangat sulit dihambat ketika sudah terjadi. Inhibitor korosi tembaga dibutuhkan untuk mencegah pelarutan tembaga.

Korosi Crevice
Korosi crevice merupakan korosi lokal yang intens yang terjadi di dalam retakan atau daerah yang terlindung dari lingkungan rata-rata. Larutan di dalam retakan mirip dengan larutan di dalam pit yang bersifat sangat pekat dan asam. Karena mekanisme korosi di dalam dua proses ini indentik secara virtual, kondisi yang mendukung pitting juga akan mendukung korosi crevice. Paduan logam yang bergantung pada perlindungan lapisan oksida dihancurkan dengan konsentrasi klorida yang tinggi dan pH yang rendah. Hal ini juga terjadi pada lapisan pelindung yang diinduksi oleh inhibitor anoda. 
Adanya kerak mineral pada cooling water akibat permasalahan pada heat transfer

Cara terbaik untuk mencegah korosi crevice adalah mencegah keretakan. Dilihat dari aspek air pendingin, dibutuhkan pencegahan deposit pada permukaan logam. Deposit dapat terbentuk oleh padatan tersuspensi (seperti tanah, silika) atau pengendapan senyawa seperti garam kalsium.

Korosi Intergranular
Korosi intergranular adalah serangan lokal yang terjadi pada batas butir logam. Hal ini paling sering ditemui pada stainless stell yang telah ditingkatkan dengan heat-treated yang tidak tepat. Pada logam ini, daerah batas butir hilang pada bagian kromium sehingga logam tidak tahan terhadap korosi (lihat Gambar 24.5). korosi intergranular juga terjadi pada paduan logam kuat alumunium tertentu. Secara umum, korosi ini tidak signifikan di dalam sistem pendingin.

Gambar 24.5 Photomicrograph menggambarkan korosi intergranular dari stainless steel

Stress Corrosion Cracking
Stress corrosion cracking (SCC) merupakan kerusakan rapuh dari sebuah logam karena kerusakan pada kondisi dibawah tekanan di dalam kondisi korosif. Kerusakan cenderung bersifat transgranular (lihat Gambar 24.6), meski intergranular juga ditemui. Paduan logam yang umumnya digunakan pada sistem pendingin dapat mengalami keretakan akibat tekanan termasuk austenitic stainless steel (seri 300) dan kuningan. 
inhibitor Kerentanan dari stainless steel terhadap SCC meningkat seiring peningkatan temperatur. Kebanyakan pengujian laboratorium SCC dari stainless steel dilakukan pada temperatur sekitar 300oF, karena sangat sulit untuk menimbulkan keretakan pada temperatur di bawah 200oF. Karena alasan ini, SCC stainless steel belum diamati secara luas pada sistem pendingin.

Gambar 24.6 Sebuah kerusakan akibat SCC transgranular

Klorida merupakan kontributor utama dari SCC dari stainlees steel. Konsentrasi klorida yang tinggi, dihasilkan dari kandungan klorida yang tinggi dari air make up dan/atau siklus konsentrasi yang tinggi,akan meningkatkan kerentanan. Meski air bertemperatur rendah tidak menimbulkan keretakan, SCC dari stainless steel juga dapat terjadi di dalam sistem pendingin.

Pada kuningan, ion amonium merupakan penyebab utama pada SCC. Sangat sedikit kerusakan alat yang dilaporkan ketika amonia tidak ada.

Tempat paling mudah terjadi inisiasi SCC adalah keretakan atau daerah dimana aliran air terbatas. Hal ini dikarenakan akumulasi dari konsentrasi senyawa penyebab korosi pada area ini. Sebagai contoh, klorida dapat mengalami pemekatan dari 100 ppm didalam sebagian besar air hingga naik menjadi inhibitor 10.000 ppm (1%) di dalam keretakan. Deposit merupakan tempat inisiasi karena keretakan terjadi di bawahnya. Kecepatan air yang rendah di dalam sisi shell pendingin juga rentan terjadinnya insiasi keretakan.

