the effect of acetic acid on the pit propagation on co2 corrosion of carbon steel

Upload: mia-diniati

Post on 11-Feb-2018

219 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

  • 7/23/2019 The Effect of Acetic Acid on the Pit Propagation on CO2 Corrosion of Carbon Steel

    1/9

    Korosi CO2

    U

    The effect of a

    on CO2

    Departeme

    UAS Korosi Lanjut

    S Korosi Lanjut

    Resume journal of

    etic acid on the pit pr

    corrosion of carbon st

    Nama : Mia Diniati

    NPM: 1106154324

    Teknik Metalurgi dan Ma

    niversitas Indonesia

    2012

    0

    pagation

    el

    erial

  • 7/23/2019 The Effect of Acetic Acid on the Pit Propagation on CO2 Corrosion of Carbon Steel

    2/9

    UAS Korosi Lanjut

    Korosi CO2 1

    A. Pendahuluan

    1. Definisi

    CO2 Corrosion merupakan bentuk korosi yang biasanya berupa penipisan lokal atau

    pitting corrosion. Korosi CO2biasanya disebut juga dengan sweet corrosion.

    Gambar 1. Contoh kegagalan material akibat korosi CO2

    2. Mekanisme Korosi

    Mekanisme dari korosi CO2 diawali dengan kelarutan CO2 (g) menjadi CO2 di air

    seperti berikut.

    CO2 (g) + H2O CO2 (larut di air)

    CO2 (larut di air) + H2O H2CO3

    H2CO3 H+ + HCO3

    -

    HCO3- H+ + CO3

    2-

    Reaksi elektrokimia biasanya dikuti dengan pembentukan scale FeCO3 atau Fe3O4 pada

    temperatur tinggi dimana dapat bersifat protektif atau tidak tergantung dari kondisi

    pembentukan. Terbentuknya FeCO3 atau Fe(HCO3)2biasanya terjadi di temperatur tinggi dan

    pH yang tinggi pula sehingga laju korosi dapat menurun. Namun apabila produk korosi tidak

    terbentuk maka laju korosi akan semakin meningkat.

    Pada CO2 Corrosion ini, dapat kita tulis reaksi anoda dan katoda sebagai berikut

    Reaksi anoda: Fe Fe2+ + 2e-

    Reaksi katoda: 2H+ + 2e- H2 + 2HCO3- (pH

  • 7/23/2019 The Effect of Acetic Acid on the Pit Propagation on CO2 Corrosion of Carbon Steel

    3/9

    UAS Korosi Lanjut

    Korosi CO2 2

    2H2CO3- + 2e- H2 + 2CO3

    2- (pH>5)

    3. Faktor faktor yang mempengaruhi korosi CO2

    Terdapat beberapa faktor yang akan mempengaruhi laju korosi pada korosi CO2, yaitu

    a. Efek air

    Apabila tidak ada air maka korosi CO2 pun tidak ada. Air berkontribusi untuk

    pembasahan permukaan logam. Batas dari water wetting adalah untuk water cut> 30%

    atau kecepatan aliran < 1 m/s.

    b. Efek partial pressure (pp) CO2

    Partial pressure CO2 dapat dihitung dari mol% CO2 x PT

    - Pada scale free korosi CO2 : pp CO2 tinggi menyebabkab laju korosi tinggi karena

    konsentrasi H2CO3 tinggi sehingga mempercepat reaksi katoda

    - Pada pembentukan iron carbonate scales: pp CO2 tinggi dapat memberikan

    keuntungan karena pada pH yang tinggi dan pp CO2 yant tinggi maka konsentrasi ion

    bicarbonate dan carbonate akan meningkat sehingga supersaturation dan presipitasi

    meningkat dan akan membentuk scale yang menurunkan laju korosi

    c. Efek temperatur

    Temperatur akan mempengaruhi elektrokimia, transport dan lain lain. Efek

    temperatur ini akan tergantung pada pH lingkungan. Pada pH rendah, semakin tinggi

    temperatur maka laju korosi akan meningkat. Namun pada pada pH tinggi/basa, kenaikan

    temperatur akan menurunkan laju korosi karena terbentuk lapisan pasif. Puncak dari laju

    korosi biasanya di suhu 60 80oC tergantung dari water chemistry dan aliran

    d. Pengaruh pH

    Biasanya pH di CO2 saturated condensed water di sekitar 4 atau kurang. Pada

    buffered brines di 5

  • 7/23/2019 The Effect of Acetic Acid on the Pit Propagation on CO2 Corrosion of Carbon Steel

    4/9

    UAS Korosi Lanjut

    Korosi CO2 3

    meningkat dengan pembuatan pH asam asetat akan menurunkan permasalahan korosi,

    dimana pH tinggi maka laju korosi menurun karena terbentuk pH stabilisasi.

    e. Pengaruh aliran

    Terdapat 2 macam pengaruh aliran terhadap CO2 corrosion yaitu:

