BAB IV DESAIN KEBUTUHAN PROTEKSI
Dari data di lapangan, kita dapat memperoleh beberapa parameter sebagai berikut :
Ukuran Pipa: Nominal pipe size
: 6 inch (15,24 cm)
Outside diameter
: 6.625 inch (16,8275 cm)
Schedule
: 40
Nominal Wall thickness
: 0,280 inch (0,7 cm)
Coating menggunakan polyethylene tape, overlap 5 cm. Dengan coating breakdown selama 20 tahun sebesar 2.5%.
Panjang jaringan adalah 2.600 meter.
ROW tanah persawahan, perkebunan dan ada persilangan dengan sungai.
Pipa diharapkan untuk operasi selama 20 tahun
Tahanan tanah rata-rata 2000 ohm.cm
57
58
Asumsi keperluan arus proteksi baja tanpa lapis lindung 20 mA/m2 , coating yang baik coating breakdownnya dianggap 0,5 % - 1 % pada saat awal pemasangan, selanjutnya rata-rata 2,5 % untuk jangka waktu 20 tahun.
Dalam hal ini, kita menentukan keperluan arus proteksi 0,5 mA/m2, yaitu standar yang digunakan oleh Perusahaan Migas untuk pipa baru dengan coating yang bagus dengan umur proteksi 20 tahun.
Menurut ISO 15589-1 (2003) untuk umur desain 20 tahun arus proteksi desain 0,6 mA/ m2, jadi asumsi tersebut wajar.
Analisa data tersebut, dapat disimpulkan:
Tahanan tanah 2000 ohm.cm dalam kategori korosif.
Anoda yang digunakan adalah paduan Mg dan sesuai dengan rule of thumb untuk tahanan tanah 2000 ohm.cm yaitu 15 kg per anoda.
Anoda paduan Mg dengan efisiensi rata-rata 1180 Ah/Kg.Year dan ukuran dengan backfill D: 20 cm dan L=60 cm
Tidak ada informasi tentang adanya bakteria di lokasi pemasangan pipa, maka diasumsikan kriteria proteksi minimum -850 mV terhadap CSE untuk diaplikasikan.
Dengan tahanan tanah 2.000 ohm.cm, maka kita menggunakan Anoda Magnesium dengan nilai potensial – 1.150 mV
59
4.1. Menentukan Luas Permukaan Struktur Yang Akan Diproteksi Jaringan pipeline di Kawasan Industri Dekormas menggunakan steelpipe dengan diameter 6 inch (15,24 cm) dengan panjang 2.200 meter. Dari lampiran dapat kita ketahui bahwa pipa dengan diameter 6” sch 40 mempunyai Outside diameter 6.625 “(16,8275 cm) dan wall thicknessnya adalah 0, 280 “(0,7 cm) Untuk mengetahui luas permukaan struktur yang akan diproteksi, kita menggunakan formula tabung tanpa tutup dan alas, yaitu SA= πDL = π.(6.625x0,0254) x 2.200 meter = 370,20 m2 Jadi luas permukaan pipa yang akan diproteksi adalah 370,20 m2 Dengan: SA : Luas permukaan (m2) D : Diameter pipa (m) L : Panjang pipa (m)
4.2. Menentukan kebutuhan arus proteksi Arus kebutuhan proteksi untuk pipa baja tanpa coating yaitu 20 mA/m2 , sedangkan untuk pipa dengan coating, rumus yang digunakan:
Id=Ibare. Coating breakdown = 20 mA/m2 . 2.5% = 0.5 mA/m2 Dengan: Id : Kebutuhan arus proteksi (mA/m2) Ibare: Kebutuhan arus proteksi pipa baja tanpa coating (mA/m2)
60
Sedangkan untuk keperluan arus proteksi total: Ireg=Id.SA = 0.5 x 370,20 = 185.1 mA Jadi kebutuhan arus proteksi total adalah 0,185 A.
4.3.
Menentukan kebutuhan total anoda Untuk menentukan kebutuhan anoda dalam hal ini berat total kebutuhan anoda,
kita perlu menentukan umur desain yang diinginkan, efisiensi anoda dan factor kegunaan. Dalam hal ini, umur desain yang kita inginkan adalah 20 tahun, efisiensi Anoda Magnesium 1180 Ah/Kg dan factor kegunaan 0.8. Maka perhitungannya untuk menentukan kebutuhan total anoda adalah sebagai berikut: W = (Ireq.t.8760)/(η.u) = (0.185 A x 20 tahun x 8760)/(1180 AH/kg x 0.8) = 34.33 Kg Dengan: W: Berat total kebutuhan anoda (kg) t : umur desain (tahun) η : efisiensi anoda (Ah/Kg. year) u : faktor kegunaan
61
4.4.
