TENtANG KOROSI

BAB VIPENCEGAHAN KOROSI

6.1 COATING

Lapisan penghalang yang dikenakan dipermukaan logam

dimaksudkan baik untuk memisahkan lingkungan dari logam, maupun

untuk mengendalikan lingkungan mikro pada permukaan logam.

Banyak cara pelapisan yang digunakan untuk maksud ini termasuk

cat, selaput organik, vernis, lapisan logam, dan emanel. Sejauh ini

yang paling umum aadalah cat.

Dewasa ini, teknologi pembuatan cat dan cara pemakaiannya

berubah dengan pesat, didorong oleh meningkatnya biaya energi, dan

tenaga kerja. Polusi juga menjadi masalah dalam masyarakat yang

sadar-lingkungan : diperkirakan bahwa sekitar 360.000 ton senyawa

organik mudah menguap dilepaskan ke atmosfer setiap tahun, akibat

penggunaan cat. Ini menyebabkan penggunaan pelarut lain, terutama

air, menjadi lebih menarik. Timbal sebagai adiktif yang berbahaya

pada umumnya telah digantikan dengan bahan-bahan seperti titanium

oksida, yang sekarang merupakan salah satu bahan paling lazim

dalam kehidupan sehari-sehari.

Perlindungan melalui lapisan penghalang menyolok sekali bila

ditinjau dari tebalnya. Lapisan cat biasa mempunyai tebal antara 25

hingga 100 mikron; total kaleng makanan hany a5 mikron. Dalam

memilih bahan pelapis, yang perlu dipertimbangkan adalah kondisi

perawatan yang dapat disediakan terhadap bagian struktur tertentu

yang akan dilapisi, serta lingkungan umum yang akan dihadapinya.

Kita sudah melihat bahwa dalam tahapan fabrikasi, penyimpanan atau

pemindahan yang keras logam mungkin perlu dilindungi lapisan

sementara atau bahkan lapisan permanen. Sekarang banyak

kendaraan yang dilapisi dengan lapisan sementara yang dapat larut di

Korosi – Husada Prima Yogyakarta

6 - 1

air untuk melindunginya dari kerusakan-kerusakan kecil selama

pengiriman dari pabrik kerke ruang pamer. Ketika kendaraan sudah

sampai ke tangan dealer dengan selamat, cat tadii dapat dihilangkan

melalui pencucian biasa. Cat sementara berwarna hitam mengkilap

digunakan untuk menonjolkan lekukan kesil pada karoseri kendaraan.

Cacat kecil ini kemudian diketok ke luar dan setelah itu cat sementara

dapat dibasuh.

Sekarang orang banyak menggunakan coil-coate steel. Baja ini

dibuat di pabrik dengan cara melepaskan gulungan baja masif dan

melewatkannya ke penyemprot cat. Baja itu langsung dipanggang

untuk mengeringkan cat, kemudian digulung kembali dan siap untuk

diangkut ke tempat pemrasesan. Panel-panel lemari es, mesin cuci

dansebagainya dapat diproses dari lembaran baja seperti itu sehingga

dapat langsung dipasang.

Pembahasan dalam bab ini akan ditekankan pada mekanisme

pengendalian korosi, teknik penggunaan dan sifat-sifat cat, pelapisan

dengan plastik, dan pelapisan dengan logam . namun demikian

beberapa metode pelapisan lain juga akan disinggung.

Komposisi CatIstilah ‘cat’ meliputi sejumlah sistem pelapisan berbeda yang dirancang

untuk keperluan berbeda-beda pula. Sebelum cat digunakan, terlebih

dahulu kita harus menetapkan cara penyiapan permukaan, cara

pengecatan, dan untung- rugi penggunaan cat itu.

Cat pada dasarnya terdiri atas :

(a) Wahana (vehicle) – yaitu zat cair yang membuat cat

mempunyai fluiditas dan bila mongering atau menguap

meninggalkan suatu selaput padat.


6 - 2

(b) Pigmen yang tersuspensi dalam wahana. Pigmen

mengendalikan laju korosi,atau laju difusi reaktan-reaktan pada

selaput kering.

(c) Aditif yang mempercepat proses pengeringan atau

memungkinkan lapisan cat kering lebih tahan terhadap lingkungan

kerja.

Wahana menjadai kering melalui salah satu proses berikut:

(a) Penguapan unsur pelarut dalam wahana.

(b) Perubahan kimia, terutama oksidasi terhadap unsur

cair dalam wahana, misalnya, minyak cat. Cat mongering mulai

dari permukaannya dan diulaskan atau disemprotkan selapis higga

mencapai ketebalan yang dikehendaki.

(c) Polimerisasi, yaitu reaksi kimia antara wahana dan

agen pengering (curing agent) yang dicampurkan ke dalam cat

tepat sebelum digunakan. Agen pengiring itu disimpan dalam

kemasan terpisah sehingga cat jenis ini disebut cat kemasan ganda. Dalam hal ini cat mengering diseluruh lapisan secara

bersamaan, jadi dapat diulaskan atau disemprotkan membentuk

lapisan tebal sekaligus. Sesudah dicampur dengan agen

pengering, cat harus segera digunakan sebab bila tidak demikian

cat akan menjadi rusak.

Ketika cat telah mengering sisa bagian wahana yang

padatbertindak sebagai pengikat (binder). Bagian ini menahan

pigmen diposisi masing-masing, mengikat lapisan itu ke permukaan

dan menjadi penghalang yang membatasi masuknya air, oksigen, dan

ion-ion agresif ke permukaan logam.

Walaupun tampaknya pigmen hanya memberikan warna kepada

lapisan cat, sesungguhnya ada dua peran penting lain yang

dimainkannya. Pertama, dalam lapisan primer pigmen mengendalikan

proses korosi pada permukaan logam,entah dengan menghalangi


6 - 3

reaksi atau menyediakan tumbal bagi logam yang dilindungi. Kedua,

pada lapisan atas, pigmen-pigmenyg lebam menambahakan panjang

lintasan difusi yang akan ditempuh oleh oksigen dan butir-butir air

yang mencoba menembus selaput; sehingga menunda dimulainya

proses korosi serta memperlambat laju reaksinya. Mekanisme

pengendalian korosi oleh pigmen ini sangat kompleks; namun hanya

ringkasannya yang dapat diuraikan di sini.

Kalu baja yang permukaannya bersih mengalami kontakdgn

udara kering, selapis besi (III)oksid akan terbentuk pada permukaan.

Selaput itu tidak mudah ditembus oleh difusi ion-ion besi dan

melindugi logam di bawahnya. Bagaimanapun, air (setipis apapun

yang mengembun dari udara bila kelembaban lebih dari 60 prosen)

mampu memecahkan selaput itu sehingga karat terbentuk. Ion-ion Fe

(II) yang mengurai dari besi bereaksi dengan ion-ion hidroksil yang

terbentuk di katoda mula-mula menjadi Fe (OH)2, dan akhirnya

menjadi karat, FeO.OH.

Bebrapa pigmen dasar, khususnya senyawa-senyawa timbal

tetapi juga senyawa-senyawa seng dan kadmium, menghambat reaksi

korosi pada baja dengan cara memantapkan besi (III) oksida. Ketika

diaduk dengan minyak cat senyawa-senyawa timbal membentuk busa

yang kemudian mewngendapkan timbal metalik pada permukaan baja.

Dalam hal ini reduksi oksigen berlangsung lebih mudah dan

membangkitkan kerapatan arus cukup besar untuk mempertahankan

produksi selaput Fe (III) sampai lapisan oksida pada permukaan baja

menebal dan menjadi tahan terhadap difusi ion-ion besi. Garam-garam

timbal merupakan inhibitor-inhibitor yang lebih efisien ketimbang

garam-garam seng dan kadmium, tetapi bahanini sangat beracun

sehingga pihak yang berwenang biasanya membatasi atau melarang

penggunaannya. Cat-cat berbahan dasar timbal tidak boleh digunakan

untuk benda-benda yang bersentuhan dengan makanan atau air

minum serta mereka yang mengerjakan pengecatan, atau


6 - 4

pembersihan cat lama yang mengandung timbal harus sering

menjalani pemeriksaan kesehatan.

Golongn pigmen yang lain adalah yang mengandug garam-

garam kromat. Ion-ion kromat akan larut begitu air menembus bahan

pengikat. Ion-ion ini bereaksi dengan selaput besi (III) yang terbentuk

akibat kontak dengan udara, membentuk krom/besi oksida kompleks

(spinel) yang merupakan penghalang kedap air bagi permukaan

logam. Karena garam-garam kromat dianggap bersifat karsinogenik

(mengundang kanker), cat yang mengandung pigmen-pigmen ini

harus ditangani dengan waspada dan untuk itu petunjuk-petunjuk dari

pabrik harus dituruti.

Beberapa pigmen timbal yang dapat larut, menaikan pH air yang

menembus pengikat dan ini selanjutnya menghambat reaksi korosi

pada baja. Seng fofat, baik sendiri maupun dicampur dengan timbal

merah,juga memproduksi lapisan penghalang yang melekat erat

meskipun mekanisme yang pasti tentang pembentukkannya belum

diketahui.

Pigmen metalik anodik dapat melindungi baja dengan cara yang

menjadi tumbal. Agar berhasil, kontak listrik harus terjalin diantara

partikel-partikel pigmen, dan antara pigmen-pigmen dengan

permukaan logam. Bubuk seng adalah satu-satunya pigmen dii

pasaran yang berhasil di lingkungan laut serta di lingkungan-

lngkungan agresif lain, walaupun ada bebrapa bukti bahwa mangan

cukup berhasil mengendalikan korosi di daerah yang kurang agresif

atau di perkotaan.penetrasi pertama air melalui bahan pengikat

menyebabkan seng terkorosi sebagai tumbal, menghasilkan seng

hidorksida. Karbon dioksida juga terdifusi melalui pengikat untuk

bereaksi dengan hidroksida dan membentuk karbonat.produk korosi

seng mengisi pori-pori dalam lapisan cat dan menjadikannya lapisan

yang kedap air, kompak dan rekat sekali. Kandungan seng yang tinggi

dalam lapisan cat yang kering diperlukan agar bagian pertama reaksi


6 - 5

berhasil menyumbat pori-pori; begitu selaput menjadi rapat, kontak

listrik yang hilang antara partikel-partikel pigmen tidak begitu penting.

Pengujian-pengujian telah membuktikan bahwa cat dengan

kandungan seng 95 persen dalam lapisan kering

memberikanperlindungan selama dua tahun sebelum karat muncul di

bagian tergores pada pelat baja yang terendam dalam air laut. Bia

kandungan seng 91 persen, karattimbul dalam dua hari saja.

Alumunium dan besi oksida yang mengandung mika,

menyediakan serpihan-serpihan pigmen lembam yang menjadi sejajar

dengan permukaan logam ketika cat diulaskan. Serpihan-serpihan itu

memperpanjang lintasan difusi butir-butir air melalui bahan pengikat

dan memperlambat laju serangan terhadap logamdi bawahnya. Bubuk

kaca juga memberikan efek serupa.

Penambahan sedikit bahan lain dimaksudkan untuk mengubah

sifat-siat cat. Penambahan garam logam organik dilakukan untuk

mempercepat pengeringan cat. Anti-oksidan mencegah

pembentukan semacam kulit pada permukaan cat selama dalam

penyimpanagan, tetapi bahan ini tidak boleh sampai menggangu

proses pengeringan ketika car digunakan. Surface-active agents membantu menyebar pigmen secara merata, dan mencegah

penggumpalan ketika cat mongering. Agen tiksotropik menguragi

melorot dan menetesnya cat selama masih basah.

Karakteristik CatLapisan cat kering yang tebalnya sekitar 0,1 mm diharapkan

mempunyai umur panjang dan akan membatasi masuknya udara,

butir-butir air dan ion-ion agresif ke permukaan logam. Meskipun

banyak lapisan cat yang tidak dapat ditembus ion-ion seperti klorida,

suffat dan karbonat, namun belurn ada lapisan cat yang sepenuhnya

mampu menghalangi oksigen atau air. Bila tiba saatnya, oksigen atau


6 - 6

air akan berhasil mencapai permukaan logarn dan dengan demikian

lapisan cat tidak mampu, menghalagii reaksi katoda.

Cat yang kontak dengan udara menggantungkan pengendalian

korosinya pada pigmen . Cat seperti itu harus marnpu menyesuaikan

diri dengan kondisi lingkungan sangat beragarn dan berubah-ubah

dengan cepat. Lapisan cat bukan saja akan mengalami tegangan

akibat temperatur permukaan yang berubahtapi juga oleh pernuaian

termal pada logarn yang dilindungi. Perubahani-perubahan

kelembaban relatif akan mendatankkan siklus-siklus basah-kering

yang dapat menyebabkan cat rnelepuh atau retak. Radiasi ultra ungu

akan menurunkan mutu permukaan cat. Ion-ion agresif di udara yang

terpolusi mungkin langsung menyerang cat atau mengurangi pH air

hujan yang jatuh ke permukaan dicat. Ini dapat menyebabkan

terjadinya perubahan-perubahan kimia pada pigmen atau bahan

pengikat yang berakibat terurainya lapisan cat. Ketika cat semakin tua,

oksidasi yang terus-menerus terhadap bahan pengikat dan hilangnya

lapisan mengkilap akan menambah permeabilitas cat dan cat mudah

tererosi, akibatnya pigmen semakin banyak yang hilang.

Sistem-sistem cat yang digunakan di dalam air mungkin

mempunyai lapisan primer berpigmen, misalnya seng anorganik,

mungkin juga tidak, tetapi lapisan paling atas bergantung pada

absorpsi air dan koefislen transmisi yang sangat rendah untuk

menahan masuknya elektrolit ke permukaan logam. Ikatan antara

lapisan cat dan logam yang dilindungi harus kuat dan meliputi seluruh

permukaan untuk mencegah kerusakan akibat osmosis . Oleh sebab

itu, agar cat dapat membasahi seluruh permukaan ketika diulaskan,

permukaan logam harus dibuat betul-betul halus.

Kemampuan menahan serangan alkali merupakan sifat paling

penting pada cat yang digunakan untuk struktur-struktur terendam

yang dilindungi dengan proteksi katodik arus terpasang. Reaksi katoda

pada permukaan logam melepaskan ion-Ion hidroksil yang dapat


6 - 7

melunakkan kebanyakan cat dan mengakibatkan pengelupasan. Ini

selanj'utnva memperluas permukaan logam yang memerlukan

perlindungan melalui sistem arus terpasang. Perisal besar di sekeliling

anoda-anoda arus terpasang dimaksudkan untuk rnelindungi daerah

seputar anoda dari produksi alkali yang berlebihan.

Ketebalan lapisan cat kering harus merata di seluruh permukaan

logam, termasuk pada pinggiran-pinggiran dan pojok-pojok, baut-baut,

uliran-uliran terbuka, pada paku keling, dan sambungan-sambungan.

Bagaimanapun, tegangan permukaan selalu cenderung mengurangi

tebal cat pada sudut-sudut yang tajam, seperti tampak dalam Gambar

6.1. Sejauh mungkin, Dinggiran-pinggiran harus dibundarkan agar

ketebalan cat di situ sama dengan di bagian lain. Kegagalan pada

bagian mana pun pada lapisan cat akan menyebabkan terpusatnya

korosi di situ dan merangsang perusakan lebih lanjut karena korosi

aerasi-diferensial akan terus berkembang tepat di bawah lapisan.

Kalau luka kecil akibat benturan kerikil pada cat di badan kendaraan

diabaikan, bukan hanya pada titik itu karat akan berkembang

melainkan juga di sekitamya. Akibatnya cat di sekitar itu melepuh,

terkelupas serta menyingkapkan karat yang terjadi di antara, lapisan

cat dan logam.

Gambar. 6.1 efek tegangan permukaan ketebalan lapisan cat di sudut atau

tepi yang tajam

Cuaca dan kondisi yang sulit diduga, yang sering dialami ketika

pengecatan dilaksanakan, mempersyaratkan agar cat mudah sekali


6 - 8

digunakan melalul berbagal cara seperti pengulasan, rolling,

penyemprotan, dan pencelupan. Cat harus mengering cepat sekali

agar memudahkan pemberian lapisan berikutnya, agar hujan dan debu

tidak sempat mengotori permukaan; dan pada pengecatan ulang, agar

keruglan akibat masa istirahat sekecil mungkin. Cat harus mudah

diperhalus atau diperbaiki, tahan terhadap serangan jamur dan bakterl,

serta mampu mempertallankan keindahannya dalam waktu yang

cukup lama. Inllah sebabnya mengapa cat dipakalkan lebih darl

selapis: secara umum, semakin tebal semakin kuat perlindungan yang

diberikan. Lubang-lubang sangat kecil (holidays) pada cat bisa sangat

berballaya ak1bat kenyataan bahwa katoda besar dapat menyebabkan

la)u korosl tinggi pada anoda kecil. Kadang-kadang, dalam sistern

yang mengandung gandengan dwilogam, hanva anoda vang dicat.

Karena, menurut perkiraan hanya anoda yang akan berkarat.

Bagaimanapun, laj*u korosi pada lubang-lubang yang sangat kecil itu

bahkan lebill besar lagi akibat perpaduan antara efek luas dan efek

dwilogam.

Macam-macam CatJenis cat dibagi menjadi beberapa kelompok generik besar yang

masing-masing dinamai berdasarkan penggunaan cat atau bahan

kimia pengikatnya. Dalam setiap kelompok tersebut, masih banyak lagi

jenis cat yang dapat diturunkan untuk mendapatkan sifat-sifat

pelapisan khusus, atau untuk menyesuaikan dengan metode

penerapan tertentu. Beberapa kelompok tersebut diuraikan di bawah

ini, Sementara karakteristiknya masing-masing diringkaskan dalam

Tabel 14. 1.

