PENGARUH STRAY CURRENT TERHADAP SISTEM PROTEKSI KATODIK DENGAN VARIASI KONDISI LINGKUNGAN, BESAR TEGANGAN DAN JARAK TERHADAP SISTEM PROTEKSI

Transkripsi

1 TUGAS AKHIR RL 1585 PENGARUH STRAY CURRENT TERHADAP SISTEM PROTEKSI KATODIK DENGAN VARIASI KONDISI LINGKUNGAN, BESAR TEGANGAN DAN JARAK TERHADAP SISTEM PROTEKSI NIA ARININGTYAS NRP Dosen Pembimbing Dr. Ir. Sulistijono, DEA Jurusan Teknik Material Fakultas Teknologi Industri Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya 2006

2 FINAL PROJECT RL 1585 THE EFFECT OF STRAY CURRENT TO CATHODIC PROTECTION SYSTEM WITH VARIATION OF SURROUNDING, VOLTAGE AND DISTANCE FROM PROTECTION SYSTEM NIA ARININGTYAS NRP Advisor Lecturer Dr. Ir. Sulistijono, DEA Material Engineering Department Faculty of Industrial Technology Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya 2006

3 PENGARUH STRAY CURRENT TERHADAP SISTEM PROTEKSI KATODIK DENGAN VARIASI KONDISI LINGKUNGAN, BESAR TEGANGAN DAN JARAK TERHADAP SISTEM PROTEKSI Nama Mahasiswa : NIA ARININGTYAS NRP : Jurusan : Teknik Material FTI-ITS Dosen Pembimbing : Dr. Ir. SULISTIJONO, DEA Abstrak Penggunaan listrik semakin luas. Sedikit banyak listrik memberi pengaruh pada lingkungan, termasuk dalam bidang korosi. Oleh karena itu perlu diketahui bagaimana pengaruh dari arus listrik yang berupa stray current pada pengendalian korosi agar kerusakannya dapat dikurangi. Percobaan dibatasi hanya pada uji potensial saja dan hanya resistivitas tanah saja yang mempengaruhi beda potensial pada kondisi lingkungan yang berbeda. Untuk mengetahui besarnya pengaruh stray current, maka percobaan ini dilakukan. Suatu sistem proteksi katodik impressed current yang mempunyai beda potensial Volt terhadap CSE diganggu oleh arus DC yang dialirkan oleh kawat tembaga berdiameter 1 cm dengan jarak, tegangan dan kondisi lingkungan yang berubah-ubah. Setelah itu dilihat perubahan beda potensialnya di sepanjang pipa Dari penelitian didapatkan suatu hasil yaitu dengan semakin dekatnya jarak sumber stray current dan kutub negatif pada suatu daerah pada pipa, semakin besarnya tegangan stray current dan semakin kecil resistivitas tanah akan mengakibatkan penurunan prosentase proteksi yang semakin besar. Pada tanah kering (kadar air 10 %) penurunan proteksi terbesar adalah sebesar % dan pada tanah basah (kadar air 30 %) sebesar 71.0 %. Kata kunci : stray current, arus DC, sistem proteksi, impressed current

4 THE EFFECT OF STRAY CURRENT TO CATHODIC PROTECTION SYSTEM WITH VARIATION OF SURROUNDING, VOLTAGE AND DISTANCE FROM PROTECTION SYSTEM Name : NIA ARININGTYAS NRP : Departement : Teknik Material FTI-ITS Advisor Lecturer : Dr. Ir. SULISTIJONO, DEA Abstract Nowadays electrics are widely used. More or less electrics give influence to the environment, included corrosion. Therefore it is important to know how they influence corrosion protection system in order to minimize the damage. This attempt is only use potential test and soil the different environmental condition only affected by soil resistivity. The attempt is done to analize the effect of stray current. Cathodic protection sytem using impressed current with potential difference Volt to CSE bothered by direct current conducted by copper wire (diameter 1 cm) with variations of distance and environment condition. The changes of potential difference alongside pipe show the influence of stray current. The result of this attempt show that less distance from the pipe and the higher voltage and soil resitivity can decrease the protection to the system (pipe). At 10 % water content, the lowest degradation of protection is about % and 71.0 % for wet soil (30 % water content). Key word : stray current, direct current (DC), protection system, impressed current

