Korosi tidak bisa dimatikan. Logam hasil pemurnian selalu cenderung kembali ke bentuk oksidanya, seperti bijih asalnya, dan dengan air, oksigen, serta waktu, hal itu pasti terjadi. Karena itu, cara mencegah korosi pada dasarnya adalah cara memperlambatnya, sampai lajunya begitu rendah sehingga komponen tetap berfungsi sepanjang umur pakainya. Artikel ini membahas delapan metode yang dipakai di industri maupun di rumah, lalu mengulas kasus yang paling sering ditemui: korosi besi, atau karat pada besi dan baja.
Kalau Anda ingin mengenali dulu jenis serangan yang sedang dihadapi, mulailah dari ulasan kami tentang jenis-jenis korosi pada logam. Artikel ini melanjutkan pembahasan itu dan berfokus pada cara penanggulangannya.
Mengapa Logam Terkorosi
Sebagian besar korosi bersifat elektrokimia. Ada empat hal yang harus hadir bersamaan:
- anoda, yaitu titik tempat logam larut,
- katoda, tempat oksigen (atau zat lain) menerima elektron,
- elektrolit, biasanya air yang mengandung zat terlarut,
- jalur logam yang menghubungkan anoda dan katoda.
Hilangkan salah satu dari keempatnya, dan sel korosi berhenti bekerja. Semua metode di bawah ini melakukan hal tersebut. Cat menjauhkan elektrolit dari permukaan. Proteksi katodik menjadikan seluruh struktur sebagai katoda. Ring plastik di antara dua logam berbeda memutus jalur logamnya.
Ringkasan Metode Pencegahan Korosi
| Metode | Cara melindungi | Contoh penggunaan | Keterbatasan utama |
|---|---|---|---|
| Pemilihan material | Logamnya sendiri tahan terhadap lingkungan | Pipa proses, perlengkapan kapal, peralatan pangan | Harga material lebih tinggi |
| Desain | Air dan kotoran tidak punya tempat mengendap | Tangki, struktur, benda cor | Harus diputuskan sebelum fabrikasi |
| Cat dan lapisan organik | Penghalang antara logam dan lingkungan | Baja struktur, mesin, kendaraan | Gagal di bagian yang rusak atau persiapannya buruk |
| Galvanis dan lapisan logam | Penghalang sekaligus seng yang berkorban | Tiang, pagar pengaman jalan, baut, atap | Seng habis seiring waktu |
| Proteksi katodik | Menjadikan struktur sebagai katoda | Pipa tanam, lambung kapal, dermaga, tangki tanam | Hanya bekerja pada logam yang terendam atau tertanam |
| Pengendalian lingkungan dan inhibitor | Membuat lingkungan kurang agresif | Air pendingin, ketel uap, gudang, kemasan | Perlu pemantauan dan penambahan berkala |
| Pasivasi dan anodisasi | Memperkuat lapisan oksida alami | Baja tahan karat, aluminium | Lapisan masih bisa rusak oleh klorida |
| Inspeksi dan perawatan | Menemukan kerusakan selagi murah diperbaiki | Semua aset | Bergantung pada kedisiplinan |
1. Pilih Material yang Sesuai dengan Lingkungannya
Waktu termurah untuk mencegah korosi adalah sebelum apa pun dibuat. Baja tahan karat (stainless steel) tahan karat karena mengandung kromium sedikitnya sekitar 10,5%, yang membentuk lapisan oksida tipis dan mampu pulih sendiri. Aluminium, titanium, dan paduan tembaga melindungi dirinya dengan cara serupa.
“Tahan” selalu berarti tahan terhadap sesuatu yang spesifik. Stainless steel tipe 304 baik-baik saja di dapur, tetapi bisa bernoda dalam hitungan bulan di dekat laut. Di sana tipe 316 atau duplex lebih tepat. Kelemahan terhadap klorida ini dijelaskan di artikel kami tentang korosi sumuran.