Cat primer pra-fabrikasiCat ini dipakai untuk membersihkan, membebaskan baja dari

karat untuk melindunginya selama tahapan fabrikasi atau perakitan


6 - 9

struktur yang memakan waktu sampai beberapa bulan. Lapisan primer

pra-fabrikasi ini tidak perlu dihilangkan sampai tuntas pada saat

pelapisan akhlr hendak dilakukan. Kalau cat itu rusak di beberapa

bagian akibat proses fabrikasi, pelapisan ulang secara lokal harus

segera diberikan dengan mengikuti prosedur yang ditentukan oleh

pabrik. Lapisan primer yang salah diberikan justru dapat meningkatkan

laju korosi akibat terperangkapnya produk korosi di bawah lapisan atau

akibat berkurangnya luas relatif anoda. Cat primer biasanya terdiri dari

bubuk seng atau besi oksida merah dengan resin epoksid sebagal

pengikat. Cat ini mengering dalam 2 hingga 3 menit sesudah diulaskan

dan melindungi logarn sampai selama 12 bulan.

Cat primer pra-perlakuanCat ini digunakan untuk menyiapkan permukaan logarn untuk

menjamin diperolehnya adhesi serta untuk kerja cat akhir yang baik.

Perlindungan terhadap korosi yang diberikannya kepada logam

terbatas; karena itu harus segera dilkuti pelapisan akhir begitu lapisan

primer itu kering. Untuk mendapatkan hasil yang baik, permukaan baja

harus bersih dan bebas darl karat; lapisan primer pra-perlakuan tidak

boleh diberikan di atas lapisan kerak, lapisan pra-fabrikasi, atau cat

tua.Cat kemasan ganda yang digunakan untuk baja mengandung seng

tetrahidroksikromat dalam larutan resin alkohol, dan asam fosfat dalam

alkohol. Cat ini mengering dalam waktu singkat sekall. Ada pendapat

yang menganjurkan agar lapisan primer pra-perlakuan selalu diberikan

pada pelapisan seng, khususnya bila cat seng kromat akan digunakan

sebagal lapisan primer untuk pelapisan aklur. Aluminium dan paduan-

paduann-ya diberl perlaktian dengan lapisan pra-perlakuan van, bahan

dasarriva adalah seng kromat atau seng oksida, dan disebut primer

pengetsa.

Cat minyak


6 - 10

Minyak pengering nabati seperti minyak rami (linseed) atau minyak

kayu (tung oil) rnerupakan bahan dasar cat ini. Pengeringannya vang

melalul proses oksidasi berlangsung lama, karena itu cat harus

dibiarkan sampal 48 jam sebelum ditimpa lapisan baru dan harus

ditunggu selama 7 harl sebelum cat akhir diberikan. Timbal merah

dalam minvak rami adalah salah satu cat primer jenis ini. Seng fostat

boleh tambahkan ke dalarn cat ini bila kita menahendaki agar

pengeringan lebih cepat. Dalarn minvak ini pigmen-pigmen

membentuk busa.

Cat oleoresin (vernis)Minvak pengering dan resin alam atau sintetik dalam kelompok cat

yang anggotanya sangat beragam ini digunakan untuk membentuk

wahana. Resin berfungsi memperbaiki sifat-sifat pengeringan dan

peng1katan lapisan dan merupakan penyempurnaan darl cat minvak

vang sederhana. Minvak kayu dengan 100 persen cat resin fenolat

dapat digunakan untuk struktur-struktur yang terendam dalam air,

termasuk lambung kapal yang tidak dilindungi dengan sistem arus

terpasang. Cat tipe resin fenolat tahan terhadap abrasi tetapi ketika

diulaskan, permukaan tidak boleh lembab. Sebaliknya, tipe resin ter

batubara masih bisa menerima permukaan agak lernbab tetapi tidak

tahan terhadap abrasi.

AlkidPelapis ini banyak dipakai dan keragamannya tidak terbatas. Bahan

dasarnya adalah poliester, yang dislapkan dengan mereaksikan

alkohol polihidrat dengan asam-asam lernak berbasa satu dan asam-

asam berbasa dua. Komposisi cat ini biasanya terdirl dari etilena glikol,

minyak rami, dan anhidrida ftalat. Oil length dalam. Tabel 6.1 mengacu

ke nisbah minyak (asam. lemak) terhadap, resin. Cat yang tergolong

long oil inengering melalui polimerisasi oksidatif pada minyak dan


6 - 11

karena itu tinggi kandungan minyaknya, biasanya lebih dari 65 persen.

Cat yang dikeringkan melalui pemanggangan tidak memerlukan

kandungan minyak setinggi itu dan disebut rninyak short length,

misalnya yang mengandung minyak 50 persen.

Resin epoksidIni merupakan kelompok cat yang sangat beragam. yang mengering

melalul reaksi pohmerisasi antara resin epoksid dan agen pengering.

Kelompok besar ini dapat dibagi menjadi dua golongan. Golongan

pertama mengering dengan. cara peniupan (air-drying) dan golongan

kedua dengan cara pemanggangan (stoving), masingmasing

menggunakan jenis agen pengering yang berbeda. Golongan pertama

produksi dalam sistem kemasan ganda agen pengering yang

diperlukan, sebuah senyawa amina, dicampur daliulu dengan resin

tepat sebelum cat digunakan. Golongan ke dua cukup stabil pada

temperatur kamar sehingga agen pengeringnya, s.tbuah senyawa

fenolat, dapat disatukan dengan resin dalam wadah yang sama; reaksi

pollmerlsasi baru dimulal ketika cat dipanaskan dalam proses

pemanggangan. Belum lama ini, orang menemukan jenis lain yang

resinnya.didispersikan dalarn air lihat bawah).

Pada setiap pengulasan kita akan mendapatkan selapis cat

kering setebal 0,25 mm. Cat ini kuat dan memiliki daya tahan yang

istimewa terhadap korosi. Walaupun daya lekatnya ke permukaan

logam yang telah dipersiapkan kuat sekali, adhesl dengan apisan

sejenisnya malahan lemah. Karena itu kita memerlukan sebuah

lapisan pengikat bila hendak melapisi cat lama dengan cat baru, atau.

bila selang waktu antara setiap pengulasan terlalu lama. Sifat-slfat

epoksid sangat beragam. Untuk penggunaan di udara bebas, air,

asam, atau basa, formulasl yang diperlukan berbeda-beda. Ada yang,

dirancang untuk tahan terhadap allran olakan, dan ada yang tahan

terhadap pengausan; misalliva yang akan dipakal pada trotoar,


6 - 12

landasan helikopter, dan sebagainya. Karena itu kita harus hati-hati

dalam memillh jenis yang paling sesuai dengan kondisi yang akan

dihadapi.

Epoksid ter batubaraKombinasi ter batubara dan bahan dasar epoksid menghasilkan

lapisan cat yang sangat kedap air serta tahan terhadap kebanyakan

bahan kimia. Cat ini digunakan secara luas pada struktur-struktur yang

terendam air laut, kapal-kapal, anjungananjungan minyak, dan tiang-

tiang pancang; terutama bila logam dilindungi dengan proteksi katodik

arus terpasang. Dalam hal ini, cat tahan terhadap serangan ion-ion

hidroksil yang dihasilkan oleh reaksi katoda.

PoliuretanIni merupakan kelompok cat yang mengering dengan cara

polimerisasi, dengan reaktan-reaktan yang berupa agen pengering

isosianat, dan resin alkid poliester; dan mungkin juga dengan pigmen-

pigmen yang ditambahkan. Pada sistern dengan cara penlupan, cat

diproduksi dalam kemasan ganda; sedangkan pada sistem dengan

cara pemanggangan, agen pengering disatukan dengan resin dalarn

kemasan yang sama. Sffat-slfat cat flu. bila sudah mengering

bergantung pada perbandingan antara alkid dan poliester dalam resin.

Cat jenis ini mahal dan tidak dapat bekerja dengan balk bila

kelernbaban terIalu tinggi atau. permukaan logam basah ketika

diulaskan. Cat primer pra-perlakuan blasanya diperlukan untuk

menghasilkan adhesi yang balk dan cat dasar ini harus kering betul

sebelum poliuretan diulaskan. Bagaimanapun, apabila sudah kering

lapisan cat ini sangat tahan terhadap air, keras, tahan terhadap abrasi

dan tetap mengkilap meskipun sudah lama.

Vinil


6 - 13

Cat dengan berbagal kopolimer ini juga sangat beragam, karena itu

rentang penerapannya pun luas. Jenis yang umum adalah kopolimer

polivinil klorida/ poliviil asetat vang dimodifikasi dengan anhidrida

maleat. Kopolimer itu dilarutkan dalam sebuah bahan pelarut dan cat

mengering melalui penguapan pelarut tersebut. Bagaimanapun,

sesudah kering cat ini selalu dapat larut dalam pelarutnya sehingga

pelapisan ulang terhadap cat lama dapat dilakukan dengan mudah.

Waktu yang d1butu,hkan untuk mengering tidak lama: hanya 2 hingga

5 menit. Selain sifat-sifat yang dicantumkan dalam Tabel 14. 1, vinil

tahan terhadap minyak dan lemak. Cat ini membentuk lapisan vang

sangat efektif untuk struktur bala yang terendam air. Kendatipun

demikian, pengecatannya sulit dikerjakan dengan cara pengulasan,

penyernprotan merupakan cara yang lebih umum. Adhesinya terhadap

ba)'a telanjang buruk, karena itu penggunaan cat primer pra-perlakuan

sangat dianjurkan. Cat primer yang tepat untuk ini adalah yang

mengandung polivinil butiral, seng kromat, dan asam fosfat. Lapisan

butir-butir air pada permukaan baia juga mengurangi adhesi; tidak

mengherankan bila cat kemudian mbdah terkelupas bila dipakalkan

pada permukaan logam yang agak basah. Dua masalah lain yang

mempengaruhi penvimpanan dan penggunaannya adalah mudah

terbakar dan beracunnya kebanyakan pelarut. Bagaimanapun, bila cat

ini dipakalkan secara benar dan sesual dengan kondisi lingkungan

bersangkutan, hasil vang diperoleh luar biasa.

Karet diklorinasiCat ini dibuat dengan cara melarutkan karet terklorinasi ke dalam

pelar-ut-pelarut khusus (aromatik). Sesudah dipakalkan, penguapan

pelarut mengendapkan lapisan kering yang hampir tidak mengalami

polimerisasi. Karet sendirl membentuk lapisanlapisan yang sangat

rapuh. Karena itu, ke dalam cat orang menambahkan bahan yang

bersifat mulur agar lapisan yang terbentuk kuat, tahan lama, dan

sangat tahan terhadap air, asam, serta basa. Dan apabila


6 - 14

dipergunakan di udara terbuka juga akan memiliki ketahanan yang

baik terhadap perubahan cuaca. Adhesinya dengan logam. yang

dilindungi, dan antara lapisan-lapisannya sendiri, sangat baik;

kerusakan yang terjadi pun mudah diperbaiki. Meskipun demikian, cat

ini, mudah menjadi lunak bila terkena minyak atau lemak.

Cat berbahan pengikat airSebagai bahan pengikat, air memberikan sejumlah keuntungan. Yaitu

murah, tidak terbakar, lekas kering, dan biasanya menghasilkan

adhesi yang baik antara cat dengan logam, dan antara lapisan-lapisan.

Cat ini tersedia dalarn beberapa bentuk, entah larut dalam air atau

hanya berupa emulsi. Tiga di antaranya adalah vinil, akrilik, dan

epoksid. Vinil dan akrilik digunakan untuk dinding, baik untuk

keperluan dekoratif maupun untuk membuat dinding tahan air.

(Mengurangi peresapan air ke dalarn beton merupakan upaya

pengendalian korosi terhadap tulang-tulang baja penguat, lihat Sub

bab 14.7.) Cat ini juga dapat digunakan sebagai pelapis akhir di atas

cat dasar yang banyak mengandung seng. Cat epoksid digunakan di

atas cat dasar seng organik guna mehndungi baja struktur, tangki,

serta struktur di lingkungan laut. Ventilasi yang mernadai harus

disediakan selama cat mengering agar kelembaban relatif pada

permukaannya tetap rendah. Jika kelembaban relatif terlalu tinggi,

akan banyak air yang terperangkap di bawah cat, dan berakibat

buruknya hasil yang diPerole.

Industri mobil produksi masal, juga menggunakan cat suspensi

air sebagal pelapis antara pada karoseri kendaraan. Proses ini disebut

pelapisan elektroforesis. Mula-mula karoseri dibersihkan dari lemak

dan dicelupkan ke dalam bak berisi cat dasar asam fosfat Yang akan

mengendapkan lapisan besl fosfat, Fe3(PO4)2, yang tahan korosi

pada permukaan logam. Seluruh permukaan, balk luar maupun dalam,

harus bisa mendapatkan perlakuan Yang sama. Karena itulah,


6 - 15

struktur-struktur Yang berfungsi sebagal rerangka sengaja diberl

luban, besar. Karoseri, yang telah mendapatkan perlakuan dengan

fosfat kemudian dicelupkan ke dalam bak berisi cat dispersi air yang

sengaia mengandung partikel-partikel cat bermuatan listrik besar.

Gambar 6.2 memperlihatkan sebuah karoserl mobil Yang baru saja

diangkat darl tangki elektroforesis. Dalam hal im, sederet elektroda

diatur di sekeliling karoseri, lalu diberi suatu potensial sehingga artikel-

partikel cat tertarik dan menempel pada logam dan melepaskan

muatan masing-masing. Lapisan endapan Yang netral itu bertindak

sebagal isolator dan membatasi potensial yang diberikan, dengan

demikian tebal lapisan dapat dikendalikan. Hambatan elektrolit serta

jarak antara elektroda dengan permukaan logam juga mengatur

ketebalan pengendapan cat.

Gambar 6.2 karosi sebuah ford sierra baru

Agar bagian- bagian yang tersembunyi, misalnya sebelah dalam

rangka yang berupa pipa, bisa diendapi cat dengan ketebalan yang

sama, susunan elektroda terpaksa rumit sekall, sementara struktur

lubang-lubang yang sangat besar supaya daya lempar

elektrodaclektroda meningkat. (Meskipun demikian, lubang-lubang

besar tersebut akan memudahkan masuknya air dan lumpur ketika

kendaraan dioperasikan; dan ini akan meningkatkan risiko korosi-dari-

dalam-ke-luar). Lapisan cat yang diendapkan secara elektrik ini,


6 - 16

selanjutnya dipanggang untuk mendapatkan lapisan yang koheren dan

adheren.

Sesudah pemanggangan, permukaan bagian luar yang

kelihatan dilapisi dengan cat akhIr yang mengkilap; sedangkan bagian

bawah diberi lapisan kliusus. Sementara itu, bagian-bagian Yang

tersembunyl diberi perlinclungan tambalian dengan penyuntikan Thin.

Latin itu membentuk selaput setebal kira-kira 0,05 mm yang menutupi

celahcelah melalui anti kosher. Pelagian lilin yang kuran, cermat,

sampal terdapatnya celah vang tidak terl'alarl oleh aksi kapiler, iustru

dapat meningkatkan kerusakan korosi. Ini terjadi blia ada elektrolit ang

berhasil mencapal celah tetapi tidak dapat keluar lagi karena lubang

drainasenva sendiri tertutup lilin. Bila produksi tidak dilakukan secara

masal, blaya pengadaan peralatan elektroforesis terlalu mahal. Karena

itu karoseri biasanya dicat dengan cara penyemprotan sesudah

dicelupkan ke dalam fosfat dan perlakuan dengan cat dasar.

Seng anorganikLapisan ini pada dasarnya adalah kombinasi bubuk seng dan senyawa

silikat kompleks, sedangkan sebagal pengikat adalah sistern vang

dapat larut dalam air atau. sistem pelarut yang mengering sendiri.

Lapisan kering yang dihasilkan kuat, tahan kikisan, melekat erat ke

permukaan logam, dan agaknya tidak terpengaruh oleh perusakan

oleh cuaca, misalnya oleh cahaya mataharl, cahaya ultra-ungu, huJan,

atau einbun. Pelapisan ulang juga mudah dikerjakan. Tergantung dari

formulasi yang dibuat dan kondisi lingkungannya, cat ini mampu

melindungi baja dari 10 hingga 40 tahun. Perlindungan dilakukan

dengan cara menjadl tumbal, sampai produk korosi seng menyumbat

sernua pori-mikro pada lapisan itu. sendiri. Masa perlindungan bahkan

lebih lama lagi bila di atas lapisan tadi ditambahkan cat seperti

epoksid, vinil, karet diklorinasi, atau. poliuretan. Munger melaporkan

bahwa lapisan. pacla jalur pipa sepanjang 400 km yang dipakaikan.


6 - 17

dalarn tahun 1942, masih memberikan. perfindungan yang baik hingga

tahun 1984, kendatipun jalur pipa melewati. hgkungan udara laut yang

mengandung garam, melewati rawa-rawa pantai, dan tergosok-gosok

oleh rumput alang-alang yang tajam.

Cat antipengotoranCat ini diberikan pada struktur yang terendam. dalarn air laut

sebagai lapisan akhir. Cat anti pengotoran (anti-fouling paint)

melepaskan racun ke dalam. air untuk mencegah organisme hidup

me'nempel pada struktur. Hewan semacam. siput yang menempel

pada lambung kapal atau. kaki-kaki anjungan lepas pantai, bila

jumlahnya besar akan meningkatkan hambatan (drag) terhadap laju

kapal. Ini tentu. saja akan menyebabkan pemborosan bahan bakar,

atau hambatan terhadap,arus air oleh kaki anjungan yang

menyebabkan meningkatnya tingkat tegangan yang dialami Oleh

struktur.

Tembaga dan timah adalah dua dari beberapa jenis racun yang

belakangan ini digunakan. Penggunaan garam air raksa kim sudah

ditinggalkan karena polusi yangditimbulkannya terlalu besar. Dalam

cat, racun blasanya disertakan sebagai pigmen-pigmen yang

kemudian akan terbasuh dari bahan pengikatnya. Tentu saia, laju

pembasuhan atau pelepasan racun darl cat yang baru dipakalkan

mungkin sangat tinggi atau berlebihan; sedangkan kalau. sudah lama,

lapisan berupa sisa bahan pengikat yang tidak mengandung pigmen

lagi dapat menjadi penghalang bagI difusi racun lebih lanjut. Cat ini

dengan demikian harus diformulasikan sedemikian sehingga

mempunyai laju pelepasan yang cukup tinggi; tetapi tidak terlalu tinggi,

yang akan menvebabkan kehabisan racun sebelum saat pengecatan

ulang tiba.