5 PENGARUH STRAY CURRENT TERHADAP SISTEM PROTEKSI KATODIK DENGAN VARIASI KONDISI LINGKUNGAN, BESAR TEGANGAN DAN JARAK TERHADAP SISTEM PROTEKSI TUGAS AKHIR Diajukan Untuk Memenuhi Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik pada Bidang Studi Korosi dan Kegagalan Material Jurusan Teknik Material Fakultas Teknologi Industri Institut Teknologi Sepuluh Nopember Oleh : NIA ARININGTYAS Nrp Disetujui oleh Tim Penguji Tugas Akhir : 1. Dr. Ir. Sulistijono, DEA... (Pembimbing) 2. Ir. Wahid Suherman... (Penguji I) 3. Ir. Rochman Rochiem, MSc... (Penguji II) 4. Hariyati P, S.Si, M.Si... (Penguji III) SURABAYA JULI 2006

6 DAFTAR ISI BAB HALAMAN Abstrak i Halaman Pengesahan v Kata Pengantar vii Daftar Isi ix Daftar Gambar xiii Daftar Tabel xvii BAB I PENDAHULUAN Latar Belakang Permasalahan Batasan Masalah Tujuan Relevansi Kegiatan Tugas Akhir BAB II TINJAUAN PUSTAKA Definisi Direct Current Anodic interference Cathodic interference Combine interference Alternating Current Telluric Current Pengendalian Korosi akibat Stray Current Studi Kasus Stray Current : DC Rail Transit System Penurunan Efek Proteksi Katodik pada Pipa Bawah Tanah yang Disebabkan oleh Stray Current dan Telluric Current

7 BAB III METODE PENELITIAN Diagram Alir Alat dan Bahan Alat Bahan Langkah-langkah Kerja Preparasi pembuatan sistem Pemasangan sistem proteksi katodik Pemasangan kawat yang diberi arus DC Pengukuran potensial BAB IV HASIL PENELITIAN Hasil Pengukuran Kadar air dalam tanah Resistivitas tanah Beda potensial pipa sebelum proteksi Hasil Rancangan Proteksi Beda potensial pipa setelah diproteksi Perbandingan sebelum dan sesudah proteksi Hasil Proteksi yang Dipengaruhi Stray Current BAB V PEMBAHASAN Pengaruh Jarak Stray Current terhadap Sistem Proteksi Pengaruh Besar Tegangan Stray Current Pengaruh Lingkungan Analisa Hubungan antara Variabel-variabel yang Ada dengan Beda Potensial BAB IV PENUTUP Kesimpulan Saran

8 Daftar Pustaka Lampiran I Lampiran II Lampiran III Lampiran IV

9 DAFTAR GAMBAR GAMBAR HALAMAN Gambar 2.1 Contoh Anodic Interference (skematik) 6 Gambar 2.2 Contoh Cathodic Interference (skematik) 7 Gambar 2.3 Contoh Kombinasi Anodic dan Cathodic Interference (skematik) 8 Gambar 2.4 Penggunaan Drainage Bond untuk Mengurangi Laju Keluarnya Stray Current dari Pipa (skematik) 10 Gambar 2.5 Prinsip Cathodic Shield untuk Meminimalisasi Anodic Interference (skematik) 11 Gambar 2.6 Penggunaan Sacrificial Anodes (anoda korban) untuk Mengurangi Cathodic Interference (skematik) 12 Gambar 2.7 Pipa yang Direlokasi dengan Sistem Proteksi yang Baru untuk Menghindari Stray Current Corrosion 14 Gambar 2.8 Stray Current yang Ditimbulkan oleh Electrified Transit System (skematik) 15 Gambar 3.1 CSE sebagai Elektroda Referensi 19 Gambar 3.2 Pengukuran Resistivitas Tanah dengan Metode Wenner 21 Gambar 3.3 Skema Sistem Proteksi Katodik Impressed Current 22 Gambar 3.4 Skema Kawat Tembaga yang Dialiri Arus DC 23 Gambar 3.5 Skema Kawat Tembaga yang Dipasang di luar Sistem Proteksi Katodik Impressed Current 23 Gambar 4.1 Grafik Perbandingan Beda Potensial antara sebelum dan sesudah Proteksi pada Tanah Kering 29

