Ketahanan Korosi Baja Tahan Karat: Panduan Komprehensif

Suatu jenis baja tahan karat mungkin menunjukkan ketahanan korosi yang baik di banyak media, tetapi pada media tertentu lainnya, baja tersebut dapat mengalami korosi karena stabilitas kimia yang rendah. Dengan kata lain, suatu jenis baja tahan karat tidak dapat tahan korosi pada semua media.

Korosi logam dapat diklasifikasikan ke dalam tiga mekanisme: korosi fisik, korosi kimia, dan korosi elektrokimia. Pelarutan fisik dari logam termasuk dalam korosi fisik. Korosi kimiawi mengacu pada reaksi kimia langsung yang terjadi di dalam medium, di mana ion-ion logam secara langsung bertukar muatan dengan medium.

Sebelumnya diyakini bahwa oksidasi logam karena suhu tinggi termasuk dalam korosi kimia murni, tetapi pada kenyataannya, sebagian besar oksidasi suhu tinggi termasuk dalam korosi elektrokimia. Alasan mengapa lapisan pelindung pasif dapat mencegah korosi lebih lanjut pada logam, merupakan aspek penting yang menghambat kecepatan pertukaran ion dan pertukaran muatan.

Korosi elektrokimia adalah korosi logam akibat reaksi elektroda dalam elektrolit. Dalam banyak proses korosi elektrokimia, satu logam berpartisipasi dengan logam lain, atau fase yang berbeda di dalam logam berpartisipasi, membentuk apa yang dikenal sebagai korosi galvanik.

Dalam skenario ini, satu logam bertindak sebagai anoda dan terkorosi, sementara logam lainnya bertindak sebagai katoda dan mengalami reaksi reduksi, yang merupakan karakteristik korosi elektrokimia. Dalam kehidupan praktis dan praktik teknik, sebagian besar korosi logam termasuk dalam korosi elektrokimia.

Bentuk korosi utama baja tahan karat antara lain adalah korosi seragam (korosi permukaan), korosi sumuran, korosi celah, korosi intergranular, dan korosi tegangan.

Korosi seragam

Korosi seragam mengacu pada korosi menyeluruh pada permukaan logam yang bersentuhan dengan media korosif. Korosi seragam secara terus menerus mengurangi penampang logam. Untuk komponen yang mengalami korosi, hal ini meningkatkan tegangan aktual yang ditanggungnya, yang pada akhirnya mencapai kekuatan patah material dan menyebabkan kegagalan.

Metode untuk mengevaluasi korosi seragam adalah dengan mengukur kehilangan berat per satuan luas setelah waktu korosi tertentu dalam kondisi pengujian (g/m²-tahun), yang merupakan laju korosi.

Jika dihitung dalam hal kedalaman korosi (mm/tahun), akan lebih mudah untuk menentukan masa pakai ketahanan korosi peralatan. Berdasarkan laju korosi yang berbeda, ketahanan korosi bahan logam dapat dibagi menjadi 10 tingkat, seperti yang ditunjukkan pada Tabel 1-13.

Berdasarkan skenario penggunaan yang berbeda, ketahanan korosi umumnya dibagi menjadi dua tingkat utama: jika laju korosi kurang dari 0,01 mm/tahun, maka dianggap "benar-benar tahan korosi"; jika laju korosi kurang dari 0,1 mm/tahun, maka dianggap "tahan korosi".

Di sini, jelas bahwa laju korosi yang melebihi 0,1 mm/tahun dianggap tidak tahan terhadap korosi atau tidak terlalu tahan. Ada juga metode klasifikasi lainnya, tetapi hanya satu yang disebutkan di sini.

Berdasarkan ketahanan korosinya yang sangat baik, baja dibagi lagi menjadi baja tahan karat dan baja tahan korosi.

1. Baja tahan karat mengacu pada baja yang tahan korosi di atmosfer dan media korosif yang lemah.

2. Baja tahan korosi mengacu pada baja yang dapat menahan korosi di berbagai media korosif yang kuat.

Tabel 1-13: Klasifikasi Ketahanan Korosi

Baja tahan karat dapat mengalami bentuk korosi di luar korosi yang seragam di lingkungan tertentu. Setiap bentuk korosi yang berlebihan dianggap sebagai baja yang tahan korosi di lingkungan tersebut.

Dalam praktik rekayasa, pemilihan material dan evaluasi ketahanan korosi juga perlu mempertimbangkan usia desain peralatan dan potensi kontaminasi bahan kimia atau penurunan kualitas produk jadi akibat produk korosi.

Korosi lokal

Korosi sumuran mengacu pada fenomena di mana sebagian besar permukaan logam tidak terkorosi atau sedikit terkorosi, sementara korosi yang sangat terlokalisasi terjadi secara sporadis. Ukuran lubang yang umum adalah kurang dari 1.0mm, dengan kedalaman yang sering kali melebihi bukaan permukaan. Pada kasus yang lebih ringan, terdapat lubang yang relatif dalam, dan pada kasus yang parah, perforasi dapat terjadi.

Korosi sumuran disebabkan oleh rusaknya lapisan passivasi lokal pada permukaan logam. Ini dimulai dengan pembentukan lubang korosi, yang kemudian berkembang ke dalam dari bagian luar, membentuk korosi lokal.

