Teknik Material dan Metalurgi FTI-ITS

(1)

PENGARUH GORESAN LAPIS LINDUNG DAN SALINITAS

AIR LAUT TERHADAP ARUS PROTEKSI SISTEM

IMPRESSED CURRENT CATHODIC PROTECTION (ICCP)

PADA PIPA API 5 L GRADE B

Teknik Material dan Metalurgi

(2)

Latar Belakang

Rumusan Masalah

Tujuan Penelitian

Batasan Masalah

(3)

Latar Belakang

Jaringan Pipa Bawah Laut Air Laut Lingkungan Korosif

Korosi

pada

Pipeline

Pemberian Lapis Lindung (Coating)

“Meski telah dilakukan pelapisan pada pipa, tetap ada

kemungkinan lapisan rusak atau cacat pada saat shipping atau instalasi.“

“Bahaya korosi masih

tetap mengancam”

Coating

(4)

Rumusan Masalah

1. Bagaimana pengaruh goresan lapis

lindung terhadap arus proteksi sistem

ICCP pada pipa API 5 L grade B

2. Bagaimana pengaruh salinitas air laut

terhadap arus proteksi sistem ICCP

pada pipa API 5 L grade B

(5)

Tujuan Penelitian

Memahami pengaruh goresan lapis lindung terhadap arus proteksi sistem ICCP pada pipa API 5 L grade B

Memahami pengaruh salinitas air laut terhadap arus proteksi sistem ICCP pipa API 5 L grade B

(6)

Batasan Masalah

B

at

as

an

Ma

sala

h

•Material baja karbon rendah API 5L grade B homogen.

•Diasumsikan spesimen berada pada kondisi atmosfer

yang sama (konsentrasi O

₂

sama).

•Perubahan temperatur dan pH pada lingkungan

diabaikan.

•Lapis lindung yang digunakan menutup permukaan

spesimen dengan sempurna, selain goresan yang sengaja

dibuat

(7)

Manfaat Penelitian

*Menjadi referensi untuk menentukan arus

proteksi yang harus diberikan agar sesuai dengan

kondisi pipeline dengan kondisi coating yang

memiliki goresan

*Mengembangkan keilmuan mengenai proteksi

katodik khususnya ICCP dalam aplkasinya di industri

minyak dan gas.

(8)

(9)

Fessler (2008)

• Proteksi katodik tidak dapat berdiri sendiri tanpa pelapisan karena struktur tanpa pelapisan membutuhkan proteksi arus yang besar dan juga biaya yang sangat tinggi. Pelapisan dibutuhkan untuk mengurangi jumlah permukaan yang terbuka seminimal mungkin.

Chen, dkk (2009)

• rusaknya coating akibat terkelupasnya lapisan

merupakan jenis kegagalan yang paling sering terjadi pada

pipeline, ketika lapis lindung masih memiliki ketahanan yang tinggi.

Penyebab Kegagalan Pipa Gas Alam dan Cairan Berbahaya pada Onshore dan

Offshore Pipeline. (Sumber: PHMSA filtered Incident Files)

(10)

Runs

• disebabkan oleh terlalu banyaknya cat yang menempel ke permukaan

Pinholing

•berupa lubang saat penyelelesaian akhir, atau lubang pada dempul, atau primer yang disebabkan oleh thinner, udara, kelembaban atau kondisi permukaan kurang baik.

Solvent Pop

cacat berupa luka atau lecetnya lapisan cat yang disebabkan oleh pengencer yang terjebak dalam lapisan atas atau lapisan bawah, terlebih lagi apabila dipengaruhi oleh pengeringan yang tidak tepat

Peeling

disebabkan oleh hilangnya daya rekat antara cat dengan substrat, topcoat dengan primer atau cat lama serta primer dengan substrat

Mottling

Cacat yang sering terjadi pada cat jenis metalik, dimana serpihan metal mengapung sehingga membentuk garis atau mirip dengan jerawat.

Matting

cacat berupa menghilangnya kilap setelah lapisan cat mengering

Lifting

Perubahan pada lapisan cat dalam bentuk kerutan ketika lapisan cat diaplikasikan atau saat dikeringkan

Blistering

Gelembung atau jerawat yang nampak pada lapisan cat atas.

Cracking

Serangkaian retak yang tidak beraturan, muncul seperti pada lumpur yang mengering. Hal ini bisa terjadi pada lapisan cat atau lapisan bawah

Fish Eyes

Cacat pengecatan berupa kawah yang membuka seperti mata ikan setelah aplikasi cat warna

Srinkage

Kerusakan cat karena penyusutan yang cepat setelah mongering, membentuk pulau dan mengkerut

Polishing Marks

terjadi ketika selesai melakukan poles, dengan bagian cat yang tidak seragam atau timbulnya perubahan warna selesai poleshing.

(11)

Salinitas didefinisikan sebagai jumlah total dari material padat (dalam gram) yang terkandung dalam satu kilogram air laut ketika semua halida telah digantikan oleh klorida ekivalen. (Pierre, 2000).

laju korosi optimum pada konsentrasi 3-3.5% NaCl.

