oleh: az zahra faradita sunandi 2710100026 dosen...

Jurusan Teknik Material dan MetalurgiFakultas Teknologi Industri

Instiut Teknologi Sepuluh Nopember

Oleh: Az Zahra Faradita Sunandi2710100026

Dosen Pembimbing: Prof.Dr.Ir. Sulistijono, DEA

Seminar Proposal Tugas Akhir

PendahuluanTinjauan

Pustaka

Metodologi

Penelitian

1. Latar

Belakang

2. Perumusan

Masalah

3. Batasan

Masalah

4. Tujuan

Penelitian

5. Manfaat

Penelitian

Pipa pada pipeline industri minyak bumi dan gas alam

1. Mild steel

2. Nickel alloy dan atau Titanium alloy

3. Stainless Steel

Pemanfaatan coating adalah metode yang paling banyak digunakan karena biayanya yang rendah dalam prosesnya,

memiliki prosedur operasi yang mudah serta memiliki performa yang baik dalam melindungi permukaan pipa (Chen, dkk.

2006).

Metode perlindungan permukaan

eksternal pipa

Masalah yang kerap timbul dalam penggunaan pipa baja karbon adalah korosi (Rafferty, 1989)

cont’d

Conversion

coating

Cat organik

Zinc FosfatKonversi permukaan substrat

(logam) menjadi phosphophyllite dan hopeite.

Addisi MgCO3Memperbanyak jumlah

phosphophyllite.

Apakah spesimen yang dicoating dengan MgZn fosfat memiliki nilai laju korosi yang lebih rendah

daripada spesimen yang tidak dicoating MgZn fosfat?

Bagaimana pengaruh senyawa MgCO3 dalam chemical bath terhadap jumlah phosphophyllite

dan hopeite pada spesimen?

• Material yang digunakan dianggap homogen yaitu pipa

baja karbon API-5L Grade B.

• Tingkat kehalusan permukaan setiap material spesimen

dianggap homogen.

• Dimensi material spesimen dianggap homogen.

• Coating MgZn fosfat melalui metode chemical bath

terbentuk secara merata pada permukaan material

spesimen.

• Cat organik yang digunakan dalam penelitian adalah cat

two-pack epoksi primer.

• Larutan elektrolit H2SO4 yang digunakan dalam pengujian

polarisasi potensiodinamik dianggap homogen.

Menganalisa pelapisan MgZn fosfat dalam cat organik dan perannya dalam mengurangi laju

korosi pada pipa baja karbon.

Mempelajari mekanisme conversion coatingMgZn fosfat pada pipa baja karbon dan

pengaruhnya terhadap laju korosi.

Memberikan pengetahuan mengenai kegunaan conversion coating zinc fosfat kepada industri

minyak bumi dan gas alam dalam mengurangi laju korosi pada pipa pipeline baja karbon.

Memberikan kontribusi penelitian di bidang coating, khususnya conversion coating untuk diaplikasikan

pada pipeline baja karbon.

1. Korosi pada pipa

pipeline baja karbon di

lapangan minyak bumi

dan gas alam.

2. Proteksi coating pada

pipa terhadap korosi.

3. Pengukuran Laju Korosi4. Conversion coating:

Zinc Fosfat

5. Cat Organik: Two-pack

Zinc Epoksi

Pipa pipeline

Interaksi

dengan

lingkungan

Korosi

atmosferik

dan korosi

tanah

Rafferty, 1989

•Pipeline

above groundKorosi

Atmosferik

•Pipeline

under groundKorosi

Tanah

Harris, dkk. 2006

FBE dan wrapping tape polietilen biasanya digunakan untuk pipa bawah

tanah, sedangkan cat organik berbasis epoksi untuk pipa pipeline

above ground .

ASM Metal Handbook Vol.13, 2004

Pengukuran laju korosi diperlukan untuk mengetahui banyaknya logam yang dilepas tiap satuan waktu pada permukaan tertentu. Pada umumnya, laju korosi dinyatakan dalam satuan miles per year (mpy). Derajat laju korosi pada suatu material dapat dilihat pada Tabel II.1. (Jones, 1997) :

