Disusun oleh

Anisa Wisdatika                    G1F009033

Retna Pancawati                   G1F009034

Perdani Adnin Maiisyah      G1F009035

 

Abstrak

Stainless steel merupakan logam yang paling sering digunakan dalam material pabrikasi industri farmasi karena ketahanannya terhadap korosi disebabkan adanya pelindung (protective layer). Korosi sendiri merupakan salah satu aspek pertimbangan penting dalam pemilihan bahan alat-alat material pabrikasi. Apabila protective layer hilang, maka stainless steel pun dapat mengalami korosi yang disebabkan oleh berbagai faktor.

Keyword: stainless steel, korosi

Pendahuluan

Korosi merupakan peristiwa perusakan atau degradasi material logam akibat bereaksi secara kimia dengan lingkungan. Korosi menjadi salah satu aspek pertimbangan penting dalam pemilihan material pabrikasi, karena korosi  dapat menyebabkan kerugian. Stainless steel (SS) merupakan salah satu logam yang paling banyak digunakan dalam industri farmasi. Peralatan industri farmasi banyak yang menggunakan bahan dasar stainless steel seperti mesin pengaduk,mesin pengisi cairan, autoklaf, mesin pencampur serbuk obat, fluid bed dryer. Penggunaan stainless steel sebagai bahan pembuat alat-alat industri dikarenakan Stainless Steel ini memiliki sifat sifat non-magnetik, sifat mekanik yang baik, mudah dipabrikasi, dapat di las (weldability) dengan baik, mudah dibersihkan dan mempunyai ketahanan korosi yang lebih baik dari pada baja tahan karat martensitik dan baja tahan karat feritik, sehingga pemakaiannya lebih banyak pada lingkungan korosi berat.

Korosi

Menurut Kamus Besar Bahasa Indonesia, korosi adalah proses, perubahan, atau perusakkan yang disebabkan oleh reaksi kimia. Proses kimia atau elektrokimia yang kompleks yang merusak logam melalui reaksi dengan lingkungannya. Bisa dikatakan korosi apabila kerusakan atau degradasi logam akibat bereaksi dengan berbagai zat dilingkungannya yang menghasilkan senyawa-senyawa yang tidak dikehendaki.

Faktor-faktor yang Berpengaruh terhadap Korosi

Faktor yang mempengaruhi korosi dibedakan menjadi 2 :

  1. Berasal dari bahan itu sendiri, antara lain: kemurnian bahan; struktur bahan; bentuk Kristal; unsur-unsur kelumit yang ada dalam bahan; dan teknik pencampuran bahan
  2. Berasal dari lingkungan. Antara lain:
  1. Tingkat pencemaran udara. Gas-gas polutan yang ada bisa membentuk asam nitrat dan asam sulfat. Oleh sebab itu, udara menjadi bersifat korosif dan berikatan dengan apa saja termasuk komponen-komponen renik di dalam peralatan elektronik.
  2. Suhu dan kelembaban
  3. Atmosfer (desa, kota, industri). Penguapan dan pelepasan bahan-bahan korosif ke udara dapat mempercepat proses korosi.
  4. Air (fresh, salk, distilled)
  5. Uap dan gas (klorin, ammonia, hydrogen sulfat). Udara dalam ruangan yang terlalu asam atau basa dapat mempercepat proses korosi peralatan yang ada dalam ruangan tersebut.
  6. Asam-asam mineral (HCl, asam sulfat, dsb), fluor,hydrogen fluoride beserta persenyawaannya dikenal sebagai bahan korosif.
  7. Asam-asam organik (asam asetat, asam sitrat)
  8. Alkali. Amonia (NH3) merupakan bahan yang digunakan dalam industri dimana pada kondisi suhu dan tekanan normal, bahan ini berada dalam gas dan sangat mudah terlepas ke udara.
  9. Tanah.
  10. Pelarut-pelarut organik.
  11. Minyak (vegetable and petroleum).