Lebih dari itu, ion klorida tidak mampu bereaksi lagi karena larutan semakin jenuh (pekat) dan

timbul endapan sehingga depasifasi semakin berkurang.

Gambar 2.2 Pengaruh Konsentrasi NaCl terhadap Laju Korosi (Jones, D.A., 1992)

Material padat >>> garam klorida Kandungan klorida (ion Cl-₎ Depasifasi Potensi Korosi Naik Optimum

(12)

Gambar 2.4 Peta Salinitas Air Laut di Dunia (The

Chemical Composition of Seawater by Dr. J. Floor

Anthony, 2006)

Gambar 2.5 Profil Salinitas vs.

Kedalaman Air Laut pada Samudera Atlantik Selatan

(13)

Material

Pipeline

dan

Coating

Material Pipa:

Baja Karbon Rendah-API 5 L grade B

Good adhesion, Compact

Tough

abrassion and chemical resistance Working Temperature -40°C to 110°C. Elemen Kadar (%) Carbon 0.22 Mangan 1.2 Phospor 0.025 Sulfur 0.015 Titanium 0.04

Tabel 2.1 Komposisi Kimia Pipa API 5 L Grade B (Sumber: Specification for Line Pipe)

(14)

Mekanisme Korosi pada Pipeline di

Lingkungan Laut

Reaksi

Kimia

Arus

Listrik

Proses

Elektrokimia

Aliran e- _dari anoda ke ketoda

Reaksi Redoks

(Reduksi-Oksidasi)

interaksi ion klorida yang terkandung dalam

(15)

Steel Pipe (Fe)

½O₂+ H₂O + 2e- _→_2OH- Cathode 2e- 2e- Anode Cathode

Sea water (electrolyte)

Korosi pada Besi di Lingkungan Air

Fe2+ ½O₂+ H₂O + 2e-_→_2OH- 2Fe → 2Fe2+ _{+ 4e}- Fe2+ O₂ H₂O OH- OH - O₂ H₂O OH- OH- Fe(OH)₂

(16)

Proteksi Katodik Arus Paksa (Impressed Current)

Proteksi katodik berarti menjadikan struktur menjadi katoda Struktur akan terproteksi

jika diberikan pasokan elektron (reaksi reduksi)

Sumber arus DC akan memberikan supply elektron menuju sistem selama bekerja (proteksi)

(17)

Transformer

rectifier

Anoda Inert

Junction Box

(18)

Pengukuran Arus Proteksi

Half-Cell Potensial Electrode

Potensial korosi = Potensial antara Anoda

dan Katoda Perbedaan antara

Potensial Elektroda Kerja dengan Potensial Elektroda Refference

Indikator Tingkat Korosi Sistem

(19)

(20)

(21)

• API 5L Specification for Line Pipe

• NACE Standard TM-0169-95 Laboratory Corrosion Testing of

Metals

• Digital multimeter

• Avometer

• Gergaji

• Container box plastik

• Kaca bening untuk sekat antar

spesimen

• Analytical Balance Mettler

Toledo New Classic M5

• Rectifier

• Lakban

• Lem Tembak

• Mur-Baut

• Kuas

• Kabel

• Elektroda Acuan Kalomel

• Mesin bor

(22)

(23)

(24)

1 2 3 4 5 6

7 8 9 10 11

(25)

Gambar Spesimen Katoda (API 5 L Grade B)

Gambar Ilustrasi Spesimen Katoda

Setelah dilakukan Coating dan Pemberian Goresan

60,3 mm 100 mm 47.3 mm 94.7 mm 118.4 mm 80 mm 60 mm (d) (e) (f) 40 mm 100 mm (g) 132.5 mm 20 mm 28.35 mm 47.25 mm 20 mm 20 mm (a) (b) (c) 9.45 mm

(26)

3.2% NaCl 3.5% NaCl 3.8% NaCl

Gambar Larutan NaCl 3.2%-3.5%-3.8% sebagai Media Korosi

20 mL

per 1 cm

2

_{luasan material yang diimersi}

--Standard NACE TM 0169-95--

“Laboratory Corrosion Testing of Metals”

m_campuran = ρ_campuranx V_elektrolit

ρ_campuran = ρ air + ρ NaCl

(27)

Perhitungan Volume Larutan

Luas Permukaan Katoda

SA = π.OD.L

SA = 3.14 x 60.3 x 100

SA = 18934.2 mm

2

_{= 189.342 cm}

2

Berdasarkan NACE Standard TM 0169-95, rasio minimum yang dianjurkan

untuk volume larutan (elektrolit) terhadap luas permukaan spesimen adalah

20 mL/cm

2

-Volume larutan minimum untuk 1 spesimen:

V

_elektrolit

= 20 mL/cm

2

_{x 189.342 cm}

2

= 3786.84 mL =

± 3.8 L

- Volume larutan minimum untuk 5 spesimen (1 elektrolit):

V

_elektrolit

= 5 x 3.8 L

=

19 L

Dalam percobaan ini, volume elektrolit yang digunakan sebesar 4.5 liter

untuk setiap spesimen. Sehingga untuk satu box yang berisi 5 spesimen,

dibutuhkan volume elektrolit sebanyak:

(28)

