Korosi adalah kerusakan atau degradasi logam akibat reaksi redoks antara suatu logam dengan berbagai zat di lingkungannya yang menghasilkan senyawa-senyawa yang tidak dikehendaki. Dalam bahasa sehari-hari, korosi disebut perkaratan. Contoh korosi yang paling lazim adalah perkaratan besi. Pada peristiwa korosi, logam mengalami oksidasi, sedangkan oksigen (udara) mengalami reduksi. Karat logam umumnya adalah berupa oksida atau karbonat. Rumus kimia karat besi adalah Fe2O3.nH2O, suatu zat padat yang berwarna coklat-merah. Korosi merupakan proses elektrokimia. Pada korosi besi, bagian tertentu dari besi itu berlaku sebagai anode, di mana besi mengalami oksidasi. 2+
Fe(s) <--> Fe (aq) + 2e Elektron yang dibebaskan di anode mengalir ke bagian lain dari besi itu yang bertindak sebagai katode, di mana oksigen tereduksi. +
O2(g) + 4H (aq) + 4e <--> 2H2O(l) atau -
O2(g) + 2H2O(l) + 4e <--> 4OH (aq) Ion besi(II) yang terbentuk pada anode selanjutnya teroksidasi membentuk ion besi(III) yang kemudian membentuk senyawa oksida terhidrasi, , yaitu karat besi. Mengenai bagian mana dari besi itu yang bertindak sebagai anode dan bagian mana yang bertindak sebagai katode, bergantung pada berbagai faktor, misalnya zat pengotor, atau perbedaan rapatan logam itu. Korosi dapat juga diartikan sebagai serangan yang merusak logam karena logam bereaksi secara kimia atau elektrokimia dengan lingkungan. Ada definisi lain yang mengatakan bahwa korosi adalah kebalikan dari proses ekstraksi logam dari bijih mineralnya. Contohnya, bijih mineral logam besi di alam bebas ada dalam bentuk senyawa besi oksida atau besi sulfida, setelah diekstraksi dan diolah, akan dihasilkan besi yang digunakan untuk pembuatan baja atau baja paduan. Selama pemakaian, baja tersebut akan bereaksi dengan lingkungan yang menyebabkan korosi (kembali menjadi senyawa besi oksida). Dalam beberapa kasus, ditemui berbagai masalah korosi atau masalah sejenis pada peralatan di lingkungan Boiler. Peralatan-peralatan tersebut dapat diklasifikasikan dalam tiga
bagian menurut lokasinya, yaitu Preboiler, Boiler dan Post Boiler. Preboiler mencakup pompa feedwater, pipa-pipa, serta peralatan auxiliary yang dilewati oleh feedwater, sejak dipompakan hingga mencapai Boiler (sedangkan sistem make up water sebagai penstabil sistem, Stage Heater dan Economizer termasuk bagian dari Preboiler). Sistem Boiler adalah Boiler itu sendiri, sedangkan Post Boiler meliputi Superheater, Kondensor dan sistem kembalian. Karena Boiler dioperasikan dalam tekanan tertentu, sehingga kecenderungan masalah Boiler yang berhubungan dengan tekanan system diklasifikasikan oleh para ahli dalam tabel berikut : Tabel 1. Kecenderungan Masalah yang Timbul Akibat Tekanan Operasi Boiler Masalah
Tekanan Boiler 2 Rendah (< 20 kgf/cm ) Tinggi (>75 kg/cm )/ Sedang(20-75 2 kg/cm ) 2
Korosi
Fenomena Korosi pada permukaan pemanasan dan pipa umpan maupun kondensat yang melarutkan gas (O2, CO2) (*) Deposit korosi terakumulasi dengan oksida logam dan hidratnya pada permukaan pemanasan (*)
Penyebab Kurangnya pengontrolan pH dan oxygen scavenging (*) Recovery dari kondensat yang mengandung produk korosi (*) Terjadinya korosi pada saat shutdown atau periode idling (rate operasi rendah)
