korosi udara

KOROSI UDARA

Sebelum memjelaskan langkah-langkah yang dapat diambil untuk mengendalikan korosi udara, alangkah baiknya bila kita mempelajari beberapa faktor yang menyebabkannya.
Faktor paling penting adalah adanya air yang mungin berasal dari hujan, kabut, atau pengembunan akibat kelembaban relatif tinggi. Efek-efek masing-masing tida semua sama. Hujan deras bisa menguntungkan karenan membasuh bahan-bahan pengotor yang menumpuk di permukaan logam. Dalam merancang sebuah struktur, kita harus selalu waspada agar air hujan bisa mengalir dengan bebas dan mempunyai ventilasi cukup untuk mengeringkan seluruh permukaan.
Kabut dan pengembunan bisa mendatangkan bahaya korosi dari udara arena membasahi seluruh permukaan termasuk yang tersembunyi. Lapisan-lapisan tipis air dari kabut dan embun tidak akan mengalir dan akan tetap di situ sampai menguap oleh hembusan angin atau meningkatnya temperatur. Untuk memulai serangan, selapis tipis air yang tidak kelihatan sudah lebih dari cukup. Kebanyakan logam seperti besi, baja, nikel, tembaga dan seng mengalami orosi bila elembaban re;atif lebih dari 60 %. Jika kelembaban lebih dari 80 %, karat pada besi dan baja menjadi higrosopik (menyerap air) dan dengan demikian laju serangan meningkat lagi.
Lapisan tipis embun yang terbentuk dari kabut atau dari kelembaban relatif lebih tinggi mudah jenuh dengan oksigen dari udara, arena itu reaksi katodik, entah pengurangan Oksigen atau pembentukan Hidrogen, bukan merupakan tahapan penentu laju dalam proseskorosi yang ditimbulkannya. Laju dan tingkat keparahan serangan biasanya ditentukan oleh konduktifitas eletrolit, yang bergantung pada kadar bahan pengotor yang terlarut. Bahan pengotor ini berbeda-beda, dari Karbon dioksida, Belerang trioksida, senyawa-senyawa nitrat, Hidrogen sulfida dan ion-ion klorida di lingkungan laut. Uji-uji exposure telah memperlihatkan bahwa laju orosi untuk baja yang hanya 5 μm per tahun di Nkpoku, sebuah desa di Nigeria, meningkat menjadi 90 μm per tahun di Sheffield, sebuah kawasan industri di Inggris. Di lingkungan laut, terutama di pesisir, laju orosi bisa lebih tinggi lagi.
Temperatur berpengaruh terhadap orosi udara melalui dua cara. Pertama peningkatan temperatur biasanya diikuti oleh peningkatan laju reaksi. Pada umumnya, laju reaksi meningkat hampir dua kali lipat setiap kali temperatur naik 10o C. Bagaimanapun, pada temperatur tinggi, elarutan oksigen berkurang dan karena itu laju reaksi katodik menjadi lebih rendah sehingga membatasi orosi. Dalam lapisan-lapisan tipis dengan pasokan oksigen yang baik dari udara efek pembatasan ini akan kecil.
Kedua, perubahan temperatur berpenbgaruh terhadap kelembaban relatif damn dapat menyebabkan pengembunan titik embun. Jika temperatur turun lebih rendah dari titik embun, udara menjadi jenuh dengan uap air dan titik-titik air akan mengendap pada setiap permukaan yang terbuka. Pengembunan bisa terjadi di semua permukaan yang cukup dingin, baik di luar maupun di dalam. Titik-titik air dapat menggenang pada tempat-tempat tertentu dan membentuk kolam elektrolit yang tersembunyi dalam suatu struktur sehingga korosi terjadi di tempat yang tidak disanga-sangka.
Pengembunan titi embun bertanggung jawab atas berbagai kerusakan pada knalpot-knalpot endaraan dan cerobong-cerobong asap. Jika temperatur gas yang disemburkan turun hingga lebih rendah dari titi embunnya sebelum sempat terlepas ke udara bebas, pengembuanan akan terjadi. Gas bahan bakar biasanya mengandung belerang oksida dan senyawa-senyawa nitrogen. Ini akan menjadi elektrolit-eletrolit agresif yang dengan cepat mendatangkan kegagalan korosi dan bermula pada permukaan sebelah dalam.
Belerang triosida bisa menjadi asam sulfat, sebuah eletrolit yang sangat agresif. Peningkatan kadar belerang trioksida juga menaikkan juga meningkatkan titik embun gas sehingga kondensat akan terebentuk pada temperatur lebih tinggi dan mempercepat kontak permukaan knalpot dengan elektrolit. Pengotor bahan bakar lain yang umum, vanadium, bertindak sebagai katalisator untuk pengubahan belerang dioksida menjadi belerang trioksida dalam ruang pembakaran, ini pun meningkatan emungkinan kegagalan dini pada sistem pembuangan gas. Gas buang tanpa belerang triosida memiliki titik embun dalam rentang antara 38o C hingga 46o C, kehadiran 5 ppm belerang triosida menaikkannya menjadi 100o C, sedangkan 40 ppm menyebaban titi embun menjadi 168o C.