(1) Perhitungan 3.2 % NaCl

ρ

_campuran

= ρ air + ρ NaCl

= (0.968 x 1) gr/ml + (0.032 x 2.165) gr/ml

= 1.0372 gr/ml

m

_campuran

= ρ

_campuran

x V

_elektrolit

= 1.0372 gr/ml x 22500 ml

m

_campuran

= 23337 gr

m

_NaCl

= 3.2% x 23337 gr

=

746.784 gr

(2) Perhitungan 3.5% NaCl

ρ

_campuran

= ρ air + ρ NaCl

= (0.965 x 1) gr/ml + (0.035 x 2.165) gr/ml

= 1.040775 gr/ml

m

_campuran

= ρ

_campuran

x V

_elektrolit

= 1.040775 gr/ml x 22500 ml

= 23417 gr

m

_NaCl

= 3.5% x 23417 gr

=

819.6 gr

(3) Perhitungan 3.8% NaCl

ρ

_campuran

= ρ air + ρ NaCl

= (0.962 x 1) gr/ml + (0.038 x 2.165) gr/ml

= 1.04427 gr/ml

m

_campuran

= ρ

_campuran

x V

_elektrolit

= 1.04427 gr/ml x 22500 ml

= 23496 gr

m

_NaCl

= 3.8% x 23496 gr

(29)

(30)

(31)

Kodefikasi spesimen

0 0 P01 189 1 P1A 568 3 P1B 946.7 5 P1C 1880 10 P1D 5640 30 P1E 9440 50 P1F 13250 70 P1G 18934.2 100 P0A Salinitas Luas Goresan

(mm2) Kodefikasi 3.2% Prosentase Goresan (%) 0 0 P02 189 1 P2A 568 3 P2B 946.7 5 P2C 1880 10 P2D 5640 30 P2E 9440 50 P2F 13250 70 P2G 18934.2 100 P0B 3.5%

Salinitas Luas Goresan (mm2) Prosentase Goresan (%) Kodefikasi 0 0 P03 189 1 P3A 568 3 P3B 946.7 5 P3C 1880 10 P3D 5640 30 P3E 9440 50 P3F 13250 70 P3G 18934.2 100 P0C Kodefikasi 3.8%

Salinitas Luas Goresan (mm2₎ Prosentase

(32)

Tabel Rencana Pengukuran Arus Proteksi

Gambar Pengukuran Potensial Korosi dengan Elektroda Referen

Pengukuran dilakukan dengan menggunakan

Elektroda Reference

Aturan Pemasangan:

• Kutub (+) Avometer ke Struktur yang diproteksi • Kutub (-) Avometer ke Elektroda Referen Kalomel

Elektrolit

01-Nov-13 02-Nov-13 03-Nov-13 dst. 1 2 3 average 1 2 3 average 1 2 3 average 1 2 3 average 1 2 3 average 1 2 3 dst. P2C Pengujian

ke-Kode Pipa Potensial korosi (volt) Waktu Pengujian Nilai Potensial P1A

P1B

P1C

P2A

P2B Data yang diambil:

Arus yang tercatat pada avometer

untuk mencapai potensial sebesar -850 mV vs. SCE

(33)

Pengukuran Half cell Potential

• ASTM C876 - 09

• Standard Test Method for Corrosion Potentials of

(34)

(35)

Gambar 4.1 Grafik Potensial Awal Imersi Pipa dalam

Elektrolit 3.2% NaCl, 3.5% NaCl, dan 3.8% NaCl Pengkondisian Awal

• Dengan cara imersi pipa dalam lingkungan elektrolit 3.2%

NaCl, 3.5% NaCl, dan 3.8% NaCl • Waktu: 8 hari

• Tujuan: untuk mengetahui perbandingan nilai potensial sebelum dan sesudah instalasi ICCP

• Dilakukan dengan

menggunakan avometer dan elektroda referen kalomel • Open Circuit

(36)

• Arus proteksi => arus

keluaran dari rectifier. Arus

ini diatur dan dipantau

selama 15 hari selama

proses imersi.

1. Avometer (1) digunakan sebagai acuan untuk nilai potensial -850 mV vs. elektroda referen kalomel (SCE-Saturated Calomel Electrode)

2. Avometer kedua digunakan untuk mengukur arus yang diberikan untuk mencapai nilai potensial proteksi sebesar -850 mV.

Pengukuran arus proteksi dilakukan dengan menggunakan dua avometer.:

• Katoda: Pipa API 5 L Grade B

• Anoda: Grafit

• Rectifier

• Elekrode Referen Kalomel

• Avometer/Digital Multitester

(37)

