Dosen Pembimbing :
1. Prof. Dr. Ir. Sulistijono, DEA
2. Tubagus Noor R., S.T., M.Sc.
Luthfi Ardiansyah - 2710100063
PENGARUH DIMENSI CACAT GORES PADA COATING
DAN TEMPERATUR TERHADAP ARUS PROTEKSI SISTEM
IMPRESSED CURRENT CATHODIC PROTECTION (ICCP)
Latar Belakang
Perumusan Masalah
Tujuan Penelitian
Batasan Masalah
Manfaat Penelitian
PENDAHULUAN
Latar Belakang
COATING +
PROTEKSI
1. NEB (Canada)
2. ERCB (Europe)
3. EGIG (Europe)
4. PHMSA (USA)
Bagaimana pengaruh variasi dimensi cacat gores
pada coating terhadap arus proteksi sistem ICCP
pada baja API 5L grade B di lingkungan air laut.
Bagaimana pengaruh temperatur air laut terhadap
kebutuhan arus proteksi sistem ICCP pada baja API
5L grade B di lingkungan air laut.
Tujuan Penelitian
Mempelajari dan memahami pengaruh variasi dimensi
cacat gores pada coating terhadap arus proteksi sistem
ICCP pada baja API 5L grade B di lingkungan air laut.
Mempelajari dan memahami pengaruh temperatur air
laut terhadap arus proteksi sistem ICCP pada baja API 5L
Batasan Masalah
Batasan masalah dan asumsi dalam penelitian ini
adalah :
1. Material baja karbon rendah API 5L grade B
homogen
2. Cacat coating berupa goresan
3. Larutan NaCl 3,5% sama dengan air laut yang
sebenarnya
4. Selama proses pengukuran, temperatur dianggap
konstan
5. Jenis Coating yang digunakan sempurna (tidak bisa
ditembus dengan arus listrik
)
Manfaat Penelitian
Manfaat dari penelitian ini adalah untuk aplikasi
pengetahuan dalam pengendalian korosi pada pipeline
dengan sistem ICCP pada lingkungan air laut.
Selain itu, perbedaan kondisi cacat gores pada coating
pipa dan temperatur tertentu dapat menjadi referensi
untuk menentukan seberapa besar arus proteksi yang
harus
diberikan
agar
sesuai
dengan
kondisi
struktur/pipeline.
Korosi
Pengaruh Temperatur terhadap korosi
Proteksi Katodik
ICCP
Definisi Korosi
• Proses Deteroriasi (penurunan kualitas) suatu
material, biasanya logam, karena bereaksi
dengan lingkungannya (NACE)
• Berdasarkan mekanisme
• Korosi Temperatur rendah
• Korosi Temperatur tinggi
Pengaruh Temperatur Terhadap Laju
Korosi (ASM Vol. 13)
•Semakin meningkat temperatur, laju korosi semakin tinggi :
Persamaan Arhennius :
•Dengan
: r
= Laju Korosi
A
= Faktor Arhennius
E
= energy aktivasi
R
= konstanta gas
Kondisi Temperatur Lautan Dunia
rentang dari temperatur permukaan air laut
dunia berada diantara -1,8 ᵒC sampai
Proteksi Katodik
External Corrosion and Cathodic Protection
Fe+
PIPE O2+ 2H2O + 4e
electrons
Inside of the pipe
SOIL or WATER 4OH -PIPE O2+ 2H2O + 4e electrons
Inside of the pipe
SOIL or WATER 4OH -External supply of electrons
Without
cathodic
protection
With
cathodic
protection
Jenis Proteksi Katodik
Sumber : ASM Metals Handbook, Vol 13 Corrosion
No
sacrificial anode system
Impressed-Current System
1
Simple
Complex
2
Low/no maintenance
Requires maintenance
3
Work best in conductive
electrolytes
Can work in low-conductivity
electrolytes
4
Lower installation costs for