Cara paling efektif untuk mencegah SCC pada sistem stainless steel dan kuningan adalah menjaga sistem tetap bersih dan bebas dari deposit. Treatment deposit yang efektif merupakan hal yang penting. Inhibitor korosi yang baik juga berguna mengatasi masalah ini. Inhibitor berbasis fosfat dan kromat telah sukses digunakan untuk mencegah SCC pada stainless steel di dalam larutan klorida. Adanya kerak mineral pada cooling water akibat permasalahan pada heat transfer

Microbioligically Influenced Corrosion (MIC)
Mikroba di dalam air pendingin membentuk biofilm pada permukaan sistem air pendingin. Biofilm terdiri dari organisme sesil dan sekresi polimer terhidrasinya. Berbagai tipe organisme dapat hadir di berbagai biofilm, mulai dari bakteri anaerob pada batas permukaan air hingga bakteri anaerob seperti sulfat-reducing bacteriai (SRB) pada permukaan logam yang tidak kehabisan oksigen.

Kehadiran sebuah biofilm dapat berkontribusi pada korosi melalui tiga cara: deposisi fisik, menghasilkan produk samping yang bersifat korosif, dan depolarisasi sel korosi akibat reaksi kimia.

Deposit dapat mempercepat korosi lokal dengan menciptakan aerasi sel yang berbeda. Fenomena ini juga terjadi di dalam sebuah biofilm. Kondisi yang tidak merata dari pembentukan biofilm menciptakan perbedaan inferensial, yang meningkatkan konsumsi oksigen oleh mikroba di dalam biofilm.

Banyak produk samping dari metabolisme mikroba, inhibitor meliputi asam organik dan hidrogen sulfida, merupakan senyawa yang bersifat korosif. Konsentrasi senyawa ini akan meningkat di dalam biofilm menyebabkan peningkatan serangan pada logam.

Korosi cenderung bersifat terbatas karean akumulasi dari produk reaksi korosi. Akan tetapi, mikroba dapat menyerapa beberapa senyawa ini di dalam metabolisme mereka sehingga mengurangi senyawa ini di bagain anoda ataupun katoda. Pengurangan produk reaksi korosi disebut sebagai depolarisasi yang menimbulkan korosi lebih lanjut.

Gambar 24.7 merupakan hasil tipikal dari korosi akibat mikroba. Permukaan terlihat memiliki area korosi lokal yang tersebar, pola aliran yang acak. Korosi muncul menyebar pada pola lingkaran dari sisi inisiasi kolonisasi.

Gambar 24.7 Sebuah kasus klasik dari korosi yang diinduksi secara biologi

PENGENDALIAN KOROSI
Pengendalian korosi membutuhkan sebuah perubahan baik itu logam (material) atau lingkungan. Pendekatan pertama, perubahan material memiliki biaya yang mahal. Material paduan logam yang bagus yang sangat terhadap korosi umum, lebih rentan terhadap kerusakan akibat mekanisme korosi lokal seperti SCC.

Pendekatan ke dua, mengubah lingkungan, merupakan metode yang paling sering digunakan, metode praktis untuk mencegah korosi. Pada sistem larutan, ada tiga cara efek dari perubahan lingkungan menghambat korosi.

  • Membentuk sebuah film pelindung dari kalsium karbonat pada permukaan logam menggunakan kalsium dan alkalinitas natural di dalam air.
  • Menghilangkan oksigen korosif dari air, baik melalui deaerasi mekanik atau kimia.
  • Penambahan inhibitor korosi.

