-i
G3-17
I KOROSI PADA ATAP TANKI TIMBUN MINYAK MENTAH BERBAHAN ASTM A-36 Rini Riastuti, Andre Diaz Departemen Metalurgi dan Material Fakultas Teknik Universitas Indonesia, Depok 16424 Email:
[email protected];
[email protected]
Abstrak Bagian interior atap dari tanki tim bun merupakan daerah yang paling rentan mengalami penipisan akibat korosi. Hal ini sangat membahayakan keseleamatan dari teknisi-teknisl yang secarb berkala melakukan pengujian terhadap minyak mentah dalam tanki terse but. Proses peJ~pisan yang terjadi dimungkinkan akibat posisi bagian interior atap tanki yang bersikap layaknya papan pantul menahan tekanan gas maupun uap air yang dihasilkan bleh minyak mentah. Pengukuran tingkat korosifitas dari daerah atap tanki tim bun me upakan titik berat dari penelitian yang dilakukan. Pengukuran kadar gas-gas korosif tete' tu dilakukan dengan menggunakan Portable Gas Detector, sementara untuk I mengukur Iaju korosi dilakukan dengan menggunakan Electrical Resistance Probe serta membandtngkan tebal awal dan tebal aktual dari atap tanki timbun. Sebagai tambahan juga dilakJkan analisa XRD dari produk korosi sampel baja atap tanki timbun yang mengalami penipisan untuk menentukan agen-agen pengkorosi yang terlibat pada proses korosi
Kata Kunci: Tanki Timbun, Electrical Resistance Probe, Korosi Internal
1. Penda uluan 1.1. Kdrosi Korosi yahg, terjadi pada fasilitas-fasilitas perminyak1n umumnya terjadi akibat adanya gas-gas agJn pengkorosi seperti berikut.
membentuk besi karbonat berupa endapan berwama gelap. Dapat dituliskan reaksinya sebagai berikut : C02 + H20 -+ H2C03 Fe + H2C03 -+ FeC03 + H2 Korosi yang ditimbulkan oleh gas C02 disebut sweet corrosion.
•
•
C02 C02 adalah gas yang sangat mudah terlarut d .lam air yang kemudian dapat meningkatkan korosifitas air tersebut secara drastis. Kdrosi jenis ini sering muncul pada pipa yang digunakan pada industri minyak dan gas umi. Reaksi C02 dengan air menghasilkan asam karbonat yang kemudian akan ber~aksi dengan ion Fe terlarut Seminar Nadional Metalurgi dan Material (SENAMM) 12007 Universitas
donesia, Depok, 7 - 9 Agustus 2007
H2S H2S dapat bertindak sebagai katalis penyerapan atom hidrogen ke dalam highstrength steel yang dapat menimbulkan sulfide stress cracking. Produk korosi H2S pada baja berupa besi sulfida, di mana pembentukannya tidak dipengaruhi oleh kecepatan alir fluida. Laju korosi akibat H2S
1
ini sangat ipengaruhi oleh temperatur dan tekanan par (al H2S, Mekanisme korosi yang diakibatkan oleh H2S dapat dilil{a pada rekasi di bawah ini : H2 H20 + Fe -+ FexSx + 2H+
Adanya oksigen pada atmosfer kemudian mengoksidasi kembali magnetite tersebut menjadi karat berupa 3Fe304 + 0.75 02 + 4.5 H20 ~ 9FeOOH
S~
" EtMRONMENT·
I
Korosi logam disebabkan oleh oksidasi dan penerimaan elektron yang dilepaskan substansi lain dalam lingkungan. Adanya I donor dan akseptor dilengkapi dengan adanya media terjatlinya reaksi atau elektrolit akan menyempurhakan kondisi untuk terjadinya korosi, dalim hal ini dapat berupa media fluid . seperti I I· . Ak septor e 1ectron U1 a can: uap air. I I ini dapat berupa H+ dapat juga oksigen terlarut, dehgan proses pada kondisi asam berlangsung sebagai berikut:
4 f e . 4Ft
I
I
Se \AoodeReactierll
41170 t 202 I Oe 8011'ICathode Readionl 4ft
II
.
I
aOli .. ,II elOfll? ICombintd IbidltHl! Produk korosi awal berupa senyawa Fe(OHI2
I
([)2+ 4H+ + 2e' ~ 2H20 Ferric
1
!!