Partikel-partikel padat yang terbawa oleh aliran udara atau gas dapat mengiis cat dan selaput-selaput pelindung pada permukaan logam. Bagian yang rusak akibat pengikisan ini cenderung terkorosi lebih dahulu begitu elektrolit terbentuk pada permukaannya.
Pesawat terbang mempunyai peluang besar untuk mengalami erusakan korosi akibat kikisan partikel padat. Ketika masih di adarat, cat bisa rusa oleh pasir dan debu yang berterbangan akibat angin olakan yang ditimbulkan oleh geraan pesawat. Sedangkan di angkasa, kikisan bisa terjadi oleh partikel-partikel es yang sangat halus atau tetes-tetes air hujan. Korosi pada bagian yang terkikis itu segera dimulai begitu pesawat memasuki daerah lembab. Cat pesawat terbang yang bahan dasarnya resin epoksin lebih rentan dibanding yang bahan dasarnya poliuretan, khususnya karena partikel-partikel es yang halus bisa membentuk lubang-lubang kecil menembus lapisan cat.
Partiel-partiel abrasif yang masuk ke dalam motor turbin gas dapat mengikis lapisan penahan temperatur tinggi pada sudu-sudu, akibatnya bagian ini akan mengalami korosi panas atau korosi temperatur tinggi.
Apabila kelembaban relatif tinggi, sel-sel aerasi diferensial mini dapat terbentuk di bawah debu atau partikel-partikel kasar yang menempel pada permukaan logam. Akibatnya, permukaan logam akan dipenuhi dengan produk korosi yang menutupi lubang-lubang korosi. Baja nirkarat, yang digunakan sebagai penghias bagian depan rumah di kota-kota besar, sering menderita korosi seperti ini. Karena itu perlu dilapisi minyak atau bahan transparan lain untuk menghentikan proses pembentukan sel. Beberapa partiel, misalnya jelaga, dapat bertindak sebagai atoda-atoda aktif yang membentuk sel-sel korosi penyebab lubang-lubang di permukaan logam.

PENGENDALIAN KOROSI UDARA

Cara paling efektif untuk mengamankan suatu benda dari korosi udara adalah memasukkannya ke dalam ruang hampa kemudian menutup lubang-lubangnya dengan rapat. Namun begitu ruang hampa itu bocor, sebesar lubang jarumpun, korosi akan dimulai. Sebagai perlindungan tambahan, ke dalam ruang hampa itu orang biasanya memasukkan bahan pengering.
Di gudang-gudang dan ruang penyimpanan, udara dapat dipanasan untuk menurunkan kelembaban relatif hingga di bawah 60 %, karena pada harga tersebut korosi aan dimulai pada kebanyakan logam. Pemanasan ini tidak menghilangkan uap air dari udara dan pengembunan masih akan terjadi pada permukaan yang dapat mendinginginkan udara hingga di bawah titik embunnya. Siapa pun yang memakai kacamata pasti pernah mengalami gejala ini, lensa kacamata menjadi berkabut ketika pindah e tempat hangat dari ruang yang lebih dingin. Korosi ringan sering diderita oleh benda-benda logam yang baru dimasukkan ke dalam gudang yang temperaturnya terkendali, yakni sebelum logam mampu menyesuaikan diri dengan temperatur udara di ruangan itu. Masalah serius timbul jika air ebetulan terperangkap di bagian tersembunyi yang buru ventilasinya sehingga pengeringan berjalan lambat. Efek yang sama akan terjadi apabila barang-barang dikemas repat-rapat di ruang kerja hangat dan kemudian dipindahan ke kondisi lebih dingin, misalnya di gudang tanpa pemanas atau di perjalanan. Dalam emasan tadi pengembunan bisa berlangsung.
Uap air dapat dihilangkan dari udara yang kan dirirkulasikan ke dalam gudang. Mendinginkan udara dengan cara melewatkannya e permukaan yang lebih dingin dari temperatur kerja dalam gudang akan memisahkan sebagian kandungan air sehingga kelembaban relatif bisa dipertahankan di bawah tingkat ritisnya. Pengeringan melalui pembekuan dapat digunakan untuk menghasilkan udara dengan sisa kandungan air sangat rendah. Untuk menjaga agar kelembaban relatif rata-rata di bawah 60 %, upaya penurunan kelembaban harus jauh lebih rendah, misalnya hingga 30 % atau 40 %, yaitu untuk mengimbangipertukaran udara melalui pintu-pintu atau lubang-lubang ventilasi alami. Kelembaban relatif yang optimun dari segi kenyamanan adalah antara 40 % dan 65 %. Tingkat-tingkat yang sedikit lenbih rendah di gudang-gudang dianggap tidak membahayakan kesehatan, walaupun para pekerja mungkin akan lekas haus bila berada di situ cukup lama.
