Embed Size (px)
DESCRIPTION
proteksi katodik
Citation preview
PROTEKSI KATODIK
(Ditulis untuk Memenuhi Tugas Matakuliah Korosi)
Dosen Mata Kuliah :
Ir. Suparman Juhanda, M.Eng
Oleh :
Martin Surya Gunawan (14 2005 028)
Rafi Ramdan Dirgantara (14 2005 027)
Rijal fauzi (14 2005 03
JURUSAN TEKNIK KIMIA
FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI
INSTITUT TEKNOLOGI NASIONAL
BANDUNG
2006
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Korosi terjadi hampir pada semua peralatan logam. Korosi merupakan proses
perusakan material akibat reaksi antara logam dan lingkungannya, mengakibatkan
kerugian yang besar bagi manusia antara lain timbul kebocoran, pencemaran, dll. Korosi
juga dapat terjadi pada logam yang berada dalam lingkungan air laut, contohya kapal
laut, karena pengaruh kondisi air laut seperti tingkat salinitas yang cukup tinggi, kadar
oksigen terlarut, kadar karbondioksida dan keberadaan mikro organisme. Untuk itu
diperlukan perlindungan yang tepat terhadap korosi yang mungkin terjadi pada kapal laut.
Salah satu metode perlindungan terhadap korosi adalah proteksi katodik.
Proteksi katodik adalah suatu teknik proteksi terhadap korosi, yang pada saat
sekarang tidak asing lagi di Indonesia. Teknik ini memproteksi struktur logam yang
berada dalam elektrolit, misalnya tanah atau air, terhadap serangan korosi. Dalam rencana
pemeliharaan, teknik ini tidak mungkin lagi dihilangkan, terutama untuk konstruksi-
konstruksi yang memerlukan investasi besar atau sangat vital, seperti misalnya pipa
dalam air laut, rig minyak lepas pantai, tiang pancang jembatan atau dermaga, dan
sebagainya.
Pada umumnya proteksi katodik tidak diterapkan sendirian saja untuk
menghadapi korosi, tetapi sebagai pelengkap pada sistem proteksi lain, yaitu pelapisan
dengan lapisan lindung. Dalam kasus-kasus khusus proteksi katodik dapat diterapkan
untuk dipercayai sepenuhnya mencegah korosi secara sendirian. Prinsip proteksi katodik
dalam lingkungan laut tidak berbeda dengan dalam lingkungan yang lain. Pengaruh beda
terletak pada sifat lingkungan yang konduktivitasnuya lebih tinggi, kemungkinan
terjadinya endapan yang bersifat karang, bentuk struktur logam dan cara penerapannya.
Melindungi korosi pada permukaan katodik konstruksi baja melalui perlindungan
katodik sistem anoda korban sudah lama dikenal. Seng merupakan salah satu jenis logam
yang telah digunakan sebagai anoda korban, untuk melindungi korosi baja yang berada di
suatu lingkungan elektrolit misalnya air laut, air tawar, air payau dan tanah.
Logam seng mampu memberikan potensial proteksi lebih negatip dari -0.85 volt
terhadap elektroda pembanding (Cu/CuSO4), yang berarti mampu memberikan potensial
proteksi yang memenuhi syarat pada sistem perlindungan katodik. Banyaknya
penggunaan anoda seng di negara kita, terutama untuk kapal dikarenakan bahan untuk
pembuatan anoda seng mudah didapat dan teknologi pembuatannya relatip mudah.
Proteksi katodik yang biasa digunakan pada konstruksi beton adalah sistem
impressed current, sedangkan penggunaan sistem anoda korban pada beton masih sangat
sedikit karena adanya kendala-kendala terutama bila digunakan pada lingkungan
atmosfir.
Pada lingkungan atmosfir, beton mengalami perubahan tahanan jenis yang besar,
akibat dari perubahan kelembaban di dalam beton. Perubahan tahanan jenis tersebut
mempengaruhi jumlah arus yang diperlukan sistem dan mengurangi efektifitas proteksi
katodik pada beton. Selain itu terjadinya oksida garam pada interface antara beton dan
anoda dapat mengurangi daya guna sistem proteksi tersebut.
Coating atau lapisan lindung adalah bahan utama yang digunakan untuk
mencegah serangan korosi pada pipa yang ditanam di bawah permukaan tanah. Sebagai
proteksi perlindungan digunakan proteksi katodik. Kerusakan akibat korosi pada struktur
baja di bawah permukaan air maupun tanah dapat disebabkan oleh lingkungan yang
korosif serta ketahanan terhadap korosi ( corrosion resistance ) dari logam yang rendah.
Untuk memperpanjang usia pakai struktur baja di bawah permukaan air maupun tanah
maka digunakan sistem proteksi katodik.
Adapun tujuan dari proteksi katodik ini adalah :
1. Mencegah atau mengurangi terjadinya proses korosi pada struktur pipa bawah
tanah.
