K0ROSI DI PERPIPAANK0ROSI DI PERPIPAAN

Proteksi katodik SAProteksi katodik SA

Vv

Anoda Sacrifial

Elekt Ref

Korosi GalvanikKorosi Galvanik

Korosi tipe ini terjadi akibat suatu logam yang mempunyai potensial logam berbeda atau dua logam yang saling kontak mempunyai potensial yang berbeda. Tipe korosi ini dapat juga terjadi akibat:

perbedaan struktur tanahperbedaan aerasisambungan pipa lama dan baru

Korosi lokalKorosi lokal

Korosi lokal : suatu jenis korosi yang terlokalisasi pada suatu struktur logam, yang dibedakan menjadi dua ; pitting corosion dan crevice corosion

1. Korosi sumuran (pitting corosion): akibat adanya lapisan pelindung atau cat yang rusak

2. Korosi lokal (Crevice corosion), terjadi pada sambungan pipa menggunakan gasket yang menyerap air, sambungan las tumpang, dst. Korosi diawali dengan adanya celah sehingga udara lembab masuk ke dalam celah yang menyebabkan daerah celah bersifat anodik karena konsentarsinya lebih rendah dp di luar celah

Korosi IntergranularKorosi Intergranular

• Korosi ini terjadi akibat pada batas butir terjadi pelarutan unsur pengotor dalam baja seperti krom.Korosi jenis ini sering dijumpai pada baja austenit yang dipanaskan pada suhu 500-800 0C didinginkan di udara akan terbentuk endapan kromnium karbida. Korosi ini terjadi juga akibat pengelasan.

Korosi retak tegang (SCC)Korosi retak tegang (SCC)

• Korosi jenis ini terjadi akibat adanya beban statis sebagai akibat dari rancangan konstruksi pipa yang tertanam dalam tanah yang korosif.

Faktor yang berpengaruh pada Faktor yang berpengaruh pada korosi pipa korosi pipa

Rancangan dan pemilihan material : bentuk kontruksi yang perlu mendapat perhatian tebal pipa harus mampu menahan tekanan yang timbul akibat fluida, hindari celah. Pemilihan material yang tepat, tahan korosi, sifat mekanis, fisik dan pertimbangan ekonomis

Lingkungan : jenis tanaman, mikroba, suhu, dan laju alir fluida atau gas

Fabrikasi : proses fabrikasi dapat mempengaruhi sifat mekanik, fisika dan kimia

Pengendalian korosi pada pipa Pengendalian korosi pada pipa dalam tanahdalam tanah

Penggunaan lapisan pelindung (cat), bertujuan untuk membentuk lapisan yang seragam di permukaan pipa.Lapis pelindung pipa dalam tanah mempunyai penyerapan air yang rendah, tahan terhadap mikrobadan akar tanaman, cocok dengan proteksi katodik yng digunakan

Isolasi sambungan mencegah kontak antar logam yang menimbulkan arus dlm pipa

Proteksi katodik

Rancangan Proteksi katodikRancangan Proteksi katodik

• Sistem perpipaan: material pipa, ukuran pipa (panjang, diameter, tebal), sifat mekanik, proses pabrikasi, dan pengerjaan akhir (finishing) Ini untuk memprediksi besarnya rapat arusyang digunakan

• Pengukuran resistivitas tanah, untuk mengetahui tingkat korosivitas lingkungananoda resistivitas larutan (ohm-cm)Al sampai 150Zn 150 sampai 500Mg di atas 500Zn dg backfill sampai 150 (R tanah)Mg (-1,5) bf sd 4000Mg (-1,7) bf 4000 - 6000

• Laju korosi pipa : r = (ArL.i)/(nFρ)

Kriteria Proteksi Kriteria Proteksi

• Kriteria potensial proteksi

Jenis logamCu/CuSO4 Ag/AgCl

Baja lingk aerobik - 0,85 V - 0,80 V

Baja lingk anaerobik -0,95V - 0,90 V

Baja kekuatan tinggi

batas positip - 0,85 - 0,80

batas negatif -1,00 - 0,95

Rapat arus Rapat arus

• Rapat arus proteksi : Ip = Ap.i dan Ap = π D.L

Rapat arus minimum untuk lepas pantaiLokasi rapat arus (mA/m2) rata2

Indonesia 80Jar pipa dlm tanah 40Air laut bergerak 140Air laut diam 90Lumpur garam 20

