Teknik Material dan Metalurgi FTI-ITS

Teknik Material dan Metalurgi FTI-ITS

PENGARUH GORESAN LAPIS LINDUNG DAN SALINITAS AIR LAUT TERHADAP ARUS PROTEKSI SISTEM IMPRESSED CURRENT CATHODIC PROTECTION (ICCP) PADA PIPA API 5 L GRADE B

Latar Belakang Rumusan Masalah Tujuan Penelitian

Batasan Masalah Manfaat Penelitian

Latar Belakang “Meski telah dilakukan pelapisan pada pipa, tetap ada kemungkinan lapisan rusak atau cacat pada saat shipping atau instalasi.“ Pemberian Lapis Lindung (Coating)

Jaringan Pipa Bawah Laut

Korosi pada Pipeline Air Laut Lingkungan Korosif

“Bahaya korosi masih tetap mengancam”

Coating Rusak/Cacat

Rumusan Masalah

1. Bagaimana pengaruh goresan lapis lindung terhadap arus proteksi sistem ICCP pada pipa API 5 L grade B Rust

2. Bagaimana pengaruh salinitas air laut terhadap arus proteksi sistem ICCP pada pipa API 5 L grade B

Tujuan Penelitian

Memahami pengaruh goresan lapis lindung terhadap arus proteksi sistem ICCP pada pipa API 5 L grade B

Memahami pengaruh salinitas air laut terhadap arus proteksi sistem ICCP pipa API 5 L grade B

Batasan Masalah

Batasan Masalah

•Material baja karbon rendah API 5L grade B homogen. •Diasumsikan spesimen berada pada kondisi atmosfer yang sama (konsentrasi O2 sama). •Perubahan temperatur dan pH pada lingkungan diabaikan. •Lapis lindung yang digunakan menutup permukaan spesimen dengan sempurna, selain goresan yang sengaja dibuat

Manfaat Penelitian

*Menjadi referensi untuk menentukan arus proteksi yang harus diberikan agar sesuai dengan kondisi pipeline dengan kondisi coating yang memiliki goresan *Mengembangkan keilmuan mengenai proteksi katodik khususnya ICCP dalam aplkasinya di industri minyak dan gas.

Fessler (2008)

• Proteksi katodik tidak dapat berdiri sendiri tanpa pelapisan karena struktur tanpa pelapisan membutuhkan proteksi arus yang besar dan juga biaya yang sangat tinggi. Pelapisan dibutuhkan untuk mengurangi jumlah permukaan yang terbuka seminimal mungkin.

Chen, dkk (2009)

• rusaknya coating akibat terkelupasnya lapisan merupakan jenis kegagalan yang paling sering terjadi pada pipeline, ketika lapis lindung masih memiliki ketahanan yang tinggi.

Penyebab Kegagalan Pipa Gas Alam dan Cairan Berbahaya pada Onshore dan Offshore Pipeline. (Sumber: PHMSA filtered Incident Files)

Runs • disebabkan oleh terlalu banyaknya cat yang menempel ke permukaan

Lifting Perubahan pada lapisan cat dalam bentuk kerutan ketika lapisan cat diaplikasikan atau saat dikeringkan

Pinholing • berupa lubang saat penyelelesaian akhir, atau lubang pada dempul, atau primer yang disebabkan oleh thinner, udara, kelembaban atau kondisi permukaan kurang baik.

Blistering Gelembung atau jerawat yang nampak pada lapisan cat atas.

Solvent Pop cacat berupa luka atau lecetnya lapisan cat yang disebabkan oleh pengencer yang terjebak dalam lapisan atas atau lapisan bawah, terlebih lagi apabila dipengaruhi oleh pengeringan yang tidak tepat

Cracking Serangkaian retak yang tidak beraturan, muncul seperti pada lumpur yang mengering. Hal ini bisa terjadi pada lapisan cat atau lapisan bawah

Peeling disebabkan oleh hilangnya daya rekat antara cat dengan substrat, topcoat dengan primer atau cat lama serta primer dengan substrat

Fish Eyes Cacat pengecatan berupa kawah yang membuka seperti mata ikan setelah aplikasi cat warna

Mottling Cacat yang sering terjadi pada cat jenis metalik, dimana serpihan metal mengapung sehingga membentuk garis atau mirip dengan jerawat.

Srinkage Kerusakan cat karena penyusutan yang cepat setelah mongering, membentuk pulau dan mengkerut

Matting cacat berupa menghilangnya kilap setelah lapisan cat mengering

Polishing Marks terjadi ketika selesai melakukan poles, dengan bagian cat yang tidak seragam atau timbulnya perubahan warna selesai poleshing.

Salinitas didefinisikan sebagai jumlah total dari material padat (dalam gram) yang terkandung dalam satu kilogram air laut ketika semua halida telah digantikan oleh klorida ekivalen. (Pierre, 2000).

