Laporan ICCP

LABORATORIUM KOROSI DAN PENGENDALIAN KOROSI JURUSAN TEKNIK MATERIAL DAN METALURGI FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER ABSTRAK

Korosi merupakan hal umum yang terjadi dalam kehidupan sehari - hari, namun dampak negatifnya meresahkan kegiatan manusia terutama jika sangat berkaitan dengan logam. Penggunaan logam telah mencapai taraf yang sangat maju saat ini. Keunggulan logam yang utama adalah memiliki berbagai macam kriteria properties, sanggup melalui berbagai perlakuan, kombinasi, dan yang terpenting bisa didaur ulang. Paduan besi (Fe) yang umum disebut baja adalah jenis logam yang paling banyak digunakan saat ini. B aja memiliki kekuatan (strength) yang baik, jumlah yang cukup, dan biaya pengolahan yang tergolong murah. Bagaimanapun, baja dan sebagian b esar logam memiliki kelemahan. Kelemahan yang paling utama adalah ketahanan terhadap korosi. Berbagai usaha untuk mengatasi kelemahan ini sudah dilakukan. Untuk mengatasi masalah ini maka digunakanlah cara lain untuk mengendalikan proses korosi logam. Cara ini kemudian disebut sebagai Sistem Pengendalian Korosi. Pengendalian terhadap korosi adalah hal yang harus selalu diperhatikan dalam pengaplikasian logam terhadap suatu sistem. Semenjak korosi tidak bisa dihentikan maka dibuatlah sebuah sistem pengendalian korosi. Sistem pengendalian ini kemudian dibagi menjadi sistem proteksi Katodik dan Anodik. Sistem pengendalian yang umum digunakan adalah sistem Katodik. Sistem proteksi katodik sendiri memiliki dua jenis pengendalian, yaitu Sistem Anoda Korban (Sacrifice Anode) dan Arus Paksa (Impress Current Cathodic Protection). Dalam praktikum ini sistem pengendalian ICCP lah yang akan digunakan. Sistem pengendalian arus paksa ( Impressed Current Catodic Protection/ ICCP) adalah sebuah sistem pengendalian korosi dengan memanfaatkan arus dari sebuah sumber listrik yang kemudian akan digunakan untuk mengendalikan laju korosi dari sebuah objek dalam sistem.

Praktikum ini memiliki beberapa tujuan yaitu menunjukan prinsip proteksi katodik dengan impressed current di di dalam tanah, mengetahui besar potensial pada tit ik berbeda di Sampel Uji dan mengetahui pengaruh perbedaan potensial pada titik yang berbeda di Sampel Uji. Adapun alat dan bahan yang digunakan dalam praktikum ini adalah 1 buah rectif ier, 1 buah multitester, 1 buah ICCP pada tanah, 1 set sel percobaan, tanah secukupnya, 1 buah logam Fe, 1 buah grafit dan 1 buah elektroda standart CuSO4. Prosedur percobaannya sendiri adalah sebagai berikut yang pertama mengukur potensial natural/awal pada logam Fe, yang kedua menyiapkan alat yaitu multitester, elektroda standar CuSO dan smuber arus DC atau AC, yang ketiga merangkai multitester ,elektroda standar CuSO4 dan sumber arus DC, yang keempat menancapkan elektroda standar ke tanah dan membaca dan mencatat bes ar beda potensial yang ditunjukan multitester. Dari hasil peercobaan didapatkan beda potensial dari logam Fe yang di coating sebesar 876 mV dengan arus sebesar 0.31mA , lalu beda potensial dari logam Fe tanpa coating sebesar 878 mV dengan arus yang dibutuhkan sebesar 17,6 mA. Beda potensial yang didapatkan dari logam Fe yang di coating dan logam Fe tanpa Coating masih dalam fase aman atau terproteksi, karena menurut teori yang sudah dipelajari range aman atau teproteki sekitar 850 mV-1050 mV. Perbedaan arus yang dibutuhkan oleh logam Fe yang di coating dan tanpa coating juga berbeda karena logam yang dicoating atau mengalami pelapisan itu membutuhkan arus yang lebih kecil dibandingkan tanpa coating, disebabkan oleh reaksi oksidasi atau korosi yang dialami logam Fe dengan coating itu berjalan lambat atau kecil dibandingkan tanpa coating karena ada proteksi primer oleh coating atau pelapisan, hal itu menyebabkan arus yang dibutuhkan untuk menyokong reaksi oksidasi yang dialami logam juga kecil. Sebaliknya logam Fe yang tanpa coating membutuhkan arus yang lebih besar karena tidak ada proteksi primer.

