Laporan Proteksi Katodik

LABORATORIUM PENGENDALIAN KOROSI SEMESTER GANJIL TAHUN AJARAN 2015/2016

PRAKTIKUM PENGENDALIAN KOROSI

MODUL : Proteksi Katodik I

PEMBIMBING : Ir. Nurcahyo, MT

Oleh : Kelompok : VI

Nama : 1. Shafira Damayanti 131411051 2. Sidna Kosim Amrulah 131411052 3. Tasya Diah Rachmadiani 131411053 Kelas : 3B

PROGRAM STUDI DIPLOMA III TEKNIK KIMIA JURUSAN TEKNIK KIMIA

POLITEKNIK NEGERI BANDUNG 2015

Praktikum : 20 Oktober 2015 Penyerahan: 04 November 2015 (Laporan)

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Korosi atau karat pada suatu logam terutama besi, merupakan fenomena alam yang biasa terjadi disekitar kita. Korosi merupakan gangguan yang sangat mengganggu dan sulit untuk dihindari. Banyak cara untuk menghindari gangguan korosi ini, salah satunya dengan sistem proteksi katodik.

Proteksi katodik merupakan suatu cara perlindungan korosi secara elektrokimia dimana reaksi oksidasi pada sel galvanik dikonsentrasikan pada anoda dan menghilangkan korosi pada katoda. Proteksi katodik menjadi penting dalam perlindungan korosi khususnya material yang terkubur di dalam tanah atau material yang ada di lingkungan laut yang korosif. Proteksi katodik diberikan pada material yang terkubur yang telah diproteksi dengan coating dan untuk mencegah kebocoran coating dilakukan proteksi katodik.

1.2 Tujuan Percobaan

a. Menjelaskan prinsip proteksi katodik dengan system anoda korban dan sistem arus paksa.

b. Memahami penggunaan diagram Pourbaix c. Melindungi logam dari serangan korosi.

BAB II

Proteksi katodik merupakan suatu cara perlindungan korosi secara elektrokimia dimana reaksi oksidasi pada sel galvanic dikonsentrasikan pada anoda dan menghilangkan korosi pada katoda. Struktur yang akan dilindungi secara listrik dibuat negatif sehingga bertindak sebagai katoda. Elektroda yang secara listrik dibuat positif dan bertindak sebagai anoda hingga tercipta suatu rangkaian arus listrik searah tertutup sebagaimana halnya sepotong logam terkorosi. System ini membutuhkan anoda, katoda, aliran listrik diantara keduanya dan adanya elektrolit.

Proteksi katodik diterapkan dengan dua cara, yaitu : 1. Cara arus tanding (Impressed Current)

Keuntungan :

 Jika tersedia cukup tegangan listrik maka arus proteksi dapat ditingkatkan sesuai yang diinginkan, selama anoda tetap berfungsi.

 Tegangan tidak perlu besar walaupun ada kehilangan karena tahanan, karena hal ini dapat diatur dengan meningkatkan arus.

Kerugian :

 Membutuhkan pembangkit arus DC yang tersedia cukup besar dan kontinyu.  Harus selalu memperhatikan arah arus yang diberikan.

 Membutuhkan pengawasan tenaga ahli.

 Anodanya harus tersekat dan tahan air jika pencelupannya memungkinkan terjadinya korosi pada bagian sekatnya.

 System arus tanding dengan anoda dari logam-logam inert harus ada pelindung arus. 2. Cara anoda korban (Sacrificial Anode)

Keuntungan :

 Dapat digunakan walaupun tidak ada sumber listrik dari luar.

 Tidak mengeluarkan tambahan biaya untuk pemakaian alat-alat listrik.

 Sangat mudah pengawasannya sehingga tidak dibutuhkan orang yang benar-benar ahli.  Arus tidak mungkin mengalir pada arah yang salah sehingga proteksi benar-benar terjadi.  Pemasangan anoda korban sederhana.

Kerugian :

 Arus yang tersedia bergantung pada luasan anoda, tentunya bersifat lebih konsumtif bila struktur yang diproteksi sangat besar.