Garam-garam anti pengotoran biasanya bersifat katodik terhadap

baja. Cat itu tidak boleh dipakalkan langsung ke permukaan baja dan


6 - 18

harus diperlihatikan agar lapisan tersebut bersesualan dengan sistem

cat di bagian lain. Cat anti pengotoran berbahan dasar tembaga tidak

boleh dipakaikan pada logam aluminium atau paduan aluminium.

Risiko terjadinya perrukaran ion yang menyebabkan korosi sumuran

terlalu besar, Untuk paduan-paduan aluminium, cat yang cocok adalah

yang berbahan dasar timah.

Saat ini generasi baru cat anti pengotoran sudah diperkenalkan,

yaltu jenis yang bisa tererosi atau bisa menjadi mengkilap sendiri.

Bahan perig1kat cat im adalah akrilik yang memifiki rantal molekul

panjang, dengan racun timah dalam posisi tributil sebagai rantal

samping yang longgar. Cat ini kedap air, tetapi pada bagian

permukaan, air akan menghidrolisis pita samping untuk melepaskan

racun. Bahan pengikat, yang menjadi lemah karena kehilangan pita

samping, akan tererosi dan menyingkapkan permukaan baru yang

mengandung timah. Laju pelepasan racan dapat dianggap konstan

selama umur cat yang direncanakan dan permukaan halus vang

ditinggalkannya mengurangi hambatan (drag).

Perlu ditekankan bahwa pemilihan sistern cat merupakan rugas

seorang spesialis. Yang kita bahas di sil hanyalah garis besar

karakteristik masing-masing kelompok, sehingga untuk pengarnbilan

keputusan ini belurn cukup. Lapisan dasar dan lapisan akhIr,

kendatipun berasal dari kelompok generik yang sama, masih bisa tidak

berkesesuaian. Dua cat dasar yang tampaknya hampir sama mungkin

membutuhkan pra-perlakuan yang berbeda. Pigmen tertentu mungkin

tidak berkesesuaian dengan logarn yang dilindungi, atau dengan salah

satu unsur yang terdapat di lingkungan. Spesialis di b1dang

pengecatan perlu dirnintai nasihat jika kerugian yang dapat

disebabkan oleh korosi akibat kesalahan pengecatan terialu besar

dibanding ongkos jasa yang harus dikeluarkan untuk tenaga ahli itu.


6 - 19

Kasus 14.1: Sebuah kontrak untvk pengecatan dua buah tangki air

berisi spesifikasi bahwa unit-unit itu harus dibersihkan dengan

angin bertekanan tinggi, diberi cat dasar pra-perlakuan, diberi

cat dasar vinil, diberi dua lapis cat vinil lagi sebagai cat antara,

dan akhirnya lapisan akhir berpigmen aluminium. Kontraktor

tangki melaksanakan pekerjaan sampai tahapan pemberian cat

dasar vinil, kemudian memasangnya sekalian di tempat

pemberi kerja.

Kontraktor pengecatan mempunyal kewaj'lban mulal darl

pembersiban baglan-bagian yang dilas pada tahapan pendirian serta

bagian-bagian yang cat dasarnya tergores selama pengangkutan.

Untuk menghemat blaya, kontraktor yang befakangan ini mengecat

fangsung bagian-bagian di atas dengan cat dasar vinil vang tidak

memerlukan lapisan pra-pe-rlakuan, dan setelah itu melanfutkan

pekerl'Jan dengan pengecatan Jap;San-Japisan antara Jan kemuthan

lapisan akhlr ke seluruh permukaan tangki. Tangki pertama selesal

dan langsung dipakai. Pekerjaan tangki ke dua dimulal, tetapi seorang

pengawas menghentikannya dan bertanya mengapa sebelum cat

dasar vinil tidak terdapat lapisan pra-perlakuan dan berkeras agar

spesifikasi dalam kontrak. dipatuhi. Belum lagi perancah dari tangki

kedua selesal dilepaskan, orang menemukan bahwa cat pada bagian

yang dilas kurang lengket dan mudall mengelupas. Ketika tangki

pertama diperiksa, ternyata kelekatan cat di situ balk dan secara

fungsional memuaskan. Penyelidikan menunjukkan bahwa cat dasar

vinil vang dipakal oleh kontraktor pengecatan pada kedua tangki tidak

berkesesualan dengan cat dasar pra-perlakuan yang ditetapkan dalam

spesifikasi. Itulah Sebabnya cat pada tangki kedua mengalami

kegagalan. Kontraktor pembuatan tangki telah menggunakan cat dasar

vinil yang sesual dengan cat dasar pra-perlakuan, karena itu di bagian


6 - 20

tangki yang langsung aiberl cat antara oleh kontraktor pengecatan,

hasil akhIr memuaskan. Demikian pula cat dasar vinil yang digunakan

oleh kontraktor pengecatan langsung di atas baja yang tersingkap

tidak. mendatangkan kerusakan. Namun tidak. demiklar. ketika cat

dasar yang harus dipakalkan langsung ke permukaan baja dipaksa

dikombinasikan dengan cat dasar pra-perlakuan.

Kegagalan Cat

Penyebab utaffa kegagalan suatu sistem cat dalam kaltan dengan

kondisi fingkungan adalah:

(a) penyiapan permukaan yang buruk atau kurang memadai

(b) pengerjaan pelapisan cat dilakukan dalam kondisi udara yang

Tidak cocok atau metode yang digunakan tidak tepat. Ada

beberapa jenis cat yang boleh dipakaikan langsung di atas permukaan

karat ringan, karena komponennya yang mengandung asam fosfat

atau asam tanat dapat mengubah karat menjadi suatu lapisan lembam

yang lekat; yakni biasanya mengoksidasi Fe(II) menjadi Fe(III). Cat itu

dengan demikian melekat erat ke permukaan yang lembam. Meskipun

demikian, kebanyakan cat, terutama yang akan dihadapkan dengan

lingkungan agresif, memberikan unjuk kerja lebih baik bila dipakalkan

di atas permukaan yang telah disiapkan. Untuk pekerjaan di udara

terbuka, pembersihan permukaan dengan sikat kawat kurang

memuaskan; karena b.ahan pengotor serta produk korosi yang

cenderung aktif masih bisa tertinggal pada logam.

Permukaan yang memuaskan persiapannya untuk pengecatan

diperoleh baik melalui perlakuan kimiawl, seperti pengasaman

(pickling) dengan cara pencelupan ke dalam larutan asam, atau

dengan grit blasting untuk menghilangkan lemak, debu, produk korosi,

dan kerak. Pencelupan ke dalam bak asam biasanya dibatasi hanya


6 - 21

untuk menghentikan serangan korosi pada logam. Komponen-

komponen yang diberl perlakuan pengasaman, sesudah selesal harus

dicuci dan dikeringkan dengan cermat guna menghilangkan semua

bahan kimia aktif dari celah-celah dan lubanglubang, serta untuk

menjamin agar cat dapat melekat erat pada logam. Grit blasting dapat

dikombinasikan dengan penyemprotan air untuk membasuh semua

debu, rontokan produk korosi, dan pengotor-pengotor yang dapat larut

dalam air, sehingga adhesi cat tidak berkurang. Profil permukaan yang

dihasilkan sesudah badal pasir buatan itu penting sekall. Kalau terIalu

kasar, puncak-puncak-mlkro yang ada akan mendapatkan pelapisan

yang tipis atau bahkan tidak terlapisi. Akibatnya cat akan mengalami

penetrasi dini. (Lihat Gambar 6.3).

Gambar 6.3 Tebal Cat dipengeruhi oleh kekasaran permukaan

Agar mencapai umur yang memuaskan, cat harus dipakalkan

dalam kondisi udara yang tepat. jika kelembaban relatif terlalu tinggi,

selapis tipis air yang tidak kellhatan akan mencegah perlekatan cat

secara balk ke permukaan logam dan akan mempengaruhi

keterpaduan lapisan cat kering yang terbentuk. Temperatur lingkungan

berpengaruh terhadap lama pengeringan. Penguapan pelarut bisa

lambat pada temperatur yang sangat rendah dan ada cat kemasan

ganda yang tidak dapat mengering bila temperatur kurang dari suatu

harga, tertentu.

Temperatur yang berbeda pada bagian-bagian tertentu sebuah

kompoiien,terutama bila cat harus dipanaskan atau dipanggang dalam.

oven untuk mempercepat atau menuntaskan proses pengeringan,

dapat menyebabkan pelarut yang menguap di satu bagian, namun

J'ustru mengembun lagi di sebelahnya. Yakni bila permukaan di situ

lebih rendah dan di bawah tink embun pelarut. Cat yang larut dalam


6 - 22

pelarut hasil pengembunan tadi akan bergerak menuju tempat yang

lebih rendah dan meninggalkan bekas berupa gurat-gurat bila sudah

kering. Tentu saja, di situ lapisan pelindung menjadl lebih tipis, lihat

Gambar 6.4.

Gambar 6.4 Pencucian Oleh Pelarut

Banyak kegagalan pada sistem cat kemasan ganda yang

disebabkan oleh kurang Sempurnanya pencampuran kedua

komponen ketika cat hendak digunakan; atau oleh kurang tepatnva

perbandingan antara keduanya. Kegagalan juga pernah dialarm oleh

cat kemasan ganda yang proses pengeringannya untuk membentuk

lapisan akhir, bergantung pada polimerisasi-silang. Yakni ketika

dipakaikan di bawah temperatur riunimum dengan maksud agar

pengeringan lebih cepat. Pada beberapa sistem berbahan dasar

epoksi, temperatur minimum im bisa mencapal 150C. Cat sepertl ini

Juga mempunvai batas waktu kadaluwarsa sesudah dicampur. jadi,

tidak dapat dipakal lagi bila batas waktu itu terlampaul.

Ketika butir-butir air terdifusi melalul lapisan cat, larutan garam darl

produk korosi dapat lar-ut; atau senyawa-senyawa darl cat sendirl

dapat terbentuk pada bagian manapun vang adhesi antara cat dengan

permukaan logamnya kurang (lihat Gambar 6.5). Dalam hal ini, selaput

cat bertindak sebagai membran sernipermeabel. Ketlka konsentrasi

larutan garam dalam cacat itu. meningkat, tekanan osmosis segera

memaksa air masuk lagi melalul selaput agar lat-utan encer kemball.

Im menaikkan tekanan air dalam cacat dan menimbulkan. pelepuhan

serta memperluas pernisahan antara lapisan cat dan logam. Selain

merusak penampilan cat, pH larutan dalam. lepuhan bisa tinggi sekall


6 - 23

dan menyebabkan luka bakar pada orang yang tidak sengaja

mecahkannya.

Cat mutu sedang yang dilapiskan dengan cara tepat ke permukaan

yang telah diperslapkan dengan balk akan lebili balk dibanding cat

mutu terbalk yang dilapiskan ke permukaan dengan persiapan buruk.

Gambar 6.5 Perkembangan lepuh-lempuh pada lapisan cat yang kurang lengket akibat

tekanan osmotic

Biaya Pekerjaan PengecatanKalau kita menghayati pembicaraan di sub bab van- talu, t1dak

mengherankan bila kemudian menemukan bahwa harga cat sendirl

hanya sebaglan kecil darl biaya pengecatan secara keseluruhan,

terutama bila yang hendak dicat adalah sebuah struktur yang

tergolong besar. Dalam hal itu, sebagian besar blaya digunakan untuk

mendirikan perancah agar seluruh baglan struktur dapat dicapai, untuk

memasang tenda guna mendapatkan temperatur serta kelembaban

relatif yang sesual, untuk membersilikan dan mengeringkan

permukaan vang hendak dicat, serta untuk biaya supervisi dan

pengawasan atas pekerjaan penviapan permukaan dan proses

pengecatan. Semua blava tidak langsung yang dapat dikaitkan dengan

pekerjaan ini juga harus diperhitungkan.

Dalam pekerjaan pengecatan ulang sebuah struktur bala yang

terletak di daratan, blaya untuk pembellan cat sendirl mungkin hanya 5

persen darl blaya keseluruhan; sedangkan kalau. terletak di laut atau

di pantai, persentase itu bahkan lebih kecil. Porter 7 menemukan

bahwa kontraktor merigajukan penawaran sekitar 6 poundsterling per

meter persegi untuk pengecatan balok-balok bala dalam tahun 1977,

tidak termasuk perancah, pembersihan dan transport. Duncan'

menaksir bahwa biaya pengecatan sebuah anjungan di daerah


6 - 24

pasang-surut Laut Utara adalah 300 poundsterling per meter persegi

dalam tahun 1984. Ini termasuk blaya-blaya inti seperti akomodasi di

kapal, latihan keselamatan kerja di anjungan, pengangkutan, dan

kerugian akibat penundaan pekerjaan dalam kondisl cuaca buruk atau

ketika air sedang pasang nalk. Blaya cat sendiri memang sepele,

tetapi blaya keselur-Uhan untuk sebuah proyek yang meliputi tiga atau

empat buah anjungan pengeboran bisa lebih, dari 5 poundsterling per

meter dalarn satu tahun saia. Pada waktu ltu Duncan mengungkapkan

tiga faktor yang dapat mengurangi biaya secara bermakna, yaitu:

(a) Pengembangan coated blasting grit yang mengendapkan

lapisan lapisan primer sementara proses blasting terus

berlangsung dan karena itu pekerjaan tidak terhenti meski

dalarn kondisi basah.

(b) Pengembangan lapisan akhir yang bisa lekas mengering, yang

bisa digunakan meski temperatur lingkungan sedang rendah.

(c) Pengernbangan lapisan yang dapat dipakaikan secara tebal

dalam satu kali pelapisan.

Dalarn hal ini lebih baik bila orang membayar dua atau tiga kali

lebih banyak untuk cat dasar dalarn menghadapi baja yang basah dan

kelernbaban relatif yang tinggi selar--- pekerjaan berlangsung.

Pelapisan dengan plastikPelapisan termoplastik dan elastromer sering diakukan terhadap

logam yang relatif murah untuk memadukan sifat-sifat mekanik logam

tersebut dengan sifat plastik yang anti korosi. Teknik pelapisan plastik

yang telah dikembangkan hingga saat ini telah diterapkan di berbagai

macam lingkungan, misalnya lingkungan asam, lingkungan basa,

lumpura mengalir yang abrasif, terendam terus- menerus dalam air

laut, atau dibagian yang terus-menerus dihempas gelombang laut,


6 - 25

misalnya haluan kapal dan kaki-kaki anjungan pantai. Sebagian ada

yang mampu bertahan pada temperatur kerja hingga 2500C secara

terus-menerus. Bahan ini sering digunakan sebagai pelapis bagian

dalam tangki untuk menyimpan dan mengangkut asam, pelapis

sringan pengisian pembangkit listrik, palapis landasan helicopter di

anjungan-anungan lepas pantai, pelapis kotak dan pipa air untuk

kondenser dan sebagainya. Dalam beberapa kasus, kegagalan yang

dialami oleh logam yang dilindungi berkangsung cepat dan

menimbulkan bencana, misalnya bila itu terjadipd tangki yang memuat

asam. Sesungguhnya, keterpaduan lapisan serta kelekatannya

dengan logam yang dilindungi luar biasa penting. Karena itu pelapisan

logam dengan bahan ini seyogyanya dilaksanakan di bawah

pengawasan tenaga ahli.

Banyak bahan jenis ini yang dapat dibuat setebal 10 mm atau

lebih dalam sekali pelapisan, walaupun sifa-sifat lapisan itu sendiri

sering membatasi ketebalan yang dikehendaki. Bagaimanapun, dalam

semua kasus benda-benda yang akan diberiperlakuan demikian harus

dibersihkan dengan baik, dibebaskan dari produk-produk korosi, dan

betul-betul dipersiapkan untuk menerima bahan pelapis atau proses

yang hendak digunakan. Sebuah lapisan cat dasar atau bahan pelekat

mungkin diperlukan untuk menjamin kelekatan yang baik antara

lapisan akhir dengan logam. Beberapa jenis plastik dapat melepaskan

bahan –bahan mudah menguap dalam masa pelayanan akibat panas

atau radiasi ultra-ungu, yang dapat menyerang permukaan logam.

Sebagai contoh, PVC melepaskan gas hidrogen klorida, sedangkan

nilon melepaskan asam asetat.

Plastik disalutkan pada logam dengan sejumlah cara :

(a) Pencelupan. Komponen yang sudah dipanaskan dicelupkan ke

sebuah wadah berisi bubuk bahan pelapis yang sangat halus.

Bubuk itu menempel ke permukaan yang panas. Kemudian


6 - 26

komponen tadi dipanaskan ke temperatur lebih tinggi untuk

melebur tepung menjadi sebuah lapisan yang lembut. PVC, nilon,

dan politena dilapiskan dengan caraini. Dalam beberapa kasus

proses dilakukan dalam ruang hampa udara guna menghindari

terperangkapnya udara dalam lapisan. Bagian yang tidak akan

dilapisi tentu saja harus ditutup dengan bahan khusus.

(b) Penyemprotan. Metode pelapisan ini lebih memakan tenaga,

tetapi dapat diterapkan pada komponen atau struktur yang terlalu

besar untuk metode pencelupan. Di pihak lain, cara ini sangat

mudah bila kita hanya akan melapisi bagia-bagian tertentu saja.

Teknik-teknik penyemprotan ini meliputi, penyemprotan tanpa

udara (airless spraying), penyemprotan elektrostatik, dan

penyemportan panas (flame sprying). Pada penyemprotan

elektrostatik, listrik tegangan tinggi digunakan untuk membuat

tepung plastik bermuatan, sementara komponen sendiri dibumikan

sehingga bubuk yang bermuatan itu melekat erat ke permukaan.

