TUGAS AKHIR ANALISIS SISTEM PROTEKSI KOROSI UNTUK PIPA PETROLEUM GAS, MATERIAL API-5L X52

TUGAS AKHIR ANALISIS SISTEM PROTEKSI KOROSI UNTUK PIPA PETROLEUM GAS, MATERIAL API-5L X52 (ø 20”, Sch. 40, 8560m) Study kasus di Hess Indonesia Pangkah Ltd di Manyar – Gresik

Disususn Oleh : Maryanta Purwanta NIM : 2008040012

PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS GRESIK 2012

Anlisis sistem proteksi korosi untuk pipa Petroleum Gas material API-5L X52 (ø 20”, Sch. 40, 8560m)

LEMBAR PENGESAHAN

ANALISIS SISTEM PROTEKSI KOROSI UNTUK PIPA PETROLEUM GAS, MATERIAL API-5L X52 (ø 20”, Sch. 40, 8560m) Study kasus di Hess Indonesia Pangkah Ltd di Manyar – Gresik

Oleh : Nama : Maryanta Purwanta NIM : 2008040012

diterima dan disahkan pada tanggal…………………

Pembimbing I

Pembimbing II

Moch. Sochib, ST, MT.

Dra. Adriyanti, MPd.

Mengetahui

:

Dekan,

Ir. Sunarto, MT

Ka Prodi T. Mesin

Wardjito, ST, MT.

Maryanta Purwanta, TUGAS AKHIR TEKNIK MESIN UNIVERSITAS GRESIK

i


ANALISIS SISTEM PROTEKSI KOROSI UNTUK PIPA PETROLEUM GAS, MATERIAL API-5L X52 (ø 20”, Sch. 40, 8560m) Study kasus di Hess Indonesia Pangkah Ltd di Manyar – Gresik

Telah dipertahankan didepan penguji Pada tanggal …………..

Dewan penguji

Penguji I

: Sugeng Hariyadi, ST, MT.

Penguji II

: Wardjito, ST, MT.

Tugas Akhit ini telah diterima sebagai salah satu persyaratan untuk memperoleh gelar sarjana

Dekan

Ketua Program Studi

Ir. Sunarto, MT

Wardjito, ST, MT.


ii


KATA PENGANTAR

Dengan mengucap Alhamdulillah, segala puji dan syukur kami panjatkan kehadirat Alloh SWT, yang telah melimpahkan rahmat, taufiq dan hidayahnya sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini. Tugas Akhir sebagai persyaratan sebelum menyelesaikan studi pada Sarjana Teknik Mesin, Universitas Gresik. Dalam pelaksanaan penelitian ini berbagai proses telah dilalui oleh penulis yang sampai akhirnya Tugas Akhir ini dapat diselesaikan dengan baik, harapan penulis manfaat tesis ini dapat berguna bagi perusahaan Hess Indonesia Pangkah Ltd dan menambah jumlah penelitian ilmiah di Universitas Gresik serta berguna bagi semua pihak. Penulisan Tugas Akhir

ini yang berjudul “Analisis sistim proteksi

korosi untuk pipa Petroleum Gas material API-5L X52 (ø 20”, Sch. 40, 8560m)” dari Hess Indonesia Pangkah Ltd di Manyar ke PT. Pembangkitan Jawa Bali (PJB) di Gresik, tidak akan terwujud tanpa adanya bantuan dari semua pihak, baik secara langsung maupun tidak langsung. Maka bersama ini saya mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada yang terhormat :

1. Bapak Prof. Dr. Drs. H. Sukiyat, SH, Msi. Rektor Universitas Gresik 2. Ir. Sunarto, MT. Dekan Fakultas Teknik Universitas Gresik 3. Moch. Sochib, ST, MT. selaku pembimbing – I 4. Dra. Adriyanti, MPd. selaku pembimbing – II 5. Sugeng Hariyadi, ST, MT. selaku dewan penguji – I 6. Wardjito, ST, MT. selaku dewan penguji – II 7. Staf Maintenance, Hess Indonesia Pangkah Ltd di Manyar – Gresik. 8. Teman – teman kuliah di Fakultas Teknik Universitas Gresik 9. Istri dan anak kami tercinta


iii


Namun secara keseluruhan penulis menyadari bahwa Tugas Akhir ini masih jauh dari sempurna sehingga segala kritik dan saran yang membangun sangat diharapkan.

Gresik, Juni 2012

Penulis


iv


ABSTRAKSI Pipa under ground dan under water perlu diadakan perlindungan korosi dan yang sesuai adalah Proteksi Katodik. Korosi itu sendiri sesungguhnya tidak dapat dihentikan namun hanya bisa dicegah atau diperlambat lajunya. Di Hess Indonesia Pangkah Ltd yang berlokasi di Manyar mensuplai Petroleum Gas ke PT. Pembangkitan Jawa Bali (PJB) di Gresik sepanjang 8560 meter menggunakan pipa dengan material API-5L X52 (ø 20”, Sch. 40). Dari hasil pengukuran terjadi penurunan tegangan proteksi dibawah (-0,850 Volt DC). Maka kondisi ini perlu dilakukan penelitian dan analisis yang mendalam, agar pipa tidak terjadi korosi. Kemudian diadakan penelitian dan perhitungan kembali desain yang terpasang adalah: Luas area yang diproteksi 670,29m2, arus proteksi yang diperlukan 40,22 ampere, jumlah anode yang diperlukan 10,34 buah, maka berdasarkan besaran nilai tersebut desain telah sesuai dengan kebutuhan proteksi yang diperlukan, bahkan Panel Rectifier yang terpasang telah dinaikkan ke 125% dari perhitungan secara teoritis. Setelah diadakan penelitian yang mendalam menggunakan metoda standard internasional, ditemukan pada pipa unit-2 adanya kebocoran arus sebesar 12 ~ 14 ampere pada Flange Isolasi IF-6 di Tie-In akhir pipa Hess yang menuju ke PJB yang berlokasi di area PJB Gresik. Agar sistem proteksi katodik kembali normal maka disarankan untuk melepas kabel jumper yang memisahkan proteksi pipa unit-1 dan pipa unit-2 dengan maksud untuk mengamankan pipa unit-1 sepanjang 8400 meter dan mengorbankan (sementara) pipa unit-2 sepanjang 160 meter tanpa proteksi katodik, sambil menunggu perbaikan selanjudnya. Turunnya tegangan proteksi dibawah (-0,850 Volt DC) diakibatkan karena terjadinya hubung singkat (short circuit) di Flange Isolasi IF-6, maka dari hasil penelitian disarankan untuk memberikan proteksi tambahan secara terpisah pada pipa unit-2 yang terjadi short circuit.

Kata kunci: Pipa, korosi, katodik, proteksi


v


ABSTRACT Pipes under ground and under water shall be protect from corrosion and the appropriate corrosion protection is cathodic protection. Corrosion itself is in fact not be stopped but can only be prevented or slowed the pace. At Hess Indonesia Pangkah Ltd. located in Manyar, Petroleum Gas deliver to PT. Pembangkitan Jawa Bali (PJB) in Gresik, 8560 meters along the pipe material using API-5L x52 (ø 20 ", Sch. 40). From the measurement results under the protection voltage decrease (-0.850 Volts DC). Then this condition needs to be done in-depth research and analysis, in order to pipe corrosion does not occur. Then the research and design re-calculations are attached: a protected 2 area of 670.29 m , the current 40.22 amps of protection required, the necessary amount of anode 10.34 each, then based on the calculations the design complies with the requirements of protection required , Rectifier Panel mounted even been raised to 125% of the theoretical calculations. Having conducted extensive research using the international standard method, was found the leakage current of 12 ~ 14 amperes in the pipe line unit-2 on Flange Isolation of IF-6 (at the end of Tie-In the pipe line from Hess to PJB Gresik area). To normalize cathodic protection system then it is advisable to remove the jumper wire that separates the protection of pipeline unit-1 and unit-2 with a view to securing the pipe unit-1 along the 8400 meter and lets (temporary) pipe line units-2 along the 160 meters without cathodic protection, while waiting repairs. Falling under the protection voltage (-0.850 Volts DC) caused by the occurrence of short circuit in Isolation Flange of IF-6, then from the results of the study is recommended to provide additional protection to the pipeline unit-2 separately. Key word: Pipes, corrosion, cathodic, protection


vi


DARTAR ISI Halaman Cover ............................................................................................................ Lembar pengesahan....................................................................................... Lembar pengujian.......................................................................................... Kata pengantar .............................................................................................. Abstraksi ....................................................................................................... Daftar isi........................................................................................................ Daftar gambar................................................................................................ Daftar lampiran .............................................................................................

i ii iii iv v vii ix x

BAB I 1.1. 1.2. 1.3. 1.4. 1.5. 1.6. 1.7.

PENDAHULUAN ......................................................................... Latar belakang................................................................................ Rumusan masalah........................................................................... Tujuan penelitian............................................................................ Manfaat penelitian bagi perusahaan............................................... Manfaat penelitian bagi perguruan tinggi ...................................... Manfaat penelitian bagi mahasiswa ............................................... Batasan masalah .............................................................................

1 1 2 2 3 3 3 4

BAB II 2.1. A. B. C. D. E. 2.2. A. B. 2.3. 2.4.

TINJAUAN PUSTAKA ................................................................ Dasar-dasar proteksi katodik.......................................................... Korosi Metal .................................................................................. Sistem Proteksi Katodik................................................................. Sistem Anoda korban ..................................................................... Sistem Injeksi Arus DC.................................................................. Sistem proteksi baja dalam tanah................................................... Prosedur Operasi ............................................................................ Sistem proteksi Anoda Korban ...................................................... Sisitem proteksi ICCP .................................................................... Material Pipa .................................................................................. Jenis Isolasi ....................................................................................

5 5 6 8 9 11 13 16 16 21 24 25

BAB III 3.1. 3.2. 3.3. 3.4. 3.5. 3.6.

METODE PENELITIAN............................................................... Lokasi dan waktu penelitian........................................................... Alur Penelitian ............................................................................... Jenis penelitian dan permasalahannya ........................................... Metoda troubleshooting untuk proteksi Anoda Korban ................ Metoda troubleshooting untuk proteksi ICCP ............................... Metoda pengecekan untuk Insulation Flange ................................

29 29 30 31 32 34 38


vii


3.7.

Halaman Variabel penelitian ......................................................................... 44

BAB IV 4.1. 4.2. A. B. C. D. E. F. G. H. I. 4.3. 4.4.

ANALISA PEMBAHASAN MASLAH........................................ Pembahasan Umum ....................................................................... Perhitungan Desain proteksi katodik ............................................. Area yang akan diproteksi.............................................................. Arus Proteksi yang diperlukan ....................................................... Jumlah Anode yang diperlukan...................................................... Tahanan Pentanahan (Groundbed Resistance)............................... Tahanan Kabel (Cable resistance) ................................................. Rugi tegangan kabel (Cable voltage drop) .................................... Tegangan yang diperlukan untuk Rectifier .................................... Desain kapasitas Rectifier .............................................................. Distribusi potensial (Attenuation calculation) ............................... Hasil pengecekan yang telah dilakukan ......................................... Ringasan hasil pengecekan ............................................................

45 45 46 46 46 47 48 49 49 50 51 51 54 57

BAB V 5.1. 5.2. 5.3.

KESIMPULAN DAN SARAN...................................................... Kesimpulan hasil pengecekan ........................................................ Saran-saran..................................................................................... Biaya yang dibutuhkan...................................................................

61 61 62 67

BAB VI DAFTAR PUSTAKA ....................................................................

70

DAFTAR GAMBAR 2.2.1. Korosi sell dan jenis reaksi korosi Elekrokimia untuk baja dalam tanah / air........................................................................................ 2.1.2. Arus Korosi sell dari Anoda ke Katoda dalam tanah ..................... 2.1.3. Jenis korosi sell yang terjadi pada pipa baja tertimbun didalam Tanah.............................................................................................. 2.1.4. Kurva Polarisasi Baja dalam lingkungan air netral........................ 2.1.5. Diagram Pourbaix Baja terendam dalam air.................................. 2.1.6. Arus korosi yang terjadi pada Anoda korban................................. 2.1.7. Sistim proteksi pada Sacrificial Anode Cathodic Protection......... 2.1.8. Arus korosi yang terjadi pada sistim Arus Injeksi ......................... 2.1.9. Sistim proteksi Impressed Current Cathodic Protection ............... 2.1.10. Pengukuran potensial Proteksi Katodik ......................................... 2.2.1. Pengukuran potensial pipa ke tanah............................................... 3.1.1. Lokasi Penelitian............................................................................ 3.2.1. Alur Penelitian ...............................................................................

6 6 7 8 9 10 11 12 13 14 17 29 30


viii


3.6.1. 3.6.2. 4.3.1. 4.4.1. 4.4.2.

Gambar rangkaian pengetesan Insulation Flange.......................... Gambar sekema pengetesan Insulation Flange.............................. Gambar masalah “short” yang terjadi di PJB Tie-In area ............. Gambar ICCP dalam keadaan Normal ........................................... Gambar ICCP dalam keadaan IF-6 “SHORT” ..............................

38 40 56 59 60

1.1. 1.2. 1.3.

LAMPIRAN DATA Data pengukuran di IF-6 pada Januari 2012 .................................. Data pengukuran di IF-5 pada Januari 2012 .................................. Data pengukuran di IF-4 pada Januari 2012 ..................................

72 74 76

2.2.1. 2.2.2.

LAMPIRAN FORM Form pengecekan SACP untuk pipa underground ........................ Form pengecekan ICCP untuk pipa underground .........................

77 78

LAMPIRAN GAMBAR 3.2.1. Insulating Flange Arrangement...................................................... 3.2.3. Gambar Wiring Diagram ICCP untuk pipa Gas Petroleum...........