2. Mencegah atau mengurangi terjadinya proses korosi untuk logam yang berada
dalam lingkungan air laut
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Proteksi Katodik
Perlindungan katodik adalah salah satu metoda untuk mencegah atau mengurangi
korosi pada suatu logam baja yang ada pada elektrolit dengan cara memberi arus listrik
searah melalui anoda ke struktur yang akan diproteksi, atau menghubungkan dengan
logam yang sifatnya lebih anodik untuk membuat menjadi katodik. Sistem perlindungan
katodik ini banyak digunakan hampir pada semua struktur yang tercelup di laut maupun
terpendam dalam tanah, hal ini dilakukan sebagai penunjang sistem proteksi yang lain
misalnya: cat, lapis lindung organik dan plastik.
Sistem perlindungan katodik ini dapat dibagi dalam dua macam metode yaitu:
1. Anoda korban (sacrificial anode)
2. Metode arus tanding (impressed current)
Pemilihan salah satu sistem perlindungan katodik ini biasanya didasarkan pada
letak baja dan besar arus proteksi yang dibutuhkan untuk struktur baja. Anoda korban
biasanya digunakan untuk melindungi kapal bagian luar, struktur laut, pipa dalam lumpur
(di laut), pipa dalam tanah, dermaga, dok, pelampung dan peralatan pada industri yang
permukaan logamnya kontak langsung dengan elektrolit.
2.2 Dasar-Dasar Proteksi Katodik
Jika kita mengingat kembali sepintas mekanisme proses korosi dimana proteksi
katodik akan berfungsi menghentikan atau menguranginya. Bila suatu permukaan logam
berada dalam suatu elektrolit, air laut misalnya, maka kita akan dapat mengamati adanya
daerah-daerah yang mengalami aktivitas korosi disebut anodik, yang tidak disebut
katodik. Terjadinya hal seperti ini disebabkan oleh variasi kondisi permukaan logam
seperti adanya las-lasan, struktur mikro, distribusi unsur-unsur paduan, dan kemungkinan
variasi kondisi lingkungan.
Sistem tersebut di atas membentuk apa yang disebut sel korosi, dimana terjadi
suatu aliran listrik dari anoda ke katoda dalam elektrolit. Bila yang terkorosi baja, maka
reaksi korosi yang terjadi di anoda sebagai berikut:
Fe Fe2+ + 2e
(di larutan) (di logam)
Untuk mengimbangi muatan listrik dari sistem, di daerah katoda dan bersamaan dengan
reaksi tersebut di atas terjadi reaksi reduksi sebagai berikut:
2e + 2 H+ 2H H2
atau
2e + H2O + ½ O2 2(OH)-
Dari reaksi-reaksi tersebut diatas, hal-hal penting yang berkaitan dengan proteksi katodik
adalah:
(a) proses korosi adalah elektrokimia
(b) ada keseimbangan muatan listrik
(c) laju arus listrik dari anoda ke larutan sebanding dengan kecepatan korosi
Proteksi katodik tugasnya menghentikan arus korosi, yang prinsipnya dengan
mengalirkan arus listrik searah dalam elektrolit ke logam yang terkorosi. Proteksi katodik
ini dikatakan sempurna bila besarnya arus luar seimbang dengan arus korosi,
menghentikan reaksi anodik dan secara efektif membuat seluruh permukaan logam yang
diproteksi bersifat katodik. Dilihat dari sudut teori, konsep ini tampaknya memang
sederhana saja, tetapi dalam penerapan, biasanya dijumpai banyak kesukaran karena
situasi korosi yang kompleks.
Tingkat proteksi ditentukan oleh potensial logam terhadap elektrolit, bukan oleh
besarnya arus. Untuk baja, proteksi diperoleh bila potensialnya terhadap elektroda
pembanding kalomel jenuh lebih negatif dari -770 mV. Bila potensialnya kurang negatif
dari -770 mV berarti proteksi belum sempurna, dan bila lebih negatif dari -770 mV
proteksi dianggap sempurna.
2.3 Sistem Proteksi Katodik
Ditinjau dari sumber arus searah yang digunakan, sistem proteksi katodik dapat
dibedakan dalam dua jenis. Pertama adalah dengan anoda korban (sacrificial anode),
yaitu dengan jalan memasang logam yang sangat aktif (potensialnya jauh lebih negatif
dari logam yang dilindungi) pada logam yang diproteksi dengan konduktor terisolasi.
Logam-logam aktif yang biasa digunakan untuk memproteksi baja adalah paduan Mg, Al,
dan Zn, yang akan terkorosi.
Jenis kedua adalah sistem arus tandingan (impressed current), dimana digunakan
sumber arus listrik searah dari luar. Arus listrik ini dialirkan ke logam yang diproteksi
melalui anoda dan elektrolit, dimana anodanya boleh tak terkorosi. Persamaan dari kedua
sistem tersebut adalah sebagai berikut:
a. Anoda dan struktur yang diproteksi harus berada dalam elektrolit yang menyatu.
b. Diperlukan rangkaian listrik tertutup (lengkap), dimana arus proteksi mengalir
dari anoda, melalui elektrolit ke katoda, dan balik lagi ke anoda melalui logam
konduktor.
