Post on 06-Jul-2018
transcript
8/17/2019 9. Catodic Protection
1/54
BAKONKOR
CATHODIC
PROTECTION
8/17/2019 9. Catodic Protection
2/54
PERKENALAN
Hand out ini mendiskripsikan prinsip dasardari proteksi katodik. daerah yangdigunakan dan faktor umum yangdipertimbangkan dalam pemilihan dandesign suatu system. buku panduan iniberisi pengenalan umum dan data tekniksederhana pada katodik sederhana. sejauh
ini panduan dan informasi diperoleh dariorganisasi yang terdaftar dalam bagian 1!berbagai independen dan konsultankomersil dan penyuplai produk
8/17/2019 9. Catodic Protection
3/54
"E#ARAH
laporan pertama yang menggunakanproteksi katodik adalah diberikankepada "ir Humphrey $a%y pada
tahun 1&'. $a%y menyarankan untukmen(ari Royal na%y dalam in%estigasikorosi untuk di in%estigasi mengenai
korosi lampiran tembaga yangdigunakan untuk melindungi a)akkapal.
8/17/2019 9. Catodic Protection
4/54
$a%y menemukan bah)a dia dapat melindungitembaga di air laut dengan menambahkan besi! *n!atau tin. $a%y menyebutnya ini perlindungankatodik. +ni dapat berkembang dengan (epat karena
dengan melindungi tembaga akan memperlambatproses korosi. Perkembangan proteksi katodik telahdibuat di amerika serikat pada tahun 1,-.metodeini digunakan untuk peralatan mengekspansi minyak
dan industri gas alam. /ang mana ini dapatmendatangkan keuntungan dari kegunaanmenggunakan thin )alled steel pipe untuk transmisiba)ah tanah.
8/17/2019 9. Catodic Protection
5/54
$i inggris pada tekanan rendah! thi(ker )alled (astiron pipe digunakan dengan luas. Proteksi katodikdiaplikasikan sejak a)al 1,. Penggunaan proteksikatodik meningkat pada )aktu sekarang. Proteksi
katodik ini sukses digunakan dari tahun 1,'karena telah memproteksi sekitar 1 mili)artime fuel line net)ork. 0etode ini sekarangsudah digunakan pada ruang lingkup yang luas
pada fasilitas yang tenggelam atau terpendam daninfrastruktur. "ebagaimana meperkuat stuktur(on(rete! untuk memberikan kontrol korosi.
8/17/2019 9. Catodic Protection
6/54
THE PRINCIPLES OFCATHODIC PROTECTION
8/17/2019 9. Catodic Protection
7/54
KOROSI
Logam yang telah diekstraksi dari bijih utamalogam oksida atau radikal bebas lainnya2 memilikike(enderungan alami untuk kembali ke kondisiakibat aksi oksigen dan air. Keadaan ini disebutkorosi dan (ontoh yang paling umum adalah karatdari baja.
Korosi adalah proses elektro3kimia yangmelibatkan arus listrik pada skala mikro ataumakro. Perubahan dari logam ke bentuk gabungan
terjadi karena reaksi 4anodik45 0 6 07 7 e3
metal2 soluble salt2 ele(tron2
8ontoh umumnya adalah5
9e 6 9e77 7 'e3
8/17/2019 9. Catodic Protection
8/54
REAKSI KATODIK
Reaksi ini menghasilkan elektron bebas !angle"as #ari s$at$ logam ke tem"at lain "a#a"erm$kaan logam %kato#a& #imana it$#ig$nakan oleh reaksi kato#ik' Dalam lar$tan
asam reaksi kato#ik a#alah( )H* * )e+ ,
H)
%h!#rogen ions in sol$tion&
%gas&Dalam lar$tan netral reaksi kato#ik melibatkan"engg$naan oksigen terlar$t #alam lar$tan(
O) * )H)O * -e+ ,
-OH+
8/17/2019 9. Catodic Protection
9/54
'0 6 '077 7 -e :' 7 'H': 7 -e 6 -:H
Ele(tron e32 ;o) in metal
8/17/2019 9. Catodic Protection
10/54
PROSES KOROSI
Anoda dan katoda dalam proses korosi terdapatpada dua logam yang berbeda dihubungkan bersamamembentuk bimetali( (ouple! atau! seperti karat padabaja! mereka mungkin dekat bersama3sama pada
permukaan logam yang sama.Proses korosi pada a)alnya disebabkan oleh5
Perbedaan pada potensial alami gal%anik bimetal2pasangan. Hal ini dikarenakan %ariasi metal pada
berbagai titik di permukaan. Perbedaan lokal dari lingkungan! seperti %ariasi
dalam pasokan oksigen di permukaan daerah yangkaya oksigen menjadi katoda dan daerah yang
sedikit oksigen menjadi anoda2.