Perkiraan kerusakan coatingPerkiraan kerusakan coating

Kerusakan coating salama 20 -30 tahun diperkirakan sbb (%)

Jenis cat awal rata2 akhir

Thick film pipeline 1 10 20

Vinyl 2 20 50

Epoxy 2 20 50

Kebutuhan Rapat Arus (mA/mKebutuhan Rapat Arus (mA/m22) )

baja telanjang baja coating322,9-376,7 75,34-107,64 32,29-53,82 10,76 -16,14(air laut

bergerak)

161,45-269 43,05-75,34 10,76-32,29 5,38-10,76 (air laut diam)

43,05-53,81 10,76-16,14 5,38-10,76 1,076-5,38 ( dlm tanah)

Kebutuhan IP SESUAI KONDISI Kebutuhan IP SESUAI KONDISI LOGAMLOGAM

• Baja telanjang airlaut mengalir 377 mA/m2

• Baja telanjang air laut diam 269• Baja dgn cat “heavy duty” 10 • Baja dengan cat biasa 15 • Tangki ballast di cat 5 • Tangki ballast telanjang 86

• Pemilihan anoda korban : untuk logam dalam tanah digunakan anoda Mg dengan karakteristik; eff: 55%, laju konsumsi: 7 kg/Ah, kapasitas: 1100 Ah/kg, potensial :-1,55 s.d -1,80V/Cu/CuSO4

• Berat anoda yang dibutuhkan : Wt= (.Ip.t.8760)/(K.ef,U)] atau

Wt = (Ip.t)/(K.Ef.μ)• Jumlah anoda ; N = wt /(Wa)Ukuran anoda sesuai yang ada di pasaran: misalnya : Anoda Mg

dengan kode 17S4, ukuran 4 in (102mm) : 17 in (432mm), 6,5 in (165 mm), berat : 17 Lbs(7,7 kg), panjang : 12 ft. Potensial anoda Mg : 1,75-1,77 V digunakan untk tanah yang mempunyai resistivitas > 2000 Ohm-cm.

Instalasi Sistem Proteksi KatodikInstalasi Sistem Proteksi Katodik

• Inspeksi dan penanganan anoda:anoda disimpan di tempat aman, tidak kena radiasi panas dan bahan kontaminan, pembungkus tidak rusak, dan anoda diletakkan pada parit tempat anoda dipasang

• Backfill(pembungkus anoda):

• Posisi anoda : vertikal atau horizontal.

Merancangan letak anodaMerancangan letak anoda

Pemasangan vertikalRv = ρ/2πL[ln 8L/d -1]

Pemasangan horizontalRh = ρ/2πL[ln 4L/d -1]

Pemasangan kelompok (group)

RG = 0,159ρ/nL[(ln8L/d-1) + (2L/sln 0,656n)]R : tahanan (Ohm), L: panjang anoda (Cm), ρ:

tahanan jenis lingk (ohm cm),d: diameteranoda (cm), n : jumlah dlm string, s : jarak antar string (cm)

Menghitung keluaran anodaMenghitung keluaran anoda

Keluaran arus anoda Ia = (Ea-Em)/R

arus keluaran 1 anoda : E anoda – E struktur)/ R anoda

arus keluaran anoda total jumlah anoda x arus keluaran 1 anoda

Periksa ulang (Cek)kebutuhan arus proteksi : … A

Kebutuhan arus < arus keluaran anoda OK

KasusKasus

• Buatlah rancangan proteksi katodik untuk pipa dalam tanah sepanjang 4 km, jika restivitas tanah antara 2000 – 5000 Ohm cm dan pipa dicoating dengan epoksi dengan kebutuhan rapat arus proteksi 2mA/m2. Pipa berdiameter luar 45 cm, gunakan anoda Mg dengan ukuran diameter 10 cm dan panjang 150 cm dengan berat 19 kg , kapasitas 1100 Ah/Kg dan efisiensi 55%.

Kasus Kasus

• Tentukan kapasitas teoritis anoda Mg dan Zeng jika masa atom relatif Mg = 24,3 dan Zn= 65,4..