Stainless Steel

Stainless Steel  secara mendasar bukanlah logam mulia seperti halnya emas (Au) & Platina (Pt) yang hampir tidak mengalami korosi karena pengaruh kondisi lingkungan, sementara stainless steel masih mengalami korosi. Stainless steel atau biasa disebut baja tahan karat merupakan logam yang terdiri dari besi, kromium, mangan, silikon, karbon dan seringkali nikel and molibdenum dalam jumlah yang cukup banyak. Unsur kromium yang terkandung sekitar 12% atau lebih nantinya akan menyebabkan stainless steel tahan terhadap karat. Kromium nantinya akan membentuk lapisan pelindung antikorosi (protective layer) atau kromium-oksida bersama dengan oksigen yang berasal dari udara atau air.

Korosi pada Stainless Steel

Korosi pada stainless steel adalah kromium oksida yang secara otomatis terbentuk pada permukaan bahan sehubungan dengan afinitas kromium yang tinggi untuk bergabung dengan oksigen. Lapisan kromium oksida ini bersifat pasif (secara kimiawi tidak aktif), kuat (melekat secara erat di permukaan stainless steel tersebut) dan memperbaharui dirinya sendiri.

Lapisan Kromium ini hanya sekitar 130 angstrom(1A = 10-10m) tebalnya dan melindungi stainless steel dari korosi. Lapisan tersebut berupa bahan film yang dapat memperbaharui dirinya sendiri. Apabila film ini hilang atau rusak (sebagaimana yang sering terjadi ketika permukaan stainless steel terkena mesin atau tergores), film tersebut dapat membentuk kembali dirinya sendiri. Walaupun demikian kondisi lingkungan tetap menjadi penyebab kerusakan protective layer (kromium oksida) tersebut. Pada keadaan dimana protective layer tidak dapat lagi terbentuk, maka korosi pada stainless steel akan tetap terjadi. Sifat logam sendiri mudah melepaskan elektron dimana korosi merupakan melarut/bereaksinya logam dengan oksigen atau bahan lain dan korosi akan terjadi lebih cepat dengan hadirnya zat elektrolit, misal suatu asam atau larutan garam.

 

Jenis- jenis korosi pada stainless steel (SS) dapat dikategorikan sebagai berikut :

1. Uniform Corrosion

Uniform corrosion terjadi disebabkan rusaknya seluruh atau sebagian protective layer pada SS sehingga SS secara merata akan berkurang/aus. Korosi ini terjadi umumnya disebabkan oleh cairan atau larutan asam kuat maupun alkali panas. Asam hidroklorit dan asam hidrofluor adalah lingkungan yang perlu dihindari SS apalagi dikombinasikan dengan temperatur serta konsentrasi yang cukup tinggi. Korosi uniform yang menyebabkan berkurangnya dimensi permukaan benda secara merata.

2. Pitting Corrosion

Pitting corrosion ini awalnya terlihat kecil dipermukaan SS tetapi semakin membesar pada bagian dalam SS. Korosi ini terjadi pada beberapa kondisi pada lingkungan dengan pH rendah, temperature moderat, serta konsentrasi klorida yang cukup tinggi. Umumnya SS berkadar Krom (Cr), Molybdenum (Mo) dan Nitrogen (N) yang tinggi cenderung lebih tahan terhadap pitting corrosion. Korosi ini sangat berbahaya karena menyerang permukaan dan penampakan visualnya sangat kecil, sehingga sulit untuk diatasi dan dicegah terutama pada pipa-pipa bertekanan tinggi.

3. Crevice Corrosion

Korosi jenis ini sering terjadi di daerah yang kondisi oksidasi terhadap krom (Cr) SS sangat rendah atau bahkan tidak ada sama sekali (miskin oksigen). Sering pula terjadi akibat desain konstruksi peralatan yang tidak memungkinkan terjadinya oksidasi tersebut misal celah antara gasket/ packing, celah yang terbentuk akibat pengelasan yang tidak sempurna, sudut-sudut yang sempit, celah/ sudut antara 2 atau lebih lapisan metal, celah antara mur/baut dsb. Praktis korosi ini terjadi di daerah yang sangat sempit (celah, sudut, takik dsb). Crevice Corrosion dapat dipandang sebagai pitting corrosion yang lebih berat/ hebat dan terjadi pada temperature dibawah temperature moderate yang biasa menyebabkan pitting corrosion. Cara untuk menghindari masalah ini, salah satunya dengan membuat desain peralatan lebih ‘terbuka’ walaupun kenyataannya sangat sulit untuk semua aplikasi.