Material padat >>> garam klorida

Optimum

Kandungan klorida (ion Cl-)

Depasifasi

Potensi Korosi Naik

Gambar 2.2 Pengaruh Konsentrasi NaCl terhadap Laju Korosi (Jones, D.A., 1992)

laju korosi optimum pada konsentrasi 3-3.5% NaCl. Lebih dari itu, ion klorida tidak mampu bereaksi lagi karena larutan semakin jenuh (pekat) dan timbul endapan sehingga depasifasi semakin berkurang.

Gambar 2.4 Peta Salinitas Air Laut di Dunia (The Chemical Composition of Seawater by Dr. J. Floor Anthony, 2006)

Gambar 2.5 Profil Salinitas vs. Kedalaman Air Laut pada Samudera Atlantik Selatan

Material Pipeline dan Coating

Tabel 2.1 Komposisi Kimia Pipa API 5 L Grade B (Sumber: Specification for Line Pipe) Elemen Carbon Mangan Phospor Sulfur Titanium

Good adhesion, Compact Tough abrassion and chemical resistance Working Temperature -40°C to 110°C.

Kadar (%) 0.22 1.2 0.025 0.015 0.04

Material Pipa: Baja Karbon Rendah-API 5 L grade B

Mekanisme Korosi pada Pipeline di Lingkungan Laut Reaksi Redoks (Reduksi-Oksidasi)

Reaksi Kimia interaksi ion klorida yang terkandung dalam garam NaCl

Proses

Elektrokimia Arus Listrik

Aliran e- dari anoda ke ketoda

Korosi pada Besi di Lingkungan Air Sea water (electrolyte) OH-

OH-

OHFe(OH)2

OH-

Fe2+

H2O

O2

H2O

Fe2+

O2

Cathode

Cathode ½O2 + H2O +

2e-

→

2OH-

2e-

2e-

½O2 + H2O + 2e- → 2OH-

Anode 2Fe → 2Fe2+ + 4e-

Steel Pipe (Fe) Fe2O3 . 2H2O

Produk Korosi (Karat)

Proteksi Katodik Arus Paksa (Impressed Current)

Proteksi katodik berarti menjadikan struktur menjadi katoda Struktur akan terproteksi jika diberikan pasokan elektron (reaksi reduksi) Sumber arus DC akan memberikan supply elektron menuju sistem selama bekerja (proteksi)

Gambar 2.4 Rangkaian Sistem ICCP (Pierre, 2000)

Transformer rectifier Anoda Inert

Junction Box

Kabel Koneksi

Pengukuran Arus Proteksi Half-Cell Potensial Electrode

Perbedaan antara Potensial Elektroda Kerja dengan Potensial Elektroda Refference

Potensial korosi = Potensial antara Anoda dan Katoda

Indikator Tingkat Korosi Sistem Terproteksi/Tidak

• •

• • • • •

API 5L Specification for Line Pipe NACE Standard TM-0169-95 Laboratory Corrosion Testing of Metals

Digital multimeter Avometer Gergaji Container box plastik Kaca bening untuk sekat antar spesimen • Analytical Balance Mettler Toledo New Classic M5

• • • • • • • •

Rectifier Lakban Lem Tembak Mur-Baut Kuas Kabel Elektroda Acuan Kalomel Mesin bor

1

2

7

3

8

1

4

9

2

5

6

10

3

11

4

40 mm

(d) 47.3 mm

60,3 mm

100 mm

60 mm

(e)

Gambar Spesimen Katoda (API 5 L Grade B)

94.7 mm 20 mm

(b)

80 mm

(f) 28.35 mm 9.45 mm

118.4 mm

(a) 20 mm

20 mm

100 mm

(g)

(c) 47.25 mm

132.5 mm

Gambar Ilustrasi Spesimen Katoda Setelah dilakukan Coating dan Pemberian Goresan

ρcampuran = ρ air + ρ NaCl mcampuran = ρcampuran x Velektrolit

*Velektrolit

mNaCl = NaCl% x mcampuran

3.2% NaCl

3.5% NaCl

= 22500 mL

3.8% NaCl

Gambar Larutan NaCl 3.2%-3.5%-3.8% sebagai Media Korosi

20 mL per 1 cm2 luasan material yang diimersi --Standard NACE TM 0169-95-“Laboratory Corrosion Testing of Metals”

Perhitungan Volume Larutan Luas Permukaan Katoda SA = π.OD.L SA = 3.14 x 60.3 x 100 SA = 18934.2 mm2 = 189.342 cm2 Berdasarkan NACE Standard TM 0169-95, rasio minimum yang dianjurkan untuk volume larutan (elektrolit) terhadap luas permukaan spesimen adalah 20 mL/cm2

-Volume larutan minimum untuk 1 spesimen: Velektrolit = 20 mL/cm2 x 189.342 cm2 = 3786.84 mL = ± 3.8 L - Volume larutan minimum untuk 5 spesimen (1 elektrolit): Velektrolit = 5 x 3.8 L = 19 L Dalam percobaan ini, volume elektrolit yang digunakan sebesar 4.5 liter untuk setiap spesimen. Sehingga untuk satu box yang berisi 5 spesimen, dibutuhkan volume elektrolit sebanyak: V = 5 x 4.5 L = 22.5 L

