KOROSI PERPIPAAN

Adopted from : PERPIPAAN : CORROSION UNDER INSULATION (KOROSI DI BAWAH ISOLASI)

1.      Pendahuluan

Pipa-pipa yang dibungkus isolator panas juga bisa mengalami masalah korosi karena sel aerasi-differensial yang terbentuk di balik/ di bawah isolasi. Isolator yang terbuat dari bahan penghambat perambatan panas juga berfungsi sebagai sumbu yang merembeskan air ke bagian lain. Korosi di bawah isolasi digolongkan sebagai korosi atmosferik dengan faktor penyebab air. Air yang mungkin berasal dari hujan, kabut, atau pengembunan akibat kelembaban relatif tinggi.

Kabut dan pengembunan bisa mendatangkan bahaya korosi dari udara karena membasahi seluruh permukaan termasuk yang tersembunyi. Lapisan-lapisan tipis air dari kabut dan embun tidak akan mengalir dan akan tetap di situ sampai menguap oleh hembusan angin atau meningkatnya temperatur. Untuk memulai serangan, selapis tipis air yang tidak kelihatan sudah lebih dari cukup. Kebanyakan logam seperti besi, baja, nikel, tembaga, dan seng mengalami korosi bila kelembaban relatif lebih besar dari 60 %. Jika kelembaban lebih dari 80 %, karat pada besi dan baja menjadi higroskopik (menyerap air) dan dengan demikian laju serangan meningkat lagi.

1.1.      Ekonomi dan Safety

Laju korosi di bawah isolasi dalam kondisi basah memiliki laju 20 kali lebih besar dibandingkan pada kondisi atmosferik (ambient). Bila pipa yang terkorosi harus diperbaiki/diganti, maka diperlukan biaya bermilyar-milyard untuk satu Pabrik, tidak termasuk kehilangan produksi serta akibat keseluruhan dari Pabrik yang mati (shut down).

Karena tidak terlihat, maka corrosion under insulation (CUI) seakan terjadi secara mendadak, dan dapat menimbulkan kebocoran dengan potensial terjadinya bahaya, khususnya pada aliran fluida yang berbahaya, sehingga memicu terjadinya kenaikan temperature atau tekanan pada vessel.

1.2.       Kondisi

Tiga faktor yang diperlukan sehingga terjadi korosi di bawah isolasi (corrosion under insulation / CUI) :

  1. Air

Air akan terbawa selama penyimpanan isolasi ataupun pada saat pemasangan, karena kebocoran system, tidak efektifnya waterproofing, pemeliharaan yang kurang baik atau ”service lapses”.

  1. Kandungan Bahan Kimia dalam Air.

Bila pH turun di bawah 4, korosi akan berlangsung sangat cepat. Seperti  korosi asam (acidic corrosion) umumnya terjadi pada material Carbon Steel. Sehingga selalu dijaga kondisi pH isolasi berada pada kondisi netral/alkali pada range antara 7,0  – 11,7.

Dengan material austenitic stainless steel, masalah utama yang perlu diperhatikan adalah kandungan Chlorida bebas dan mechanical stress. Pada kenyataannya, untuk menjamin kualitas isolasi yang kontak langsung dengan stainless steel, diperlukan isolasi yang tidak (sangat sedikit) mengandung chloride dan flouride. Di Amerika Serikat dan beberapa negara lain, level ini diimbangi / dilawan dengan isolasi yang melepaskan ion natrium dan silikat. Ion Chloride yang terlepas juga dipicu oleh air hujan, pabrik  maupun cooling tower atmosferik, atau juga portable water yang biasa dipakai untuk fire fighting (pemadam kebakaran), flushing ataupun pencucian area. Laju dan tingkat keparahan serangan biasanya ditentukan oleh konduktivitas elektrolit, yang bergantung pada kadar bahan pengotor yang terlarut. Bahan pengotor ini berbeda-beda, dari karbon dioksida (membentuk larutan agak asam), ion-ion ammonium, serta ion-ion klorida di lingkungan laut. Di lingkungan laut, terutama di pesisir (seperti lingkungan PKT), laju korosi bisa lebih tinggi.