85 86

2 LAMPIRAN TABEL Tabel 3.2.1 Tabel Material pipa dan yield strength…………………………...80 Table 3.2.2 Pipe Seam Joint Factors……………………...….………………81 Table 3.2.3 Desain Factors untuk Pipa Baja……………………………..………82 Tabel 3.2.4 Pipeline Internal Design Pressures and Test Pressures………...83 Tabel 2.1.1. Daftar potensial material dalam tanah dan air……………...…….84 LAMPIRAN GAMBAR Gambar 3.2.1 Insulating Flange Arrangement………...……………...…………85 Gambar 3.2.3 Gambar Wiring Diagram ICCP untuk pipa Gas Petroleum….…..86 DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1.1 Korosi sell dan jenis reaksi korosi Elekrokimia untuk baja dalam tanah / air……………………...…………..……6 Gambar 2.1.2 Arus Korosi sell dari Anoda ke Katoda dalam tanah .........……….6 Halaman Gambar 2.1.3 Jenis korosi sell yang terjadi pada pipa baja tertimbun didalam tanah…………………………………...…..………………..……..7 Gambar 2.1.4 Kurva Polarisasi Baja dalam lingkungan air netral………...……...8 Gambar 2.1.5 Diagram Pourbaix Baja terendam dalam air……………..........…..9 Gambar 2.1.6 Arus korosi yang terjadi pada Anoda korban……….………..…..10 Gambar 2.1.7 Sistim proteksi pada Sacrificial Anode Cathodic Protection …....11 Gambar 2.1.8 Arus korosi yang terjadi pada sistim Arus Injeksi………...….….12


ix


Gambar 2.1.9 Sistim proteksi Impressed Current Cathodic Protection…......….13 Gambar 2.1.10 Pengukuran potensial Proteksi Katodik ……………….....……..14 Gambar 2.2.1 Pengukuran potensial pipa ke tanah…………………...….….…..17 Gambar 3.1.1. Lokasi Penelitian……………………..………………..…...…….29 Gambar 3.2.1 Alur Penelitian…………..……………………………….....….…30 Gambar 3.6.1. Gambar rangkaian pengetesan Insulation Flange……...…….…..38 Gambar 3.6.1 Gambar sekema pengetesan Insulation Flange……….…….……40 Gambar 4.3.1 Gambar masalah “short” yang terjadi di PJB Tie-In area……….56 Gambar 4.4.1 Gambar ICCP dalam keadaan Normal…………………...............59 Gambar 4.4.2 Gambar ICCP dalam keadaan IF-6 “SHORT”…………….….….60

LAMPIRAN PHOTO…………..…………………...…………………..….….....87 Photo 1. Insulating Flange di PJB Tie-In Area yang diperkirakan telah terjadi “short”………………………………………….………………..….…..87 Photo 2. Peralatan yang digunakan untuk pengetesan kebocoran arus di Insulating Flange (Battery kering12V, Variable Resistor, Digital Multimeter, Digital DC Clampmeter dan Cu/CuSO4 Ref. Cell)….…….88 Photo 3. Pengukuran Voltage Drop diantara sisi Flange dengan injeksi arus di IF-6 PJB Tie-In Area…………………....…………………...…...…..89 Photo 4. Pengukuran aliran arus yang melewati test circuit di IF-6. Nilai arus yang besar mengindikasikan resistansi yang rendah di flange…..…..…90 Photo 5. Pengukuran aliran arus yang melewati test circuit di IF-6. Positive circuit di sambungkan ke baut, tidak ada arus yang mengalir, hal ini mengidikasikan bahwa baut insulation sleeve and washer kondisinya bagus……………………………………………..…...…...91 Photo 6. Salah satu baut ditemukan tanpa Insulating Sleeve di IF-4 (Incoming Petroleum Gas Pipeline di Hess Metering Unit)…..……………….….92 Photo 7. Seluruh Hess Metering Unit structure mendapat ICCP Current dan menjadi terproteksi, karena terjadi kebocoran di insulation IF-4….…...93 LAMPIRAN REFERENSI……………………………………….………………94 Referensi Standard ISO 15589-1……………………….………………..…..…..94 Referensi Standard NACE RP0200-2000 REV. No. 21001……………..…..…..96


x


BAB I PENDAHULUAN

1.1

Latar belakang Hess Indonesia Pangkah Ltd, adalah sebuah peruasaah Minyak dan Gas

Bumi. Korporasi Energi yang terpadu mencakupi eksplorasi, produksi dan kilang yang menghasilkan Minyak mentah (Crude Oil), LPG dan Gas. 1.

Minyak mentah (Crude oil) setelah melalui proses pemisahan (treater) ditampung di Tanki Minyak Mentah dan secara berkala akan dijual ke pembeli menggunakan Kapal Tanker melalui dermaga pelabuhan Maspion menggunakan pipa 10” sepanjang 3500 meter

2.

LPG (Liquefied Petroleum Gas) merupakan gas hasil produksi yang komponen utamanya adalah gas propane (C3 H8) dan butane (C4 H10) yang dicairkan. Sementara itu, ELPIJI adalah merek dagang dari LPG yang dipasarkan oleh PERTAMINA kepada masyarakat sebagai kebutuhan atau penggunaan bahan bakar.

3.

Gas

yang lainnya adalah setelah melalui fasilitas proses akan

langsung dikirim meggunakan pipa sepanjang 8560 meter material API-5L X52 (Diameter ø 20”, Sch. 40) dari Kawasan Industri Maspion di Manyar melewati jalur bawah laut dan bawah tanah ke PT. Pembangkitan Jawa Bali (PJB) di Gresik Jawa Timur.


1

2


Khusus untuk jalur pipa gas dari Hess Indonesia Pangkah Ltd ke PJB Gresik, yang menggunakan meterial API-5L X52 diameter ø 20” dengan ketebalan 11,9mm / Schedule 40 yang melewati bawah laut dan bawah tanah sepanjang 8560 meter. Telah dilakukan

proteksi korosi pada pipa dengan

menggunakan lapisan coating wrapping tape Three Layer Polyethylene Coating 3LPE (2,9 mm) dan sistim proteksi Impressed Current Cathodic Protection (ICCP). Pada saat ini tegangan proteksi tidak tercapai sehingga perlu diadakan analisis yang mendalam agar supaya proteksi korosi pipa menjadi bagus dan bekerja normal kembali sesuai desain.

1.2

Perumusan masalah 1. Apakah desain arus proteksi katodik sudah optimal dan bekerja dengan benar? Hal ini harus dilakukan analisis yang mendalam untuk menentukan proteksi katodik tersebut sudah tepat atau belum. 2. Mengapa tegangan proteksi pada ujung pipa menurun dibawah – 0,850 Volt DC? Diperlukan kajian yang kongkret dan pengambilan data lapangan yang komplit untuk menentukan langkah apa saja yang harus dilakukan dengan terjadinya penurunan nilai proteksi katodik ini.



1.3

3

Tujuan penelitian 1. Untuk mengetahui kelayakan desain proteksi katodik pada pipa ø 20” under ground dan under water yang dipakai untuk mensuplai Petroleum Gas dari Hess Indonesia Pangkah Ltd di Manyar ke PT. Pembangkitan Jawa Bali di Gresik sepanjang 8560 meter. 2. Untuk menganalisa dan megetahui penyebab turunnya tegangan pada daerah ujung pipa (yang berlokasi di area Metering unit PJB Gresik)

1.4

Manfaat penelitian bagi perusahaan 1. Untuk membantu perusahaan memberikan informasi tentang masalah yang terjadi pada pada pipa ø 20” under ground dan under water yang dipakai untuk mensuplai Petroleum Gas dari plant ke PT. Pembangkitan Jawa Bali di Gresik sepanjang 8560 meter. 2. Memberikan pilihan-pilihan jalan keluar masalah tersebut dengan beberapa opsi dan pilihan terbaik kepada perusahaan 3. Membantu perusahaan untuk menganalisa waktu dan biaya yang tepat dalam rencana perpaikan kedepan.

1.5

Manfaat bagi Perguruan tinggi 1.

Penelitian ini dapat memperkaya referensi karya ilmiah dari mahasiswa Fakultas Teknik Mesin, Universitas Gresik.

2.

Meningkatkan daya saing perguruan tingi di tanah air.



1.6

4

Manfaat bagi Mahasiswa 1. Mempertajam kemampuan analisis dan berfikir secara sistimatis. 2. Berfikir secara praktis dan logika yang tepat. 3. Menambah pengalaman untuk mencari sumber masalah dan jalan keluarnya yang sesungguhnya sering terjadi dalam industri.

1.7

Batasan masalah 1. Penelitian pada pipa under ground dan under water yang dipakai untuk mensuplai Petroleum Gas dari Hess Indonesia Pangkah Ltd di Manyar ke PT. Pembangkitan Jawa Bali di Gresik sepanjang 8560 meter dengan menggunakan metaerial API-5L X52 (ø 20”, Sch. 40). 2. Kondisi tanah seragam.



BAB II KAJIAN PUSTAKA

2.1

DASAR-DASAR PROTEKSI KATODIK

A.

Korosi metal (Metallic Corrision) Korosi logam dapat diklasifikasikan menjadi dua jenis yaitu korosi basah

(wet corrosion) dan korosi kering (dry corrosion). Korosi basah disebabkan oleh kontak langsung antara permukaan logam dengan lingkungan korosif, misalnya air laut, tanah, atau elektrolit korosif lainnya. Sementara korosi kering terjadi bila permukaan logam untuk terkena ke atmosfer korosif atau atmosfer suhu tinggi. Korosi kering tidak dapat dicegah dengan menggunakan sistem perlindungan katodik. Pada dasarnya, dalam proses korosi basah, akan ada banyak sel galvanik mikro pada permukaan logam. Hal ini dapat disebabkan oleh karakteristik logam yang berbeda (kimia / fisik), yang berbeda dari temperatur permukaan, dan berbeda konsentrasi oksigen pada elektrolit. Pada setiap sel galvanik mikro, akan ada bagian yang bertindak sebagai katoda dan anoda yang lainnya, di mana reaksi elektrokimia akan berlangsung secara terus menerus. Potensi bagian katoda menjadi lebih negatif, dan sebaliknya pada bagian anoda, karena itu arus galvanik akan mengalir dari bagian anoda ke katoda sebagai bagian ion logam, sesuai hukum Faraday. Di bagian lain, kata-kata yang bertindak sebagai anoda akan menjadi terkorosi.


5


6

Berikut ini beberapa gambaran ilustrasi yang sering terjadi dalam proses korosi yang biasanya terjadi pada pipa bawah tanah, perbedaan lingkungan, perbedaan konsentrasi oksigen, perbedaan konsentrasi air, tanah yang tidak homogen dan perbedaan material antara yang baru dan yang lama.

Gambar 2.1.1. Korosi sell dan jenis reaksi korosi Elekrokimia untuk baja dalam tanah / air

Gambar 2.1.2. Arus Korosi sell dari Anoda ke Katoda dalam tanah


7


Corrosion Cell Caused by Different


Environment

Oxygen Concentration


Corrosion Cell Caused by Non

Water Concentration

Homogenous Soil


Galvanic Corrosion Caused by New

Environments

and Old Pipeline

Gambar 2.1.3. Jenis korosi sell yang terjadi pada pipa baja tertimbun didalam tanah


8


B.

Sistim Proteksi Katodik Sistem

perlindungan

katodik

adalah

metode

untuk

mencegah

(menurunkan) laju korosi dengan memasok arus DC arah terbalik terhadap arus korosi galvanik. Arus proteksi katodik akan mengalir dari material lain (bertindak sebagai bagian anoda) ke struktur logam yang dilindungi, oleh karena itu semua permukaan.logam.yang.dilindungi.seakan.menjadi.bagian.katoda. Secara umum, perlindungan yang lebih baik dapat dihasilkan jika struktur yang dilindungi memiliki lapisan yang baik, karena lapisan ini akan mengurangi luas permukaan struktur logam yang secara langsung kontak dengan elektrolit korosif. Oleh karena itu dapat mengurangi jumlah perlindungan yang dibutuhkan saat ini dan juga biaya. Ada dua metode untuk memasok perlindungan saat ini, pertama dengan menggunakan Anoda Korban (Sarificial Anode) dan kedua dengan menggunakan Injeksi Arus DC (Impression Current Cathodic Protection).

Gambar 2.1.4. Kurva Polarisasi Baja dalam lingkungan air netral



9

Gambar 2.1.5. Diagram Pourbaix Baja terendam dalam air

C.

Sistim Anoda korban (System Sacrificial Anode) Sistem anoda korban secara alami menghasilkan arus DC yang dihasilkan

dari pasangan galvanik antara logam harus dilindungi dan anoda korban itu sendiri. Material yang akan digunakan untuk anoda korban adalah logam yang secara alami memiliki potensial yang lebih negatif (lebih aktif), misalnya untuk melindungi struktur baja dapat menggunakan (1) Magnesium alloy, (2) paduan Aluminium, (3) paduan Seng. Anoda korban untuk terhubung langsung ke struktur baja dilindungi, baik dengan pengelasan, dibaut, atau menggunakan kabel, dan keduanya harus digabungkan.kedalam.elektrolit.yang.sama. Anoda korban (lebih elektronegatif) menjadi bertindak sebagai anoda dan akan dikonsumsi karena reaksi oksidasi logam menjadi ion (bentuk lebih lanjut tergantung pada jenis lingkungan). Reaksi ini akan digabungkan dengan reaksi



10

reduksi pada permukaan baja yang dilindungi, yang menghambat / mengganti reaksi korosi sebelumnya. Massa anoda korban akan dikonsumsi untuk mencegah baja menjadi berkarat. Tingkat konsumsi anoda tergantung pada jenis paduan anoda, perbandingan luas permukaan aktif antara anoda dan struktur dilindungi, dan juga Kekorosifan lingkungan.

Gambar 2.1.6 Arus korosi yang terjadi pada Anoda korban (Pipa)


11


Gambar 2.1.7. Sistim proteksi pada Sacrificial Anode Cathodic Protection (Structure / Steel)

D.

Sistem Injeksi Arus DC (System DC Impressed Current) Di dalam sistem Impressed Current, arus listrik disuplai dari sumber daya

DC

eksternal,

biasanya

menggunakan

transformator

penyearah

yang

mengkonversi satuan daya input AC menjadi output DC yang disesuaikan dengan keperluan yang diinginkan. Sebagai bahan anoda biasanya menggunakan "inert" (non-consumable/low rate consumable material). Impressed current anode terhubung ke terminal positif unit penyearah transformator, sementara struktur pipa yang untuk dilindungi dihubungkan ke terminal negatif. Tegangan DC yang berbeda pada unit transformator rectifier akan menyebabkan mengalir arus DC dari

anoda

ke

surcafe

struktur.yang.dilindungi.melalui.elektrolit.

Saat ini ada beberapa tipe impressed current anode, misalnya high silicon chrome cast iron, mixed metal oxide, lead silver, platinized titanium, dll. Seleksi jenis



12

anoda arus cocok dengan kondisi struktur yang diproteksi dan juga lingkungan (elektrolit).

Gambar 2.1.8. Arus korosi yang terjadi pada sistim Arus Injeksi



13

Gambar 2.1.9. Sistim proteksi Impressed Current Cathodic Protection

E.

