Pitting pada Baja: Penyebab, Deteksi & Dampak pada Pengendalian Kualitas

Definisi dan Konsep Dasar

Pitting adalah bentuk korosi yang terlokalisasi yang ditandai dengan pembentukan rongga atau lubang kecil, seringkali dalam, pada permukaan bahan baja. Ini muncul sebagai lubang mikroskopis atau makroskopis yang menembus permukaan, mengkompromikan integritas komponen baja. Cacat ini signifikan dalam pengendalian kualitas baja karena dapat menyebabkan kegagalan prematur, terutama di bawah kondisi stres atau beban siklik.

Dalam konteks yang lebih luas dari jaminan kualitas baja, pitting dianggap sebagai bentuk kerusakan korosi yang kritis yang dapat merusak daya tahan dan keamanan struktur serta komponen baja. Ini sering dikaitkan dengan ketahanan korosi, kebersihan permukaan, dan paparan lingkungan. Mendeteksi dan mengendalikan pitting sangat penting untuk memastikan umur panjang dan keandalan produk baja, terutama di lingkungan agresif seperti laut, kimia, atau industri.

Sifat Fisik dan Dasar Metalurgi

Manifestasi Fisik

Di tingkat makro, pitting muncul sebagai lubang kecil, seringkali berbentuk bulat atau tidak teratur pada permukaan baja, yang mungkin terlihat oleh mata telanjang atau di bawah pembesaran rendah. Lubang-lubang ini dapat bervariasi dalam ukuran dari beberapa mikrometer hingga beberapa milimeter dalam diameter. Mereka biasanya terlokalisasi, dengan kepadatan tinggi di area tertentu, dan mungkin disertai dengan perubahan warna atau kekasaran permukaan.

Secara mikroskopis, pitting muncul sebagai rongga dalam yang menembus film pasif atau lapisan oksida permukaan, mengekspos logam yang mendasarinya. Di bawah pembesaran, lubang sering menunjukkan morfologi khas dengan tepi yang halus atau bergerigi, dan kadang-kadang mengandung produk korosi atau puing-puing. Kedalaman dan bentuk lubang tergantung pada tingkat keparahan dan durasi aktivitas korosi, serta mikrostruktur dan lingkungan baja.

Mekanisme Metalurgi

Korosi pitting terutama dimulai oleh kerusakan film pasif—lapisan oksida pelindung tipis yang secara alami terbentuk pada permukaan baja. Kerusakan ini dapat disebabkan oleh kondisi kimia atau elektrokimia yang terlokalisasi, seperti ion klorida, fluktuasi pH, atau kerusakan mekanis.

Setelah film pasif terganggu di lokasi tertentu, area anodik terlokalisasi terbentuk, di mana pelarutan logam terjadi. Area sekitarnya tetap pasif, menciptakan sel galvanik yang mempertahankan proses korosi di dalam lubang. Secara mikrostruktur, daerah dengan konsentrasi kotoran tinggi, inklusi, atau heterogenitas mikrostruktur seperti batas butir lebih rentan terhadap inisiasi pitting.

Komposisi baja mempengaruhi kerentanan pitting; misalnya, tingkat klorida yang tinggi atau klorida yang dikombinasikan dengan elemen paduan tertentu seperti kromium atau molibdenum dapat mendorong atau menghambat pembentukan lubang. Kondisi pemrosesan, seperti penyelesaian permukaan, stres residual, dan perlakuan panas, juga mempengaruhi fitur mikrostruktur yang mengatur perilaku pitting.

Sistem Klasifikasi

Pitting diklasifikasikan berdasarkan keparahan, kedalaman, dan luas. Kriteria klasifikasi umum meliputi:

• Kepadatan Pitting: jumlah lubang per unit area (misalnya, lubang/cm²).
• Kedalaman Pitting: diukur melalui mikroskopi atau pengujian non-destruktif, dikategorikan sebagai dangkal (<10 μm), sedang (10–50 μm), atau dalam (>50 μm).
• Keparahan Pitting: dinilai sebagai ringan, sedang, atau berat, berdasarkan ukuran, kedalaman, dan distribusi.

Standar seperti ASTM G46 atau ISO 10289 memberikan pedoman untuk mengklasifikasikan keparahan pitting, yang membantu dalam menentukan ambang batas yang dapat diterima untuk berbagai aplikasi. Misalnya, komponen dengan lubang dangkal yang terisolasi mungkin dapat diterima, sementara lubang dalam yang luas dapat memerlukan penolakan atau tindakan perbaikan.