c. Temperatur

Temperatur berpengaruh terhadap korosi atmosferik melalui dua cara :

  1. Peningkatan temperatur biasanya diikuti oleh peningkatan laju reaksi. Temperatur service antara 32F dan 212°F (0C dan 100°C) memungkinkan air masih dalam bentuk cair. Dengan range temperatur tersebut, laju korosi akan naik dua kali setiap kenaikan temperatur 27F sampai 36°F (15C sampai 20C). Potensial korosi maksimum umumnya berada di antara kedua range tersebut. Stress Corrosion Cracking yang diinduksi oleh Chloride pada material Carbon Steel umumnya terjadi pada range ambient (atau bisa juga di bawah) dari 248°F (120C).
  2. Perubahan temperatur berpengaruh terhadap kelembaban relatif dan dapat menyebabkan pengembunan pada titik embun (dew point condensation). Jika temperatur turun lebih rendah dari titik embun, udara menjadi jenuh dengan uap air dan titik-titik air akan mengendap pada setiap permukaan yang terbuka. Pengembunan bisa terjadi di semua permukaan yang cukup dingin, baik di luar maupun di dalam isolasi. Titik-titik air dapat menggenang pada tempat-tempat tertentu dan membentuk kolam elektrolit yang tersembunyi dalam suatu struktur sehingga korosi terjadi di tempat yang tidak disangka-sangka.

Selain itu ada dua kondisi temperatur korosi yang khusus yaitu :

  1. Temperatur siklis yang mempercepat korosi,
  2. Temperatur extreme yang tercapai selama terjadinya shut down pabrik, di mana air terakumulasi tanpa pembekuan atau evaporasi (pada kondisi ini penggantian isolasi harus direkomendasikan).

1.3.      Pencegahan CUI

Tiga langkah untuk mengurangi/menanggulangi masalah korosi di bawah isolasi (corrosion under insulation = CUI) adalah :

 

  1. Mencegah adanya vapor (uap air) :

Hal ini merupakan tindakan yang paling penting, namun penghilangan uap air dengan mencegah adanya uap air kelihatannya cukup sulit.

  1. Other Barriers (Pemakaian Penghalang yang lain, selain Isolasi)

Penghalang lain seperti cat (paints) atau mastics (misalnya silicones, epoxy phenolics, coal tar epoxies dan bitumens) dapat dipakai sebagai pencegah secara fisik untuk air yang akan kontak langsung dengan peralatan. Dengan material-material tersebut, maka persiapan permukaan menjadi masalah yang kritis, dan bebas cacat dalam pengecatan sangat penting. Aluminium foil dapat juga dipakai sebagai barikade fisik sebagus lapisan proteksi katodik.

  1. Proper Insulation

Alternatif ketiga adalah pemilihan isolasi yang tepat dengan meminimalkan water intrusion.  Meminimalkan adanya air akan mengurangi laju korosi logam.

1.4.      Tipe Isolasi

Umumnya Isolasi dibagi menjadi dua katagori :

  1. Untuk temperatur rendah.

Isolasi untuk temperatur rendah termasuk polyurethane dan polyisocyanurate cellular plastics, sebagus phenolics. Dari kesemuanya, akan membentuk larutan asam (pH 2 – 3) dalam air.

  1. Untuk temperatur tinggi.

1.5.      Beberapa Pengalaman tentang CUI

Terjadi pada Exxon bahwa isolasi polyurethane pada tangki panas, sejumlah korosi ditemukan ketika isolasi dilepas. Air bersama halogen di dalam isolasi memberikan kondisi pH 1 dan mempercepat korosi logam. Sumber halogen adalah fire retardant dari pemakaian polyurethane. Akhirnya, Exxon mengurangi masalah tersebut degan merubah tipe isolasi.