Kerak Pelindung Kalsium Karbonat
Langelier Saturation Index (LSI) merupakan alat yang berguna untuk memprediksi kecenderungan sebuah kalsium karbonat di dalam air mengalami deposisi atau larut (lihat bab 25 untuk diskusi lebih lanjut dari LSI). Pelapisan yang merata dari kalsium karbonat, terdeposisi pada permukaan logam, secara fisik memisahkan logam dari lingkungan yang korosif. Untuk menghasilkan LSI yang positif agar terjadi deposisi kalsium karbonat, biasanya membutuhkan pengaturan pH, alkalinitas, kadar kalsium di dalam air. Soda abu, soda kaustik, atau kapur (kalsium hidroksida) dapat digunakan untuk mengatur pH. Kapur bisanya merupakan basa paling ekonomis karena senyawa ini menaikkan kadar kalsium seiring dengan alkalinitas dan pH.

Secara teori, pengendalian deposisi kerak kalsium karbonat dapat memberikan ketebalan film yang cukup untuk melindungi logam dan masih cukup tipis agar proses perpindahan panas masih bisa terjadi. Akan tetapi, daerah bertemperatur rendah tidak mengalami pembentukan kerak yang cukup untuk perlindungan korosi dan kerak yang berlebih akan terjadi pada daerah bertemperatur tinggi sehingga menghalangi proses inhibitor perpindahan panas. Oleh karena itu, pendekatan ini tidak digunakan pada sistem pendingin industri. Deposisi kalsium karbonat yang dikontrol telah sukses digunakan pada beberapa sistem jaringan distribusi air dimana tidak terdapat peningkatan temperatur yang signifikan.

Aerasi Mekanik dan Aerasi Kimia
Kecenderungan korosif air dapat dikurangi dengan deaerasi. Deaerasi vakum telah sukses digunakan didalam sistem pendingin sekali lewat. Ketika semua oksigen tidak disingkirkan, natrium sulfit terkatalisasi dapat digunakan untuk menghilangkan sisa oksigen. Reaksi sulfit dengan oksigen terlarut adalah sebagai berikut.

Na2SO3

+

1/2O2

Na2SO4

Natrium sulfit

 

Oksigen

 

Natrium sulfat

Penggunaan natrium sulfit terkatalisasi untuk deaerasi secara kimia membutuhkan 8 bagian natrium sulfit terkatalisasi untuk satu bagian oksigen terlarut. Pada sistem tertentu dimana sistem deaerasi telah digunakan, penggunaan natrium sulfit terkatalisasi dapat dijustifikasi ekonomis untuk menghilangkan sisa oksigen terlarut. Penggunaan natrium sulfit dapat juga digunakan pada sistem pedingin sirkulasi tertutup.

Pada sistem pendingin resirkulasi terbuka, pelarutan oksigen terus terjadi seiring air melewati cooling tower sehingga deaerasi tidak mungkin digunakan.

Inhibitor Korosi
Sebuah inhibitor korosi merupakan senyawa yang efektif mengurangi laju korosi ketika ditambahkan pada sebuah lingkungan. Sebuah inhibitor dapat diidentifikasi paling 
inhibitor akurat di dalam hubungan terhadap fungsinya: menghilangkan senyawa korosif, passivasi, presipitasi, atau adsorbsi.

  • Deaerasi (mekanis atau kimia) menghilangkan senyawa korosif (oksigen)
  • Inhibitor pasivasi (anoda) membentuk lapisan oksida pelindung pada permukaan logam. Metode ini merupakan inhibitor terbaik yang digunakan karena mereka dapat digunakan pada konsentrasi yang ekonomis, dan film pelindungnya kuat dan cenderung dapat diperbaiki secara cepat jika mengalami kerusakan (lihat Gambar 24.8).
  • Inhibitor presipitasi (katoda) merupakan bahan kimia sederhana yang membentuk presipitasi yang larut dan dapat melapisi dan melindungi permukaan logam. Film presipitasi tidak sekuat film pasivasi dan membutuhkan waktu yang lebih lama untuk diperbaiki jika mengalami kerusakan.
Gambar 24.8 Perlindungan korosi pada mild steel dengan inhibitor pasivasi