Menentukan jumlah anoda Dalam menentukan jumlah anoda, kita membutuhkan spesifikasi dari anoda
yang sudah kita pilih. Untuk Anoda Magnesium, mempunyai berat 14.5 kg degan panjang L = 51 cm dan diameter D=15 cm. Sedangkan ukuran backfill dengan panjang L = 60 cm dan diameter D = 20 cm. Dari data tersebut, selanjutnya kita dapat mengetahui jumlah anoda yang kita butuhkan, yaitu dengan formula N = W/Wanoda = 34.33 kg /14.5 kg = 2.36 ~ 3 buah Untuk kepentingan konstruksi, standard mensyaratkan spare 25 – 50%, maka misalkan diambil 50 %, total anoda yang dibutuhkan yaitu: N = 1,5 x 3 buah = 4.5 ~ 5 buah Jadi anoda yang kita butuhkan untuk memproteksi pipa jalur PT Dekormas adalah 5 buah anoda magnesium (Mg(-1,550mV) w/ backfill)
4.5.
Menentukan lokasi pemasangan anoda Untuk menentukan jarak pemasangan antar anoda, kita tinggal membagi 4 buah
anoda tersebut ke jalur pipa sepanjang 2.600 meter. Satu anoda yang lain, di pasang di jaringan yang bersebelahan dengan suangai, dikarenakan pada umumnya tanahtanah di pinggir sungai relative lebih korosif. Jarak antara anoda = 2.600 / 4 = 650 meter
62
Aplikasi di lapangan, pemasangan anoda ini seringkali kita susah untuk mendapatkan lahan yang eksak mengenai jarak ini,oleh karena itu jarak ~ 650 meter ini dapat bergeser kurang atau lebih, sesuai dengan situasi dan kondisi di lapangan.
4.6.
Menghitung mundur umur anoda Tahanan anoda ditentukan oleh beberapa faktor, yaitu dimensi anoda, tahanan
tanah dan posisi instalasi. Anoda yang dipasang secara vertikal dan horizontal akan memiliki tahanan yang berbeda. Berikut adalah rumus untuk menghitung tahanan anoda: Instalasi horizontal:
Rh
4L 1 ln 2. .L D
Dengan: Rh : Tahanan anoda horizontal (Ohm) : Tahanan tanah di kedalaman anoda ditanam (Ohm.cm) L : Panjang anoda termasuk backfill (cm) D : Diameter anoda termasuk backfill (cm)
Rh
4L 1 ln 2. .L D
2.000 4.60 1 ln 2. .60 20
= 7.88 ohm
63
Instalasi Vertikal:
Rv
8L 1 ln 2. .L D
Dengan: N : Jumlah anoda S : Jarak antara anoda (cm)
Rv
8L 1 ln 2. .L D 2.000 8.60 1 ln 2. .60 20
= 11.58 ohm
Menentukan arus keluaran anoda: Ih = (Eanode-Eproteksi)/Rh = (1.55 – 0.85)/7.88 = 0.08 A Iv = (Eanode-Eproteksi)/Rv = (1.55 – 0.85)/11.58 = 0.06 A
64
Terlihat bahwa pemasangan dengan horizontal akan memberikan arus keluaran yang lebih besar, maka yang dipilih adalah instalasi secara horizontal.
4.7.
Menentukan arus total anoda Setalah mengetahui arus keluaran per anoda, maka arus total yang dikeluarkan
oleh seluruh sistem anoda sebagai berikut: Ianoda total =Ianoda . N = 0.08 . 5 = 0.4 A Dari perhitungan di atas, dapat diketahui bahwa arus yang dikeluarkan oleh anoda adalah 0,4 Ampere 4.8.
Menentukan usia proteksi homogen anoda Setelah seluruh arus keluaran dibandingkan dengan kebutuhan arus, maka akan
kita dapat perkiraan usia anoda dengan metode berikut: tanoda =( Ianoda total / Ireq) . tdesign life. U
Dengan: tdesign life : Umur desain pipa, misal 20 tahun U
: Faktor utilisasi
65
Sehingga perhitungannya adalah : T
= (0.4/0,185) . 20. 0.8 = 34.59 tahun
Berdasarkan perhitungan anoda akan habis (80% dari berat per anoda) dalam waktu 34.59 tahun, hal ini dengan asumsi arus keluaran anoda konstan. Sedangkan pada prakteknya anoda hanya akan mengeluarkan arus sesuai dengan kebutuhan, arus keluaran akan sangat tergantung pada besarnya kerusakan coating (pada kondisi awal kebutuhan arus sangat kecil), kemudian kondisi tanah yang basah atau kering juga akan berpengaruh. Dengan fluktuasi kebutuhan ini maka diharapkan akan memenuhi kebutuhan untuk 20 tahun.