Corrosion Product
Reaksioksidasi lebih lanjut menghasilkan produk koros! berupa Fe20~.H20,atauyang diseool dengan karat
Dan pada media alkali berupa:
+ 2H,O + 4e" --> 40H
Ketika terekspos pada udara kering atau lembab, bija atau besi akan membentuk lapisan o~stda tipis terdiri dari lapisan dalam magnetite, lfe304 (FeO. Fe203), ditutupi oleh lapisan karat luar FeOOH. MekanismJ elektrokimia dimulai dari reaksi anodik besi sebagai berikut: Fe ~ Fe2+ + 2ePada keadaan saturasi dengan adanya oksigen kemudian akan bereaksi membentuk magnetite,
Seminar Nas~onalMetalurgi dan Material (SENAMM) 12007 Universitas Indonesia, Depok, 7 - 9 Agustus 2007
Gambar. l.Korosi permukaan baja di lingkungan oksigen
2. Inspeksi Untuk mengukur laju korosi dapat digunakan beberapa metode inspeksi. Salah satu diantaranya adalah dengan menggunakan metode Electrical Resistance Probe. Metode ini mengambil prinsip perubahan tahanan dikarenakan perubahan luas wilayah penampang spesimen yang diekspos pada lingkungan korosif. Tahanan dari material dapat ditunjukkan dengan rumus R=pL/A
2
Dimana: tahanan (ohm) resistivitas (ohm ern) panjang (em) luas daerah (em")
Pada temp ratur konstan, tahanan akan meningkat siring dengan pengurangan luas area. Pada a lumsi korosi seragam, perubahan tahanan dapat digunakan dalam mengukur material loss dan tentunya laju korosi. Corrosiome rr dengan menggunakan prinsip tersebut pada prinsipnya merupakan suatu rangkaian listrik yang terdiri atas sebuah generator d~n empat buah resistor, yang membentuk "bridge circuit" seperti yang terlihat pada rangkaian berikut:
Nilai-nilai R), R2 diketahui. ~ adalah resistor kompensasi (terproteksi dari lingkungan) yang nilainya juga diketahui. Karena nilai ketiga resistor tersebut diketahui maka nilai R3 (elemen yang terkorosi atau terekspos terhadap lingkungan) dapat ditentukan. Resistor R3 adalah elemen yang terkorosi maka nilainya dapat berubah terhadap waktu. Dengan demikian pada saat pengukuran, posisi detektor diatur agar berada pada posisi "null" (balance) yang mana pada kondisi ini akan terbaca "probe reading" yang merepresentasikan pembacaan besaran korosi. Untuk setiap jenis probe yang digunakan mempunyai harga faktor koreksi atau disebut dengan "multiplier".
-~:a,~~~===-~~~~~=="-'-~ "AU
Rl
>
~
. "C'' -·_·-_·,-,·,0
"F" Instrument
R3
,
'1
I
Corroding Measuring Element
I
0----." ...--.------'-.
Detector
,---=--!-_R~:~
I
i
I
J_d ~?:~ Probe
Gambar2. RangkaianCorrosiometer Resistor R) dan R2 yang dihubungkan secara seri, tetdapat di dalam instrumen Corrosionmfter, sedangkan R3 dan ~ yang juga dihubpngkan secara seri terdapat di dalam ER ~robe. Suatu detektor yang berada di dalam in~trumen dapat menunjukkan "null condition" ralanCe) bilamana rasio:
Seminar Nasirnal Metalurgi dan Material (SENAMM) 12007 Universitas Indonesia, Depok, 7 - 9 Agustus 2007
Gambar 3.Probe Electrical Resistance Probe Penentuan
Kehilangan
. Metal Loss (Mils)
=
Berat (Metal Loss)
Multiplier 1000
t-. probe reading X --"'--
. K . /),probereadingx probemultiplierX 365 day L apt oros~ Siime 1000 year
3
yang rendah. Setelah minyak mentah mengalami proses pembersihan di dalam wash tank, hasilnya dimasukkan ke dalam shipping tank, menunggu untuk dikapalkan.
3. Metode Penelitian dan Peralatan
Pemilihan Tankl
Gambar 5. Nomor Tanki Persiapan Peng.ujiao
Iie1IokliGas
dme
I
Peng.ukuran laju Korosi ~im,an ,RProbe
Pen&ukurar Tebal Atap den&.n UT
Pengambilan Salllp.el Produk Korosi
An.tisa XRD Produk Korosi
Data
Gambar 6. Tanki 204, 17 meter dari permukaan tanah
AnaUsaD.t. dan PeRlbah.san
Gambar 4. ~iagram alir penelitian Penelitian dilakukan pada sebuah Shipping Tank yang Itelah berusia 17 tahun. Shipping Tank merupakan tanki penampungan minyak mentah dehgan kadar unsur-unsur ikutan I
Seminar Nasi~nal Metalurgi dan Material (SENAMM) 12007 Universitas In~onesia, Depok, 7 - 9 Agustus 2007
Tanki ini berjenis Fixed Roof, mempunym atap yang tetap. Jarak optimal antara atap dengan permukaan minyak sekitar 30 em. Tanki-tanki tersebut difabrikasi dengan baja spesifikasi ASTM A 36 dengan ketebalan masing-masing plat: • Plat dasar tanki : 0.75 inei. • Dinding dasar tanki : 1.25 inei. • Dinding tanki atas : 0.25 inei. 4
• •
025 inc!. : 0.375 inci.