Fenomena Deposit korosi terakumula si dengan oksida logam dan hidratnya pada permukaan pemanasan (*) Terjadinya korosi kaustik Terjadinya korosi pada pipa umpan dan kondensat yang keduanya melarutkan gas (*)
Penyebab Produk korosi di dalam pipa umpan dan pipa kondensat yang terbawa masuk ke boiler (*) Kurangnya pengontrolan pH dan oxygen scavenging (*) Kurangnya pengontrolan pH dan alkalinitas pada boiler water Kenaikan pH boiler water yang disebabkan oleh terikutnya Na+ dari unit demineralisasi Terjadinya korosi pada saat shutdown atau periode idling (rate operasi rendah)
Karena lokasi Pre Boiler, Boiler, dan Post Boiler adalah spesifik, sehingga serangan korosi yang terjadi juga spesifik dan dapat dilihat dalam tabel berikut :
Tabel 2. Bentuk serangan korosi di masing-masing area serta langkah inhibisi yang perlu dilakukan No
1
2
Item
Pre Boiler
Peralatan yang termasuk di dalamnya
-
Type korosi
-
-
Pompa feedwater Pipa-pipa Auxiliary yang dilewati feedwater Stage Heater Economizer HPCC Korosi sumuran (pitting) Korosi Pengikisan (Erosion Corrosion) FAC (Flow Accelerated Corrosion)
Boiler
Post Boiler
- Boiler (steam Drum) : WHB, WHR, Package Boiler, etc
-
-
A. Superheater : Korosi temperatur tinggi Korosi lelehan garam Kondensasi Korosi merata Korosi lokal B. Sistem Steam Kondensat dan Kembalian : - Tuberculation - Pitting - Build up dari deposit besi oksida - FAC (Flow Accelerated Corrosion)
-
Korosi sumuran (pitting) Korosi Konsentrasi Perapuhan Kaustik Stress Corrosion Cracking Korosi Pengikisan / Erosi
Superheater Kondensor Sistem kembalian
Langkah Pencegahan Langkah pencegahan untuk mengurangi / menghindari masalah di Pre-Boiler, Boiler, dan
Post Boiler : 1. Melakukan Pretreatment (External Treatment), berlaku atau berpengaruh pada kinerja PreBoiler, Boiler, dan Post Boiler : a. Menggunakan Ion Exchange
b. Deaerasi c. Filtrasi Kondensat d. Demineralisasi Kondensat 2. Internal Treatment : a. Sebagai pengontrol / pencegah deposit : i. Perlakuan pengendapan (memakai Polyphosphate + dispersan : tannin, dsb) ii. Perlakuan pelarutan (memakai chelant : EDTA = ethylenediamine tetra acetat atau NTA = nitrilo triacetat) b. Sebagai pengontrol / pencegah carry over : Ditambahkan antifoam sebagai pengontrolnya. c. Sebagai pengontrol / pencegah korosi : i. Memakai basis Phosphate : 1. Untuk Boiler tekanan rendah : Kaustik Treatment
Phosphate +
alkali agent (NaOH, dsb-nya) 2. Untuk Boiler tekanan sedang dan tinggi : Phosphate bebas alkali, dan harus memiliki ratio Na/PO4 optimum (2,6 – 3). ii. Memakai basis bukan Phosphate : 1. Boiler tekanan rendah : Khusus untuk Boiler : Kaustik treatment Basis Polymer (misalnya : polyacrylic acid, polymethacrylic acid, dsb) + chelating agent (tannin, starch, dsb) atau khusus untuk Pre Boiler dan Post Boiler : Volatile Amine (sebagai pengontrol pH) dan
Filming Amine (sebagai
pembentuk film anti korosi). 2. Boiler tekanan sedang dan tinggi : Volatile treatment (Ammonia 0,5 ppm, atau Cyclohexylamine 2 ppm, atau morpholine 4 ppm). Catatan : Volatile Amines antara lain Ammonia (NH3), Cyclohexylamine (C6H11NH2), dan morpholine (C4H9NO). Sedangkan Filming Amines adalah Alkyl Amines (R-NH2) dengan R = C10 – C22, misalnya Octadecylamine (C18H37NH2). Ammonia dan Cyclohexylamine efektif untuk logam besi, tidak untuk non besi (Cu, Zn, dsb-nya).
