Korosi sumuran adalah korosi lokal yang menyerang titik-titik kecil di permukaan logam dan membentuk lubang (sumuran, atau pit) yang sempit tetapi dalam. Dalam bahasa Inggris jenis korosi ini disebut pitting corrosion, sehingga di Indonesia juga dikenal sebagai korosi pitting atau korosi lubang.
Korosi sumuran dianggap salah satu bentuk korosi paling berbahaya. Logam yang hilang sangat sedikit, tetapi lubangnya bisa menembus dinding pipa atau tangki dan menimbulkan kebocoran, sementara sebagian besar permukaan masih tampak utuh.
Apa Itu Korosi Sumuran?
Pada korosi merata, seluruh permukaan logam menipis bersama-sama sehingga lajunya mudah diukur dan diperkirakan. Korosi sumuran bekerja sebaliknya. Serangan terpusat di area yang sangat kecil, sedangkan permukaan di sekitarnya hampir tidak tersentuh.
Ciri-ciri korosi sumuran:
- Lubang berdiameter kecil, sering kali kurang dari beberapa milimeter, dengan kedalaman yang sama atau lebih besar dari diameternya.
- Mulut lubang kerap tertutup produk korosi, sehingga sulit terlihat saat inspeksi visual.
- Kehilangan berat logam sangat kecil, jadi pengukuran laju korosi berdasarkan kehilangan berat tidak menggambarkan tingkat kerusakannya.
- Lubang dapat menjadi titik awal retak lelah atau retak korosi tegangan.
Korosi sumuran adalah salah satu dari beberapa bentuk korosi yang umum dijumpai di industri. Gambaran lengkap seluruh bentuknya ada di artikel jenis-jenis korosi pada logam.
Penyebab Korosi Sumuran
Korosi sumuran terutama menyerang logam yang terlindung oleh lapisan pasif, yaitu lapisan oksida sangat tipis yang terbentuk sendiri di permukaan. Stainless steel dilindungi oleh kromium oksida, aluminium oleh aluminium oksida. Selama lapisan ini utuh, logam nyaris tidak terkorosi. Korosi sumuran dimulai ketika lapisan pasif rusak di satu titik dan tidak sempat pulih.
Faktor yang memicunya:
- Ion klorida. Ini penyebab paling umum. Klorida dari air laut, udara pantai, garam, atau cairan pembersih berbasis klorin mampu menembus dan merusak lapisan pasif. Ion halida lain seperti bromida bekerja dengan cara serupa.
- Suhu tinggi. Setiap paduan punya suhu kritis pitting (critical pitting temperature). Di atas suhu itu, lubang mudah terbentuk dan tumbuh.
- Cairan yang diam. Air yang menggenang atau mengalir sangat lambat membuat klorida dan kotoran mengendap di permukaan.
- pH rendah dan zat pengoksidasi. Lingkungan asam serta oksidator seperti ion feri dan hipoklorit mempercepat serangan.
- Cacat permukaan. Goresan, percikan las, warna bakar di sekitar las (heat tint), dan partikel besi yang menempel menjadi titik lemah lapisan pasif.
- Inklusi dalam logam. Inklusi mangan sulfida pada stainless steel adalah lokasi awal lubang yang paling sering ditemukan.
- Deposit dan kerak. Area di bawah endapan kekurangan oksigen, sehingga lapisan pasif sulit pulih.
Mekanisme Korosi Sumuran
Mekanisme korosi sumuran umumnya dijelaskan dalam tiga tahap.
1. Inisiasi. Ion klorida menyerang titik lemah lapisan pasif, misalnya di tepi inklusi atau di dasar goresan. Lapisan pasif pecah secara lokal dan logam di bawahnya terbuka.
2. Propagasi. Titik yang terbuka menjadi anoda kecil, tempat logam larut menjadi ion positif. Permukaan luas di sekelilingnya yang masih pasif menjadi katoda, tempat oksigen tereduksi. Karena anoda sangat kecil dan katoda sangat luas, pelarutan logam di dalam lubang berlangsung cepat.