Hasil Pengukuran Arus Proteksi ICCP

dalam Elektrolit 3.2% NaCl

189 568 946.7 1880 5640 9440 13250 Tanpa Goresan Tanpa Coating 1 0.323 0.340 0.520 1.010 1.780 2.230 2.490 0.283 3.907 2 0.143 0.223 0.353 0.710 0.700 0.763 1.143 0.133 2.823 3 0.213 0.243 0.403 0.246 0.556 0.703 0.796 0.150 2.457 4 0.173 0.240 0.280 0.626 0.460 0.530 0.936 0.173 1.810 5 0.140 0.197 0.310 0.233 0.440 0.553 1.176 0.110 1.410 6 0.153 0.176 0.170 0.166 0.567 0.697 1.003 0.150 1.860 7 0.140 0.193 0.186 0.330 0.497 0.590 1.193 0.120 1.000 8 0.127 0.207 0.230 0.396 0.576 0.796 0.913 0.137 1.363 9 0.130 0.140 0.223 0.463 0.523 0.770 0.887 0.123 1.020 10 0.143 0.173 0.220 0.577 0.710 0.817 1.153 0.103 1.357 11 0.127 0.127 0.197 0.613 0.670 0.867 1.040 0.077 1.277 12 0.153 0.200 0.187 0.703 0.807 0.817 1.167 0.143 1.087 13 0.100 0.167 0.210 0.603 0.787 0.817 1.023 0.100 1.380 14 0.147 0.200 0.227 0.553 0.670 0.880 1.060 0.130 1.280 15 0.113 0.163 0.270 0.617 0.577 0.730 1.137 0.107 1.400 avg 0.155086667 0.199268889 0.265737778 0.52 0.687935556 0.837224444 1.141111111 0.135995556 1.695337778 Pengujian

Hari ke- Arus Proteksi pada Luas Goresan (mm

(38)

Hasil Pengukuran Arus Proteksi ICCP

dalam Elektrolit 3.5% NaCl

189 568 946.7 1880 5640 9440 13250 Tanpa Goresan Tanpa Coating

1 0.354 0.380 0.540 1.240 1.576 2.170 2.443 0.320 4.570 2 0.160 0.163 0.310 1.463 0.976 1.820 2.000 0.150 3.347 3 0.277 0.273 0.407 0.590 0.620 1.146 0.690 0.247 2.223 4 0.183 0.280 0.333 0.406 0.423 0.770 1.106 0.193 2.250 5 0.170 0.233 0.273 0.406 0.423 0.706 1.253 0.160 1.833 6 0.173 0.190 0.197 0.477 0.497 0.757 0.893 0.087 1.723 7 0.140 0.223 0.260 0.543 0.677 0.870 1.280 0.157 1.233 8 0.187 0.227 0.243 0.640 0.630 1.130 1.393 0.130 1.563 9 0.160 0.180 0.230 0.513 0.650 0.850 1.237 0.107 2.187 10 0.160 0.143 0.207 0.687 0.857 1.183 1.320 0.140 2.077 11 0.137 0.110 0.283 0.727 0.757 0.980 1.170 0.090 1.983 12 0.207 0.213 0.217 0.740 0.877 1.140 1.390 0.160 1.560 13 0.120 0.167 0.273 0.950 1.137 1.173 1.290 0.113 1.627 14 0.210 0.223 0.253 0.840 0.997 1.240 1.423 0.163 1.380 15 0.123 0.197 0.303 0.967 1.170 1.270 1.350 0.120 1.420 avg 0.184002222 0.213551111 0.28864 0.745888889 0.817648889 1.147024444 1.34922 0.155777778 2.065046667 Pengujian

(39)

Hasil Pengukuran Arus Proteksi ICCP

dalam Elektrolit 3.8% NaCl

189 568 946.7 1880 5640 9440 13250 Tanpa Goresan Tanpa Coating

1 0.467 0.470 0.590 1.653 1.576 1.996 2.846 0.550 6.513 2 0.183 0.220 0.363 1.190 1.340 1.716 1.526 0.330 3.853 3 0.320 0.417 0.583 0.856 1.076 0.923 1.200 0.323 3.037 4 0.193 0.233 0.390 0.753 0.430 0.790 1.800 0.230 3.460 5 0.310 0.313 0.427 0.620 0.830 0.850 1.330 0.257 2.503 6 0.193 0.243 0.160 0.527 0.647 0.790 1.200 0.153 2.007 7 0.247 0.277 0.310 0.560 0.837 1.083 1.137 0.200 2.220 8 0.193 0.233 0.273 0.633 0.820 1.223 1.373 0.150 2.733 9 0.260 0.220 0.283 0.717 0.953 1.333 1.260 0.180 2.683 10 0.213 0.237 0.280 0.670 1.163 1.403 1.287 0.170 2.817 11 0.177 0.197 0.270 0.873 1.027 1.273 1.330 0.110 2.580 12 0.237 0.223 0.237 0.720 1.140 1.237 1.403 0.180 2.233 13 0.140 0.200 0.297 0.830 1.160 1.350 1.477 0.120 2.487 14 0.240 0.243 0.280 0.933 1.273 1.253 1.333 0.170 2.617 15 0.150 0.220 0.330 0.810 1.230 1.333 1.420 0.133 2.223 avg 0.234886667 0.263108889 0.338222222 0.823 1.033 1.237 1.461 0.217086667 2.931091111 Pengujian

(40)

Spesimen Tanpa Goresan (0 mm2)

Gambar 4.20 Grafik Perbandingan Arus Proteksi Pipa Tanpa Goresan

dalam Elektrolit 3.2% NaCl, 3.5% NaCl, dan 3.8% NaCl

(41)