2.3.1 Sistem Anoda Korban
Penerapan praktis proteksi katodik dengan anoda tumbal
Pemasangan anoda-anoda tumbal pada struktur-struktur baik di lingkungan
laut maupun yang terkubur dalam tanah telah di praktekkan selama puluhan tahun
dan akan terus menjadi metode proteksi korosi yang sangat penting. Anoda tumbal
relative murah, mudah di pasang, dan , bila dibandingkan dengan metode arus
terpasang, metode ini dapat diterapkan ditempat-tempat yang tidak dilengkapi catu
daya. Keuntungan lainnya tentu saja adalah tidak diperlukannya peralatan listrik
yang mahal dan tidak adanya kemungkinan salah arah dalam pengaliran arus.
Metode anoda tumbal paling tepat untuk penerapan-penerapan skala kecil,
walaupun telah digunakan secara luas, pada struktur- struktur berukuran besar.
Meskipun demikian, untuk itu anoda- anoda harus sering diganti dan, kalau yang
dibutuhkan banyak sekali, struktur harus diberi tegangan ekstra.
Penggunaan anoda tumbal untuk melindungi lambung kapal kini kurang
popular dibanding metode arus terpasang; tetapi masih dijumpai pada kapal-kapal
kecil, Karena untuk kasus ini metode arus terpasang tidak ekonomis. Seng
merupakan bahan anoda yang paling umum, dan orang lebih suka
menggabungkannya dengan pelapisan cat. Anoda-anoda itu dilaskan atau dibautkan
ke dinding lambung kapal; serigkali dalam susunan yang cukup rapat pada bagian
buritan, karena bagian itulah yang paling membutuhkan perlindungan. Disini,
olakan hebat yang disebabkan oleh putaran baling-baling cenderung merusak
lapisan pelindung, dan selanjutnya dinding segera mengalami korosi benturan
(impingement corrosion).
Korosi peronggaan (cavitation corrosion) juga biasa dialami oleh bagian ini.
Di samping itu, komponen yang dipasang pada bagian buritan, seperti baling-
baling, misalnya, sering dibuat dari paduan bukan besi (umumnya paduan
tembaga); dan ini biasa menjadi katoda yang begitu aktifnya sehingga selain dengan
pengecatan bagian buritan juga perlu dilindungi dengan cara katodik. Anoda
mungkin juga dipasang pada bagian lunas kapal, serta dalam sistem mesin, yakni
pada bagian- bagian yang menerima masukan air laut.
Sistem ini sudah digunakan lebih dari 150 tahun. Untuk proteksi struktur
lepas pantai cara penerapannya direncanakan melalui tahap-tahap umum sebagai
berikut:
a. Luas permukaan struktur logam (dalam hal ini baja) yang tersingkap dalam air
laut atau dalam lumpur/dasar laut dihitung, kemudian arus proteksi yang
diperlukan diperkirakan.
Tabel 1. Perkiraan Arus Proteksi yang Diperlukan
Lokasi dan Kondisi LogamArus proteksi yang diperlukan,
(mA/m2)
Daerah Pasang
Baja telanjang 60-100
Baja dengan lapis lindung 20-50
Daerah terendam air laut
Baja telanjang 100-150
Baja dengan lapis lindung 40-80
Daerah Lumpur
Baja telanjang 15-25
Baja dengan lapis lindung 5 - 10
b. Jumlah berat anoda yang diperlukan untuk memberikan arus proteksi selama
jangka waktu perlindungan yang direncanakan dihitung atas dasar kapasitas
ampere-jam per kilogram anoda.
Tabel 2. Kapasitas Anoda Korban
Jenis Anoda
Potensial rangkaian terbuka terhadap Ag/AgCl Volt
Kapasitas Arus A.H/Kg
Al -1,1 2700Zn -1,05 780Mg -1,5 1230
c. Distribusi dari berat anoda ditetapkan atas dasar perhitungan atau pengalaman,
yang akan menghasilkan jumlah dan ukuran anoda yang diperlukan.
d. Penilaian akhir dilakukan untuk kemungkinan mengadakan perubahan angka-
angka yang diperoleh dari (b) dan (c), yaitu menyangkut perkiraan arus proteksi
yang diperlukan oleh struktur selama jangka waktu perlindungan yang
ditetapkan. Perlu diingat bahwa kemampuan anoda memberikan arus, makin
lama makin berkurang karena semakin habis.
Setelah anoda-anoda terpasang, tentu saja perlu dilakukan pemeriksaan
apakah diperoleh perlindungan sempurna seperti yang direncanakan.
2.3.2 Sistem Arus Tanding
Penerapan praktis proteksi katodik dengan arus terpasang
1) Di penghujung tahun 1920-an, pipa-pipa condenser di sebuah pembangkit
listrik di Inggris diketahui mengalami korosi sumuran. Untuk menanggulangi
hal tersebut, para ahli memutuskan menerapkan proteksi katodik arus searah
dengan besi tuang sebagai anoda. Sistem ini memperoleh arus dari sebuah
pembangkit d.c yang dialirkan ke dalam kotak air melalui sebuah kabel.