(1) Perhitungan 3.2 % NaCl ρcampuran = ρ air + ρ NaCl = (0.968 x 1) gr/ml + (0.032 x 2.165) gr/ml = 1.0372 gr/ml mcampuran = ρcampuran x Velektrolit (3) Perhitungan 3.8% NaCl = 1.0372 gr/ml x 22500 ml ρcampuran = ρ air + ρ NaCl mcampuran = 23337 gr = (0.962 x 1) gr/ml + (0.038 x 2.165) gr/ml mNaCl = 3.2% x 23337 gr = 1.04427 gr/ml = 746.784 gr mcampuran = ρcampuran x Velektrolit = 1.04427 gr/ml x 22500 ml = 23496 gr mNaCl = 3.8% x 23496 gr (2) Perhitungan 3.5% NaCl = 892.85 gr ρcampuran = ρ air + ρ NaCl = (0.965 x 1) gr/ml + (0.035 x 2.165) gr/ml = 1.040775 gr/ml mcampuran = ρcampuran x Velektrolit = 1.040775 gr/ml x 22500 ml = 23417 gr mNaCl = 3.5% x 23417 gr = 819.6 gr

Gambar 3.10 Skema Rangkaian Sistem ICCP dalam Penelitian

Gambar 3.11 Skema Rangkaian Sistem ICCP untuk 15 spesimen

Kodefikasi spesimen

Salinitas

3.2%

Salinitas

3.5%

Luas Goresan

Prosentase Kodefikasi Goresan (%) (mm2) 0 0 P01 189 1 P1A 568 3 P1B 946.7 5 P1C 1880 10 P1D 5640 30 P1E 9440 50 P1F 13250 70 P1G 18934.2 100 P0A Luas Goresan Prosentase Kodefikasi 2 Goresan (%) (mm ) 0 0 P02 189 1 P2A 568 3 P2B 946.7 5 P2C 1880 10 P2D 5640 30 P2E 9440 50 P2F 13250 70 P2G 18934.2 100 P0B

Salinitas

Luas Goresan (mm2)

3.8%

0 189 568 946.7 1880 5640 9440 13250 18934.2

Prosentase Goresan (%) 0 1 3 5 10 30 50 70 100

Kodefikasi P03 P3A P3B P3C P3D P3E P3F P3G P0C

Pengukuran dilakukan dengan menggunakan Elektroda Reference Aturan Pemasangan: • Kutub (+) Avometer ke Struktur yang diproteksi • Kutub (-) Avometer ke Elektroda Referen Kalomel Elektrolit

Gambar Pengukuran Potensial Korosi dengan Elektroda Referen

Tabel Rencana Pengukuran Arus Proteksi Kode Pipa

Pengujian ke-

P1A

1 2 3

average P1B

1 2 3

average P1C

1 2 3

average P2A

Data yang diambil: Arus yang tercatat pada avometer untuk mencapai potensial sebesar -850 mV vs. SCE

1 2 3

average P2B

1 2 3

average P2C dst.

1 2 3

Potensial korosi (volt)

01-Nov-13

Waktu Pengujian Nilai Potensial 02-Nov-13 03-Nov-13

dst.

Pengukuran Half cell Potential • ASTM C876 - 09 • Standard Test Method for Corrosion Potentials of Uncoated Reinforcing Steel in Concrete

Pengkondisian Awal • Dengan cara imersi pipa dalam lingkungan elektrolit 3.2% NaCl, 3.5% NaCl, dan 3.8% NaCl • Waktu: 8 hari • Tujuan: untuk mengetahui perbandingan nilai potensial sebelum dan sesudah instalasi ICCP • Dilakukan dengan menggunakan avometer dan elektroda referen kalomel • Open Circuit

Gambar 4.1 Grafik Potensial Awal Imersi Pipa dalam Elektrolit 3.2% NaCl, 3.5% NaCl, dan 3.8% NaCl

•

Arus proteksi => arus keluaran dari rectifier. Arus ini diatur dan dipantau selama 15 hari selama proses imersi.

• • • • •

Katoda: Pipa API 5 L Grade B Anoda: Grafit Rectifier Elekrode Referen Kalomel Avometer/Digital Multitester

Pengukuran arus proteksi dilakukan dengan menggunakan dua avometer.: 1. 2.

Avometer (1) digunakan sebagai acuan untuk nilai potensial -850 mV vs. elektroda referen kalomel (SCE-Saturated Calomel Electrode) Avometer kedua digunakan untuk mengukur arus yang diberikan untuk mencapai nilai potensial proteksi sebesar -850 mV.

