KOROSI OLEH AIR PENDINGIN

Manik Priandani
Corrosion & Process Engineer

Korosi oleh air pendingin pada rentang temperatur air biasanya disebabkan oleh gas-gas terlarut (CO2, O2, dsb) dan garam-garam terlarut (sulfat, NaCl, bikarbonat, dll).
Komponen paling berpengaruh pada korosivitas air adalah ion chlorida. Ion chlorida meningkatkan korosi baja dalam air sampai konsentrasi 6000 ppm. Pada konsentrasi lebih pekat, pengaruh chlorida berkurang sebagai akibat berkurangnya kelarutan oksigen dalam larutan garam chlorida.

Kombinasi antara chlorida dengan laju alir akan meningkatkan korosivitas air tidak hanya terhadap baja, tetapi juga terhadap paduan tembaga. Bahan konstruksi yang dianggap paling tahan terhadap air dengan salinitas tinggi dan laju alir normal dalam alat penukar panas (2,4 sampai 3,6 m/s) adalah Cupronikel 90-10 (C70600).

Chlorida juga dapat menyebabkan pitting pada aluminium, baja tahan karat, dan paduan yang mengandung chrom. Chlorida juga dianggap sebagai penyebab korosi retak tegang pada baja tahan karat austenitik. Walaupun baja tahan karat tipe 304 atau 316 tahan terhadap sisi proses, tetapi bila kondisi sisi air mendukung terjadinya pitting atau korosi retak tegang, maka sebagai bahan konstruksi harus dipilih dari baja tahan karat khusus, misalnya : S31254, S31803; atau paduan Nikel (N08367, N08028, N08320).

Pada umumnya air pendingin mengandung banyak oksigen terlarut karena kontak dengan udara bebas, namun kondisi anaerobik juga dapat terjadi, misalnya pada saat shut down, atau pada permukaan yang tertutup kerak atau endapan. Dalam keadaan seperti di atas, ada kemungkinan terjadi serangan korosi oleh bakteri pereduksi sulfat yang menghasilkan zat-zat korosif terhadap baja dan paduan tembaga, seperti hidrogen sulfat dan sulfur terlarut.

Bentuk korosi lain yang mungkin terjadi pada sistem air pendingin adalah crevice corrosion, baik pada celah mekanik (sambungan ulir, antar muka flange, sambungan yang diroll) maupun di bawah endapan, film, atau kerak. Korosi celah terutama disebabkan oleh sel konsentrasi oksigen, dengan daerah permukaan yang miskin oksigen berfungsi sebagai anoda dan terkorosi secara intensif.

Kehadiran chlorida akan memperparah keadaan dengan terciptanya mekanisme autokatalitik yang mempercepat korosi celah. Dalam sistem air pendingin sering terbentuk kerak di permukaan penukar panas, sebagai akibat dari turunnya kelarutan kalsium karbonat dan magnesium karbonat dengan kenaikan temperatur.

Pengendapan kerak di permukaan alat penukar panas, selain menurunkan efektivitas perpindahan panas, juga dapat mengakibatkan korosi celah dan meningkatkan konsentrasi clorida karena terabsorpsi oleh endapan kapur tersebut.

Penanggulangan Korosi karena Air Pendingin
 Terbentuknya kerak dapat dihindari dengan cara mengendalikan indeks saturasi air (untuk sistem resirkulasi),
 Membuat rancang bangun alat penukar panas sedemikian sehingga temperatur permukaan penukar panas tidak melampaui temperatur pengendapan kerak.


Manik Priandani, Bontang, 13 Juni 2011

KOROSI DI UNIT SINTESA AMONIAK (AMMONIA SYNTHESIS)

Oleh : Manik Priandani
Corrosion & Process Engineer
Bontang-Indonesia


A.PENDAHULUAN
Amoniak adalah bahan baku utama dalam pembuatan pupuk nitrogen. Disimpan dan diangkut dalam bentuk cairan bebas air.

Ammonia anhydrous tidak korosif, kecuali terhadap beberapa paduan dasar tembaga (Cu) dan dasar Nikel (Copper base alloy dan nickel base alloy) dalam lingkungan akuatik yang mengandung oksigen atau agensia pengoksidasi.

