-
i
TUGAS AKHIR (602502A)
ESTIMASI TEKNIS DAN EKONOMIS ANODA
KORBAN KAPAL LANDING CRAFT UTILITY (LCU)
1500 DWT
MUHAMAD ODI AKBAR
NRP. 0216030018
DOSEN PEMBIMBING
MUKHLIS, ST., MT.
PROGRAM STUDI DIPLOMA III TEKNIK BANGUNAN KAPAL JURUSAN TEKNIK
BANGUNAN KAPAL POLITEKNIK PERKAPALAN NEGERI SURABAYA SURABAYA
2019
-
i
TUGAS AKHIR (602502A)
ESTIMASI TEKNIS DAN EKONOMIS ANODA
KORBAN KAPAL LANDING CRAFT UTILITY (LCU)
1500 DWT
MUHAMAD ODI AKBAR
NRP. 0216030018
DOSEN PEMBIMBING
MUKHLIS, ST., MT.
PROGRAM STUDI DIPLOMA III TEKNIK BANGUNAN KAPAL JURUSAN TEKNIK
BANGUNAN KAPAL POLITEKNIK PERKAPALAN NEGERI SURABAYA SURABAYA
2019
-
ii
-
iii
-
iv
(HALAMAN SENGAJA DIKOSONGKAN)
-
v
(HALAMAN SENGAJA DIKOSONGKAN)
-
vi
KATA PENGANTAR
Puji syukur kita panjatkan kepada Allah SWT dan juga
Shalawat
serta salam selalu untuk junjungan kita Nabi Muhammad SAW,
karena
rahmat dan karuniaNya-lah penulis dapat menyelesaikan penulisan
tugas
akhir ini tepat pada waktunya dengan judul:
“ESTIMASI TEKNIS DAN EKONOMIS ANODA
KORBAN KAPAL LANDING CRAFT UTILITY (LCU)
1500 DWT”
Laporan Tugas Akhir ini bertujuan untuk memenuhi syarat
memperoleh gelar Ahli Madya (AmD) dan juga salah satu kurikulum
yang
ada di Politeknik Perkapalan Negeri Surabaya.
Dalam menyelesaikan tugas akhir ini, penulis mendapatkan
dukungan, bantuan, bimbingan, pengalaman, dukungan dan kerja
sama yang
baik dari berbagai pihak. Oleh karena itu, penulis menyampaikan
terima
kasih kepada:
1. Bapak Ir. Eko Julianto, M.Sc., MRINA selaku Direktur
Politeknik
Perkapalan Negeri Surabaya.
2. Bapak Ruddianto, S.T., M.T. selaku Ketua Jurusan Teknik
Bangunan
Kapal Politeknik Perkapalan Negeri Surabaya.
3. Bapak Ir. Hariyanto Soeroso, M.T., selaku Ketua Prodi
Teknik
Bangunan Kapal Politeknik Perkapalan Negeri Surabaya.
4. Bapak Mukhlis, S.T., M.T. selaku dosen pembimbing yang
telah
banyak membantu dan memberi nasehat dalam penyelesaian Tugas
Akhir ini.
5. Bapak Denny Oktavina Radianto, S.Pd., M.Pd., selaku
Koordinator
Tugas Akhir.
6. Bapak dan Ibu Dosen serta staff Politeknik Perkapalan
Negeri
Surabaya yang tidak dapat penulis sebutkan satu-persatu.
-
vii
7. Kedua orang tua serta keluarga yang selalu memberikan
semangat, doa
dan dukungannya.
8. Pegawai PT. Daya Radar Utama unit Lamongan selaku
pembimbing
OJT yang selalu memberi arahan, ilmu dan masukan.
9. Teman-teman Teknik Bangunan Kapal angkatan 2016 yang
selalu
menyemangati dan menemani.
10. Serta pihak – pihak yang tidak dapat penulis sebutkan satu
per satu.