Pada penyemprotan panas, tepung plastik dalam panas alat

penyemprotan mengalami pemanasan. Sesudah penyemprotan

biasanya diperlakukan panas masih diperlukan agar lapisan yang

terbentuk kuat dan rata. Untuk mendapatkan ketebalan yang

didinginkan, pelapisan dengan cara penyemprotan harus

dikerjakan secara bertahap, sehabis setiap pelapisan, plastik

dibiarkan mongering dahulu. Pola penyemprotan pada setiap

pelappisan harus divariasikan untuk menjamin agar seluruh

permukaan terlapis dan setiap lubang kecil yang tersisa akan

tertutup oleh lapisan berikutnya. Peaisan semprot dengan mudah

dapat mencapai ketebalan 10 atau 15 mm, walaupun jika selang

waktu antara ssetiap pelapisan lebih dari 12 jam, kita harus

menggunakan bahan perekat sebagai lapisan antara.


6 - 27

(c) Pengulasan (baik dengan roller maupun dengan kuas). Banyak

cat sistem kemasan ganda yang dapat digunakan untuk cara

manual ini.

Persaingan dalam industri plastik bahan pelapis sama kerasnya

dengan persaingan dalam industri cat. Karena itu, di pasaran terdapat

bahan-bahan yang sama namun dengan merek dagang berbeda-beda.

Bebrapa dari bahan-bahan dasar itu adalah :

Nilon Yang lebih disukai adalah yang absorbsi airnya rendah. Bahan ini

mudah diwarnai, tidak akan pecah dan memiliki ketahanan yang baik

terhadap minyak dan pelarut. Nilon dapat digunakan pada temperatur

hingga 120oC. Ini membuat bahan ini dapat disterilkan, sehingga

banyak dipakai dalam industri pengolahan makanan. Tebal pelapisan

biasanya sampai 1 mm dan pengerjaannya dengan cara pencelupan

atau penyemprotan. Kelekatannya apabila dipakaikan pada baja dan

alumunium baik, tetapi harus diberi laipsan antara yang adhesif bila

dipakaikan pada paduan tembaga.

Polietilena (politena)Bahan pelapis ini dipakaikan entah dengan pencelupan atau

penyemprotan, tetapi lapisan itu dibuat tipis saja. Dalam lingkungan-

lingkungan tertentu bahan ini cenderung mengalami perekatan korosi-

tegangan, misalnya, di lingkungan berupa deterjan tertentu, alkohol

dan silicon. Penggunaannya untuk melapisi barang-barang rumah

tangga, untuk pipa, tanki bahan kimia, dan rak.

Polivinil klorida (PVC) Bahan pelapis ini yang paling mumenguap, dengan sifat-sifat yang

bergantung sekali pada kandungan bahan plasticier menurut kondisi-


6 - 28

kondisi pelayanan yang berbeda-beda. Agar melekat lebih erat dengan

logam diberi lapisan bahan perekat atau cat dasar dahulu.

6.2. Inhibitor Dengan ChemicalKorosi baja karbon yang terjadi dalam larutan asam sulfat,

khususnya pada proses pickling dan plant cleaning menimbulkan dua

kerugian utama berkaitan dengan menurunnya kualitas bahan baja

karbon. Pertama, kelarutan logam besi yang lebih tinggi dari kelarutan

senyawa besi oksida atau senyawa-senyawa oksida lainnya yang

berakibat penurunan dimensi dan kekuatan bahan baja. Kedua, gas

hydrogen yang terbentuk pada proses korosi, yaitu atom hydrogen

yang terbentuk dari reaksi antara ion hydrogen yang ada dalam larutan

asam sulfat dengan electron dari penguraian atom Fe, dapat

teradsorbsi dan menetrasi logam baja membentuk ikatan dengan Fe

maupun membentuk gas hydrogen di dalam logam baja. Penetrasi

atom hydrogen ini memungkinkan terjadinya bahaya hydrogen,

diantaranya perapuhan hidrogen, pelepuhan hidrogen, pemicu korosi

retak tegang, dan kemungkinan adanya sulfide stress cracking

(Harsisto, 1996).

Untuk mengatasi kerugian-kerugian yang terjadi karena korosi,

maka yang harus dilakukan aalah mencegah atau mengendalikan

korosi tersebut. Namun berdasarkan teori, korosi tidak mungkin

sepenuhnya dapat dicegah karena merupakan proses alamiah bahwa

semua bahan akan kembali ke sifat asalnya dari tanah kembali ke

tanah, berasal dari bijih besi kembali jadi oksida besi. Walaupun

demikian pengendalian korosi harus tetap dilakukan, karena dilihat dari

segi ekonomi, kesehatan, artistic dan keamanan merupakan hal yang

tidak mungkin ditinggalkan. Jika pengendalian korosi ini dapat

dilakukan dengan baik, maka akan dicapai nilai ekonomisnya seperti

yang dilukiskan pada Gambar 2.4 (Supardi, 1997).


6 - 29

Gambar 6.5. Korosi Logam dengan pengendalian dan tanpa

pengendalian

5. Pengendalian Korosi dengan InhibitorPengendalian korosi logam dapat dilakukan dengan beberapa

cara diantaranya : pemilihan bahan, pemberian lapis lindung, proteksi

katodik dan anodik serta pengendalian lingkungan supaya tidak korosif

dengan menggunakan inhibitor anti korosi. Inhibitor korosi biasanya

digunakan pada pengendalian korosi logam yang berada pada media

korosif berupa larutan asam.

Fontana (1987) dan Trethewey (1991) mengemukakan bahwa

inhibitor korosi adalah senyawa/zat kimia yang bila ditambahkan dalam

jumlah yang relatif sedikit ke dalam sistem logam-media elektrolit akan

menurunkan laju korosi logam.

Inhibitor korosi diklasifikasikan menjadi empat jenis, yaitu inhibitor

anodik, inhibitor katodik, inhibitor campuran dan inhibitor teradsorbsi.

Inhibitor yang sering digunakan untuk mengendalikan korosi logam

dalam larutan asam adalah senyawa-senyawa organik yang

mengandung gugus S dan N seperti hexamethylene tetraminine

(C6H12N4), thiourea [(NH2) 2CS] dan lain-lain, (Sudjono, 1996). Fungsi

inhibitor organik dalam pengendalian korosi logam dalam larutan asam

melalui pembentukan suatu lapisan teradsorbsi pada seluruh

permukaan logam yang diproteksi.

Lapisan film teradsorbsi yang terbentuk secara merata pada

seluruh permukaan logam menutupi daerah anoda dan katoda,

shingga akan menghambat secara stimultan reaksi pembebasan ion H

(reaksi 2) dan pelarutan ion logam besi Fe2+ (reaksi 1). Oleh karena itu


6 - 30

penambahan potensial korosi logam baja, tetapi laju korosinya dapat

diturunkan cukup besar (lihat Gambar 6.7).

Gambar 6.7. Diagram polarisasi untuk logam baja dalam lingkungan asam dengan dan tanpa inhibitor organik. Dikutip dari Herbert, H. Uhlig, (Sudjono dan Suroso, Hartai, 1996)

Terbentuknya lapisan film pelindung tersebut karena adanya

ikatan adsorbsi kimia antara logam Fe dengan atom atau molekul

inhibitor. Menurut Hayakawa (dikutip oleh Harsisto, 1996), atom atau

molekul inhibitor hexamethylene tetramine apabila ditambahkan dalam

larutan asam sulfat akan mengalami reaksi :

selanjutnya senyawa C6H10N3 – NH2 membentuk ikatan kovalen

koordinat dengan permukaan logam dan dapat ditulis seperti ikatan di

bawah ini :

C6H10N3-NH2 + Fe C6H10N3-NH2-FE

Berdasarkan uraian dan Gambar6.7 di atas dapat ditarik

kesimpulan bahwa mekanisme pencegahan korosi logam baja dalam

media korosif larutan asam sulfat dengan inhibitor organik teradsorbsi

hexametyylene tetramine adalah dengan terbentuknya lapisan film

oksida yang menempel diseluruh permukaan baja, sehingga

menghalangi kontak langsung dengan media elektrolit, dengan

demikian proses korosi dapat dihentikan atua dikurangi dalam

persentase yang besar.

Besarnya efisiensi inhibitor mengendalikan laju korosi oleh

Fontana (1987) dinyatakan dengan rumus sebagai berikut :


6 - 31

Keterangan :

E : efisiensi inhibitor

CRO : laju korosi logam tanpa inhibitor

CRi : laju korosi dengan inhibitor

6.3 CATHODIC PROTECTION & ANADIC PROTECTION

Bagi mereka yang tidak terlalu berminat terhadap korosi, konsep

penggunaan teknik listrik untuk mengendalikan korosi mungkin sama tidak

menarlknya dengan membangun struktur baja paling besar di dunia dan

memasukkannya tanpa dicat ke dalam laut. Mereka baru terkejut sesudah

menvadarl bahwa keduanya bukan khavalan semata. Sesungguhnya,

pekerjaan yang kedua baru dapat dilaksanakan berkat penernuan vang

pertama. Prinsip-prinsip dan aplikasi-aplikasi yang diterapkan di hampir

seluruh bab ini adalah proteksi katodik, suatu sebutan yang telah men)adi

jelas dengan sendirinya. Metode pengendalian korosi yang penting dan

telah digunakan secara luas ini dapat dibagi dua: metode anoda tumbal

(sacrificial anode), yang prinsip utarnanya adalah korosi dwilogam; dan

metode arus terpasang (impressed current), proses yang dikendalikan

secara elektrik. Baru-bar-u ini, sebuah teknik elektrik serupa vang disebut

proteksi anodik telah dikembaDgkan untuk beberapa kombinasi

logam/elektrolit.

Dasar TeoriSejauh ini penerapan teknik elektrik yang paling penting adalah

pengendalian korosi pada baja. Lambung kapal yang terbuat dari baja,

anjungan pengeboran lepas pantai dan pipa-pipa minyak serta gas bawah

laut, semua dilindungi terhadap serangan korosi di salah satu lingkungan


6 - 32

alami yang paling agresif itu dengan menggUnakan metode-metode yang

akan diuraikan dalam bab ini. Selain itu, baja pada bagian dalarn struktur

baja, dan bejana-bejana untuk menangani bahan-bahan kimia yang

sangat korosif, juga telah dilindungi dengan cara ini.

Kecuali dalam Sub bab proteksi anodic, yang disediakan untuk

pembahasan proteksi anodik, bab ini hanya membicarakan proteksi untuk

baja karbon. Sekarang kita mulai dengan memperhatikan diagram E/pH

untuk besi dalam air.' Gambar 6.7 memperlihatkan daerah-daerah

termodinamik yang mantap untuk kondisi-kondisi lingkungan yang

berbeda

Gambar 6.7 Diagram E/pH untuk besi dalam air.

Potensial korosi bebas, Ekoo untuk besi dalam air yang teraerasi

berada dalarn rentang -600 hingga -700 rnV SSC pada pH sarna dengan

7. Potensial ini dinyatakan dengan titik 0 dalarn garnbar. Untuk kondisi air

laut, perubahan yang paling tarnpak darl garnbar di atas adalah tidak

adanya pasivasi di bawah pH sarna dengan 5. Ini sangat tidak relevan

dengan kondisi air laut alarni yang mempunyai pH antara 8,2 dan 8,5.

Karena itu titik 0 digeser ke harga pH y-ang scsua~, tetapi rent-ang harga-

harga Ek., sendiri tetap sarna. Entah berada dalam lingkungan yang

mengandung klonida atau tidak, titik 0 selalu berada dalam zona korosi

dan besi akan berkarat dengan cepat jika pernasokan oksigen selalu

cukup. Sekarang coba kita perhatikan empat cara berbeda yang

mempengar-uhl kesetimbangan. termodinarnik di titik 0.

Cara

(a) Pengurangan pH: dalam hal ini larutan dibuat lebih asarn. Dari

Garnbar 16.1 tersirat bahwa spesimen tetap berada dalarn zona

korosi pada sernua harga pH <7, yakni zona ketika ion-ion besi


6 - 33

yang dapat larut merupakan unsur paling mantap. Laju korosi

meningkat bila pH turun.

Cara

(b) Peruingkatan pH: peningkatan sedikit saja ternyata mernindahkan

besi ke daerah pernasifan, karena unsur paling mantap di sini

adalah besi hidroksida (atau oksida terhidrasi) yang tidak dapat

larut. Kalau bahan itu dibiarkan melapisi besi, kita tentu

mengharapkan berkuAngnya laju korosi karena selaput itu akan

mernisahkan besi dari lingkungan yang korosif. Bagairnanapun, kita

tidak dapat mengandaikan bahwa selaput yang tidak dapat larut

sepervi itu aka-1 selalu berperilaku sebagai pelindung. Kalau

selaput itu tidak homogen, tidak konduktif, dan kedap air, atau )'Ika

selaput itu rusak akibat allran elektrolit pada permukaanhya, atau

akibat kegiatan mekanik, korosi ak*an berlanjut. Memang, la)u

korosi akan makin cepat bila clacrah anoda yang tersingkap makin

kecil. Dalam kondisi demikian, korosi sumuranlah yang paling

cenderung terjadi.

cara

(c) Pemberian potensial lebih negatif: Kondisi logam akan pindah ke

zona kekebalan. Ingat bahwa perbeclaan antara zona korosi dan

zona kekebalan semata-mata hanya berpijak pada definisi; dengan

kata lain, yang menjadi batas antara kedua zona itu adalah

keadaan dengan konsentrasi besi dalam kesetimbangan, yaitu 10-'

M. Dari Gambar 6.7, keadaan ini terjadi pada potensial kurang dari

-800 mV SSC pada pH 7. Meskipun logam berada di daerah

kekebalan sesual dengan definisi kita, reaksi korosi masih bisa

berlangsung. Bagaimana reaksireaksl anodik dan katodik bervarlasi

terhadap potensial. Semakin negatif potensial, semakin lambat

reaksi anodik, seballknya reaksi katodik justru semakin cepat:

akibatnya logam menjadi lebih katodik. Inilah prinsip proteksi

katodik pada logam.


6 - 34

Cara

(d) Potensial dibuat lebih positif: logam sekali lagi dibawa ke daerah

pasif yaitu kondisi di mana laju korosi mempunyal peluang untuk

berkurang akibat pernbentukan selaput antara logam clan elektrolit.

Walaupun orang pernah mengatakan bahwa besi sukar dipasifkan,

cara ini telah digunakan secara efektif untuk kombinasi-kombinasi

ba)a/elektrolit tertentu, sebagaimana halnya untuk kombinasi-

kombinasi elektrolit dan logam-logam lain. Carra ini clikenal

sebagal proteksi anodik (11hat Sub bab 16.6).

Dalam contoh di atas kita telah menernukan bahwa cara-cara (b),

(c), dan (d) merupakan tiga cara perlindungan terhadap korosi yang

bersifat teoretis. Kalau cara (b) yang dipilih, elektrolitnya sendiri sering

berada di luar kernampuan pengendalian perekayasa atau pakar korosi

yang bertugas. Pada anjungan minyak lepas pantai, misaInya, tidak ada

orang yang sanggup mengubah pH air laut. Demikian pula, perekayasa

proses tidak dapat mengubah komposisi produk yang ingin dibuatnya

tetapi yang telah menyebabkan wadah dan pipa-pipa mengalami korosi.

Adakalanya, inhibitor tertentu dapat ditambahkan ke dalam elektrolit, clan .

Bagaimanapun, seringkah para perekayasa harus mempertimbangkan

metode-metode lain bila struktur yang harus dilindungi mahal. Cara (c)

dan (d) mer-upakan dasar pengendahan korosi melalui proteksi katodik

dan anodik.

Gambar 6.8 didasarkan pada hasil penelitian LaQue 2 clan secara

skernatik memperlihatkan variasi potensial katodik terhadap kerapatan

arus untuk baj a karbon dalam air laut. Gambar Itu juga memperlihatkan

pengaruh per-ubahan-perubahan potensial dan arus terhadap laju korosi,

yang diukur menurut berat yang hilang. LaQue menemukan korelasi yang

baik antara kurva laju korosi/kerapatan atus dengan kurva


6 - 35

potensial/kerapatan arus. Sekarang perhatikan bagaimana informasi ini

dapat kita manfaatkan.

Garnbar 6.8 Diagram skematik tentang varlasi potensial katodik terhadap kerapatan arus unruk

baja dalam air laut, dan hubungannya dengan laju korosi yang diukur dari berat yang hilang.

(Diadaptasi dari data oleh LaQue2)

Gambar 6.8 memperlihatkan kepada kita bahwa korosi yang dialami oleh

logam semakin sedikit bila potensial dibuat lebih negatif. Ini hampir tidak

mengejutkan, karena logam yang dalam sel korosi basah berfungsi

sebagai katoda umumnya t1dak mengalami korosi. Anoda-anoda lokal

yang sangat kecil bisa saja berada pada perniukaan logam (penjelasan

tentang ini telah diberikan dalam bab-bab lain), dan baru setelah reaksi

anoda selesai seluruhnya korosi akan berhenti. Perancang sebuah sistem

proteksi katodik biasanya inulai dengan menetapkan laju korosi

maksinium yang dapat diterima, rp, dan menggunakan grafik seperd

Gambar 16.2 untuk mendapatkan harga kerapatan arus, 1p, yang akan

menghasilkan lalu korosi seperti yang dikehendaki. Selanjutnya kita juga

akan mendapatkan harga potensial proteksi, Ep. Potensial proteksi

sesungguhnya yang digunakan dalam sistem proteksi katodik bergantung

pada penerapan bersangkutan 3 ; pembahasan lebih lengkap tentang ini

akan diberikan dalam sub bab menclatang. Dari Gambar 16.1, kita telah

mellhat bahwa potensial proteksi itu mungkin lebih negatif dari - 800 mV

SCC, dan banyak perancang yang memilih harga -850 mV SCC. Dalam

banyak kasus, penullhan potensial yang dibutuhkan untuk mendapatkan

proteksi yang memadai telah diperoleh dengan cara coba-coba (trial and


6 - 36

error), dan dalam hal ini ketidakpastian tetap ada. Sebagai aturan unium,

rentang potensial untuk proteksi itu adalah antara -800 hingga -900 mV

SCC.

