SEMINAR TUGAS AKHIR
STUDI KASUS DESAIN PROTEKSI KATODIK ANODA KORBAN PADA PIPA BAWAH TANAH PDAM JARINGAN KARANG PILANG III Oleh :
Aisha Mei Andarini
Dosen Pembimbing : Dr.rer.nat.Triwikantoro, M.Sc Copyright © 2010 Wondershare Software Surabaya, 21 juli
PENDAHULUAN
Copyright © Wondershare Software
Latar Belakang Alat distribusi dalam industri
Pipa
Cara Pemperlambat korosi
Proteksi Katodik
Penempatan di dalam tanah
KOROSI
ANODA KORBAN Copyright © Wondershare Software
Tujuan Penelitian Mengetahui prinsip dan aplikasi proteksi katodik anoda korban. 2. Mengetahui pengaruh tahanan jenis tanah dalam proteksi katodik terhadap jumlah dan berat anoda korban yang dipasang. 3. Mengetahui pengaruh jumlah dan umur anoda korban dalam sistem proteksi katodik. 1.
Batasan Masalah 1. Analis hanya dilakukan pada pipa bawah tanah PDAM jaringan Karang Pilang III. 2. Analisa kimia tanah seperti kandungan sulfat, klorida dan arus liar (stay current) diabaikan. 3. Proteksi korosi hanya diaplikasikan untuk permukaan luar pipa yang langsung kontak dengan tanah. Copyright © Wondershare Software
TINJAUAN PUSTAKA
Copyright © Wondershare Software
DEFINISI KOROSI
Perusakan suatu material karena bereaksi dengan lingkungannya.
PINDAHNYA ION LOGAM DARI LOGAM KE LINGKUNGAN Copyright © Wondershare Software
SEL KOROSI BASAH
•Anoda :
Terkorosi dengan melepaskan elektron dari atomatom logam netral untuk membentuk ion-ion yang bersangkutan. Reaksi
:
M → Mn+ + ne-
•Katoda : Tidak mengalami korosi Reaksi
: pH < 7 : H+ + e- → H(atom) 2H → H2(g) pH ≥ 7 : 2 H2O(l) + O2 (g) + 4e- → 4OH-
•Elektrolit : Istilah yang diberikan kepada larutan yang harus bersifat menghantarkan listrik.
•Hubungan Listrik : Antara anoda dan katoda harus terdapat kontak listrik agar arus dalam sel korosi dapat mengalir Copyright © Wondershare Software
Korosi pada Jaringan Pipa Bawah Tanah
Gambar 1 Sel Korosi Akibat Media Tidak Homogen
Gambar 2 Sel Korosi Akibat Perbedaan Kandungan Oksigen
Copyright © Wondershare Software
Prinsip Proteksi Katodik
Gambar. 3 Diagram E/pH Untuk Besi Dalam Air
1. 2. 3. 4.
Pengurangan pH (larutan dibuat lebih asam). Peningkatan pH Pemberian potensial lebih negatif Potensial dibuat lebih positif
Copyright © Wondershare Software
Proteksi Katodik Metode Anoda Korban Menggunakan prinsip sel galvanik
Gambar 4 Reaksi Elektrokimia pada Gandengan Galvanik Seng dan Platinum (Fontana, 1987)
Jenis logam Au/Au3+ Pt/Pt++ Hg/Hg++ Cu/Cu++ H/H+ Pb/Pb++ Ni/Ni++ Fe/Fe++ Zn/Zn++ Al/Al3+ Mg/Mg++
Potensial, V(SHE) 1,50 Mulia 1,20 0,85 0,337 0,00 -0,126 -0,25 -0,44 -0,76 -1,66 -2,37
Aktif
Tabel 1. Deret emf (Fontana, 1987)
Gambar 8 Skema diagram Anoda korban pada Pipa
Copyright © Wondershare Software
ANODA KORBAN Tabel 4 Sifat masing-masing anoda tumbal Paduan Sifat Paduan Al Paduan Mg Zn Kerapatan (kgm-3) Kapasitas (Ah kg-1) Pengausan (kg.Ay-))1) Pengausan(ml.Ay-1) Keluaran (A m-2) Ekorr (mV) Tegangan dorong(V0
7.060 780 10,7 1518 6,5 -1.050 0,25
2.695 2.640 3,2 1.180 6,5 -1.050 0,25 V
1.765 1.232 4,1 2.296 10,8 -1.700 0,85
Tabel 5. Komposisi Kimia dan Sifat Elektrokimia High Potential Anode Cu 0,005 max Potential
Al Mn Ni 0,01 0,001 0,5-1,30 max max Kapasitas
1.70 Volts 1200 Ah/Kg
Fe 0,01 max
Efisiensi
Berat
85%
14,5 kg
Zn 0,004 max
Si 0,05 max
other Mg 0,03 sisanya max
Copyright © Wondershare Software
METODOLOGI PENELITIAN
Copyright © Wondershare Software
Pengumpulan data Perancangan teknis dan perhitungan
Analisa data dan pembahasan
Copyright © Wondershare Software
Copyright © Wondershare Software
HASIL PERANCANGAN DAN PEMBAHASAN
Copyright © Wondershare Software
Data Pemeriksaan Kondisi Tanah (Tahanan jenis dan pH tanah) Tabel 1 Data tahanan jenis tanah di jalur penanaman pipa. PENGUKURAN SOIL RESISTIVITY-CATHODIC PROTECTION Pengadaan dan pengukuran Pipa Baja distribusi Primer Karang Pilang III PDAM ρ (ohm-cm) pH Lokasi Rata- perm Kedalam Tanah (=Jarak Antar Pin) No. Pengukuran rata ρ ukaa n 2m 3m 4m 5m 6m