Dalam menyelesaikan Laporan Tugas Akhir ini, penulis
berusaha
semaksimal mungkin mengerjakan sebaik-baiknya. Namun penulis
menyadari bahwa laporan ini masih banyak kekurangan dan
kelemahannya.
Untuk itu penulis memohon saran dan kritik yang membangun
diterima
dengan senang hati guna kesempurnaan laporan ini.
Akhirnya penulis senantiasa berharap bahwa apa yang ada
dalam
laporan ini dapat bermanfaat khususnya bagi penulis sendiri, dan
bagi
pembaca pada umumnya.
Surabaya,
Penulis
-
viii
ESTIMASI TEKNIS DAN EKONOMIS ANODA KORBAN
KAPAL LANDING CRAFT UTILITY (LCU) 1500 DWT
Muhamad Odi Akbar
ABSTRAK
Korosi pada kapal adalah menjadi hal yang bisa pada galangan.
Sehingga biaya
yang dikeluarkan untuk penanggulangan korosi sangat besar perlu
dilakukannya
pengendalian dengan metode Sacrifice Anode Cathodic Protection
(SACP). Dalam tugas
akhir ini yang digunakan adalah zinc anode dan aluminium anode.
Hal pertama yang
dilakukan adalah mengetahui luas area yang akan diproteksi pada
kapal Landing Craft
Utility (LCU) 1500 DWT. Setelah itu mendesain secara teknis
sistem proteksi katodik
yang seusai klasifikasi dari Dnv-Rp-B401 kemudian diketahui
perbandingan antara zinc
anoda dan aluminium anoda. Dalam perhitungan ini diperoleh hasil
area lambung kapal
yang akan diproteksi pada kapal Landing Craft Utility (LCU) 1500
DWT adalah
sebesar 1617,30 m2., dengan kebutuhan zinc anode sebanyak 95
batang dengan berat
perbatang sebesar 9,5 kg dan bisa melindungi area sebesar 12,7
m2, sehingga total
berat secara keseluruhan sebesar 891 kg. Sedangkan kebutuhan
aluminium anode
sebanyak 50 kg dengan berat perbatang 4 kg dan bisa melindungi
area sebesar 21,7
m2, sehingga berat total aluminium anoda sebesar 200 kg.
sehingga diperoleh
biaya zinc anode sebesar Rp 56.810.000,00, sedangkan aluminium
anode sebesar
Rp Rp 12.400.000,00. Berdasarkan perbandingan biaya antara zinc
anode dan
aluminium anode, bahwa aluminium anode lebih ekonomis 74%
dibandingkan
zinc anode.
Kata kunci : Sacrofice Anode Cathodic Protection (SACP),
proteksi katodik, zinc
anode, aluminium anode.
-
ix
(HALAMAN SENGAJA DIKOSONGKAN)
-
x
TECHNICAL AND FINANCIAL ESTIMATION OF SHIP
ANODE VICTIMS OF LANDING CRAFT UTILITY (LCU) 1500
DWT
Muhamad Odi Akbar
ABSTRACT
Corrosion to ship can be in shipyard. Expenditures for
protection issued
for corrosion prevention need to be greatly improved by the
Sacrifice Anode
Cathodic Protection (SACP) method. In this final project the
zinc anode and
aluminum anode are used. The first thing to do is to study the
large area to be
protected on a 1500 DWT Landing Craft Utility (LCU) ship. After
that the official
design of the cathodic protection system after the
classification of Dnv-Rp-B401
was then classified as between zinc anode and aluminum anode. In
this calculation,
the result of the hull area to be protected on a Landing Craft
Utility (LCU) 1500
DWT is 1617.30 m2. With 95 anode zinc needs with a stem weight
of 9.5 kg and
can be increased by an area of 12 , 7 m2, so that the total
weight of the whole is 891
kg. While the anode aluminum needs as much as 50 kg with a
weight of 4 kg per
stem and can maintain an area of 21.7 m2, so that the total
weight of anode
aluminum is 200 kg. So that the anode zinc costs Rp
56,810,000.00, while the
aluminum anode is Rp 12,400,000.00. Based on the cost between
zinc anode and
aluminum anode, aluminum anode is 74% more economical than zinc
anode.