4. Stress Corrosion Cracking

Dalam kondisi kombinasi antara tegangan (baik tensile, torsion, compressive maupun thermal) dan lingkungan yang korosif maka SS cenderung lebih cepat mengalami korosi. Karat yang mengakibatkan berkurangnya penampang luas efektif permukaan SS menyebabkan tegangan kerja (working Strees) pada SS akan bertambah besar. Korosi ini dapat terjadi pula misal pada pin, baut-mur dengan lubangnya/ dudukannya, SS yang memiliki tegangan sisa akibat rolling, bending, welding dan sebagainya. Korosi ini meningkat jika part yang mengalami stress berada di lingkungan dengan kadar klorida tinggi seperti air laut yang temperaturnya cukup tinggi. Sebagai akibatnya aplikasi SS dibatasi untuk menangani cairan panas ber-temperatur di atas 50 0C bahkan dengan kadar klorida yang sangat sedikit sekalipun (beberapa ppm). Pada beberapa kasus, korosi ini dapat dikurangi dengan cara ’shot peening’, penembakan permukaan logam dengan butir pasir logam, atau juga meng-annealing setelah SS selesai di- machining, sehingga dapat mengurangi tegangan pada permukaan logam.

5. Intergranular Corrosion

Korosi ini disebabkan ketidak sempurnaan mikrostruktur SS. Ketika austenic SS berada pada temperature 425-850 oC (temperatur sensitasi) atau ketika dipanaskan dan dibiarkan mendingin secara perlahan (seperti halnya sesudah welding atau pendinginan setelah annealing) maka karbon akan menarik krom untuk membentuk partikel kromium karbida (chromium carbide) di daerah batas butir (grain boundary) struktur SS. Formasi kromium karbida yang terkonsentrasi pada batas butir akan menghilangkan/ mengurangi sifat perlindungan kromium pada daerah tengah butir. Sehingga daerah ini akan dengan mudah terserang oleh korosi. Secara umum SS dengan kadar karbon < 2 % relative tahan terhadap korosi ini. Ketidak sempurnaan mikrostruktur ini diperbaiki dengan menambahkan unsur yang memiliki afinitas (“daya tarik”) terhadap Karbon lebih besar untuk membentuk karbida, seperti Titanium (misal pada SS 321) dan Niobium (misal pada SS 347). Cara lain adalah dengan menggunakan SS berkadar karbon rendah yang di tandai indeks ‘L’ -low carbon steel- (misal 316L atau 304L). SS dengan kadar karbon tinggi juga akan tahan terhadap korosi jenis ini asalkan digunakan pada temperatur tinggi pula (misal 304H, 316H, 321H, 347H, 30815/ Sirius S15, 310/ Sirius 310 dan juga 314/ Sirius 314).

6. Galvanic Corrosion

Galvanic corrosion terjadi disebabkan sambungan dissimilar material (2 material yang berbeda terhubung secara elektris/ tersambung misal baut dengan mur, paku keling/ rivet dengan body tangki, hasil welding dengan benda kerja) dan/ atau terendam dalam larutan elektrolit, sehingga dissimilar material tersebut menjadi semacam sambungan listrik. Mekanisme ini disebakan satu material berfungsi sebagai anoda dan yang lainnya sebagai katoda sehingga terbentuk jembatan elektrokimia. Dengan terjadinya hubungan elektrik tersebut maka logam yang bersifat anoda (less noble) akan lebih mudah terkorosi. Urutan tersebut ditunjukkan pada seri elektrokimia logam berikut :

Logam deret sebelah kiri cenderung menjadi anoda (mudah berkarat) sementara logam sebelah kanan cenderung menjadi katoda. Galvanic corrosion ini tergantung pada : Perbedaan kemuliaan dissimilar material, rasio luas permukaan dissimilar material, dan
Konduktifitas larutan.