Dalam kotak-otak atau ruang penyimpanan, upaya pengeringan udara melalui pendinginan kurang tepat, dan dogantikan dengan bahan penyerap air. Sekali lagi, untuk mendapatkan efek yang maksimum, udara dalam kotak atau ruang penyimpanan harus diusahakan tidak bertukar lagi dengan udara di luar, atau paling tidak laju pertukaran udara dibuat sekecil mungkin. Bahan penyerap tidak boleh korosif terhadap logam yang dilindungi, dan lebih baik lagi kalau murah dan mudah penanganannya. Dalam praktek, untuk mendapatkan kelembaban sangat rendah yang paling umum adalh menggunakan silica gel dan alumina yang diaktivasi, dalam pembungkus dari bahan penyaring molekuler. Perubahan warna pada bahan penyarap akan menyatakan penurunan kemampuan pengeringannya, tetapi kemampuan itu dapat dipulihkan sukup dengan memanasannya dengan oven.
Sebagaimana telah diungkapan, kemasan bahan penyerap tidak boleh sembarangan. Udara dari luar harus bebas bersirkulasi diantara agen-agen pengeringan itu tetapi yang terakhir ini tidak boleh tumpah eluar. Di rungan atau kotak besar yang stabil, bahan pengering boleh ditempatkan di atas piring terbuka, tetapi dalam kotak-kotak emasan kecil yang mungkin akan dibalik-balik atau terguncang-guncang, orang menggunakan kotak logam berlubang-lubang atau kantung berpori.
Bahan pengotor dapat dihilangkan dengan mengabutan air bersih ke udara sebelum udara tadi dimasukkan ke dalam sistem. Besarnya luas permukaan yang terkena pengabutan memungkinkan gas-gas pengotor larut dengan cepat sementara pertikel-pertikel padatnya tersapu oleh aliran-aliran udara. Tentu saja, proses scrubbing ini harus dilaksanakan sebelum udara dikeringakan.
Metode lain untuk melindungi komponen baja selama pengangkutan dan penyimpanan adalah menggunakan vapour phase inhibitor (VPI). Sesuai dengan namanya, bahan-bahan ini mudah menguap. Bahan ini akan menyebar ke seluruh ruang bebas dalam kemasan dan mengendapkan selaput penolak air ke permukaan-permukaan yang terbuka. Sementara VPI menguntungkan untuk menangani logam-logam besi, bahan ini dapat meningkatkan laju serangan kepada bahan-bahan lain, jika komponen yang dilindungi memiliki bagian-bagian dari plastik, logam bukan besi, dan cat, pemakaian inhibitor ini harus dilakukan dengan sangat hati-hati.
Mekanisme perlindungan yang diberian oleh VPI masih belum jelas, tetapi ada beberapa hal yang dapat dikemukakan. Senyawa VPI terbentuk dari sebuah kation organik mudah menguap, biasanya amina, dan sebuah anion yang bertindak sebagai inhibitor. Pada permukaan logam, kation memproduksi sebuah selaput adsorbsi tipis yang mempunyai dua fungsi penting : pertama, selaput itu hidrofobik, dan kedua, selaput itu mengendalikan pH lapisan embun yang terbentuk di atasnya. Dalam dua jenis VPI yang sering digunakan, yang menjadi anion adalah karbonat dan nitrit. Anion-anion ini terbawa oleh kation yang mudah menguap untuk kemudian diendapan ke permuaan logam. Andaikata ada air menggenang di atasnya, atau komponen terendamsedemikian sehingga selaput kation pecah, anion bertindak sebagai inhibitor normal untu mengendalikan laju korosi dengan mempolarisasi reaksi-reaksi elektroda. Ketika terendam dalam air, anion biasanya memberikan tingkat perlindungan yang sama seperti yang akan diberikan oleh garam natrium anion tersebut.