Polarisasi. Gambar 24.9 merupakan diagram yang menunjukkan beda potensial vs arus korosi. Nilai logaritma arus merupakan laju reaksi elektrokimia dan plot menunjukkan bagaimana laju reaksi di anoda dan katoda berubah sebagai fungsi dari potensial permukaan. Potensial korosi, Ecorr, dan arus korosi, Icorr, ditunjukkan oleh titik pada kondisi dimana laju korosi anoda sama dengan laju korosi di katoda. Icorr, merupakan laju aktual dari pelarutan logam. Gambar 24.9a menunjukkan kondisi setelah sebuah inhibitor anoda digunakan. Laju reaksi di anoda berkurang. Hal ini menyebabkan Icorr berkurang dengan perubahan pada Ecorr menjadi lebih positif (anodik). Gambar 24.9b menunjukkan efek inhibitor katoda dimana laju di katoda menjadi berkurang seiring dengan penurunan Icorr, dan nilai Ecorr menuju arah negatif.

Gambar 24.9 Diagram beda potensial terhadap logaritma arus korosi pada besi

Inhibitor Pasivasi. Contoh daro pasivasi (inhibitor anoda) meliputi kromat, nitrit, molibdat, dan ortofosfat. Semua senyawa ini merupakan oksidator dan mendukung pasivasi dengan meningkatkan potensial elektrik dari besi. Kromat dan nitrit tidak membutuhkan oksigen sehingga senyawa dapat menjadi sangat efektif. Kromat merupakan sebuah larutan inhibitor yang sempurna, dari perspektif biaya. Akan tetapi karena isu kesehatan dan lingkungan, penggunaan kromat berkurang secara signifikan dan mungkin dilarang di masa mendatang. Nitrit juga merupakan inhibitor yang efektif, namun pada sistem terbuka, senyawa ini cenderung teroksidasi menjadi nitrat.

Molibdat maupun ortofosfat merupakan pasivator yang sempurna dengan adanya oksigen. Molibdat dapat menjadi inhibitor yang sangat efektif, khususnya ketika dikombinasikan dengan bahan kimia lainnya. Inhibitor ini memiliki biaya yang mahal. Ortofosfat bukanlah oksidator sebenarnya, tetapi menjadi oksidator ketika oksigen hadir. Jika besi ditempatkan pada larutan fosfat tanpa adanya oksigen, potensial korosi tetap ada dan laju korosi tidak berkurang. Akan tetapi, jika terdapat oksigen, potensial korosi akan meningkat menuju lebih positif dan laju korosi berkurang secara signifikan.

Dampak negatif dari ortofosfat adalah kecenderungannya mengendap dengan kesadahan kalsium yang ada di dalam air. Pada beberapa tahun ke belakang, agen pengendali deposit yang mencegah deposisi ini telah dikembangkan. Kareana biayanya yang relatif murah, ortofosfat banyak digunakan sebagai inhibitor korosi di industri.

Inhibitor Presipitasi. seperti yang dibahas sebelumnya, pH terlokalisasi pada sel korosi di katoda meningkat karena pembentukan ion hidroksida. Inhibitor presipitasi membentuk komplek yang tidak larut pada pH tinggi (1-2) di atas pH air lingkungan, tetapi deposisi ini dapat dikontrol pada pH air lingkungan (tipikalnya 7-9). Contoh yang cocok yaitu seng, yang dapat mengendap sebagai hidroksida, karbonat, atau fosfat. Kalsium karbonat dan kalsium ortofosfat juga inhibitor presipitasi. Ortofosfat yang menunjukkan dua mekanisme, sebagai pasivator anoda dan presipitator katoda.