Potensial dengan mengubah lingkungan asam dengan memakai plastik polyurethane cellular selanjutnya tidak tepat lagi karena senyawa chloride – phsogene dipakai pada produk ini. Konsekuensinya, pabrik menyebutkan bahwa permukaan metal harus diproteksi dengan corrosion – inhibiting coating.

 

Contoh lain dari kegagalan akibat korosi dengan isolasi polyurethane juga terjadi pada pipa-pipa oil dan gas ARCO, di mana 85 % dari dinding pipa telah berkarat setelah kurang dari 10 tahun beroperasi. Penetrasi komplit pada atap tangki oil panas di Belanda; korosi sumuran yang dalam dan korosi merata pada tangki storage gas dingin di Inggris dan Saudi Arabia; dan stress corrosion cracking pada vessel brewery yang terbuat dari material stainless steel.

Phenolics, di pihak lain, juga bersifat asam, dipakai juga di pabrik, dan dapat menciptakan lingkungan menjadi pH 1,8.

Katagori mengenai isolasi termasuk aplikasi temperatur tinggi. Salah satu di antaranya adalah : Calcium silikat, perlite, mineral wood, dan febrious glass Absorbent fiberous glass). Walau masing-masing dikenal porous, calcium silikat dan fiberous glass umumnya banyak menyebabkan masalah.

System Exxon telah memiliki pengalaman yang cukup banyak mengenai hubungan antara korosi yang diakibatkan keberadaan air yang melepas chloride dengan pemakaian isolasi calcium silikat. Di Monsato, calcium silikat memberikan banyak masalah. Di Eropa pada saat meeting tentang korosi di bawah lagging, konsekuensinya adalah bahwa calcium silikat adalah tidak cocok untuk senyawa agresif. England’s Institution of Chemical Engineer yang mem-warning bahwa calcium silikat dan menimbulkan resiko untuk stress corrosion dengan mengijinkan terjadinya pengembunan pada permukaan hot metal. Sementara beberapa isolasi mengandung inhibitor stress crack, namun bila system telah melebihi life timenya, maka kemampuan inhibitor untuk mencegah crack akan menurun drastis. ARCO dan Esso di Belanda, DuPont, Exxon, dan Gulf mempunyai pengalaman yang sama tentang isolasi absorbent fibroud glass.

2.      FUNGSI PEMASANGAN ISOLASI

Sesuai spesifikasi dalam pemasangan isolasi yang disebutkan dalam setiap spesifikasi proyek di PKT, maka Spesifikasi cover suatu peralatan (vessel, piping, peralatan mekanikal atau item-item lain yang diperlukan) dengan memasang Isolasi adalah :

  1. Pada peralatan pada kondisi normal operasi beroperasi pada temperatur antara 60 s/d 550°C.
  2. Nozzles dan flanges pada peralatan dan piping juga harus di-isolasi seperti juga peralatan dan piping yang teriisolasi.
  3. Isolasi on skirt dan leg supported vessels harus berada di 0,6 meter di bawah tangen line.
  4. Personal protection untuk pipa yang harus idisolasi minimal setinggi 2,5 meter di atas grade, platform, dan level operasi yang lain.
  5. Isolasi untuk personnel protection harus dipasang bila pipa dan dinding peralatan bertemperatur 60C.

3.            PERMASALAHAN

Hampir semua piping di bawah isolasi di area Pabrik Kaltim-1 dengan service fluida bertemperatur > 60C dikhawatirkan mengalami korosi.

 

4.            LANGKAH PERBAIKAN

4.1.            Standar praktis yang dipakai pada beberapa tahun lalu untuk menghindari korosi di bawah isolasi adalah :

  1.  
    1. Menge-cat material dengan material cat yang tahan korosi atmosferik atau coating type sacrificial.

Primer Seng bekerja dengan baik, namun akan kehilangan kemampuan proteksinya setelah elemen sacrificialnya habis. Kedua coating tersebut mengijinkan moisture masuk bila diserang oleh gas, garam, atau bahan kimia yang ada dalam isolasi yang menyebabkan korosi yang lebih cepat.