Masalah itu terpecahkan dengan memuaskan.Teknik serupa telah digunakan
untuk melindungi lambung kapal sejak awal 1950-an, walaupun tidak selalu
berhasil.
2) Percobaan yang dilakukan terhadap sebuah kapal perang Angkatan Laut Inggris,
HMS Blackwood, ternyata justru menimbulkan efek yang sangat memalukan.
Ketika itu ada dua sistem yang diterapkan, masing-masing untuk melindungi
salah satu sisi kapal. Sialnya, pada waktu pemasangan, penyambungan kabel ke
salah satu sistem terbalik. Akibatnya sisi kapal yang seharusnya terhindar dari
korosi malahan larut dengan cepat, sementara anoda yang terbuat dari besi tua
sendiri terlindung. Kesalahan ini baru disadari ketika kapal mulai mengalami
kebocoran yang serius.
Untuk menerapkan sistem arus tandingan memerlukan perencanaan yang
pada dasarnya tidak berbeda dengan anoda korban langkah-langkah utamanya adalah
sebagai berikut:
a.Luas permukaan yang akan diproteksi dihitung dan keperluan arus proteksi
diperkirakan.
b. Pemilihan bahan anoda yang akan digunakan, jumlah anoda dan distribusinya
pada struktur yang akan dilindungi, serta rapat arus yang diperkenankan
merupakan hal-hal yang saling berkaitan untuk pengambilan keputusan.
Perkembangan terakhir ini menunjukkan bahwa untuk proteksi katodik struktur
lepas pantai banyak digunakan anoda jenis bahan yang dilapisi platina, atau
mungkin juga paduan timbal.
c.Setelah ditentukan jenis anoda dan lokasi pemasangan, kemudian dilakukan
pemilihan sumber tenaga dan kabel antara sumber tenaga struktur anoda.
Proses perencanaan proteksi katodik dengan arus tandingan lebih sukar,
sehingga banyak keputusan pada umumnya diambil atas dasar intuisi dan
pengalaman. Misalnya mengenai anoda, kita dapat mempertimbangkan beberapa
alternatip sebagai berikut:
a. Penggunaan sedikit anoda dengan kapasitas arus besar. Biaya rendah, distribusi
arus jelek, ada over proteksi lokal.
b. Banyak anoda dengan kapasitas arus rendah. Distribusi arus baik, mahal, lebih
kompleks, terutama mengenai perkabelan.
c. Variasi (a) dan (b) tetapi dengan anoda yang mudah dilakukan penggantian.
Pemeliharaan mudah, lebih kompleks, lebih mahal.
d. Sedikit atau hanya satu sistem anoda dengan kapasitas arus sangat tinggi
dipasang jauh (remote) dari struktur.
Sumber tenaga pada umumnya adalah transformer rectifier yang fungsinya
menyediakan arus searah dengan tegangan rendah. Besarnya arus ditentukan oleh
keperluan arus seperti diperhitungkan, sedang tegangan ditentukan oleh tahanan
anoda ke air laut ditambah tahanan dari semua kabel yang dilewati arus, ditambah
lagi tegangan yang ada antara anoda dan katoda yang melawan aliran arus listrik.
Transformer-rectifier dapat diatur kerjanya dengan tangan (manual) atau
secara otomatis untuk menjaga agar potensial proteksi selalu dicapai. Yang
dikendalikan secara otomatis, atau potensiostatis, digunakan elektroda pembanding
yang dipasang secara tetap, dimana potensial baja/air laut diukur secara terus-
menerus dan pengendali otomatis selalu menjaga harga potensial tetap seperti yang
telah diatur.
2.3.3 Perbandingan Antara Sistem Anoda Korban dengan Sistem Arus Tandingan
Pemilihan sistem yang mana akan kita gunakan kadang-kadang mengalami
kesulitan, karena masing-masing sistem mempunyai keuntungan dan batasan. Yang
menentukan pemilihan ini adalah variabel struktur, lingkungan program instalasi, dan
yang penting adalah biaya yang tersedia.
Berikut ini diberikan beberapa keuntungan dan keterbatasan dari kedua sistem
proteksi katodik.
Sistem Anoda Korban
a. Perlengkapan dan material tidak mudah rusak.
b.Dapat memberikan perlindungan secara menyeluruh, karena dapat membagi arus
keseluruh struktur.
c. Umur dari sistem dapat ditentukan dengan perhitungan yang teliti.
d. Kecil kemungkinan terjadinya overproteksi dan perapuhan hidrogen.
e. Keluaran arus anoda mengatur sendiri.
f. Bila diperlukan tambahan anoda, pemasangan dalam air sukar dan mahal.
g. Anodanya berat, dan ini menambah berat struktur.
h. Keluaran arus umumnya rendah, karena itu diperlukan jumlah arus yang besar.
i. Pengelasan anoda ke struktur memerlukan keterampilan.