Keywords: Sacrifice Anode Cathodic Protection (SACP), cathodic
protection
anode, zinc, aluminum anode.
-
xi
(HALAMAN SENGAJA DIKOSONGKAN)
-
xii
DAFTAR ISI
HALAMAN SAMPUL ‘
...........................................................................................
i
HALAMAN PENGESAHAN ..................... Error! Bookmark not
defined.
PERNYATAAN BEBAS PLAGIAT .......... Error! Bookmark not
defined.
ABSTRAK
..................................................................................................
viii
ABSTRAK
.....................................................................................................
x
DAFTAR TABEL
......................................................................................
xvi
DAFTAR GAMBAR
................................................................................
xviii
BAB 1
............................................................................................................
1
PENDAHULUAN
.........................................................................................
1
1.1 Latar belakang
......................................................................................
1
1.2 Perumusan Masalah
.............................................................................
2
1.3 Tujuan
..................................................................................................
2
1.4 Manfaat
................................................................................................
3
1.5 Batasan Masalah
..................................................................................
3
BAB 2
............................................................................................................
5
TINJAUAN PUSTAKA
................................................................................
5
2.1 Korosi Air Laut
....................................................................................
5
2.2 Korosi
...................................................................................................
8
2.3 Macam-Macam korosi pada Kapal Baja
.............................................. 9
-
xiii
2.4 Jenis – jenis Korosi yang Terjadi Pada Pipa
.........................................9
2.5 Mekanisme Proteksi Katodik
..............................................................15
2.6 Jenis inhtibitor dan jenis mekanisme kerjanya
...................................18
2.7 Pengendalian Korosi Air Laut
............................................................24
2.8 Katodik Proteksi
................................................................................26
2.9 Desain Proteksi Katodik
....................................................................31
2.9.1 Perhitungan Luas Permukaan Kapal
..........................................33
2.9.2 Perhitungan Faktor Breakdown Coating
....................................34
2.9.3 Perhitungan Kebutuhan Arus Proteksi
......................................34
2.9.4 Perhitungan Teknis dan Ekonomis Zinc anode dan
Aluminium
Anode
.........................................................................................35
BAB 3
...........................................................................................................37
METODOLOGI PENELITIAN
...................................................................37
3.1 Diagram alir penelitian
.......................................................................37
3.2 Tinjuan Pustaka
..................................................................................38
3.3 Pengumpulan data
...............................................................................38
3.3.1 Data ukuran utama kapal Landing Craft Utility (LCU)
1500
DWT
..........................................................................................38
3.3.2 Perhitungan Luas Area lambung Kapal Landing Craft
Utility
(LCU 1500 DWT
.......................................................................38
3.3.3 Perhitungan Faktor Breakdown Coating
....................................39
-
xiv
3.3.4 Perhitungan Kebutuhan Arus Proteksi
...................................... 39
3.3.5 Perhitungan Teknis dan Ekonomis Zinc Anode dan
Aluminium
Anode
.........................................................................................
39
3.4 Pengolahan data
.................................................................................
39
BAB 4
..........................................................................................................
41
HASIL DAN PEMBAHASAN
................................................................
41
4.1 Data Utama Kapal
.............................................................................
41
4.2 Perhitungan Luas Permukaan Kapal
.................................................. 42
4.3 Desain Teknis Kebutuhan Zinc Anode
............................................... 42
4.4 Desain Teknis Kebutuhan Aluminium Anode
.................................... 47
BAB 5
..........................................................................................................
55
KESIMPULAN
........................................................................................