Tanggal 7-8 September 2009
Keterangan Lokasi
1
STA 0
1100
2400
2000
1700
1200
1680
5,8
Kebun Pisang KelerKrg Pilang
2
STA 0 + 500
2200
1500
1600
1300
1000
1520
6
Tanah Lapang TB 1418
3
STA 1 + 000
3100
2500
2600
2900
2100
2640
6,8
Dekat Jalan Lapang Tembak Marinir
4
STA 1 + 500
1500
1500
1500
1200
900
1320
6
Dekat Crossing Jalan416
5
STA 2 + 000
1300
3500
2200
1600
1000
1920
6,4
Dekat Pemancingan TB 1415
6
STA 2 + 500
3800
2500
2000
1800
1300
2280
6
Dekat Tower, 50 m dari TB 1014
Copyright © Wondershare Software
Perhitungan Perancangan Tabel 2 Perhitungan desain proteksi katodik pipa bawah tanah PDAM. No. 1 2 3 4 5
Parameter Luas Penampang yang diproteksi Kebutuhan arus proteksi pipa Kebutuhan berat anoda Total jumlah anoda termasuk safety faktor Jumlah Anoda Tes Pos
Simbol Unit Data-data struktur
Nilai
A
m2
17.165
Ip
Amp
6,44
W
Kg
1.045
WT
buah
80
buah
7
Copyright © Wondershare Software
Hubungan antara tahanan jenis tanah dan jumlah anoda proteksi
Jumlah anoda proteksi (buah)
Hubungan antara tahanan jenis tanah dan arus keluaran anoda
8
150
6
100
4
50
2
0 1,680
2,480
2,640
0
Tahanan jenis tanah
1,680
2,480
2,640
Tahanan jenis tanah
Hubungan antara tahanan jenis tanah dan umur anoda 25 20
Umur Anoda (tahun)
Arus keluaran anoda
Pengaruh Tahanan Jenis Tanah Terhadap Jumlah dan Umur anoda
15 10 5 0 1,680
2,480
2,640
Tahanan jens tanah
Copyright © Wondershare Software
Analisis Perubahan Jumlah Anoda terhadap Sistem Proteksi. Tabel 5 Penurunan jumlah anoda sebanyak 1 buah dari jumlah anoda proteksi pH
Ip
5,8
1.680
6,4
2.480
6,8
2.640
529
IA
WT
WT-1
135
4
540
3
405
92,4
6
554,4
5
462
80,8
7
607,6
6
484,8
Tabel 6 Kenaikaan jumlah anoda sebanyak 1 buah dari jumlah anoda proteksi pH
Ip
5,8
1.680
6,4
2.480
6,8
2.640
529
IA
WT
WT+1
135
4
540
5
675
92,4
6
554,4
7
646,8
80,8
7
607,6
8
646,4
Copyright © Wondershare Software
Pemeriksaan Potensial Setelah semua pekerjaan pemasangan proteksi katodik anoda korban selesai dilakukan, maka dilakukan pengujian terhadap sistem proteksi apakah bekerja sesuai dengan yang diharapkan. Sistem proteksi katodik dibiarkan bekerja selama minimal 24 jam sebelum pengukuran potensial proteksi dilakukan agar sistem 0 relatif stabil. -0.2
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10 11 12 13 14 15
Potensial (V)
-0.4 -0.6 -0.8 Potensial pipa -1 -1.2
Potensial Magnesium
-1.4
Potensial Sistem
-1.6 -1.8 -2
Titik Pengukuran Copyright © Wondershare Software
Copyright © Wondershare Software
KESIMPULAN
Copyright © Wondershare Software
Dari data hasil pengamatan di lapangan, hasil perhitungan dan pembahasan yang dilakukan, maka diambil kesimpulan sebagai berikut : 1. Hasil perhitungan desain sistem proteksi katodik pipa bawah tanah PDAM Jaringan Karang Pilang III, pada tahanan jenis tanah 2.433 Ω.cm, anoda yang digunakan adalah anoda Magnesium dengan berat 14,5 kg sebanyak 80 buah. 2. Bertambahnya tahanan jenis tanah menyebabkan arus keluaran anoda semakin kecil, jumlah anoda yang diperlukan untuk proteksi semakin banyak dan umur anoda semakin peanjang. Pada tahanan jenis tanah 1.680 Ω.cm, 2.480 Ω.cm dan 2.640 Ω.cm arus keluaran anoda berturutturut 135 mA; 92,4 mA; 8,8 mA, dengan jumlah anoda berturut 4 buah, 6 buah, 7 buah serta umur anoda berturut-turut 12 tahun, 19 tahun dan 20 tahun. 3. Pengurangan jumlah anoda sebanyak 1 buah dari jumlah anoda proteksi menyebabkan arus keluaran anoda terlalu kecil, sehingga tidak bisa memenuhi kriteria proteksi. Anoda yang berjumlah 3 buah, 5 buah, 6 buah memiliki arus keluaran berturut-turut 405 mA; 462 mA; 484,8 mA, sedangkan penambahan jumlah anoda sebanyak 1 buah dari jumlah anoda proteksi menyebabkan arus keluaran anoda terlalu besar, sehingga membawa dampak merugikan pada pipa. Anoda yang berjumlah 5 buah, 7 buah, 8 buah memiliki arus keluaran berturut-turut 675 mA; 646,8 mA; 646,4 mA. Copyright © Wondershare Software
Copyright © Wondershare Software