Sistem Arus Tanding
a. Keperluan arus dapat disediakan menurut kebutuhan.
b. Perlengkapan total tidak berat.
c. Penggantian anoda, kabel dan perlengkapan lain dalam air sukar, kecuali
digunakan peralatan khusus.
d. . Peralatan dapat rusak oleh kondisi lingkungan, sehingga umur guna menjadi
terbatas.
e. Peralatan biasanya baru ada setelah struktur dipasang, sehingga diperlukan
tambahan usaha proteksi sampai dengan pemasangan sistem. Tahun pertama
sangat kritis bila korosi lelah telah merupakan ancaman.
f. Distribusi arus yang merata sukar diperoleh.
g. Kemungkinan terjadi over proteksi yang dapat merusak lapis lindung.
Setelah kita memperhatikan keuntungan dan keterbatasan dari masing-masing
sistem, kita dapat menyimpulkan sebagai berikut:
a. Sistem anoda korban mempunyai kaitan antara biaya dan berat, makin besar
struktur makin berat anoda, tetapi sistem ini mempunyai keuntungan yaitu
kesempurnaan perlindungan bila perencaannya baik. Juga sistem ini tidak
tergantung tenaga listrik luar.
b. Sistem arus tandingan kurang memberikan jaminan proteksi merata. Akan tetapi
sistem ini relatip murah ditinjau dari ukuran dan berat. Masa depan sistem ini
sangat baik, bila keterbatasan-keterbatasan yang ada dapat diatasi.
Dari uraian diatas , rupanya suatu penerapan kombinasi dari keduanya akan
memberikan proteksi yang sempurna, misalnya, anoda korban digunakan untuk segera
memberikan perlindungan struktur sampai sekitar tiga tahun dan dalam waktu itu
dipasang juga sistem arus tandingan yang bekerja ototmatis, dengan disain dimana anoda
dapat diganti dengan mudah.
BAB III
APLIKASI
3.1 Penerapan Proteksi Katodik di Kondur Petroleum SA
Salah satu cara perlindungan korosi untuk logam yang berada dalam lingkungan air
laut adalah dengan metode Anoda korban (sacrificial anode method), metode ini banyak
dipakai karena secara komersial lebih menguntungkan. Lingkungan air laut adalah
lingkungan yang korosif untuk logam, anggapan ini didasarkan pada teori bahwa
resistivitas air laut yang sangat rendah (sekitar 25 ohm-cm ). Dalam memilih bahan anoda
korban sangat dipengaruhi oleh lingkungan tempat bahan yang akan dilakukan proteksi
katodik. Paduan seng adalah salah satu bahan anoda yang sering digunakan sebagai
anoda korban pada lingkungan air laut, hal ini dikarenakan anoda paduan seng cocok
untuk lingkungan air laut, sesuai dengan sifat-sifat yang dimiliki oleh anoda seng. Dalam
hal ini pihak Kondur sudah tepat dalam memilih bahan anoda yaitu dengan menggunakan
anoda paduan seng. Unjuk kerja anoda paduan seng sangat baik untuk lingkungan air
laut, jika dibandingkan dengan anoda paduan aluminium dan anoda paduan magnesium.
Akan tetapi dalam perancangan dan perhitungannya pihak Kondur masih perlu
mengadakan pengkajian ulang..
Hal ini dapat dilihat dari hasil perhitungan untuk menentukan jumlah anoda korban
yang dibutuhkan untuk melindungi pipa subsea selatan gas line sepanjang 1500 meter
selama lima tahun. Dari hasil perhitungan yang dilakukan oleh Kondur anoda paduan
seng yang dibutuhkan sebanyak 742 kg, sedangkan anoda paduan seng yang dihutuhkan
dengan menggunakan perhitungan dari literatur sebanyak 1175.6 kg sampai 1254 kg.
Perhitungan dengan menggunakan anoda paduan Aluminium membutuhkan anoda
sebanyak 339.6 kg sampai 362.3 kg dan perhitungan dengan menggunakan anoda paduan
magnesium membutuhkan anoda sebanyak 745.3 kg sampai 795.2 kg. Dari anoda paduan
seng yang direncanakan oleh Kondur dilakukan perhitungan kembali untuk menentukan
umur efektif anoda, dari hasil perhitungan didapatkan umur efektif anoda antara 2.9 tahun
sampai 3.2 tahun.
3.2 Penggunaan Fotovoltaik untuk Proteksi Katodik Pipa Bawah Tanah
Proteksi Katodik ialah suatu metoda elektrik untuk mencegah berlangsungnya
proses perkaratan atau yang biasa disebut Korosi pada struktur pipa bawah tanah. Metoda
ini telah digunakan secara luas dan menjadi sebuah perlengkapan wajib pada sistem
jaringan pipa transportasi minyak bumi dan gas alam. Proses Korosi tersebut dicegah
dengan jalan mengalirkan arus listrik searah secara terus menerus selama waktu
percobaan dari sebuah elektroda yang ditanam di dalam tanah ke struktur pipa yang akan
diproteksi. Korosi tidak berlansung selama arus tidak terputus, cukup, dan terdistribusi
dengan baik.
