TUGAS AKHIR – RL 1585
PENGARUH STRAY CURRENT TERHADAP SISTEM PROTEKSI KATODIK DENGAN VARIASI KONDISI LINGKUNGAN, BESAR TEGANGAN DAN JARAK TERHADAP SISTEM PROTEKSI
NIA ARININGTYAS NRP. 2702 100 020 Dosen Pembimbing Dr. Ir. Sulistijono, DEA
Jurusan Teknik Material Fakultas Teknologi Industri
Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya 2006
FINAL PROJECT – RL 1585
THE EFFECT OF STRAY CURRENT TO CATHODIC PROTECTION SYSTEM WITH VARIATION OF SURROUNDING, VOLTAGE AND DISTANCE FROM PROTECTION SYSTEM
NIA ARININGTYAS NRP. 2702 100 020 Advisor Lecturer Dr. Ir. Sulistijono, DEA
Material Engineering Department Faculty of Industrial Technology Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya 2006
PENGARUH STRAY CURRENT TERHADAP SISTEM PROTEKSI KATODIK DENGAN VARIASI KONDISI
LINGKUNGAN, BESAR TEGANGAN DAN JARAK TERHADAP SISTEM PROTEKSI
Nama Mahasiswa : NIA ARININGTYAS
NRP : 2702 100 020
Jurusan : Teknik Material FTI-ITS Dosen Pembimbing : Dr. Ir. SULISTIJONO, DEA
Abstrak
Penggunaan listrik semakin luas. Sedikit banyak listrik memberi pengaruh pada lingkungan, termasuk dalam bidang korosi. Oleh karena itu perlu diketahui bagaimana pengaruh dari arus listrik yang berupa stray current pada pengendalian korosi agar kerusakannya dapat dikurangi. Percobaan dibatasi hanya pada uji potensial saja dan hanya resistivitas tanah saja yang mempengaruhi beda potensial pada kondisi lingkungan yang berbeda.
Untuk mengetahui besarnya pengaruh stray current, maka percobaan ini dilakukan. Suatu sistem proteksi katodik impressed current yang mempunyai beda potensial 0.85-1.1 Volt terhadap CSE diganggu oleh arus DC yang dialirkan oleh kawat tembaga berdiameter 1 cm dengan jarak, tegangan dan kondisi lingkungan yang berubah-ubah. Setelah itu dilihat perubahan beda potensialnya di sepanjang pipa
Dari penelitian didapatkan suatu hasil yaitu dengan semakin dekatnya jarak sumber stray current dan kutub negatif pada suatu daerah pada pipa, semakin besarnya tegangan stray current dan semakin kecil resistivitas tanah akan mengakibatkan penurunan prosentase proteksi yang semakin besar. Pada tanah kering (kadar air 10 %) penurunan proteksi terbesar adalah sebesar 61.63 % dan pada tanah basah (kadar air 30 %) sebesar 71.0 %.
Kata kunci : stray current, arus DC, sistem proteksi, impressed current
THE EFFECT OF STRAY CURRENT TO CATHODIC PROTECTION SYSTEM WITH VARIATION OF SURROUNDING, VOLTAGE AND DISTANCE FROM
PROTECTION SYSTEM
Name : NIA ARININGTYAS NRP : 2702 100 020
Departement : Teknik Material FTI-ITS Advisor Lecturer : Dr. Ir. SULISTIJONO, DEA
Abstract
Nowadays electrics are widely used. More or less electrics give influence to the environment, included corrosion. Therefore it is important to know how they influence corrosion protection system in order to minimize the damage. This attempt is only use potential test and soil the different environmental condition only affected by soil resistivity.
The attempt is done to analize the effect of stray current.
Cathodic protection sytem using impressed current with potential difference 0.85-1.1 Volt to CSE bothered by direct current conducted by copper wire (diameter 1 cm) with variations of distance and environment condition. The changes of potential difference alongside pipe show the influence of stray current.
The result of this attempt show that less distance from the pipe and the higher voltage and soil resitivity can decrease the protection to the system (pipe). At 10 % water content, the lowest degradation of protection is about 61.63 % and 71.0 % for wet soil (30 % water content).