Sistim proteksi baja dalam tanah Potensial logam yang dikembangkan ketika kontak / tenggelam / terkubur

dalam elektrolit (tanah, air, dll) disebutkan sebagai potensial alam dari logam itu. Nilai potensial alam menunjukkan kemudahan / tingkat kesulitan dari logam yang akan.terionisasi.pada.lingkungan.itu. Potensial alami Baja karbon dalam air tanah / netral umumnya sekitar (-0,5 ~ -0,8 volt), diukur dengan menggunakan elektroda standar Cu/CuSO4 (Tembaga / Copper Sulfat). Baja umumnya mempunyai potensial lebih positif, menunjukkan tingkat tahan korosi yang lebih tinggi atau kondisi permukaan terkorosi lebih tinggi. Daftar praktis untuk logam yang berada ditanah netral dan air bias dilihat di Tabel 2.1.1. Jika arus DC yang akan dipasok ke baja (pada dasarnya harus diberikan dengan elektron), potensial logam menjadi bergeser menjadi lebih negatif. Nilai



14

potensial digunakan untuk kriteria perlindungan katodik. Baja dianggap mempunyai tingkat perlindungan yang cukup tercapai jika potensi baja dapat menurun sampai minimum -0,85 V vs Cu/CuSO4. Angka ini setara dengan -0,80 V vs Ag / AgCl jika diukur dengan menggunakan Ag / AgCl (Silver / Perak Klorida) elektroda referensi atau setara dengan +0,25 V Zn vs, jika diukur dengan menggunakan elektroda referensi Seng kemurnian tinggi.

(Kiri = Tidak terproteksi dan Kanan = Terproteksi) Gambar 2.1.10. Pengukuran potensial Proteksi Katodik

Secara teoritis, lebih negatif potensial baja akan menghasilkan laju korosi yang lebih rendah. Namun, potensial yang terlalu negatif juga dapat menyebabkan kerusakan pada lapisan yang dilindungi dan dalam beberapa kasus, gas hydrogen berevolusi.bisa.menyebabkan.embrittlement.(penggetasan).baja.


15


Berikut adalah nilai potensial perlindungan yang direkomendasikan untuk pipa baja yang ditanam dalam tanah dilapisi oleh lapisan Three Layer Polyethylene atau Polyethylene Tape Wrapping (Petroleum Gas Pipeline, Condensate Pipe & Drain Pipeline): Nilai potensial untuk pipa baja underground dengan coating 3LPE Environment : Neutral Soil / Water Reference

Minimum (Positive Limit)

Maximum (Negative Limit) #1

-0,85 V

-2,00 V

Electrode Cu/CuSO4

Dibawah ini nilai potensial proteksi yang direkomendasikan untuk Stuktur Baja dalam tanah / dalam air yang dilapisi / coating menggunakan cat epoxy / bare.

Nilai potensial untuk struktur baja underground dengan coating cat epoxy / bare Environment : Neutral Soil / Water Reference Electrode

Minimum (Positive Limit)

Maximum (Negative Limit) #1

Cu/CuSO4

-0,85 V

-1,20 V

Ag/AgCl

-0,80 V

-1,15 V

Zinc

+0,25 V

-0,10 V


16


2.2 SISTEM OPERASI A. SISTEM PROTEKSI ANODA KORBAN “SACP” (Sacrificial Anode Cathodic Protection) Sistim Proteksi SACP adalah sistim Proteksi Katodik yang bekerja sendiri (self working Cathodic Protection system). Dalam keadaan normal, tegangan pipa yang diproteksi tidak bisa diatur (sekalipun di Test Station Box dipasang resistor), dan sangat tergantung dari desain, material anoda korban dan kondisi dari struktur lapisannya (structure coating condition). Apakah masih mampu untuk mensuplai arus yang dibutuhkan ke struktur dan hasilnya harus diukur apakah mencapai batasan minimal proteksi atau tidak. Berikut ini contoh data sistim pipa bawah tanah yang diproteksi menggunakan sistim SACP.

No Description

Location

Outside Diameter

Length

Coating Type

Pipe Operating Temperature

Closed Drain (DC/TD/WP) & Amine Drain (AD) Pipes 1 Pipe 4”

U/G

4.5”

865 m

2 Pipe 3”

U/G

3.5”

100 m

3 Pipe 2”

U/G

2.375”

345 m


PE Wrapping Tape PE Wrapping Tape PE Wrapping Tape

30C 30C 30C


1.

17

Pengecekan Rutin Pengecekan rutin dan penggantian anoda (jika diperlukan) harus selalu dilakukan untuk mendapatkan keseluruhan struktur tetap selalu terproteksi dengan baik. Seorang operator / tehnisi harus melakukan pengecekan rutin sbb: a) Pengukuran potensial pipa yan diproteksi.

Gambar 2.2.1. Pengukuran potensial pipa ke tanah 1)

Cek dan catat semua hasil pengukuran anode dan kabel yang tehubung ke pipa yang diproteksi yang berada di semua Test Station Box, diukur menggunakan portable DC Volt meter dan portable Cu/CuSO4 Ref. Cell. (Copper / Copper Sulphate Reference Electrode).



2)

18

Taruh portable Cu/CuSO4 di tanah yang basah, dan ujung kabelnya disambungkan ke negative pole nya (warna hitam) portable DC Volt meter, dan kemudian kabel positive pole nya (warna merah) disambungkan ke terminal Pipa di Test Station Box.

3)

Yang terbaca dari pengukuran adalah POTENSIAL PIPA YANG DIPROTEKSI dilokasi tersebut.

4)

Catat semua hasil pengukuran dan disimpan sebagai dokumen referensi.

b) Mengukur Potensial Dasar Pipa yang diproteksi (Pipe Natural Potential): 1)

Melepas kabel jumper (Resistor) yang menghubungkan antara terminal pipa dan terminal anode di Test Station Box.

2)

Ukur menggunakan portable DC Volt meter dan portable Cu/CuSO4 Ref. Cell. (Copper / Copper Sulphate Reference Electrode).

3)

Taruh portable Cu/CuSO4 di tanah yang basah, dan ujung kabelnya disambungkan ke negative pole nya (warna hitam) portable DC Volt meter, dan kemudian kabel positive pole nya (warna merah) disambungkan ke terminal Pipa di Test Station Box.



4)

19

Yang terbaca dari pengukuran adalah POTENSIAL DASAR PIPA dilokasi tersebut.

5)


c) Mengukur Potensial Dasar Anode: 1)


2)

Ukur menggunakan portable DC Volt meter dan portable Cu/CuSO4 Ref. Cell. (Copper / Copper Sulphate Reference Electrode).

3)

Taruh portable Cu/CuSO4 di tanah yang basah, dan ujung kabelnya disambungkan ke negative pole nya (warna hitam) portable DC Volt meter, dan kemudian kabel positive pole nya (warna merah) disambungkan ke terminal Anode di Test Station Box.

4)

Yang terbaca dari pengukuran adalah POTENSIAL ANODE dilokasi tersebut.

5)


d) Mengukur keluaran Arus Anode: 1)


2)

Ukur menggunakan portable DC milli Ampere meter.


20


3)

Sambungkan kabel positive pole nya (warna merah) dari portable DC milli Ampere meter ke kabel pipa dan kemudian kabel positive pole nya (warna merah) disambungkan ke terminal Anode di Test Station Box.

4)

Yang terbaca dari pengukuran adalah ARUS KELUARAN ANODE dilokasi tersebut.

5)


Bandingkan semua hasil pengecekan tersebut diatas dengan hasil pengecekan yang sebelumnya. Normalnya nilai potensial pipa yang di proteksi dan nilai potensial dasar anode tidak akan berbeda banyak dalam jangka waktu selama periode tiga bulan. Variasi hasil bacaan (penambahan

/ penurunan)

seharusnya hanya disebabkan oleh perbedaan kondisi pentanahan (basah / kering / panas / dingin) dan juga posisi dari sell referensi. Contoh form lembar pengecekan rutin tiga bulanan untuk sistim pipa bawah tanah yang diproteksi menggunakan sistim SACP bisa dilihat di Form 2.2.1

2.

JAWAL PENGECEKAN BERKALA Pengecekan

secara

berkala

(pengukuran

direkomendasikan dilakukan setiap tiga bulanan.


di

Test

Station

Box)

21


B.

SISTIM PROTEKSI ICCP (Impressed Current Cathodic Protection) Sistem proteksi ICCP (Impressed current cathodic protection) adalah

sistem Proteksi Kotodik yang bisa diatur. Keluaran DC (DC Output Voltage & Current) dari Panel Kontrol diatur secara Manual atau secara Otomatis untuk mempertahankan tingkat pipa potensial terlindungi. Untuk pengecekan secara teratur dan penyesuaian (jika diperlukan) hal ini dilakukan untuk mempertahankan system proteksi bekerja dengan baik. Operator perlu melakukan pemeriksaan dan penyesuaian.

1.

Pengecekan Awal a) Periksa dan catat kondisi operasional dari Panel ICCP (DC Output Voltage, DC Output Current, Pipe Potential). b) Bandingkan

pembacaan

saat

ini

dengan

pembacaan

sebelumnya, dalam kondisi normal: 1)

Jika panel dioperasikan dalam mode Manual-Constant Current, Arus DC output saat ini akan menjadi sekitar konstan, sedangkan Tegangan DC dan Potensi Pipa tidak akan berfluktuasi banyak (misalnya variasi kurang dari 5%).

2)

Jika panel dioperasikan dalam mode Manual-Constant Voltage, Tegangan DC output akan menjadi sekitar konstan, sementara arus DC dan Potensi Pipa tidak akan berfluktuasi banyak (misalnya variasi kurang dari 5%).


22


3)

Jika Panel dioperasikan dalam Mode Automatic, potensi Pipa akan mendekati konstan (dalam variasi -100 mV sampai dengan + 100 mV dari nilai potensi preset), sementara Arus dan Tegangan DC tidak akan berfluktuasi banyak (misalnya variasi kurang dari 5 % dari preset) dalam kondisi seperti itu, sistem ICCP bekerja dengan baik dan tingkat potensi pipa akan menjadi sekitar sama dengan sebelumnya.

c)

Jika kondisi pengecekan nilainya mirip dengan kondisi pengecekan yang sebelumnya, sistem ICCP bekerja dengan bagus dan dalam kondisi operasi normal.

d)

Namun, jika ada banyak yang berbeda antara Arus DC, Tegangan DC, dan pembacaan Potensial Pipa (Kenaikan / penurunan), itu menunjukkan adanya masalah dalam sistem ICCP. Bisa jadi ada "short circuit" antara pipa yang dilindungi dan pipa di atas tanah, struktur atau kabel negatif / positif

ICCP putus / rusak, atau

masalah dalam anoda ICCP groundbed. Jika ada masalah dengan "short circuit" maka harus dilakukan troubleshooting (pencarian masalah) untuk mencari tahu masalah yang terjadi pada sistem proteksi katodik.

2.

Pengecekan Komplit a)

Mengecek dan mencatat kondisi operasi Panel Kontrol (Tegangan keluaran DC, Arus keluaran DC, Potensial Pipa).

b)

Mengecek besarnya potensial di semua Test Station Box.


23


c)

Jika dalam pengecekan di Test Station Box ditemukan ada indikasi penurunan dari nilai potensial pipa, maka kondisi operasi dari Panel ICCP harus di adjust (disesuaikan) sampai nilai di semua Test Station Box menunjukkan kriteria normal seperti sebelumnya. Ikuti prosedur “Manual for resetting the DC Current / DC Voltage (in Manual Mode) or Pipe Potential (Automatic Mode)”.

d)

Jika ditemukan ada perubahan yang signifikan dari nilai kriteria proteksi sehingga nilai minimum proteksi pipa tidak tercapai, meskipun Panel ICCP telah di adjust maximal. Ini berarti telah terjadi “short” (arus pendek) antara pipa underground yang diproteksi dengan pipa above ground / structure atau terjadi kerusakan

kabel

negative

/

positive

nya

system

ICCP.

Troubleshooting (pencarian masalah) harus segera dilakukan untuk mencari masalah yang terjadi pada system Proteksi Katodik. Contoh form lembar pengecekan rutin tiga bulanan untuk sistim pipa bawah tanah yang diproteksi menggunakan sistim ICCP, dapat dilihat di Tabel 2.2.2

3.

Jadwal Pengecekan. a).

Pengecekan khusus (pada Panel ICCP) direkomendasikan dilakukan mingguan (satu minggu sekali) dan dilakukan oleh operator / teknisi yang berpengalaman.

b)

Pengecekan secara komplit (Panel ICCP, Test Station Box dan Positive/Negative Junction Box) direkomendasikan minimal setiap tiga bulan sekali.



2.3

24

MATERIAL PIPA (API 5L X52) Yang dimaksud dengan material API 5L X52 adalah: A.

API adalah kependekan dari American Petroleum Institute, yaitu standarisasi yang digunakan sebagai acuan untuk industri perminyakan dan gas bumi.

B.

API spec 5L adalah berisi standard spesifikasi untuk pipa yang bisa dipakai untuk pengiriman gas, air dan minyak didalam gas alam dan industri perminyakan.

C.

API spec 5L juga mencakup tentang pipa baja tanpa pengelasan (seamless) dan pipa baja dengan pengelasan (welded). Juga termasuk (plain-end, threaded-end, and belled-end pipe, as well as through-the-flowline (TFL) pipe), dan pipa yang ujung pipanya dipersiapkan untuk digunakan dengan sepesial kopling.

D.

Grade X 52 adalah mempunya minimum yield strength 52000 PSI dan Grade X 66 mempunyai minimum ultimate tensile strength 66000 PSI.

Selain dari hal tersebut diatas persyaratan keselamatan tertentu juga harus diperhitungkan sesuai peraturan negara dan kondisi didaerah yang didasarkan pada kedekatannya dengan pemukiman penduduk dan industri lainnya yang terkait. Daftar tabel grade dari material pipa dan yield strength dapat dilihat di Tabel 3.2.1 dan Tabel 3.2.2



2.4

25

JENIS ISOLASI

Jenis Isolasi menggunakan 3LPE seperti berikut:

3LPE Three Layer Polyethylene Coating

1. Fusion Bonded Epoxy 2. Copolymer Adhesive 3. Polyethylene Bredero Shaw is the world’s leading provider of Three Layer Polyethylene Systems (3LPE). Bredero Shaw’s 3LPE System is a multilayer coating composed of three functional components. This anti-corrosion system consists of a high performance fusion bonded epoxy (FBE) followed by a copolymer adhesive and an outer layer of polyethylene which provides tough, durable protection. 3LPE Systems provide excellent pipeline protection for small and large diameter pipelines with moderate to high operating temperatures.

Long Term Corrosion Protection 



The FBE component provides excellent adhesion to steel, providing superior long term corrosion resistance and protection of pipelines operating at moderate temperatures. Excellent resistance to cathodic disbondment which reduces the total cost of cathodic protection during the operation of the pipeline.