Kalau paduan tahan korosi terlalu mahal, jawaban yang umum adalah baja karbon biasa dengan tambahan ketebalan dinding (corrosion allowance) dan salah satu metode perlindungan di bawah. Untuk benda cor, pertimbangan antara besi, baja, dan aluminium dibahas di panduan pemilihan material untuk pengecoran logam.
2. Rancang agar Korosi Tidak Punya Tempat Bermula
Korosi bermula di tempat air menggenang. Desain yang baik tidak menyediakan tempat itu:
- Miringkan permukaan datar dan beri lubang pembuangan supaya air mengalir pergi.
- Buat tangki dan pipa bisa dikuras habis, tanpa kantong atau ujung buntu (dead leg).
- Utamakan las menerus daripada sambungan tumpang yang dibaut atau dilas putus-putus, karena sambungan itu meninggalkan celah.
- Tumpulkan sudut tajam, karena lapisan cat menipis di sana.
- Pisahkan logam yang berbeda dengan gasket, selongsong, dan ring isolator. Kalau keduanya harus bersentuhan, pilih pengencang dari logam yang lebih mulia, jangan sebaliknya. Anoda kecil yang terhubung ke katoda besar terkorosi sangat cepat.
- Sediakan akses untuk inspeksi dan pengecatan ulang.
3. Lapisi dengan Cat atau Lapisan Pelindung Lain
Pelapisan adalah perlindungan baja yang paling banyak dipakai. Sistem industri yang umum terdiri atas tiga lapis: primer kaya seng (zinc-rich) yang melekat pada baja dan melindunginya di goresan, lapisan tengah epoksi yang menambah ketebalan, dan lapisan akhir poliuretan yang tahan sinar matahari. Powder coating, lapisan epoksi di dalam tangki, lapisan karet, dan pita pembungkus pipa bekerja dengan prinsip penghalang yang sama.
Mutu lapisan ditentukan oleh permukaan di bawahnya. Cat yang dioleskan di atas karat, kerak pabrik (mill scale), minyak, atau garam akan terangkat, dan sebagian besar kegagalan dini lapisan berasal dari persiapan permukaan. Untuk baja struktur dan benda cor, permukaan biasanya dibersihkan dengan blasting sampai tingkat tertentu, misalnya Sa 2.5, lalu diberi primer dalam beberapa jam, sebelum logam telanjang itu mulai berkarat lagi. Artikel kami tentang shot blasting menjelaskan tingkat kebersihan dan profil permukaan yang membantu cat melekat.
4. Gunakan Galvanis dan Lapisan Logam Lain
Pada galvanis celup panas (hot-dip galvanizing), baja bersih dicelupkan ke dalam seng cair bersuhu sekitar 450 °C. Seng berikatan dengan baja dan melindunginya dengan dua cara. Seng menjadi penghalang, dan seng juga lebih aktif daripada besi, sehingga di goresan atau tepi potongan, seng yang terkorosi menggantikan baja. Itulah sebabnya pagar pengaman jalan dan tiang galvanis bisa bertahan puluhan tahun tanpa cat.
Lapisan logam lainnya:
- Seng elektroplating, lebih tipis daripada celup panas, umum pada baut dan komponen kecil.
- Semprot termal seng atau aluminium, untuk struktur yang terlalu besar bagi bak galvanis.
- Pelapisan timah, nikel, dan krom, yang hanya berfungsi sebagai penghalang. Ketiganya lebih mulia daripada baja, sehingga lubang kecil pada lapisan justru memusatkan serangan pada baja di bawahnya.
Untuk umur panjang di lingkungan yang berat, baja galvanis sering dicat juga. Gabungan ini disebut sistem duplex.
5. Pasang Proteksi Katodik
Proteksi katodik memasok elektron ke struktur, sehingga seluruh permukaannya berperilaku sebagai katoda dan berhenti larut. Ada dua caranya.
Anoda korban. Balok seng, aluminium, atau magnesium dihubungkan ke baja. Balok itu terkorosi lebih dulu dan diganti setelah habis. Anoda seng dan aluminium menjadi standar di air laut, sedangkan magnesium dipakai di tanah dan air tawar, yang memerlukan tegangan dorong lebih besar.
