Mekanisme Korosi Sumuran (Pitting)

Fig 1 Korosi pitting

Korosi sumuran (pitting) merupakan bentuk korosi yang terlokalisasi dimana akan terbentuk suatu rongga atau lubang pada material. Korosi pitting sering dianggap lebih berbahaya jika dibandingkan dengan korosi merata (uniform), karena bentuk korosi ini sulit untuk diidentifikasi, karena produk korosi yang terbentuk biasanya akan menutupi rongga-rongga serta sulit untuk diprediksi.  Logam yang dapat membentuk lapisan pasif, seperti baja dan aluminium merupakan logam yang paling rentan terserang korosi pitting. Kegagalan material akibat korosi pitting terjadi melalui mekanisme penetrasi dengan persentase kehilangan berat (weight-loss) yang sangat kecil.     

Korosi pitting dapat membentuk suatu rongga atau lubang dengan struktur yang terbuka (uncovered) ataupun tertutup (covered) dengan membran semi permeabel dari produk korosinya. Rongga yang terbentuk dapat pula berbentuk hemispherical atau cup-shaped. Terdapat tujuh bentuk rongga hasil dari korosi pitting, seperti terlihat pada Fig.2.

Fig.2 Bentuk-bentuk rongga pada korosi pitting^[1]

Korosi pitting terjadi pada lingkungan laut di mana terdapat ion-ion Cl^-, Br^-, dan I^-, Ion-ion tersebut, terutama ion Cl^- dapat menyebabkan logam baja terbentuk suatu sistem anoda dan inisiasi pit akan terjadi.

Inisiasi ini dapat terjadi karena beberapa hal, diantaranya:

1.     Rusaknya lapisan pasif yang protektif secara mekanik ataupun kimia, sedikitnya oksigen yang terlarut sehingga meghasilkan lapisan pasif yang tidak stabil, dan konsentrasi yang tinggi dari ion klorida

2.     Proses pelapisan/coating yang tidak merata

3.     Terdapat ketidakseragaman mikrostruktur dari logam tersebut, seperti inklusi

Secara umum terdapat tiga tahapan utama pada mekanisme terjadinya korosi pitting, yaitu
Inisiasi pit (1), propagasi (1-3) dan terminasi (4).

1. Terbentuknya tempat-tempat yang bersifat anodik yang disebabkan oleh terganggunya/rusaknya lapisan pasif pada permukaan logam.

Anoda:   M => Mⁿ⁺ + ne^-   

Katoda:  O₂ + 2H₂O + 4e^- => 4OH^-

2.  Karena terjadi proses pelarutan logam secara kontinu, ion-ion logam akan terakumulasi di daerah anoda, sehingga terbentuk rongga-rongga. Dan untuk menstabilkan electron, ion-ion klorida bermigrasi ke dalam rongga dan bereaksi dengan ion logam dan terjadi reaksi hidrolisis. M⁺Cl^- + 2H₂O => MOH + H⁺ + Cl^-  

3.     Dengan adanya ion H⁺ dan Cl^- akan mencegah terjadinya repasifasi pada logam. Lalu dengan meningkatnya laju pelarutan logam pada daerah anodik akan mempercepat migrasi dari ion klorida, sehingga akan memperbanyak terbentuknya M⁺Cl^- seperti pada reaksi pada tahap 2. Dan proses tersebut akan berjalan hingga logam tersebut bolong/terbelah, dan prosesnya berupa autokatalitik.

4.     Akhirnya logam tersebut akan bolong/terbelah sehingga mengalami kegagalan.

Fig.3 Mekanisme korosi pitting pada logam^[2]

Reaksi-reaksi kimia yang terjadi pada proses korosi pitting yang terjadi pada baja dan stainless steel, yaitu:

·       Reaksi di dalam pit:

Fe => Fe²⁺ 2e^-; Fe²⁺ + H₂O => FeOH⁺ + H⁺; MnS + 2H⁺ => H₂S + Mn²⁺

·       Reaksi pada mulut pit:

Terjadi oksidasi FeOH⁺ dan Fe²⁺ oleh oksigen terlarut:

2FeOH⁺ + 1/2 O₂ + 2H⁺ => 2FeOH²⁺ + H₂O

2Fe²⁺ + 1/2O + 2H⁺ => 2Fe³⁺ + H₂O

Diikuti dengan hidrolisis dari produk reaksi diatas:

FeOH²⁺ + H₂O => Fe (OH)⁺ + H⁺

Fe³⁺ + H₂O  FeOH²⁺ + H⁺

Lalu terjadi presipitasi magnetite (Fe₃O₄) dan karat:

2FeOH²⁺ + Fe²⁺ + 2H₂O => Fe₃O₄ + 6H⁺

Fe(OH)²⁺ + OH^- => FeOOH + H₂O

·       Reaksi di luar pit:

Terjadi reduksi dari oksigen terlarut

O₂ + 2H₂O + 4e => 4OH^-

Dan reduksi karat menjadi magnetit

3FeOOH + e^- => Fe₃O₄ + H₂O + OH^-

Fig.4 Mekanisme pitting pada baja^[2]

Pencegahan dari korosi pitting dapat dilakukan dengan cara:

·  Menggunakan material dengan elemen paduan yang ditujukka untuk pitting resistance contohnya penambahan molybdenum pada stainless steel

·       Menjaga agar permukaan material merata

·       Meng-coating material dan menggunakan proteksi katodik dan inhibitor

·       Jangan biarkan potensial melewati nilai kritis

·       Jika memungkinka dioperasikan pada temperatur rendah

Silahkan Download Artikel di atas Dalam Bentuk:

DOC | PDF

Referensi

[1] Jones, Denny A. 1992. Principles and Prevention of Corrosion. Singapore: Macmillan Publishing Company.

[2] Ahmad, Zaki. 2006. Principles of Corrosion Engineering and Corrosion Control. Elsevier Science & Technology Books.

[3] Frankel, G. S. Pitting Corrosion. The Ohio State University.

[4] http://www.nace.org/Pitting-Corrosion/#sthash.0XjTid2r.dpuf.

[5] http://corrosion-doctors.org/Forms-pitting/Pitting.htm