  1.  
    1. Epoxi serpihan gelas dan glass-flake novolacs (untuk material yang terpapar bahan kimia dan temperatur kurang dari 325°F (163°C)) menunjukkan performance yang bagus sebagaimana sistem high-bred zinc atau acrylic-silicones (untuk temperatur di atas 325°F (163°C)).

4.2.            Pemakaian metode lain, misalnya dengan melampiri substrat yang merupakan format coating yang disebut Thermal Insulation Coating (TIC).

Beberapa kelebihan TIC yang ditawarkan adalah :

  1.  
    1. Dalam masalah biaya, initial cost untuk TIC lebih murah dibandingkan dengan tipe isolasi konvensional dengan memakai jacket water.
  1.  
    1. Menghindari perbaikan pada metode protective jacketing yang meliputi penggantian isolasi akibat kerusakan isolasi,
    2. Memberikan kemudahan total untuk menginspeksi permukaan setiap waktu. Artinya permukaan tidak tertutup/terlindungi dari pengawasan.
    3. Thermal Insulation Coating juga dapat diaplikasikan untuk permukaan yang masih dioperasikan tanpa harus dishut-down-kan,
    4. Permukaan sekarang mudah diperbaiki, efisiensi untuk menginspeksi, dan tidak selalu harus dibuang atau diganti bila terjadi korosi.

5.            REKOMENDASI

5.1.            Isolasi untuk line atau peralatan bertemperatur ³ 60°C hanya dipasang untuk line atau peralatan yang berdampak pada sistem proses, bukan sekedar  sebagai personal protection. Personal protection dipasang untuk pipa-pipa yang mudah bersentuhan dengan badan manusia, namun bila tidak (di bawah ataupun di atas jangkauan manusia) dianjurkan tidak perlu dipasang. Untuk line yang tidak diisolasi, perlu dilakukan coating dengan mengikuti prosedur baku coating.

5.2.            Buka isolasi pada line number terlampir di bawah.

5.3.            Lakukan coating (dengan persiapan permukaan yang benar).

5.4.            Pasang isolasi dengan type yang kandungan Chloride dan senyawa halogen terendah.

5.5.           Bila memungkinkan dapat dicoba mengaplikasikan metode TIC (Thermal Insulation Coating).

Korosi adalah fenomena alam (Sunatullah) yang akan terus terjadi selama alam semesta ini ada dan selama logam berinteraksi (berhubungan) dengan lingkungannya, seperti hal-nya manusia yang mengalami tahapan dari muda menjadi tua (karena juga berinteraksi dengan lingkungannya), kemudian tiada. Semuanya itu tidak bisa kita tolak, namun sebagai makhluk yang berpikir, kita diwajibkan untuk mensiasatinya. Seperti upaya manusia agar tetap awet muda dan selalu sehat dengan mengkonsumsi makanan bergizi, vitamin, suplement, anti oksidan, ataupun memakai komestik pengencang dan pemutih kulit, dsb.; demikian pula logam, untuk menghambat laju kerusakan perlu memakai inhibitor (penghambat) korosi.

Korosi adalah kerusakan logam akibat berinteraksi dengan lingkungannya. Proses korosi logam dalam larutan akuatik (mengandung air) merupakan reaksi elektrokimia yang meliputi proses perpindahan massa dan perpindahan muatan. Bila suatu logam dicelupkan dalam larutan elektrolit, terjadi dua lokasi yang disebut anoda dan katoda. Pada anoda terjadi reaksi oksidasi dan pada katoda terjadi reaksi reduksi.

Inhibitor adalah zat yang bila ditambahkan ke dalam suatu lingkungan dalam jumlah kecil, secara sinambung atau berkala, dapat menurunkan laju korosi logam. Pemakaian Inhibitor Korosi adalah salah satu upaya untuk mencegah korosi.