Hasil Pengukuran Arus Proteksi ICCP dalam Elektrolit 3.2% NaCl Pengujian Hari ke1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 avg

189 0.323 0.143 0.213 0.173 0.140 0.153 0.140 0.127 0.130 0.143 0.127 0.153 0.100 0.147 0.113 0.155086667

568 0.340 0.223 0.243 0.240 0.197 0.176 0.193 0.207 0.140 0.173 0.127 0.200 0.167 0.200 0.163 0.199268889

946.7 0.520 0.353 0.403 0.280 0.310 0.170 0.186 0.230 0.223 0.220 0.197 0.187 0.210 0.227 0.270 0.265737778

Arus Proteksi pada Luas Goresan (mm2) 1880 5640 9440 1.010 1.780 2.230 0.710 0.700 0.763 0.246 0.556 0.703 0.626 0.460 0.530 0.233 0.440 0.553 0.166 0.567 0.697 0.330 0.497 0.590 0.396 0.576 0.796 0.463 0.523 0.770 0.577 0.710 0.817 0.613 0.670 0.867 0.703 0.807 0.817 0.603 0.787 0.817 0.553 0.670 0.880 0.617 0.577 0.730 0.52 0.687935556 0.837224444

13250 2.490 1.143 0.796 0.936 1.176 1.003 1.193 0.913 0.887 1.153 1.040 1.167 1.023 1.060 1.137 1.141111111

Tanpa Goresan 0.283 0.133 0.150 0.173 0.110 0.150 0.120 0.137 0.123 0.103 0.077 0.143 0.100 0.130 0.107 0.135995556

Tanpa Coating 3.907 2.823 2.457 1.810 1.410 1.860 1.000 1.363 1.020 1.357 1.277 1.087 1.380 1.280 1.400 1.695337778


189 0.354 0.160 0.277 0.183 0.170 0.173 0.140 0.187 0.160 0.160 0.137 0.207 0.120 0.210 0.123 0.184002222

568 0.380 0.163 0.273 0.280 0.233 0.190 0.223 0.227 0.180 0.143 0.110 0.213 0.167 0.223 0.197 0.213551111

946.7 0.540 0.310 0.407 0.333 0.273 0.197 0.260 0.243 0.230 0.207 0.283 0.217 0.273 0.253 0.303 0.28864


13250 2.443 2.000 0.690 1.106 1.253 0.893 1.280 1.393 1.237 1.320 1.170 1.390 1.290 1.423 1.350 1.34922

Tanpa Goresan 0.320 0.150 0.247 0.193 0.160 0.087 0.157 0.130 0.107 0.140 0.090 0.160 0.113 0.163 0.120 0.155777778

Tanpa Coating 4.570 3.347 2.223 2.250 1.833 1.723 1.233 1.563 2.187 2.077 1.983 1.560 1.627 1.380 1.420 2.065046667


189 0.467 0.183 0.320 0.193 0.310 0.193 0.247 0.193 0.260 0.213 0.177 0.237 0.140 0.240 0.150 0.234886667

568 0.470 0.220 0.417 0.233 0.313 0.243 0.277 0.233 0.220 0.237 0.197 0.223 0.200 0.243 0.220 0.263108889

946.7 0.590 0.363 0.583 0.390 0.427 0.160 0.310 0.273 0.283 0.280 0.270 0.237 0.297 0.280 0.330 0.338222222


13250 2.846 1.526 1.200 1.800 1.330 1.200 1.137 1.373 1.260 1.287 1.330 1.403 1.477 1.333 1.420 1.461

Tanpa Goresan 0.550 0.330 0.323 0.230 0.257 0.153 0.200 0.150 0.180 0.170 0.110 0.180 0.120 0.170 0.133 0.217086667

Tanpa Coating 6.513 3.853 3.037 3.460 2.503 2.007 2.220 2.733 2.683 2.817 2.580 2.233 2.487 2.617 2.223 2.931091111

Hasil Pengukuran Arus Proteksi Pipa Spesimen Tanpa Goresan (0 mm2)

Gambar 4.20 Grafik Perbandingan Arus Proteksi Pipa Tanpa Goresan dalam Elektrolit 3.2% NaCl, 3.5% NaCl, dan 3.8% NaCl

Hasil Pengukuran Arus Proteksi Pipa Spesimen dengan Luas Goresan 189 mm2

Gambar 4.21 Grafik Perbandingan Arus Proteksi Pipa dengan Luas Goresan 189 mm2 dalam Elektrolit 3.2% NaCl, 3.5% NaCl, dan 3.8% NaCl

Hasil Pengukuran Arus Proteksi Pipa Spesimen dengan Luas Goresan 568 mm2


Hasil Pengukuran Arus Proteksi Pipa Spesimen dengan dengan Luas Goresan 946.7 mm2

Gambar 4.23 Grafik Perbandingan Arus Proteksi Pipa dengan Luas Goresan 946.7 mm2 dalam Elektrolit 3.2% NaCl, 3.5% NaCl, dan 3.8% NaCl