26


Engineered Solutions  

Advanced manufacturing techniques allow the 3LPE System to be customized to your specific project. Can be applied to pipe diameters from 51 mm (2”) to over 1220 mm (48”).

Can be applied in a wide range of thicknesses to cost effectively meet unique project specifications and performance requirements Very Good Mechanical Protection 



The tough outer layer of PE protects pipelines during transportation and installation thereby reducing costly repairs while also providing added inground protection against shear forces, chemicals and abrasive soil conditions. By increasing the thickness of the PE outer layer, the 3LPE System can provide a high level of mechanical protection across many diverse environments without requiring the use of costly select backfill.

Global Availability 

Can be manufactured in a single plant or in multiple coating plants to improve project logistics.

High capacity within the Bredero Shaw plant network allows the client to benefit from single source advantages, providing more cost effective management of pipe coating needs.

Oil & Gas Pipelines

Large Diameter Pipelines

Small Diameter Pipelines

• CSA Z245.21-02

• AS 1518

• DIN 30670

• ISO 9001:2008

Waterworks Pipelines

For additional standards and specifications with which this product complies, please contact your Bredero Shaw representative.


27


CAPABILITY/PROPERTY

3LPE

Minimum Pipe Diameter

51 mm (2”)

Maximum Pipe Diameter

1220 mm + (48”+)

Minimum Pipe Length

5.5 m (18’)

Maximum Pipe Length

24.4 m (80’)

Minimum Recommended Operating Temperature

-40°C (-40°F)

Maximum Recommended Operating Temperature

85°C (185°F)

Values shown are typical and may vary from plant to plant. Consult Bredero Shaw for special requirements.



Standard pemasangan isolasi pada pipa

Standard pemasangan tersebut diatas banyak dipakai sebagai standard pemaasangan di beberapa Negara seperti dibawah ini: North America Fontana, California Pearland, Texas

Latin America Monterrey, Mexico Veracruz, Mexico Belo Horizonte, Brazil

EMAR Leith, Scotland Orkanger, Norway Jubail, Saudi Arabia Ras Al Khaimah, UAE

Asia Pacific Rayong, Thailand Kuantan, Malaysia Kabil, Batam Island, Indonesia Kembla Grange, Australia


28


BAB III

3.1

METODE PENELITIAN

LOKASI DAN WAKTU PENELITIAN Penelitian ini dilakukan pada pipa ø 20” schedule 40 sepanjang 8560 meter untuk mengirimkan Gas Petroleum dari Hess Indonesia Pangkah Ltd yang berlokasi di Kawasan Industri Maspion, Jl. Beta Maspion, Manyar Gresik, sampai ke PT. Pembangkitan Jawa Bali (PJB) Jl. Harun Thohir Gresik, yang dilakukan pada bulan Januari 2012.

Universitas Gresik Fasilitas Produksi HESS

Pipa ø 20” 20”, Sch. 40, 8560m, APIAPI-5LX2, 3LPE

HESS

Gambar 3.1.1. Lokasi Penelitian


29


3.2

ALUR PENELITIAN

Mulai

Observasi

  

Pendahuluan

Identifikasi masalah Perumusan masalah Tujuan penelitian

Kajian Pustaka

Pengumpulan data

Perhitungan desain

Pengukuran di lapangan

Analisa penyebab masalah

Kesimpulan dan saran

Selesai

Gambar. 3.2.1 Alur Penelitian


30


3.3

31

JENIS PENELITIAN DAN PERMASALAHANNYA Penelitian ini dilakukan untuk mengetahui permasalahan yang terjadi

pada jalur pipa gas petroleum underground dan underwater

material API 5L X 52 (ø 20”, Sch 40, 8560m dengan lapisan coating 3LPE) yang diproteksi menggunakan sistim ICCP (Impession Current Catodik Protection). Jalur pipa dari Hess Indonesia Pangkah di Manyar sepanjang 8650 meter menuju ke Hess Metering unit yang berlokasi di PT. PJB di Gresik pada saat ini tegangan proteksi minimalnya (-0,85 Volt DC) dipoin akhir tidak tercapai, sehingga diperlukan pencarian penyebab masalah (troubleshooting). Sisitim ICCP ini telah beropersai dengan bagus sesuai desain selama lima tahun mulai Juni 2007 dan bekerja tanpa ada masalah yang berarti. Kemudian pada bulan Januari 2012 sewaktu dilakukan pengecekan rutin tiga bulanan, diketahui telah terjadi ganguan yang serius di sistim ICCP sehingga kejadian ini dilaporkan ke management perusahaan. Sesuai prosedur maka management perusahaan mengeluarkan Work Order (perintah kerja) untuk menindak lanjuti kasus tersebut. Masalah tersebut harus dilakukan pengecekan yang mendalam untuk mengetahui dimanakah terjadinya “SHORT” atau hubungan pendek apakah di pipa, Insulation Flange, atau penyebab lainnya yang mengakibatkan jalur pipa yang seharusnya terproteksi menjadi tidak terproteksi.



3.4

32

METODA TROUBLESHOOTING UNTUK PROTEKSI ANODA KORBAN Berikut ini adalah metoda yang dipakai untuk troubleshooting jika terjadi masalah pada proteksi pipa jenis Anoda Korban / Sacrificial Anode. Jika secara keseluruhan nilai proteksi pipa tiba-tiba berkurang signifikan jika dibandingkan dengan hasil pengukuran yang sebelumnya, investigasi yang lebih detil harus dilakukan. Kebanyakan masalah tersebut biasanya disebabkan oleh “SHORT” condition (terjadi hubung singkat) antara pipa bawah tanah yang diproteksi dengan material metal yang tidak diproteksi (termasuk dengan grounding bare copper yang ditanam). Kebanyakan dari kemungkinan yang terjadi adalah adanya kerusakan yang terjadi pada insulation flange kits. Hal ini karena adanya kerusakan pada insulating sleeve, hilang atau pemasangan yang salah pada insulation washer, atau terjadi kerusakan pada insulation gasket. Pengukuran harus dilakukan keseluruh Insulation Flange pada keadaan seperti dibawah ini: 1. Pengukuran dilakukan menggunakan portable DC Volt meter di kedua belah sisi flange. 2. Perbedaan tegangan (voltage) antara kedua sisi flange (yang diproteksi dan bagian yang tidak diproteksi) adalah mengindikasikan bagus tidaknya kondisi insulation flange. Insulation Flange dalam kondisi bagus jika perbedaan tegangannya minimal 150 milli Volt lebih negative jika dibandingkan dengan yang tidak diproteksi.



33

3. Pengukuran resistance (tahanan) juga harus dilakukan antara masingmasing baut dan antara kedua sisi flange. Insulating Washer dan Insulating Flange dinyatakan dalam kondisi bagus jika nilai bacaannya minimal 10 kilo Ohm. 4. Jika terjadi “short” (hubung singkat) pada insulating flange harus segera diadakan perbaikan, untuk mengembalikan sistim SACP bagus kembali seperti kondisi seperti semula.

Dikarenakan pada umumnya sistim proteksi katodik pipa bawah tanah adalah interkoneksi dengan anode bounding (termasuk juga bounding nya Test Station Box), dan dikarenakan semua grounding struktur juga interkoneksi dengan plant grounding system, maka jika terjadi “short” di salah satu Insulating Flange maka akan berdampak pada keseluruhan sistim SACP. Dengan demikian maka tidaklah mudah untuk mencari Insulating Flange manakah yang mengalami “short”. Pencarian masalah (troubleshooting) harus segera dilakukan jika terjadi hasil bacaan yang tidak normal.



3.5

34

METODA TROBLESHOOTING UNTUK PROTEKSI ICCP Berikut ini adalah metoda yang dipakai untuk troubleshooting jika terjadi masalah pada proteksi pipa jenis Impression Curent Cathodic Protection (ICCP) 1)

Jika ditemukan ada perubahan pembacaan yang signifikan di Panel ICCP (kenaikan yang besar pada Tegangan dan Arus DC atau penurunan yang besar pada Potensial Pipa). a)

Pertama check Panel ICCP nya.

b)

Buka pintu depan Panel ICCP.

c)

Menggunakan Multimeter portable ukur Tegangan AC Input, pastikan Tegangan AC Input normal (230V AC +/- 10%, 50Hz).

d)

Mengukur Tegangan DC antara Positive dan Negative terminal, pastikan bacaannya sesuai dengan Tegangan DC yang ada di Panel meter.

e)

Mengukur Arus DC menggunakan DC mili volt meter di Shunt Resistor (60mV = 60A), kemudian hitung dan pastikan hasil perhitungannya sama dengan yang ada di DC Amps Panel meter. Jika memungkinkan diukur juga menggunakan portable DC Clamp Meter sebagai pembanding hasil bacaannya. Jika terjadi perbedaan bacaan yang besar, hal ini berarti ada masalah dengan Digital Meter yang ada di Panel Meter, Digital Meter harus diganti dengan yang bagus.



2)

35

Check kondisi Fuse (sekering) untuk AC Input, DC Output dan Diode). Jika ada fuse yang putus maka Panel ICCP akan terganggu operasinya.

3)

Turn Off (matikan) Panel ICCP, dan kemudian ukur Tegangan di Terminal Negative menggunakan portable Cu/CuSO4 reference cell. Jika bacaan dari natural pipe potential menunjukkan (-0.5 ~ -0.7 Volts vs CSE), hal ini mengindikasikan bahwa Kabel utama Negative antara ICCP Panel dan Pipa tidak ada yang putus atau rusak. Perlu diketahui jika bacaanya sekitar (-0.1 ~ -0.3 Volts vs CSE), ini mengindikasikan bahwa Kabel utama Negative terjadi kerusakan atau putus karena bacaan tersebut adalah untuk natural potensal dari Cooper metal. Kemudian check kabel continuity menggunakan portable Ohm meter dan sambungan kabel yang panjang, hal ini unutk memastikan kabel putus atau tidak.

4)

Dalam kondisi Panel ICCP Off, ukur tahanan antara terminal pipa (negative), terminal anoda (positive) dengan terminal pentanahan (Grounding). Semua hasil bacaan tersebut haruslah mempunyai tahanan yang sangat tinggi (dalam kisaran Mega Ohm) hal ini untuk mengindikasikan tidak ada hubungan pendek (short) diantara komponen-komponen diatas. Jika dalam pengukuran tersebut ada ditemukan nilai tahanannya yang rendah (dalam kisaran Ohm) diantara pipa yang diproteksi dan pentanahan (grounding), hal ini mengindikasikan bahwa ada hubungan pendek (short) diantara pipa bawah tanah yang diproteksi (underground) dengan pipa / material



36

lainnya yang berada di atas tanah (uperground) / yang tidak diproteksi. 5)

Dalam hal yang seperti ini, harus diadakan pengecekan secara visual dan diukur semua tahanan Insulation Flange nya. Kemudian harus segera diperbaiki semua kondisi yang tahanannya rendah (short).

6)

Jika tidak disebabkan oleh adanya pekerjaan konstruksi baru (kususnya yang berhubungan dengan pekerjaan penggalian tanah atau ada pekerjaan modifikasi pipa), maka telah terjadi kerusakan kabel (bisa jadi kabel positive anode dan bounding antara pipa) tetapi hal seperti ini jarang sekali terjadi. Perlu diketahui sebenarnya hal ini bisa dilakukan dengan mengadakan pengecekan aliran arusnya menggunakan portable DC Clampmeter dijalur kabel tersebut atau di Shunt Resistor (yang terpasang di Positive / Negative Junction Box). Kalau terjadi kerusakan kabel hal ini diindikasikan oleh hasil bacaannya yaitu nol ampere (cek menggunakan As Built Drawing). Penggalian harus dilakukan untuk mengetahui kerusakan kabel yang terjadi dan juga untuk memperbaiki kabel di lokasi tersebut.

7)

Pembacaan yang tidak normal di Test Station Box (kebanyakan terlalu rendah dan tidak setabil) juga kemungkinannya disebabkan oleh rusaknya sambungan measurement kabel di lokasi pipa yang diproteksi (kabel terputus atau kabel tertarik disebabkan rusaknya sambungan cadweld). Untuk memastikan hal ini, cek kembali nilai potensialnya di dekat sambungan kabel tersebut.



8)

37

Gangguan yang bersifat sementara kadang-kadang juga disebabkan oleh pekerjaan pengelasan yang dilakukan didekat area pipa yang diproteksi. Pembacaan berfluktuasi (bisa jadi di Panel ICCP dan semua Test Station Box) dapat terjadi selama pekerjaan pengelasan berlangsung. Setelah pekerjaan pengelasan selesai maka sistim ICCP akan normal kembali, gangguan seperti hal tersebut tidak akan mengakibatkan kerusakan pada sistim ICCP. Perlu diketahui dan diperhatikan bahwa jangan penah menggunakan pipa yang dilengkapi proteksi katodik dipakai untuk menyambung grounding system dari mesin las.

9)

Diperlukan pengawasan sepesial jika ada pekerjaan pengelasan yang berlangsung pada pipa yang diproteksi katodik. Lebih baik Panel ICCP dimatikan sewaktu ada pekerjaan pengelasan pada pipa, hal ini untuk menghindari adanya pelepasan arus balik yang besar (reverse discharge current) yang dapat merusak komponen pada Panel ICCP.

Pencarian masalah (troubleshooting) harus dilakukan langsung (secepatnya) jika terjadi pembacaan yang tidak normal, meskipun sudah dilakukan penyesuaian pengaturan (adjustment) di Panel ICCP.



3.6

38

METODA PENGECEKAN INSULATION FLANGE Untuk memverifikasi performance dari insulation flange, hal ini dapat dilakukan dengan pengujian dengan metoda "resistor" yang diinjeksikan menggunakan arus DC yang konstan dan kemudian diukur voltage drop / penurunan tegangan DC diantara flange. Resistansi dapat dihitung dengan membagi tegangan drop dengan arus injeksi. Semakin tinggi nilai resistansi akan menunjukkan kinerja insulation flange masih bagus, dan sebaliknya semakin rendah nilai resistansi akan menunjukkan kinerja insulation flange adalah jelek.

Gambar 3.6.1. Gambar rangkaian pengetesan Insulation Flange.