8/17/2019 9. Catodic Protection
11/54
PRINSIP PERLIND0N1ANKATODIK
Prinsip perlindungan katodik adalahmenghubungkan anoda eksternal ke logam yangakan dilindungi dan melepaskan arus listrik $8!sehingga semua bidang permukaan logam menjadi
katodik. Hal tersebut yang menyebabkan tidaktimbulnya korosi.
Anoda eksternal merupakan anoda gal%anik!dimana ini adalah akibat dari perbedaan potensial
antara dua logam. $alam istilah elektro3kimia!potensial listrik antara logam dan larutan elektrolityang berada dalam kontak dibuat lebih negatif!dengan (ara diisi oleh elektron negatif.
$alam diskusi berikut! diasumsikan bah)a logam
8/17/2019 9. Catodic Protection
12/54
Keuntungan utama dari perlindungankatoda dari semua bentuk danmetode treatment anti3korosi adalah!(ara ini bisa diaplikasikan dengansederhana dengan hanya menjagadan mera)at sebuah arus $8 saja!
juga keefekti=N?AN $AN KE?=NAAN$AR+ PERL+N$=N?AN KA>:$A
8/17/2019 9. Catodic Protection
13/54
Perlindungan katoda biasadiaplikasikan ke struktur bagian yangsudah terlapisi (oated2! untuk
membuat membuat sebuah kontrolkorosi di area yang berkemungkinanlapisan tersebut bisa rusak. 8ara ini
juga bisa diaplikasikan ke struktur yangsudah ada sebelumnya sehingga bisamemperpanjang uur penggunaan.
8/17/2019 9. Catodic Protection
14/54
=ntuk penetapan dalam menggunakanperlindungan katod! pada a)alnya akanmenghindari kebutuhan untukmenyediakan @(orrosion allo)an(e ke
bagiuan yang tipis dari sebuah strukturyang mungkin membutuhkan harga yangmahal untuk membangunnya. Biasanya!(ara ini digunakan untuk menghasilkan
keamanan dimana! sebuah kebo(oranke(ilpun tidak boleh ditoleransi untukalasan keselamatan ataupun lingkungan.
8/17/2019 9. Catodic Protection
15/54
Perlindungan katoda pada prinsipnyadapat diaplikasikan ke berbagai strukturmetal yang berkontak dengan bulk
elektrilite. $alam pelaksanaannyakegunaan utamanya yaitu untuk menjagastruktur besi yang dikubur dalm tanahataupun yang dibenamkan di dalam air.
8ara atau metode perlindungan katodaini tidak dapat digunakan untukmen(egah korosi pada atmos
8/17/2019 9. Catodic Protection
16/54
"truktur yang biasanya dilindungi olehpelindung katoda! yaitu pada bagianluar dari5
Pipa Lambung kapal >angki basa
#et dan bangunan pelabuhan Lembaran besi Bangunan lepas pantai! atau yang
berhubungan dengan laut.
