SIMULATOR SISTEM PROTEKSI KATODIK JARINGAN PERPIPAAN (PROTEKSI KATODIK-2)

Transkripsi

1 SIMULATOR SISTEM PROTEKSI KATODIK JARINGAN PERPIPAAN (PROTEKSI KATODIK-2) Abstrak Ssuai dngan praturan trbaru yang ditrbitkan olh Pmrintah Indonsia, sistm prpipaan transmisi dan distribusi untuk minyak dan gas bumi harus ditanam di dalam tanah. Shubungan dngan hal trsbut, diprlukan sistm protksi katodik yang intnsif. Pmbuatan simulator ini ditujukan untuk mmahami karaktristik sistm protksi katodik dngan obyk karaktrisasi anoda korban, arus tanding, sambungan trinsulasi, dan kbocoran arus. Pngukuran potnsial anoda korban mnghasilkan potnsial minus maksimal 1200 mv trhadap lktroda rfrnsi Cu/CuSO 4, sdangkan pngukuran arus tanding mnghasilkan potnsial minus maksimal 1500 mv pada posisi drainpoint dngan input 3 V-DC, smntara tahanan pada insulating joint trdtksi lbih dari 1,2 MΩ dan kbocoran arus dapat disimulasikan di konstruksi jmbatan pipa srta insulation flang. Dapat dapat disimpulkan bahwa simulator ini dapat digunakan sbagai alat praktk bagi calon oprator dan inspktor sistm protksi katodik. Kata Kunci: protksi katodik, anoda korban, arus paksa Pndahuluan Sistm prpipaan mrupakan salah satu aspk pnting yang mndukung pross produksi di dunia industri trmasuk industri minyak dan gas bumi. Sistm prpipaan trdiri dari bbrapa jaringan pipa yang digunakan sbagai alat distribusi. Ssuai dngan standar tknik prpipaan yang dipakai di Indonsia dan trtuang dalam Surat Kputusan Mntri Prtambangan dan Enrgi Nomor 300.K/M-PE.38/1997, maka pipa pnyalur minyak dan gas bumi harus ditimbun di dalam tanah (Mntambn, 1997). Hal ini ssuai juga dngan standar intrnasional tntang pmasangan pipa, contohnya ASME B31.8 yang brjudul Gas Transmission and Distribution Piping Systm (ASME, 2005). Pnmpatan jaringan pipa dalam tanah dapat mnybabkan korosi pada pipa, hal ini trjadi karna dalam tanah trdapat minral-minral yang dapat mnybabkan atau bahkan mmacu trjadinya korosi pada pipa. Untuk mngndalikan atau mmprlambat trjadinya korosi pada jaringan pipa trsbut maka sistm pngndalian yang dapat dilakukan pada umumnya adalah pmasangan coating dan dilngkapi dngan pnrapan mtod protksi katodik. Pnrapan mtod protksi katodik mmrlukan dasar-dasar pngtahuan dan ktrampilan tntang potnsial logam, lktrokimia, pngukuran potnsial logam atau korosi, pngukuran rsistivitas dan ph tanah, dan sifat mkanik suatu bahan. Dasar pngtahuan ini dapat lbih dipahami dan diaplikasikan jika di laboratorium atau lapangan trsdia alat praktk untuk mngukur potnsial logam atau pipa yang trtimbun dalam shingga potnsial pipa atau korosi dapat dipantau. Dngan mngtahui potnsial pipa dalam tanah dapat diprdiksi kondisi prlindungan atau protksi katodiknya. Pnrapan prangkat simulator protksi katodik mmrlukan pnguasaan pngtahuan dan ktrampilan tntang tknik prpipaan, tknik pngukuran listrik arus lmah, dan pngukuran potnsial lktroda. Untuk dapat mngtahui dan mmahami dasar pngtahuan tntang protksi katodik srta praktik mlakukan pmantauan atau monitoring protksi katodik dalam sistm prpipaan, maka dibutuhkan sprangkat alat yang dapat mnsimulasikan kondisi protksi katodik yang diaplikasikan dalam tknik prpipaan yang sbnarnya. Simulator ini dibuat dalam skala pilot yang digunakan untuk mwakili kondisi protksi katodik dan pngukurannya ssuai dngan kondisi sbnarnya di lapangan. Simulator yang akan dibuat diharapkan mncakup prangkat protksi katodik scara lngkap yang ditrapkan di lapangan. Scara umum sistm protksi katodik untuk prpipaan ada dua jnis, yaitu mtod anoda korban (sacrificial anod) dan arus paksa (imprssd currnt). Olh karna itu, dalam sistm simulasi yang dibuat harus trdiri dari dua macam sistm protksi katodik trsbut. Pada sistm protksi katodik yang tlah diaplikasikan dalam sistm prpipaan, kmungkinan arus yang digunakan akan mngalami kbocoran k bangunan atau sistm prpipaan lain yang brada di dkat sistm prpipaan yang tlah trprotksi. Adanya kbocoran ini dapat mngakibatkan kgagalan sistm protksi. Olh karna itu fnomna tntang kbocoran arus protksi pada sistm prpipaan prlu diplajari. Pada kondisi trtntu, arus protksi harus diskat agar tidak mrusak alat pngukur dan pngndali. Shubungan dngan hal trsbut, maka dalam pmbuatan simulator sistm protksi katodik ini prlu dibuat suatu simulasi jmbatan sistm prpipaan dan sistm sambungan trskat (insulation joint). Prinsip Potnsial Korosi Korosi didfinisikan sbagai dgradasi matrial karna braksi dngan lingkungannya. Jnis raksi yang trjadi jika suatu logam mngalami korosi adalah raksi oksidasi. Raksi ini dapat trjadi jika