Adanya korosi dapat menyebabkan masalah seperti :

  1. Terbentuknya lubang-lubang kecil/ halus pada tangki dan pipa-pipa sehingga menyebabkan kebocoran cairan ataupun gasHal ini perlu diperhatikan apabila gas atau cairan yang tersimpan dalam alat-alat industry farmasi berbahaya apabila terkena tubuh,nantinya bisa melukai manusia disekitarnya atau berpotensi menimbulkan arus pendek listrik (korsleting).
  2. Menurunnya kekuatan material disebabkan penyusutan/ pengurangan ketebalan/ volume material sehingga ‘strength‘ juga menurun, akibatnya dapat terjadi retak, bengkok, patah dan sebagainyaUmur dari alat-alat yang terbuat dari stainless steel akan menjadi singkat karena alat tidak bisa digunakan kembali akibat kerusakan tersebut.
  3. Dekorasi permukaan material menjadi tidak menarik disebabkan kerak karat ataupun lubang-lubangAlat yang berasal dari satinless steel akan terkesan usang,sehingga tidak meyakinkan kualitas dari penggunaan alat tersebut.
  4. Terbentuknya karat-karat yang mungkin mengkontaminasi zat atau material lainnyaAlat industry farmasi yang mengalami korosi cukup berbahaya bila digunakan karena alat-alat tersebut memiliki kontak langsung dengan bahan-bahan dasar sediaan farmasi yang ditakutkan karat yang timbul akan mengkontaminasi bahan-bahan tersebut dan bisa saja mempengaruhi fungsi dari bahan tersebut

Pencegahan Korosi

Dengan dasar pengetahuan tentang elektrokimia proses korosi yang dapat menjelaskan mekanisme dari korosi, dapat dilakukan usaha-usaha untuk pencegahan terbentuknya korosi. Banyak cara sudah ditemukan untuk pencegahan terjadinya korosi diantaranya adalah dengan cara proteksi katodik, coating, pembalutan dan penggunaan chemical inhibitor.

1.      Proteksi Katiodik

Untuk mencegah terjadinya proses korosi atau setidak-tidaknya untuk memperlambat proses korosi tersebut, maka dipasanglah suatu anoda buatan di luar logam yang akan diproteksi. Daerah anoda adalah suatu bagian logam yang kehilangan elektron. Ion positifnya meninggalkan logam tersebut dan masuk ke dalam larutan yang ada sehingga logam tersebut berkarat. Terlihat disini karena perbedaan potensial maka arus elektron akan mengalir dari anoda yang dipasang dan akan menahan melawan arus elektron dari logam yang didekatnya, sehingga logam tersebut berubah menjadi daerah katoda. Inilah yang disebut Cathodic Protection. Dalam hal diatas elektron disuplai kepada logam yang diproteksi oleh anoda buatan sehingga elektron yang hilang dari daerah anoda tersebut selalu diganti, sehingga akan mengurangi proses korosi dari logam yang diproteksi. Anoda buatan tersebut ditanam dalam suatu elektrolit yang sama (dalam hal ini tanah lembab) dengan logam (dalam hal ini pipa) yang akan diprotekasi dan antara dan pipa dihubungkan dengan kabel yang sesuai agar proses listrik diantara anoda dan pipa tersebut dapat mengalir terus menerus.

2.      Coating

Cara ini sering dilakukan dengan melapisi logam (coating) dengan suatu bahan agar logam tersebut terhindar dari korosi.