Spesimen dengan Luas Goresan 189 mm

2

Gambar 4.21 Grafik Perbandingan Arus Proteksi Pipa dengan Luas

Goresan 189 mm2_{dalam Elektrolit 3.2% NaCl, 3.5% NaCl, dan 3.8%}

NaCl

(42)

Spesimen dengan Luas Goresan 568 mm

2

Goresan 568 mm2 _{dalam Elektrolit 3.2% NaCl, 3.5% NaCl, dan 3.8%}

NaCl

(43)

Spesimen dengan dengan Luas Goresan 946.7 mm2

Goresan 946.7 mm2_{dalam Elektrolit 3.2% NaCl, 3.5% NaCl, dan}

3.8% NaCl

(44)

Spesimen dengan dengan Luas Goresan 1880 mm2

Goresan 1880 mm2_{dalam Elektrolit 3.2% NaCl, 3.5% NaCl, dan}

3.8% NaCl

(45)

3.8% NaCl

(46)

3.8% NaCl

(47)

3.8% NaCl

(48)

Spesimen Tanpa Coating

Gambar 4.28 Grafik Perbandingan Arus Proteksi Pipa Tanpa

Coating dalam Elektrolit 3.2% NaCl, 3.5% NaCl, dan 3.8% NaCl

Hasil Pengukuran Arus Proteksi Pipa

(49)

Pengukuran dalam Salinitas 3.2%

Gambar 4.29 Arus Proteksi Pipa dalam Elektrolit 3.2% NaCl

(50)

Pengukuran dalam Salinitas 3.5%

(51)

Pengukuran dalam Salinitas 3.8%

(52)

Grafik Pengaruh Goresan terhadap

Arus Proteksi

Gambar 4.32 Grafik Pengaruh Goresan terhadap Arus

(53)

Grafik Pengaruh Salinitas terhadap

Arus Proteksi

Gambar 4.33 Grafik Pengaruh Salinitas terhadap Arus

(54)

Salinitas Luas Goresan _(mm2₎ Rata-rata Arus _{Proteksi (mA)} 3.2% 0 0.136 189 0.155 568 0.199 946.7 0.263 1880 0.465 5640 0.688 9440 0.837 13250 1.099 18934.2 1.695

Salinitas Luas Goresan _(mm2₎ Rata-rata Arus _{Proteksi (mA)}

3.5% 0 0.156 189 0.184 568 0.214 946.7 0.291 1880 0.748 5640 0.842 9440 1.148 13250 1.349 18934.2 2.065

Salinitas Luas Goresan _(mm2₎ Rata-rata Arus _{Proteksi (mA)}

3.8% 0 0.217 189 0.235 568 0.270 946.7 0.338 1880 0.823 5640 1.010 9440 1.230 13250 1.460 18934.2 2.931

(55)

Semakin BESAR luasan pipa yang kontak dengan

lingkungan

Semakin BESAR arus yang dibutuhkan untuk

melindungi pipa agar tetap berada pada level terproteksi.

Pengukuran Arus Proteksi dalam Salinitas yang

Sama

prosentase (%) goresan Arus Proteksi Fe Coating e- e- e- e- e- e- e- e- e- e- e- e- Fe Fe Coating

>>Oleh sebab itu, arus proteksi yang diberikan juga harus lebih besar karena arus proteksi berbanding lurus dengan arus elektron.

(56)

Pengukuran Arus Proteksi pada Pipa

dengan Goresan Coating yang Sama

Ketika konsentrasi NaCl mencapai nilai 3 hingga 3.5% maka kelarutan oksigen akan maksimum di dalam larutan NaCl. Namun semakin pekat konsentrasi NaCl maka akan terjadi penurunan kelarutan agen pereduksi sehingga laju korosi akan berkurang. (Jones D.A., 1992).

Gambar 2.7 Pengaruh Konsentrasi NaCl

terhadap Laju Korosi (Jones, 1992)

Salinitas (%NaCl) Arus Proteksi

=

Salinitas (%NaCl) Oksigen Terlarut

(57)

Namun, bila logam pasif itu kontak dengan media yang

menghasilkan ion-ion agresif seperti ion klorida (Cl-_{) maka}

korosi dapat terjadi. Ada tiga teori modern untuk menjelaskan efek ion klorida terhadap korosi pada baja.

The Oxide Film Theory

• Teori ini mnunjukkan bahwa ion klorida dapat menembus lapisan film oksida lebih mudah dibandingkan ion lainnya seperti sulfat (SO₄-_).

The Adsorbtion Theory

• Ion klorida teradsorbsi ke permukaan logam berkompetisi dengan oksigen terlarut atau ion hidroksil. Ion klorida mendorong proses hidrasi ion ferrous dan menyebabkan korosi pada baja terjadi.

The Transitory Complex Theory

• Ion klorida tergabung dalam lapisan pasif menggantikan beberapa ion hidrokisa sehingga mengakibatkan naiknya konduktivitas dan kelarutan ion tersebut. Sehingga lapisan ini kehilangan kemampuan memproteksinya.