Proses ini kemudian mempercepat dirinya sendiri (autokatalitik). Ion logam bermuatan positif yang menumpuk di dalam lubang menarik ion klorida dari luar. Logam klorida yang terbentuk bereaksi dengan air (hidrolisis) dan menghasilkan asam klorida, sehingga pH di dalam lubang turun tajam. Lingkungan yang asam dan kaya klorida ini mencegah lapisan pasif terbentuk kembali, dan lubang terus tumbuh ke bawah.
3. Terminasi atau repasivasi. Lubang bisa berhenti tumbuh bila kondisi berubah, misalnya larutan di dalamnya terbilas atau permukaan mengering, sehingga lapisan pasif pulih. Bila kondisi tidak berubah, lubang terus tumbuh sampai menembus dinding logam.
Bentuk-Bentuk Lubang Korosi Sumuran
Standar ASTM G46 mengelompokkan bentuk penampang lubang menjadi beberapa tipe: sempit dan dalam, elips, lebar dan dangkal, di bawah permukaan (subsurface), menggerogoti ke samping (undercutting), serta bentuk yang mengikuti arah struktur mikro logam, baik mendatar maupun tegak.
Tipe subsurface dan undercutting paling berisiko, karena rongga di dalam logam jauh lebih besar daripada mulut lubang yang terlihat di permukaan.
Logam yang Rentan dan Peran Nilai PREN
Logam yang paling sering mengalami korosi sumuran adalah stainless steel, aluminium dan paduannya, serta paduan nikel. Baja karbon tidak memiliki lapisan pasif yang kuat, sehingga lebih sering terkorosi merata, walaupun lubang lokal tetap bisa muncul di bawah deposit atau di dalam beton yang tercemar klorida. Sifat dasar baja jenis ini dibahas di artikel baja karbon rendah.
Untuk stainless steel, ketahanan terhadap korosi sumuran diperkirakan dengan angka PREN (Pitting Resistance Equivalent Number):
PREN = %Cr + 3,3 × %Mo + 16 × %N
Semakin tinggi PREN, semakin tahan paduan itu terhadap klorida.
| Paduan | Kisaran PREN | Catatan pemakaian |
|---|---|---|
| Stainless steel 304 | sekitar 18–20 | Cukup untuk lingkungan dalam ruang dan air tawar, rentan di udara pantai |
| Stainless steel 316L | sekitar 23–26 | Kandungan molibdenum 2–3% menambah ketahanan terhadap klorida |
| Duplex 2205 | sekitar 34–36 | Industri kimia, minyak dan gas |
| Super duplex 2507 | di atas 40 | Layak untuk kontak langsung dengan air laut |
Angka di atas adalah kisaran umum. Nilai sebenarnya bergantung pada komposisi tiap lot material. Sebagai patokan kasar, paduan dengan PREN 40 ke atas umumnya dianggap tahan air laut pada suhu ruang.
Pada komponen hasil pengecoran, misalnya stainless steel cor CF8 dan CF8M yang setara dengan 304 dan 316, kualitas coran ikut menentukan. Inklusi, porositas permukaan, dan sisa pasir cetak dapat menjadi titik awal lubang, sehingga proses pembersihan dan finishing coran perlu dikerjakan dengan teliti.
Contoh Korosi Sumuran
- Pagar dan railing stainless steel di daerah pantai. Muncul bintik cokelat yang bila dibersihkan menyisakan lubang kecil.
- Pipa penukar panas dan kondensor. Air pendingin yang mengandung klorida melubangi dinding tabung dari dalam.
- Tangki dan pipa industri makanan. Sisa cairan pembersih berbasis klorin yang tidak dibilas tuntas merusak lapisan pasif.
- Lambung dan komponen kapal dari aluminium. Kontak terus-menerus dengan air laut.
- Baja tulangan beton. Klorida yang meresap ke beton di lingkungan laut merusak lapisan pasif tulangan dan membentuk lubang lokal.
- Bak cuci piring (wastafel) stainless steel. Garam dan cairan pemutih yang dibiarkan mengering meninggalkan bintik lubang.
Cara Mendeteksi dan Mengukur Korosi Sumuran
Korosi sumuran sulit dideteksi karena lubangnya kecil dan sering tertutup produk korosi. Metode yang umum dipakai:
- Inspeksi visual setelah permukaan dibersihkan, dibantu kaca pembesar atau mikroskop.