Ammonia dibuat dengan reaksi katalitik antara 3 volume hidrogen dengan satu volume nitrogen pada tekanan tinggi (14 – 35 MPa) dan temperatur sekitar 370°C.
Hidrogen untuk gas sintesa dapat diperoleh dari reformasi gas alam, atau dari reaksi gas CO dengan kukus (H2O). Sedangkan Nitrogen (dapat) diperoleh dari udara.

B.SINTESIS AMMONIA
- Gas-gas sintesa didispersikan melalui katalis katalis ferrioksida yang dicampur dengan Al-oksida atau potasiumoksida.
- Gas yang keluar dilewatkan ke dalam suatu feed gas preheater untuk memanfaatkan kalor yang terbawa.
- Setelah dingin, gas tersebut dikompresi dan dikondensasi menjadi ammonia cair.
- Cairan ammonia anhydrous disimpan pada tekanan atmosferik dan temperatur cryogenic -34°C.

C.MASALAH KOROSI DI SINTESA AMMONIA.
Karena ammonia disintesa pada temperatur tinggi (450-500°C), maka gas sintesa cenderung untuk menitridasi logam.

Nitridasi adalah proses masuknya unsur Nitrogen sebagai salah satu kontaminan yang korosif dalam lingkungan tereduksi (potensial oksigen yang rendah), baik atmosferik ataupun pada temperatur tinggi.

Oksidasi (udara) dengan temperatur tinggi tidak mengakibatkan serangan Nitridasi. Selama nitridasi, paduan menyerap Nitrogen dari lingkungan. Ketika Nitrogen yang masuk ke paduan sudah mencapai titik jenuh, nitrit terendapkan ke luar matriks dan masuk ke batas butir.Hal ini menyebabkan paduan menjadi getas.

Tekanan yang juga tinggi (14 – 35 MPa), menyebabkan terbentuknya senyawa carbamate yang korosif.

Kondensat ammonia anhydrous dapat menyebabkan korosi retak tegang pada baja bertegangan (stressed carbon steel) dan baja paduan rendah berkekuatan tinggi. Contoh : pegas pada inverted safety valve yang terbuat dari baja HSLA, rawan terhadap korosi retak tegang, sehingga perlu dilindungi dengan aluminium.

Penyimpanan ammonia cair dalam tangki baja menyebabkan terjadinya korosi di bawah isolator, akibat dari penyusupan kelembaban udara.

D.TINDAKAN PENCEGAHAN TERHADAP SERANGAN KOROSI.
1). Menggunakan lapisan epoxy sebelum pemasangan isolator bejana dan pipa,
2). Ammonia tidak korosif terhadap besi tuang dan baja, namun karena ammonia berbahaya bagi manusia, lebih aman jika untuk valve tekanan tinggi digunakan baja yang ditempa, dan untuk temperatur rendah lebih baik digunakan baja tahan karat austenitik.
3). Penggunaan baja sebagai bahan konstruksi pada penanganan ammonia dapat menimbulkan masalah, seperti : korosi retak tegang, pada penyimpanan pada temperatur kamar, dan kegetasan pada temperatur rendah. Korosi retak tegang dapat diatasi dengan melakukan stress relief bejana penyimpanan pada 600°C,
4). Atau dengan inhibisi menggunakan sekitar 2000 ppm air.
5). Juga diperlukan tindakan pencegahan terhadap masuknya udara atau oksigen.

E.DAFTAR PUSTAKA
- Priandani, Manik, Makalah Pelatihan Korosi, Desember 2008, Tidak Dipublikasikan.


Manik Priandani, Bontang, 11 Februari 2011

KOROSI DAN PENCEGAHANNYA DI UNIT REFORMER GAS ALAM

Oleh : Manik Priandani
Process & Corrosion Engineer
Bontang


A. Proses Yang terjadi di Unit Reformer Gas Alam :
Setelah dibersihkan dari senyawa belerang, gas alam dipanaskan dan dicampur dengan kukus sampai mencapai temperatur 550°. Campuran gas-kukus ini bereaksi secara endothermik dalam buluh-buluh reformer primer yang berisi katalis berbasis Nikel menurut persamaan berikut :
CH4 + H2O → CO + 3 H2

Kalor dipasok dari pembakaran gas alam atau bahan bakar yang lain. Dalam reformer primer, gas alam terkonversi sekitar 70 %.
Gas hasil reformasi primer yang keluar dari reformer pada temperatur 730-820°C memasuki reformer sekunder dan dicampur dengan udara untuk menghasilkan gas sintesis dengan perbandingan hidrogen : nitrogen = 3 : 1.