Sistem Proteksi Katodik yang digunakan berupa sistem arus tandingan (Impressed
Current System) yang mengambil catu daya dari panel surya sebagai pengganti
penyearah arus (rectifier). Konfigurasi paling dasar dari sistem daya fotovoltaik ialah
jajaran sel surya yang langsung dihubungkan dengan sistem proteksi katodik. Tetapi
dengan konfigurasi di atas, sistem proteksi hanya menerima energi radiasi surya ketika
cuaca sedang baik saja. Oleh karena itu, bila sistem memerlukan catu daya ketika cuaca
sedang tidak menguntungkan atau saat jajaran modul surya tidak mampu memenuhi
kebutuhan sistem, maka dipasanglah komponen baterai sebagai penyimpan energi.
Pada konfigurasi ini dipercobakan pula sebuah rangkaian pengatur anus untuk menjaga
seandainya arus yang dipasok terlalu besar melebihi arus proteksi yang diinginkan. Hasil
pengukuran terbagi atas 3 macam konfigurasi sistem jajaran sel surya yang dipercobakan.
Tujuan dari setiap konfigurasi yang dipercobakan ialah untuk melihat seberapa
besar kemampuan setiap konfigurasi sistem tersebut dalam memenuhi parameter-
parameter proteksi katodik, yaitu Tegangan Pipa-Ke-Tanah (Pipe-To-Soil Potential)
harus berada dibawah -0,850 Volt terhadap elektroda Cu/CuSO4 Sedangkan hasil terbaik
yang bisa diperoleh berupa nilai tegangan sebesar -0,867 Volt terhadap elektroda
Cu/CuSO4 dan -0,871 Volt terhadap elektroda Cu/CuSO4.
3.3 Peningkatan Efektivitas Proteksi Katodik Struktur Beton Bertulang di Daerah
Pantai
Beton bertulang merupakan suatu konstruksi baja dalam beton. Apabila suatu
struktur beton bertulang kualitas rendah berada di lingkungan rawan korosi, maka akan
memiliki umur pemakaian pendek. Agar beton bertulang kualitas rendah di daerah rawan
korosi memiliki umur pemakaian yang lebih lama, maka perlu dilakukan suatu cara
perlindungan korosi pada tulangannya. Proteksi katodik merupakan salah satu teknik
terbaik yang diketahui dan paling sering digunakan dalam perlindungan korosi baja pada
beton bertulang. Namun, selama ini masih terdapat beberapa masalah dalam penerapan
proteksi katodik pada struktur bangunan beton bertulang, terutama pada beton berkualitas
rendah di lingkungan rawan korosi. Untuk mengatasi berbagai masalah yang telah
ditemui, maka dilakukan penelitian sebagai upaya dalam peningkatan efektifitas proteksi
katodik.
3.4. Pengaruh Arus Berlebih pada Proteksi Katodik terhadap Kekuatan Lekatan
Baja Tulangan dan Beton
Proteksi katodik dengan rapat arus konstan, berdasarkan luas permukaan baja
tulangan, diberikan pada benda uji selama 5 bulan. Campuran klorida sebesar 1.5% dan
3,0% dari berat semen ditambahkan dalam campuran beton dalam bentuk CaClz untuk
menganalisis pengaruh CaCl2 dan konsentrasi klorida terhadap kekuatan lekatan baja
tulangan dan beton ketika arus proteksi katodik diberikan. Metode pengujian kekuatan
lekatan kantilever digunakan dalam pengujian ini untuk menjamin perilaku tegangan
lekatan yang sama seperti dalam elemen balok lentur. Kekuatan lekatan yang yang
dihasilkan dari benda uji yang diproteksi katodik dibandingkan dengan benda uji kontrol
yang sama komposisinya. Dalam penelitian didapatkan bahwa arus berlebih yang
mengalir ke baja tulang menyebabkan terjadinya penurunan kekuatan lekatan antara baja
tulangan dan beton. Penurunan kekuatan lekatan pada beton normal ( tanpa campuran
CaC12 ) sebesar 4.33%, 9.63 %, 13.29 %, dan 25.93 % berturut-turut untuk besar rapat
arus 40, 200, 500, dan 1000 mA/m2. Pada benda uji dengan campuran CaCI2 sebesar 1.5
% terjadi peningkatan kekuatan lekatan hingga 108 °,% untuk rapat arus proteksi. tetapi
bila untuk rapat arus berlebih terjadi penurunan hingga -5.2 %. Hasil pengujian SEM-
EDS menunjukkan suatu akumulasi yang signifikan dari Na dan K serta berkurangnya
klorida di sekitar baja tulangan. Pembentukan Na dan K pada antarmuka baja tulangan
dan beton menyebabkan terjadinya pelunakan pada beton yang menghasilkan penurunan
kekuatan lekan antara baja tulangan dan beton.