- Uji penetran untuk menampakkan lubang yang terbuka ke permukaan.
- Ultrasonik untuk mengukur sisa tebal dinding dari sisi luar.
- Eddy current untuk tabung penukar panas.
- Radiografi untuk lubang di lokasi yang tidak terjangkau.
Penjelasan tiap metode ada di artikel pengujian tanpa merusak (NDT).
Tingkat kerusakan dinilai menurut ASTM G46 berdasarkan kerapatan, ukuran, dan kedalaman lubang. Salah satu ukurannya adalah faktor pitting, yaitu perbandingan antara kedalaman lubang terdalam dan penetrasi rata-rata. Untuk membandingkan ketahanan material di laboratorium dipakai antara lain ASTM G48 (uji celup dalam larutan feri klorida) dan ASTM G61 (polarisasi siklik).
Cara Mencegah Korosi Sumuran
- Pilih material yang sesuai lingkungannya. Untuk lingkungan berklorida, gunakan paduan dengan PREN lebih tinggi, misalnya 316L sebagai pengganti 304, atau duplex untuk kondisi yang lebih berat.
- Kendalikan lingkungan. Turunkan kadar klorida, jaga suhu operasi, dan hindari pH yang terlalu rendah.
- Hindari cairan yang menggenang. Rancang tangki dan pipa agar dapat dikuras habis, tanpa kantong atau sudut mati.
- Jaga kebersihan permukaan. Bersihkan deposit, kerak, dan sisa garam secara berkala. Bilas tuntas setelah memakai pembersih berbasis klorin.
- Rawat lapisan pasif. Setelah pengelasan atau pengerjaan mekanis, bersihkan heat tint dan kontaminasi besi dengan pickling dan pasivasi. Permukaan yang lebih halus juga lebih tahan.
- Gunakan lapisan pelindung seperti cat atau coating pada logam yang tidak cukup tahan.
- Terapkan proteksi katodik untuk struktur yang terendam atau tertanam.
- Tambahkan inhibitor korosi pada sistem air tertutup.
Untuk metode umum yang berlaku bagi semua bentuk korosi, baca cara mencegah korosi pada logam.
Pertanyaan yang Sering Diajukan
Apakah stainless steel bisa terkena korosi sumuran? Bisa. Stainless steel tahan karat karena lapisan pasifnya, dan justru lapisan itulah yang diserang klorida. Tipe 304 cukup rentan di lingkungan pantai, sedangkan 316L lebih tahan karena mengandung molibdenum.
Apa perbedaan korosi sumuran dan korosi celah? Mekanismenya mirip. Korosi sumuran dimulai di permukaan terbuka, sedangkan korosi celah dimulai di celah sempit, misalnya di bawah gasket, kepala baut, atau deposit, tempat cairan terperangkap.
Mengapa korosi sumuran lebih berbahaya daripada korosi merata? Karena sulit terlihat, sulit diperkirakan lajunya, dan dapat menembus dinding logam walaupun logam yang hilang sangat sedikit.
Apakah korosi sumuran bisa diperbaiki? Lubang dangkal dapat dihilangkan dengan gerinda atau poles, lalu permukaan dipasivasi ulang. Lubang yang lebih dalam bisa ditambal dengan las bila tebal dinding masih memadai, seperti dijelaskan di artikel pengelasan perbaikan. Bila lubang sudah banyak dan dalam, komponen sebaiknya diganti dengan material yang lebih tahan.
Kesimpulan
Korosi sumuran adalah korosi lokal yang terjadi ketika lapisan pasif logam rusak di satu titik, paling sering akibat ion klorida. Lubangnya kecil, tumbuh dengan mekanisme yang mempercepat dirinya sendiri, dan sering baru diketahui setelah terjadi kebocoran. Pencegahannya bertumpu pada tiga hal: material dengan ketahanan pitting yang sesuai lingkungan, permukaan yang bersih dan terpasivasi dengan baik, serta desain dan perawatan yang tidak membiarkan cairan berklorida menggenang.