Contoh berikut memperlihatkan cara menghitung laju korosi yang

d1harapkan .untuk mendapatkan potensial-potensial katodik terapan yang

berbeda.

Laju korosi pada polari-sn~-,i katodik tertentu dinyatakan dengan

persamaan:

I = io. eksp ( zFIR T)

dengan pengandaian bahwa = 0,5 (lihat Sub bab 4.7), z = 2 (untuk

besi), F = 96,494 C mol-1, R = 8,3142 j mol-1 K-' dan T = 283 K (temperatur

air laut, Yang sama dengan 100C). Untuk polarlsasl sebesar -200 mV, kita

mendapatkan:

i = io . eksp

= io. eksp (-8,20)

=0,00027 l'o

jadi, jlka kita mengandalkan potensial korosi bebas untuk baja

dalarn air laut adalah -650 mV SSC, laju korosi pada -850 mV SSC akan

berkurang hingga 0,03 persen darl laju apabila baj'a tidak dilindungi. Pada

-750 mV SCC, la)'u itu berkurang menjadi hanya 2 persen darl la)'u pada

potensial korosi bebas. Agar dapat melaksanakan cara proteksi demikian,

kita harus membuat sistein listrik seperti vang diperlihatkan berupa

diagram dalam Gambar 6.9. Komponen-~ komponen yang tampak di situ.

Sistem pengendali di sim pada dasarnya adalah sebuah potenslostat;

tetapi pirand im dilengkapi dengan piranti kompensasi otomatis; peran unit

pengontrol itu akan. sernakin jelas bila kita telah menginjak pokok

bahasan mendatang


6 - 37

Gambar 6.9 Prinsip proteksi katoclik arus terpasang menggunakan potensiostat

Unit pengendali disetel dengan arus terpasang, lp, sedemikian

sehingga untuk luas permukaan basah tertentu, A, kerapatan arus adalah

IpIA = ip, dan potensial proteksi yang dipilih, bila diukur pada permukaan

logam, misainya adalah -850 mV SSC. Dengan pengandaian bahwa

sistem tidak mengalami perubahan lagi, pennukaan logam bersangkutan

akan terlindung terhadap korosi.

Pertanyaan: Potensial yang lebih negatif dan -850 mV SSC menghasilkan

kehilangan logam yang semakin kecil. Mengapa tidak menggunakan

potensial -1000 mV SSC, atau lebih rendah?

Ada dua alasan mengapa penggunaan potensial-potensial yang

lebih negatif. bukanlah gagasaii yang bmik. Pelepasan gas hidrogen, yang

terj,-O; pada potensial. yang lebih negatif darl itu, sering menimbulkan

kerusakan dalam bentuk lain, khususnya perapuhan hidrogen (lihat Bab

10). DI samping itu, at-us besar akibat potensial lebih negatif tersebut

menyebabkan tingginya konsentrasi-konsentrasi lokal ion hidroksil yang

sering merusak lapisan-lapisan penghalang seperti cat, misalnya, bila ada.

Potensial - 850 mV adalah harga yang terbalk karen~ memberikan

perlindungan yang efisien, sambil mengurangi kemungkinan terladinya

bentuk perusakan lain.

Sistem proteksl katodik yang diterangkan di atas juga

menguntungkan; karena dengan unit pengendali yang tepat, sistern

tersebut mampu mengatur sendiri sebagaimana ditunjukkan dalam

contoh-contoh mendatang.


6 - 38

jika permukaan logam dilindungi dengan cat atau bahan pelapis

lain, arus yang teramati akan jauh lebih rendah, tetapi kerapatan arus

untuk melindungi bagianbagian logam yang terbuka akan tetap sama.

Sekarang perhatikan apa yang terjadi bila lapisan pelindung itu rusak,

yang menyebabkan bertambahnya luas permukaan efektif. Kalau unit

pengendall terus memasok arus sebesar arus terpasang, IP, maka

kerapatan arus akan sangat menurun. Gambar 16.2 memperlihatkan

bahwa ini akan mengakibatkan perubahan potensial kemball ke potensial

korosi bebas, yang tentu saja disertal meningkatnya laju korosi. Dalam

sistern proteksi katodik arus terpasang, instrumen mempunyai sebuah

rangkaian kompensasi otomatis yang selalu mengindera dimulainya suatu

perubahan potensial dan segera mengatasinya agar potensial tetap

berada pada harga yang telah ditentukan, EP. Untuk melakukan ini, unit

pengendall harus mempertahankan kerapatan arus, ip, dan karena itu

harus memperbesar arus terpasang.

Efek kebalikannya sama penting. Kalau luas permukaan efektif

berkurang, ada kecenderungan bahwa kerapatan arus akan naik, dan

potensial menjadi semakin negatif. Sebagaimana disebutkan di atas, ini

pun tidak diinginkan. Dengan mengindera potensial permukaan logam

secara terus-menerus, unit pengendall mampu mempertahankan potensial

konstan yang dibutuhkan untuk sistern proteksi dan membuat arus

terpasang menjadi lebih kecil. Instrumen untuk menj'aga agar potensial.

yang diterapkan tetap konstan disebut potensiostat. Penting sekall

dipahami bahwa besar arus sangat bervariasi terhadap waktu; karena itu

rangkaian Iistrik harus mampu menghadapi perubahan-perubahan

tersebut.

Ingat juga (dengan bantuan Gambar 6.8) bahwa dalam rangka

menjaga agar laju korosi tetap di bawah harga maksimum yang dapat

diterima, rp, kerapatan arus yang sama, IP, dibutuhkan untuk melindungi

baja, baik apabila baja itu d'lap,*s' i cat maupun tidak. Yang menjadi


6 - 39

masalah adalah luas permukaan baja yang terbuka tidak dapat diketahui

dengan tepat. Dalam Bab 14 kita melihat bahwa lapisan cat tidak selalu

sempurna; biasanya ada cacat berupa lubang-lubang kecil (bolidays) atau

luka-luka goresan yang memungkinkan masuknya elektrolit. Logam

telanjang, apabila terendam dalam air laut akan tertutup oleh tumbuhan

atau hewan laut dan, seperti yang akan kita lihat di 6awah, akan terlapisi

selaput yang mengandung kapur bila diproteksi secara katodik. Efek-efek

ini mengandung ard bahwa kerapatan arus tidak dapat ditentukan dengan

tepat. Manfaat besar dari pernberian potensial tertentu menggunakan

sistern seperti yang dijelaskan dalam Gambar 6.9 adalah bahwa arus

berubah-ubah sampai elektroda acuan mengindera bahwa struktur ber--da

dalam potensial yang dikehendaki. Dengan cara ini, kerapatan arus yang

diperlukan untuk perlindungan bisa diperoleh tanpa harga luas permukaan

yang teliti, dan tidak pedui pada ada atau tidaknya selaput di permukaan

itu. Apabila kerapatan arus disebut. sebut dalam pembahasan mendatang,

perlu d1ingat bahwa kita tidak mengetahu, dengan tepat luas permukaan

logam yang berhadapan langsung dengan elektrolit.

16.2 Proteksi Katodik: Metode Anoda TumbalProteksi katodik dapat diselenggarakan melalul dua cara:

(a) metode anoda tumbal (sacrificial anode method);

(b) metode at-us terpasang (impressed, current method).

Sub bab ini membahas metode anoda tumbal, karena itu berkaitan

dengan pengetahuan vang diperbincangkan dalam Bab korosi galvanik,

serta dasar-dasar teorl dalam Bab korosi larutan. Barangkali, yang paling

sederhana untuk menjelaskan cara kerja proteksi katodik dengan anoda

tumbal adalah menggunakan konsep tentang sel korosi basah, . Demikian

juga kaidah umum yang telah disusun dafarn Sub bab korosi larutan:

yakni bahwa dalam suatu. sel, anodalah yang terkorosi. Sedangkan yang


6 - 40

tidak terkorosi adalah katoda. Apabfla kita dihadapkan pada masalah

pencegahan korosi terhadap sebuah struktur logam yang menggunakan

konsep ini, tampaknya pemecahan masalah tersebut sederhana sekall.

Yaltu, J'lka kita mengatur agar struktur tersebut bertindak sebagal katoda

dalam suatu sel korosi, struktur tidak akan mengalami korosi. Meskipun

demikian, kadang-kadang katoda bisa saja rusak bila kerapatan arus

terlalu besar. Biasanva, kerapatan arus yang terlalu besar menimbulkan

kerusakan pada lapisan cat; tetapi perapuhan logam oleh h1drogen juga

menjadi mungkin bila potensial cukup negatif .

Kita bisa memanfaatkan pengetahuan tentang deret galvanik' untuk

memilih suatu bahan, yang bila digandenekan dengan logain yang ingin

kita lindungi, akan menjadi anoda. Karena bahan yang paling sering

membutuhkan perlindungan adalah besi dan baia, dengan segera kita

dapat melihat dari deret galvanik bahwa sernua logarn yang potenslalnya

lebih aktif dibanding besi, menurut teori, dapat digunakan. Dalam praktek,

upaya untuk melindungi besi dengan menggandengkannya dengan

natnium adalah sesuatu yang mustahil, sebagai contoh: natrium bereaksi

begitu cepatnya sehingga mengeluarkan ledakan ketika bertemu dengan

air. Natrium memang akan melindungi besi, tetapi hanya sesaat sehingga

tidak ada gunanya. Oleh karena itu orang perlu mencari logarn anodik lain

yang terkorosi lebih lambat daripada natnium. Logam-logam seperti seng,

magnesium, dan aluminium cocok untuk tugas tersebut sehingga banyak

dipakai. Maka darl itu, untuk melindungi sebuah struktur dari baja, seorang

perekayasa akan menyisipkan potongan-potongan yang pada bagian

yang ticlak mempengaruhi kekuatan struktur. Seng akan terkorosi lebih

dahulu sementara besi sendirl belum terganggu.


6 - 41

Hampir. Akan tetapi tentu sala satu kilogram seng untuk sebuah

anjungan pengeboran lepas pantal tidak akan memberikan dampak yang

nyata dalam upaya mengurangi korosi secara menyeluruh. Kita perlu

memperhitungkan luas relatif anoda dan katoda. Jlka seng dan besi sama

luasnya, efek yang terjadi akan nyata. Bagaimanapun, ada saatnya ketika

seng telah terkorosi seluruhnya ternyata- besi terkorosi sekall lagi. jadl k4a

juga perlu memperhitungkan lalu korosi seng agar dapat memprakirakan

kapan periggantian harus dilakukan. Begitu Pula, kerapatan arus keluaran

akibat korosi seng pada setiap saat harus cukup untuk menghambat

korosi terhadap besi. Anoda tumbal antara lain diukur berclasarkan

kapasitas-nya, suatu besaran yang menyatakan banyaknya arnperejam

yang dapat dipasok olel-I setiap kilogram bahan. Parameter lain juga

dapat ditentukan, seperti keluaran arus per satuan luas permukaan

terbuka, yang)uga disebut laj*u pengausan (wastage) yang menyatakan

laju hilangnya logam balk dalam satuan volume maupun satuan massa.

Sebuah faktor lain yang berpengaruh terhadap penggunaan anoda

tumbal adalah efek throwing power. Istilah tbrowing power digunakan

untuk menerangkan efek proteksi sehubungan dengan)arak darl anoda ke

logam yang dilindungi. jlka)arak itu besar, sebagian potensial digunakan

untuk mengatasi hambatan elektrolit. Metode yang digunakan untuk

menetapkan posisi anoda di sebuah struktur baja tidak dapat diterangkan

di sini. Kebanyakan perancang mengandalkan pengalaman mereka di

bidang ini dan seringkali faktor sem lebih berperan ketimbang faktor

teknik. Bagaimanapun, perhitungan-perhitungan yang melibatkan gradien

medan potensial hanya dimungkinkan bila struktur sederhana dan dapat

dijadikan dasar ilmiah untuk penentuan lokasi anoda dengan tujuan

mengusahakan agar medan potensial seragam di seluruh struktur.

. Potensial katoda tembaga menjadi semakin negatif ketika arus

mengalir, sementara potensial seng menjadi semakin positif. Potensial

kedua logam itu mengarah ke potensial korosi, Ek.r, yakni potensial

ketika, hambatan dalam, sel dapat diabaikan dan ar-us pembatas


6 - 42

terlampaui. Untuk mendapatkan harga Ekor yang dimaksudkan ini, luas

kedua elektroda harus sama. Dalam praktek, variasi perbandingan antara

luas-luas elektroda ternyata mengubah-ubah harga Ekor- Ini. Kalau nisbah

katoda/anoda besar, perlinclungan yang dihasilkan kemungkinan ticlak

mernuaskan karena katoda tidak cukup terpolarisasi dari potensial, korosl

bebasnya. Ingat bahwa reaksi anodik masih terjadi bila potensial lebih

negatif dari potensial korosi bebas, dan dengan alasan inilah orang

biasanya menetapkan potensial korosi; yaitu potensial paling negatif yang

dibutuhkan guna mencapai tingkat proteksi yang mernuaskan. Untuk baja

dalam air laut yang teraerasi, potensial. ini ditetapkan sekitar - 800 MV

SSC. 3 Bahan untuk anoda yang banyak dan jenisnya tepat bila

didistribusikan secara nierata di seluruh struktur akan memungkinkan

polarlsasi katodlknya mencapal potenslal lebl",I negatif daripada itu.

Anoda-anoda yang d1hubungkan ke struktur dengan tuJuan

mengefektifkan perlinclungan terhadap korosi dengan cara ini disebut

anoda-anoda turnbal (sacrifia*al anodes). Karena proteksi ini bergantung

pada efek galvanik, perlu sekall mengusahakan agar anoda-anoda

mempunyal kontak listrik yang balk dengan struktur vang dilindungi.

Anoda-anoda biasanya dilaskan ke lanclasan khusus yang terintegrasi ke

dalam struktur pada titik-titik yang telah ditentukan.

Bahan anoda tumbal tradisional untuk baja dalam air laut adalah

seng. Sir Humphrey Davy dalam tahun 1824 melaporkan keberhasilan

penggunaan anoda seng untuk melindungi pelapis tembaga pada kapal

perang. Walaupun anoda tumbal yang cligunakan sebelum masa Perang

Dunia Pertama hanya untuk mencegah korosi pada tabung kondenser

kapal perang. Baru sesudah tahun 1950 teknik itu digunakan pada skala

cukup besar. Sejak itu, sebuah paduan seng yang disebut C-Sentry @,

yang menganclung 0, 1 - 0,5 persen aluminiurn dan 0,025 -0,15 persen

kadmium, telali digunakan secara luas di b1clang inclustri kelautan. 6

Merek dagang darl Impalloy Ltd.


6 - 43

Perlindungan yang diberikan oleh seng akan luar blasa seandainya

logam itu dapat dilarutkan dengan laju yang kurang-lebih konstan. Sayang

sekall, blasanya yang terjadi tidak demikian. Seng murni yang tersedia di

pasaran, terkorosi di air laut sambil membentuk selapis kulit kedap air

yang sangat membatasi keluaran arusnya. Dari antara bahan-bahan

takmurnian (Impurities): besi, tembaga, dan timbal; yang paling

menimbulkan efek merusak terhadap anoda adalah besi. Kelarutannya

dalam seng sedemikian rendah (< 0,0014 persen) sehingga kalau berlebih

maka kelebihan itu akan berupa partikel-partikel terpisah. Ini, pada

gilirannya, membentuk sel galvanik lokal yang menghasilkan suatu lapisan

seng h1droksida/seng karbonat yang tidak dapat larut, dan tidak

menghantarkan listrik; yang akhirnya menjadikan anoda tidak efektif.

Dalarn hal ini, penambahan aluminiurn menguntungkan, karena

menyebabkan terbentuknya antarlogarn alurniniurn/besi yang lebih ticlak

mulia sehingga mengurangi efek sel-sel korosi lokal. Penambahan

kadmium bekeria dengan cara yang sarna dalarn mengurangi efek yang

mer-ugikan akibat adanya takmurnian timbal.

Dalarn keadaan normal, alurniniurn mengalarni korosi surnuran

dalarn air laut diakibatkan oleh lapisan oksida yang bersifat katodik yang

selalu membungkus logarn itu ketika masih berada di udara bebas. Sifat

tidak dapat dirarnalkan yang climiliki oleh bentuk korosi ini membuat

alurninium murni sangat tidak andal untuk digunakan sebagai,anoda

turnbal. Karena itu, unsur paduan yang ditambahkan adalah yang dapat

mencegah terbentuknya selaput oksida yang merata, melekat erat dan

protektif sehingga kegiatan galvanik terus berlangsung. Dengan tujuan

inilah orang mengembangkan paduan alurniniurn yang mengandung seng

dan air raksa atau seng dan indiurn. Bahan ini mempunyai nisbah daya

fistrik/berat yang jauh lebih besar daripada paduan seng, dan penggunaan

anoda alurniniurn telah mulai menggantikan pengg-unaan seng dalarn

beberapa penerapan, khususnya pada industri lepas pantai.


6 - 44

Potensial korosi bebas magnesium yang sangat negatif

mengandung arti bahwa logam itu larut agak terlalu cepat dalam air laut.

Dengan demikian, penggunaannya dibatasi hanya untuk melindungi jalur

pipa Yang dikubur dalarn tanah, atau struktur di perairan sekitar muara

Yang hambatannya cukup tinggi untuk membatasi keefektifan paduan-

paduan seng atau aluminium. Upaya perlindungan bagi tankitanki

penyimpan air tawar atau air payau juga merupakan salah satu penerapan

Yang tepat untuk anoda magnesium. Perlu dicatat bahwa magnesium

sangat berbahaya I*ika berada dekat api. Ini tentu saja menjadi pembatas

lain dalam penerapannya.