Arus paksa (ICCP). Sebuah penyearah (rectifier) mengalirkan arus dari anoda berumur panjang, seperti mixed metal oxide atau besi cor silikon tinggi, ke struktur. Cara ini cocok untuk pipa panjang, lambung kapal besar, dan dermaga, yang tidak praktis dilindungi dengan anoda korban saja.
Proteksi katodik memerlukan elektrolit yang menerus untuk menghantarkan arus. Jadi cara ini bekerja pada baja yang tertanam atau terendam, dan tidak berguna bagi struktur yang berdiri di udara terbuka. Proteksi katodik hampir selalu digabung dengan pelapisan. Lapisan mengerjakan sebagian besar perlindungan, dan proteksi katodik menutup cacat pada lapisan itu.
6. Kendalikan Lingkungan dan Gunakan Inhibitor
Kadang lebih mudah mengubah lingkungannya daripada logamnya.
- Jaga tetap kering. Baja berkarat lambat di udara kering, dan lajunya naik tajam begitu kelembapan relatif melewati kira-kira 60%. Ventilasi, dehumidifier, dan kantong pengering (silica gel) membantu di gudang. Ini penting di iklim tropis yang lembap seperti Indonesia.
- Bersihkan garam dan kotoran. Mencuci peralatan di daerah pantai atau kawasan industri membuang endapan yang menahan lembap di permukaan.
- Olah airnya. Sistem pendingin tertutup dan ketel uap diberi inhibitor korosi dan pengikat oksigen, dan pH-nya dijaga dalam rentang aman.
- Lindungi komponen saat disimpan dan dikirim. Minyak, gemuk, lilin, serta kertas atau plastik VCI (vapor corrosion inhibitor) menjaga permukaan hasil pemesinan tetap bersih sampai dipakai.
7. Perkuat Lapisan Pasif: Pasivasi dan Anodisasi
Stainless steel dan aluminium bergantung pada lapisan oksidanya, dan lapisan itu bisa diperbaiki mutunya.
Pasivasi stainless steel memakai asam nitrat atau asam sitrat untuk membuang besi bebas yang tertinggal di permukaan akibat alat potong, gerinda, atau penanganan. Daerah las lebih dulu di-pickling untuk membuang warna bakar (heat tint). Tanpa langkah ini, komponen stainless bisa memperlihatkan bintik karat yang sebenarnya berasal dari kontaminasi, bukan dari paduannya.
Anodisasi menebalkan lapisan oksida aluminium secara elektrokimia. Lapisan yang dihasilkan keras, bisa diwarnai, dan pori-porinya ditutup pada tahap akhir (sealing).
Tegangan juga berpengaruh. Tegangan sisa dari pengelasan atau pembentukan dapat bergabung dengan lingkungan korosif dan menimbulkan retak korosi tegangan. Pelepasan tegangan, misalnya dengan PWHT (post weld heat treatment), menurunkan risiko itu.
8. Lakukan Inspeksi dan Perawatan
Tidak ada sistem perlindungan yang bertahan selamanya. Cat mengapur dan terkelupas, anoda habis, inhibitor berkurang. Rutinitas sederhana bisa menangkapnya sejak awal: cari rembesan karat di sambungan dan tepi, perbaiki cat yang rusak sebelum karat menjalar di bawah lapisan, ukur sisa ketebalan dinding pipa dan tangki, serta periksa kondisi anoda dan potensial proteksinya. Teknik pengukuran ketebalan dan deteksi retak yang dipakai dijelaskan di artikel kami tentang uji tanpa rusak (NDT).
Korosi Besi: Cara Mencegah Karat pada Besi dan Baja
Karat adalah hasil korosi besi dan paduannya. Logam lain juga terkorosi, tetapi hanya besi yang berkarat. Perkaratan besi adalah bentuk korosi yang paling sering kita lihat sehari-hari.