smaller installations
Remote anodes possible
5
Higher capital investment
for large systems
Low capital investment for large
systems
Diagram Alir Penelitian
Bahan Penelitian
Alat Penelitian
Langkah-Langkah Pelaksanaan Penelitian
Rancangan Penelitian
• Material pipa
: Baja karbon rendah
• Spesifikasi pipa
: Spiral pipe welding
API 5L grade B
• Panjang pipa
: 100 mm
• Diameter luar (OD) : 2.375” = 60.3 mm
• Diameter dlm (ID) : 2.067” = 52.48 mm
• Tebal dinding
: 0.154” = 3.91 mm
Komposisi Kimia standard API
5L
Pemberian Coating dan Pemberian
Goresan
Cacat 1%
• p = 10 mm, l = 18.9 mm
Cacat 3%
• p = 20 mm, l = 28.4 mm
Cacat 5%
• p = 20 mm, l = 47.335 mm
Cacat 10%
Cacat 30%
Cacat 50%
Cacat 70%
p = 40 mm; l = 47 mm
p = 60 mm; l = 94 mm
p = 80 mm; l =118 mm
p = 100 mm; l = 132,5
mm
• Preparasi Media Air Laut
1. Melarutkan 2.458,83 Kg NaCl ke dalam
aquades 67,5 Liter ke dalam 1 wadah besar.
2. Mengaduk larutan hingga homogen.
3. Membagi larutan yang ada ke dalam 3 box
kontainer dimana masing-masing wadah
sudah disekat menjadi 5 bagian. Sehingga 1
bagian sebanyak 4,5 liter
Rancangan Penelitian
Kondisi
Lingkungan
Temperatur
Analisa Data
Pembahasan
0,00
50,00
100,00
150,00
200,00
250,00
300,00
15
20
25
30
35
A
ru
s
Pr
o
te
ksi
(
mA
/mm
²)
Temperatur (ᵒC)
Temperatur vs Arus Proteksi
Tanpa Cacat Gores
Luas Goresan 189
mm²
Luas Goresan 568
mm²
Luas Goresan 946,7
mm²
Luas Goresan 1880
mm²
Luas Goresan 5640
mm²
0,00
50,00
100,00
150,00
200,00
250,00
300,00
0
5000
10000
15000
20000
A
rus
Pr
o
te
ksi
(mA
/m²
)
Luas Goresan (mm²)
Luas Goresan vs Arus Proteksi
Temperatur 15°C
Temperatur 25°C
Temperatur 35°C
Persamaan Regresi Linear Berganda
Uji Korelasi Pearson
Korelasi
antara
temperatur
dengan
kebutuhan
arus
memiliki
kategori
tingkat
cukup kuat sebesar 0,448 (0,3≤
r <0,599)
Sedangkan variabel presentase
cacat memiliki tingkat korelasi
kuat terhadap kebutuhan arus
sebesar 0,717 (0,6≤ r <0,8).
Uji Korelasi Berganda
Dimana,
r X₁Y = 0,458
r X₂Y = 0,717
r X₁ X₂ = 0
sehingga didapatkan nilai korelasi variabel temperatur dan
presentase cacat secara bersama-sama terhadap
kebutuhan arus proteksi sebesar 0,8508. Artinya semakin
tinggi variabel tersebut kebutuhan arus akan semakin
• Untuk menunjukkan apakah variabel temperatur dan
presentase cacat yang dipilih mempunyai pengaruh
secara bersama-sama terhadap kebutuhan arus
dilakukan uji signifikan dengan persamaan :
)
1
/(
)
1
(
/
2
2
R
n
k
k
R
F=
Di mana :
R : koefisien korelasi ganda (0,8058)
k : banyaknya variabel independen (2)
n : banyaknya anggota sampel (27)
tabel F; dengan dk pembilang = 2 dan dk penyebut = 24.
Didapatkan F=31,478> F tabel (3,4) artinya signifikan
Foto Makro Spesimen Temperatur
15ᵒC
Foto Makro Spesimen Temperatur
25ᵒC
Foto Makro Spesimen Temperatur
35ᵒC
Pembahasan
• Ketika terdapat cacat gores pada coating pada suatu daerah
tertentu di permukaan suatu baja, maka akan ada
permukaan baja yang terekspose dengan elektrolit.