39


Rangkaian listrik diatas dapat diformulasikan seperti dibawah ini: V I = ———————————— Rv + Rcp + Rf + Rp + Rcn Dimana I

= Aliran Arus didalam sirkuit

(Ampere)

 bervariasi

V

= Tegangan sumber dari battery

(Volt)

 konstan

Rv

= Resistance dari variable resisitor (Ohm/Ω)

 konstan

Rcp

= Resistance dari kabel positip

(Ohm/Ω)

 kecil/diabaikan

Rf

= Resistance dari Flange

(Ohm/Ω)

 bervariasi

Rp

= Resistance dari Pipa

(Ohm/Ω)

 kecil/diabaikan

Rcn

= Resistance dari kabel negatip

(Ohm/Ω)

 kecil/diabaikan

Dari rumus di atas,akan terlihat, fungsi dari Insulation Flange terlihat bagus jika flange resistensi (Rf) akan tinggi, dan karena itu arus yang mengalir akan menajdi kecil. Dan sebaliknya, jika kinerja flange rendah, resistansi flange juga akan rendah sehingga aliran arus menjadi tinggi. Metode di atas diambil berdasarkan Standar NACE

RP 0200-2000,

Standard Recommended Practice Steel-Cased Pipeline Practices, Appendix-B.2 Internal Resistance Test (Attachment-4). Aslinya, metode ini diambil untuk pengujian setiap ada "short" kondisi antara pipa bawah tanah dan baja casing di perlintasan jalan. Hal ini direkomendasikan jika hasil perhitungan kurang dari 0,01 Ω (= 10 milli Ω), casing dan pipa dianggap sebagai kondisi "short". Kriteria yang sama akan digunakan dalam permasalahan ini.



40

Perlu adanya tambahan pengukuran voltage drop dari pipa (seperti Current Span Metode) akan diambil untuk menentukan arah arus yang mengalir, yaitu arus melalui flange atau tidak melalui flange. Oleh karena itu, penyebab "short" dapat dikonfirmasikan. Skematik dari pengetesan Insulation Flange dapat dilakukan seperti digambarkan di bawah ini:

Gambar 3.6.2. Gambar sekema pengetesan Insulation Flange.

Langkah-langkah pengetesan dilakukan sebagai berikut: 1.

Pertama, sebelum injeksi arus dilakukan, mengukur Tegangan Drop pipa antara setiap titik dengan menggunakan DC Millivoltmeter. Dalam setiap pengukuran, kabel tes positif harus dihubungkan ke titik pertama dan kabel tes negatif harus dihubungkan ke titik yang kedua (misalnya VA-B,



41

kabel tes positif untuk titik A dan kabel tes negatif ke titik B). Oleh karena itu arah arus dapat didefinisikan dengan baik positive (+) ke negative (-) 2.

Ukur potensial pipa alami ke potensial tanah (tidak ada arus yang diinjeksi) dengan menggunakan portable Cu/CuSO4 sel referensi dan DC meter volt di Point A, B, C, D, E, F dan G. Dalam kesemua pengukuran, kabel tes negatif harus dihubungkan ke portable Cu/CuSO4 referensi sel, sedangkan kabel tes positif adalah untuk mengukur pada pipa.

3.

Baterai 12Vdc dirakit dengan variabel resistor dan kabel tes seperti gambar di atas. Sisi negatif terhubung ke terminal di Test Station Box 164-CPTB-109 (pipa bawah tanah), dan sisi positif terhubung ke titik negative (- A) pipa atas tanah.

4.

Mengukur arus yang mengalir pada kabel positif dan negatif dengan menggunakan DC Clampmeter.

5.

Ukur tegangan drop antara flange (VA-B) dengan menggunakan DC Milivoltmeter. Resistance flange dapat dihitung dengan membagi Tegangan Drop (VA-B) dengan arus yang mengalirkan (I).

6.

Ukur tegangan drop (VC-D, VC-E, dan VF-G) untuk mengidentifikasi arah arus pada pipa. Jika tegangan drop dihasilkan dari titik C ke titik E dan tidak ada tegangan drop yang ada dari titik F ke titik G, maka tentunya arus telah melewati melalui flange dan tidak melalui struktur metalik bawah tanah lainnya, sesuai diduga sebelumnya. Namun jika tegangan drop berasal dari antara titik F ke titik G dan tidak ada tegangan drop yang ada antara titik C ke titik E, maka dapat dipastikan arus



42

mengalir melalui struktur logam asing bawah tanah, bukan melalui flange yang dicurigai. Besarnya penurunan tegangan pipa harus kira-kira sesuai perhitungan (Pipa Diameter luar 20 ", Tebal pipa 0,469", tegangan drop pipa sekitar 0,010 mV / m panjang dengan arus yang mengalir 1 Amps). 7.

Mengukur potensi pipa dengan menggunakan portable Cu/CuSO4 referensi sel dan DC volt meter di Point A, B, C, D, E, dan G. Nilai yang terukur harus sesuai dengan tegangan drop yang diukur melalui flange.

8.

Mengubah koneksi baterai dengan sisi positif terhubung ke titik - B (pipa bawah tanah).

9.

Ulangi langkah pengukuran 4 - 7 untuk memeriksa apakah pengukuran sebelumnya sudah benar.

10. Mengubah koneksi baterai dengan sisi positif ke masing-masing baut dan kemudia mengukur arus dengan menggunakan DC Clampmeter. Jika ada arus dapat mengalir, itu berarti bahwa baut short ke flange (baik karena sleeve atau washer). Dan ukur sebaliknya, jika tidak ada arus sama sekali, itu berarti insulation sleeve dan washer dalam kondisi bagus (tidak short sama sekali). 11. Sebagai perbandingan, tes serupa dilakukan untuk Insulation Flange di Hess Metering Area (IF-5). Insulation Flange telah dikonfirmasi sebagai "tidak short", karena dapat memberikan tegangan yang berbeda signifikan dan resistance antara bawah tanah dan sisi atas tanah.

Pengujian yang lainnya telah dilakukan dengan menggunakan sistim injeksi ICCP yang sudah terpasang dari plant Hess di Manyar, dengan



43

menghubungkan kembali kabel untuk bagian pipa ini di Junction Box 164CPJB-104. Tes ini akan menunjukkan secara singkat, yang mengarah insulation flange itu bermasalah. Normalnya insulation flange dapat dinyatakan bagus jika terdapat minimal 100 mV tegangan yang berbeda antara sisi yang dilindungi (bawah tanah, lebih negatif) dan sisi tidak dilindungi (di atas tanah, kurang negatif), sesuai yang direkomendasikan oleh ISO Standard 15589-1 Petroleum and Natural Gas Industries-Cathodic Protection of Pipeline transportation systems- Part 1: On-Land Pipelines, Annex-A, Point A.3.2. Nilai yang sama juga direkomendasikan oleh NACE Standard RP 0200-2000, Standard Recommended Practice Steel-Cased Pipeline Practices, Appendix-B.1 Potential Survey (Attachment-4). Dalam beberapa kasus, jika ada kerugian arus melalui struktur lain logam atau sistem grounding, juga dapat dideteksi. Potensial dari struktur logam yang kontak dengan pipa yang dilindungi akan bergeser lebih negatif sesuai dengan pipa itu sendiri. Arus yang tinggi harus diinjeksikan (dan rugi), pergeseran potensial yang lebih besar ke struktur yang kontak dengan metalik. Aliran arus lainnya yang melalui kabel grounding juga dapat diukur pada setiap sambungan kabel grounding. Arah aliran arus harus menuju "titik short" dan kembali ke Panel ICCP.


44


3.7 VARIABEL PENELITIAN Luas area yang akan diproteksi

(m²)

Arus proteksi yang diperlukan

(Amper)

Jumlah Anode yang diperlukan

(Set)

Tahanan Pentanahan / Groundbed

(.cm)

Tahanan Kabel / Cable resistance

()

Rugi tegangan kabel / Cable voltage drop

(Volt)

Tegangan yang diperlukan untuk Rectifier

(Volt)

Desain kapasitas Rectifier

(Volt/Amper)

Distribusi potensial / Attenuation calculation Diameter pipa

20”

Jenis isolasi

3LPE

Panjang pipa

8400 meter

Ketebalan pipa

11,9 mm

Kedalaman pipa dalam tanah

-3 meter



BAB IV ANALISIS PEMBAHASAN MASALAH

4.1

PEMBAHASAN UMUM Perlu diketahui bahwa sistim ICCP (Impression Current Cathodic Protection) untuk jalur pipa Gas Petroleum (ø 20”, Sch. 40, 8560m dengan material API 5L X 52 yang dilapisi coating 3LPE) dari Hess Indonesia Pangkah di Manyar menuju ke Hess Metering unit yang berlokasi di area PT. PJB di Gresik, pada saat ini tegangan proteksi minimalnya (-0,85 Volt DC) dipoin akhir tidak tercapai. Semua hasil pengecekan yang telah dilakukan pada bulan Januari 2012, diindikasikan adanya Insulating Flange (IF-6) di point akhir PJB area telah terjadi hubung singkat “short” sebagai penyebab utama. Penelitian ini pada dasarnya untuk memastikan penyebab “short” tersebut berasal dari Insulating Flange (IF-6) di area PJB atau mungkin disebabakn oleh faktor yang lainnya (seperti: terjadi kontak dengan struktur metal bawah tanah yang lainnya), sebagai dasar metoda perbaikan yang akan dilakukan sesuai dengan temuan sumber masalahnya.


45

46


4.2

PERHITUNGAN DESAIN PROTEKSI KATODIK (ICCP)

A. Area yang akan diproteksi Area yang akan diproteksi dapat dikalkulasikan sebagai berikut: A=π x D x L x Cb

(Underground pipe line)

Dimana: A = Area yang akan diproteksi D = Diameter pipa luar L = Panjang pipa Cb = Estimasi Final Coating breakdown

(m²) (m) (m) (5%)

A = π x 0,508 x 8400 x 5% = 670,29 m²

B. Arus proteksi yang diperlukan Arus yang diperlukan untuk memproteksi pipa dapat dikalkulasikan sebagai

berikut:

Ip = A x Cd Cd = Cd30 + Cd30 x (Tp – 30) x i/10

Dimana: Ip = Arus proteksi yang diperlukan

(Amper)

A = Area yang akan diproteksi

(m²)

Cd30 = Bare steel current density di 30°C

(20mA/ m²)

i = Increment bare steel current density di temp. >30°C (25% / 10C) Tp = Rata-rata temperature di jalur pipa

(°C)

Cd = Bare steel current density di Tp°C

(mA/ m²)


47


Hasil perhitungannya adlah sebagai berikut: Cd = Cd30 + Cd30 x (Tp – 30) x i/10 = 0.030 + 0.030 x 1 x 1 = 0.060 mA/ m² Ip = A x Cd = 670.29 x 0.060 = 40.22 Amper

C. Jumlah Anode yang diperlukan Jumlah Anode yang diperlukan berdasarkan total arus proteksi yang diperlukan dan desain keluaran arus individu dari setiap Anode, dapat di formulakan sebagai berikut: N = I x SF / Ia Dimana: N = Jumlah Anode ynag diperlukan I = Total arus proteksi yang diperlukan SF = Safety Factor Ia = Desain keluaran arus dari setiap Anode

Dan perhitungannya adalah sebagai berikut: N = I x SF / Ia = 41.35 x 1.25 / 5 = 10.34 = Dibulatkan menjadi 12 buah Anode


(Buah) (Amper) (1.25) (5 Amper)

48


D. Tahanan Pentanahan / (Groundbed Resistance) Anoda groundbed telah direncanakan untuk pemasangan secara berjejer (parallel) secara tegak lurus (vertical). Tahanan pentanahan pada Groundbed yang dipasang berjejer vertical dapat dikalkulasi menggunakan formula sebagai berikut: ρ 8xL 2xL Ra = ——{ In (——) – 1 + (——) In (0.656N) } (parallel shallow vertical) 2 π NL D S Dimana: R = Groundbed/Anode ke tahanan tanah a = Tahanan tanah (dikedalaman -3.0) L = Panjang dari Anode D = Diameter dari Anode N = Jumlah Anode S = Jarak diantara Anode

() (500-cm) (152,4 cm) (20 cm) (12 buah) (300 cm)

Perhitungannya adalah sebagai berikut: 500 8x152.4 2x152.4 Ra = ——————{ In (————) – 1 + (————) In (0.656x12) } 2xπx12x152.4 20 300 = 0.227 

E. Tahanan Kabel (Cable resistance) Tahanan kabel harus dikalkulasi menggunakan formula sebagai berikut: Rcn = pcn x Ln Dimana: Rcn = Tahanan kabel Kontrol () pcn = Tahanan kabel Konduktor (/m) Ln = Panjang Kabel (m) n = n1 untuk kabel dari Rectifier ke pipe line (Main Negative) p1 untuk kabel dari Rectifier ke Anode Junction Box (Main Positive) p2 untuk kabel dari Anode Junction Box ke Anode (Branch Positive)


49


Berdasarkan kapasitas arus dari pada kabel, maka rangkaian tersebut dapat didiskripsikan sebagai berikut: Kabel untuk Rectifier (N), Rectifier (P) dan Positive Junction Box menggunakan ukuran kabel #4 (AWG), tahanan linier 0.833 (C/km), kapasitas arus dalam tanah 85Amper dan desain maksimum kabel 41.35Amper F. Rugi tegangan kabel (Cable voltage drop) Rugi tegangan kabel dihitung berdasarkan resistansi kabel dan desain dari arus yang mengalir melalui kabel tersebut dapat dihitung sebagai berikut: Vc = Rc x Ic Dimana: Vc = Kabel voltage drop Rc = Resistansi kabel Ic = Desain arus yang mengalir (Amper)

(Volt) ()

Hasil kalkulasi resistansi kabel dan tegangan drop dapat dihitung sebagai berikut: Vc = Rc x Ic = 0.0008 x 41.35 = 0.033 (/m) G. Tegangan yang diperlukan untuk Rectifier Tegangan DC yang diperlukan untuk panel Rectifier dapat dihitung sebagai berikut: V = (Ia x Ra) + Vc + Vb Dimana: V = Tegangan DC Rectifier yang diperlukan Ia = Arus Groundbed Anode


(Volt) (Amper)

50


Ra = Resistant Groundbed Anode Vc = Total voltage drop kabel Vb = Tegangan balik Anode

() (Volt) (2.0 volt)

Dan hasil perhitungannya sebagai berikut: V = (Ia x Ra) + Vc + Vb = (41.35 x 0.227) + 6.84 + 2.0 = 18.20 volt

H. Desain kapasitas Rectifier Desain tegangan DC dan kapasitas arus untuk panel rectifier dapat dikalkulasikan sebagai berikut: VTR = V / UTR

dan

ITR = I / UTR

Dimana: VTR = Desain dari kapasitas tegangan DC Transformer ITR = Desain dari kapasitas arus DC Transformer V = Tegangan DC Rectifier yang dibutuhkan I = Arus DC Rectifier yang dibutuhkan UTR = Faktor Utilisasi Transformer

