COATING LOGAM DAN PROTEKSI KATODIK
8.2. Prinsip Proteksi Katodik 1 Penurunan Potensial Sel
Prisip proteksi katodik adalah menurunkan potensial logam sampai daerah imun. Sebagai contoh, besi (Fe) mempunyai potensial standar atau potensial kesetimbangan (Eo) = -0,44Volt/SHE. Apabila potensial Fe dinaikkan sampai – 040Volt/SHE (misal), maka besi (Fe) akan terkorosi. Supaya besi tidak terkorosi, maka potensial besi diturunkan di bawah -0,44Volt/SHE, misal sampai -0,50 Volt/SHE
Untuk menurunkan potensial besi sampai di bawah potensial standar dapat dilakukan dengan cara menghubungkan logam besi dengan logam yang potensialnya lebihnegatif (disebut anoda korban = sacrificial anode) atau dengan cara memberikan arus terpasang (impressed current).
Suatu system proteksi katodik, baik metode anoda korban maupun arus terpasang agarefektif mempunyai
Ujung struktur yang dilindungi harus saling kontak listrik dengan ujung yang lain agar seluruh struktur dapat terproteksi katodik dan tidak terjadi korosi setempat akibat arus sesat (liar).
8.2.3 Proteksi Katodik Metoda Anoda Korban Prinsip Proteksi Katodik Metode Anoda Korban
Proteksi katodikdengan metode anoda korban tidak diperlukan arus dari sumber dari luar.Logam yang dipilih sebagai anoda korban adalah logam yang mempunyai potenasial lebih negative dari logam yang diproteksi. Sebagai contoh logam seng (Zn) mempunyai potensial standar (Eo) = - 0,76 Volt/SHE. Logam yang berfungsi sebagai anoda korban diletakkan pada struktur logam untuk memungkinkan adanya kontak, sehinggan menghasilkan sel elektrokimia. Pada sel ini , struktur logam yang diproteksi menjadi katoda dan material anoda terkorosi.Oleh karena itu , material anoda perlu diganti secara berkala. Gambar 8.1 menunjukkan suatu ilustrasi proteksi katodik dengan system anoda korban.
Gambar 8.1 Proteksi Katodik Anoda Karbon
Persyaratan Anoda Korban
Persyaratan utama menjadi material anoda adalah kemampuannya untuk menurunkan potensial logam yang diproteksi ke daerah imun dengan cara membanjiri struktur dengan arus searah melalui lingkungan. Selain itu biaya murah, mampu dibentuk sesuai ukuran yang diinginkan dan akan terkorosi merata. Anoda korban yang sering digunakan adalah paduan magnesium (Mg), seng (Zn), dan aluminium (Al).Kadang- kadang dapt memanfaatkan anoda besi untuk melindungi baja tahan karat di dalam air laut, tetapi hal ini kurang umum digunakan.Pemakaian anoda magnesium (Mg) sangat sesuai untuk lingkungan yang mempunyai resistivitas tinggi. Hal ini disebabkan pada lingkungan ini diperlukan anoda yang tinggi keluaran arus persatuanbarat dan potensial elektrodanya sangat negative.
Pemakaian anoda aluminium (Al) banyak digunakan di lingkungan laut dan harganya relative murah dibandingkan anoda lain.
Anoda seng (Zn) merupakan anoda yang paling banyak digunakan di lingkungan laut dan mempunyai efisiensi yang tinggi. Selain itu anoda seng paling dominan digunakan untuk saluran pipa dan komponenstruktur yang terkubur di bawah lumpur. Pada table 5.7.1 dan table 5.7.2 memperlihatkan jenis anoda dengan lingkungan yang mempunyai resistivitas berbeda dan sifat anoda korban.
Tabel 8.1 Jenis anoda dengan resistivitas lingkungan
Anoda Resistivitas lingkungan (Ohm Cm)
Aluminium (Al) Seng(Zn) Magnesium (Mg) < 150 150 - 500 >500
Tabel 8.2 Sifat Anoda Korban
N0 Sifat Anoda Mg Zn Al 1 2 3 4 5 Masa jenis (Kg/dm3) Potensial (Volt/SHE) Tegangan dorong Kapasitas (AH/Kg) Efisiensi (%) 1,7 1 - 1,7 0,6 - 0,8 1200 50 7,5 1,05 0,25 780 95 2,7 1,10 0,25 2700 95
Keuntungan Pemakaian Anoda Korban
Keuntungan untuk penggunaan anoda korban antara lain: Bekerja tidak tergantugn pada tenaga listrik
Mudah memasangnya dan mudah dipasang anoda tambahan
Tidak memerlukan pelatihan kusus untuk pengawasan dan inspeksi
Tidak terjadi proteksi berlebih (over protection) dan mudah mendapatkan potensial yang merata di seluruh struktur.