Untuk baja dan alumunium, dua VPI yang lazim dipakai adalah disikloheksilamina nitrit (DCHN) dan sikloheksilamina (CHC). DCHN mempunyai tekanan uap lebih rendah dan dan membutuhkan waktu lebih lama untuk menghasilkan selaput permukaan yang efektif, tetapi perlindungan yang diberikannya jauh lebih lama. Tekanan uap bahan ini 0,027 Pa pada 25 o C, dan bila dilarutkan membuat air mempunyai pH 6,8. Satu gram bahan ini dapat menjenuhkan 550 m3 udara dan membuatnya tidak korosif lagi terhadap baja. Dalam kemasan yang rapat pada temperatur kamar DCHN akan menghalangi korosi sampai beberapa tahun. Bagaimanapu, bahan ini dapat menimbulkan efek buruk terhadap sebagian bahan logam bukan besi, plasti dan cat. Ini terutama dialami oleh seng, magnesium dan kadmium. CHC mempunyai tekanan uap tinggi, 21,3 Pa pada 25o C, dan bila dilarutkan akan membuat air mempunyai pH 10,2. tekanan uap yang lebih tinggi membuatnya menghasilkan selaput pelindung dalam waktu jauh lebuh cepat dibandingkan DCHN, tetapi untuk berat inhibitor yang sama, perlindungan yang diberikannya jauh lebih singkat. CHC paling baik bila digunakan dalam kemasan-kemasan yang dibuka secara berkala; VPI dapat diperbaharui secara beraturan, dan komponen dengan cepat memperoleh perlindungan kembali begitu kemasanj ditutup. Bahan ini tidak menghambat korosi pada kadmium, malahan meningkatkan laju serangan korosi pada tembaga, kuningan dan megnesium. Plastik, cat dan warna celupan juga bisa rusak dalam udara yang mengandung CHC.
Kertas mengandung DCHN telah digunakan secara luas dalam egiatan reayasa teliti untuk membungkus alat-alat, perlengkapan ukur dan komponen-komponen peka lain. Kertas yang agak kasap itu bisa memberikan perlindungan sampai bertahun-tahun, asalkan kemasan tidak terganggu. CHC biasanya ditempatkan dalam piring terbuka atau dalam wadah berpori.
Orang juga menggunakan kedua VPI itu dalam bentu campuran. CHC membentuk selaput pelindung dengan cepat, sedangkan DCHN berfungsi memberi perlindungan jangka panjang. Bahan-bahan VPI lain juga telah dibuat untuk melindungi logam-logam yang berbeda, borat untuk seng dankromat untuk tembaga serta paduan-paduannya, tetapi tampaknya tidak digunakan secara luas.
Metode pemghampaan atau penyerapan digunakan untuk melindungi peralatan elektronik dan optik, sedangkan VPI tidak digunakan untuk maksud ini karena menghasilkan selaput yang kasap.
Banyak bahan organik seperti kayu, plastik, dan cat mengeluarkan uap agresif yang memulai untuk membantu proses korosi pada permukaan logam di dekatnya. Asam maleat, glikol, dan stirena terbukti tedesorbsi dari kaca yang diperuat serat plastik, sedangkan kayu mengeluarkan uap asam asetat. Produk yang belaangan tadi ternyata menimbulkan masalah serius bila peti kayu digunakan untuk menyimpan atau mengangkut benda-benda logam.


Unsur utama pembentuk kayu adalah selulosa. Senyawa ini terdiri dari rantai-ranrai panjang molekul gula yang mengandung gugus-gugus hidroksil basa, sebagian diantaranya bergabung dengan asam asetat dalam bentuk ester. Gugus-gugus ini dapat bereaksi dengan air untuk melepaskan asam asetat bebas, yaitu :
CH3COOR + HOH ROH + CH3COOH
ester air alkohol asam
kesetimbangan dalam reaksi itu selalu mengandung arti bahwa air dalam kayu agak bersifat asam. Bagaimanapun, bahaya korosi yang utama timbul dari mudah menguapnya asam asetat dari kayu yang kemudian memenuhi udara di sekitarnya. Elektrolit yang efektif sekali akan terbentuk ketika uap tadi mengembun di permukaan logam.
Kotak kayu terbuka yang memungkinan peredaran udara secara bebas dapat mengurangi tingkat kerusakan. Dalam ruang terkurung yang cuaca mikronya bisa menjadi sarat dengan uap asam, dan benda dari besi terpaksa disimpan rapat-rapatdi dalamnya, maka bahan penyerap air atau VPI harus digunakan. Bagian dalam peti katu harus dilapisi seluruhnya agar uap dari kayu tidak mencapai logam. Sebagai bahan pelapis, orang biasanya menggunakan polietilana, kertas ter, kertas kraft berlapis aspal atau bahkan lembaran seng. Bahan penyerap air atau VPI ditaruh di sebelah dalam lapisan pelindung yang sambungan-sanbungannya harus betul-betul rapat. Serangan asam asetat yang paling parah dialami oleh baja lunak, seng, paduan-paduan kadmium dan magnesium, sedangkan titanium, timah, dan baja nirkarat austenitik menderita kerusakan paling ringan.
Korosi oleh uap asam selalu dimungkinkan bila logam berdekatan dengan kayu dan ventilasi untuk mengusir uap asam tidak memadai.