Key word : stray current, direct current (DC), protection system, impressed current
PENGARUH STRAY CURRENT TERHADAP SISTEM PROTEKSI KATODIK DENGAN VARIASI KONDISI
LINGKUNGAN, BESAR TEGANGAN DAN JARAK TERHADAP SISTEM PROTEKSI
TUGAS AKHIR
Diajukan Untuk Memenuhi Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik
pada
Bidang Studi Korosi dan Kegagalan Material Jurusan Teknik Material
Fakultas Teknologi Industri Institut Teknologi Sepuluh Nopember
Oleh :
NIA ARININGTYAS Nrp. 2702100020
Disetujui oleh Tim Penguji Tugas Akhir :
1. Dr. Ir. Sulistijono, DEA ... (Pembimbing) 2. Ir. Wahid Suherman ... (Penguji I) 3. Ir. Rochman Rochiem, MSc ... (Penguji II) 4. Hariyati P, S.Si, M.Si ... (Penguji III)
SURABAYA JULI 2006
DAFTAR ISI
BAB HALAMAN
Abstrak . . . . i
Halaman Pengesahan . . . v
Kata Pengantar . . . . vii
Daftar Isi . . . ix
Daftar Gambar . . . xiii
Daftar Tabel . . . xvii
BAB I PENDAHULUAN . . . 1
1.1. Latar Belakang . . . 1
1.2. Permasalahan . . . 2
1.3. Batasan Masalah . . . 2
1.4. Tujuan . . . 2
1.5. Relevansi Kegiatan Tugas Akhir . . . 3
BAB II TINJAUAN PUSTAKA . . . 5
2.1. Definisi. . . 5
2.2. Direct Current. . . 6
2.2.1. Anodic interference. . . 6
2.2.2. Cathodic interference. . . 7
2.2.3. Combine interference. . . 8
2.3. Alternating Current. . . 9
2.4. Telluric Current. . . 9
2.5. Pengendalian Korosi akibat Stray Current. . . 9
2.6. Studi Kasus Stray Current : DC Rail Transit System. 13 2.7. Penurunan Efek Proteksi Katodik pada Pipa Bawah Tanah yang Disebabkan oleh Stray Current dan Telluric Current. . . 16
BAB III METODE PENELITIAN . . . 17
3.1. Diagram Alir. . . 17
3.2. Alat dan Bahan. . . 19
3.2.1. Alat. . . 19
3.2.2. Bahan. . . 19
3.3. Langkah-langkah Kerja. . . 20
3.3.1. Preparasi pembuatan sistem. . . 20
3.3.2. Pemasangan sistem proteksi katodik. . . 22
3.3.3. Pemasangan kawat yang diberi arus DC. . . 23
3.3.4. Pengukuran potensial. . . 24
BAB IV HASIL PENELITIAN. . . 25
4.1. Hasil Pengukuran. . . 25
4.1.1. Kadar air dalam tanah. . . 25
4.1.2. Resistivitas tanah. . . 26
4.1.3. Beda potensial pipa sebelum proteksi. . . 26
4.2. Hasil Rancangan Proteksi. . . 27
4.2.1. Beda potensial pipa setelah diproteksi. . . 27
4.2.2. Perbandingan sebelum dan sesudah proteksi. . . 27
4.3. Hasil Proteksi yang Dipengaruhi Stray Current. . . 29
BAB V PEMBAHASAN. . . 51
5.1. Pengaruh Jarak Stray Current terhadap Sistem Proteksi. . . 51
5.2. Pengaruh Besar Tegangan Stray Current. . . 55
5.3. Pengaruh Lingkungan. . . 55
5.4. Analisa Hubungan antara Variabel-variabel yang Ada dengan Beda Potensial . . . 57
BAB IV PENUTUP. . . 61
6.1. Kesimpulan. . . 61
6.2. Saran. . . 61
Daftar Pustaka. . . 63
Lampiran I. . . 65
Lampiran II. . . 75
Lampiran III. . . 79
Lampiran IV. . . 83
DAFTAR GAMBAR
GAMBAR HALAMAN Gambar 2.1 Contoh Anodic Interference (skematik) 6 Gambar 2.2 Contoh Cathodic Interference (skematik) 7 Gambar 2.3 Contoh Kombinasi Anodic dan Cathodic
Interference (skematik) 8
Gambar 2.4 Penggunaan Drainage Bond untuk Mengurangi Laju Keluarnya Stray
Current dari Pipa (skematik) 10
Gambar 2.5 Prinsip Cathodic Shield untuk Meminimalisasi Anodic Interference
(skematik) 11
Gambar 2.6 Penggunaan Sacrificial Anodes (anoda korban) untuk Mengurangi Cathodic
Interference (skematik) 12
Gambar 2.7 Pipa yang Direlokasi dengan Sistem Proteksi yang Baru untuk Menghindari
Stray Current Corrosion 14