LAPORAN PRAKTIKUM KOROSI DAN PENGENDALIAN KOROSI GASAL 2016

i

LABORATORIUM KOROSI DAN PENGENDALIAN KOROSI JURUSAN TEKNIK MATERIAL DAN METALURGI FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER DAFTAR ISI

ABSTRAK .............................................................................................................................. i DAFTAR ISI .......................................................................................................................... ii DAFTAR GAMBAR ............................................................................................................. iii DAFTAR TABEL .................................................................................................................. iii BAB I PENDAHULUAN

I.1 Latar Belakang ......................................................................................................... 1 I.2 Rumusan Masalah .................................................................................................... 1 I.3 Tujuan Percobaan .................................................................................................... 1 BAB II TINJAUAN PUSTAKA

II.1 Arus Paksa (ICCP/ Impressed Current Cathodic Protection)................................ 2 II.2 Pelapisan (Coating ) ................................................................................................ 3 II.3 Mekanisme Proteksi Katodik ................................................................................. 3 BAB III METODE PERCOBAAN

III.1 Diagram Alir ......................................................................................................... 5 III.2 Alat dan Bahan ...................................................................................................... 5 III.3 Prosedur Percobaan ............................................................................................... 5 III.4 Gambar Skema Percobaan .................................................................................... 6 BAB IV ANALISIS DATA DAN PEMBAHASAN

IV.1 Analisis Data ......................................................................................................... 7 IV.2 Pembahasan .......................................................................................................... 7 BAB V KESIMPULAN

V.1 Kesimpulan ............................................................................................................ 9 V.2 Saran ....................................................................................................................... 9 DAFTAR PUSTAKA ............................................................................................................ iv LAMPIRAN


ii

LABORATORIUM KOROSI DAN PENGENDALIAN KOROSI JURUSAN TEKNIK MATERIAL DAN METALURGI FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Prinsip ICCP ........................................................................................................ 2 Gambar 2.2 (a) Mekanisme proses korosi antara dua buah logam yang dicelupkan pada suatu elektrolit dan (b) konsep dasar sistem proteksi kat odik anoda korban………………………. 2 Gambar 3.1 Diagram Alir ........................................................................................................ .5 Gambar 3.2 Gambar Rangkaian .............................................................................................. .6 Gambar 3.3 Gambar Skema Percobaan ................................................................................... .6 DAFTAR TABEL

Tabel 4.1 Beda Potensial pada Pipa Coating dan Non-Coating ............................................... 7


iii

LABORATORIUM KOROSI DAN PENGENDALIAN KOROSI JURUSAN TEKNIK MATERIAL DAN METALURGI FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER

BAB 1 PENDAHULUAN I.1 Latar Belakang Korosi merupakan hal umum yang terjadi dalam kehidupan sehari - hari, namun dampak negatifnya meresahkan kegiatan manusia terutama jika sangat berkaitan dengan logam. Banyak metode digunakan untuk mengurangi laju korosi, di antaranya yang paling mudah aplikasinya adalah coating (pelapisan), proteksi katodik dengan arus paksa, penambahan inhibitor dan sebagainya. Pengendalian terhadap korosi adalah hal yang harus selalu diperhatikan dalam pengaplikasian logam terhadap suatu sistem. Semenjak korosi tidak bisa dihentikan maka dibuatlah sebuah sistem pengendalian korosi. Sistem pengendalian ini kemudian dibagi menjadi sistem proteksi Katodik dan Anodik. Sistem pengendalian korosi yang umum digunakan adalah sistem Katodik. Sistem proteksi katodik sendiri memiliki dua jenis pengendalian, yaitu Sistem Anoda Korban (Sacrifice Anode) dan Arus Paksa ( Impress Current Cathodic Protection). Dalam praktikum kali ini akan menggunakan metode sistem pengendalian arus paksa (ICCP). Sistem pengendalian arus paksa ( Impressed Current Catodic Protection/ ICCP) adalah sebuah sistem pengendalian korosi dengan memanfaatkan arus dari sebuah sumber listrik yang kemudian akan digunakan untuk mengendalikan laju korosi dari sebuah objek dalam sistem. Pada prinsipnya, elektron akan mengalir berlawan arah dari sebuah arus. Apabila terdapat sebuah arus mengalir maka elektron yang mengalir akan sama dengan jumlah arus tersebut dengan arah yang berlawanan. Elektron ini kemudian akan menyelubungi objek terlindung. ICCP menggunakan prinsip ini dengan menggunakan sebuah sumber listrik DC ( Direct Current) yang dialirkan ke sebuah anoda inert yang pada prosesnya akan mengalirkan elektron kembali ke sumber listrik dan dari sumber listrik kemudian akan membawa elektron menuju objek yang akan dikendalikan laju korosi. I.2 Rumusan Masalah Rumusan Masalah dari praktikum ini adalah: 1. Bagaimana menunjukkan prinsip proteksi katodik dengan impressed current di dalam tanah ? 2. Bagaimana mengetahui besar potensial pada titik berbeda di Sampel Uji ? 3. Bagaimana mengetahui pengaruh perbedaan potensial pada titik yang berbeda di Sampel Uji ? I.3 Tujuan Percobaan Tujuan dari praktikum ini adalah: 1. Menunjukkan prinsip proteksi katodik dengan impressed current di dalam tanah. 2. Mengetahui besar potensial pada titik berbeda di Sampel Uji. 3. Mengetahui pengaruh perbedaan potensial pada titik yang berbeda di Sampel Uji


1


BAB II TINJAUAN PUSTAKA Arus Paksa (ICCP/ I mpressed Cur rent Cathodic Protection) Pada sistem ICCP sumber arus berasal dari luar, yaitu sumber arus DC atau AC yang dilengkapi dengan penyearah arus (rectifier), dimana kutub negatif dihubungkan ke struktur yang dilindungi dan kutub positif dihubungkan ke anoda. Arus mengalir dari anoda melalui elektrolit ke permukaan struktur, kemudian mengalir sepanjang struktur dan kembali ke rectifier melalui konduktor elektris sehingga struktur menjadi terproteksi. Karena struktur menerima arus dari elektrolit, maka struktur menjadi terproteksi. Komponen yang disyaratkan dalam sistem ICCP : 1. Sumber listrik DC ( rectifier ) 2. Anoda 3. Electrolit ( Beton ) 4. Katoda ( Baja Tulangan ) 5. Kabel 6. Elektroda referensi Ketentuan dalam pemasangan kabel untuk ICCP adalah sebagai berikut : 1. Struktur Terlindung dihubungkan ke terminal (-) rectifier. 2. Anoda dihubungkan ke terminal (+) rectifier. II.1

Gambar 2.2 Prinsip ICCP Sistem Impressed Current memiliki kelebihan dan kekurangan yang bergantung pada kondisi riil di lapangan. Kelebihan dari sistem pengendalian korosi ini adalah dapat didesain untuk aplikasi dengan tingkat fleksibilitas yang tinggi karena mempunyai rentang kapasitas output arus yang luas. Artinya kebutuhan arus dapat diatur baik secara manual ma upun secara otomatis dengan merubah tegangan output sesuai dengan kebutuhan. Dengan hanya memasang sistem di salah satu tempat dapat memproteksi struktur yang cukup besar. Selain LAPORAN PRAKTIKUM KOROSI DAN PENGENDALIAN KOROSI GASAL 2016