Metode Deteksi dan Pengukuran

Teknik Deteksi Utama

Metode utama untuk mendeteksi pitting termasuk inspeksi visual, mikroskopi optik, dan teknik pengujian non-destruktif (NDT) yang canggih.

• Inspeksi Visual: Cocok untuk lubang makro, terutama setelah pembersihan atau etsa permukaan. Ini melibatkan pemeriksaan permukaan di bawah pencahayaan dan pembesaran yang memadai.
• Mikroskopi Optik: Memberikan pencitraan permukaan yang detail pada pembesaran hingga 1000x, memungkinkan identifikasi mikro-lubang dan morfologinya.
• Mikroskopi Elektron Pemindaian (SEM): Menawarkan pencitraan resolusi tinggi dari lubang, mengungkap fitur mikrostruktur dan produk korosi.
• Metode Elektrokimia: Teknik seperti polarisasi potensi statis atau potensi dinamis dapat mendeteksi kerentanan korosi terlokalisasi dengan mengukur respons arus yang menunjukkan kecenderungan pitting.
• Profilometri Permukaan: Mengukur kedalaman dan volume lubang menggunakan profilometer laser atau kontak.

Standar dan Prosedur Pengujian

Standar yang relevan termasuk ASTM G46 ("Praktik Standar untuk Pemeriksaan Bahan Logam untuk Korosi Pitting") dan ISO 10289 ("Korosi logam—Korosi pitting—Deteksi dan pengukuran").

Prosedur tipikal meliputi:

1. Pembersihan permukaan untuk menghilangkan produk korosi dan kontaminan yang longgar.
2. Pengikisan permukaan, jika perlu, untuk meningkatkan visibilitas lubang.
3. Pemeriksaan visual atau mikroskopis di bawah kondisi pencahayaan yang terstandarisasi.
4. Pengukuran dimensi lubang menggunakan alat yang dikalibrasi atau perangkat lunak pencitraan.
5. Mencatat jumlah, ukuran, dan distribusi lubang.

Parameter kritis termasuk tingkat pembesaran, pencahayaan, dan kalibrasi pengukuran, yang mempengaruhi sensitivitas dan akurasi deteksi.

Persyaratan Sampel

Sampel harus representatif dari batch produksi, dengan kondisi permukaan yang konsisten di seluruh spesimen. Persiapan permukaan melibatkan pembersihan dengan pelarut atau abrasif ringan untuk menghilangkan minyak, kotoran, dan produk korosi yang longgar.

Untuk analisis mikrostruktur, sampel sering kali dipoles dan di etsa untuk mengungkap fitur mikrostruktur yang mempengaruhi kerentanan pitting. Permukaan harus bebas dari goresan atau kerusakan yang dapat mengaburkan lubang atau secara artifisial menginduksi korosi.

Ukuran dan bentuk sampel tergantung pada metode pengujian; misalnya, kupon atau bagian dengan dimensi standar digunakan untuk pengujian elektrokimia, sementara sampel datar yang dipoles adalah tipikal untuk mikroskopi.

Akurasi Pengukuran

Presisi pengukuran tergantung pada resolusi peralatan pencitraan atau pengukuran. Reproduksibilitas ditingkatkan melalui prosedur yang terstandarisasi, kalibrasi, dan pelatihan operator.

Sumber kesalahan termasuk kontaminasi permukaan, pengikisan yang tidak merata, atau pencahayaan yang tidak konsisten. Untuk memastikan kualitas pengukuran, beberapa pengukuran dilakukan, dan analisis statistik dilakukan untuk menilai variabilitas.

Kalibrasi rutin mikroskop, profilometer, dan instrumen elektrokimia sangat penting. Menerapkan protokol pengendalian kualitas, seperti pengujian duplikat dan perbandingan antar operator, membantu menjaga keandalan pengukuran.

Kuantifikasi dan Analisis Data

Satuan dan Skala Pengukuran

Pitting dikuantifikasi menggunakan satuan seperti:

• Jumlah lubang per unit area (lubang/cm² atau lubang/in²).
• Kedalaman lubang rata-rata (mikrometer, μm).
• Kedalaman lubang maksimum (μm).
• Faktor pitting: rasio kedalaman lubang terdalam terhadap penetrasi rata-rata korosi seragam