55
5.1 Kesimpulan
........................................................................................
55
DAFTAR PUSTAKA
..................................................................................
57
LAMPIRAN
................................................................................................
59
-
xv
(HALAMAN SENGAJA DIKOSONGKAN)
-
xvi
DAFTAR TABEL
Tabel.2.1.Unsur pokok dalam media air laut (Benjamin D, 2006)
................ 6
Tabel 2.6.1 memperlihatkan konsentrasi kritis dari NaCl dan
Na2SO4
selaku
...........................................................................................................
19
Tabel 2.6.2 Konsentrasi kritis NaCl dan Na2SO4 selaku
depasivator pada
inhibitor Na2CrO4 dan NaNO2 bagi logam besi
........................................ 20
Tabel 2.6.3 pengaruh katalis Co (3,4-Toluen diamine) 2Cl2
terhadap laju
reaksi pengikatan O2 oleh hidrasin
..............................................................
23
Tabel 2.6.4 penggunaan katalis senyawa aryl amina selaku katalis
bagi
hidrasin sebagai oxygen scavenger bagi air untuk boiler
............................ 23
Tabel 2.7.1 Anoda korban seng aplikasi dalam media air laut
.................... 27
Tabel 2.7.2 Anoda korban seng aplikasi dalam media air laut
.................... 28
Tabel 2.7.3. Standar kimia alloy magnesium
.............................................. 30
Tabel 2.8.1 Jenis Anoda dengan Resistivitas Lingkungan
.......................... 33
Tabel 4. 1 Pembagian letak zinc anode
....................................................... 46
Tabel 4.2 Harga Zinc
Anode........................................................................
47
Tabel 4. 3 Pembagian letak zinc anode
....................................................... 51
Tabel 4.4 Harga Aluminium Anode
............................................................ 52
Tabel 4.5 Tabel perbandingan biaya anatara zinc anode dan
aluminium
anode
............................................................................................................
53
-
xvii
HALAMAN SENGAJA DIKOSONGKAN)
-
xviii
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.4.2 Pitting Corrosion
...............................................................................
10
Gambar 2.4.3 Errosion Corrosion
............................................................................
11
Gambar 2.4.4 Galvanic Corrosion
...........................................................................
12
Gambar 2.4.5 Stress Corrosion
................................................................................
12
Gambar 2.4.6 Crevice Corrosion
.............................................................................
13
Gambar 2.4.7 Korosi Mikrobiologi
..........................................................................
14
Gambar 2.4.8 Fatigue Corrosion
..............................................................................
15
Gambar 2.5.1 Prinsip kerja sistem proteksi katodik
................................................ 16
Gambar 2.5.2 Korosi dari zinc dan besi didalam asam klorida
............................... 17
Gambar 2.7.1 Proses Coating
...................................................................................
25
Gambar 2.7.2 Pemakaian Zinc Anode
.....................................................................
25
Gambar 2.8 Instalasi ICCP
.......................................................................................
29
Gambar 3.1 Diagram Alir Penelitian
.......................................................................
37
Gambar 4. 1 Kapal Landing Craft Utility (LCU) 1500
DWT.................................. 41
-
xix
(HALAMAN SENGAJA DIKOSONGKAN)
-
1
BAB 1
PENDAHULUAN
1.1 Latar belakang
Kapal merupakan sarana penting dalam perkembangan ekonomi
diberbagai negara.
Hampir 95% negara didunia menggunakan kapal sebagai alat
transportasi untuk
mengangkut muatan dari suatu pulau ke pulau lainya. Hal ini
sangat menguntungkan
karena dapat meningkatkan perekonomian suatu negara. Walaupun
sekarang banyak
ditemukan sistem transportasi yang lebih modern akan tetapi
kapal tetap dipilih karena
mampu mengangkut muatan dengan jumlah yang lebih besar dan biaya
yang lebih murah
dibanding alat transportasi lainnya.