    - Saat protective scale tidak ada (biasanya di pH rendah/asam, tidak ada inhibitor,

    ditemukan di condensed water)peran utama turbulen akan mempercepat transport

    spesies dari dan ke permukaan logam sehingga laju korosi dapat meningkat

    - Saat terdapat protective scales (biasanya di pH basa, di produced water, dan terbentuk

    inhibitor film) efek dari aliran adalah mengahambat pembentukan scale atau

    merusak scale yang terbentuk sehingga laju korosi meningkat

    f. Pengaruh kandungan oksigen

    Saat kandungan oksigen semakin meningkat maka laju korosi juga meningkat karena

    lapisan pasif yang terbentuk tidak stabil.

    g. Efek scale karbonat

    Carbonate scale akan mengurangi laju korosi tapi juga sebagai inisiasi dari korosi

    lokal. Scale ini terbentuk pada saat pH tinggi, temperatur tinggi, kandungan garam

    rendah, kandungan asam organik rendah, kecepatan aliran moderat, tidak ada turbulensi.

    Dan dapat diperlemah dengan kehadiran konsentrasi ion klorida, asam organik, kecepatan

    aliran yang tinggi, dan liquid droplet.

    Efek scale carbonat dapat diprediksi menggunakan Langelier Saturation Index (LSI)

    dimana apabila nilai LSI negatif maka tidak potensial untuk membentuk scale, air akan

    melarutkan CaCO3 dan apabila LSI positif maka scale terbentuk dan presipitasi CaCO3

    dapat terbentuk dan apabila LSI mendekati 0 maka merupakan batas potensial scale.

    h. Efek kehadiran asam asetat

    Asam asetat merupakan asam lemah tapi lebih kuat dari asam karbonik. Adanya asam

    organik dapat merusak proteksi dari lapisan besi karbonat dimana hal tersebut dapat

    disebabkan karena adanya penurunan nilai pH sehingga scale menjadi rusak.

  • 7/23/2019 The Effect of Acetic Acid on the Pit Propagation on CO2 Corrosion of Carbon Steel

    5/9

    UAS Korosi Lanjut

    Korosi CO2 4

    4. Pencegahan Korosi CO2

    Pencegahan korosi CO2 dapat dilakukan juga dengan cara mengurangi CO2,

    menghilangkan air, mengubah parameter proses (tekanan, suhu), menggunakan inhibitor

    korosi dan pH stabilizer, menggunakan internal coating, menggunakan material dengan

    ketahanan korosi yang baik seperti 13Cr, duplex SS, SS/Ni cladding. Untuk mengurangi CO2

    dapat menggunakan membrane filter atau amine system.

    Untuk mencegah korosi CO2 terdapat beberapa hal yang harus diperhatikan. Korosi CO2

    sangat dipengaruhi oleh pp CO2 sehingga:

    - Pada pp CO2 < 0,2 laju korosi rendah sehingga tidak diperlukan pencegahan korosi

    yang terlalu signifikan

    - Pada 0,2 < pp CO2 < 2 laju korosi sedang sehingga direkomendasikan untuk

    menggunakan inhibitor

    - Pada pp CO2 > 2 laju korosi tinggi sehingga direkomendasikan untuk

    menggunakan paduan dengan ketahanan korosi tinggi misalnya SS 300, SS 400 dan

    duplex.

    B. Resume Jurnal

    Seperti yang telah disebutkan di atas bahwa terdapat beberapa faktor yang dapat

    mempengaruhi laju korosi misalnya karena adanya asam asetat. Pada resume jurnal kali ini

    akan dibahas lebih lanjut mengenai pengaruh efek asam asetat terhadap pit propagation di

    korosi CO2 di baja karbon.

    Kehadiran asam asetat dapat berasal dari crude oil dimana akan sangat berpengaruh pada

    korosi CO2 di baja karbon maupun baja dengan paduan rendah. Kasus ini sudah sangat lama

    terjadi. Asam asetat ini merupakan asam organik volatile dan biasanya terdapat di pipeline

    dengan konsentrasi yang sangat tinggi dimana sampai beberapa ribu ppm di fasa aqueous.

    Dengan adanya kehadiran asam organik, korosi yang terjadi akan semakin parah di

    produce water di rentang pH 4 4,5 dan korosi tidak akan terjadi apabila pp CO2 < 0,2 dan

    tidak terdapat kehadiran asam asetat. Kehadiran dari asam asetat ini dapat berpengaruh baik

    pada top dan juga bottom line di oil and gas pipelines.

    Pada beberapa penelitian adanya asam asetat dapat menyebabkan pitting pada suhu kamar

    dimana pitting yang terbentuk hanya sedikit namun dalam. Asam asetat bertindak sebagai

  • 7/23/2019 The Effect of Acetic Acid on the Pit Propagation on CO2 Corrosion of Carbon Steel

    6/9

  • 7/23/2019 The Effect of Acetic Acid on the Pit Propagation on CO2 Corrosion of Carbon Steel

    7/9

    UAS Korosi Lanjut

    Korosi CO2 6

    Adanya asam asetat menyebabkan potensial korosi menjadi positif. Asam asetat

    berperan penting meningkatkan cabang katodik dimana kemungkinan disebabkan reduksi

    kedua proton setelah disosiasi asam dan reduksi langsung dari asam yang tidak terdisosiasi.