2 kondisi nrgi logam yang dinyatakan dalam potnsial ssuai dngan kritria trjadinya korosi. Sulaiman (2010) mnggambarkan sifat potnsial dalam diagram Pourbaix (Gambar 1). Gb.1 Diagram Pourbaix untuk Korosi Logam Ssuai dngan Gambar 1 di atas, korosi dapat dicgah dngan cara ```````````````````````` Tabl 1. Potnsial Minimum Protksi Katodik Prlindungan trhadap Korosi Agar korosi tidak brlangsung, ada 3 prinsip yang dapat dijalankan yaitu: 1. Isolasi trhadap lingkungan pnybab korosi, 2. Mngubah lingkungan agar tidak korosif, 3. Mmodifikasi potnsial prmukaan logam. Dalam ksmpatan ini pmbahasan difokuskan kpada cara k-3 yang trknal dngan istilah protksi katodik. Protksi katodik Protksi katodik dilakukan dngan cara mmbanjiri prmukaan logam dngan lktron, shingga logam trsbut tidak bisa lagi dapat troksidasi. Ilustrasi fnomna ini ditampilkan dalam Gambar 2. Pada prinsipnya ada 2 cara untuk mlakukan protksi katodik, yaitu anoda korban dan arus paksa. Gambar.2 Pmbanjiran lktron olh anoda Anoda korban Protksi katodik mlalui anoda korban (sacrificial anod) mnggunakan logam yang brsifat lbih korosif. Prinsip pmilihan anoda dapat didasarkan kpada rsistivitas tanah di lingkungan skitar jalur pipa. Hubungan kduanya ditunjukkan dalam tabl 2 (Pabody, 2001). Tabl 2. Hubungan Jnis Anoda dan Rsistivitas Jnis Anoda Rsistivitas (Ω.cm) Aluminium (Al) < 150 Sng (Zn) Magnsium (Mg) >500 Arus paksa (Imprss Currnt) Dalam sistm arus paksa, sumbr arus listrik didapat dari jaringan listrik arus bolak-balik yang disarahkan. Ilustrasi sistm arus paksa dapat dilihat dalam Gambar 3.

3 Pngmbangan Mtod Akuisisi Data Gambar.3 Komponn sistm arus paksa Mtod yang dikmbangkan untuk pngambilan data diusahakan smirip mungkin dngan yang dipakai olh kalangan industri minyak dan gas. Bbrapa modifikasi yang dilakukan lbih ditujukan untuk kmudahan praktk. Pngukuran tstbox untuk sacrificial anod Prinsip hubungan kabl-kabl dalam tstbox untuk mngukur potnsial dalam sistm protksi sacrificial anod (SA) dapat dilihat dalam ilustrasi brikut (Gambar 4). Gambar.4. Prinsip hubungan kabl dalam Tstbox SA Gambar.5 Prinsip hubungan kabl dalam Tstbox IJ Tstbox untuk sacrificial anod mmpunyai 3 trminal, dua diantaranya disambungkan dngan kabl, sdang satu trminal lpas. Trminal anoda adalah trminal di posisi pinggir pada saat kabl disambung, dngan warna hitam. Sdangkan trminal pipa adalah trminal di posisi tngah, dngan warna mrah. Trminal yang tidak trsambung dngan kabl adalah trminal pngukuran protksi, trltak di pinggir dngan warna hitam. Langkah Pngukuran: 1. Lpaskan kabl pnyambung anoda dan pipa. 2. Hubungkan trminal anoda dngan voltmtr DC dan Voltmtr dngan halfcll, didapat potnsial anoda. 3. Hubungkan trminal pipa dngan voltmtr DC dan Voltmtr dngan halfcll, didapat potnsial anoda. 4. Sambungkan kmbali trminal anoda dngan trminal pip 5. Hubungkan trminal pipa dngan voltmtr DC dan Voltmtr dngan halfcll, didapat potnsial protksi. Pngukuran tstbox untuk imprssd currnt Tstbox untuk imprssd currnt hanya trdiri dari satu kabl. Pada saat arus protksi dimasukkan dari transformr-rctifir (TR), akan trukur potnsial protksi dari pipa yang dilindungi dngan sistm imprssd currnt. Jika pngukuran dilakukan pada saat TR dimatikan, maka yang trukur adalah potnsial natural pipa. Langkah Pngukuran Hubungkan trminal pipa dngan voltmtr DC dan Voltmtr dngan halfcll, didapat potnsial protksi. Pngukuran tstbox untuk Insulation Joint