Korosi sumuran adalah salah satu jenis kerusakan korosi yang umum terjadi pada baja tahan karat. Di lingkungan yang mengandung ion klorida (Cl-), korosi sumuran paling mungkin terjadi pada baja tahan karat. Saat ini, ada beberapa pendekatan untuk mencegah kerusakan korosi sumuran pada baja tahan karat:

1. Mengurangi ion klorida dan kandungan oksigen di lingkungan; memperkenalkan penghambat korosi (seperti CN-, NO-, SO-, dll.); menurunkan suhu lingkungan, dll.

2. Menggabungkan molibdenum, mangan, silikon, vanadium, atau elemen tanah jarang ke dalam baja tahan karat untuk meningkatkan paduan, yang secara efektif meningkatkan ketahanannya terhadap korosi sumuran.

3. Minimalkan pengerjaan dingin sebanyak mungkin untuk mengurangi kemungkinan terjadinya korosi sumuran di lokasi dislokasi.

4. Kurangi kandungan karbon dalam baja dan tingkatkan kandungan kromium dan nikel, yang keduanya dapat meningkatkan ketahanannya terhadap korosi sumuran. Pelat baja tahan karat austenitik austenitik kromium-nikel-molibdenum dengan karbon sangat rendah, kromium-nikel-molibdenum tinggi, dan pelat baja tahan karat feritik kromium feritik dengan kemurnian sangat tinggi, rendah karbon, rendah nitrogen, dan mengandung molibdenum yang mengandung kromium memiliki ketahanan yang tinggi terhadap korosi sumuran.

Korosi celah

Korosi celah mengacu pada pembentukan lubang makroskopis berbintik atau borok di celah-celah komponen logam, yang mewakili bentuk korosi lokal. Hal ini biasanya terjadi pada sambungan ring, paku keling, dan sambungan baut, sambungan las yang tumpang tindih, dudukan katup, dan lembaran logam yang terkumpul.

Karena cakupan produk korosi dan difusi medium yang terbatas pada celah-celah, komposisi dan konsentrasi medium pada lokasi ini berbeda secara signifikan dari lingkungan secara keseluruhan, yang mengarah pada pembentukan "korosi sel tersumbat". Perbedaan utama dalam mekanisme pembentukan korosi celah dibandingkan dengan korosi sumuran terletak pada ketidakseragaman elektrokimiawi medium.

Pelat baja tahan karat austenitik, feritik, dan martensitik semuanya menunjukkan tingkat kerentanan yang berbeda-beda terhadap korosi celah dalam air laut. Meningkatkan ketahanan terhadap korosi celah dapat dicapai dengan meningkatkan kandungan kromium dan molibdenum dalam baja secara tepat.

Secara praktis, untuk perangkat yang digunakan dalam air laut, hanya bahan seperti titanium, paduan berbasis nikel molibdenum tinggi, dan paduan tembaga yang dapat secara efektif mencegah korosi celah. Memperbaiki kondisi operasional, mengubah komposisi medium, dan memodifikasi bentuk struktural adalah langkah-langkah penting untuk mencegah korosi celah.

Korosi antar butir

Korosi intergranular adalah bentuk kerusakan korosif selektif. Perbedaannya dengan korosi selektif pada umumnya terletak pada fakta bahwa korosi lokal terjadi pada skala mikroskopis, dan belum tentu terlokalisasi secara makroskopis.

Jenis korosi ini terutama terjadi pada batas butir struktur mikro logam dan menembus ke bagian dalam logam, oleh karena itu disebut korosi intergranular. Setelah jenis korosi ini terjadi, mungkin tidak selalu terlihat dari luar. Namun, karena kerusakan yang disebabkan oleh korosi pada batas butir, kekuatan ikatan antar butir hampir sepenuhnya hilang.

Komponen dengan kedalaman korosi yang signifikan dapat kehilangan integritas strukturalnya, yang menyebabkan kegagalan yang sangat parah karena kelebihan beban. Logam yang terkorosi parah bahkan dapat hancur menjadi serbuk dan terlepas dari komponen. Ini merupakan bentuk kerusakan korosif yang sangat merugikan.

Korosi Tegangan

Korosi tegangan mengacu pada fraktur logam terkait korosi yang terjadi di lingkungan tertentu di bawah aksi gabungan tegangan dan tingkat tegangan tertentu. Korosi tegangan tidak terjadi jika tidak ada tegangan atau jika tingkat tegangan terlalu rendah di lingkungan tertentu. Demikian pula, adanya tekanan yang signifikan tanpa lingkungan tertentu tidak menyebabkan korosi tegangan.

Istilah "lingkungan spesifik" mengacu pada kondisi di mana hanya jika komposisi dan konsentrasi medium sesuai, korosi tegangan dapat terjadi pada logam tertentu yang sesuai.

Sejak tahun 1960-an, banyak kejadian patah akibat korosi tegangan telah terjadi pada komponen baja tahan karat yang dilas, yang menghasilkan pola patahan yang benar-benar rapuh. Selama perluasan retakan yang lambat, tidak ada gejala makroskopis lainnya, dan begitu permukaan patah seketika tercapai, patah cepat terjadi, yang sering kali menyebabkan kecelakaan dahsyat dengan bahaya yang signifikan. Oleh karena itu, hal ini telah menjadi masalah yang sangat ditekankan.

Mekanisme dan tindakan pencegahan yang terkait dengan korosi intergranular dan korosi tegangan pada sambungan baja tahan karat yang dilas akan dirinci dalam Bab 3.