Walaupun menurut teori potensial korosi"bebas magnesium adalah

-2,12 V SCE, dalam kenyataan harga im adalah sekitar -1,7 V SCE. Ini

tercermin dari efisiensi logam tersebut Yang rendah (50 - 60 persen):

menurut perhitungan arus Yang dihasilkan seharusnya sekitar 2200

Amperejam per kilogram, tetapi dalam kenyataan jarang lebih dari 1200

Amperejam per kilogram. Tentu saja ini buruk bila dibandingkan dengan

paduan seng atau aluminium yang mempunyai efisiensi lebih dari 90

persen. Dari dua paduan magnesium Yang banyak tersedia, salah satu

menganclung 6 persen Al, 3 persen Zn, dan 0,2 persen Mn, sedangkan

lainnya, merupakan paduan hampir murni dengan 1 persen Mn. Keduanya

mer-upakan hasil upaya-meningkatkan efislensi melalui penambahan

unsur paduan, Yang ternyata kurang berhasil. Penyebab unjuk- keria yang

tidak efislen tersebut terlalu rumit bila diterangkan di sini. Tetapi secara

garis besar dapat dijelaskan bahwa hal ini berkaitan dengan perubahan-

perubahan 'konsentrasi anion dan kation dekat permukaan logam, serta

pembentukan gas hidrogen pada katoda-katoda lokal logam. Pembahasan

lengkap tentang anoda tufnbal dan sifat-sifatnya telah dipublikasi oleh

Schreiber.' Tabel 6.2 memnuat tiga macam bahan untuk anoda tumbal

berikut sifat masing-masing.


6 - 45

Tabel 6.2. Bahan-bahan anoda tumbal dan sifat masing-masing

16.3 Penerapan Prakfis Proteksi Katodik dengan Amoda TumbalPernasangan anoda-anoda tumbal pada struktur-struktur balk di

lingkungan laut maupun yang terkubur dalam tanah telah dipraktekkan

selama puluhan tahun Ln akan terus menjadi metode proteksi korosi yang

sangat penting. Anoda tumbal relatif murah, mudah dipasang, dan, bila

dibandingkan dengan metode arus terpasang, metode ini dapat diterapkan

di tempat-tempat yang tidak dilengkapi catu daya, Keuntungan lainnya

tentu saja adalah tidak diperlukannya peralatan listrik yang mahal dan

tidak a&nya kernungkinan salah arah dalam pengallran arus,

sebagaimana telah dialami oleh kapal HMS Blackwood, Metode anoda

tumbal paling tepat untuk penerapan-penerapan skala kecil, walaupun

telah digunakan secara luas, dengan basil yang sama, pada struktur-

struktur berukuran besar. Meskipun demikian, untuk itu anoda-anoda

harus sering diganti dan, kalau yang dibutuhkan banyak sekall, struktur

harus diberl tegangan ekstra. Pembicaraan lebih lanjut mengenal ini akan

dijumpal di bawah.

Sudah pernah ditunjukkan bahwa kombinasi proteksi katodik

dengan proteksi pelapisan merupakan cara yang paling ekonomis untuk

melindungi struktur baja, Lapisan cat tidak ada yang sempurna; selalu

saja ada cacat pada lapisan itu sehingga sebagian perm-akaan logam

berhadapan langsung dengan lingkungan. Upaya ekstra untuk

mengurangi jumlah cacat seperti itu menyebabkan biaya pengecatan

melambung, apalagi- untuk menghilangkannya sama sekall. Sebaliknya,

biaya proteksi katodik akan menurun bila permukaan logam dilapisi,

karena bahan anoda yang dibutuhkan menjadi sedikit. Secara nalar kita

dapat menentukan suatu titik ketika proteksi katodik yang digabu*ngkan

dengan pelapisan yang balk meskipun tidak sempurna, yang

mencerminkan titik paling ekonomis. Ini diperlihatkan dalam Gambar 6.10.


6 - 46

Penggunaan anoda tumbal untuk melindungi lambung kapal kini

kurang populer 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; seringkali

dalam susunan yang cukup rapat pada bagian buritan, karena bagian

itulah yang paling membutuhkan perlindungan. DI simi, olakan hebat yang

disebabkan olch putaran baling-baling cenderung merusak lapisan

pelindung, dan selanjutnya dinding segera mengalami korosi benturan

(imPingement corrosion). Korosi peronggaan (cavitation corrosXn.) juga

blasa 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 b1sa menjadi

katoda yang begitu aktifnya sehingga selain dengan p~engecatan bagian

buritan juga perlu dilindungi dengan cara katodik. Anoda mungkin juga

dipasang pada bagian lunas kapal, serta dalam sistern mesin, yakni pada

bagian-bagian yang menerima masukan air laut.

Gambar 6.10 Perbandingan biaya proteksi katodik dan pelapisan.

Berbagai pembakuan telah dibuat mengenai kerapatan arus yang

diperlukan untuk mefindungi permukaan baja. Sebuah permukaan yang

baru saja dilapisi cat epoksi ter batubara dianggap terlindung dengan baik

bila kerapatan arus yang melalui lubanglub~ng kecil pada lapisan itu

antara 20 dan 30 mA per meter persegi, dibanding permukaan baja

telanjang yang menurut laporan membutuhkan kerapatan arus lebih dari


6 - 47

100 mA per meter persegi. Para ahli masih ramai berdebat tentang harga

kerapatan. arus yang optimum karena sangat bervariasi dan masing-

masing bergantung pada keganasan lingkungan yang dihadapi.

Ketidakpastian. ini berawal dari sulitnya meramalkan luas permukaan

logam. yang akan berhadapan langsung dengan elektrolit. (Ini telah

dijelaskan pada bagian akhir Sub bab 16.1.) Dalam praktek, sesudah

mengetahui lapisan akhir yang akan diberikan ke permukaan struktur,

seorang perancang harus membuat pengandaian tentang kerapatan arus

yang dibutuhkari untuk melindunginya dan berapa bagian dari permukaan

baja yang akan dibiarkan. telanjang menghadapi air laut. (Banyaknya

cacat pada lapisan cat semakin lama akan semakin bertambah, di pihak

lain, permukaan baja yang telanjang pun mungkin akan terlapisi kerak

atau lapisan penghalang lain sehingga luas permukaan terbuka tidak

sesual lagi dengan pengandalan semula.) Sesudah membuat

pengandaian dan mengetahul arus keiua'ran dari bahan anoda yang akan

digunakannya, la akan menghitung berat bahan yang diperlukan.. Pada

struktur yang bentuk geometrisnya sederhana, penibagian anoda bisa

merata, tetapi pada struktur yang konipleks, penernpatan anoda lebih

rurnit dan sering hanya berdasarkan pengalanian terdahulu, bukan dari

perhitungan ilmiah.

Perawatan secara teratur di galangan kering perlu sekall sehingga

anoda-anoda yang telah termakan dapat digantikan dengan yang baru. Di

Angkatan Laut Inggris, kapal-kapal harus dimasukkan ke galangan setiap

18 bulan hingga dua tahun sekall, dan pada setiap kall perneriksaan orang

akan menernukan bahwa kebanyakan anoda telah termakan. Penggantidn

anoda turnbal secara keseluruhan dengan demikian termasuk prosedur

perawatan yang rutin. Kiranya penting untuk dicatat bahwa dalam

kegiatan-kegiatan semacam itu anoda-anoda sering ikut dicat oleh

pekeriapekerja yang kurang mendapatkan informasi ketika mereka

bertugas mengecat sefuruh farnbung kapal, seperti pada buritau sebuah


6 - 48

kapal dagang yang tarnpak dalam Gambar 16.5. Ini tentu saja

mengakibatkan anoda-anoda t1dak berfungsi.

Keharusan memasukkan kapal ke galangan yang cukup sering ini

mernbuat sistem anoda turnbal tidak populer di kalangan penillik kapal

karena mereka menginginkan kapal mereka melaut selarna mungkin.

Karena alasan inilah, sistern arus terpasang yang menggunakan anoda

ridak habis (non-consumable anodes) lebih disukai.

Di kawasan Laut Utara, pernanfaatan cadangan surnber daya alarn

yang begitu luar biasa hanya mungkin berkat kemajuan hebat dalarn

bidang rekayasa. Beberapa diantara strukrur-struktur baja yang paling

besar di dunia kini telah dioperasikan

Gambar 6.11 Eksploatasi bahan bakar fossil di Laut Utara. Gambar ini memperlihatkan sebaran

struktur-strukrur besar dan saluran pipa pada tahun 1985. (Sumber: jawaran Hidrografi AL Inggris.)

selarna lebih dan15 hingga 20 tahun di lingkungan yang sangat agresif;

dan teknologi lepas pantai yang semula dimulai di Teluk Meksiko yang

relatif jinak Sekarang telah meluas ke lingkungan-lingkungan lain yang

jauh lebih ganas. Gambar 16.6' menunjukkan betapa hebatnya

pernbangunan dalarn iLatiun 1984 saja. Saat itu sudah sekitar 200 buah

anjungan telah didirikan dengan kedalaman darl 25 hingga lebill dar, 150

meter. Dari semua im, sekitar 90 persen berupa baja telanjang, dengan


6 - 49

sejumlah besar anoda tumbal dilaskan ke seluruh baglan anjungan yang

terendam. Dalam beberapa kasus, sampal sebanyak 30 persen darl

massa struktur yang terendam adala h bahan anoda seng.

Kebutuhan untuk menemukan sumber bahan bakar fosil pen-ganti

selama M~sj'a kisruh di Timur Tengah pada pertengahan tahun 1970-an,

telah mendesak negaranegara Barat mengembangkan sumber-sumber di

Laut Utara. Teknologi baru ketika itu terpaksa dikembangkan agar

eksploatasi dl kawasan itu dimungkinkan, tetapi metode penanggulangan

terhadap korosi pada struktur-struktur yang sangat mal~l~ itu harus

didasarkan pada sistem-sistem proteksi katodik yang data ilmiahnya justlu

langka. Perancangan sistem proteksi itu sering lebih didasarkan pada

perkiraanperkiraan yang t1dak 11miah. Im berlangsung sampal tahun

1985, terutama dalam U metode arus terpasang, yang membuat para

operator tetap khawatir, dan ini pula yang mungkin menyebabkan

digunakannya bahan anoda seng secara beriebihan, karena menurut

keyakinan mereka overproteksi lebih balk daripada proteksi yang tidak

memadal. Pellknya kondisl lingkungan membuat penentuan data kualitatif

yang andal sulit sekall. Sub bab 16.5 menampilkan beberapa masalall

khas yang pernah dialami sehubungan dengan sistem-sistem arus

terpasang.

Salah sebuah an)ungan paling tua di Laut Utara adalah anjungan

West Sole B yang didirikan darl kedalaman 25 meter pada tahun 1966.

Anjungan ini dilindungi dengan kombinasi pelapisan epoksl ter batubara

dan 20 ton anoda tumbal darl seng; ini tentu saja tidak sepenuhnya seperti

kebanyakan struktur lain di Laut Utara yang tidak diberl cat pelapis, tetapl

hanya darl sinilah data uji paling lama b1sa tersedia. Distribusi anoda-

anoda di seluruh struktur itu; meskipun demikian, serupa dengan pada

struktur yang tidak dilapisi. Dan ini tampak dalam Gambar 16.7.

Dalam sebuah survey terinci mencakup 16 tahun pertama seJak

dioperasikan) FairhursO melaporkan bahwa kerapatan arus rata-rata

selama periode lima tahun pertama sebesar 11 mA per meter persegi


6 - 50

meningkat menjadl 17 mA per meter ,,,,gI pada sembilan tahun

berikutnya. Anoda-anoda yang dipasang terdirl darl dua bentuk, ada yang

berbentuk balok segi empat, ada pula yang berpenampang segitiga, tetapi

semua memiliki komposisi sama. Kedua bentuk ini ternyata

memperlihatkan laju pengausan sangat berbeda yang belum dapat

dijelaskan. Selarna survey itu, anoda berpenampang segitiga lebih

menipis. Tercatat pula bahwa pengausan yang jauh lebih sedikit darl

perkiraan telah teriadi pada daerah tepat di bawah permukaan air. Salah

satu keuntungan darl pemberian lapisan cat adalah bahwa, meskipun

anoda-anoda segitiga mengalami pengausan yang parah, struktur tetap

dalam kondisi balk dan tidak ada depolarisasi mencolok yang terjadi.

Kesan menyeluruh darl survey itu adalah bahwa sistem proteksi katodik

telah bekerja dengan baik, walaupun &lam cara van, bet-beda dengan

dugaan pada tahapan perancangan. Ini memperjelas betapa suilrnya

mernbuat pencandalan-pengandalan dasar dalam perancangan sistem-

sistem proteksi anoda tumbal.

Pada anjungan West Sole B, parameter-parameter tak dikenal

masih selama dengan perkir-aan perancangnva. Tetapi sepuluh atau dua

puluh tahun lagi keadaan bisa sala berbalik. Kebanyakan sistem yang

sekarang digunakan dirancang dan diterapkan sesudah rancangan dasar

anjungan selesai dirumuskan. (Dalarn hal ini kita mengenal istilah retrofit.)

Bertambahnya luas permukaan struktur akibat adanya moda-anoda serta

pengotoran-pengotoran akibat pertumbuhan organisme laut,

menvebabkan makin besarnya energi tumbuk (impact energy) pada

hempasan gelombang. Tegangan yang dialami oleh anjungan kadang-

kadang lebih besar darl yang diprakirakan oleh perancang.

Gejal alam sendirl ada pula yang meringankan pekerjaan

perancang struktur lepas pantai. Ion-Ion kalsium, magnesium, dan

logam.lain tersedia dalam jumlah besar Uam air laut. Potensial negatif

permukaan baja yang katodik dalam hal ini melepaskan ion-ion hidroksil )

yang menyebabkan pengendapan garam-garam kalsiurn dan magnesium


6 - 51

yang tidak dapat larut (calcareous deposit). Pembenrukan lapisan yang

melekat erat itu mengurangi kuat arus yang dibutuhkan untuk upaya

perlindungan, dan melindungi permukaan secara ekstensif terhadap

korosi pada setiap, anoda lokal yang ada. Sebuah studi'tentang efek

selaput endapan kapur terhadap peretakan peka-lingkungan telah

menghasilkan kesimpulan yang menggembirakan.'o Para All percaya

bahwa ketika selaput itu terbentuk, retakanretakan yang ada tersurnbat

dan mencegah mekanisme membuka-menutup yang memungkinkan

terjadinya penjalaran retak.

Belakangan ini, orang telah semakin banyak menggunakan anoda

dari paduanya Aminium karena bahan tersebut memiliki nisbah unjuk keria

terhadap berat ferformance to weight ratio) yang lebih baik. Pada tahun -

1982 Wyatt, melaporkan bahwa biaya sistem anoda tumbal aluminiurn

untuk baja telanjang pada anjungan minyak di laut dalarn adalah 3,3 juta

poundsterling, dan ini tidak lebih murah dibanding blaya sistem yang

menggabungkan metode anoda tumbal dengan metode pelapisan.

Meskipun demikian, keuntungan dari pengecatan, dibanding keuntungan

darl pembenrukan selaput kapur pada baja telanjang, belum diketahul

dengan pasti kal, dan unjuk kerja yang telah terbukti untuk yang

belakangan ini lebih disul sekurangnya di Laut Utara.

Saluran pipa pun membutuhkan perlindungan. Saluran pipa baja

yang dikubur dalarn tanah telah berhasil difindungi dengan metode anoda

tumbal selarna bertallui-, tahun. Dalarn hl ini anoda-anoda dikubur pada

selang tertentu di sepanjang ?'alur pipa, darY pada Jarak yang tetap darl

pipa, seperti tampak dalam Gambar 6.11. Metode ink bergantung pada

adanya lintasan konduktif melalul tanah darl anoda,ke pipa. Apabila anoda

terhubung dengan kabel atau kawat ke plpa~, anoda akan melarut; dar,

suatu fluks arus akan terbentuk dan mempolarisasikan pipa sehingga

memillkli potensial seperti dalarn Gambar 6.11 Pentingnya peletakan

anoda secara tepat)*uga tampak dari gambar tersebut, karena jlka jarak

terIalu renggang, polarisasi di titiktitik terjauh darl anoda tidak akan cukup


6 - 52

untuk memberikan perlindungan. Profil potensial seperti di atas

bergantung sekall pada kondisi tanah; karena itu untuk mendapatkan

unjuk keria yang andal kita harus teliti dan hati-hati, balk dl tahap

perancangan maupun dalarn masa pemantauan selarna pengoperasian.

Cacat pada lapisan pelindung )uga dapat menimbulkan potenslal lokal

yang berada di luar rentang potensial untuk perlindungan. Keadaan

demiklan dapat menyebabkan kebocoran pada pipa serta membuat

proteksi katodik menjadi sla-sla. Reaksi yan, terjadi di permukaan baja

bergantung pada jerils tanah: di tanah asam, reaksi katoda yang lebih

mungkin adalah reduksi ion-Ion hidrogen menjadi gas hidrogen,

sedangkan di tanah yang t1dak asam yang teraerasi dengan baik, reaksi

katoda yang. terjadi adalah reduksi oksigen menjadi ion-ion hidrok-si,

Gambar 6.11. Pelindungan terhadap saluran pipa baja bawah tanah menggunakan

proteksi katodik anoda tumbal.