8/17/2019 9. Catodic Protection
17/54
"edangkan pada bagian dalam juga dapat digunakan! sepertipada5
Pipa berdiameter lebar >angki kapal
"torage tank minyak atau air2
"istem sirkulasi air
8/17/2019 9. Catodic Protection
18/54
Akan tetapi apabila sebuah internalanoda jarang menyebarkanperlindungan untuk jarak lebih dari
dari ' sampai diameter pipa!metode ini tidak dapat digunakanuntuk perlindungan pipa berkaliber
ke(il.
8/17/2019 9. Catodic Protection
19/54
Perlindungan katoda diaplikasikanuntuk mengontrol dari besi yangdigunakan di berbagai bangunan.
Perlindungan katode dapatdiaplikasikan ke alloy perunggu! disistem perairan atau kabel. Ke(uali kealluminiumalloy! dimana energipotensialnya sulit unutk di kendalikan.
8/17/2019 9. Catodic Protection
20/54
"/ARA> =>A0A =N>=K PERL+N$=N?AN KA>:$+K
8iri utama dari perlindungan katodik pada logam adalah dilapisi olehsebuah elektrolit pengkonduksi. $ua sistem seperti diba)ah ini 5
"istem gal%ani memerlukan 5
Anoda dikorbankan
0engelas langsung pada struktur atau sebuah konduktor dihubungkan
pada anode pada struktur >erlindungi dan ketahanan minimum hubungan antara konduktor dan
struktur! dan antara konduktor dan anoda
"istem penanaman3arus memerlukan5
Anoda inert selubung dimana terhubung bersama seringkali di sebuahbackfll! yang disebut CgroundbedD
"ebuah sumber daya $8
>erisolasi se(ara elektrik! ketahanan minimum! dan melindungikonduktor antara anoda dan sumber daya
0engamankan dan ketahanan koneksi minimum antara sumber dayadan struktur
8/17/2019 9. Catodic Protection
21/54
Pada kedua kasus! dasar desainnyayang diputuskan harus dibuat untukmemilih tipe dari sistem dan yang
paling sesuai dari anoda yang tepatuntuk sistem. "elain itu penentuan dariukuran dan jumlah dari po)er sour(es
atau anoda yang dikorbankan sesuaidengan sistem.
8/17/2019 9. Catodic Protection
22/54
"yarat lain adalah keekonomisan dan (ara yang sesuai dengansistem. Kontinuitas elektrik. Ketahanan dari konduktor struktur harus
memperke(il terjadinya drop daya dari arus kembali pada proteksiyang melalui struktur.
8oating. Lapisan pelindung yang dibuat pada struktur dapatmengurangi arus yang terjadi pada perlindungan katodik. 9ungsidari kesesuaian pelapisan dapat meningkatkan keefektifansebaran arus proteksi katodik. Kombinasi pelapisan danperlindungan katodik telah bannyak diaplikasikan denganpertingbangan keekonomisan. Pelapisan ideal adalah yangmemiliki ketahanan yang tinggi tehadap elektrik yang tinggi dansemakin lama semakin berikatan kuatt dengan permukaan yangdilindunginya.fungsi lain dari pelapisan ini adalah stabilnyaketahanan terhadap abrasi! dan kesesuaian dengan lingkunganyang alkali yang dibuat atau ditingkatkan lagi oleh perlindungan
katodik.
8/17/2019 9. Catodic Protection
23/54
+solasi struktur. "eringkali digunakan untuk membatasipenyebaran perlindungan proteksi. =ntuk perpipaan dantanki! dapat diperoleh dengan memasukkan isolasi elektrikmonolitik yang bergabung dengan struktur. Peralatan
untuk mengisolasi ujung pipa biasanya memerlukanpera)atan regular. Polarisasi (ell yang membatasi arus $8daya rendah pada proteksi katodik! tetapi dapat dile)atiarus A8 daya tinggi! dapat digunakan untuk mengisolasiketahanan rendah sistem bumidari pelapisan proteksi
struktur. tes. Penting untuk menentukan lokasi dari fasilitas tes! test
station! alat monitoring proteksi! setengah (ell permanendan (ara bagaimana mendapatkan data se(ara rutin.