4 Tstbox untuk pngukuran insulation joint (IJ) bsrta prinsip hubungannya dngan pipa yang diukur trgambar dalam ilustrasi Gambar 5. Tstbox untuk insulation joint mmpunyai dua trminal. Trminal prtama trhubung dngan alah satu pipa yang diinsulasi, sdang trminal kdua trhubung dngan pipa lainnya. Langkah Pngukuran: 1. Hubungkan trminal prtama (mrah) dngan voltmtr DC dan Voltmtr dngan halfcll, didapat potnsial protksi di pipa prtama. 2. Hubungkan trminal kdua (hitam) dngan voltmtr DC dan Voltmtr dngan halfcll, didapat potnsial protksi di pipa kdua. 3. Ukur tahanan antara kdua trminal dngan Ohm-mtr Pngukuran currnt contact jmbatan Pada dasarnya pngukuran currnt contact tidak dilakukan dngan tstbox. Pngukuran dilakukan langsung trhadap badan pipa dan konstruksi jmbatan. Langkah pngukuran: 1. Cari bagian pipa diatas jmbatan yang sudah trklupas. Jika ada brsihkan dngan amplas halus sampai bagian bsinya trlihat. Jika tidak ada yang trklupas, lakukan pnglupasan dngan kikir scara hati-hati dan dngan luka gors skcil mungkin. Bsi pipa yang trklupas ini didklarasikan sbagai titik ukur pipa 2. Hubungkan titik ukur pipa dngan voltmtr DC dan Voltmtr dngan halfcll, didapat potnsial pipa. 3. Gors bsi konstruksi jmbatan dngan kikir. Bagian ini didklarasikan sbagai titik ukur konstruksi jmbatan 4. Hubungkan titik ukur konstruksi dngan voltmtr DC dan Voltmtr dngan halfcll, didapat potnsial konstruksi jmbatan. 5. Hubungkan titik ukur pipa dngan Ohm-mtr dan Ohm-mtr dngan titik ukur konstruksi, didapat hambatan pipa-jmbatan. 6. Tutup bkas pnglupasan dngan cat smprot. Dalam pngmbangan lbih lanjut, pngukuran dapat dilakukan mlalui tst box. Hasil dan Pmbahasan Hasil pngamatan ditampilkan dalam bntuk grafik. Pngukuran dilakukan di tstbox yang trsdia, dngan konfigurasi sprti yang trlihat dalam Gambar 6. Gambar.6 Posisi tst box di rangkaian pipa Harga potnsial yang ditunjukkan olh masing-masing tstbox mmbri karaktr yang khas. Kasuskasus yang biasa trjadi dalam sistm protksi dapat dicritakan olh nilai potnsial di masing-masing tstbox. Smua protksi mmakai SA yang baik Dalam pngamatan ini trlihat anoda Magnsium yang dipasang mmbri potnsial yang sangat tinggi, sprti trlihat dalam Gambar. 7 jika insulation joint diaktifkan akan trlihat harga potnsial protksi dari masing-masing anoda.