    Dari Gambar 2 dapat terlihat bahwa arus korosi di sekitar 0,5 A/m2.

    Gambar 3.Potensial korosi baja X65 pada NaCl 0,01 M dan 1 bar CO2 dengan asam asetat bervariasi

    Potensial korosi meningkat seiring dengan peningkatan konsentrasi asam asetat.

    Peningkatan reaksi katoda seiring dengan penurunan anoda dimana tidak adanya peningkatan

    arus uniform corrosion dimana berhubungan dengan asam asetat. Gambar 2 dan Gambar 3

    hanya menunjukkan informasi secara global. Untuk mengetahui efek asam asetat pada

    perkembang pit maka dilakukan pengujian lanjutan dimana apabila tidak ada penyerangan di

    artificial pit, arus akan tetap 0. Pada Gambar 4 dapat terlihat bahwa dengan kehadiran asam

    asetat di konsetrasi rendah menyebaban arus yang selalu positif dan meningkat seiring

    dengan peningkatan konsetrasi asam asetat.

    Pada beberapa studi yang telah dilakukan dapat diketahui bahwa pre-initiated pit tidak

    dapat tumbuh tanpa kehadiran asam asetat dimana hal tersebut menunjukkan bahwa asam

    asetat merupakan pemicu untuk terbentuknya pitting di lingkungan CO2.

    Gambar 4.Nilai rata rata setelah 12jam terpapar (kotak hitam:100rpm, kotak putih 200 rpm)

  • 7/23/2019 The Effect of Acetic Acid on the Pit Propagation on CO2 Corrosion of Carbon Steel

    8/9

    UAS Korosi Lanjut

    Korosi CO2 7

    Walaupun asam asetat meningkatkan aktivitas katoda seperti pada Gambar 2 namun

    di dalam pre-initiated pit, asam akan semakin berkurang karena keterbatasan transport massa.

    Hal tersebut ditunjukkan pada gambar 4 dimana arus lebih kecil pada kecepatan yang lebih

    tinggi dimana hal tersebut meningkatkan supply asam asetat ke artificial pit dan menurunkan

    perbedaan potensial diantara pit dan permukaan luar.

    Depletion dari asam asetat di dalam pit berhubungan dengan potensial korosi di

    gambar 3. Pit yang dangkal akan lebih mudah untuk transpor massa dibandingkan pit yang

    dalam. Hal tersebut menyebabkan perbedaan potensial dan arus akan meningkat dengan

    kedalaman pit hingga nilai tertentu sampai terjadi depletion asam asetat di dalam pit.

    Gambar 5.Nilai rata rata arus coupling vs kedalaman pitting

    Gambar 5 menunjukkan pertumbuhan pit merupakan self-sustained dimana hanya

    untuk kedalam kritis tertentu. Hal tersebut dipengaruhi oleh ohmic potential drop diantara

    elektroda. Untuk pit yang sangat dalam dimana supply asam asetat sangat sedikit, ohmic drop

    menjadi komponen utama dan arus akan menurun. Setelah mencapai kedalaman 8mm, arus

    akan menurun secara tajam. Penjelasan lain yang mungkin merupakan akumulasi produk

    korosi atau kehadiran gelembung hidrogen bertindak sebagai gas cavity yang terperangkap di

    dalam pit. Pertumbuhan pit merupakan self sustained hingga kedalaman tertentu dan terjadi

    di kondisi anaerob, kondisi asam dengan tidak adanya kation asam. Karena asam dikonsumsi

    di dalam pit, akalinisasi lebih diharapkan dibanding asidifikasi karena berkontribusi untuk

    menghindari kelarutan di bawah pit yang menghasilkan presipitasi FeCO3. Hasil tersebut

    menyarankan pit dapat tumbuh spherical hingga tercapai ukuran tertentu diikuti dengan

    pembukaan mulut pit dan lateral growth.

  • 7/23/2019 The Effect of Acetic Acid on the Pit Propagation on CO2 Corrosion of Carbon Steel

    9/9

    UAS Korosi Lanjut

    Korosi CO2 8

    Referensi

    1. Amri, J., E. Gulbrandsen, R.P. Nogueira. The effect of acetic acid on the pit propagation

    in CO2 corrosion of carbon steel. Electrochemistry Communications 10 (2006): 200 203

    2. Rifandi, Ifan. CO2 Corrosion di Lapangan Laut Jawa, Pemantauan dan Mitigasinya.

    Presentrasi untuk NACE Student Chapter UI - Permasalahan Korosi di Industri Minyak

    dan Gas Bumi. 2012

    3. CO2 Corrosion Basics

    Diakses pada tanggal 12 Juni 2012 pukul 20.49 WIB

    (http://www.corrosion4dummies.com/2009/01/co2-corrosion.html)