Fe Sumbat Produk

Korosi

Lapisan Pasif

(58)

Saat ion Cl-_{ditambahkan maka akan}

terjadi kompetisi antara oksigen dengan ion klorida untuk teradsorbsi pada permukaan material. Jika oksigen yang

teradsorbsi maka akan terbentuk lapisan pasif. Jika yang teradsorbsi adalah ion klorida, maka lapisan pasif

tidak terjadi. (Uhlig, 1991).

Menurut Febrianto, 2009, pada penelitian yang dilakukan pada spesimen baja karbon dalam elektrolit

NaCl, semakin besar konsentrasi Cl-

maka semakin besar kemungkinan ion Cl- _{teradsorbsi pada permukaan.}

Sehingga dapat dikatakan bahwa konsentrasi NaCl atau ion klorida berbanding lurus dengan laju korosi.

(59)

Gambar 4.42 Grafik Kelarutan Beberapa

Garam Vs. Temperatur

Ini menunjukkan bahwa NaCl seluruhnya terurai menjadi ion Na+_{dan Cl}-_.

>>Ion Cl- yang terurai akan lebih banyak jumlahnya dibandingkan pada elektrolit dengan 3.2% NaCl dan 3.5% NaCl.

NaCl Solubility: 36 gr per 100 gr air. Dalam Penelitian:

Sebanyak 896 gr NaCl dilarutkan dalam 22500 mL air

Hasil perhitungan:

Angka ini setara dengan 0.04 gr NaCl per

100 gr air.

>>>NaCl secara keseluruhan akan terlarut sempurna dalam air.

(60)

Saat pengukuran arus didapatkan nilai arus yang cenderung tinggi dan

tidak stabil di awal, selanjutnya semakin menurun dan stabil seiring

bertambahnya waktu

• Pada awal imersi dilakukan, selaput oksida besi dari produk korosi yang terbentuk secara natural masih dalam proses pembentukan. Karena adanya ion klorida dalam larutan maka akan menghalangi terbentuknya lapisan tipis tersebut. Sehingga arus akan fluktuatif

akibat lapisan pasif masih dalam proses pembentukan. (Ion Competitive Theory)

Ion Competitive

• Penelitian mengenai pengaruh konsentrasi larutan garam (3%, 4%, dan 5%) terhadap laju korosi, terbukti bahwa semakin pekat konsentrasi larutan NaCl menyebabkan laju korosi

semakin meningkat. Dari hasil uji weight loss juga terjadi kecenderungan penurunan laju korosi seiring bertambahnya waktu pencelupan meskipun pada beberapa spesimen uji

kehilangan beratnya semakin banyak. Hal ini disebabkan adanya passivasi yang terjadi pada permukaan spesimen uji. (Abdul Latif, 2012)

Passivasi

(61)

Perbandingan Arus Proteksi Pipa dengan

Coating dan Tanpa Coating

Salinitas Pipa Tanpa Goresan Pipa Tanpa Coating Kenaikan 3.2% 0.135 mA 1.695 mA 11 x 3.5% 0.155 mA 2.065 mA 12.26 x 3.8% 0.217 mA 2.93 mA 12.5 x

Dari ketiga variasi salinitas, arus proteksi spesimen tanpa

coating nilainya

11-13 kali lipat

dari spesimen tanpa

goresan

 Coating yang diapliaksikan pada pipa menjadi pilihan utama dalam upaya pengendalian korosi

 Penggunaan coating memberikan efek yang

signifikan dalam memberikan perlindungan baja dari serangan korosi

(62)

Kebutuhan arus proteksi untuk

pipeline baja karbon rendah (API 5

L Grade B) pada salinitas yang

berbeda dapat ditentukan dengan cara membagi rata-rata arus

proteksi masing-masing spesimen dengan luas permukaan spesimen

yaitu sebesar 0.01884 m2

Tabel 4.3 Kebutuhan Arus Proteksi Pipa API 5 L

Grade B pada Salinitas Air Laut yang Berbeda

*hasil arus proteksi di atas dapat dibandingkan dengan kebutuhan arus proteksi baja dalam air laut:

Baja telanjang : 100-110 mA/m2 Baja dengan lapis lindung : 20-30 mA/m2

(63)

Analisis Statistika Hasil Pengukuran

Arus Proteksi

• untuk meramalkan pengaruh nilai arus proteksi apabila diketahui variabel salinitas dan prosentase goresan

Regresi

Berganda

• untuk mengukur kekuatan dan arah hubungan linier dari salinitas dan prosentase goresan

Uji Korelasi

Pearson

• untuk mengukur tingkat keeratan hubungan antara variabel salinitas dan prosentase goresan

Uji Korelasi

Berganda

• Untuk menunjukkan apakah variabel salinitas dan prosentase goresan yang dipilih mempunyai pengaruh secara bersama-sama terhadap kebutuhan arus

Uji Signifikan

Simultan

(64)