Hasil Pengukuran Arus Proteksi Pipa Spesimen dengan dengan Luas Goresan 1880 mm2








Hasil Pengukuran Arus Proteksi Pipa Spesimen Tanpa Coating

Gambar 4.28 Grafik Perbandingan Arus Proteksi Pipa Tanpa Coating dalam Elektrolit 3.2% NaCl, 3.5% NaCl, dan 3.8% NaCl

Hasil Pengukuran Arus Proteksi Pipa Pengukuran dalam Salinitas 3.2%

Gambar 4.29 Arus Proteksi Pipa dalam Elektrolit 3.2% NaCl





Grafik Pengaruh Goresan terhadap Arus Proteksi

Gambar 4.32 Grafik Pengaruh Goresan terhadap Arus Proteksi dalam Bentuk Persamaan Linier

Grafik Pengaruh Salinitas terhadap Arus Proteksi

Gambar 4.33 Grafik Pengaruh Salinitas terhadap Arus Proteksi dalam Bentuk Persamaan Linier

Salinitas

Luas Goresan (mm2)

Rata-rata Arus Proteksi (mA)

3.2%

0 189 568 946.7 1880 5640 9440 13250 18934.2

0.136 0.155 0.199 0.263 0.465 0.688 0.837 1.099 1.695

Salinitas

Luas Goresan (mm2)


3.5%

0 189 568 946.7 1880 5640 9440 13250 18934.2

0.156 0.184 0.214 0.291 0.748 0.842 1.148 1.349 2.065

Salinitas

Luas Goresan (mm2)


3.8%

0 189 568 946.7 1880 5640 9440 13250 18934.2

0.217 0.235 0.270 0.338 0.823 1.010 1.230 1.460 2.931

Pengukuran Arus Proteksi dalam Salinitas yang Sama prosentase (%) goresan

Arus Proteksi

Semakin BESAR luasan pipa yang kontak dengan lingkungan Semakin BESAR arus yang dibutuhkan untuk melindungi pipa agar tetap berada pada level terproteksi.

e- eFe

Coating

e- e- e- eFe

Coating

e-e- e- e- e- eFe

>>Oleh sebab itu, arus proteksi yang diberikan juga harus lebih besar karena arus proteksi berbanding lurus dengan arus elektron.

Pengukuran Arus Proteksi pada Pipa dengan Goresan Coating yang Sama

Salinitas (%NaCl)

=

Arus Proteksi

Salinitas (%NaCl)

Gambar 2.7 Pengaruh Konsentrasi NaCl terhadap Laju Korosi (Jones, 1992)

Oksigen Terlarut

Ketika konsentrasi NaCl mencapai nilai 3 hingga 3.5% maka kelarutan oksigen akan maksimum di dalam larutan NaCl. Namun semakin pekat konsentrasi NaCl maka akan terjadi penurunan kelarutan agen pereduksi sehingga laju korosi akan berkurang. (Jones D.A., 1992).

Namun, bila logam pasif itu kontak dengan media yang menghasilkan ion-ion agresif seperti ion klorida (Cl-) maka korosi dapat terjadi. Ada tiga teori modern untuk menjelaskan efek ion klorida terhadap korosi pada baja.

Sumbat Produk Korosi

Lapisan Pasif

Fe

The Oxide Film Theory

• Teori ini mnunjukkan bahwa ion klorida dapat menembus lapisan film oksida lebih mudah dibandingkan ion lainnya seperti sulfat (SO4-).

The Adsorbtion Theory

• Ion klorida teradsorbsi ke permukaan logam berkompetisi dengan oksigen terlarut atau ion hidroksil. Ion klorida mendorong proses hidrasi ion ferrous dan menyebabkan korosi pada baja terjadi.

The Transitory Complex Theory

• Ion klorida tergabung dalam lapisan pasif menggantikan beberapa ion hidrokisa sehingga mengakibatkan naiknya konduktivitas dan kelarutan ion tersebut. Sehingga lapisan ini kehilangan kemampuan memproteksinya.

Saat ion Cl- ditambahkan maka akan terjadi kompetisi antara oksigen dengan ion klorida untuk teradsorbsi pada permukaan material. Jika oksigen yang teradsorbsi maka akan terbentuk lapisan pasif. Jika yang teradsorbsi adalah ion klorida, maka lapisan pasif tidak terjadi. (Uhlig, 1991).

Menurut Febrianto, 2009, pada penelitian yang dilakukan pada spesimen baja karbon dalam elektrolit NaCl, semakin besar konsentrasi Clmaka semakin besar kemungkinan ion Cl- teradsorbsi pada permukaan. Sehingga dapat dikatakan bahwa konsentrasi NaCl atau ion klorida berbanding lurus dengan laju korosi.

NaCl Solubility: 36 gr per 100 gr air.

Dalam Penelitian: Sebanyak 896 gr NaCl dilarutkan dalam 22500 mL air Hasil perhitungan: Angka ini setara dengan 0.04 gr NaCl per 100 gr air. >>>NaCl secara keseluruhan akan terlarut sempurna dalam air.