2


itu sistem ICCP cocok untuk semua nilai resisvitas dan sistem dapat didesain untuk masa guna lebih dari 20 tahun dengan biaya awal lebih murah. Kekurangan dari sistem ini terutama pada biaya perawatan. Sistem Impressed Current memerlukan perawatan yang lebih banyak dibanding sistem anoda korban sehingga biaya operasi akan bertambah, sistem mempunyai ketergantungan terhadap kehandalan pasokan energi (rectifier ) sehingga kerusakan pada sistem ini akan berakibat fatal terhadap kinerja sistem proteksi. Arus yang digunakan dalam sistem ini memungkinan menimbulkan masalah efek interferensi arus terhadap struktur di sekitarnya. (Pierre, 2000) II.2 Pelapisan ( Coating) Coating adalah lapisan penutup yang diterapkan pada permukaan sebuah benda dengan tujuan dekoratif maupun untuk melindungi benda tersebut dari kontak langsung dengan lingkungan. Pada sebuah pipa, coating merupakan perlindungan pertama dari korosi. Coating ini diaplikasikan untuk struktur bawah tanah, transisi pipa yang keluar dari tanah menuju permukaan dan untuk struktur pipa diatas tanah. Berdasarkan lokasi struktur yang dilindungi maka coating terbagi beberapa jenis yaitu coating yang dapat digunakan untuk struktur bawah tanah, daerah transisi, permukaan tanah, atmospheric coating, internal coating dan lining. Untuk coating struktur bawah tanah (underground coating) yang tertanam maupun yang terendam dalam air dimana sangat sulit untuk melakukan maintenance, maka diperlukan perlindungan yang cukup. Penggunaan coating jenis cat yang tipis tidak direkomendasikan, diperlukan coating yang lebih tebal. Efek dari Handling, construction, kontak dengan batu, tekanan dari tanah, ketahanan material dan lain-lain yang dapat merusak coating perlu dipertimbangkan, tidak ada coating yang bisa 100 % melindungi pipa, karena itu untuk perlindungan pipa terhadap korosi harus ditambah dengan sistem proteksi katodik. (Jeff, 2014) II.3 Mekanisme Proteksi Katodik Pada dasarnya proteksi katodik merupakan control korosi secara elektrokimia dimana reaksi oksida pada sel galvanis dipusatkan di daerah anoda dan menekan proses korosi pada daerah katoda dalam sel yang sama. Dengan demikian, teknologi ini sebenarnya merupakan gabungan yang terbentuk dari unsur-unsur elektrokimia, listrik dan pengetahuan tentang bahan. Unsur elektrokimia mencakup dasar-dasar proses terjadinya reaksi korosi, sedangkan unsur kelistrikan mencakup konsep dasar perilaku obyek yang diproteksi dan lingkungannya jika arus listrik dialirkan. Untuk mendapatkan gambaran konsep dasar tentang proses korosi dan aplikasi proteksi katodik secara teoritis dapat dilihat pada Gambar 2.


3


Gambar 2. (a) Mekanisme proses korosi antara dua buah logam yang dicelupkan pada suatu elektrolit dan (b) konsep dasar sistem proteksi katodik anoda korban. Pada gambar 2(a) menunjukan ada dua buah logam besi dan zinc yang terpisah dan dicelupkan ke dalam suatu elektrolit. Kedua logam tersebut akan terkorosi dan kedua reaksi korosi (oksidasi) diseimbangkan dengan reaksi reduksi yang sama, dimana pada kedua kasus tersebut terjadi pembebasan gas hidrogen. Kejadian akan berbeda jika kedua logam tersebut dihubungkan satu sama lain secara elektris seperti terlihat pada Gambar 2(b). disini reaksi korosi dipusatkan pada elektroda zinc (anode) dan hampir semua reaksi reduksi dipusatkan pada elektroda besi (katoda). Reaksi anoda zinc pada rangkaian Gambar 2(b) akan lebih cepat dari pada rangkaian (a). Pada waktu yang bersamaan, korosi pada besi akan berhenti. Dengan kata lain anoda zinc telah dikorbankan untuk memproteksi besi . Pada aplikasi di lapangan , struktur yang dilindungi akan diusahakan menjadi lebih katoda dibandingkan dengan bahan lain yang dikorbankan untuk terkorosi. Proses ini dilakukan dengan cara mengalirkan arus searah dari sumber lain melalui elektrolit ke permukaan pipa dan menghindari adanya arus yang meninggalkan pipa. Jika jumlah arus yang dialirkan diatur dengan baik, maka akan mencegah mengalirnya arus korosi yang keluar dari daerah anoda dipermukaan pipa dan arus akan mengalir dalam pipa pada daer ah tersebut. Sehingga permukaan pipa tersebut akan menjadi bersifat katodik, dengan demikian maka proteksi menjadi lengkap. (Pierre, 2009)