  • Pelapisan dengan semen (concrete coating)

Pelapisan ini digunakan pada pipa yang akan dipasang pada daerah air laut, dimana ketebalan semen diharapkan akan dapat menghindarkan kontaminasi secara langsung antara air laut dengan permukaan pipa dan juga selain itu lapisan semen ini juga digunakan sebagai pemberat pipa yang akan diletakkan didasar laut sehingga tidak memerlukan lagi pemberat. Namun kelemahan dari pelapisan semen pada jaringan pipa dasar laut adalah sulit sekali untuk melakukan pemeliharaan atau melakukan inspeksi dengan peralatan yang sederhana, hal ini disebabkan jaringan pipa tersebut sudah tertutup Lumpur didasar laut. Untuk keperluan pemeriksaan dilakukan  dengan menggunakan intelegent pig yang dimasukkan dalam jaringan pipa dan didorong oleh fluida yang mengalir pada jaringan pipa tersebut. Dengan pekerjaan yang relatif sederhana intelegent pig dapat memberikan informasi tentang cacat yang ada pada jalur pipa transportasi cukup akurat, baik jenis cacatnya maupun lokasi dimana cacat itu berada. Sehingga sangat memudahkan bagi kita untuk memperbaikinya.

  • Pengecatan (Painting)

Pengecatan untuk subsea pipeline hanya mungkin dilakukan pada awal instalasi, sehingga untuk pipa yang terendam air pemeliharaan dengan cara pengecatan tidak mungkin dan tidak dilakukan.  Pemeliharaan dengan pengecatan dilakukan untuk instalasi pipa yang berada pada bagian permukaan.

Dalam pengecatan perlu diperhatikan penggunaan cat yang sesuai dengan standart dan ketebalan cat perlu diperhatikan, yaitu ketebalan antara primer coat, intermediate coat dan top coat.  Sebelum pipa dicat harus dilakukan sandblasting terlebih dahulu, untuk memastikan bahwa tidak ada air atau kotoran yang dapat menyebabkan korosi setelah dilakukan pengecatan.  Untuk subsea pipeline cara ini tidak dilakukan karena umur cat yang terbatas, sehingga untuk subsea pipeline cara yang sering digunakan yaitu dengan cara pelapisan dengan meggunakan semen atau aspal.

  • Pemakaian Bahan-Bahan Kimia (Chemical Inhibitor)

Untuk memperlambat reaksi korosi digunakan bahan kimia yang disebut inhibitor corrosion yang bekerja dengan cara membentuk lapisan pelindung pada permukaan metal. Lapisan molekul pertama yang tebentuk mempunyai ikatan yang sangat kuat yang disebut chemis option. Corrosion inhibitor umumnya berbentuk fluid atau cairan yang diinjeksikan pada production line. Karena inhibitor tersebut merupakan masalah yang penting dalam menangani kororsi maka perlu dilakukan pemilihan inhibitor yang sesuai dengan kondisinya. Material corrosion inhibitor terbagi 2, yaitu :

a. Organik Inhibitor

Inhibitor yang diperoleh dari hewan dan tumbuhan yang mengandung unsur karbon dalam senyawanya. Material dasar dari organik inhibitor antara lain: Turunan asam lemak alifatik, yaitu: monoamine, diamine, amida,  asetat, oleat, senyawa-senyawa amfoter.

b.    Inorganik Inhibitor

Inhibitor yang diperoleh dari mineral-mineral yang tidak mengandung unsur karbon dalam senyawanya. Material dasar dari inorganik inhibitor antara lain kromat, nitrit, silikat, dan pospat.

DAFTAR PUSTAKA :

Kurniawan, D. W., dan Sulaiman,T.N. 2012. Teknologi Sediaan Farmasi. Purwokerto:Laboratorium Farmasetika Unsoed

Halimatuddahliana. 2003. Pencegahan Korosi dan Scale pada Proses Produksi MinyakBumi. http: // library.usu.ac.id/download/ft/tkimia-halima.pdf/. diakses 19 mei 2012

Anonim. 2011. Korosi pada Stainless Steel. http://edukasi.kompasiana.com/. Diakses : 19 Mei 2012

Anonim.2005. Mengapa Stainless Steel Tidak Berkarat. http://www.chem-is-try.org/. Diakses: 19 Mei 2012

Ridwan Fakih. 1993. Basic Corrosion Engineering. Petroleum Engineering PT CPl: Pekanbaru.