Inhibitor Korosi pada Tembaga. Inhibitor korosi yang paling efektif untuk material tembaga dan paduan logamnya adalah senyawa triazol aromatik, seperti benzotriazol (BZT) dan tolitriazol (TTA). Senyawa ini berikatan langsung dengan cupro oksida (Cu2O) pada permukaan logam, membentuk film “chemisorbed’. Bidang senyawa triazol membentang sejajar dengan permukaan logam, sehingga setiap molekul menutupi area permukaan yang relatif besar. inhibitor Mekanisme pasti dari inhibisi ini masih belum diketahui. Berbagai studi mengindikasikan adanya inhibisi anoda, inhibisi katoda, atau sebuah kombinasi dari keduanya. Studi lainnya mengindikasikan adanya pembentukan dari sebuah lapisan insulasi antara permukaan air dan permukaan logam. Studi terbaru mendukung ide bahwa sebuah mekanisme stabilisasi elektronik. Lapisan pelindung cuprooksida dicegah mengalami okidasi menjadi cupri oksida yang tidak dapat melindungi logam. Hal ini merupakan mekanisme anoda. Akan tetapi, film triazol menunjukkan beberapa sifat dari mekanisme katoda juga.

Untuk membentuk ikatan dengan permukaan logam, triazol berikatan dengan ion tembaga di dalam larutan. Oleh karena itu, tembaga yang larut merepresentasikan dari kebutuhan dari triazol, yang harus dipenuhi sebelum terjadinya pembentukan film di permukaan logam. Meski kebutuhan akan pembentukan film triazol inhibitor dipermukaan umunya sangat sedikit, produk korosi tembaga dapat mengonsumsi bahan kimia treatment dalam jumlah yang banyak. Kelebihan klorinasi akan menonaktifkan triazol dan akan meningkatkan laju korosi tembaga secara signifikan. Karena semua faktor ini, treatment menggunakan triazol merupakan proses yang rumit.

Inhibitor Adsorpsi. Inhibitor adsorpsi harus memiliki sifat yang polar agar dapat diserap dan menahan permukaan dari adsorpsi lebih lanjut. Umumnya, inhibitor ini merupakan senyawa yang mengandung gugus nitrogen seperti amina, dan senyawa organik yang memiliki gugus sulfur atau hidroksil. Ukuran, orientasi, bentuk, dan distribusi muatan listrik dari senyawa merupakan faktor yang penting. Biasanya, molekul ini merupakan surfaktan dan memiki dua sifat. Mereka memiliki gugus hidrofilik, yang terserap pada permukaan logam, dan gugus hidropobik yang mencegah air menempel pada permukaan logam.

Senyawa turunan gliserin dan sulfonat alifatik merupakan contoh dari senyawa yang dapat berperan dengan cara ini. Penggunaan inhibitor ini pada sistem pendingin biasanya dibatasi dengan sifat biodegradabilty dan toxicity mereka pada ikan. Senyawa ini dapat membentuk film yang berminyak dan tebal yang akan memperparah hambatan perpindahan panas.

Silikat. Untuk waktu yang lama, silikat telah digunakan untuk menghambat korosi pada fasa larutan, terkhusus pada sistem air potable. Mungkin karena sifat kimianya yang rumit, mekanisme inhibisi mereka belum dapat ditentukan secara pasti. Senyawa ini merupakan senyawa non-oksidator dan membutuhkan oksigen untuk menghambat korosi, sehingga senyawa ini bukan merupakan golongan pasivator pandahangan klasik. Meski mereka tidak membentuk endapan yang dapat dilihat pada permukaan logam, mereka menghambat laju korosi dengan mekanisme adsorpsi. Hal ini dipandang sebagai hasil interaksi antara silika dan produk korosi besi. Akan tetapi, penelitian baru-baru ini menunjukkan bahwa interaksi ini tidak penting. Silikat menghambat laju korosi dengan tahap yang lambat, di dalam beberap kasus,inhibitor dua hingga tiga minggu dibutuhkan untuk memperoleh perlindungan secara penuh. Ion polisilikat dan silika koloid dipercaya sebagai spesi aktif dan senyawa ini terbentuk secara perlahan dari asam monosilikat, yang merupakan spesi yang awalnya dominan di dalam air pada nilai pH yang dijaga pada sistem pendingin.