8.3.2 Proteksi Katodik Metoda Arus Terpasang (Impressed Current) Prisip Proteksi Katodik Arus Terpasang
Proteksi arus terpasang menggunakan sumber arus searah dari luar. Hal ini bertujuan untuk memaksapengaliran arus dari anoda melalui lingkungan menuju struktur yang diproteksi.
Gambar 8.2 Proteksi Katodik Impressed Curent
Pada gambar 8.2 ditunjukkan bahwa arus dialirkan dalam rangkaian eksternal sebagai electron dan arus terpakai (Aplied Current = I app) merupakan aliran electron.Elektron bebas tidak berada dalam larutan elektrolit, sehingga arus harus dibawa ion bermuatan positif den negative karena ion bermuatan positif merupakan ion pembawa arus.
Cara Pengukuran Potensial Struktur lihat bab 2 dan 3
Reaksi elektrokimia pada elektroda merupakan mekanisme proteksi katodik dan untuk transfer muatan dari electron menuju ion dipermukaan elektroda. Porteksi katodik dipantau dengan pengukuran potensial elektroda dari struktur yang diproteksi dengan penentuan beda potensial antara struktur dengan elektroda standar yang sesuai
Anoda Proteksi Katodik Metode Arus Terpasang
Anoda yang digunakan pada proteksi katodik metode arus terpasang , biasnya merupakan anoda yang inert. Pada table 5.8 menunjukkan beberapa jenis anoda terpasang dan penggunaannya.
Tabel 8.3 Bahan jenis anoda terpasang dan penggunaannya Bahan Anoda Konsumsi
(KgA/tahun
Penggunaan yang disarankan Platina (Pt) dan
logam yang dilapisi Pt
Besi silikon tinggi Baja Besi Besi tuang Timbal- Platina 8.10-6 0,25 - 1,0 6,8 - 9,1 9,5 4,5 - 6,8 0,09 0,09
Lingkungan laut dan zat cair dengan kemurnian tinggi
Sistem air minum dan pipa bawah tanahdengan urugan tanah atau bahan karbon
Lingkungan laut dan urugan bahan karbon Lingkungan laut dan urugan bahan karbon Lingkungan laut dan urugan bahan karbon Lingkungan laut dan urugan bahan karbon
Timbal – Perak Grafit
0,1 - 1,0 Lingkungan laut dan urugan bahan karbon
Lingkungan laut, system air minum, urugan bahan karbon
Keuntungan Proteksi Katodik Metode Arus Terpasang
Proteksi katodik arus terpasang mempunyai keuntungan sebagai berikut: Struktur yang diproteksi dalam jumlah besar
Arus yang disuplai besar
Kualitas lapisan pelindung tidak seragam Sumber arus tersedia
Pengawasan dan pengaturan mudah dilakukan Kebutuhan anoda relative sedikit
Fontana, M.G. (1987). Corrosion Engineering 3rd. Mc Graw Hill.
Gabe, Mmet. (1978). Principles of Metal Surface Treatment and Protection 2nd. New York: Pergamon Press.
Gosta, W. (1972). An Introduction to Corrosion and Protection of Metals.Institute of Metallskydd. London: Butter and Tanner.
Jones, Denny, A. (1992). Principles and Prevention of Corrosion. New York: Macmillan. Nurdin, I. (1996). Kinetika Korosi Elektrokimia, Kelompok Studi Korosi Lembaga Penelitian
ITB. Bandung.
Piron, D.L. (1991). The Electroi Koroschemistry of Corrosion. NACE.
Purwadaria, S. (1995). Konsep-konsep Dasar Aqueous, Kelompok Studi Korosi Lembaga Penelitian ITB. Bandung.
Surdia, T dan Saito, S. (1985). Pengetahuan Bahan Teknik. Jakarta: Pradnya Paramita.
Trethewey dan Kenneth, R. (1991). Korosi untuk Mahasiswa Sains dan Rekayasawan (Terjemahan Alex Tri Kantjono Widodo). Jakarta: Gramedia.