Gambar 4.42 Grafik Kelarutan Beberapa Garam Vs. Temperatur

Ini menunjukkan bahwa NaCl seluruhnya terurai menjadi ion Na+ dan Cl-. >>Ion Cl- yang terurai akan lebih banyak jumlahnya dibandingkan pada elektrolit dengan 3.2% NaCl dan 3.5% NaCl.

Saat pengukuran arus didapatkan nilai arus yang cenderung tinggi dan tidak stabil di awal, selanjutnya semakin menurun dan stabil seiring bertambahnya waktu Ion Competitive • Pada awal imersi dilakukan, selaput oksida besi dari produk korosi yang terbentuk secara natural masih dalam proses pembentukan. Karena adanya ion klorida dalam larutan maka akan menghalangi terbentuknya lapisan tipis tersebut. Sehingga arus akan fluktuatif akibat lapisan pasif masih dalam proses pembentukan. (Ion Competitive Theory) Passivasi • Penelitian mengenai pengaruh konsentrasi larutan garam (3%, 4%, dan 5%) terhadap laju korosi, terbukti bahwa semakin pekat konsentrasi larutan NaCl menyebabkan laju korosi semakin meningkat. Dari hasil uji weight loss juga terjadi kecenderungan penurunan laju korosi seiring bertambahnya waktu pencelupan meskipun pada beberapa spesimen uji kehilangan beratnya semakin banyak. Hal ini disebabkan adanya passivasi yang terjadi pada permukaan spesimen uji. (Abdul Latif, 2012)

Overprotecting

Perbandingan Arus Proteksi Pipa dengan Coating dan Tanpa Coating Dari ketiga variasi salinitas, arus proteksi spesimen tanpa coating nilainya 11-13 kali lipat dari spesimen tanpa goresan Salinitas

Pipa Tanpa Goresan

Pipa Tanpa Coating

Kenaikan

3.2%

0.135 mA

1.695 mA

11 x

3.5%

0.155 mA

2.065 mA

12.26 x

3.8%

0.217 mA

2.93 mA

12.5 x

 Coating yang diapliaksikan pada pipa menjadi pilihan utama dalam upaya pengendalian korosi  Penggunaan coating memberikan efek yang signifikan dalam memberikan perlindungan baja dari serangan korosi

Kebutuhan arus proteksi untuk pipeline baja karbon rendah (API 5 L Grade B) pada salinitas yang berbeda dapat ditentukan dengan cara membagi rata-rata arus proteksi masing-masing spesimen dengan luas permukaan spesimen yaitu sebesar 0.01884 m2

Tabel 4.3 Kebutuhan Arus Proteksi Pipa API 5 L Grade B pada Salinitas Air Laut yang Berbeda

*hasil arus proteksi di atas dapat dibandingkan dengan kebutuhan arus proteksi baja dalam air laut: Baja telanjang : 100-110 mA/m2 Baja dengan lapis lindung : 20-30 mA/m2

Analisis Statistika Hasil Pengukuran Arus Proteksi Regresi Berganda

• untuk meramalkan pengaruh nilai arus proteksi apabila diketahui variabel salinitas dan prosentase goresan

Uji Korelasi Pearson

• untuk mengukur kekuatan dan arah hubungan linier dari salinitas dan prosentase goresan

Uji Korelasi Berganda

• untuk mengukur tingkat keeratan hubungan antara variabel salinitas dan prosentase goresan

Uji Signifikan Simultan

• Untuk menunjukkan apakah variabel salinitas dan prosentase goresan yang dipilih mempunyai pengaruh secara bersamasama terhadap kebutuhan arus

Tabel 4.3 Data Salinitas, Goresan, dan Arus Proteksi untuk Analisis Statistika Salinitas (X1)

∑ Rata-rata

0.032 0.032 0.032 0.032 0.032 0.032 0.032 0.032 0.032 0.035 0.035 0.035 0.035 0.035 0.035 0.035 0.035 0.035 0.038 0.038 0.038 0.038 0.038 0.038 0.038 0.038 0.038 0.945 0.035

Luas Goresan (X2) 0 189 568 946.7 1880 5640 9440 13250 18934.2 0 189 568 946.7 1880 5640 9440 13250 18934.2 0 189 568 946.7 1880 5640 9440 13250 18934.2 152543.7 5649.766667

Arus Proteksi (Y)

X12

X22

Y2

X1Y

X2Y

X1X2

7.18 8.19 10.52 13.88 24.55 36.34 44.21 58.04 89.54 8.23 9.72 11.28 15.39 39.49 44.47 60.62 71.26 109.06 11.46 12.41 14.25 17.86 43.47 53.34 64.96 77.11 154.80 1111.618377 41.17

0.001024 0.001024 0.001024 0.001024 0.001024 0.001024 0.001024 0.001024 0.001024 0.001225 0.001225 0.001225 0.001225 0.001225 0.001225 0.001225 0.001225 0.001225 0.001444 0.001444 0.001444 0.001444 0.001444 0.001444 0.001444 0.001444 0.001444 0.033237