• Jika dihitung pengaruh pengotor, maka kapasitas Al 270 Ah/kg dan Mg = 1200 Ah/Kg. tentukan efisiensi anoda Al dan Mg

KASUSKASUS

• Pipa terkubur dalam tanah sepanjang 10 km, dengan diameter; 35 Cm akan diproteksi dengan metode proteksi katodik anoda korban. Jika resistivitas tanah rata-rata = 4780 ohm-cm dan pipa dalam keadaan tercoating dengan epoksi maka kebutuhan rapat arusnya : 0,5 mA/m2 . Anoda korban yang tersedia ; panjang 200 Cm dan dengan diameter 8 cm dan beratnya 22 Kg. buatlah suatu rancangan proteksi anoda korban dengan lama proteksi 20 tahun dan efisiensi anoda 55% , faktor utilitas 92% dan kapasitas anodanya 1200 A jam/Kg.

Perancangan PK arus terpasang Perancangan PK arus terpasang (ICCP)(ICCP)

1. Mengukur resistivitas lingkungan2. Menghitung luas permukaan (A) struktur

Tangki: keliling x kedalaman yg tertanamPipa : kel x panjang pipa (πD.p)

3. Menentukan kondisi coating; Konduktansi lapisan pelindung (g) : πD/ω (S/m).

4. Menghitung kebutuhan arus proteksi : Ip = A.i

Lanjutan Lanjutan 5. Memilih jenis anoda ( lihat sifat anoda yang ada dipasaran6. Menghitung tahanan total

> tahanan struktur dalam air laut bisa diabaikan > struktur dalam tanah: Rs = ρbahan /A

Tahan kabel 4 AWG Cu, Rc= 8,34.10 -4 Ohm-CmTahanan anoda Pemasangan vertikal

Rv = ρ/2πL[ln 8L/d -1]Pemasangan horizontal

Rh = ρ/2πL[ln 4L/d -1]Pemasangan kelompok (group)

RG = 0,159ρ/nL[(ln8L/d-1) + (2L/sln 0,656n)]Anoda pelat atau gelang

Rp = 0,315 ρ/vA

Lanjutan Lanjutan

7. menghitung kebutuhan teganganVo = Ip x R total

R total = R anoda + R kabel8. Menentukan kapasitas rectifier

arus keluaran rectifier (IR) IR= Io. Sf (Sf= faktor.safety)Tegangan keluaran rectifier (VR) VR = Vo + anoda back voltage

= Vo = 2,59. Pengecekan . VR < 60 Vlot ok

Contoh Contoh

• Suatu konstruksi baja dipasang dilaut shg luas daerah atmosfer: 100 m 2, luas daerah terpercik : 60 m2, luas daerah terendam: 650 m 2, dan luas daerah tertanam : 745 m2. Seluruh permukaan dicat, dengan anggapan kerusakan cat pada saat pemasangan : 5% untuk daerah terpercik dan terendam serta 60% untuk yang tertanam. Konstruksi diharapkan minimum 20 tahun

Kasus Kasus

• Rancangan proteksi katodik untuk tiang pancang tangki amonia sebanyak 301 buah dengan ukuran 0,76 m dan tertanam 50 m. Cat pada tiang pancang sudah rusak sama sekali (baja telanjang). Diketahui, bahwa tahanan jenis tanah = 300 Ohm Cm diharapkan agar tiang pancang dapat bertahan 20 tahun lagi. Anoda yang tersedia tipe Fe-si-Cr berdiameter 5Cm panjang 150 cm dan berat 20 Kg. luas permukaan anoda : 0,24m2 , konsumsinya 0,25 kg/A tahun dan kapasitasnya 80 Am.tahun bila digunakan rapat arus < 50 mA/m 2

Perancangannya Perancangannya

1. Restivitas: ……..2. Kebutuhan arus proteksi;

Arus Polarisasi : Arus pemeliharaan:

3. Jumlah anoda Kapasitas arus anoda : kapasitas anoda/usia=jumlah anoda = arus proteksi/kapasitas arus anoda=

4. Pemasangan anoda: 5, tahanan anoda 6. Tahanan total 7. Kapasitas rectifier