Atap tanki Lantai tanki
Serta dengan komposisi pada Tabel 1 berikut
Untuk pemasangan probe dilakukan juga dengan menggantung probe secara tetap pada nozzle yang sama. Pengukuran dilakukan secara berkala dengan menghubungkan probe yang tergantung pada nozzle dengan corrosiometer seperti yang terlihat pada Gambar 7 dibawah.
. Komposisi ASTM A-36
Tabel Material
%Fe
ASTM
Min.
A-36
98%
I
%C 0.29
%Mn 1
%Si 0.28
Untuk mell deteksi gas, dilakukan pengukuran berkala dengan menggunakan Portable Gai Detector yang digantung pada nozzle tankil untuk kemudian ditahan dalam posisi tersebiut selama beberapa saat. Posisi dari Portable Gas Detector dapat dilihat pada Gambar 7 ibawah ini.
Gambar 8. Lokasi Pemasangan Probe
Gambar 9. Proses Pengambilan Data
Pengukuran ketebalan pada daerah test point tanki dilakukan dengan menggunakan Ultrasonic gan Portable Gas Detector Seminar Nasional Metalurgi dan Material (SENAMM) 12007 Universitas I~donesia, Depok, 7 - 9 Agustus 2007
5
Thickness
Test point dari tanki memiliki 5 g terlihat pada Gambar 9.
2. Deteksi Gas
Oksigen 0-42ppm
3. Test Point Tebal Atap
Thickness Meter dan Test Point
4. Analisa Scale (XRD) Gas - gas yang dominan ditemukan antara lain. FeOOH, Fe203, FeO, Fe203.H20 dan Fe(OH)3 5. Perhitungan
analisa scale produk korosi menggunakan peralatan X-Ray
4.
1. Metode Electrical Resistance Probe. • • •
• •
Tebal Awal = 6.35 mm Tebal Minimal = 0.6 x 6.35 = 3.81 mm Perhitungan Laju Korosi = 7,64 mpy = 0.191 mm/tahun Usia Pakai = 1987 - 2004 = 17 thn Kehilangan Tebal = 17 x 0,191 mm = 3.247 mm Tebal Teoritis = 6.35 - 3.247 = 3.103 mm % tebal = 3.103/6.35 x 100% = 48,8 %
2.
Pengukuran Tebal Test Point
•
Tebal aktual rata-rata tanki tim bun 204
• •
3.226 mm tebal awal(mm)-tebal aktual(mm) Laju Karas i Aktual = -------'--'--------umur pakai (tahun)
6.35-3.226 mm / yr 17 !!!!!!!!!
Sei ..... ~ ..
~. ,~_.VAMM) 12007 Depok, 7 - 9 Agustus 2007
6
6. Chawla
S.L,
Gupta
R.K,
Material
selection for Corrosion Control, Ohio, ASM 5.
1. Laju k rosi pada tanki tim bun 204 dengan pengukuran dengan Electrical Resista ce Probe sebesar 0.191 mm/ta~un dan dengan hasil penngf,uran ketebalan aktual diperoleh 0.18377 mmltahun 2. Tebal tap tanki 204 sudah melewati batas Renggantian, setebal 3.103 mm dari te~al minimal 3.81 mm. 3. Hasil bengukuran gas menunjukkan kandungan gas oksigen dan hidrogen sulfid~ yang dominan. 4. Pola difraksi yang dihasilkan dari penguj!ian XRD pada produk korosi tanki ~mbun 204, menghasilkan pola difraksi yang merujuk pada senyawa , .1 FeOOH, Fe203, FeO, Fe203.H20 dan I Fe(OH)3. 5. Penye ab korosi pada atap tanki timbun 204 dari data-data yang diperqleh dari analisa XRD m~ngindikasikan oksigen serta uap air yang rnenempel pada dinding dalam atap ~anki timbun sebagai penyebab terjadinya korosi.
International, 1993. 7. NACE, Corrosion Basics, An Introduction, Houston, NACE Publisher, 1984. 8. API 650, Tangki Baja Las Untuk Penimbun Minyak, Standar Nasional Indonesia, 2000. 9. Webster, S, R. Woolam, Corrosion Monitoring Manual, BP, 1996 10. Uhlig, Herbert, Corrosion Handbook, 2nd Edition, Ottawa, McGraw-Hill, 1989.
I
6. Daftar Alcuan 1. Jones, DJA, Principles and Prevention of Corrosion, nd Edition. Singapore, Prentice Hall 1997. 2. Piron, ID.L, The Electrochemistry of I Corrosion, !-f0uston, NACE, 1991 3. Mangonon, Pat L, The Principles of
2 I I
Material Sefection for Engineering Design, Florida, Prerytice Hall, 1999. 4. Avner, Sidney, Introduction to Physical I • Metallurgy, New York, McGraw - HIll, 1986 5. Fontana Mars G, Corrosion Engineering, 3rd Editiorl. fingapore, McGraw Hill 1986. Seminar NasiJnal Metalurgi dan Material (SENAMM) 12007 Universitas In~onesia, Depok, 7 - 9 Agustus 2007
7
