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.