Kalor yang diperlukan untuk menuntaskan reformasi, diperoleh dari pembakaran campuran gas dan udara pada katalis berbasis Nikel seperti katalis pada reformer primer. Gas yang keluar Reformer Sekunder pada temperatur 950 - 1000°C, didinginkan dalam sebuah Waste Heat Boiler sampai 360°C.

Karena reformasi katalitik dengan kukus berlangsung pada temperatur tinggi (700-1000°C), maka material konstruksi reformer menjadi rawan terhadap korosi temperatur tinggi yang berdasar pada oksidasi logam. Belerang dan garam-garam terlarut dalam air umpan boiler yang terbawa dalam gas proses dapat mengakibatkan sulfidasi dan serangan garam-leleh pada buluh katalis dan jalur aliran fluida proses.

Jika perbandingan metana : kukus tidak tepat, Methana dan hidrokarbon lain dalam aliran umpan dapat mengakibatkan karburisasi logam pada temperatur operasi reformer. Fluktuasi harga perbandingan Metana / Kukus, bahkan dapat menimbulkan siklus karburisasi – oksidasi yang berakibat seperti pada metal dusting. Pengotor seperti Pb (timbal) dalam paduan bahan buluh reformer akan mempercepat reaksi oksidasi.

Endapan abu bahan bakar yang mengandung belerang, sodium, vanadium, di sisi luar buluh dapat mengakibatkan korosi oleh lelehan garam. Sulfidasi adalah masuknya sulfur ke dalam paduan sebagai kontaminan dalam lingkungan bersifat reduktif pada temperatur tinggi.

Karburisasi adalah peningkatan kadar karbon pada suatu logam / paduan logam akibat masuknya atom-atom C dari lingkungan ke dalam logam.Metal dusting adalah bentuk kasus karburisasi katastropik yang terjadi pada logam dasar besi dan nikel bila terpaparkan ke dalam lingkungan karburisatif dalam selang temperatur 450 - 950°C.

Lingkungan karburisatif adalah lingkungan yang dapat mengendapkan C ke permukaan logam, contohnya lingkungan yang mengandung CO-CO2, CH4 – H2 (atau hidrokarbon lain), CO – H2, atau campurannya.

Korosi lelehan Garam adalah korosi dalam lingkungan oksidatif yang diperhebat akibat adanya endapan garam di permukaan material yang meleleh (peningkatan laju korosi hanya dalam selang temperatur pada saat garam yang mengendap mencair. Lingkungan oksidatif adalah lingkungan dengan tekanan parsial oksigen dalam lingkungan lebih besar dari tekanan parsial oksigen kesetimbangan.

B. Penanggulangan Korosi di Unit Reformer
1). Dipakai konstruksi material tube yang dikenal sebagai HK 40, yaitu baja paduan yang mengandung 25 % Cr dan 20 % Ni, bahkan saat ini sudah diketemukan material yang jauh lebih baik lagi dibandingkan dengan HK 40.

2). Untuk melindungi bahan konstruksi perpipaan dan peralatan penunjang, digunakan linings dari bahan castable dan bata tahan api.


3). Untuk mencegah erosi terhadap bahan refraktori tersebut oleh aliran gas panas dan kecang, ditambahkan serutan baja tahan karat tipe 304 dan 321 pada refraktori dengan temperatur di bawah 900°C, dan serutan baja tahan karat tipe 310 pada refraktori dengan temperatur 900-1000°.


4). Baja tahan karat austenitik ini dipilih sebagai pelindung refraktori karena cukup tahan oksidasi, nitridasi, dan karburisasi dan harganya tidak semahal paduan Nikel tinggi yang memenuhi syarat ketahanan korosi temperatur tinggi.

5). Pemilihan bahan konstruksi yang tepat.

Korosi logam akan terus berjalan, namun dapat diperlambat atapun dikurangi dengan memanfaatkan akal budi manusia dalam memahami fenomena alam, lingkungan, maupun sifat logam itu sendiri (Manik Priandani).

Bontang, MP, 31 Januari 2011.

MENGAPA LOGAM TERKOROSI ?