4


BAB III METODE PERCOBAAN

III.1 Diagram Alir Mulai

Mengukur Potensial awal Fe

Menyusun Rangkaian

Menghubungkan Fe dengan sumber arus DC Memberikan potensial proteksi Fe

Mencatat data

Selesai

Gambar 3.1 Diagram alir III.2 Alat dan Bahan Percobaan

III.2.1 Alat Percobaan 1. Rectifier 2. Multitester 3. Bejana ICCP pada Tanah 4. Sel Percobaan III.2.2 Bahan Percobaan 1. Tanah 2. Logam Fe 3. Grafit 4. Elektroda standar CuSO4 III.3 Prosedur Percobaan 1. Mengukur potensial natural /awal logam Fe. 2. Menyusun rangkaian percobaan seperti pada gambar. 3. Menghubungkan logam Fe dengan sumber arus searah (DC).


1 Buah 1 Buah 1 Buah 1 Set Secukupnya 1 Buah 1 Buah 1 Buah

5


4. Memberikan potensial proteksi logam Fe sebesar – 900 mV vs Cu/CuSO 4 pada titik terdekat (drain point). 5. Mengukur potensial proteksi logam Fe pada titik tengah struktur dan pada titik ter jauh struktur. 6. Mencatatan hasil percobaan.

Gambar 3.2 Gambar Rangkaian III.4 Gambar Skema Percobaan

Rectifier Elektroda CuSO4

Mengukur Potensial dengan Multitester

Gambar 3.3 Gambar Skema Percobaan LAPORAN PRAKTIKUM KOROSI DAN PENGENDALIAN KOROSI GASAL 2016

6

LABORATORIUM KOROSI DAN PENGENDALIAN KOROSI JURUSAN TEKNIK MATERIAL DAN METALURGI FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER BAB IV ANALISIS DATA DAN PEMBAHASAN

IV.1 Analisis Data Tabel 4.1 Beda Potensial pada Pipa Coating dan Non-Coating No Jenis Pipa Voltase (V) 1 Pipa Coating 0,876 2 Pipa Tanpa Coating 0,878