Tabel 4.3 Data Salinitas, Goresan, dan Arus Proteksi untuk Analisis Statistika 0.032 0 7.18 0.001024 0 51.585 0.22983173 0 0 0.032 189 8.19 0.001024 35721 67.084 0.26209504 1547.998859 6.048 0.032 568 10.52 0.001024 322624 110.760 0.33677557 5977.76637 18.176 0.032 946.7 13.88 0.001024 896240.89 192.645 0.44414868 13139.8612 30.2944 0.032 1880 24.55 0.001024 3534400 602.613 0.78554151 46150.56353 60.16 0.032 5640 36.34 0.001024 31809600 1320.331 1.16276368 204937.0979 180.48 0.032 9440 44.21 0.001024 89113600 1954.146 1.41458314 417302.0249 302.08 0.032 13250 58.04 0.001024 175562500 3369.004 1.85737977 769071.3101 424 0.032 18934.2 89.54 0.001024 358503929.6 8016.766 2.86516462 1695300 605.8944 0.035 0 8.23 0.001225 0 67.682 0.28794193 0 0 0.035 189 9.72 0.001225 35721 94.439 0.34012934 1836.69845 6.615 0.035 568 11.28 0.001225 322624 127.207 0.39475071 6406.240057 19.88 0.035 946.7 15.39 0.001225 896240.89 236.705 0.53848239 14565.17948 33.1345 0.035 1880 39.49 0.001225 3534400 1559.412 1.38212863 74240.05239 65.8 0.035 5640 44.47 0.001225 31809600 1977.563 1.55644284 250809.646 197.4 0.035 9440 60.62 0.001225 89113600 3674.841 2.12171626 572257.1854 330.4 0.035 13250 71.26 0.001225 175562500 5077.603 2.49400556 944159.2462 463.75 0.035 18934.2 109.06 0.001225 358503929.6 11894.500 3.81716682 2065000 662.697 0.038 0 11.46 0.001444 0 131.429 0.4356421 0 0 0.038 189 12.41 0.001444 35721 153.886 0.47139251 2344.557467 7.182 0.038 568 14.25 0.001444 322624 202.999 0.54141501 8092.729558 21.584 0.038 946.7 17.86 0.001444 896240.89 319.084 0.67879076 16910.82137 35.9746 0.038 1880 43.47 0.001444 3534400 1889.321 1.65172017 81716.68198 71.44 0.038 5640 53.34 0.001444 31809600 2845.436 2.02701989 300852.4258 214.32 0.038 9440 64.96 0.001444 89113600 4220.037 2.46854897 613239.5348 358.72 0.038 13250 77.11 0.001444 175562500 5945.820 2.93014756 1021696.19 503.5 0.038 18934.2 154.80 0.001444 358503929.6 23964.444 5.88257228 2931100 719.4996 ∑ 0.945 152543.7 1111.618377 0.033237 1979335847 80067.33913 39.3782975 12058653.81 5339.0295 Rata-rata 0.035 5649.766667 41.17 Salinitas (X1) Luas Goresan (X2)

(65)

Persamaan Regresi Berganda

b1 = 363.75 b2 = 0.0051 a = --0.437

*Hasil Perhitungan:

Y = -0.437+ 363.75X

₁

+ 0.0051 X

₂

Keterangan:

X

₁

= Salinitas

X

₂

= Luas Goresan (mm

2

₎

(66)

Uji Korelasi Pearson

Korelasi (r):

Tabel 4.4 Hasil Uji Korelasi Menggunakan Metode Pearson

Tabel 4.5 Interval Kekuatan Korelasi (r)

Hubungan 2 variabel

Signifikan jika harga

Sig. (2-tailed) < 0.05

(67)

Uji Korelasi Berganda

ry

_1,2

=

Keterangan:

ry_1.2 : koefisien linier 2 variabel ry₁ : koefisien korelasi y dan X₁

ry₂ : koefisien korelasi variabel y dan X₂ r_1.2 : koefisien korelasi variabel X₁ dan X₂

ry

_1,2

= 0.954

“salinitas dan presentase goresan, secara

bersama-sama mempengaruhi arus proteksi sebesar 0.954”

*Kontribusi secara simultan kedua variabel tersebut

adalah

(68)

Uji Signifikan Simultan

)

1 /(

)

1 (

/

2

2 



R

n

k

R

F =

Keterangan:

R : koefisien korelasi ganda (0,954) k : banyaknya variabel independen (2) n : banyaknya anggota sampel (12)

tabel F; dengan dk pembilang = 2 dan dk penyebut = 24.

(69)

Kondisi Awal Spesimen

(70)

Spesimen dalam Salinitas 3.2%

Gambar 4.31 Kondisi Pipa dalam Elektrolit 3.2% NaCl Setelah

(71)

Spesimen dalam Salinitas 3.5%

(72)

Spesimen dalam Salinitas 3.8%

(73)

V.1 Kesimpulan

Dari hasil percobaan yang telah dilakukan dapat disimpulkan bahwa:

1. Dalam salinitas yang sama, asrus proteksi semakin meningkat seiring meningkatnya luas goresan. Arus proteksi terbesar terdapat pada pipa dengan luas goresan 18934.2 mm2

sebesar 89.54 mA/m2_{dalam salinitas 3.2%, 109.06 mA/m}2_{dalam salinitas 3.5%, dan 154.8}

mA/m2_{dalam salinitas 3.8%. Sedangkan arus proteksi terendah pada pipa tanpa lapis}

lindung sebesar 7.23 mA/m2_{dalam salinitas 3.2%, 8.23 mA/m}2_{dalam salinitas 3.5%, dan}

11.46 mA/m2_{dalam salinitas 3.8%.}

2. Untuk luas goresan yang sama, arus proteksi sistem ICCP semakin meningkat seiring meningkatnya salinitas air laut dari 3.2%, 3.5%, hingga 3.8%.