Hasil perhitungannya sebagai berikut: VTR = V / UTR = 18.20 / 0.80

=> 22.75 dibulatkan menjadi 45 volt

ITR = I / UTR = 40.22 / 0.80 => 50.275 dibulatkan menjadi 60 Amper


(Volt) (Amper) (Volt) (Amper) (0.80)

51


I. Distribusi potensial (Attenuation calculation) Perhitungan distribusi dari potensial pipa (attenuation) dapat diselesaikan menggunakan formula sebagai berikut:

1) Resistant Pipa

ρp r = ———————— π x tp x (ODp – tp) Dimana: r = resistant pipa ρp = resistant pipa linier tp = minimum ketebalan pipa ODp = diameter luar pipa

(Ω.mˉ1) (0.18 x 10ˉ6 Ω.m) (0.00635 m) (0.5080 m)

2) Coating Conductance π x ODp g = ————— ώ Dimana : r = pipe resistance pp = linier pipe resistance tp = minimum pipe wall tickness ODp = pipe outside diameter

(Ω.mˉ1) (0.18 x 10ˉ6 Ω.m) (0.00635 m) (0.5080 m)

3) Attenuation Konstan ά=√rxg Dimana: ά = attenuation constant r = pipe resistance g = coating conductance


(mˉ1) (Ω.mˉ1) (Ωˉ1.mˉ1)

52


4) Karakteristik resisitant pipa rp = √ r/g Dimana: rp = pipe characteristic resistance r = pipe resistance g = coating conductance

(Ω) (Ω.mˉ1) (Ωˉ1.mˉ1)

5) Shifting potensial pipa En – Ea ——— = cosh (ά x Lp) En – Eb Dimana: En = pipe’s potensial natural Ea = pipe’s natural nearest to groundbed Eb = pipe’s potential at end point ά = attenuation constant Lp = pipe’s length

(-0.6 Volt, assumed) (-2.0 Volt, maximum) (Volt) (m-1) (8560 m)

Batasannya:  Ea ≥ -2.00 V vs Cu/CuSO4 (pipe’s potential rearest to groundbed/ Drainage point 

Ea ≤ -0.85 V Cu/Cu SO4 (pipe’s potential at end point)



53

4.3 HASIL PENGECEKAN YANG TELAH DILAKUKAN Berdasarkan dari hasil pengecekan yang dilakukan pada Januari 2012, lihat lampiran pengukuran lapangan (Lampiran 1, 2 & 3) Sudah sangat jelas bahwa ø 20” pipa bawah tanah Gas Petroleum dari Hess Metering Unit yang menuju ke Tie-In point di PT. PJB Gresik sepanjang 160 meter telah terjadi "electrically short" (arus listrik hubung singkat) dengan struktur lain yang tidak dilindungi, sehingga terjadi kebocoran arus +/- 12 ~ 14 ampere pada sistim ICCP dan menyebabkan pipa secara keseluruhan menjadi tidak terlindungi secara memadai. Dengan demikian kebocoran arus saat ini sepertinya tidak hanya disebabkan oleh kerusakan isolasi kabel atau isolasi coating lapisan pipa, tetapi hal ini disebabkan oleh electrically short (arus listrik hubung singkat) yang dapat menyerap arus yang cukup besar pada sistim ICCP. Untuk mengetahui sumber masalah yang sesungguhnya, maka semua komponen yang berkaitan dengan jalur pipa harus diperiksa dan dianalisa. Di bawah ini adalah ringkasan dari hasil cek sebelumnya yang telah dilakukan oleh Hess Electrical Department pada bulan Januari 2012: 1.

Kabel dari Junction Box 164-CPJB-104 ke Pipa bawah tanah di Hess Metering Unit dinyatakan bagus. Dari hasil pengukuran tidak ada kondisi yang berbeda ketika kabel dilepas dan dihubungkan kembali.

2.

Kabel dari Test Box 164-CPTB-109 ke Pipa Bawah Tanah di daerah PJB dinyatakan bagus. Dari hasil pengukuran tidak ada kondisi yang berbeda ketika kabel dilepas dan dihubungkan kembali.



54

3. Insulation Flange Kits (insulating gasket, insulating sleeve dan insulating washer) di sisi Hess Metering Unit (IF-5) dinyatakan bagus. Hal ini ditandai dengan perbedaan potensial yang cukup jelas dan resistansi yang cukup tinggi antara kedua sisi flange (sisi bawah tanah dan atas tanah). 4.

Terjadi kebocoran arus sebesar +/- 12 ~ 14 ampere pada sistim IF-6 hal ini ditandai dengan perbedaan potensial dan resistansi diantara flange ke flange pada IF-6 adalah sangat kecil, masing-masing hanya 20 mili Volt dan 0,09 Ω. Angka-angka ini hanya mungkin terjadi melalui kontak logam langsung. Ini adalah alasan untuk membuat flange ini sebagai tersangka utama penyebab "short".

5.

Insulation Sleeve dan Insulation Washer di PJB Tie-In (IF-6) dinyatakan bagus. Hal ini ditandai dengan resistensi yang cukup tinggi antara masing-masing baut ke flange (kedua sisi). Nilai terkecil masih dalam kisaran kΩ (kilo ohm).

6.

Kemungkinan lain yang tersisa, yaitu terhubung ke struktur metalik terdekat bawah tanah, kemudian diperiksa dengan mengukur resistansi antara flange di IF-6 (Kedua belah pihak Underground dan Aboveground) ke struktur terdekat metalik bawah tanah (Pipa Pemadam Kebakaran / Hydrant, kabel grounding). Semua hasil pengukuran menunjukkan nilai resistensi yang kecil yaitu bervariasi 10 - 30 Ω, tetapi masih jauh lebih tinggi dari resistensi Flange ke Flange di IF-6 yang hanya (0,09 Ω). Secara teknis, lokasi "short" akan ditunjukkan



55

oleh nilai resistansi terkecil. Jadi, kemungkinan ini (short ke struktur logam asing bawah tanah) kecil, tetapi masih mungkin.

Semua hasil pemeriksaan di atas hanya tersisa dua kemungkinan penyebab yang tersisa untuk masalah “short” ini, melalui Flange Gasket atau melalui struktur (terdekat) benda asing bawah tanah.

Gambar 4.3.1. Gambar masalah “short” yang terjadi di PJB Tie-In area



56

4.4 RINGKASAN HASIL PENGECEKAN Tabulasi data hasil pengecekan ada di Lampiran-1. Kesimpulannya dapat diambil dan diformulasikan seperti dibawah ini: 1. Masalah “short” di daerah PJB Tie-In disebabkan oleh "rendahnya kinerja Insulating Flange" di IF-6. Hal ini ditunjukkan dengan nilai resistansi yang sangat kecil yang dihasilkan dari pengujian, yaitu ± 0,09 Ω, kurang dari yang direkomendasikan oleh Standar (> 10 Ω). Sebagai perbandingan, IF-5 (Hess Metering unit ke PJB) memiliki nilai resistansi yang jauh lebih tinggi sekitar 96 milli Ω (> 10 Ω). Karena semua Insulating Sleeve dan Washer telah dikonfirmasi bagus, tidak ada short antara pipa 20” yang dilindungi dengan struktur terdekat logam asing dibawah tanah, maka satu-satunya kemungkinan adalah Insultion Flange. 2. Terus terang kami tidak bisa menentukan model kegagalan Insulation Flange di (IF-6). Beberapa kemungkinan di bawah ini dapat,terjadi: a)

Gasket yang terpasang saat ini adalah dengan model seperti Envelope Gasket tipe-F (tanpa lubang baut), jika posisi gasket tidak center, ada kemungkinan akan memberikan celah yang tidak simetris antara permukaan flange pada bagian tengah, dan karena itu tekanan yang diterima oleh gasket itu sendiri bisa menjadi tidak merata. Jika torsi kekencangan cukup tinggi, maka beberapa bagian lemah pada gasket bisa terjadi kerusakan (misalnya bagian yang bercelah), dan akhirnya terjadi short antara kedua permukaan flange.


57


b)

Isolasi dari jenis gasket yang terpasang ini adalah “thin layer PTFE envelope” (jenis gasket yang tipis) pada kedua permukaan gasket, sementara filler nya terlihat seperti bukan bahan yang berkekuatan dielektrik tinggi (terlihat seperti sebagai bahan asbes?). Jika hal ini terjadi maka material yang mengandung cairan dapat terserap oleh filler yang terbuat dari bahan asbes tersebut, dan karena itu bisa terjadi short antara kedua sisi flange.

c)

Beberapa kotoran / puing-puing bisa terjebak pada celah anulus flange (di dalam / luar gasket isolasi). Apapun jenis kegagalan, itu telah menghasilkan kinerja Flange Isolasi menjadi rendah, dan karena itu gagal untuk memberikan isolasi untuk sistem proteksi katodik.

3. Insulation Flange IF-4 (Pipa dari plant Hess) juga menunjukkan masalah. Potensi pipa atas tanah (di dalam metering unit) telah menjadi lebih negatif, -0,965 Volt Vs Cu/CuSO4, seolah-olah itu juga dilindungi. Perbandingan dengan data sebelumnya pada 13 November 2008 adalah sebagai berikut:

Potential Pipe U/G vs Cu/CuSO4 (Volt) Potential Pipe A/G vs Cu/CuSO4 (Volt) Potential Difference (mVolt) Resistance (Ω)

13-11-2008 -1.225

5-1-2012 -1.160

Notes Decrease

-0.590

-0.965

Increase

635 6.35 M

195 190 k

Decrease Decrease



58

Ini berarti bahwa beberapa saat ICCP terjadi kebocoran flange melalui isolasi dan membuat semua struktur metering menjadi lebih negatif (nilai potensial hampir sama juga diukur pada grounding lug dekat IF-5). Masalah ini bisa disebabkan oleh kekurangan satu insulation sleeve (lihat Gambar-6-7, Lampiran-3) atau telah terjadi degradasi kinerja isolasi dari gasket. Sebagai dampak dari kebocoran ini, potensial perlindungan pipa secara keseluruhan dari plant Hess ke Metering unit sedikit menurun, sesuai tabulasi di atas.



59

Berikut ini gambar ilustrasi dari keadan sistim ICCP untuk mempermudah pembacaan parameter dari keaadaan yang terjadi.

Gambar 4.4.1 Gambar ICCP dalam keadaan Normal

Gambar 4.4.2 Gambar ICCP dalam keadaan IF-6 “SHORT”


60


4.5 BIAYA YANG DIBUTUHKAN Berdasarkan perhitungan biaya penggantian Isulation Gasket di (IF-6) dan kehilangan produksi selama 8 jam dapat dikalkulasikan sebagai berikut: Biaya Material & Man Power Biaya material Insulation Flange kit

: Rp.

15,000,000.-

Biaya pekerja (Man power)

: Rp.

7,500,000.-

Biaya Nitrogen & Pemadam kebakaran : Rp.

10,000,000.- + 27,500,000.-

Kehilangan produksi Gas ($2,38/MMBTU)

: 16 MMSCF : Rp.

380,080,000.-

Crude Oil ($100/bbls): 3,660 Bbls

: Rp.

3,294,000,000.-

LPG ($1,000/Ton): 122 Tons

: Rp.

1, 098,000,000.- + 4,772,080,000.-

Grand total biaya

: Rp.

4,799,580,000.-

4.6 CATATAN DARI BP. MIGAS Setelah dihitung biaya untuk penggantian Flange Isolasi di IF-6 dan biaya pekerja sekitar Rp. 27.500.000,- tetapi dalam pekerjaan tersebut juga terjadi kehilangan produksi yang tidak sedikit yaitu sekitar 5 milyar rupiar. Karena sesuatu hal dan lain-lain BP Migas selaku wakil pemerintah tidak mengijinkan pekerjaan tersebut diatas dan harus segera dicarikan solusi terbaik tanpa mematikan suplai petroleum gas ke PJB. Berdasarkan pertimbangan tersebut diperlukan kajian yang mendalam untuk mengembalikan sistem proteksi katodik berfungsi normal kembali sesuai dengan desain dan standard operasi Hess.



BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

5.1

KESIMPULAN HASIL PENGECEKAN Berdasarkan tabulasi data hasil pengecekan yang ada di Bab. IV Lampiran-1. Kesimpulannya dapat diambil dan diformulasikan seperti dibawah ini: 1. Desain dari Impression Current Cathodic Protection (ICCP) yang terpasang telah sesuai dengan standard proteksi yang dipakai sebagai acuan proteksi Katodik di Hess Indonesia Pangkah Ltd, bahkan telah dinaikkan ke 125% dari hasil perhitungan desain. 2. Masalah “short” di daerah PJB Tie-In disebabkan oleh "rendahnya kinerja Insulating Flange" di IF-6. Hal ini ditunjukkan dengan nilai arus yang melewati IF-6 (hasil pengujian) sebesar +/- 12 ~ 14 ampere dan resistansi yang sangat kecil yang dihasilkan dari pengujian, yaitu ± 0,09 Ω, kurang dari yang direkomendasikan oleh Standar (> 10 Ω). Sebagai perbandingan, IF-5 (Hess Metering unit ke PJB) memiliki nilai resistansi yang jauh lebih tinggi sekitar 96 Ω (> 10 Ω). Karena semua Insulating Sleeve dan Washer telah dikonfirmasi bagus, tidak ada short antara pipa ø 20” yang dilindungi dengan struktur terdekat logam asing dibawah tanah, maka satu-satunya kemungkinan adalah Insultion Flange.