8/17/2019 9. Catodic Protection
24/54
PERTI2BAN1AN A3AL
0odi
8/17/2019 9. Catodic Protection
25/54
Biasanya dilakukan sur%ei sebelum membuat desain.
"ur%ei ini biasanya dikombinasikan dengan studi untukmenetapkan pertimbangan ekonomi untuk proposal antikorosi yang direkomendasikan ketika data utama yangdibutuhkan untuk desain se(ara kimia dan
8/17/2019 9. Catodic Protection
26/54
$esain dari sistem proteksi katoda untuk
struktur yang baru akan memasukkanperhitungan5
permintaan arus
resistensi terhadap bumi dari anoda kuantitas dan lokasi anoda atau sistem
anoda
kebutuhan suplai listrik fasilitas tes dan monitoring
"pesi
8/17/2019 9. Catodic Protection
27/54
Pada kasus saluran pipa onshore danstruktur lainnya! negosiasi denganpemilik tanah! pengesahan publik!atau hal3hal yang berkepentingan
lainnya! untuk bergerak dan pergi darigroundbed! trayek kabel! transformer3re(ti
8/17/2019 9. Catodic Protection
28/54
$alam prakteknya! struktur untuk potensi elektrolitdiukur dengan menggunakan standart setengah3selelektroda referensi2.
0isalnya! kriteria perlindungan yang umum digunakan
untuk baja dalam elektrolit aerobik pH hampir netraladalah nilai negatif sebesar minus & m.
Apabiila terkena pengurangan sulfate bakteri! bajaakan memerlukan potensial lebih negatif sebesar
minus , m. Kedua nilai3nilai sehubungan dengan sel setengah
tembaga F tembaga sulfat.
POTENTIAL LE4EL ANDDISTRIB0TION
8/17/2019 9. Catodic Protection
29/54
Potential le5el an# #istrib$tion
3G +dealnya! untuk men(apai tingkat akurasiyang tinggi dan dalam rangka untuk
meminimalkan kesalahan pengukuran! selsetengah harus sangat dekat denganpermukaan di mana potensi yang diukur.
3G Nilai3nilai potensial diukur pada strukturkatodik akan tergantung pada reaksi anodik
dan katodik! geometri struktur! danhambatan listrik internal.
8/17/2019 9. Catodic Protection
30/54
Potential le5el an# #istrib$tion
3G Namun! pemberian lapisan pelindungakan memiliki pengaruh terbesar padapotensi arus appllied diberikan.
3G Potensi umumnya akan paling negatifpada titik terdekat dengan anoda ataugroundbed dan! untuk jaringan pipa! akan
melemahkan terhadap potensial korosi alamisebagai jarak dari kenaikan anoda ataugroundbed.
8/17/2019 9. Catodic Protection
31/54
Potential le5el an# #istrib$tion
3G 8ontoh redaman potensial adalah bah)a!
dalam kasus sistem tenaga3terkesan!instalasi katodik proteksi tunggal dapatmenyediakan perlindungan katodik untuksebanyak 1 km dari pipa sangat baikdilapisi! sedangkan untuk ukuran yang samatelanjang un(oated2 pipa mungkin perlu
untuk memiliki instalasi di hanya ' kminter%al.
8/17/2019 9. Catodic Protection
32/54
Pada tahap desain skemaperlindungan katodik! keputusanharus dibuat mengenai apakahskema tersebut akan menjadi
sistem arus gal%anik atauterbaru saat ini. dalam keadaantertentu! penggunaan kedua jenis sistem mungkin (o(ok!tetapi diperlukan pera)atanuntuk menghindari interaksiantara mereka.