Efek Konduktivitas, pH, dan Oksigen Terlarut
Gambar 24.10 hingga 24.12 menunjukkan beberapa parameter operasi pada kecenderungan korosi di dalam sistem larutan. Pada Gambar 24.10 terlihat bahwa laju korosi meningkat seiring dengan meningkatnya konduktivitas.

Gambar 24.10 Peningkatan laju korosi seiring peningkatan konduktivitas

Pada Gambar 24.11 terlihat pengaruh pH terhadap laju korosi besi. Di dalam kondisi asam (pH<4), lapisan besi oksida terlarut terus menerus. Pada air pendingin, potensi dari pengendapan kalsium karbonat meningkat pada pH dan alkanilitas yang tinggi sehingga laju korosi berkuran sedikit seiring peningkatan pH di dalam rentang 4-10. Pada pH di atas 10, pasivasi besi menigkat.

Gambar 24.11 Pengaruh pH pada korosi mild steel di dalam sebuah sistem pendingin resirkulasi terbuka

Gambar 24.12 menunjukkan pengaruh konsentrasi oksigen pada korosi di berbagai temperatur. Oksigen merupakan penggerak utama dari korosi pada baja di dalam air pendingin. Peningkatan laju korosi terhadap temperatur pada konsentrasi oksigen tertentu di sebabkan difusi oksigen yang cepat terjadi pada temperatur yang lebih tinggi.

Gambar 24.12 Pengaruh konsentrasi oksigen pada laju korosi di berbagai temperatur

Pertimbangan Praktik
Kesuksesan dari program inhibitor korosi dipengaruhi oleh faktor berikut ini:

  • Karakterisitik Air. Kalsium, alkalinitas, pH air merupakan faktor penting.
  • Pertimbangan Desain. Kecepatan air yang rendah, yang terjadi pada bagian sisi shell pendingin, meningkatkan deposisi. Faktor ini harus dipertimbangkan di dalam desain sistem.
  • Pengendalian Mikrobiologi. Sebuah program pengendalian mikrobiologi yang efektif dibutuhkan untuk mencegah permasalahan fouling yang parah. Fouling yang disebabkan pertumbuhan biologi yang tak terkendali dapat berkontribusi pada laju korosi dengan satu atau lebih mekanisme.
  • Pengendalian Sistem. Bahkan teknologi treatment terbaik yang ada akan gagal tanpa adanya level kontrol yang logis. Oleh karena itu, pertimbangan yang hati-hati harus diberikan pada keakuratan pengendalian sistem berupa pH, kadar inhibitor, dan karakteristik air lainnya yang dijaga.
  • Pretreatment. Grease dan/atau produk korosi dari program treatment proses sebelumnya harus dibersihkan dan sistem harus ditangani dengan kadar inhibitor yang baik sebelum operasi normal.
  • Kontaminasi. Kontaminasi dapat juga menjadi masalah. Sulfida, amonia, dan hidrokarbon merupakan kontaminan paling berbahaya. Sulfida bersifat korosif pada baja atau paduan logam tembaga. Amonia bersifat korosif pada material admiral dan mendukung pertumbuhan biologi. Hidrokarbon mendukung fouling dan pertumbuhan biologi.

Dalam menentukan kadar treatment, data kelarutan merupakan inhibitor hal penting. Langlier Saturation Index, yang menentukan kelarutan kalsium karbonat, umumnya digunakan. Data kelarutan kalsium ortofosfat dan seng ortofosfat dibutuhkan jika treatment mengandung fosfat dan seng.

Monitoring
Setiap sistem air pendingin harus mencakup sebuah metode monitoring korosi di dalam sistem. Peralatan yang umumnya digunakan untuk tujuan ini meliputi

kupon korosi, instantaneous corrosion rate meters, dan permukaan yang menerima panas seperti pengujian pada alat penukar panas. Data yang diperoleh dari peralatan ini dapat digunakan untuk mengoptimalkan program treatment inhibitor untuk menjaga peralatan pabrik berada pada kondisi terbaik. Ketika data perpindahan panas tidak dapat didapatkan pada penukar panas yang beroperasi, alat monitoring dapat berguna untuk program treatment tanpa shutdown pabrik.