Ada berbagai jenis Inhibitor yang dikenal, dan diklasifikasikan berdasarkan bahan dasarnya, reaksi yang dihambat, serta mekanisme inhibisinya.

q       Menurut Bahan Dasarnya :

§         Inhibitor Organik : Menghambat korosi dengan cara teradsorpsi kimiawi pada permukaan logam, melalui ikatan logam-heteroatom. Inhibitor ini terbuat dari bahan organik. Contohnya adalah : gugus amine, tio, fosfo, dan eter. Gugus amine biasa dipakai di sistem boiler.

§         Inhibitor Inorganik

Inhibitor yang terbuat dari bahan anorganik.

q       Menurut Reaksi yang dihambat :

§         Inhibitor katodik :

Yang dihambat adalah reaksi reduksi. Molekul organik netral teradsorpsi di permukaan logam, sehingga mengurangi akses ion hidrogen menuju permukaan elektroda. Dengan berkurangnya akses ion hidrogen yang menuju permukaan elektroda, maka hydrogen overvoltage akan meningkat, sehingga menghambat reaksi evolusi hidrogen yang berakibat  menurunkan laju korosi.

Inhibitor katodik dibedakan menjadi :

·        Inhibitor racun : Contohnya : As2O3, Sb2O3.

–         menghambat penggabungan atom-atom Had menjadi molekul gas H2 di permukaan logam

–         dapat mengakibatkan perapuhan hidrogen pada baja kekuatan tinggi.

–         Bersifat racun bagi lingkungan.

·        Inhibitor presipitasi katodik :

–         mengendapkan CaCO3, MgCO3, CaSO4, MgSO4 dari dalam air. Contoh  : ZnSO4 + dispersan.

·        Oxygen scavenger :

–         mengikat O2 terlarut

Contoh : N2H4 (Hydrazine) + O2 N2 + 2 H2O

Hydrazine diinjeksikan di up stream Deaerator dalam sistem WHB (Waste Heat Boiler) dan WHR (Waste Heat Recovery) di unit pabrik Ammonia maupun Utilitas.

§         Inhibitor Anodik :

Adalah inhibitor yang menghambat reaksi oksidasi.

Fe + OH ® FeOHad + e

FeOHad + Fe + OH  Û FeOHad + FeOH+ + 2e

§         Molekul organik teradsorpsi di permukaan logam, sehingga  katalis FeOHad berkurang akibatnya laju korosi menurun. Contoh inhibitor anodik adalah molibdat, silikat, fosfat, borat, kromat, nitrit, dan nitrat. Inhibitor jenis ini sering dipakai / ditambahkan pada saat chemical cleaning peralatan pabrik.

§         Inhibitor campuran : Campuran dari inhibitor katodik dan anodik.

q       Menurut Mekanisme (Cara Kerja) Inhibisi  :

§         Inhibitor Pasivator : menghambat korosi dengan cara menghambat reaksi anodik melalui pembentukan lapisan pasif, sehingga merupakan inhibitor berbahaya, bila jumlah yang ditambahkan tidak mencukupi.

Inhibitor Pasivator terdiri dari :

·        Inhibitor Pasivator Oksidator, misalnya : Cr2O72-, , CrO42-, ClO3, ClO4.

Cr2O72- mempasivasi baja dengan peningkatan reaksi katodik dari Cr2O72- menjadi Cr2O3, dan menghasilkan lapisan pasif Cr2O3 dan FeOOH.

·        Inhibitor Pasivator non oksidator, contohnya : ion metalat (vanadat, ortovanadat, metavanadat), NO2. Inhibitor vanadium dipakai di Unit CO2 Removal Pabrik Ammonia, karena larutan Benfield yang bersifat korosif.

Molybdat (MoO42-) menginhibisi dengan cara membentuk lapisan pelindung yang terdiri dari senyawa ferro-molybdat menurut reaksi berikut :

Fe + ½ O2 + H+ Fe2+  + OH

MoO42- + Fe2+   FeMoO4

·        Pembentuk senyawa tak larut :

INH + H2O Û OH ; M + 2 OH ÛMO¯ + H2O

Misalnya : NaOH, Na3PO4, Na2HPO4, Na2CO3, NaBO3.