 Penghubung anoda yang digunakan harus cukup besar, untuk mengurangi kehilangan energy akibat tahanan.

Proteksi Katodik Dengan Cara Anoda Korban

Anoda korban yang sering digunakan adalah logam paduan Mg, paduan Al dan paduan Zn. Kadang-kadang dapat memanfaatkan anoda besi untuk melindungi baja tahan karat di dalam air laut, tetapi kurang umum digunakan.

Pemakaian anoda Mg sangat sesuai untuk lingkungan yang mempunyai resistivitas tinggi (misal tanah, lumpur, pasir). Untuk lingkungan ini diperlukan anoda yang mempunyai nilai keluaran arus per satuan berat anoda tinggi dan potensial elektrodanya sangat negative. Pemakaian anoda Al banyak digunakan di lingkungan air laut dan harganya relative murah dibandingkan anoda yang lain. Anoda Zn merupakan anoda korban yang aling banyak di lingkungan laut dan mempunyai efisiensi yang tinggi.

Anoda Resistivitas Lingkungan (Ohm/cm)

Aluminium (Al) < 150

Seng (Zn) 150-500

Magnesium (Mg) >500

Beberapa kriteria dalam proteksi katodik menggunakan anoda korban adalah :

 Potensial negatif (katoda) sekurang-kurangnya -0,800 volt diukur antara permukaan struktur dengan elektroda Ag/AgCl yang dihubungkan di dalam air laut.

 Minimum negatif penyimpangan potensial katoda 0,3 volt yang dihasilkan dari arus proteksi.

 Minimum negatif penyimpangan potensial katoda 0,1 volt dengan adanya gangguan arus dan pengukuran perubahan potensial.

 Anoda harus menyediakan arus yang konstan.  Efisiensi anoda harus tinggi.

Sifat Anoda Mg Zn Al

Potensial (volt/SHE) 1-1,7 1,05 1,10 Tegangan Dorong (SHE) 0,6-0,8 0,25 0,25

Kapasitas (AH/kg) 1200 780 7500

Sambungkan kabel yang terdapat pada elektroda pada tube merah (anoda) (pada test box) untuk mengecek potensial pada anoda Sambungkan sambungan pipa1 dan tube merah (anoda) dengan jumper. Hingga tersisa satu sambungan pada pipa untuk mengecek potensial proteksi katodik pipa

BAB III

METODOLOGI

3.1 Alat dan Bahan yang digunakan

 Ractifier/ adaptor

 Pipa besi (Fe) yang tertanam di dalam tanah  Anoda korban aluminium (Al)

 Anoda korban magnesium (Mg)  Half cell berisi cairan CuSO4  Jumper

 Testbox untuk Anoda Korban dan Arus paksa  Avometer

 Jembatan dan konstruksinya  Elektroda CuSO4

3.2 Langkah Kerja

3.1.1. Anoda Korban (Sacrifice Anode)

BAB IV

DATA PENGAMATAN DAN PENGOLAHAN DATA 4.1 Data Pengamatan

1) Anoda Korban

Tabel 4.1.1 Nilai Potensial pada Metode Anoda Korban di setiap Testbox Potensial Pipa (V/CSE) Potensial Anoda (V/CSE) Potensial Terproteki (V/CSE) Testbox 1 -0.1384 -0.1518 -0.1388 Testbox 2 -0.2034 -0.1735 -0.1187 Testbox 3 -0.2078 -0.1616 -0.1484 2) Impress Current

Tabel 4.1.2 Nilai Potensial pada Metode Impressed Current di setiap Testbox Potensial Pipa (V/CSE) Testbox 1 -0.1813 Testbox 2 -0.945 Testbox 3 -0.0395 3) Insulation Joint

Tabel 4.1.3 Nilai Potensial di setiap Insulation Bawah (V/CSE) Atas (V/CSE) Insulation 1 -0.772 -0.779 Insulation 2 0.623 0.743 Insulation 3 0.156 0.620

4) Jembatan Perpipaan

Tabel 4.1.4 Nilai Potensial di Jembatan dan Pipa Potensial (V/CSE)