3.5 Perancangan Ulang Sistem Proteksi Katodik Metode Arus Paksa pada
Lambung Kapal OHBC 45000 dwt
Korosi terjadi hampir pada semua peralatan logam. Korosi merupakan proses
perusakan material akibat reaksi antara logam dan lingkungannya, mengakibatkan
kerugian yang besar bagi manusia antara lain timbul kebocoran, pencemaran, dll. Korosi
juga dapat terjadi pada kapal laut, karena pengaruh kondisi air laut seperti tingkat
salinitas yang cukup tinggi, kadar oksigen terlarut, kadar karbondioksida dan keberadaan
mikro organisme. Untuk itu diperlukan perlindungan yang tepat terhadap korosi yang
mungkin terjadi pada kapal laut. Salah satu metode perlindungan terhadap korosi yang
dapat diakukan adalah sistem proteksi katodik metode arus paksa (ICCP). Disini
dilakukan perencanaan ulang sistem proteksi katodik arus paksa pada kapal OHBC 45000
dengan melakukan perhitungan ulang terhadap luasan yang dilindungi, arus proteksi,
jenis dan anoda, kabel, kapasitas rectifier. Metode perhitungan sistem proteksi katodik
arus paksa ini didasarkan atas Diagram Pourbaix. Dalam perancangan ulang kapal OHBC
45000, luasan lambung yang dilindungi sebesar 8800 m2, arus proteksi yang dibutuhkan
400 A, anoda titanium dengan kapasitas 110 A, kabel yang digunakan memiliki resitifitas
sebesar 423 microhms/m, kapasitas rectifier 440 V 400 A, dan elektroda Zn sebagai sel
acuannya.
3.6 Aspek On-Bottom Stability dan Proteksi Katodik pada Perancangan Sistem
Perpipaan Bawah Laut
Submarine pipeline system atau yang dikenal dengan istilah sistem
perpipaan bawah laut, merupakan salah satu bangunan laut yang berfungsi
sebagai media transportasi minyak dan gas dari sumur-sumur pengeboran ke
tempat penyimpanan atau pengolahan. Sebagai media transportasi, sistem
perpipaan bawah laut merupakan sarana yang sangat vital dalam kegiatan
produksi di industri minyak dan gas. Kerusakan ataupun kegagalan yang terjadi
pada sistem perpipaan dapat menimbulkan dampak yang serius seperti
berhentinya kegiatan produksi, ancaman keselamatan dan kerusakan lingkungan
hidup. Oleh karena itu, dalam merancang suatu sistem perpipaan bawah laut
diperlukan analisis yang menyeluruh dari berbagai aspek.
Disini aspek on-bottom stability dianalisis dan proteksi
katodik pada perancangan sistem perpipaan bawah laut. Dengan studi kasus
sistem perpipaan bawah laut milik TOTAL E&P INDONESIE yang
menghubungkan sumur pengeboran SWP E dan terminal proses di Senipah, lepas
pantai Kalimantan Timur. Analisis on-bottom stability bertujuan untuk
mengetahui kestabilan pipeline dibawah laut terhadap gaya-gaya luar yang
bekerja, yaitu gaya-gaya hidrodinamika berupa gaya angkat, gaya tahan dan gaya
inersia dan mengetahui kestabilan pipeline terhadap daya dukung tanah di dasar
laut. Sedangkan analisis aspek proteksi katodik bertujuan untuk mengetahui
parameter-parameter yang berpengaruh dalam perancangan sistem proteksi
katodik dan mengetahui sistem proteksi yang akan digunakan untuk melindungi
pipeline terhadap korosi. Disamping melakukan analisis proteksi katodik, disini
dirancang program perhitungan proteksi katodik metoda arus
tanding.
3.7. Pembuatan Anoda Karbon untuk Proteksi Katodik Berbasis Alumunium
Kerusakan akibat korosi pada struktur baja di bawah permukaan air maupun tanah
dapat disebabkan oleh lingkungan yang korosif serta ketahanan terhadap korosi
( Corrosion resistance ) dari logam yang rendah. Untuk memperpanjang usia pakai
struktur baja di bawah permukaan air maupun tanah maka digunakan sistem proteksi
katodik menggunakan anoda korban. Pada penelitian ini akan dilakukan pembuatan
anoda Al dengan komposisi tertentu yang bervariasi guna mendapatkan anoda yang
memproteksi struktur baja. Anoda aluminium banyak digunakan sebagai anoda korban di
laut. Metoda penelitian yang dilakukan adalah dengan mempelajari teknik melting
( pencairan ) dan teknik alloying ( pemaduan ) dalam pembuatan anoda Al serta diikuti
dengan serangkaian pengujian metalografi, fisik dan efisiensi arus terhadap variasi
komposisi yang dibuat. Dari pengujian yang dilakukan hasil yang terbaik diperlihatkan
oleh anoda no. 2 untuk paduan Al-Zn-In dimana efisiensinya sebesar 80.1 %, Kapasitas
arus sebesar 2386 A.J/Kg dan Laju konsumsi 4.012 Kg/A.th sedangkan untuk paduan
Al-Zn-Sn ditujukan oleh anoda no. 5 dengan efesiensi arus sebesar 72 %, kapasitas
arus sebesar 2155 Ah/Kg dan laju konsumsi sebesar 4.839 Kg/A.th.
3.8 Proteksi Aktodik terhadap Batang Baja pada Dek Jembatan Beton
Beberapa dek jembatan yang terbuat dari beton, baik yang terlapisi oleh aspal atau
tidak, dapat bersifat tidak aman. Hal ini ditunjukkan oleh surface spalling pada beton.