Dalam praktek, pemantauan potensial saluran pipa sarat dengan

kesulitan. Selama bertahun-tahun, orang hampir selalu membuat

kesalahan serius akibat kurang memperhatikan terjadinya IR drop antara

permukaan yang dilindungi dan elektroda acuan. Saluran pipa yang

tertanam dalam tanah, khususnya, menghadapi masalah ini karena

letaknya yang sukar dicapai. Metode-metode di mana dengan stabbing

electrode kita bisa mengukur potensial sedekat mungkin dengan

permukaan logam, terbukti paling berhasil untuk saluran-saluran pipa di

bawah permukaan laut; walaupun kesulitan tetap tidak terelakkan bila pipa

itu terkubur atau terbungkus dalam beton. Dahulu, pipa bawah tanah

biasanya dibuat lebih tebal darl kebutuhan, tetapi keadaan sekarang


6 - 53

sungguh berbeda: tekanan zat cair dalam pipa semakin tinggi, tingkat

tegangan juga semakin tinggi, namun dinding pipa harus tipis; ini tentu

saja meningkatkan perlunya pemantauan ketahanan korosi pada saluran

pipa. Selumlah metode lain yang baru sekarang ini telah dikembangkan

untuk saluransaluran pipa bawah tanah. Penjelasan selengkapnva tentang

ini dapat dijumpal dalam salah satu acuan.

Sejak tahun 1970-an penggelaran saluran pipa bala bawah laut

sepanjang 4000 km di Laut Utara (lihat Gambar 16.6) telah dilengkapi

dengan sistern proteksi dengan menggunakan anoda tumbal dari seng

yang dikombinasikan dengan teknik pelapisan. Sampal tahun 1985,

penggunaan paduan aluminium sebagai anoda masih jarang. Perletakan

anoda-anoda untuk saluran pipa bawah laut biasanya berbeda dengan

untuk saluran pipa bawah tanah di daratan. Di dasar laut, anoda-anoda,

yang kebanyakan berbentuk 'gelang' seberat 300 hingga 400 kg, dipasang

sekeliling badan pipa pada selang sekitar 150 m. Saluran pipa itu

sebagian bersandar di dasar laut, sebagian lainnya mungkin terkubur di

bawah permukaan dasar laut, dan berfungsi mengalirkan minyak darl

anjungan ke daratan yang jaraknya bisa ratusan kilometer.

Kecemasan akan terjadinya pencemaran bila ada pipa yang bocor

akibat korosi mewajlbkan perusahaan-perusahaan minyak di Inggris dan

Norwegia mengambil tindakan-tindakan pengamanan. Untuk itu mereka

membentuk tim-tim yang bertugas melaksanakan survey di sepanjang

jalur pipa secara teratur. Backhouse dan Holt" menjelaskan apa saja yang

harus dUakukan dalarn survey tersebut:

(a) Parameter paling penting yang perlu diukur adalah potensial

proteksi katodik lokal di seluruh panjang pipa. Bila potensial baja

berada pada harga -850 mV SSC beratti baja di situ cukup

terlindung, dan ini menunjukkan betapa pentingriya pengukuran

potensial secara teliti. Meskipun demikian, ini tidak sesederhana

yang kita duga. Biasanya kita menjumpai variasi lokal pada anoda-

anoda, f7ange, sambungan-sambungan, dan bagian yang


6 - 54

pelapisnya cacat. Pengukuran itu hanya bisa teliti bila dilakukan

pada titik-titik di dekat pipa. Variasi-varlasi lokal itu bisa tersamar

atau tertindih oleh variasi-variasi yang berasal dari sumber lain.

Anjungan sendiri menimbulkan pengaruh yang cukup besar

terhadap potensial ketika dlhubungkan dengan pipa. Di dekat

anjungan, bila sambungan.tidak dilengkapi dengan isolator,

potensial pipa rata-rata dapat berubah sekitar 100 - 200 mV dalarn

beberapa kilometer. Variasi-variasi akan timbul juga bila sebuah

pipa yang pelapisannya buruk disambungkan dengan pipa yang

pelapisannya baik, atau bila saluran pipa yang sistern proteksi

tumbalnya buruk d1hubungkan dengan yang sistem. tumbalnva

balk. Banyak metode yang digunakan untuk menentukan potensial

saluran pipa mengandung kesalahan-kesalahan yang cukup besar

sehingga mengurangi manfaat sun-ey.

(b) Pengukuran arus-arus keluaran dan potensial pada anoda-anoda

gelang bukan yang paling penting tetap-I dapat digunakan untuk

memprakirakan urnur anodaanoda itu.

(c) Pengeplotan gradien-gradien medan di sepanjang saluran pipa

memungkinkan kita mengetahul tempat-tempat yang bahan

pelapisnya cacat. Apabila dari pemeriksaan itu sepintas lalu cacat

pada lapisan tampak serius, perlu dimaklumi bahwa anoda tumbal

justru disedlakan untuk maksud tersebut. Sebuah cacat akan

menyebabkan anoda-anoda yang paling dekat termakan dengan

laju lebih cepat, sementara pipa baj a sendiri terlindung.

Pemeriksaan terhadap un)uk kerja proteksi korosi pada saluran

pipa bawah laut dilakukan menggunakan perlengkapan seperti dalam

Gambar 16.9(a). Sebuah probe atau penduga multi elektroda dipasang di

sebuah kendaraan yang dikendalikan dari jarak jauh (ROV/remotely

operated vehicle) yang terhubung dengan kapal survey melalui sebuah

kabel. Sebuah elektroda lain yang dipasang pada kabel cukup jauh darl


6 - 55

probe memungkinkan pengukuran medan dapat dilaksanakan. Kendaraan

bawah laut tersebut dikemudikan di sepaniang jalur pipa sambil secara

berkala menusukkan probe ke lapisan pembungkus pipa untuk mengukur

gradien medan potensial pada ternpat-tempat tertentu. Kemudian sebuah

konverter analog-ke-digital yang d1hubungkan dengan pemancar di ROV

mengirimkan data yang diperoleh ke kornputer di kapal yang tergandeng

dengan komputer navigasi. Dengan cara ini kita isa mendapatkan sebuah

grafik potensial yang teliti untuk sernua titik sepan)ang saluran pipa,

Gambar 16.9(b).

16.4 Proteksi Katodik Arus Terpasang (ICCP)Walaupun prinsip yang mendasan proteksi katodik arus terpasang

dalam Sub bab 16.1) sama betul dengan prinsip dasar metode anoda

beberapa perbedaan penting yang perlu diketahul:

(a) Dalam metode anoda tumbal, bahan anoda dan struktur yang

dilindungi harus memiliki kontak listrik yang balk. Dalam metode

arus terpasang, anoda yang dipasang pada struktur harus

ditamengi dengan bahan isolator untuk melindungi logam di

sekelilingnya darl kerapatan arus yang berlebihan. Pada sistern

ICCP untuk struktur pengeboran minvak misalnya, anoda-anoda

bahkan ditempatkan di dasar laut, kurang lebih 100 m darl struktur.

Cara ini dianggap mendistribusikan potensial dengan lebih balk,

meskipun ada yang berpendapat bahwa ini tidak lebih balk

dibanding bila anoda-anoda dipasang pada struktur.

(b) Keuntungan besar darl metode arus terpasang adalah bahwa

sistern ini dapat menggunakan anoda yang tidak akan termakan.

Dalam elektrolit-elektrolit dengan pH 7 atau kurang, reaksl yang

berlangsung pada anoda adalah oksidasi air alih-alih pelarutan

logam:


6 - 56

2H2O O2 + 4H+ + 4e-

Dalam larutan-larutan basa, reaksi yang terjadi adalah oksidasi ion-

ion hidroksil:

4OH- O2 + 2H2O+ 4e-

Penggunaan anoda-anoda permanen itu meniadakan keharusan

memperbaharui bahan anoda yang begitu banyak secara berkala

sehingga cara ini lebih niurah. Di air laut, reaksi anoda yang paling

mungkin biasanya adalah oksidasi ion-ion klorida menjadi gas Morin:

2CI- Cl2 + 2e-

Walaupun di muara yang airnya encer, oksidasi air, , mungkin

dominan.

(c) Penggunaan elektronika di sini memungkinkan sistern ini mampu

mengatur diri, seperti yang diterangkan dalam. Inilah keuntungan

utarna metode ini dibanding metode anoda tumbal yang tidak

memungkinkan dikendalikannya catu arus begitu anoda telah

terpasang.

Catu daya untuk unit pengendali berasal dari sebuah transformer-

rectifier yang rengubah catu arus searah yang tersedia secara lokal

menjad I I arus searah dengan tegangan yang dibutuhkan. Catu daya

seperti itu biasanya dibuat khusus untuk setiap penerapan: setiap anoda

atau sekumpulan anoda dilengkapi dengan anoda terpisah, tergantung

dari kebutuhan.

Dahulu anoda terbuat dari sepotong besar besi atau baja tua yang

perlahan-lahan akan termakan akibat proses pelarutan anoda yang

normal. Sekarang penggunaan anoda-anoda vang dapat termakan

biasanya hanya untuk yang berada di tempatj tempat vang tertimbun

lumpur atau pasir dasar laut, karena di situ pelepasan gas-gas dari rea~si


6 - 57

anoda pada tipe tak dapat termakan bisa terhambat. Kebanyakan sistern

1CCP modern menggunakan bahan anoda seperti paduan timbal/perak,

titanium platina, dan nioblurn platina. Tabel 6.2" memuat beberapa jenis

bahan untuk anoda berikut sifat masing-masing. Walaupun mampu

memasok kerapatan arus yang besar, anoda-anoda ini biasanya

didistribusikan secara merata di seluruh struktur, alih-alih terpusat atau

hanya di beberapa tempat tertentu. Ada dua alasan untuk ini:

(a) Kerapatan ar-us yang besar di daerah dekat anoda bisa merusak

lapisan cat. Penggunaan anoda yang lebih banyak mengurangi

kerapatan arus dari tiap anoda sehingga mengurangi kerusakan

terhadap lapisan pe-lindung.

(b) Dalam tatanan geometrik yang kompleks seperti pada an)ungan

lepas pantal, meramalkan distribusi potensial bukan pekerjaan

yang mudah. Karena itu lebih aman menggunakan lebih banyak

anoda dengan daerah perlindungan yang lebih kecil. Kalau ada

yang meragukan upaya perlindungan terhadap suatu bagian

tertentu dalam struktur, di bagian tersebut disisipkan sebuah anoda

tumbal yang akan bekerja sama dengan sistem arus terpasang.

Apabila digunakan dalarn sistem ICCP (impressed current cathodic

protection), elektroda acuan yang dipakal terbuat darl entail seng,

perak/perak klorida (SSC), atau tembaga/tembaga sulfat (CSE), yang

belakangan ini blasanya dipillh untuk struktur yang dilengkapi beton

bertulang. Elektroda acuan, atau elektroda kontrol, merupakan komponen

vital untuk menentukan arus yang barus disedlakan oleh catu daya.

Kegagalan akibat salah pakal atau kecerobolian dalarn pengoperasian

adalah kesalahan yang harus selalu d1hindarkan: kerusakan fisik

terhadap sistem anoda atau elektroda-elektroda acuan akibat salah satu

darl ratusan keglatan seharl-hari di anjungan lepas pantal bukan sesuatu

yang mustal-ill. Demlklan pula kerusakan terhadap clektroda oleh bahan-

bahan pencemar yang beraneka ragarn di perairan sekitar muara.


6 - 58

Kalau sistem yang diterapkan ternvata tidak memadal, ini tidak

harus diakibatkan oleh perancangan vang buruk. Struktur vang terlalu rum

it dan t' dak tersedianya informasl andal dafain hal ini membuat tu'gas

perancang lebili sulit darl semestinya. Perancang ICCP harus selalu

bekerja sama dengan perekayasa struktur untuk menetapkan bagian-

baglan yang paling kritis darl segi struktur serta menjamin agar bagian-

bagian itu mudah dipantau. Kendatipun demikian, kebanyakan pengguna

secara teratur memeriksa balk struktur maupun sistem untuk menjamin

agar semua peralatan bekerja dengan balk dan tidak ada korosl balik yang

terjadi.

16.5 Penerapan Proteksi Katodik Arus TerpasangKapan orang pertama kall menerapkan proteksl katodik arus

terpasang, tidak Jelas. Namun orang menduga bahwa itu. pertama kall

dilakukan terhadap, saluran pipa bawah tanah. Salah satu penerapan

awal yang betul-betul berhasil adalah pada pusat pernbangkit listrik.

Kasus16.1: DI penghujung tahun 1920-an, p1pa-pipa kondenser di

sebuah pembangkit listrik di Inggris diketahui mengalami korosi

sumuran. Untuk menanggulangi hal tersebut, para All memutuskan

menerapkan proteksi katodik arus searah dengan besi tuang

sebagal anoda. Sistem im. Memperoleh arus darl sebuah

pembangkit d.c. yang dialirkan ke dalarn kotak air melalui sebuah

kabel. Masalah itu terpecahkan dengan memuaskannya.

Teknik serupa telah digunakan. untuk melindungi lambung kapal

sejak awal 1950 an, walaupun t1dak selalu berhasil.


6 - 59

Kasus16.2: Percobaan yang dilakukan terhadap, sebuah kapal peran6

Angkatan Laut Inggris, HMS Blackwood, ternyata justru

menimbulkan efek yang sangat memalukan. Ketika itu ada dua

sistern yang diterapkan, masing-masing untuk melindungi salah

satu sisi kapal. Slalnya, pada waktu pemasangan, penyambungan

kabel ke salah satu sistern terbalik. Akibatnya sisi kapal yang

seharusnya terhindar dari korosi malahan larut dengan cepat,

sementara anoda yang terbuat darl besi tua sendirl terlindung.

Kesalahan ini baru I disadarl ketika kapal mulal mengalami

kebocoran yang serius.

Dalam rancangan untuk kapal-kapal masa kini, anoda-anoda

ditempatkan secara simetrik. Namun tidak demikian halnya pada kapal-

kapal curall yang bagian-tengahnya khusus untuk tanki-tanki

penylmpanan. Dalam hal ini elektroda-elektroda ditempatkan di sekitar

haluan atau buritan, karena di situ peralatan untuk sistem lebih mudah

dicapal. Lihat Gambar 6. 12

Gambar 6.12 Contoh sistem proteksi katodik arus terpasang untuk sebuall kapal.'

Proteksi katodik arus terpasang pada kapal selalu dikombinasikan

dengan metode pelapisan: pelapisan sebagal proteksi primcr sedangkan

proteksi katodik sebagal penuniang pada bagian-bagian yang

kemungkinan mempunyal cacat. Selama lapisan pelindung masih baru,

sistem arus terpasang hampir tidak. diperlukan. Namun, sesudah kapal

dioperasikan cukup lama dan catnya mulai rusak di sana-sim, proteksi

katodik semakin dibutuhkan,. Akhirnya, kebutuhan akan perlindungan oleh


6 - 60

sistem katodik akan lebih besar dari kemampuan yang direncanakan,

sementara arus anoda yang tinggi bahkan menyebabkan kerusakan lebih

besar terhadap bahan pelapis, terutama di daerah sekitar anoda karena di

situ terdapat ion-Ion h1droksil dalam konsentrasi yang tinggi. Selain itu,

arus lokal yang tinggi di sekitar anoda mungkin mengurangi-perlindungan

yang diberikan kepada struktur. Pada sebuah supertanker, arus yang

semula hanya 10 A mungkin harus dinaikkan sampal lebih dari 1000 A di

akhir umur operasional kapal itu. jadi, walaupun dengan metode arus

terpasang jadwal perawatan ulang di galangan lebih renggang dibanding

dengan metode anoda tumbal, perawatan lambung kapal tetap,

merupakan prosedur yang tidak dapat disepelekan. Perhatikan bahwa

meskipun sistem ICCP telah digunakan untuk melindungi lambung kapal,

orang masih menambahkan anoda-anoda seng sebagai tumbal. di

tempat-tempat penyedotan air laut, karena di situ efek metode arus

terpasang mungkin tidak memadal.

Walaupun banyak pendapat bahwa proteksi katodik pada kapal

merupakan masalah yang telah dikuasal dengan baik, baru sedikit

penelitian vang diadakan untuk memperkuat prinsip-prinsip dalarn

berbagai rancangan yang telah ada. Kenyataan bahwa sistem-sistem

tersebut tampaknya telah berhasil dengan mernuaskan agaknya telah

digunakan sebagai acuan utama dalarn perancangan. Dalam beberapa

hal tentu saja masih ada yang diragukan:

(a) Standar penilaian proteksi berdasarkan arus atau tingkat kerapatan

arus masih bisa meragukan bila yang sesungguhnya diinginkan

adalah informasi tentang potensial sej*ati seluruh struktur.

Kesulitan mendapatkan data potensial yang andal inilah yang

menyebabkan orang terpaksa menggunakan pengukuran

kerapatan arus sebagal tolok ukur penilaian.

(b) Banyak kapal dengan rancangan ICCP menggunakan lebih darl

dua atau tiga buah elektroda acuan, suatu kenyataan yang

menambah ketidakpastian tentang ukuran kemampuan melindungi


6 - 61

luas struktur yang besar, dalam kondisi yang sangat bervarlasi.

Sebagaimana akan dibahas di bawah, penernpatan

elektrodaelektroda pengendall penting sekali sebagal syarat agar

sistem berfungsi dengan benar.

(c) Tampaknya sedikit sekali pengetahuan kita tentang unjuk kerja

sistem-sistem arus terpasang dalam kondisi-kondisi dinamik.

Kebanyakan data pada laporanlaporan penelitian yang sudah

diterbitkan diperoleh darl kondisi-kondisi stank. Agaknya ini karena

sulitnya mendapatkan hasli yang konsisten di

lingkunganlingkungan bergerak. jadi, masih sedikit yang kita

ketahui tentang pengaruh gerak kapal di laut terhadap distribusi

potensial proteksi pada bagian seluruh lambungnya. Percobaan

pada sebuah kapal patroli Mesir menunjukkan bahwa walaupun ar-

us sebesar kurang-lebih 4 A sudah cukup untuk melindungi

lambungnya bila dalam keadaan tertambat di dermaga, kira-kira 35

A diperlukan bila dalam kecepatan 45 knot. Penelitian baru-baru

ini"," telah menunjukkan bahwa kebutuhan arus proteksi pada baja

di bagian anjungan lepas pantai yang terkena gelombang dapat

meningkat hingga 25 persen, sejalan dengan perubahan potensial

ke harga lebih negatif.