Jembatan Pipa

Ujung kanan -0.310 -0.724

4.2 Pengolahan Data

1) Metode Sacrificial Anode

Grafik Potensial pada Metode Sacrificial Anode

Pipa Anoda Terproteksi

Grafik 4.2.1 Nilai Potensial pada Metode Anoda Korban di Setiap Testbox 2) Metode Impressed Current

Grafik Potensial pada Metode Impressed Current

potensial

3) Insulation Joint

Grafik Potensial pada Insulation Joint

atas Bawah

Grafik 4.2.3 Nilai Potensial di Setiap Insulation 4) Jembatan Pipa

Grafik Potensial pada Jembatan Perpipaan

Jembatan Pipa

BAB V PEMBAHASAN

Salah satu usaha untuk memperlambat laju korosi suatu logam adalah dengan cara proteksi katodik. Proteksi katodik dilakukan dengan membanjiri permukaan logam menjadi ‘penuh’ dengan elektron sehingga tak ada ruang kosong lagi bagi electron. Sumber electron untuk membanjiri logam didapatkan dari metode anoda korban yaitu dari logam yang memiliki potensial lebih negative dari logam yang dilindungi, atau dengan metode impressed current yaitu dengan membanjiri electron dari sumber arus negative listrik searah.

 Anoda Korban

Pada prinsip proteksi katodik dengan anoda korban, logam akan disambungkan dengan pipa menggunakan konduktor yang dapat mengalirkan elektron dari anoda ke katoda. Logam yang menjadi anoda akan mengalami reaksi oksida dan melepaskan elektron, elektron yang terlepas akan mengalir melalui kawat dan akan memenuhi permukaan logam. Hal ini akan menyebabkan pipa bersifat lebih katodik namun tidak bisa melepaskan elektronnya karena elektron dari anodatelah memenuhi permukaan logam. Hal ini juga akan menyebabkan potensial logam turun dan menurut digram pourbaix ketika potensial logam turun pada titik tertentu logam akan berada pada kondisi imun diman logam tidak akan mengalami korosi.

Pipa besi yang tertanam dalam tanah memiliki potensial yang lebih besar dari -0,758V/CSE sehingga pipa akan rawan terjadi korosi. Pada praktikum ini, anoda korban yang digunakan adalah Mg dengan elektrolit, Mg tanpa elektrolit dan Zn yang pemasangannya salah dengan nilai potensial masing-masing – 1,141 V/CSE, - 1,499 V/CSE dan -0,390 V/CSE. Potensial anodik pada Mg tanpa elektrolit lebih negatif dibandingkan dengan Mg dengan elektrolit, hal ini dapat disebabkan elektrolit yang menyelubungi logam Mg mengakibatkan potensial Mg meningkat karena mengurangi elektron yang keluar dari logam Mg.

Sistem proteksi katodik yang sudah berjalan adalah ketika nilai pipa terproteksi lebih kecil dari nilai potensial logam itu sendiri. Dari hasil percobaan, pipayang disambungkan dengan Mg dan Mg dengan elektrolit telah terproteksi sementara pada pipa yang disambungkan dengan Zn yang salah pemasangan, proses proteksi tidak berjalan karena nilai potensial pipa terproteksi lebih besar dari nilai potensial logam itu sendiri, hal ini mengindikasikan kesalahan pemasangan pada sambungan kabel.

Jika pada proteksi katodik anoda korban, elektron berasal dari proses oksidasi logam yang menjadi anoda, pada proteksi katodik impressed current, elektron berasal dari arus negatif searah yang berasal dari sumber listrik. Sumber listrik yang merupakan sumber listrik bolak-balik (AC) diubah oleh adapter/rectifier menjadi arus searah (DC), arus negatif searah akan dialirkan pada pipa menggunakan kawat/kabel sehingga elektron yang dihasilkan akan membanjiri pipa. Pipa yang terbanjiri elektron akan menjadi lebih katodik dan elektron-elektron tersebut akan menahan pipa untuk melakukan reaksi reduksi sehingga laju korosi dapat diperlambat.