Apa itu karat dan mengapa terus berlanjut
Ketika besi bertemu air dan oksigen, terbentuk besi(III) oksida terhidrasi, yaitu karat cokelat kemerahan yang kita kenal. Ada dua sifat yang membuat karat menjadi pelindung yang buruk. Karat berpori, sehingga air dan oksigen bisa menembusnya. Volume karat juga lebih besar daripada besi asalnya, sehingga karat mengelupas dan membuka logam baru. Bandingkan dengan aluminium, yang lapisan oksidanya tipis, rapat, dan melindungi. Besi yang dibiarkan akan terus berkarat.
Perkaratan besi makin cepat bila ada:
- Garam, yang membuat air jauh lebih menghantar listrik. Karena itu baja di dekat laut berkarat jauh lebih cepat.
- Polusi asam dan hujan asam.
- Basah dan kering berulang-ulang, seperti di zona percikan dan pada barang yang disimpan di luar.
- Kontak dengan logam yang lebih mulia, seperti tembaga atau stainless steel, dalam keadaan basah.
- Kotoran dan karat lama, yang menahan lembap di permukaan.
Cara praktis mencegah karat pada besi dan baja
- Jaga tetap kering dan bersih. Simpan perkakas dan bahan di dalam ruangan, tidak langsung di lantai, dan lap setelah dipakai. Ini cara mencegah karat yang paling sederhana.
- Cat. Pakai cat dasar antikarat (meni), lalu cat akhir, di atas permukaan yang sudah dibersihkan sampai logamnya terlihat.
- Olesi minyak, gemuk, atau lilin. Lapisan minyak tipis melindungi perkakas, meja mesin, dan komponen hasil pemesinan yang tidak bisa dicat.
- Galvanis. Untuk baja di luar ruangan seperti pagar, tiang, atap, dan baut, seng memberi umur bebas perawatan paling panjang.
- Gunakan lapisan konversi. Fosfating dan black oxide (bluing) menghasilkan lapisan tipis yang menahan minyak dengan baik. Keduanya umum pada baut dan perkakas.
- Lakukan seasoning pada wajan besi cor. Minyak yang dipanaskan di permukaan wajan berpolimerisasi menjadi lapisan keras yang menjauhkan air dari logam.
- Ganti paduannya. Stainless steel tahan karat berkat kandungan kromiumnya. Baja tahan cuaca (weathering steel) membentuk lapisan karat yang rapat dan melekat sehingga memperlambat serangan berikutnya, tetapi baja ini memerlukan siklus basah dan kering dan tidak cocok untuk lokasi bergaram atau yang selalu lembap.
- Lindungi besi tulangan di dalam beton. Selimut beton yang cukup tebal, beton yang padat dan kedap, serta, pada bangunan laut, tulangan berlapis epoksi atau galvanis atau proteksi katodik, menjauhkan klorida dari tulangan.
Kalau karat sudah telanjur muncul
Buang karat yang lepas dengan sikat kawat, gerinda, atau blasting sampai logamnya sehat, lalu lapisi pada hari yang sama. Kalau pembersihan penuh tidak mungkin, cairan pengubah karat (rust converter) berbasis asam tanat atau asam fosfat mengubah sisa karat tipis menjadi lapisan gelap yang lebih stabil dan bisa diberi primer. Rust converter adalah kompromi. Cairan ini tidak menggantikan pembersihan yang benar pada baja yang berkarat parah atau yang menahan beban.
Baja karbon dan besi cor
Baja karbon rendah biasa tidak punya unsur paduan pelindung, jadi sepenuhnya bergantung pada langkah-langkah di atas. Besi cor juga berkarat di permukaannya, walaupun benda cor berdinding tebal seperti pipa dan dudukan mesin sering bertahan lama karena serangannya lambat dibanding ketebalannya. Benda cor yang baru selesai di-blasting sangat rentan. Di udara lembap, karat tipis (flash rust) bisa muncul dalam hitungan jam, jadi benda cor sebaiknya segera diberi primer atau minyak setelah dibersihkan.