Sudah pernah diutarakan," bahwa bagian paling penting pada kapal

dalam penentuan distribusi potensial di seluruh lambung, adalah buritan

karena adanya paduan bukan-besi yang digunakan untuk baling-baling.

Dengan model, kita dapat melakukan simulasi yang teliti menggunakan

data yang diperoleh dari pengukuran terhadap kapal sesungguhnya dalarn

kondisi statik. Ketika dalarn simulasi itu kita menambahkan faktor

kecepatan, ternyata sistern proteksi yang dirancang untuk kondisi statik

tidak mampu menghasilkan potensial yang dibutuhkan untuk daerah

buritan, Gambar 6.13(a). Dengan menambahkan sebuah elektroda

pengendall dan mengatur kembali letak elektroda-elektroda pengendali


6 - 62

lain, kita bisa mendapatkan tingkat proteksi yang baik di seluruh model,

baik dalarn kondisi statik maupun dinamik. Ini sekaligus membuktikan

betapa pentingnya posisi acuan untuk pengoperasian sistern yang efektif,

Gambar 6.13 (b).

Tingginya tingkat ketidakpastian yang sampai sekarang masih

terasa dalam perancangan sistem arus terpasang, mungkin menyebabkan

keengganan para

Gambar 6.13 Efek penempatan clektroda acuan terhadap distribusi potensial

pada lambung kapal baik dalam keadaan diam maupun bergerak.

(a) Dengan sebuah efektroda acuan di bagian tengah kapal.

(b) Dengan elektroda acuan tambahan di bagian buritan dan meniindahkan

elektroda terdahulu lebih ke sebelah depan.

Perancang menggunakan sistem ini untuk anjungan-anjungan

lepas pantai. Dari strukt-ur-struktur yang sangat mahal di Laut Utara,

sedikit sekali yang difindungi dengan sistem arus terpasang. Para

perancang lebih suka memilih metode anoda tumbal yang telah terbukti

cukup andal. Tischuk" telah melaporkan kesulitan-kesulitan yang

dialaminya. dengan sistem ICCP ketika merancang sistem proteksi untuk

anjungan-anjungan Piper dan Claymore yang terletak sekitar 120 mil

sebelah timur-laut Aberdeen.


6 - 63

Kasus 16.3: Ketika anjungan pengeboran Piper didirikan dalarn tahun

1975, pendapatan arus untuk proteksi yang dibutuhkan adalah 86

mA per meter Gambar16.12 Anjungan Murchison milik CONOCO.

Lapanganminyakini siap diproduksipada bulaF. September 1980,

hanya 5 tahun sesudah surnur percobaan pertama di lokasi itu

ditemukan. persegi, tetapi selama tujuh tahun pengoperasiannya,

kerapatan arus sedikit demi sedikit meningkat hingga 130 mA per

meter persegi di anjungan Piper, dan 160 mA per meter persegi

pada sistem yang telah dimodifikasi di Claymore. Kedua sistern itu

menggunakan anoda-anoda platina-iridium: 42 anoda dengan 6

buah acuan di Piper, dan 55 dengan 12 buah acuan di Claymore.

Kedua sistern mengalarm tantangan yang hebat dalam

menghadapi lingkungan-lingkungan yang ganas, balk lingkungan

alam maupun produk sampingan kegiatan pengeboran. Tidak

jarang kabel-kabel penghubung ke anoda-anoda atau anoda-anoda

itu sendiri rusak atau pecah akibat kejatuhan besi perancah atau

benda berat lain. Banyak anoda menjadi tidak berfungsi karena

sistern tersebut menyebabkan konsumsi platina 30 kall lebih cepat

dibanding yang diharapkan.

Yang paling menarik dari kumpulan masalah yang dilaporkan oleh

Tischuk adalah bahwa anjungan-anjungan itu memiliki ketahanan yang

memuaskan terhadap korosi.

Salah satu darl rancangan-rancangan yang paling baru. telah

diterapkan di anjungan Murchison milik CONOCO, Gambar 16.12. Karelia

letaknya yang berada pada bagian paling terbuka di Laut Utara sebelah

utara, permukaannya yang seluas 80 000 meter persegi itu dilindungi

dengan 100 buah anoda dan 50 buall elektroda acuan.

Di daratan, teknik ICCP sekarang ini merupakan metode

perlindungan yang lebih disukal untuk saluran pipa bawah tanah.

Sebagalmana halnya pada saluran-saluran pipa bawah laut, pemantauan


6 - 64

secara teratur penting sekall. Contoli-contoh berikut akan

menggambarkan hal tersebut.

Kasus 16.4: Sesudah melakukan survey pada sebuali saluran pipa, para

All memutuskan untuk memeriksa lebih lanjut enam cacat yang

mungkin akibat tidak memadainya potensial proteksi di situ. Pada

setiap titik yang dicurigal, ternyata korosi hebat telah terjadi, rata-

rata berupa sumuran sedalam 2,8 mm, dan ini hanya dalarn waktu

enam tahun. Ternyata potensial pipa bervarlasi antara -1820 mV

CSE dan -560 mV CSF, ter(,antun, darl hambatan diberikan oleh

tanah."

Kasus 16.5: Hasil survey terhadap sebuah saluran pipa gas sepanjang

3560 mil selama lima tahun mengungkapkan 1567 masalab: 625 di

antaranya dianggap cukup serius sehingga memerlukan penelitian

lebili lanjut dan perbalkan. Tanpa survey, kebocoran pasti telah

terjadl di sana-sini, dan darl survey Itu pula orang berhasil

menemukan empat cacat sangat serius yang kalau tidak segera

diatasi dapat menyebabkan kerusakan total, bahkan bencana.

Penerapan ICCP pada pipa bawah tanah bukannya tanpa

kesulitan. Metode ini bergantung pada susunan anoda-anoda yang

ditanarn dalarn tanah, yang mendistribusikan arus di sepanjang jalur pipa.

Bahan yang digunakan untuk mengubur anoda bukan tanah melainkan

bahan urugan khusus yang mengurangi hambatan tanall/ anoda,

memudahkan pelepasan gas-gas dari anoda, dan meningkatkan kapasitas

arus. Dua bahan urugan yang umum adalah pasir arang batubara (coal

coke breeze) dan pasir arang minyak bumi (petroleum coke breeze) yang

keduanya mengandung 95 persen karbon. Besarnya variasi kandungan

air dan keasaman tanah di sepanjang jalur pipa juga dapat menimbulkan

masalah selama pengoperaslan sistem, sehingga ini pun memerlukan

pemantauan yang teratur. Bahan untuk anoda bermacam-macam, dari


6 - 65

grafit, magnetit, dan besi silikon, sampal yang belum lama ini

dikembangkan yaltu timbal-platinum dan platinum titanium. Pembahasan

lengkap tentang masalah ini telah ditulis oleh Shreir dan Hayfield."

Metode arus terpasang telah digunakan untuk melindungi baja

dalam beton secara katodik misalnya kabel-kabel pra-tekan yang

digunakan untuk memperkuat pipa atau tangki beton bawah tanah,

geladak jembatan, dan struktur di lingkungan laut. Bila terlindung sedalam

beberapa sentimeter dalam beton yang baik, baja menjadi pasif dar. tahan

korosi karena kondisl di situ sangat bersifat basa (pH dari 12,5 - 13,5).

Masalah korosi timbul bila besi atau. baja menjadi aktif kemball akibat

masuknya unsur-unsur reaktif. Reaksi yang paling sering terjadi apabila

karbon d1oksida (atau asam) meresap ke dalam beton adalah penetralan

unsur-unsur basa; dalam hal ini pH akan turun dan korosi dimulal. Reaksi

yang jauh lebih berbahaya akan terjadi bila ion klorlda, balk darl air laut

maupun darl garam anti pembekuan, mampu mencapai permukaan besi.

Ion ini mampu mengaktifkan besi, bahkan dalam kondisi pH tinggi, dan

masalah korosi yang dihadapi akan serupa dengan yang didenita oleh

jembatan Pelham (Sub bab 1.3). Selain membuat beton menjadi lemah,

baja tulangan yang berkarat juga menimbulkan tegangan tarik yang kuat

di dalam beton, sehingga beton akan rompal dan terlepas dari struktur,

suatu proses yang disebut spalling.

Kasus 16.6: Di Ontario, Kanada, 32 buah jernbatan telah dilengkapi

sistem arus terpasang sesudah berhasilnya percobaan di salah

saru jernbatan. Tindakan itu dilakukan menyusul peristiwa rontokn-

a beton pada sebuah jembatan layang di Toronto yang

menyebabkan diperlukannya penggunaan janng pengaman untuk

melindungi lalu-lintas di kolong jembatan. Di Arnerika Utara, dalam

tahun 1985 sudah sekitar 100 buah jembatan dilindungi dengan

sistem ICCp.22


6 - 66

Apabila konsentrasi oksigen rendah, besi tidak mengalami

pemasifan; bahkan menderita korosi meskipun dengan laju yang tidak

nyata. Ini khususnya berlaku bagi struktur-struktur beton yang terendarn

dalam air laut. Menurut perkiraan, tulang-tulang baja penguat di dalamnya

terpolarisasi dengan potensial yang rendah, yaitu dari - 800 sampai - 1100

mV CSE bila mengalami kondisi kekurangan oksigen dan jenuh dengan

air. Baja dalam lingkungan seperti itu masih dianggap aman. Tidak

demikian halnya bila di daerah hempasan gelombang. Akses oksigen

yang berlebihan di sini membuat struktur beton yang diperkuat baja rentan

terhadap pelapukan. Oleh karena itu, alangkah baiknya bila struktur beton

seperti itu dilindungi dengan metode arus terpasang dan menurut laporan

banyak percobaan yang ternyata berhasil.

Gambar 16.13 meringkaskan data yang dihimpun oleh Arup 24

tentang potensial Potef'slal alaral dan potenstal-potensial terpasang untuk

baja dalam beton. Sekarang akan akin bahwapotensial lebih negatif dan -

850 mV CSE harus digunakan untuk mendapatkan proteksi yang

memadai. Bajja yang sangat kuat, bila mengalami Potensial lebili negatif

darl -1100 mV CSE dapat mengundang bahaya berupa kemungkinan

terbentuknya hidrogen dan perapuhan yang diakibatkannya, oleh .karena

itu overproteksi sama sekah tidak dianjurkan.

Salah satu keuntungan penerapan ICCP pada baja dalam beton

adalah bahwa kerapatan arus lebih rendah dibanding penerapan lain,

yang pada dasarnya disebabkan oleh konduktivitas "elektrolit" yang jauh

lebih rendah. Untuk geladak jembatan, dalam kasus yang paling buruk,

harga kerapatan arus 20 mA per meter persegi sudah biasa, sementara

struktur beton di bawah tanah membutuhkan antara 1 hingga 4 mA per

meter persegi, tergantung darl mutu beton bersangkutan. Untuk baja

dalarn beton mutu tinggi di air laut, orang melaporkan harga-harga sampal

lebih rendah dan 0,15 mA per meter persegi. Penerapan ICCP pada beton

bukannya tanpa kesulitan. Kesulitan itu dijumpai


6 - 67

Lam:

(a) mengusahakan hubungan listrik yang efektif antara semua baja

penguat;

(b) mengusahakan meratanya distribusi arus untuk proteksi ke seluruh

beton, karena beton merupakan "elektrolit" dengan harnbatan

relatif tinggi

(c) upaya pemantauan potensial dan korosinya sendiri.

Kesulitan yang paling serius barangkali adalah pemantauan

potensial. Wilkins" telah menyatakan keraguannya tentang pemakaian alat

ukur yang digunakan dengan cara penusukan (reference probes). Karena

itu, mau tidak mau sistern harus dirancang dan dipasang dengan cermat

sebelum. beton dicor. Upaya pengendalian korosi dengan metode retrofit

(sesudah pekerjaan struktur selesai) diariggap kurang meyakinkan.

16.6 Proteksi AnodikDalarn Sub bab 16.1 telah dinyatakan, bahwa pada prinsipnya

pemberian potensial pada baja sehingga logarn itu terpolarisasi anodik

dari potensial korosi bebasnya, dapat menyebabkan terbentuknya suatu

selaput pasif yang menjadi pelindung terhadap korosi. Tentu saja, agar

dapat memberikan perlindungan selaput itu harus lekat sekah dan cukup

tahan terhadap, kerusakan mekanik.

Dalarn Garnbar 16.14 kita dapat melihat pengeplotan potensial

terhadap log i untuk logarn yang mendapatkan perlakuan seperti di atas.

Titik 0 menyatakan kondisi terkorosi secara bebas. Kurva pada potensial

yang lebih negatif daripada Ek,,,, menggambarkan logam dalam kondisi

katodik seperti yarig-dibabas dalam sub-sub I , kerapatan bab sebelum Mi.

Apabila potensial dibuat semakin positif dibanding Ek. arus meningkat

sampal suatu harga maksimum, I'makv tetapi tiba-tiba turun ke harga

sangat rendah, ipas- Dalam pengertlan praktis, pada titik tersebut logam


6 - 68

mencapal kondisl pasif karena terlindung dengan balk sekall oleh selaput

produk korosi. Penambahan potensial lebih lanjut hampir tidak

menimbulkan pengaruh, sampai pada potensial yang cukup tinggi energi

bebas yang tersedia untuk korosl melebihi kemampuan proteksi; di mana

selaput pecah dan korosi mengalaml percepatan lagi. Daerah ini disebut

daerah transpasif. Dengan demikian, prinsip proteksl anodik menjadi jelas:

jlka potensial logam dapat dijaga agar tetap berada dalam rentang yang

mendatangkan kondisi pasif, kerapatan arus korosi mungkin sangat

rendah dan sangat stabil. Yang berbahaya dalam hal ini adalah bahwa,

o1ch suatu sebab, potensial logam bisa bergeser sedikit darl rentang

tersebut, sehingga korosi mungkin menjadi lebih buruk darlpada bila

proteksl anodik tidak digunakan. Pemantauan potensial dan arus proteksi

secara cermat dengan demikian penting sekali.

Perlu dimakluml pula bahwa perilaku sepertl di atas hanya

bergantung pada jenis bahan saia; kombinasi antara bahan dan elektrolit

juga berperan. jadi, sebagai contoh, baja lunak dapat dipaslfkan dalam

asam nitrat murni, tetapi tidak demikian bila-asam ivi telah diencerkan

dengan air, atau bila dalam asam hidroklorat dengan konsentrasi berapa

pun Penentuan(Lihatharga-harga i , dan I'mak, untuk kombinasi-kombinasi

yang sungguh mempu pasnval sifat clemikian enting sekall. Perhatikan

bahwa kedua harga kerapatan arus All saling berkaltan: yaltu li'arga yang

diperlukan untuk memasifkan logam, dan liarga yang dibutulikan untuk

mempertahankan selaput begitu telah terbentuk. Dalam banyak kasus,

I'MA, mungkin 1,00 sampal 1000 kall lebih besar darl 1' as. Jadi dapat

disimpulkan bahwa mula-mula kita membutuhkan kerapatan arus yang

tinggi, tetapi begitu logam terpasifkan, permukaannya yang cukup luas

dapat terlindung secara efislen dengan kerapatan arus yang sangat kecil.

Logam-logam vang sering dilindungi dengan cara ini adalah besi,

nikel, aluminium, titanium, mollbdenum, zirkonium, hafnium, dan moblum;

lengkap dengan paduan-paduan yang sebagian besar terdirl darl logam-

logam ini. Elektrolitelektrolit dalam hal ini bisa bermacam-macarn, dari


6 - 69

sangat asam sampal sangat basa; dan metode ini dapat lebih

menguntungkan dibanding proteksi katodik yang jarang diterapkan di

lingkungan seganas itu. Dengan demikian, ba'a karbon vang dilindungi se-

cara anodik dapat digunakan pada industri kimia dan inclustri pupuk untuk

inenvimpan berbagai asam-asam pengoksidasi, serta larutan-larutan

kaustik. Begitu Pula, ba)*a nirkarat vang dilinclungi secara anodik paling

balk untuk digunakan dalam lInAungan-lingkungan asam pengoksidasi,

tetapi tidak lingkungan basa. Penylmpanan asam-asam bukan oksidator

seperti asam hidroklorat dan asam hidrofluorat, paling balk bila

menggunakan belana-belana darl kromium atau titanium yang dilindungi

secara anodik. Sebagaimana dalarn proteksi katoclik, metode im cocok

untuk penerapan di mana logam yang dilindungi terendam secara terus-

menerus.

Sifat agresif lingkungan-lingkungan yang mengharuskan

digunakannya proteksi anodik seringkali juga mempersyaratkan

penggunaan elektroda-elektroda acuan khusus. Semua elektroda acuan

yang dibuat clari logam-logarn mulla blasanya sudah tepat; umpamanya,

perak/perak klorida, atau platinum/platinum oksida. Logam mulla seperti

platinum sering pula digunakan untuk katoda.

Banyak keuntungan yang dapat diperoleh dari penggunaan proteksl

anodik. Bidang industri memperoleh manfaat dari rendahnya blaya operasi

dan mudahnya pengendalian serta prakiraan kondisi-kondisinya. Selain

itu, seringkali kita mendapatkan peluang untuk menukar bahan paduan

mahal pada instalasi yang tidak diproteksi, dengan bahan yang lebih

murah yang dilindungi secara anodik; dan laju korosinya yang rendah,

memungkinkan berkurangnya pencemaran pada produk yang disimpan

atau diolah.

Keruglan darl metode im adalah bahwa kegagalan atau terhentinya

catu daya listrik bisa sangat merusak karena logam segera menjadi aktif

kemball. Di samping itu, diperlukannya arus listrik membuat metode ini

tidak berguna untuk perlindungan dalam lingkungan zat cair organik atau.


6 - 70

untuk komponen-komponen yang tidak terendam secara terus-menerus.

Pembahasan lengkap tentang- proteksi anodik telah dipublikasikan oleh

Walker dan Ward.

081804336382

085729520703

085760896869

085268804404 ce?

081338185222 co?

081352372185 indro?

081805488182 asu?

085291213660


6 - 71

Documents

TENtANG KOROSI