Korosi Intergranular pada Pengelasan Dissimilar antara Baja Karbon dengan Baja Tahan Karat

Pengertian

Korosi Intergranular (Intergranular corrosion) merupakan korosi yang terjadi di sepanjang daerah batas butir. Korosi tipe ini sangat sering terjadi di beberapa jenis baja tahan karat (stainless steel), paduan-paduan nikel (nickel alloy) dan pada beberapa jenis paduan aluminium (aluminium alloy) namun korosi intergranular pada aluminum biasanya disebut pengelupasan (exfoliation). Korosi intergranular sering juga disebut “intercrystalline corrosion” atau “interdendritic corrosion”. Untuk mengidentifikasi korosi tipe ini biasanya diperlukan pengujian mikrostruktur dengan menggunakan mikroskop meskipun kadang-kadang korosi tipe ini juga dapat dilihat dengan mata telanjang misalnya pada kasus weld decay.

Mekanisme

Pada pemanasan paduan hingga temperatur antara 425-815⁰C dalam waktu yang relatif lama, maka akan terbentuk endapan kromium karbida (Cr₂₃C₆) melalui reaksi antara kromium dengan karbon pada baja. Endapan-endapan ini bersegregasi ke sepanjang batas butir  kemudian terbentuklah daerah yang kekosongan kromium (crhomium-depleted-zone) di sekitar batas butir (terjadi sensitasi). Profil kromium pada batas butir setelah sensitasi diilustrasikan pada gambar 1. Oleh karena kehilangan unsur penahan korosi yaitu kromium, maka bagian chromium-depleted-zone ini rentan terhadap terjadinya korosi. Ilustrasi terjadinya korosi intergranular terdapat pada gambar 2.

Gambar 1. Profil kromium pada batas butir setelah terjadi sensitasi

Gambar 2. Representasi skematis terjadinya korosi intergranular akibat presipitasi karbida pada batas butir. (a) presipitasi karbida pada batas butir. (b) daerah yang kekurangan krom pada batas butir. (c) korosi intergranular.

Jenis Material : Carbon Steel S4000 dan Stainless Steel S340

Contoh Aplikasi :

• Sambungan antara rangka (CS) dengan atap gerbong (SS) kereta api
• Sambungan antara pintu atas (Cs) dengan pintu bagian bawah (SS) kereta api

Contoh Permasalahan

Penurunan ketahanan korosi pada sambungan lasan antara dua material yang berbeda yaitu antara baja karbon S4000 dengan baja tahan karat S340 yang menyebabkan penurunan sifat mekanis sehingga material lasan ini mudah mengalami kegagalan katastropik. Permasalahan tersebut sulit diatasi karena adanya perbedaan sifat fisik, sifat mekanis dan sifat metalurgi dua logam yang dilas. Baja S340 merupakan baja tahan karat austenitik namun mengalami penurunan ketahanan korosi akibat terbentuknya presipitat kromium karbida yang mengendap di batas butir austenit. Presipitat ini terjadi karena krom dari material S340 bermigrasi ke daerah HAZ akibat pengelasan yang dilanjutkan dengan pendinginan lambat dari 900⁰C ke 450⁰C sehingga material S340 rentan mengalami korosi intergranular. Mikrostruktur baja S340 dapat dilihat pada gambar 3.

Gambar 3.  Mikrostruktur baja S304. Gambar sebelah kiri adalah mikrostruktur baja yang sudah dinormalisasi, gambar yang sebelah kanan adalah struktur yang mengalami sensitasi.

Cara untuk Mencegah atau Memperbaiki

1. Saat pengelasan atau perlakuan panas berlangsung, kromium cenderung memilih karbon untuk bersenyawa dan membentuk kromium karbida yang memicu timbulnya intergranular corrosion. Salah satu cara mengatasinya adalah dengan memberikan Low carbon filler metal seperti 308L,316L. Untuk mencegah agar pada aplikasi yang kita gunakan tidak mengalami korosi intergranular yaitu dengan memilih base metal yang juga low carbon base material atau dengan menggunakan material yang sudah distabilisasi dengan penambahan Ti atau Nb karena material-material tersebut memiliki ketahanan terhadap korosi intergranular yang baik.
2. Pencegahan terjadinya korosi intergranular pada material juga bisa dengan memberikan perlakuan solution annealing pada paduan untuk menghilangkan fasa di daerah batas butir yang mana fasa tersebut dapat mengurangi ketahanan korosi.

REFERENSI

Callister, William D. 2003. Materials Science and Engineering an Introduction. USA: Von Hoffman Press.

Jones, Denny A. 1996. Principles and Prevention of Corrosion – 2nd ed. USA: Prentice Hall.

www.corrosionsource.com

www.doctor-corrosion.com

www.lppm.uns.ac.id