Kapal yang menjadi alat transportasi laut, tentunya sangat
rentan terkena ancaman
bahaya oleh faktor alam maupun faktor lainnya. Oleh karena itu
kapal harus mempunyai
struktur dan komponen-komponen yang tangguh dalam mengahadapi
berbagai ancaman
yang ada. Proses yang dapat mendegradasikan ketangguhan kapal
adalah korosi. Korosi
uniform ini mampu mengurangi dimensi, sementara korosi lokal
mampu menaikkan
konsentrasi tegangan pada material.
Korosi atau yang biasa disebut karat merupakan peristiwa
kerusakan atau penurunan
kualitas bahan logam akibat bereaksi dengan lingkungan sekitar.
Dengan adanya ancaman
korosi maka diperlukan rencana pada awal pembangunan kapal untuk
melindungi bagian
kapal yang tercelup air laut dari korosi. Meskipun korosi tidak
dapat dicegah, setidaknya
laju korosi dapat dikendalikan dengan metode cleaning, coating
atau painting, sistem
proteksi katodik atau kombinasi dari ketiga anoda tersebut.
Sistem proteksi katodik adalah
pengendalian laju korosi yang dihasilkan oleh polarisasi katodik
permukaan logam yang
terkorosi (Marshall, 1984).
Dalam tugas akhir ini, sistem proteksi katodik yang saya gunakan
adalah metode
anoda korban (Sacrificial Anode Cathodic Protection). Dalam
tugas akhir kalini metode
yang digunakan adalah metoda anoda korban karena penggunaan dan
perawatannya yang lebih
murah. Jenis anoda yng digunakan yaitu zinc anode dan Aluminium
Anode.
Secara umum korosi dapat digolongkan berdasarkan rupanya,
keseragaman atau
keserbanekaannya, baik secara mikroskopis maupun makroskopis.
Dua jenis mekanisma
utama dari korosi adalah berdasarkan reaksi kimia secara
langsung, dan reaksi
elektrokimia. Korosi dapat terjadi didalam medium kering dan
juga medium basah. Sebagai
-
2
contoh korosi yang berlangsung didalam medium kering adalah
penyerangan logam besi
oleh gas oksigen (O2) atau oleh gas belerang dioksida (S02).
Didalam medium basah, korosi dapat terjadi secara seragam maupun
secara
terlokalisasi. Contoh korosi seragam didalam medium basah adalah
apabila besi
terendam didalam larutan asam klorida (HCl). Korosi didalam
medium basah
yang terjadi secara terlokalisasi ada yang memberikan rupa
makroskopis,
misalnya peristiwa korosi galvani sistim besi - seng, korosi
erosi, korosi retakan,
korosi lubang, korosi pengelupasan, serta korosi pelumeran,
sedangkan rupa
yang mikroskopis dihasilkan misalnya oleh korosi tegangan,
korosi patahan, dan
korosi antar butir. Dengan demikian, apabila didalam usaha
pencegahan korosi dilakukan
melalui penggunaan inhibitor korosi, maka mekanisma dari
jenis-jenis korosi diatas
sangatlah penting artinya (Indra Surya Dalimunthe, 2004).
Pada pembangunan kapal Landing Craft Utility 1500 DWT di PT.
Daya Radar
Utama unit Lamongan, galangan perlu mempertimbangkan pemilihan
jenis anoda yang
akan digunakan dalam proteksi katodik kapal. Pemilihan bahan
untuk proteksi katodik
juga harus diperhitungkan karena akan berpengaruh pada
penggunaan maupun ketahanan
anoda yang akan digunakan. Hal tersebut yang melandasi penulis
untuk melakukan
“Estimasi Anoda Korban”. Dimana penggunaan logam ini dilakukan
melihat dari sektor
perairan yang akan diarungi kapal tersebut dan juga penggunaan
secara teknis maupun ekonomis.