 Insulation Joint

Pipa yang telah diproteksi dengan sistem anoda karbon atau impressed current akan selalu terlindungi selama logam yang mejadi anoda masih ada atau arus masih dijalankan, pada praktikum kali ini akan diperlihatkan pengaruh insulation joint untuk menghilangkan pengaruh proteksi katodik pada pipa yang ‘menonjol’ di atas tanah. Pipa ini dipasang ‘menonjol’ keluar dimaksudkan untuk mempermudah pengukuran kondisi fluida dalam pipa. Jika pipa masih terpengaruhi oleh elektron dari logam anoda atau arus listrik maka hal tersebut akan mengacaukan proses pemeriksaan.

Bahan insulation joint yang digunakan biasanya berupa insulation flange yang terbuat dari karet atau bahan isolator lainnya. Pada perpipaan yang diukur pada praktikum kali ini, tidak digunakan insulation flange melainkan digunakan cat akrilik yang tebal sehingga diharapkan dapat menjadi bahan isolator yang baik.

Hasil percobaan menunjukkan kinerja insulation ini sudah cukup baik, pada insulation pertama, potensial telah disisihkan lumayan besar sehingga potensial diatas insulation joint lebih besar dibanding dibawahnya. Pada insulation kedua seharusnya bagian bawah insulation joint memiliki nilai potensial yang lebih rendah, dibandingkan bagian atasnya karena bagian atas insulation joint seharusnya sudah terputus dengan arus dari proteksi katodik, dan pipa kontak langsung dengan udara. Tetapi dari hasil praktikum yang didapatkan adalah sebaliknya. Hal tersebut dapat terjadi kemungkinan karena pipa dibagian bawah insulation joint telah mengalami proses korosi sehingga meningkatkan nilai potensialnya.

 Jembatan Pipa

Jembatan pipa merupakan suatu instalasi perpipaan dimana pipa yang menonjol keluar tanah harus disangga/ditahan agar tidak bengkok. Bahan yang biasa digunakan adalah besi atau bahan dengan istilah i-beam. Menempelnya pipa dengan penyangga (beam) akan menyebabkan kebocoran arus dan perbedaan potensial antara pipa dengan i-beam. Perbedaan potensial ini akan memicu terjadinnya korosi pada pipa sehingga pada

pengukuran potensial pipa ini akan dibandingkan nilai potensial logam sebelum dan sesudah ditempel dengan i-beam.

Dari hasil yang didapatkan, penempelan piap dengan i-beam menyebabkan potensial pipa meningkat. Meskipun pada pipa dibagian kanan mengalami penurunan, namun sebagian besar nilai potensialnya meningkat. Peningkatan potensial ini harusdiwaspadai karena akan menyebabkan pipa mudah mengalami reaksi reduksi sehingga menyebabkan terjadinya korosi. Kebocoran arus/elektron ini dapat ditanggulangi dengan penambahan isolator antara pipa dengan i-beam.

BAB VI SIMPULAN

1) Prinsip pencegahan korosi dengan metode proteksi katodik sistem anoda karbon atau impressed current yaitu dengan memenuhi permukaan pipa dengan elektron yang dihasilkan dari proses oksidasi anoda logam atau dari arus negatif listrik, sehingga laju korosi pipa akan menurun karena pipa tidak bisa mengeluarkan elektronnya. 2) Pemasangan pipa dengan logam anoda atau arus listrik akan menurunkan potensial

dari logam. Berdasarkan diagram porbaix, logam dengan potensial rendah akan berada pada kondisi imun nya dimana proses korosi akan berlangsung lambat.

3) Untuk keperluan pengukuran kondisi fluida dan keselamatan dari piap itu sendiri insulation joint dan jembatan perpipaan juga diperlukan dengan mempertimbangkan aspek korosi yang akan dialamipia yang lengsung berinteraksi dengan lingkungan tersebut.

DAFTAR PUSTAKA

Nurcahyo, Modul Praktikum “Sacrificed Anode, Impressed Current, Insulation Joint, dan Jembatan Perpipaan”. Departemen Teknik Kimia.Politeknik Negeri Bandung.