• Dan saat syarat terjadinya korosi telah dipenuhi yaitu
adanya
anoda,
katoda,
kontak
antar
metalik
dan
elektrolit, maka korosi akan terjadi.
• Saat terjadi korosi tersebut, sistem ICCP harus
meningkatkan arus keluarannya untuk mempertahankan
potensial baja tersebut berada pada range potensial
proteksi optimumnya.
• Dengan begitu, total arus keluaran dari sistem ICCP akan
meningkat seiring dengan meningkatnya area baja yang
terekspose (cacat coating). (J, Wu dkk, 2009)
• Temperatur memberikan pengaruh yang signikan terhadap laju
korosi suatu baja. Menurut Laurie S. McNeill, Setidaknya ada
empat parameter kunci yang mempengaruhi korosi yang dapat
bervariasi dengan adanya temperatur antara lain kelarutan
oksigen, properties/sifat dari larutan (contohnya viskositas), laju
oksidasi ferrous iron dan aktivitas biologi.
•
Parameter yang pertama adalah kelarutan oksigen di dalam
air laut akan menurun seiring dengan kenaikan temperatur.
Dengan begitu, oksigen yang memiliki peranan penting dalam
menangkap elektron akan berkurang, sehingga laju korosi akan
menurun.
• Viskositas dari air akan menurun pada temperatur yang lebih
tinggi (1,5 x 10
-2
N.Sec/m
2
pada 5ᵒC menjadi 9 x 10
-3
N.sec/m
2
pada temperatur 25ᵒC). Hal ini akan meningkatkan perpindahan
reaktan (oksigen terlarut atau unsur penerima elektron lainnya)
dan produk korosi (Fe
2+
) dari dan menuju permukaan karena
• Laju oksidasi ferrous iron (Fe
2+
) juga dipengaruhi oleh
temperatur. Pada kondisi pH tertentu, laju oksidasi besi
ferro (Fe
2+
) meningkat dengan urutan besarnya setiap
kenaikan 15ºC temperatur. Perubahan spesiasi besi dapat
mendukung pembentukan senyawa yang berbeda pada
temperatur
yang
berbeda. Efek pada
korosi
akan
bergantung pada sifat dari skala baru yang terbentuk
tersebut.
• Parameter terakhir yang dipengaruhi oleh temperatur
adalah aktifitas mikrobiologi didalam elektrolit. Adanya
mikroba dapat mengubah tingkat deplesi oksigen dan
kondisi redoks. Selain itu, oksidasi biologi pada ferrous iron
meningkat pada temperatur yang lebih tinggi.
• Hal inilah yang menyebabkan kebutuhan arus proteksi ICCP
spesimen dengan kondisi cacat coating yang sama pada
penelitian meningkat seiring dengan naiknya temperatur
elektrolit.
• Adanya coating pada kombinasi sistem
proteksi katodik ICCP dengan coating memberi
perlindungan yang signifikan (kebutuhan arus
tanpa cacat 0,015 mA; 0,045 mA; 0,071 mA
sedangkan kebutuhan arus tanpa coating
0,799 mA; 2,185 mA; 4,701 mA)
Kesimpulan
1.
Pada temperatur yang sama, kebutuhan arus proteksi paling tinggi
terjadi pada spesimen tanpa coating yaitu 42,4 mA/m² pada temperatur
15ᵒC; 115,4 mA/m² pada temperatur 25ᵒC dan 248,28 mA/m² pada
temperatur 35ᵒC. Sedangkan kebutuhan arus paling rendah terjadi pada
spesimen tanpa cacat yaitu 0,79 mA/m² pada temperatur 15ᵒC; 2,38
mA/m² pada temperatur 25ᵒC dan 3,75 mA/m² pada temperatur 35ᵒC.
2.