3. Arus protkesi (Y) dapat ditentukan melalui persamaan regresi ganda dari nilai salinitas (X₁) dan luas goresan (X₂) dengan persamaan Y = -0.437 + 363.75 X₁ + 0.0051 X₂ untuk salinitas 3.2% hingga 3.8% dengan X₂dalam satuan mm2

V.2 Saran

1. Menggunakan spesimen berbentuk pelat untuk mengurangi kemungkinan air masuk ke dalam seperti jika menggunakan pipa.

2. Menggunakan variasi salinitas dengan rentang yang lebih besar untuk mengetahui efek bila angka salinitas melampaui kelarutan maksimum NaCl dalam air.

(74)

Abdul Latif Murabbi (2012), Pengaruh Konsentrasi Larutan Garam Terhadap Laju Korosi dengan Metode Polarisasi dan Uji kekerasan Serta Uji Tekuk pada Plat Bodi Mobil. Tugas Akhir Jurusan Teknik Material dan Metalurgi, Fakultas Teknologi Industri, Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya.

Aditya Fakhri Yahya (2012), Pengaruh Lebar Goresan pada Lapis Lindung Polietilena dan ph Tanah terhadap Proteksi

Katodik Anoda Tumbal pada Baja AISI 1045 di Lingkungan Tanah Rawa. Tugas Akhir Jurusan Teknik Material dan

Metalurgi, Fakultas Teknologi Industri, Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya

Ambat R., Aung N.N., and Zhou W. Oct.1999. “Studies on the Influence of Chloride ion and pH on the Corrosion and Electrochemical Behaviour of AZ91D Magnesium Alloy”. Journal of Applied Electrochemistry 30 (2000) 865-874 API Specification 5L. Forty Second Edition. 2000. STD API/PETRO Spec 5L-ENGL 2000-0732290 0618044970.

ASM Metal Handbook Vol.13 9th_{ed. Corrosion. ASM International Handbook Committee}

A,W,Peabody. 2001. Control of Pipeline Corrosion. Edited by Ronald L Bianchetti. Texas: NACE International the Corrosion Society.

Callister, William. D. Jr,. 2001. Fundamentals of Materials Science and Engineering. Fifth Edition. USA: John Wiley & Sons.Inc

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.

Ferg, Michel B, and Kalnins John M. Plastic-Lined Piping for Corrosion Resistance. Fessler, Raymond R, Ph.D. 2008. Pipeline Corrosion. USA: Michael Baker Jr., Inc.

Fontana, Mars G. 1978. Corrosion Engineering 2nd_Edition. Singapore: McGraw-Hill International.

Forte, Howard A.1967. “The Effect of Environment on The Corrosion of Metals in Sea Water”. Naval Civil Engineering

Laboratory: Fort Hueneme, California. AD820155

G. Wranglen, B. Sjodin, and B. Wallen. A New test method for graphite anodes in alkali chloride electrolysis.

(75)

Heldtberg M., Macleod I.D., and Richard V.L. 2004. “Corrosion and Cathodic Protection of Iron in Seawater: a Case Stdy of the James Matthews (1841)”. Proceedings of Metal 2004. National Museum of Australia Canberra ACT.

James B. Bushman, P. E. Impressed Current Cathodic Protection System Design. Medina Ohio USA: Bushman & Associates, Inc.

Jones, D.A. 1992. Principles and Prevention of Corrosion. New York: University of Nevada-Maximillan Publishing Company

Kenneth R., Trethewey, BSc., Ph.D, CChem., MRSC, MICorr.ST. 1991. CORROSION, for Students of Science and

Engineering. Alih bahasa Alex Tri Kantjono Widodo. PT. Gramedia Pustaka Utama: Jakarta

Milosev I., and Metikos-Hukovic M. Apr 1998. “Effect of Chloride Concentration Range on The Corrosion Resistance of Cu-xNi Alloys”. Journal of Applied Electrochemistry 29 (1999) 393-402.

Parker, Marshall, E,. Edward, G, Peattie,. 1999. Pipeline Corrosion and Cathodic Protection. Third Edition. USA: Elsevier Science.

Ramachandran V.S. dan J.J. Beaudoin. 2000. Handbook of Analytical Techniques in Concrete Science and

Technology. USA: Elseiver Science

Roberge, Pierre, R,. 2000. Handbook of Corrosion Engineering. USA: The Mc.Graw-Hill Companies Inc. Schweitzer . P.E., Philip A. 1994. Corrosion-Resistant Piping Systems. USA: Marcel Dekker Inc.

Shreir, L.L. 1993. Corrosion Vol.2 Corrosion control. Great Britain: Butterworth-Heinemann

Shreir, L.L. 1994. Corrosion Vol.1 3rd edition. Metal/Environment Reactions. Great Britain: Butterworth-Heinemann

Soeren Nyborg Rasmussen.Corrosion Protection of Offshore Structures. Hempel A/S: Denmark

(76)