Metode Mana untuk Kondisi Apa?
| Kondisi | Pendekatan yang umum |
|---|---|
| Baja struktur di luar ruangan | Blasting, lalu sistem cat tiga lapis atau galvanis celup panas |
| Baja di udara pantai | Galvanis ditambah cat (sistem duplex), dicuci berkala |
| Pipa atau tangki yang ditanam | Pelapisan atau pembungkus ditambah proteksi katodik |
| Lambung kapal, tiang dermaga | Cat marine ditambah anoda korban atau ICCP |
| Sistem air pendingin tertutup | Pengolahan air dengan inhibitor dan pengendalian pH |
| Industri kimia atau pangan | Stainless steel dengan tipe yang sesuai, di-pickling dan dipasivasi |
| Komponen hasil pemesinan di gudang | Lapisan minyak atau lilin, kemasan VCI, gudang kering |
| Perkakas tangan dan mesin bengkel | Jaga kering, lap dengan minyak |
| Aluminium yang terkena cuaca | Anodisasi atau powder coating, pisahkan dari baja dan tembaga |
Kesalahan yang Sering Terjadi
- Mengecat di atas karat atau kerak pabrik. Lapisan tampak baik untuk sementara, lalu menggelembung dan mengelupas.
- Menggabungkan logam berbeda tanpa isolator. Sekrup baja biasa pada rakitan stainless atau tembaga terkorosi sangat cepat begitu basah.
- Menganggap stainless steel tidak pernah berkarat. Stainless bisa berkarat di lingkungan berklorida, di dalam celah, dan bila terkontaminasi besi.
- Mengandalkan proteksi katodik di atas garis air. Yang terlindungi hanya bagian yang basah atau tertanam.
- Mengabaikan kerusakan kecil. Cat yang terkelupas sedikit menjadi karat di bawah lapisan, yang jauh lebih mahal diperbaiki kemudian.
Pertanyaan yang Sering Diajukan
Apakah korosi bisa dihentikan sepenuhnya? Dalam praktik, tidak. Tujuannya adalah memperlambat korosi sampai lajunya bisa diterima sepanjang umur komponen, dengan metode yang biayanya sepadan dengan nilai barang yang dilindungi.
Apa bedanya karat dan korosi? Korosi adalah istilah umum untuk kerusakan logam akibat reaksi dengan lingkungannya. Karat adalah hasil korosi yang khusus terjadi pada besi dan baja. Aluminium, tembaga, dan seng terkorosi tanpa berkarat.
Apakah baja galvanis antikarat? Tidak sepenuhnya, tetapi sangat awet. Seng habis perlahan, dan lebih cepat di udara pantai dan kawasan industri. Karat merah muncul setelah sengnya habis, yang bisa memakan waktu puluhan tahun di lingkungan yang ringan.
Apakah mengecat di atas karat bisa menghentikannya? Hanya kalau karatnya tipis, melekat kuat, dan sudah diolah lebih dulu. Karat yang lepas harus dibuang. Cat di atas karat yang mengelupas akan ikut terlepas.
Apa cara mencegah korosi yang paling efektif? Tidak ada satu cara terbaik. Hasil yang paling andal datang dari gabungan dua cara atau lebih: material yang sesuai, desain yang tidak menahan air, pelapisan, dan, untuk baja yang tertanam atau terendam, proteksi katodik.
Kesimpulan
Setiap metode pencegahan korosi menghilangkan salah satu dari empat hal yang dibutuhkan sel korosi. Pemilihan material dan desain melakukannya sejak awal, pelapisan dan galvanis menjauhkan lingkungan dari logam, proteksi katodik mengubah elektrokimianya, dan pengendalian lingkungan membuat sekitarnya kurang agresif. Untuk besi dan baja, aturan praktisnya sederhana: jauhkan air dan oksigen dari permukaan, perbaiki kerusakan sejak dini, dan jangan pernah melapisi di atas karat.