Pada presentase cacat gores yang sama, kebutuhan arus proteksi paling
tinggi dialami oleh spesimen pada temperatur 35°C yaitu 18,85 mA/m²
untuk luas goresan 189 mm²; 22,87 mA/m² untuk luas goresan 568 mm²;
34,22 mA/m² untuk luas goresan 946,7 mm²; 63,22 mA/m² untuk luas
goresan 1890 mm²; 71,09 mA/m² untuk luas goresan 5680 mm²; 142,28
mA/m² untuk luas goresan 9467 mm² dan 220,45 mA/m² untuk luas
goresan 13250 mm².
3.
Didapatkan persamaan regresi linear berganda, Y (Kebutuhan Arus) =
-70,317 + 3,463X₁ (Temperatur) + 0,007X₂ (Luas Goresan), dimana
persamaan ini bisa diaplikasikan untuk penentuan kebutuhan arus
proteksi ICCP pada kombinasi luas goresan dan temperatur tertentu
dengan batasan rentan temperatur antara 15ᵒC -35ᵒC dan rentan luas
goresan antara 0 mm² - 18934,2 mm².
• API Specification 5L. Forty Second Edition. 2000. STD API/PETRO Spec 5L-ENGL 2000-0732290 0618044970.
• A,W,Peabody. 2001. Control of Pipeline Corrosion. Edited by Ronald L Bianchetti. Texas: NACE International the Corrosion Society
• Bergman, Jennifer. 2011. Temperature of Ocean Water. Atmospheric Space Science Engineering University of Michigan.
• Bhusman, James B. 2010. impressed Current Cathodic Protection System Design. Bushman & Associates, Inc. Ohio: USA.
• Charng, T., Lansing, F., 1982. Review of corrosion causses and corrosion control in a technical facility. DSN Engineering Section. New York.
• Chen, X dkk. 2009. Effect Of Cathodic Protection On Corrosion Of Pipeline Steel Under Disbonded Coating. University of Science and Technology Beijing. China
• Febrianto.2009. “Analisis Fluktuasi Arus Korosi Saat Hancurnya Lapisan Pasif dan Repasifasi oleh Ion Klorida”. Proceeding Seminar Nasional ke-15 Teknologi dan Keselamatan PLTN Serta Fasilitas Nuklir. Surakarta 17 Oktober 2009.
• Guo, Boyun; Song, Shanhong; Chacko, Jacob,. 2005. Offshore Pipeline. USA: Elsevier Science.
• Ika Marcelina. Studi Perbandingan Laju Korosi dengan Variasi Cacat Coating pada Pipa API 5L Grade X65 dengan Media
Korosi NaCl.
• McNeill , Laurie S., Edwards, Marc.2000. The Importance of Temperature In Assessing Iron Pipe Corrosion Water Distribution
Systems. National Sciencce Foundation. USA.
• NACE Standard – RP 0169-2002 (Houston, TX: NACE, 1967).
• NAVFAC MO-110, 1995. Military Handbook: Handbook For Paints And Protective Coatings For Facilities. Departmen of
Defense, USA.
• Ramachandran V.S. dan J.J. Beaudoin. 2000. Handbook of Analytical Techniques in Concrete Science and Technology. USA:
Elseiver Science
• Rizky Ayu, Hasan Ikhwani, Heri Supomo. Analisa Desain Sistem Impressed Current Cathodic Protection (ICCP) pada Offshore
Pipeline Milik JOB Pertamina-Petrochina East Java.
• Roberge, Pierre, R,. 2000. Handbook of Corrosion Engineering. USA: The Mc.Graw-Hill Companies Inc.
• Total E&P Indonesie: France. 2011. Cathodic Protection. France: Total E&P Indonesie.Inc.
• Wu, J., Xing, S., Yun, F.. 2009. The Influence Of Coating Damage On The ICCP Cathodic Protection Effect. Luoyang Ship Material Research Institute, P.R. China
• http://www.amteccorrosion.co.uk/soadhbc.html, 2003