0 35721 322624 896240.89 3534400 31809600 89113600 175562500 358503929.6 0 35721 322624 896240.89 3534400 31809600 89113600 175562500 358503929.6 0 35721 322624 896240.89 3534400 31809600 89113600 175562500 358503929.6 1979335847

51.585 67.084 110.760 192.645 602.613 1320.331 1954.146 3369.004 8016.766 67.682 94.439 127.207 236.705 1559.412 1977.563 3674.841 5077.603 11894.500 131.429 153.886 202.999 319.084 1889.321 2845.436 4220.037 5945.820 23964.444 80067.33913

0.22983173 0.26209504 0.33677557 0.44414868 0.78554151 1.16276368 1.41458314 1.85737977 2.86516462 0.28794193 0.34012934 0.39475071 0.53848239 1.38212863 1.55644284 2.12171626 2.49400556 3.81716682 0.4356421 0.47139251 0.54141501 0.67879076 1.65172017 2.02701989 2.46854897 2.93014756 5.88257228 39.3782975

0 1547.998859 5977.76637 13139.8612 46150.56353 204937.0979 417302.0249 769071.3101 1695300 0 1836.69845 6406.240057 14565.17948 74240.05239 250809.646 572257.1854 944159.2462 2065000 0 2344.557467 8092.729558 16910.82137 81716.68198 300852.4258 613239.5348 1021696.19 2931100 12058653.81

0 6.048 18.176 30.2944 60.16 180.48 302.08 424 605.8944 0 6.615 19.88 33.1345 65.8 197.4 330.4 463.75 662.697 0 7.182 21.584 35.9746 71.44 214.32 358.72 503.5 719.4996 5339.0295

Persamaan Regresi Berganda

*Hasil Perhitungan: b1 = b2 = a =

363.75 0.0051 --0.437

Y = -0.437+ 363.75X1 + 0.0051 X2 Keterangan: X1 = Salinitas X2 = Luas Goresan (mm2)

Uji Korelasi Pearson Tabel 4.5 Interval Kekuatan Korelasi (r)

Korelasi (r):

Tabel 4.4 Hasil Uji Korelasi Menggunakan Metode Pearson

Hubungan 2 variabel Signifikan jika harga Sig. (2-tailed) < 0.05

Uji Korelasi Berganda ry1,2 = Keterangan: ry1.2 : koefisien linier 2 variabel ry1 : koefisien korelasi y dan X1 ry2 : koefisien korelasi variabel y dan X2 r1.2 : koefisien korelasi variabel X1 dan X2

“salinitas dan presentase goresan, secara bersamasama mempengaruhi arus proteksi sebesar 0.954”

ry1,2 = 0.954 *Kontribusi secara simultan kedua variabel tersebut adalah (0.954)2x 100% = 91%

Uji Signifikan Simultan 2

R /k F = (1  R 2 ) /( n  k  1) Keterangan: R : koefisien korelasi ganda (0,954) k : banyaknya variabel independen (2) n : banyaknya anggota sampel (12)

tabel F; dengan dk pembilang = 2 dan dk penyebut = 24. Didapatkan F= 121,3 > F tabel (4,26) artinya signifikan

Kondisi Awal Spesimen

Gambar 4.31 Kondisi Pipa Awal Sebelum Imersi

Spesimen dalam Salinitas 3.2%

Gambar 4.31 Kondisi Pipa dalam Elektrolit 3.2% NaCl Setelah Imersi Selama 15 hari





V.1 Kesimpulan Dari hasil percobaan yang telah dilakukan dapat disimpulkan bahwa: 1. Dalam salinitas yang sama, asrus proteksi semakin meningkat seiring meningkatnya luas goresan. Arus proteksi terbesar terdapat pada pipa dengan luas goresan 18934.2 mm2 sebesar 89.54 mA/m2 dalam salinitas 3.2%, 109.06 mA/m2 dalam salinitas 3.5%, dan 154.8 mA/m2 dalam salinitas 3.8%. Sedangkan arus proteksi terendah pada pipa tanpa lapis lindung sebesar 7.23 mA/m2 dalam salinitas 3.2%, 8.23 mA/m2 dalam salinitas 3.5%, dan 11.46 mA/m2 dalam salinitas 3.8%. 2. Untuk luas goresan yang sama, arus proteksi sistem ICCP semakin meningkat seiring meningkatnya salinitas air laut dari 3.2%, 3.5%, hingga 3.8%. 3. Arus protkesi (Y) dapat ditentukan melalui persamaan regresi ganda dari nilai salinitas (X1) dan luas goresan (X2) dengan persamaan Y = -0.437 + 363.75 X1 + 0.0051 X2 untuk salinitas 3.2% hingga 3.8% dengan X2 dalam satuan mm2

V.2 Saran 1. Menggunakan spesimen berbentuk pelat untuk mengurangi kemungkinan air masuk ke dalam seperti jika menggunakan pipa. 2. Menggunakan variasi salinitas dengan rentang yang lebih besar untuk mengetahui efek bila angka salinitas melampaui kelarutan maksimum NaCl dalam air. 3. Menambah jumlah sampel agar bisa dilakukan analisis data dengan distribusi normal