§    Inhibitor Presipitasi : Membentuk kompleks tak larut dengan logam atau lingkungan sehingga menutup permukaan logam dan menghambat reaksi anodik dan katodik. Contoh : Na3PO4, Na2HPO4.

·        Contoh inhibitor yang bereaksi dengan logam :

Na3PO4 +3H2O® 3Na++3OH + H3PO4

Fe + 2 OH® FeO¯ + H2O + 2e

·        Contoh inhibitor yang bereaksi dengan lingkungan :

2 Na3PO4 +2Ca2+ (dalam air) ® 2Ca3(PO4)2¯  + 3Na2+      

§         Inhibitor Adsorpsi : Agar teradsorpsi harus ada gugus aktif (gugus heteroatom). Gugus ini akan teradsorpsi di permukaan logam. Contoh : Senyawa asetilen, senyawa sulfur, senyawa amine dan senyawa aldehid.

§         Inhibitor Aman dan Inhibitor Berbahaya :

·        Inhibitor aman (tidak berbahaya) adalah inhibitor yang bila ditambahkan dalam jumlah yang kurang (terlalu sedikit) dari konsentrasi kritisnya, tetap akan mengurangi laju korosi. Inhibitor aman ini umumnya adalah inhibitor katodik, contohnya adalah garam-garam seng dan magnesium, calcium, dan polifosfat.

·        Inhibitor berbahaya adalah inhibitor apabila ditambahkan di bawah harga kritis akan mengurangi daerah anodik, namun luas daerah katodik tidak terpengaruh. Sehingga kebutuhan arus dari anoda yang masih aktif bertambah hingga mencapai harga maksimum sedikit di bawah konsentrasi kritis. Laju korosi di anoda-anoda yang aktif itu meningkat dan memperhebat serangan korosi sumuran. Yang termasuk inhibitor berbahaya adalah inhibitor anodik, contohnya adalah molibdat, silikat, fosfat, borat, kromat, nitrit, dan nitrat. 

 

Daftar Pustaka

1.    Jones, Denny A., (1992), “Principle and Prevention of Corrosion”, Macmillan Publishing Company, New York.

2.    Rozenfeld, I.L., (1981), “Corrosion Inhibitors”, McGraw-Hill Inc., New York.

3.    Priandani, Manik, (2001), “Studi Pengaruh Inhibitor Formaldehid Terhadap Korosi Baja Karbon ASTM A 283 oleh Bakteri Pereduksi Sulfat (SRB) di dalam Air Laut”, Master Thesis,  Program Khusus Rekayasa Korosi, Program Studi Rekayasa Pertambangan, ITB.

 

4 thoughts on “KOROSI PERPIPAAN

  1. excellent…………
    Q g’ koment isinya, mo info ja di medan juga ada SMK kimia, namanya SMK negeri 3 Medan, tolong kalau ada info mengenai kimia khususnya bagian teknik send 2 my email
    bravo kimia

  2. Sangat baik….
    Saya tidak banyak komentar untuk hal tersebut tentang korosi di bawah isolasi, anda sangat baik dengan wawasan masalah korosi, saya dulu lulusan STM N Kimia Bandung, tidak sejauh seperti wawasan anda sekarang, kebetulan saat ini sayapun bergelut dengan masalah korosi, jika anda sudi untuk sharing masalah korosi saya sangat senang hati dan silahkan email ke toat62@yahoo.co.id
    Selamat ya.

Tinggalkan Balasan

Isikan data di bawah atau klik salah satu ikon untuk log in:

Logo WordPress.com

You are commenting using your WordPress.com account. Logout / Ubah )

Gambar Twitter

You are commenting using your Twitter account. Logout / Ubah )

Foto Facebook

You are commenting using your Facebook account. Logout / Ubah )

Foto Google+

You are commenting using your Google+ account. Logout / Ubah )

Connecting to %s