Oleh : Manik Priandani
Process and Corrosion Engineer


Logam (bahasa Yunani: Metallon) adalah sebuah unsur kimia yang siap membentuk ion (kation) dan memiliki ikatan logam, dan kadangkala dikatakan mirip dengan kation di awan elektron. Metal atau logam adalah salah satu dari tiga kelompok unsur yang dibedakan oleh sifat ionisasi dan ikatan, bersama dengan metaloid dan non logam. Dalam tabel periodik, garis diagonal digambar dari Boron (B) ke Polonium (Po) untuk membedakan logam dari non logam. Unsur dalam garis ini adalah metaloid, kadangkala disebut semi-logam; unsur di kiri bawah adalah logam; unsur ke kanan atas adalah nonlogam.

Karena kelebihan-kelebihannya, maka logam sudah dipakai orang sejak ribuan tahun lalu. Unsur-unsur pertama yang dipakai oleh manusia secara langsung adalah emas dan tembaga, yakni dua logam yang ditemukan di alam bebas dalam keadaan murni. Emas terlalu lembek untuk dipakai sebagai perkakas atau senjata, namun di sekitar tahun 8000 Sebelum Masehi, tembaga sudah dapat ditempa menjadi perkakas-perkakas kasar. Tahun 4000 SM, orang Mesir mengetahui bahwa tembaga dapat diperoleh dengan memanaskan bijih tembaga ke dalam tungku, dan pada sekitar tahun 3000 SM, diketahui bahwa tembaga bila dipadukan dengan timah dapat dijadikan senjata ampuh dibandingkan bila dibuat dari logam murni.

Ikatan logam dalam struktur padatnya berbeda dengan ikatan bahan-bahan bukan logam. Perbedaan paling nyata adalah pada bahan bukan logam, elektron-elektron terlokalisasi secara kuat di sekitar atom-atom atau ion-ion induknya, kalau logam memiliki sejumlah elektron bebas yang bergerak ke seluruh bahan. Sehingga logam memiliki sifat penghantaran listrik.

Ada banyak alasan mengapa logam lebih bermanfaat dibandingkan unsur lain. Selain tidak tembus cahaya dan mengkilap, sifat khusus yang lain adalah ulet, menghantarkan panas dan listrik, serta kuat. Namun sayang, logam sangat dipengaruhi oleh korosi.

Apa itu korosi?
Korosi adalah penurunan mutu logam akibat reaksi Elektrokimia dengan lingkungannya.
Sedangkan lingkungan adalah keadaan sekeliling yang kontak dengan material / logam.
Lingkungan bisa berupa padatan, cairan, atau gas dengan kondisi komposisi kimia, temperatur, kecepatan alir, dsb-nya yang tertentu.

Apa itu reaksi elektrokimia?
Reaksi elektrokimia adalah reaksi yang melibatkan elektron, dan elektron mengalir dari anoda ke katoda.


Bagaimana Korosi Terjadi ?
Korosi terjadi bila ada 4 faktor yang saling melengkapi :
1.Anoda : di mana reaksi oksidasi (korosi) terjadi dan arus mengalir ke lingkungan.
2.Katoda : Di mana reaksi reduksi terjadi.
3.Elektrolit (Ionic Current Path) : pembawa arus (jembatan arus) antar anoda dan katoda
4.Transfer elektron (Electronic Path) / Hubungan Listrik : arus (antara katoda dan anoda) melewati metal (logam), untuk melengkapi sirkuit.

Keempat faktor di atas disebut elemen SEL (korosi) ELEKTROKIMIA.

Mekanisme Korosi Besi Dalam Larutan Asam :
Bila Logam (mis : besi) dicelupkan ke dalam larutan asam, maka reaksi yang terjadi adalah sbb :

Reaksi anodik : Fe <=> Fe 2+ + 2e-

Reaksi katodik :
2H+ + 2e- <=> H2 (asam)
2H2O + 2e- <=> H 2 + 2OH- (netral/basa)
O2 + 2H2O + 4e- <=> 4OH- (netral/basa)
O 2 + 4H+ + 4e- <=> 2H2O (asam)


Bagaimana korosi dicegah ?
Dengan menghilangkan salah satu dari keempat faktor (anoda, katoda, jembatan arus, transfer elektron) tersebut di atas.

Langkah-langkah pencegahan korosi antara lain adalah :
a. Menggunakan material yang lebih tahan korosi.
b. Memberi lapisan pelindung yang tahan korosi pada permukaan material.
c. Menambah inhibitor, menghilangkan elemen-elemen yang bersifat korosif (misalnya : air).
d. Proteksi Anodik / Katodik.
e. Memperbaiki desain , dsb-nya.


Bontang, MP, 08 Januari 2011