9. Catodic Protection

8/17/2019 9. Catodic Protection

1/54

BAKONKOR

CATHODIC

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


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.


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.


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.


6/54

THE PRINCIPLES OFCATHODIC 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


8/54

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+


9/54

'0 6 '077 7 -e :' 7 'H': 7 -e 6 -:H

Ele(tron e32 ;o) in metal


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.


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


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


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.


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.


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


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.


17/54

"edangkan pada bagian dalam juga dapat digunakan! sepertipada5

Pipa berdiameter lebar >angki kapal

"torage tank minyak atau air2

"istem sirkulasi air


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.


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.


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


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.


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.


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.


24/54

PERTI2BAN1AN A3AL

0odi


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


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


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


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


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.


30/54


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.


31/54


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.


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


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


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


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


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:+$E$


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.


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&.


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.


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.


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.


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.


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>+:


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


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


46/54

anoda dapat dihubungkan ke strukturdengan (ara mengisolasi! biasanyaberupa tembaga! seperti onshore dan

oshore untuk saluran pipa.


47/54

(ampuran oksida logam 00:2 anodamenjadi semakin populer untuk semualingkungan karena termasuk mekanikyang baik! karakteristik listriknya baikdan ukurannya (ompa(t.


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


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


50/54

Penyesuaian dilakukan terhadap outputkatodik perlindungan untuk memastikanbah)a potensi pelindung dipertahankanpada tingkat seperti yang dide


51/54

>ransformer re(ti


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.


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


54/54

0etode katoda proteksimembutuhkan biaya yang relatiftinggi sesuai keuntungan yangdiberikan.

KE"+0P=LAN

Documents

9. Catodic Protection