Jika dipelajari labih jauh, pada dek juga terjadi internal delamination. Suface spalling dan
internal delamination tersebut disebabkan oleh korosi yang terjadi pada batang baja
penguat yang tertanam didalam beton. Ketika batang baja tersebut terkorosi, produk
korosi yang terbentuk akan mengambil tempat lebih banyak daripada logam dasarnya dan
akan terjadi pengambilan atau penggunaan tekanan yang ada di dalam beton. Ketika
tekanan suatu beton melebihi daya rentangnya (Tensile strength), maka akan terjadi
surface spalling dan internal delamanation.
Pada keadaan normal, suatu beton memiliki range pH antara 12,5 hingga 12,8 dan
batang baja di dalamnya dalam keadaan pasif. Jika jembatan tersebut terletak di suatu
daerah yang bersalju, biasanya diberi klorida untuk menghilangkan kristal-kristal es dari
permukaan beton jembatan. Larutan klorida akan memasuki/meresap ke dalam beton
sehingga akan menurunkan pH beton menjadi sekitar 11,5 sehingga batang baja di dalam
beton tidak lagi dalam keadaan pasif. Oleh karena keadaan tersebut, peristiwa korosi
mulai terjadi. Untuk mencegah kerusakan lebih lanjut, maka ion klorida harus
dihilangkan dari dek jembatan, atau jika memang ion klorida tersebut sudah tidak dapat
dihilangkan, maka untuk mencegah terjadinya korosi dapat dilakuakan dengan cara lain,
yaitu salah satunya dengan cara proteksi katodik.
Proteksi katodik merupakan suatu metode yang telah digunakan selama beberapa
tahun untuk mencegah korosi pada suatu bahan (logam) yang bersifat korosif. Metode
proteksi katodik ini pertama kali digunakan pada jembatan San Mateo Bridge di San
Fransisco Bay, dimana tulang penguat beton tersebut terbuat dari baja. Selain itu, proteksi
katodik juga diterapkan pada jembatan Sly Park Bridge di Sacramento, California. Kedua
penerapan metode proteksi katodik tersebut dilakukan oleh R.F. Stratfull. Hasilnya,
penerapan metoda tersebut sukses sehingga metode ini dipelajari lebih lanjut untuk
dikembangkan. Proteksi katodik mencegah reaksi korosi dengan memberikan arus listrik
aliran searah pada logam yang akan dilindungi, sehingga semua titik pada permukaan
logam terpolarisasi menjadi lebih anodik
3.9 Analisa Pengaruh Korosivitas terhadap Coating Pipa Transmisi Gas
Kegiatan studi ini dititik beratkan pada penelitian yang ditujukan untuk mengetahui
pengaruh tingkat korosivitas tanah terhadap kualitas penerapan coating pada sistem pipa
transmisi guna mendapatkan nilai tambah pada sistem pengoperasian dan perawatan,
perencanaan standar implementasi coating yang tepat dan benar, memberikan
rekomendasi sistem monitoring pipa transmisi yang tepat dan efisien.
Keberhasilan coating pada pipa transmisi sangat ditentukan oleh perlakuan awal
mekanis (surface treatment) pada material pipa sebelum penerapannya, disamping faktor
lingkungan juga dapat mempengaruhi kekuatannya. Untuk mengetahui secara pengaruh
korosivitas tanah terhadap performance coating ini maka perlu dilakukan dua pendekatan
sinergis yaitu pengukuran, pengkajian serta analisis di lapangan dan perlakuan analisis di
laboratorium. Konsep dasar penerapan coating sebagai salah satu metode untuk
mengontrol korosi adalah memisahkan logam dengan lingkungan.
Kehandalan kinerja coating dipengaruhi oleh faktor yaitu kualitas bahan coating,
kualitas penerapannya, kualitas inspeksi dan kualitas program koreksi perbaikan coating.
Disamping faktor tersebut, kerusakan coating dapat terjadi setelah pipa dipasang,
diantaranya adalah faktor yang diakibatkan oleh kegiatan pihak ketiga (Third Party
Damage), pengaruh lingkungan sekitar pipa, dimakan umur, dan cathodic disbonding
yang disebabkan oleh over proteksi dari sistem proteksi katodik.
Dari hasil pengukuran laboratorium diketahui bahwa logam yang diukur pada tanah
sawah (yang berair) akan cepat terkorosi dibandingkan dengan logam di tanah kering.
Pada suplai arus listrik 1.5 mAmpere, logam tersebut bila hanya dicoating dengan
Buttrubber + PVC, akan mulai terkorosi dengan valtase pengukuran berkisar antara – 720
s/d 730 mVolt Cu/CuSO4, yang lebih rendah dengan potensial proteksi sekitar – 850
mVolt.
Kerusakan coating pada sistem konstruksi yang telah dilengkapi dengan proteksi
katodik umumnya disebabkan oleh overproteksi dengan mensuplai arus yang berlebih.
Contoh gambar dimana proteksi katodik biasa dilakukan
1) Instalasi Minyak Lepas Pantai
2) Kapal Laut
3)Sistem Perpipaan Bawah Tanah