Pemilihan desain
8/17/2019 9. Catodic Protection
33/54
"istem gal%anik memiliki keuntungan5 "ederhana untuk menginstalnya
>idak tergantung dari sumber tenaga
listrik eksternal 8o(ok untuk perlindungan lokal
Kurang baik untuk menyebabkan
interaksi pada struktur yang
AKIBAT KENAIKAN POTENSIAL
8/17/2019 9. Catodic Protection
34/54
Arus dari anoda biasanya menjadi tidakterkontrol! sehingga perubahan struktur!seperti kerusakan lapisan! yang
menyebabkan peningkatan dalamperlindungan! mungkin memerlukaninstalasi anoda lebih lanjut untukmempertahankan perlindungan.
AKIBAT KENAIKAN POTENSIALANTARA KED0A LO1A2
8/17/2019 9. Catodic Protection
35/54
+N">ALA"+ PERL+N$=N?AN
+nstalasi saat ini memiliki keuntungan 5
0ampu suply arus yang relatif besar
0ampu memberikan tegangan tinggid( sampai 2
0ampu memberikan output yang;eksibel yang dapat mengakomodasi
perubahan! dan penambahan! strukturdiproteksi
8/17/2019 9. Catodic Protection
36/54
Ada keterbatasan tertentu untuk penggunaan perlindungan katoda. Potensial
negatif yang berlebihan dapat menyebabkan percepatan korosi dari
struktur timah dan aluminium dikarenakan lingkungan alkaline terbentuk
di katoda. Kondisi alkaline ini juga dapat merusak sistem pelapisan
tertentu, dan dapat menyebabkan hilangnya adhesi lapisan. evolusi
hidrogen pada permukaan katoda, pada baja berkekuatan tinggi,
menghasilkan penggetasan (embrittlement ) hidrogen dari baja, dengan
hilangnya kekuatan baja. Pada beberapa baja berkekuatan tinggi, ini dapat
mengakibatkan kegagalan (catastrophic failures). Hal ini juga dapat
menyebabkan pemutusan ikatan (disbondment ) lapisan, lapisan kemudian
akan bertindak sebagai pelindung pembatas ke arus proteksi katodik.
PR:BLE0 >: BE A:+$E$
8/17/2019 9. Catodic Protection
37/54
Pertimbangan juga harus diberikan untuk menanggulangi bahaya
yang dibentuk oleh pengenalan dari arus listrik ke dalam suatu
struktur yang terletak di area berbahaya. Pada umumnya, sistem
anoda yang menjadi korban tidak menimbulkan masalah, karena
mereka mengatur dirinya sendiri ( self-regulating ) dan sering
dianggap sebagai sistem yang dapat fit and forget!. "agaimana
pun sistem harus diperiksa secara berkala untuk memastikan
kemampuan men#supply perlindungan lanjutan.
8/17/2019 9. Catodic Protection
38/54
$etiap struktur sekunder yang berada dalamelektrolit yang sama dapat menerima dan
mengeluarkan arus langsung proteksi katoda
dengan bertindak sebagai jalur resistansi rendah
alternatif (interaksi).
Korosi akan dipercepat pada struktur sekunder pada
setiap titik dimana arus dikeluarkan ke elektrolit.
%enomena ini disebut &stray current corrosion&.
8/17/2019 9. Catodic Protection
39/54
'nteraksi dapat terjadi, misalnya, pada kapal
yang tertambat di samping dermaga, jetty
terlindung secara katodic, atau pada pipaatau logam#berselubung kabel yang dapat
meleati pipa yang terlindungi secara
katodic.
8/17/2019 9. Catodic Protection
40/54
'nteraksi dapat diminimalkan dengan desain yang
cermat dari sistem proteksi katodik. $ecara
khusus, dengan desain dari skema untuk
beroperasi pada rapat (density) arus serendah
mungkin dan dengan mempertahankan pemisahan
yang baik antara struktur yang dilindungi dan
struktur sekunder, dan antara groundbeds atau
anoda dan struktur sekunder.
8/17/2019 9. Catodic Protection
41/54
'ni adalah keuntungan dari skema anoda yang
menjadi korban baha mereka tidak rentan
terhadap masalah interaksi yang parah dan
oleh karena itu mereka sering untuk
perlindungan di lokasi padat dan kompleks.