Tabel II.1. Derajat Laju Korosi

KetahananKorosi Relatif

Laju Korosi

mpy mm/yr μm/yr nm/hr pm/s

Sangat baik <1 <0,02 <25 <2 <1Baik 1-5 0,02-1 25-100 2-10 1-5

Cukup 5-20 0,1-0,5 100-500

10-50 20-50

Kurang 20-50 0,5-1 500-1000

50-150

20-50

Buruk 50-200 1-5 1000-5000

150-500

50-200

Barrier Protection

Zinc fosfat

ASM Metal Handbook Vol.13, 2004

Mekanisme perlindungan:

mencegah penetrasi

Chemical bath addisi MgCO3 dengan rasio

1:55 sampai 1:60 dengan ZnO2 (Morks dkk,

2012)

Mekanisme pembentukan fosfat

Zn2Fe(PO4).4H2O dan Zn3(PO4).4H2O dan hopeite

terbentuk secara merata pada spesimen yang

berbentuk seperti jarum atau needle-like (Chen dkk,

2006)

cont’d

Gambar II.1 Contoh morfologi permukaan zinc fosfat pada substrat logam oleh SEM oleh: (a) Beiro, dkk. 2003 (b) Chen, dkk. 2006

(c) Jegannathan, dkk. 2005

Cat berbasis epoksi ini banyak digunakan untuk lingkungan

agresif dan atmosferik. Pengunaan two-pack epoksi sangat dianjurkan untuk aplikasi zinc fosfat ataupun pre treatment pada baja (Mobley,

2001).

1. Diagram alir

penelitian

2. Alat dan

Bahan

Penelitian

2. Prosedur

Penelitian

3. Pengujian

Spesimen

Diagram Alir Penelitian

Persiapan alat dan bahan

Spesimen tanpa

coating

Spesimen dengan coating

Coating zinc fosfat

Tanpa MgCO3

Dengan MgCO3

Pengujian SEM, EDX dan XRD

Persiapan spesimen

Persiapan coating fosfat

Persiapan cat organik (epoksi)

Spesimen dengan coating dan cat organik

A

Mulai

Pengujian polarisasi potensiodinamik

Analisa Data dan Pembahasan

Selesai

Pelapisan cat organik (zinc epoksi)

Pengujian weight loss

A

Spesimen tanpa coating

Spesimen dengan coating

Spesimen dengan coating dan cat

organik

3.2.1 Bahan-bahan Penelitian

1. 84 spesimen API-5L Grade B diameter/panjang permukaan 1cm, tebal 3mm.

2. ZnO2 30 gram

3. MgCO3 10 gram

4. Nitric acid 30 ml (C:60%)

5. Sodium Hidroksida secukupnya

6. Phosporic Acid 30 ml (C:85%)

7. Aquades secukupnya

8. Cat epoksi secukupnya

9. HCl 500 ml (C:37%)

10. NaCl 1 kilogram

3.2 Alat dan Bahan Penelitian

3.2.2 Alat-alat Penelitian1. Kertas amplas grade 240, 400, 600, dan 800 secukupnya2. 3 gelas ukur tahan panas kapasitas 1 liter 3. 3 gelas ukur tahan panas kapasitas 250 ml4. 3 gelas ukur tahan panas kapasitas 10 ml5. 1 buah hair dryer6. Potensiostat7. SEM (Scanning Electron Microscope)8. EDX (Energy Dispersive X-ray Spectroscopy)9. XRD (X-Ray Diffraction)10. pHmeter11. Kabel tembaga 4 meter12. AVOmeter13. Resin epoksi dan katalis secukupnya14. Pipa PVC 4 buah15. 1 buah solder dan kawat timah16. 1 buah spatula17. Tissue secukupnya18. Termometer 1 buah19. Benang secukupnya20. Kawat aluminium secukupnya21. Botol plastik ukuran 1,5 liter 25 buah22. Stopwatch23. Lilin secukupnya

•84 spesimen

•Grinding

•Polishing

Material

• Imersi

•MgCO3 0.15 mg

•Tanpa MgCO3

Chemical Bath

•Teknik spray (Product

Standard/ Technical sheet)

two-pack zinc

epoksi

Scanning Electron

Microscope (SEM):

Analisa morfologi

Pengujian EDX: Analisa

komposisi kimia

Pengujian XRD: Analisa

struktur kristal dan

senyawa

Pengujian Polarisasi

Potensiodinamik:

Menentukan laju korosi

Pengujian Weight Loss:

Menentukan laju korosi

Analisa SEM: MgZn FosfatPhosphophyllite Hopeite

a b cGambar 4.1 Hasil pengujian SEM pada spesimen

MgZn fosfat (a) perbesaran 300x, (b) perbesaran 1000x, (c) perbesaran 2000x

Analisa SEM: Zinc Fosfat

a b cGambar 4.2 Hasil pengujian SEM pada spesimen zinc

fosfat (a) perbesaran 300x, (b) perbesaran 1000x, (c) perbesaran 2000x

Phosphophyllite Hopeite

Analisa EDX

Spesimen MgZn Fosfat

Element Wt% At%

CK 16.99 45.04

MgK 01.08 01.42

PK 17.20 17.69

FeK 51.95 29.63

ZnK 12.78 06.23

Matrix Correction ZAF

Tabel 4.1 Komposisi kimia hasil pengujian EDX pada spesimen dengan coating

MgZn fosfat

Gambar 4.3 Hasil pengujian EDX padaspesimen coating MgZn fosfat

Analisa EDX

Spesimen Zinc Fosfat

Gambar 4.4 Hasil pengujian EDX padaspesimen coating zinc fosfat

Element Wt% At%

CK 15.95 43.80

PK 16.05 17.09

FeK 55.74 32.92

ZnK 12.26 06.18

Matrix Correction ZAF

Tabel 4.2 Komposisi kimia hasilpengujian EDX pada spesimen

dengan coating zinc fosfat

Analisa XRD

Spesimen MgZn Fosfat

Gambar 4.5 Hasil pengujian XRD padaspesimen dengan coating MgZn fosfat

Analisa PolarisasiPotensiodinamik

-0.9-0.8-0.7-0.6-0.5-0.4-0.3-0.2-0.1

0

-8 -6 -4 -2 0

Po

ten

sial

(V)

Log i (A)

Kurva Tafel

Tanpa Coating MgZn Fosfat Zn Fosfat

Gambar 4.7 Kurva Tafel keseluruhan dariketiga spesimen

Analisa Weight Loss

0.00000.00400.00800.01200.01600.0200

48 96 144 192 240

Wei

ght l

oss (

g)

Waktu (jam)

Grafik Weight loss

Tanpa Coating MgZn Zn MgEpo ZnEpo

Gambar 4.8 Grafik Pengurangan Berat selamaPengujian Weight Loss

Analisa Weight Loss

SpesimenLaju Korosi (mpy)

48 jam 96 jam 144 jam 192 jam 240 jam

Tanpa coating 0.0004 0.0003 0.0003 0.0003 0.0004

MgZn fosfat 0.0003 0.0003 0.0003 0.0002 0.0002

Zinc fosfat 0.0003 0.0003 0.0003 0.0003 0.0003

MgZn fosfat +

Epoksi0.0001 0.0002 0.0002 0.0001 0.0001

Zinc fosfat +

Epoksi0.0001 0.0002 0.0002 0.0001 0.0002

Rerata Laju

Korosi (mpy)0.0003 0.0003 0.0003 0.0001 0.0002

Tabel 4.6 Laju Korosi pada Spesimen Pengujian Weight Loss

0.00000.00010.00010.00020.00020.00030.00030.00040.0004

48 96 144 196 240

Laju

Kor

osi (

mpy

)

Waktu (Jam)

Grafik Laju Korosi

Tanpa Coating

MgZn Fosfat

Zn Fosfat

MgZn Fosfat+Epoxy

Zn Fosfat + Epoxy

Analisa Weight Loss

Gambar 4.10 Grafik Laju Korosi padaSpesimen Pengujian Weight Loss

MgZn Fosfat:

•T= 1.4198

mpy

•WL= 0.0003

mpy

Zinc Fosfat

•T= 2.0542

mpy

•WL= 0.0003

mpy

MgZn Fosfat +

Epoksi

•WL= 0.0001

mpy

Zinc Fosfat +

Epoksi

•WL= 0.0002

mpy

Tanpa Coating

•T= 3.5429

mpy

•WL= 0.0003

mpy

2. Penambahan senyawa MgCO3 tidak menambah jumlahphosphophyllite dan hopeite pada spesimen MgZn fosfat.

Sebaliknya, jumlah phosphophyllite dan hopeite terbanyak ada padaspesimen dengan coating zinc fosfat yang dibuktikan dari analisa

morfologi hasil pengujian SEM.

Adapun saran yang perlu diperhatikanpada penelitian selanjutnya adalah:

1. Preparasi spesimen yang lebih sempurnaagar coating dapat bekerja dengan maksimalpada permukaan spesimen.

2. Diperlukan proses yang lebih tepat untukpelaksanaan coating zinc fosfat selainmenggunakan metode imersi.