5 Gambar.7 Potnsial pada sistm dua SA yang baik Gambar.8 Potnsial pada sistm dua SA yang baik dngan insulasi tidak dijalankan Anoda yang di sblah kiri IJ mmakai backfill, sdangkan sblah kanannya tlanjang (bar). Jika insulation joint tidak diaktifkan, maka potnsial sulit dibdakan di smua tstbox, sprti trlihat dalam Gambar 8. Dua anoda yang diaktifkan brsamaan tampaknya bkrja sprti batrai yang dipasang parall. Protksi mmakai SA yang sbagian buruk Dngan mmasang anoda yang jlk skaligus mngaktifkan insulation joint, trlihat bahwa anoda yang jlk tidak dapat mmbri protksi, sprti trlihat dalam Gambar 8. Gambar.9 Potnsial pada sistm satu SA yang baik Gambar.10 Potnsial pada sistm satu IC yang baik Smua protksi mmakai IC yang baik Jika imprssd currnt diaktifkan, trlihat potnsial yang cukup mrata, sprti trlihat dalam Gambar 14. Walaupun trlihat tidak mrata, ttapi scara umum mnunjukkan sifat potnsial yang makin mnurun jika jarak smakin jauh dari groundbd. Protksi Satu SA dngan IJ yang baik Insulation joint yang baik mnybabkan arus protksi dari dua sisi tidak trcampur. Hal ini diprlihatkan dngan prbdaan yang tajam diantara kduanya, sprti tampak dalam Gambar 11. Protksi Satu SA dngan IJ yang jlk Dngan adanya IJ yang jlk, tampaknya arus protksi dapat mnrobos lapisan IJ, shingga potnsial protksi tramati tidak jauh bdanya. Fnomna ini dapat dilihat dalam gambar 12. Gambar.11 Potnsial untuk IJ yang baik Gambar.12 Potnsial untuk IJ yang bocor

6 Protksi SA dngan jmbatan trskat baik Jika jmbatan pipa trskat dngan baik, maka prbdaan potnsial antara pipa dngan konstruksi jmbatan trlihat nyata, sprti ditunjukkan dalam gambar 13. Harga potnsial juga trlihat tidak ada prubahan. Gambar.13 Potnsial untuk jmbatan yang trskat Gambar.14 Potnsial untuk jmbatan yang bocor Protksi SA dngan jmbatan bocor Pnykat jmbatan yang bocor mnybabkan arus protksi mngalir k konstruksi pnyangga jmbatan, sprti trlihat dalam gambar 14. Ksimpulan Scara umum dapat disimpulkan bahwa simulator yang dibuat tlah mampu mnunjukkan karaktristik kjadian dalam pross protksi katodik dalam sistm prpipaan. Ucapan Trimakasih Rancang bangun dan uji karaktristik simulator sistm protksi katodik ini dapat trwujud atas krja kras mpat klompok tugas akhir di Jurusan Tknik Kimia Polban tahun Untuk itu diucapkan trimasih kpada: (1) Alkindi Hayuning Cahya, (2) Drry Faturrochman, (3) Lazuardi Zakaria, (4) Muhamad Firdaus, (5) Rantau Gilang Sunyoto, (6) Rizal Abdurrahman, (7) Sayid Hidayatullah, (8) Taufik Arista Hidayat. Trimakasih juga disampaikan kpada Dosn-dosn Pmbinbing klompok tugas akhir ini. Daftar Pustaka 1. ASME (2005). Gas Transmission and Distribution Piping Systm. Amrican National Standard Institut, B Backmann, W. Schwnk, and W. Prinz.(1997).Handbook Of Cathodic Corrosion Protction, Third Edition. Txas: Gulf Profssional Publishing. 3. Indarti, Rtno, dkk Ptunjuk Praktikum Tknik Pncgahan Korosi. Bandung: Jurusan Tknik Kimia Politknik Ngri Bandung. 4. Klly, Robrt G., dkk. (2003). Elctrochmical Tchniqus in Corrosion Scinc and Enginring. Nw York: Marcl Dkkr, Inc. 5. Mntambn (1997). Kslamatan Krja Pipa Pnyalur Minyak dan Gas Bumi. Kputusan Mntri Prtambangan dan Enrgi Nomor 300.K/38/M.PE/ Ngatin, Agustinus, dkk. (2002). Tknik Pngndalian Korosi. Bandung: Jurusan Tknik Kimia Politknik Ngri Bandung 7. Parkr, Marshall E., Patti, Edward G. (1999). Piplin Corrosion and Cathodic Protction, Third Edition. Houston: Gulf Publishing Company 8. Pabody, A.W. (2001). Pabody s Control Of Piplin Corrosion, Scond Edition. Txas, NACE Intrnational Th Corrosion Socity. 9. Pirr, R. Robrg. (2000). Handbook of Corrosion Enginring. USA: McGraw-Hill. 10. Sulaiman (2010). PrinsipProtksi Katodik. Prsntasi 11. Sulistijono (2009). Sistm Protksi Katodik Anoda Tumbal. Surabaya: ITS.