8/17/2019 9. Catodic Protection
42/54
etode dan prosedur yang tersedia untuk
mengatasi interaksi, dan pengujian harus
dilakukan di hadapan pihak yang tertarik,
sehingga pilihan tindakan perbaikan dapat
disepakati, jika dan ketika batas penerimaan
dari interaksi terlampaui.
8/17/2019 9. Catodic Protection
43/54
"alah satu paduan anode gal%anikyang
biasa digunakan adalah magnesium!selain itu ada juga *in(! keduanyadigunakan sebagai material anoda
untuk sistem perlindungan katodikpaduan anode gal%anik
/PE" :9 E=+P0EN> 8A>H:$+8 PR:>E8>+:
8/17/2019 9. Catodic Protection
44/54
AN:$A 0A?NE"+=0
Ada dua komposisi anoda magnesium yang seringdigunakan! yaitu standard alloy dan Chigh potentialDalloy. Laju konsumsi teoritis dari magnesium adalah1 AhrFlb atau &.& lbsFAyr. e
8/17/2019 9. Catodic Protection
45/54
AN:$A +N8
>erdapat dua komposisi anoda *in( yangsering digunakan!yaitu standard alloy *in( anode untuk penggunaan di air ta)ardan tanah! dan yang lainnya adalah sea)ater alloy untukpenggunaan di air laut. Laju konsumsi teoritis anoda *in(adalan 'M! lbsFAyr atau Mh AhrFlb. E
8/17/2019 9. Catodic Protection
46/54
anoda dapat dihubungkan ke strukturdengan (ara mengisolasi! biasanyaberupa tembaga! seperti onshore dan
oshore untuk saluran pipa.
8/17/2019 9. Catodic Protection
47/54
(ampuran oksida logam 00:2 anodamenjadi semakin populer untuk semualingkungan karena termasuk mekanikyang baik! karakteristik listriknya baikdan ukurannya (ompa(t.
8/17/2019 9. Catodic Protection
48/54
=ntuk aplikasi air laut! anoda 00:bekerja dengan baik seperti halnyasilikon besi (or yang berpaduan
dengan kromium. Anoda lainnya terdiridari paduan timbal dan Platiumterbentuk pada lapisan tipis di dasar
titanium atau niobium
8/17/2019 9. Catodic Protection
49/54
Katodik perlindungan sistem dapatdimonitor se(ara efektif oleh pengukuranstruktur potensi elektrolit! denganmenggunakan input tinggi impedansi%oltmeter dan (o(ok setengah3sel. +tustandar praktis setengah3sel adalahtembaga F sulfat tembaga! sil%er F perak
klorida F air laut! perak F sil%er klorida Fkalium klorida dan seng.
PE0AN>A=AN $AN PE0EL+HARAAN
8/17/2019 9. Catodic Protection
50/54
Penyesuaian dilakukan terhadap outputkatodik perlindungan untuk memastikanbah)a potensi pelindung dipertahankanpada tingkat seperti yang dide
8/17/2019 9. Catodic Protection
51/54
>ransformer re(ti
8/17/2019 9. Catodic Protection
52/54
?al%ani(3anoda output juga dapatdipantau! seperti dapat arus listrikdalam obligasi antara struktur.+nteraksi untuk mengukur biasanya
dilakukan setiap tahun di manadaerah beresiko atau setelahpenyesuaian katodik3perlindungan
arus keluaran.
8/17/2019 9. Catodic Protection
53/54
Pemeliharaan meliputi pemeliharaan mekanisPo)er"upply peralatan dan pemeliharaanpermukaan yang di(at peralatan.
+ni adalah praktik yang baik untukmenginformasikan semua pemilikperlindungan katodik sistem dan infrastrukturdi daerah pengaruh dari setiap baru sistemproteksi katodik! atau perubahan signi
8/17/2019 9. Catodic Protection
54/54
0etode katoda proteksimembutuhkan biaya yang relatiftinggi sesuai keuntungan yangdiberikan.
KE"+0P=LAN