Arus yang melewati IF-6,

V I = —— R

1,2  —— 0,09


 13,33 ampere

61


5.2

62

SARAN-SARAN 1. Untuk segera melepas jamper kabel di Junction Box 164-CPJB-04 untuk memisahkan antara pipa unit-1 (sepanjang 8400m yang masih terproyeksi dengan bagus) dengan pipa unit-2 (sepanjang 160m yang terjadi kebocoran arus ke PJB) 2. Masalah yang disebabkan oleh rendahnya kinerja Insulating Gasket di IF6 (Tie-in PJB) harus diperbaiki dengan mengganti Insulating Gasket yang rusak. Bahan material dari insulating gasket yang baru harus full face type E (dengan lubang baut), sehingga posisi gasket akan tetap dan simetris. Bahan material gasket haruslah berkekuatan dielektrik tinggi (high dielectric strength), berkekuatan tekan tinggi (high compressive strength), dan penyerapan air rendah (low water absorption), sehingga tidak mudah terjadi kerusakan atau kegagalan. 3. Jika perbaikan / penggantian insulation kit flange tidak dapat dilakukan dalam waktu singkat (dalam beberapa bulan berikutnya), misalnya jadwal perbaikan mungkin harus menunggu beberapa tahun / dan tidak ada kepastian, maka Sistem Proteksi Katodik yang bersifat sementara (Temporary Sacrificial Anode) khusus untuk pipa dari Hess Metering Unit ke Tie-in di PJB bisa menjadi alternatif kedua harus segera diambil, meskipun itu tidak akan cukup efektif. Percobaan yang telah dilakukan dengan menginjeksikan arus dari Hess plant ICCP System, saat ini 1,8 Ampere mengalir ke bagian pipa, dan hanya sedikit meningkatkan tingkat pipa potensial menjadi -0,812 V pada Metering unit (penurunan hanya -33 mV) dan -0,785 V pada PJB Tie-in (penurunan hanya -14 mV). Sebagai



63

perbandingan, selama komisioning itu hanya perlu 60 mA untuk membuat potensi pipa mencapai -1,164 mV vs Cu/CUSO4. Kondisi ini dimungkinkan pada PJB Tie-In point ø 20 "pipa gas memiliki koneksi ke jaringan beberapa pipa underground (misalnya Kodeco, Pertamina, InPlant Piping, dll). Jadi arus injeksi apapun saat ini yang disuplay untuk pipa Hess ø 20" petroleum gas akan diserap oleh semua pipa underground yang lainnya di PJB. Dengan kata lain, akan membutuhkan arus yang cukup tinggi hanya untuk melindungi sebagian jalur pipa ø 20" dari Hess Metering unit ke PJB Tie-In (sekitar 160 meter). Secara kasar, hanya untuk meningkatkan tingkat perlindungan pipa memenuhi kriteria proteksi katodik (-0.85 Volt vs Cu/CuSO4), harus diperlukan arus dc sekitar 12-15 Amps. Jika menggunakan anoda korban / sacrificial anode (package magnesium anode), akan membutuhkan sekitar 15 buah Magnesium Anoda Standard Potential dengan ukuran 32 lbs (magnesium berat bersih 14,5 kg), dipasang dalam resistivitas tanah yang rendah (misalnya di samping area parkir mobil Metering unit, resistivitas tanah adalah sekitar 200 Ω.cm pada kedalaman-2m), tetapi life time nya bisa menjadi hanya sekitar satu

sampai dua tahun saja. Jika menggunakan temporary

Impression Current Cayhodic Protection, akan membutuhkan sekitar 5 buah MMO Anoda 2.5/100 cm dikemas dalam tabung yang dilengkapi dengan celah udara (coke breeze) dan panel Transformer Rectifier yang berukuran kecil (misalnya DC 30V-20A, portabel, indoor). Secara teoritis, waktu hidup ICCP anoda bisa 20 tahun.



64

Meskipun kondisi operasi Panel CPTR di area Hess plant masih mungkin untuk ditingkatkan (Kapasitas output DC 45V-60A, kondisi operasi saat ini adalah sekitar 6V-8A), tetapi tidak direkomendasikan untuk meningkatkan arus yang tersedia hanyalah untuk membuat tingkat perlindungan yang cukup pada pipa di sisi area Metering unit ke Tie-in PJB. Hal ini dapat menyebabkan kondisi pipa menjadi over protected (proteksi yang berlebihan) yang mengakibatkan (potensial pipa terlalu negatif) pada daerah Hess plant, sehingga akan mengeluarkan gas hygrogen yang dapat menyebabkan embrittlement / getas dari baja.dan sesungguhnya kondisi seperti ini juga tidak dapat memprediksi proteksi secara keseluruhan . Seberapa banyak arus mengalir ke daerah PJB adalah kondisi yang tidak pasti, karena dapat juga terjadi kenaikan di masa depan. Kondisi ini akan berbahaya bagi pipa gas petroleum itu sendiri, seperti di sepanjang jalur pipa adalah lingkungan yang sangat korosif (air laut dan resistivitas tanah yang rendah). Jadi, jika sistem temporary Sacrificial Anode akan digunakan, maka area ini harus dipisahkan dari sistem ICCP utama dari Hess plant. Saran kami untuk perlindungan sementara menggunakan Sacrificial Anode haruslah dipertimbangkan bahwa solusi ini hanya bersifat untuk sementara dikarenakan solusi yang tepat (memperbaiki / mengganti insulation flange kit) tidak dapat dilakukan dalam waktu dekat. Jika dipasang temporary Sacrificial Anode juga bertujuan hanya untuk mendapatkan tingkat perlindungan yang minimum. Desain dari sistem temporary Sacrificial Anode juga diperlukan beberapa kali percobaan (pengetesan arus yang



65

dibutuhkan, pengetesan soil resistivity) untuk perhitungan secara detail dan desain yang tepat sebelum diimplementasikan.

4. Jika ada kesempatan, insulation flange kit dari Hess plant ke Merering di area Metering unit (IF-4) juga perlu perbaikan / penggantian. Secara kelistrikan, telah terjadi kebocoran, sehingga potensial dari semua struktur pada Metering unit menjadi lebih negatif (terlindungi). Hal pertama yang harus dilakukan adalah memasang insulation sleeve untuk satu baut yang terpasang tanpa insulation sleeve. Jika masih tetap tidak dapat meningkatkan kinerja Insulation Gasket (mudah diukur oleh kenaikan perbedaan tegangan dan resistansi antara flanges), jika diperlukan tindakan lebih lanjut adalah mengganti Insulation Gasket tersebut. Namun, jika secara teknis / komersial itu tidak dapat dilakukan (misalnya terlalu rumit, terlalu mahal, terlalu berisiko, perlu waktu kerja terlalu lama, perlu membuang volume gas terlalu banyak, dll untuk mengganti Insulation Gasket), maka kita masih dapat menggunakan sistem proteksi yang ada. Kondisi permasalahan bisa menjadi tidak terlalu buruk, dibandingkan dengan kebocoran / short di Tie-in PJB area (IF-6). Bisa jadi karena sistem grounding untuk Metering unit adalah lokal (tidak terhubung ke PJB plant) dan juga metallic stucture, terutama yang kontak ke tanah juga tidak banyak. Sesuai data yang diukur, tingkat proteksi pada pipa gas petroleum masih dapat diterima meskipun terjadi beberapa arus kebocoran ke Metering structure. Jadi, pekerjaan untuk penggantian Insulation Gasket adalah dianjurkan tetapi tidak wajib.



66

5. Jika bahan pengisi dari Insulating Gasket (IF-4, IF-5 dan IF-6) memiliki sifat penyerapan air yang tinggi (misalnya asbes), maka perlu diadakan pengisolasian pada anulus dari flange untuk menutupi celah di flange tersebut, terutama pada bagian atas yang bisa kemasukan oleh air hujan, tetapi membiarkan bagian bawah tetap terbuka untuk menghindari air terperangkap di dalam anulus. Namun jika bahan pengisi (atau paking) bahan sudah memiliki sifat penyerapan air yang rendah (misalnya phenolic, epoxy glass, yang biasanya digunakan untuk insulation gasket), maka tidak perlu menutup celah flange, dan lebih baik untuk melepas isolasi penutup tersebut, untuk meyakinkan tidak ada air yang terperangkap di dalam celah flange. 6. Sejalan dengan rekomendasi dari BP MIGAS selaku wakil pemerintah tidak mengijinkan pekerjaan penggantian Insulation Flange, karena akan berdampak yang besar, maka harus segera dicarikan solusi terbaik tanpa harus mematikan suplai petroleum gas ke PJB. Untuk mengembalikan sistem proteksi katodik berfungsi normal kembali sesuai dengan desain dan standard operasi Hess, maka langkah-langkah dibawah ini bisa dipakai untuk referensi: a) Segera dipasang temporary Sacrificial Anode sesuai Rekomendasi No. 2. Berdasarkan kalkulasi untuk pemasangan temporary Sacrificial Anode pada pipa 20” dengan panjang 160 meter yang dilapisi isolasi 3LPE dengan desain hanya untuk satu sampai dua tahun saja, maka yang dibutuhkan biaya sekitar Rp. 150,000,000.-



67

b) Setelah temporary Sacrificial Anode terpasang, lakukan pengecekan dan pencatatan secara rutin setiap satu bulan sekali untuk mendapatkan data yang lengkap. Berdasarkan hasil pengecekan tersebut maka dibuat kesimpulan seberapa besar arus yang dibutuhkan untuk memproteksi pipa sepanjang 160 meter tersebut.

c) Membuat desain permanent Impression Current Cathodic Protection (ICCP) untuk jangka waktu 20 tahun, berdasarkan rangkuman dari hasil pegecekan rutin dari temporary Sacrificial Anode. Biaya untuk pemasangan permanent ICCP dikalkulasi dengan biaya sekitar Rp. 325,000,000.-

d) Memasang permanent Impression Current Cathodic Protection untuk menggantikan temporary Sacrificial Anode terpasang.

e) Membuat note ke management Hess (jika suatu saat / tahun-tahun mendatang ada sechedule shutdown secara keseluruhan) untuk mengganti semua Insulation Gasket type F (tanpa lubang baut) diganti dengan Insulation Gasket type E (dengan lubang baut) dan dengan spek dielectric strength yang tinggi. Meskipun kemungkinan untuk hal tersebut sangatlah kecil.



BAB VI DAFTAR PUSTAKA

BS. 7361 (1991, Formerly CP 1021):

British Standard: Part 1:

Cathodic Protection code of practice for land and marine application ISO 15589-1 (2003): International Standard: Petroleum and Natural Gas Industries – Cathodic Protection of Pipeline transportation systems – Part 1: On-land Pipelines NACE RP-0169 (2002): National Association of Corrosion Engineers: Recommended

practice:

Control

of

external

corrosion

on

underground or submerged metallic piping systems. NACE RP-0177 (2000): National Association of Corrosion Engineers: Mitigation of Alternating Current and Lightning Effect on Metallic Structures and Corrosion Control Systems NACE RP-0502 (2002): National Association of Corrosion Engineers: Recommended practice: Pipeline External Corrosion Direct Assessment Methodology. NACE TM-4907 (2002): National Association of Corrosion Engineers: Standard Test Methods: Measurement Techniques Related to Criteria for Cathodic Protection on Underground or Submerged Metallic Piping Systems.


68


69

UPD-ST-P1-EL-BM-1008-01-0 Bill of Material Cathodic Protection Equipment UPD-ST-P1-EL-MN-1008-01-0 Operation and Maintenance Manual

of

Cathodic Protection System UPD-ST-P1-EL-RP-1008-10-0 Site & Soil Resistivity Report for Closed Drain Pipe and Condensate Pipe at OPF Area and Sales Gas Pipeline from OPF Area to PLN Tie-In Point UPD-ST-P1-EL-SC-1008-02-10 Wiring Diagram Impressed Current Cathodic Protection for Cond Line and Sales Gas Line UPD-ST-P1-EL-SP-1008-05-0 Cathodic Protection System Equipment Specification and Catalog



BAB VII LAMPIRAN 1.

Lampiran Data pengukuran lapangan Januari 2012

2.

Lampiran Form

3.

Lampiran Tabel

4.

Lampiran Gambar

5.

Lampiran Photo

6.

Lampiran Referensi


70

71


LAMPIRAN DATA 1.1 DATA PENGUKURAN DI IF-6 PADA JANUARY 2012 A 1

CHECK AT IF-6 (PJB TIE-IN) Positive Circuit Connected to Point A (Above Ground Side) Resistance Variable Resistor Driving Voltage DC Battery Current Flow at Positive Line Current Flow at Negative Line

CONCLUSION / NOTES

Off

Trial-1

Trial-2

Rv

(Ω)

n/a

5.10

2.89

Vbat

(V)

0.000

12.490

12.329

I+

(A)

0.000

2.650

4.540

I

(A)

0.000

2.640

4.550

Iavg

(A)

0.000

2.645

4.545

Point A - Point B

VA-B

(mV)

0.000

12.570

22.640

Point C - Point D

VC-D

(mV)

0.000

0.012

-

Current direction correct

Point C - Point E

VC-E

(mV)

0.000

0.022

-


Point F - Point G

VF-G

(mV)

0.000

0.000

-

RF

(mΩ)

4.752

4.981

No current flow Flange is SHORT (< 10mΩ)

Average Current Flow Pipe Voltage Drop

Calculated Flange Resistance Direction of Current Flow

Yes

Through Flange (A → D) To Aboveground Structure (A → G) Pipe/Soil Potential vs Cu/CuSO4

2

Short through Flange

No

Point A (Aboveground)

EA

(V)

Point B (Underground)

EB

(V)

Point C (Underground)

EC

(V)

Point D (Underground)

ED

(V)

Point E (Underground)

EE

(V)

Point F (Underground)

EF

(V)

Point G (Underground)

EG

(V)

0.760 0.760 0.760 0.760 0.760 0.760 0.760

No u/g foreign short

-0.760

-0.760

As per pipe voltage drop

-0.772

-0.782


-0.772

-0.782


-0.772

-0.782


-0.772

-0.782


-0.760

-0.760


-0.760

-0.760


Trial-1

Trial-2

Positive Circuit Connected to Point B (Above Ground Side) Off Resistance Variable Resistor

Rv

(Ω)

n/a

5.10

2.89

Vbat

(V)

0.000

12.490

12.329

Current Flow at Positive Line

I+

(A)

0.000

2.560

4.550

Current Flow at Negative Line

I

(A)

0.000

2.560

4.550

Iavg

(A)

0.000

2.560

4.550

Point A - Point B

VA-B

(mV)

0.000

0.000

0.000

Point C - Point D

VC-D

(mV)

0.000

0.015

-


Point C - Point E

VC-E

(mV)

0.000

0.026

-


Point F - Point G

VF-G

(mV)

0.000

0.000

-

No current flow

Driving Voltage DC Battery

Average Current Flow Pipe Voltage Drop

Pipe/Soil Potential vs


No current flow

72


Cu/CuSO4

3


EA

(V)


EB

(V)

Point C (Underground)

EC

(V)

Point D (Underground)

ED

(V)

Point E (Underground)

EE

(V)

Point F (Underground)

EF

(V)

Point G (Underground)

EG

(V)

I+

(A)

0.760 0.760 0.760 0.760 0.760 0.760 0.760

-0.760

-0.760


-0.760

-0.760


-0.760

-0.760


-0.760

-0.760


-0.760

-0.760


-0.760

-0.760


-0.760

-0.760


0.000

-

Positive Circuit Connected to Each Bolt Current Flow at Positive Line Bolt No. 1 ~ 24

-

All insulating washer & sleeves are OK


73


LAMPIRAN DATA 1. 2 DATA PENGUKURAN DI IF-5 PADA JANUARY 2012 B

CHECK AT IF-5 (METERING to PJB)