10 Gambar 4.2 Gambar 4.3 Gambar 4.4 Gambar 4.5 Gambar 4.6 Gambar 4.7 Gambar 4.8 Gambar 4.9 Gambar 4.10 Gambar 4.11 Gambar 4.12 Gambar 4.13 Gambar 4.14 Gambar 4.15 Gambar 4.16 Gambar 4.17 Gambar 4.18 Grafik Perbandingan Beda Potensial antara sebelum dan sesudah Proteksi pada Tanah Basah 29 Test Point 1-3 pada Tanah Kering 33 Grafik Perbandingan Beda Potensial Pada Test Point 4-6 pada Tanah Kering 33 Test point 7-9 pada Tanah Kering 35 Test Point pada Tanah Kering 35 Test Point pada Tanah Kering 35 Test Point pada Tanah Kering 37 Test Point pada Tanah Kering 37 Test Point pada Tanah Kering 37 Test Point pada Tanah Kering 39 Test Point 1-3 pada Tanah Basah 43 Test Point 4-6 pada Tanah Basah 43 Test Point 7-9 pada Tanah Basah 45 Test Point pada Tanah Basah 45 Test Point pada Tanah Basah 45 Grafik Perbandingan Beda Potensial Pada Test Point pada Tanah Basah 47 Test Point pada Tanah Basah 47

11 Gambar 4.19 Gambar 4.20 Gambar 5.1 Gambar 5.2 Gambar 5.3 Gambar 5.4 Test Point pada Tanah Basah 47 Test Point 25-27pada Tanah Basah 49 Grafik Perbandingan Prosentase Penurunan Proteksi Pengujian 1,4 dan 7 untuk Tanah Kering 51 Grafik Perbandingan Prosentase Penurunan Proteksi Pengujian 4, 13 dan 22 untuk Tanah Kering 53 Grafik Perbandingan Prosentase Penurunan Proteksi Pengujian 10, 11 dan 12 untuk Tanah Kering 55 Grafik Perbandingan Prosentase Penurunan Proteksi Pengujian 10 untuk Tanah Kering dan Basah 57

12 DAFTAR TABEL TABEL HALAMAN Tabel 2.1 Contoh Kerusakan akibat Direct Stray current pada Electrified Transyt System 13 Tabel 4.1 Hasil Pengukuran Kadar Air dalam Tanah Kering 25 Tabel 4.2 Hasil Pengukuran Kadar Air dalam Tanah Basah 25 Tabel 4.3 Resistivitas pada Tanah Kering 26 Tabel 4.4 Resistivitas pada Tanah Basah 26 Tabel 4.5 Potensial Pipa sebelum Proteksi pada Tanah Kering 27 Tabel 4.6 Potensial Pipa sebelum Proteksi pada Tanah Basah 27 Tabel 4.7 Potensial Pipa setelah Proteksi pada Tanah kering 27 Tabel 4.8 Potensial Pipa setelah Proteksi pada Tanah Basah 27 Tabel 4.9 Beda Potensial setelah Terkena Stray Current untuk Tanah Kering 31 Tabel 4.10 Beda Potensial setelah Terkena Stray Current untuk Tanah Basah 41