Arus (mA) 0,31 17,6

IV.2 Pembahasan Korosi merupakan hal umum yang terjadi dalam kehidupan sehari - hari, namun dampak negatifnya meresahkan kegiatan manusia terutama jika sangat berkaitan dengan logam. Banyak metode digunakan untuk mengurangi laju korosi, di antaranya yang paling mudah aplikasinya adalah coating (pelapisan), proteksi katodik dengan arus paksa, penambahan inhibitor dan sebagainya. Adapun tujuan dari praktikum ini adalah menunjukan prinsip proteksi katodik dengan impressed current didalam tanah, mengetahui besar potensial pada pipa coating dan pipa tanpa coating, dan mengetahui pengaruh coating pada besar potensial. Alat yang akan digunakan pada praktikum kali ini adalah satu(1) buah rectifier, s atu buah multitester, satu buah bejana ICCP pada tanah, satu set sel percobaan. Bahan yang akan digunakan adalah tanah secukupnya logam Fe satu buah, grafit satu buah, elektroda standar CuSO 4 satu buah. Prosedur dari praktikum ini adalah pertama menghubungkan rectifier ke catu daya, merangkai alat agar serupa dengan skema dengan sampel uji pipa coating, menancapkan elektroda standar CuSO 4 ke tanah dan membaca serta mencatat besar tegangan yang terbaca di multitester dan arus di rectifier, mengulangi langkah diatas pada pipa tanpa coating. Dari percobaan didapat data sebagai berikut besar beda potensial dari pipa coating didapat sebesar 0,876 V dengan besar arus 0,31 mA. Besar beda potensial dari pipa tanpa coating 0,878 V dengan besar arus 17,6 mA. Pada proses ICCP, yang dilindungi adalah anoda (dalam kasus ini pipa) dengan logam inert sebagai katodanya. Korosi terjadi karena adanya reaksi spontan pada pasangan logam dimana anoda mengalami oksidasi (logam yang mengalami korosi) dan katoda mengalami reduksi. Cara ICCP melindungi logam adalah dengan membalikkan arah proses sel galvanik dimana yang anoda yang seharusnya mengalami proses oksidasi, digantikan oleh katoda, tapi karena katoda merupakan logam inert proses oksidasi hanya seolah terjadi pada katoda (alasan mengapa katoda ini disebut juga anoda dummy, hanya berfungsi untuk melengkapi syarat terjadinya sel galvanik). Alasan digunakan arus DC bukan arus AC karena sifat arus DC yang stabil(karena sifatnya yang statis) sedangkan arus AC memiliki frekuensi, bila diberikan grafik DC berbentuk garis datar sejajar sumbu x sedangkan AC berbentuk gelombang sinus. Dari percobaan diatas arus yang digunakan untuk pipa tanpa coating lebih besar dibandingkan pipa dengan coating. Hal ini disebabkan karena coating merupakan salah satu cara menghambat korosi dengan mengurangi kontak permukaan logam dengan elektrolit (dalam kasus ini tanah) dimana mengurangi atau menghilangkan salah satu syarat terjadinya sel galvanik, adanya elektrolit, dimana menghambat proses reaksi redoks pada logam. Semakin sedikit elektrolit mengalami kontak dengan logam, semakin sulit untuk arus elektron untuk berpindah, semakin sulit reaksi oksidasi terjadi, semakin kecil arus yang digunakan untuk


7


melakukan proteksi ICCP. Karena pipa tanpa coating memiliki kontak permukaan yang lebih luas dibandingkan pipa coating, arus yang dibutuhkan untuk membalikan proses reaksi sel galvanik juga semakin besar, karena semakin kondisi yang dialami oleh pipa semakin korosif dibandingkan dengan pipa coating.


8


BAB V KESIMPULAN V.1 Kesimpulan Dari hasil percobaan yang telah di lakukan dapat di tarik kesimpulan : 1. Proteksi katodik dengan impressed current di dalam tanah dapat melindungi pipa dan mencegah pipa agar tidak terkorosi 2. Besar potensial sampel pipa dengan coating sebesar 863 mV, dan sample pipa dengan tanpa coating sebesar 301 mV. 3. Perbedaan besar tegangan pada bagian-bagian sampel uji tidak akan be rpe nga ruh apa bi la ma sih da lam range tega ng an -85 0 mV hi ngg a -10 00 mV. V.2 Saran Saran dari percobaan praktikum ini adalah: 1. Sebaiknya peralatan disediakan lebih banyak lagi, agar semua kelompok dapat melakukan percobaan masing-masing. 2. Sebaiknya berhati-hati dalam pemakaian alat dan bahan.


9


DAFTAR PUSTAKA Supomo, H.1995. Diktat Kuliah Korosi. Surabaya : Jurusan Teknik Perkapalan Didas, Jeff. 2014.Fundamental Of Pipeline Coatings. :West Virginia: Appalachian Underground Short Course. Roberge, Pierre R. 2009. CORROSION ENGINEERING PRINCIPLES AND PRACTICES. USA: McGraw-Hill.


iv

Laporan ICCP

Recommend Documents