1

Positive Circuit Connected to Point A (Above Ground Side)

Resistance Variable Resistor

CONCLUSION / NOTES

Off

Trial-1

Rv

(Ω)

n/a

2.96

Vbat

(V)

0.000

12.461


I+

(A)

0.000

1.500


I

(A)

0.000

1.500

Iavg

(A)

0.000

1.500

VA-B

(mV)

132.000

12.000


Average Current Flow Pipe Voltage Drop Point A - Point B Actual Voltage Drop Point A - Point B Calculated Flange Resistance

144.000 RF

(mΩ)

96.000


EA

(V)

-0.906

-0.789


EB

(V)

-0.774

-0.801

EA-B

(V)

0.132

-0.012

Off

Trial-1

Flange is OK (> 10mΩ)

Pipe/Soil Potential vs Cu/CuSO4

Potential Difference

2


Positive Circuit Connected to Point B (Above Ground Side)

Resistance Variable Resistor

Rv

(Ω)

n/a

5.10

Vbat

(V)

0.000

12.490


I+

(A)

0.000

1.550


I

(A)

0.000

1.550

Iavg

(A)

0.000

1.550

VA-B

(mV)

0.000

0.000


Average Current Flow Pipe Voltage Drop Point A - Point B


No current flow

74


Pipe/Soil Potential vs Cu/CuSO4 Point A (Aboveground)

EA

(V)

-0.906

-0.906



EB

(V)

-0.774

-0.776


∆EA-

(V)

0.132

0.130


(A)

-

0.000

All insulating washer &

Potential Difference

3

B

Positive Circuit Connected to Each Bolt Current Flow at Positive Line Bolt No. 1 ~ 24

I+

sleeves are OK


75


LAMPIRAN DATA 1.3 DATA PENGUKURAN DI IF-4 PADA JANUARY 2012 C 1

2

CHECK AT IF-4 FROM HESS PLANT TO METERING UNIT Measured at Bonding Box (164CPJB-104) Current Flow at ICCP Negative Line Measured at IF-4 (Sales Gas from OPF)

CONCLUSION / NOTES

Off

Bonding

0.00

1.80

I

(A)

Underground Pipe

EUG

(V)

Aboveground Pipe

EAG

(V)

Potential Different

∆EUG-

(V)

0.195

0.145

(Ω)

190 k

150 k

Resistance between Flange

AG

RF

1.160 0.965

-1.045 -0.900

Technically Ins. Flange is OK (>100 mV), but its start to leakage as any ICCP current received by AG Pipe & make its potential protected.

3

Measured at IF-5 (Metering to PJB) Underground Pipe

EUG

(V)

Aboveground Pipe

EAG

(V)

Potential Different

∆EUG-

(V)

Resistance between Flange 4

6

180 k

-0.812 -0.900 -0.088

RF

(Ω)

Underground Pipe

EUG

(V)

Aboveground Pipe

EAG

(V)

Potential Different

∆EUG-

(V)

0.000

0.010

(Ω)

0.6

9.7

Ins. Flange is OK (> 100mV)

90 k

Measured at IF-6 (PJB Tie-In)

Resistance between Flange 5

AG

0.779 0.962 0.183

AG

RF

0.771 0.771

-0.785 -0.775 Ins. Flange is SHORT (<100mV)

Potential of others structure around IF-6 (PJB Tie-In) Fire Water Pipe / Hydrant

EFW

(V)

Grounding Lug near Fence

EE1

(V)

Grounding Lug at Lightening Pole

EE2

(V)

Grounding Lug at Existing Pipe

EE3

(V)

Grounding Lug at Tie-In Point

EE4

(V)

0.760 0.735 0.735 0.735 0.735

-0.760 -0.735 -0.735 -0.735 -0.735

Not contact to UG 20" Gas Pipe Not contact to UG 20" Gas Pipe Not contact to UG 20" Gas Pipe Not contact to UG 20" Gas Pipe Not contact to UG 20" Gas Pipe

Current Loss at others structure around IF-6 (PJB Tie-In) Fire Water Pipe / Hydrant

IFW

(A)

0.000

0.000

Grounding Lug near Fence

IE1

(A)

0.000

0.000

Grounding Lug at Lightening Pole

IE2

(A)

0.000

0.000

Grounding Lug at Existing Pipe

IE3

(A)

0.000

0.000

Grounding Lug at Tie-In Point

IE4

(A)

0.000

0.000


Current Loss is not through these nearest u/g structure, possibly redirect to all interconnected buried pipelines (e.g. Kodeco).

76


Form 2.2.1. Form pengecekan SACP untuk pipa underground THREE MONTHLY CHECK SHEET OF SACP SYSTEM FOR U/G PIPE Protected Structure : Underground Pipe Plant / Area : OPF Drawing Reference No. : ST-UPD-DW-005 TABLE – A : POTENTIAL MEASUREMENT Test Point

Potential (volt) vs Cu/CuSO4 Pipe Natural

Anode Natural

Anode Current Output (mA)

Remark

Pipe Protected

164-CPTB – 201

OK / NOT OK

164-CPTB – 202

OK / NOT OK

164-CPTB – 203

OK / NOT OK

164-CPTB – 204

OK / NOT OK

164-CPTB – 205

OK / NOT OK

164-CPTB – 206

OK / NOT OK

TABLE – B : CHECKING OF INSULATING FLANGE/JOINT (IF NECESSARY) Ins. Flange / Ins. Joint No & Size

(#1)

Potential (volt) vs Cu/CuSO4 Above Ground

Under Ground

(Unprotected)

(Protected)

Difference

Resistance (Ohm)

(#2)

Remarks (OK / NOT)

1-

OK / NOT

2- 3-

OK / NOT OK OK / NOT OK OK / NOT OK OK / NOT OK OK / NOT OK

4- 5- 6-

Notes: (1) Indicate position of measured insulating flange at lay out drawing. (2) For comparison only. Results / Notes:

Measured By : ______________________ Date: _________________________


OK

77


Form 2.2.2. Form pengecekan ICCP untuk pipa underground FORM – 1 :

THREE MONTLY CHECK SHEET OF ICCP SYSTEM FOR U/G PIPE

Protected Structure Plant / Area Drawing Reference No.

: Underground Pipe : OPF to PLN Tie-In Point : ST-UPD-DW-003 ST-UPD-DW-004

TABLE – A : TRANSFORMER RECTIFIER OPERATION CONDITION No

Panel

1

CPTR Panel

1.1.

AC Input

Parameter

Reading

Criteria

164-CPTR–101 230 Volts  10%

AC Voltage (Volts)

50/60 Hz  5%

Frequency (Hz) 1.2.

DC Output

DC Voltage (Volts)

Max. 45 Volts

DC Current (Amps)

Max. 60 Amps

Pipe/Soil Potential vs Cu/CuSO4 (Volts) 1.3.

Remarks

Min. - 0.85 Volts vs CSE

Operation Mode Constant Voltage Constant Current Constant Potential

TABLE – B : POTENTIAL MEASUREMENT Test Station Box

Line

To Pipe

164-CPTB – 101

CPW-M-02

20” Sales Gas

≤ -0.85 V

CPW-M-03

10” Condensate

≤ -0.85 V

CPW-M-04

20” Sales Gas

≤ -0.85 V

Cable

164-CPTB – 102

Potential (volt) vs Cu/CuSO4 ICCP ON Pipe Protection

Criteria

CPW-M-05

10” Condensate

≤ -0.85 V

164-CPTB – 103

CPW-M-06

20” Sales Gas

≤ -0.85 V

164-CPTB – 105

CPW-M-08

20” Sales Gas

≤ -0.85 V

164-CPTB – 106

CPW-M-09

20” Sales Gas

≤ -0.85 V

164-CPTB – 107

CPW-M-10

20” Sales Gas

≤ -0.85 V

164-CPTB – 108

CPW-M-11

20” Sales Gas

≤ -0.85 V

164-CPTB – 109

CPW-M-12

20” MS PLN

≤ -0.85 V

Remark (OK / NOT)

TABLE – C : DC NEGATIVE & POSITIVE CURRENT LINE MEASUREMENT No 1 1.1.

Panel CPTR Panel Positive Line

1.2.

Negative Line

2

Positive JBX

Line Cable

Connect To

CPW-P-01 CPW-P-02 CPW-N-01

164-CPJB-101 164-CPJB-102 20” Sales Gas

Reading 164-CPTR–101

Criteria > 0 Amps > 0 Amps > 0 Amps

164-CPJB–101 CPW-P-03 CPW-P-04 CPW-P-05

ANO-101 ANO-102 ANO-103


> 0 Amps > 0 Amps > 0 Amps

Remarks

78


No

3

4

5

Panel

Line Cable CPW-P-06 CPW-P-07 CPW-P-08

Connect To ANO-104 ANO-105 ANO-106

CPW-P-09 CPW-P-10 CPW-P-11 CPW-P-12 CPW-P-13 CPW-P-14

ANO-107 ANO-108 ANO-109 ANO-110 ANO-111 ANO-112

Reading

Criteria Remarks > 0 Amps > 0 Amps > 0 Amps

164-CPJB–102

Positive JBX

> 0 Amps > 0 Amps > 0 Amps > 0 Amps > 0 Amps > 0 Amps 164-CPJB–103

Negative JBX CPW-N-002 CPW-N-003

20” Sales Gas 10” Condensate

CPW-N-004 CPW-N-005

20” Sales Gas 20” Sales Gas (M/S PLN)

> 0 Amps > 0 Amps 164-CPJB–104

Negative JBX

> 0 Amps > 0 Amps

TABLE – D : CHECKING OF INSULATING FLANGE/JOINT (IF NECESSARY) Ins. Flange / Ins. Joint No & Size (#1)

Potential (volt) vs Cu/CuSO4 Above Ground (Unprotected)

Under Ground (Protected)

Resistance

Difference

(#2)

(Ohm)

Remarks (OK / NOT)

1 -  10” 2 -  10” 3 -  20” 4 -  20”

Notes: (1) Indicate position of measured insulating flange at lay out drawing. (2) For comparison only.

Results / Notes: Measured By : ________________________ _____________________________

Date


:

79


Tabel 3.2.1. Tabel Material pipa dan yield strength

Pipe Material API 5LX Grade X42 X46 X52 X56 X60 X65 X70 X80 X90

Specified Minimum Yield Strength (SMYS), psi 42,000 46,000 52,000 56,000 60,000 65,000 70,000 80,000 90,000


80


Table 3.2.2. Pipe Seam Joint Factors

Specification ASTM A53

ASTM A106 ASTM A134 ASTM A135 ASTM A139 ASTM A211 ASTM A333 ASTM A333 ASTM A381 ASTM A671 ASTM A672 ASTM A691 API 5L

API 5LX

API 5LS

Pipe Class

Seam Joint Factor (E)

Seamless Electric Resistance Welded Lap Welded Furnace Furnace Butt Welded Seamless Electric Fusion Arc Welded Resistance Electric Welded Fusion Welded Electric Spiral Welded Pipe Seamless Welded Double Submerged Arc Welded Electric-Fusion-Welded Electric-Fusion-Welded Electric-Fusion-Welded Seamless Electric Resistance Welded Flash Welded Electric Submerged Arc Welded Furnace Lap Welded Furnace Butt Welded Seamless Electric Resistance Welded Flash Welded Electric Submerged Arc Welded Electric Resistance Welded Submerged Arc Welded


1 1 0.8 0.6 1 0.8 1 0.8 0.8 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0.8 0.6 1 1 1 1 1 1

81


Table 3.2.3 Desain Factors untuk Pipa Baja Class Location

Design Factor, F

1

0.72

2 3

0.60 0.50

4

0.40

Untuk pipa gas petroleum lepas pantai (offshore), adalah lokasi kelas 1. Untuk jaringan pipa darat, setiap lokasi kelas unit yang memiliki 10 atau lebih sedikit bangunan untuk hunian manusia disebut kelas 1. Class 2.

Ini adalah setiap lokasi kelas unit yang memiliki lebih dari 10 tapi kurang dari 46 bangunan untuk tempat hunian.

Class 3.

Ini adalah suatu unit lokasi kelas yang memiliki 46 atau lebih bangunan untuk tempat hunian atau daerah di mana pipa adalah dalam radius 100 meter dari bangunan atau play-ground, tempat rekreasi, teater terbuka, atau tempat lain dari pertemuan umum yang ditempati sebesar 20 orang atau lebih minimal 5 hari seminggu selama 10 minggu dalam jangka waktu 12-bulan. Hari-hari dan minggu tidak perlu berturut-turut.

Class 4.

Ini adalah setiap lokasi kelas unit dimana bangunan dengan empat atau lebih pernah ada di atas tanah tersebut.



Tabel 3.2.4. Pipeline Internal Design Pressures and Test Pressures


82


Tabel 2.1.1. Daftar potensial material dalam tanah dan air


83


LAMPIRAN GAMBAR

Gambar 3.2.1 Insulating Flange Arrangement


84


85

Gambar 3.2.3. Gambar Wiring Diagram ICCP untuk pipa Gas Petroleum



LAMPIRAN PHOTO

Photo-1 Insulating Flange di PJB Tie-In Area yang diperkirakan telah terjadi “short”


86


Photo-2 Peralatan yang digunakan untuk pengetesan kebocoran arus di Insulating Flange (Battery kering12V, Variable Resistor, Digital Multimeter, Digital DC Clampmeter dan Cu/CuSO4 Ref. Cell)


87


Photo-3 Pengukuran Voltage Drop diantara sisi Flange dengan injeksi arus di IF6 PJB Tie-In Area


88


Photo-4 Pengukuran aliran arus (4.84 ampere) yang melewati test circuit di IF-6. Nilai arus yang besar mengindikasikan resistansi yang rendah di flange


89


Photo-5 Pengukuran aliran arus yang melewati test circuit di IF-6. Positive circuit di sambungkan ke baut, tidak ada arus yang mengalir, hal ini mengidikasikan bahwa baut insulation sleeve and washer kondisinya bagus


90


Photo-6 Salah satu baut ditemukan tanpa Insulating Sleeve di IF4 (Incoming Petroleum Gas Pipeline di Hess Metering Unit)


91


Photo-7 Seluruh Hess Metering Unit structure mendapat ICCP Current dan menjadi terproteksi, karena terjadi kebocoran di insulation IF-4


92


LAMPIRAN REFERENSI


93



94



95



96



97



98

TUGAS AKHIR ANALISIS SISTEM PROTEKSI KOROSI UNTUK PIPA PETROLEUM GAS, MATERIAL API-5L X52

Recommend Documents