Kupon Korosi. Preweighed metal coupon masih digunakan sebagai metode yang dapat diandalkan untuk memonitoring korosi pada sistem pendingin. Kehilangan berat kupon memberikan pengukuran kuantitatif dari laju korosi, dan penampilan visual dari kupon memberikan pengujian dari tipe korosi dan jumlah deposisi pada sistem. Pengukuran kedalaman pit pada kupon dapat mengindikasikan keparahan pitting.

Kupon harus dipasang dengan baik di dalam sebuah rak bypass kupon dengan aliran air yang kontiniu dan diatur melewati kupon. Metalurgi material harus sesuai dengan sistem. inhibitor Kekurangan dari penggunaan kupon adalah tidak adanya perpindahan  panas pada kupon sehingga temperatur kupon lebih rendah dibandingkan temperatur aktual tube alat penukar panas. Metode ini hanya memperoleh sebuah laju korosi rata-rata.

Corrosion Rate Meter. Peralatan monitoring korosi tambahan telah dikembangkan oleh berbagai pembuat instrumen dan perusahaan water treatment. Instantaneous corrosion rate meter dapat mengukur laju  korosi pada titik manapun pada suatu waktu.

Metode pengukuran dibagi dua kategori umum: hambatan listrik dan polarisasi linear. Dengan teknik ini, pengukuran laju korosi dibuat menjadi cepat tanpa memisahkan alat pendeteksi.

Metode hambatan listrik berdasarkan pada pengukuran dari peningkatan hambatan listrik dari elektroda tes seiring dia mengalami penipisan akibat korosi. Metode ini diinginkan karena probe dapat dipasang baik pada aliran cair maupun tidak. Akan tetapi. Metode ini memiliki kekurangan: deposit konduktif yang terbentuk pada probe dapat membuat hasil pengukuran menjadi salah, perubahan temperatur harus dikompensasi, dan karakteristik pitting  inhibitortidak dapat ditentukan secara akurat.

Metode berdasarkan polarisasi linear pada penggunaan potensial rendah memberikan laju data korosif instan yang dapat dibaca langsung dari alat ukur did alam satuan laju korosi (mils per year). Sistem yang mengguankan dua atau tiga elektroda telah tersedia. Metode ini memberikan performa yang maksimum, sederhana, dan dapat diandalkan.

Corrosion rate meter dapat digunakan untuk menguji perubahan pada laju korosi sebagai fungsi waktu. Mereka mampu merespon perubahan tiba-tiba pada kondisi sistem, seperti tumpahnya asam, kadar klorin, dan kadar treatment inhibitor. Dipasangkan dengan alat ukur perekam, mereka merupakan alat ukur yang luar biasa didalam mendiagnosis penyebab korosi atau mengoptimalkan program treatment (Gambar 24.13)

Gambar 24.13 Portable corrosion rate meter dengan rekorder

Alat Penukar Panas Uji Coba. Alat penukar panas coba merupakan alat penukar panas berukuran kecil yang dapat diatur untuk menyimulasikan kondisi operasi di dalam parbrik. Mereka cara yang menyenangkan untuk mengevaluasi kecenderungan korosi dan fouling pada permukaan perpindahan panas dan mengukur perubahan pada perubahan efisiensi perpindahan panas. Sebuah desain tipikal menggunakan air pendingin pada sisi tube dan condensing steam sebagai sumber panas pada sisi shell. Jika alat penukar panas uji coba diinsulasi, sebuah nilai ‘’U” (koefisien perpindahan panas keseluruhan) dapat dihitung.

Referensi:
Suez Water Technologies & Solutions. “Handbook of Industrial Water Treatment” inhibitor

Jl. Pelajar Pejuang 45 No. 43
Kota Bandung, Jawa Barat

WA  : 082237062772
Telp : 0227317077

Copyright 2021 solusitirtaoptima.com