Bila gas non condensed, seperti ammonia dan oksigen terkandung di dalam steam, mereka memiliki konsentrasi yang tinggi mendekati seksi ekstraksi udara dan korosi copper dengan persamaan reaksi sebagai berikut : Cu + ½ O2 + H2O Cu(OH)2 + 4NH3 Cu(NH3)4(OH)2
Cu(OH)2
Cu(NH3)4(OH)2 Cu(NH3)4 + + 2 OH-
Morpholin lebih efektif daripada Ammonia dan cyclohexylamine sebagai inhibitor besi, namun kandungan O2 dan CO2 harus dijaga minimum, salah satunya dengan menambah Oksigen Scavenger (antara lain Hydrazine). Kelemahan dari Hydrazine adalah dapat mengalami dekomposisi thermal menghasilkan Ammonia, sehingga reaksi di item (3), yaitu korosi pada material Copper (tembaga) dapat terjadi juga. Amine volatile dan NH3 dapat menjadi efektif mengurangi korosi pada range pH 8,5 sampai 9,5. Khusus untuk masalah (korosi) di Superheater adalah korosi logam oleh steam pada temperatur yang sangat tinggi dan tidak cukup ditanggulangi dengan pemakaian inhibitor korosi. Teknik yang tercanggih berkembang sebagai pilihan adalah pemilihan paduan yang tepat. Perlu dilakukan injeksi Hydrazine untuk pengontrol oksigen terlarut dalam boiler water dan mengoptimalkan pemakaian pemakaian Volatile Treatment. Khusus FAC yang dimungkinkan terjadi karena syarat terjadinya FAC diperkirakan terpenuhi yaitu menyangkut Fluid velocity, temperatur, pH, oksigen terlarut, konsentrasi Cr dan Mo dalam material, dan geometri peralatan, sehingga perlu dilakukan tindakan sebagai berikut : 1. Pembersihan produk-produk korosi terlebih dahulu, karena produk korosi (oksida-oksida logam) bersifat melarutkan oksigen dan akhirnya mempercepat laju korosi (seperti yang tercantum dalam pembahasan di atas), 2. Selanjutnya perlu menjaga kondisi system sebagai berikut : a. Fluid Velocity dijaga < 2,4 m/s b. Temperatur dijaga < 100 C dan > 250 C c. Oksigen terlarut dijaga antara 5 ppb – 30 ppb, karena dalam kondisi fluid velocity tinggi dan pengaruh geometri, lapisan oksida protektif terlarut / terkikis, diperlukan kecepatan pembentukan lapisan oksida protektif kembali dengan bantuan adanya
oksigen dalam jumlah terbatas, sekedar mencukupi untuk membentuk lapisan tersebut. d. PH dijaga 9 – 10 (dengan menambahkan Amine) e. Dipakai material paduan dengan konsentrasi Cr dan Mo f.
5%
Menghindari geometri yang menyebabkan turbulensi dengan melakukan modifikasi, dan sejenisnya.
Daftar Pustaka : 1. Bontang, Manik Priandani, 20 Agustus 2009 2. Hicks, Peter.D., Oxygen Scavengers and Flow Accelerated Corrosion (FAC), Nalco Chemical Company, Ilinois, 2000. 3. Kurita Water Treatment Handbook, Houston, Texas, 1991. 4. Nathan, C.C., Corrosion Inhibitors, National Association of Corrosion Engineers (NACE), Houston, Texas, 1994. 5. Priandani, Manik, Inhibitor Korosi Untuk Lingkungan Boiler Feed Water (BFW), Makalah sebagai Tugas Mata Kuliah Inhibitor dan Lapis Lindung Organik (TA-773), Sub Bidang Rekayasa Korosi, Rekayasa Pertambangan ITB, Bandung, 1999/2000.