Abdul Latif Murabbi (2012), Pengaruh Konsentrasi Larutan Garam Terhadap Laju Korosi dengan Metode Polarisasi dan Uji kekerasan Serta Uji Tekuk pada Plat Bodi Mobil. Tugas Akhir Jurusan Teknik Material dan Metalurgi, Fakultas Teknologi Industri, Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya. Aditya Fakhri Yahya (2012), Pengaruh Lebar Goresan pada Lapis Lindung Polietilena dan ph Tanah terhadap Proteksi Katodik Anoda Tumbal pada Baja AISI 1045 di Lingkungan Tanah Rawa. Tugas Akhir Jurusan Teknik Material dan Metalurgi, Fakultas Teknologi Industri, Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya Ambat R., Aung N.N., and Zhou W. Oct.1999. “Studies on the Influence of Chloride ion and pH on the Corrosion and Electrochemical Behaviour of AZ91D Magnesium Alloy”. Journal of Applied Electrochemistry 30 (2000) 865-874 API Specification 5L. Forty Second Edition. 2000. STD API/PETRO Spec 5L-ENGL 2000-0732290 0618044970. ASM Metal Handbook Vol.13 9th ed. Corrosion. ASM International Handbook Committee A,W,Peabody. 2001. Control of Pipeline Corrosion. Edited by Ronald L Bianchetti. Texas: NACE International the Corrosion Society. Callister, William. D. Jr,. 2001. Fundamentals of Materials Science and Engineering. Fifth Edition. USA: John Wiley & Sons.Inc Febrianto.2009. “Analisis Fluktuasi Arus Korosi Saat Hancurnya Lapisan Pasif dan Repasifasi oleh Ion Klorida”. Proceeding Seminar Nasional ke-15 Teknologi dan Keselamatan PLTN Serta Fasilitas Nuklir. Surakarta 17 Oktober 2009. Ferg, Michel B, and Kalnins John M. Plastic-Lined Piping for Corrosion Resistance. Fessler, Raymond R, Ph.D. 2008. Pipeline Corrosion. USA: Michael Baker Jr., Inc. Fontana, Mars G. 1978. Corrosion Engineering 2nd Edition. Singapore: McGraw-Hill International. Forte, Howard A.1967. “The Effect of Environment on The Corrosion of Metals in Sea Water”. Naval Civil Engineering Laboratory: Fort Hueneme, California. AD820155 G. Wranglen, B. Sjodin, and B. Wallen. A New test method for graphite anodes in alkali chloride electrolysis. Electrochimica Acca, Vol. 7, pp.577 to 587

Heldtberg M., Macleod I.D., and Richard V.L. 2004. “Corrosion and Cathodic Protection of Iron in Seawater: a Case Stdy of the James Matthews (1841)”. Proceedings of Metal 2004. National Museum of Australia Canberra ACT. James B. Bushman, P. E. Impressed Current Cathodic Protection System Design. Medina Ohio USA: Bushman & Associates, Inc. Jones, D.A. 1992. Principles and Prevention of Corrosion. New York: University of Nevada-Maximillan Publishing Company Kenneth R., Trethewey, BSc., Ph.D, CChem., MRSC, MICorr.ST. 1991. CORROSION, for Students of Science and Engineering. Alih bahasa Alex Tri Kantjono Widodo. PT. Gramedia Pustaka Utama: Jakarta Milosev I., and Metikos-Hukovic M. Apr 1998. “Effect of Chloride Concentration Range on The Corrosion Resistance of Cu-xNi Alloys”. Journal of Applied Electrochemistry 29 (1999) 393-402. Parker, Marshall, E,. Edward, G, Peattie,. 1999. Pipeline Corrosion and Cathodic Protection. Third Edition. USA: Elsevier Science. Ramachandran V.S. dan J.J. Beaudoin. 2000. Handbook of Analytical Techniques in Concrete Science and Technology. USA: Elseiver Science Roberge, Pierre, R,. 2000. Handbook of Corrosion Engineering. USA: The Mc.Graw-Hill Companies Inc. Schweitzer . P.E., Philip A. 1994. Corrosion-Resistant Piping Systems. USA: Marcel Dekker Inc. Shreir, L.L. 1993. Corrosion Vol.2 Corrosion control. Great Britain: Butterworth-Heinemann Shreir, L.L. 1994. Corrosion Vol.1 3rd edition. Metal/Environment Reactions. Great Britain: ButterworthHeinemann Soeren Nyborg Rasmussen.Corrosion Protection of Offshore Structures. Hempel A/S: Denmark Sperling, L H, Willey. 2006. Introduction to Physical Polymer Science. USA: John Willey and Sons, Inc.

TERIMA KASIH

Jurusan Teknik Material dan Metalurgi FTI-ITS 2013

Teknik Material dan Metalurgi FTI-ITS

Recommend Documents