Gambar 2.8 Stray Current yang Ditimbulkan oleh
Electrified Transit System (skematik) 15 Gambar 3.1 CSE sebagai Elektroda Referensi 19 Gambar 3.2 Pengukuran Resistivitas Tanah dengan
Metode Wenner 21
Gambar 3.3 Skema Sistem Proteksi Katodik
Impressed Current 22
Gambar 3.4 Skema Kawat Tembaga yang Dialiri Arus
DC 23
Gambar 3.5 Skema Kawat Tembaga yang Dipasang di luar Sistem Proteksi Katodik Impressed
Current 23
Gambar 4.1 Grafik Perbandingan Beda Potensial antara sebelum dan sesudah Proteksi pada
Tanah Kering 29
Gambar 4.2 Grafik Perbandingan Beda Potensial antara sebelum dan sesudah Proteksi pada
Tanah Basah 29
Gambar 4.3 Grafik Perbandingan Beda Potensial pada Test Point 1-3 pada Tanah Kering 33 Gambar 4.4 Grafik Perbandingan Beda Potensial Pada
Test Point 4-6 pada Tanah Kering 33 Gambar 4.5 Grafik Perbandingan Beda Potensial pada
Test point 7-9 pada Tanah Kering 35 Gambar 4.6 Grafik Perbandingan Beda Potensial pada
Test Point 10-12 pada Tanah Kering 35 Gambar 4.7 Grafik Perbandingan Beda Potensial pada
Test Point 13-15 pada Tanah Kering 35 Gambar 4.8 Grafik Perbandingan Beda Potensial pada
Test Point 16-18 pada Tanah Kering 37 Gambar 4.9 Grafik Perbandingan Beda Potensial pada
Test Point 19-21 pada Tanah Kering 37 Gambar 4.10 Grafik Perbandingan Beda Potensial pada
Test Point 22-24 pada Tanah Kering 37 Gambar 4.11 Grafik Perbandingan Beda Potensial pada
Test Point 25-27 pada Tanah Kering 39 Gambar 4.12 Grafik Perbandingan Beda Potensial pada
Test Point 1-3 pada Tanah Basah 43 Gambar 4.13 Grafik Perbandingan Beda Potensial pada
Test Point 4-6 pada Tanah Basah 43 Gambar 4.14 Grafik Perbandingan Beda Potensial pada
Test Point 7-9 pada Tanah Basah 45 Gambar 4.15 Grafik Perbandingan Beda Potensial pada
Test Point 10-12 pada Tanah Basah 45 Gambar 4.16 Grafik Perbandingan Beda Potensial pada
Test Point 13-15 pada Tanah Basah 45 Gambar 4.17 Grafik Perbandingan Beda Potensial Pada
Test Point 16-18 pada Tanah Basah 47 Gambar 4.18 Grafik Perbandingan Beda Potensial pada
Test Point 19-21 pada Tanah Basah 47
Gambar 4.19 Grafik Perbandingan Beda Potensial pada Test Point 22-24 pada Tanah Basah 47 Gambar 4.20 Grafik Perbandingan Beda Potensial pada
Test Point 25-27pada Tanah Basah 49 Gambar 5.1 Grafik Perbandingan Prosentase
Penurunan Proteksi Pengujian 1,4 dan 7
untuk Tanah Kering 51
Gambar 5.2 Grafik Perbandingan Prosentase
Penurunan Proteksi Pengujian 4, 13 dan
22 untuk Tanah Kering 53
Gambar 5.3 Grafik Perbandingan Prosentase
Penurunan Proteksi Pengujian 10, 11 dan
12 untuk Tanah Kering 55
Gambar 5.4 Grafik Perbandingan Prosentase
Penurunan Proteksi Pengujian 10 untuk
Tanah Kering dan Basah 57
DAFTAR TABEL
TABEL HALAMAN Tabel 2.1 Contoh Kerusakan akibat Direct Stray current
pada Electrified Transyt System 13
Tabel 4.1 Hasil Pengukuran Kadar Air dalam Tanah
Kering 25
Tabel 4.2 Hasil Pengukuran Kadar Air dalam Tanah
Basah 25
Tabel 4.3 Resistivitas pada Tanah Kering 26 Tabel 4.4 Resistivitas pada Tanah Basah 26 Tabel 4.5 Potensial Pipa sebelum Proteksi pada Tanah
Kering 27
Tabel 4.6 Potensial Pipa sebelum Proteksi pada Tanah
Basah 27
Tabel 4.7 Potensial Pipa setelah Proteksi pada Tanah
kering 27
Tabel 4.8 Potensial Pipa setelah Proteksi pada Tanah
Basah 27
Tabel 4.9 Beda Potensial setelah Terkena Stray Current
untuk Tanah Kering 31
Tabel 4.10 Beda Potensial setelah Terkena Stray Current
untuk Tanah Basah 41