1.2 Perumusan Masalah
Dari latar belakang dapat dirumuskan beberapa masalah sebagai
berikut :
1. Bagaimana kondisi area lambung kapal yang akan diproteksi
pada kapal Landing
Craft Utility (LCU) 1500 DWT ?
2. Bagaimana desain proteksi katodik untuk lambung kapal Landing
Craft Utility
(LCU) 1500 DWT ?
3. Bagaimana perbandingan ekonomi anoda Zinc dan anoda Aluminium
untuk
sistem proteksi lambung kapal Landing Craft Utility (LCU) 1500
DWT ?
1.3 Tujuan
Tujuan penelitian ini adalah sebagai berikut :
1. Untuk mengetahui kondisi area lambung kapal yang akan
diproteksi pada kapal
Landing Craft Utility (LCU) 1500 DWT
-
3
2. Untuk mengetahui desain proteksi katodik untuk almbung kapal
Landing
Craft Utility (LCU) 1500 DWT
3. Untuk mengetahui perbandingan ekonomi anoda Zinc dan
anoda
Aluminium untuk sistem proteksi lambung kapal Landing Craft
Utility
(LCU) 1500 DWT
1.4 Manfaat
Manfaat yang diperoleh dari penulisan tugas akhir ini adalah
:
1. Bagi mahasiswa, penulisan ini memberikan manfaat bagaimana
cara
menghitung kebutuhan anoda pada sistem proteksi katodik di
lambung
kapal
2. Bagi PT. Daya Radar Utama unit Lamongan, penulisan ini
menjadi
salah satu efisiensi penggunaan perusahaan dalam pemakaian
anoda
korban
1.5 Batasan Masalah
Batasan dari tugas akhir ini adalah :
1. Kapal yang diamati adalah kapal Landing Craft Untility (LCU)
1500
DWT yang sedang di bangun di PT. Daya Radar Utama unit
Lamongan.
2. Perhitungan yang digunakan sesuai dengan standar Dnv.
3. Jenis anoda yang digunakan adalah Zinc dan Aluminium.
4. Hanya menghitung kebutuhan pengadaan anoda tidak
menghitung
kebutuhan jam orang.
5. Umur dari anoda direncanakan selama 3 tahun
-
4
(HALAMAN SENGAJA DIKOSONGKAN)
-
5
BAB 2
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Korosi Air Laut
Pada tugas akhir kali ini yang dibahas pertama kali adalah
korosi yang
tercelup air laut. Mengenai korosi air laut akan dibahas dari
teori beberapa ahli.
Berikut ini adalah pemaparan teori-teori tentang kosori yang
disebabkan air laut.
Bumi ini sebagian besar terdiri dari lautan. Hampir 2/3 bagian
bumi terdiri
dari lautan. Dengan kondisi geografis yang berupa lautan maka
banyak sekali
industri yang berkaitan dengan sistem kelautan seperti
perkapalan, pengeboran
lepas pantai dan konstruksi bangunan khusus untuk daerah pantai.
Air laut
merupakan salah satu elektrolit yang paling bagus sehingga
lingkungan ini banyak
menimbulkan masalah korosi jika ditempatkan logam korosif.
(S,Heri 2003,II:28).
Hal ini karena air laut memiliki beberapa faktor yang bersifat
meningkatkan
oksidasi. Faktor tersebut diantaranya kandungan garam, kecepatan
media,
temperatur dan unsur biologi.
Seperti yang kita ketahui bahwa laut sangat kaya akan berbagai
macam unsur-
unsur yang kemungkinan dapat menyebabkan korosi. Jika ditinjau
dari komposisi
air laut, secara umum unsur-unsur yang ada pada air laut
dinyatakan dalam ppm
(parst of million). Komposisi air laut adalah sebagai berikut :
chloride ( 19.345
ppm), sodium (10.752 ppm), sulfate (2.701 ppm), magnesium (1.295
ppm), calcium
(0.416 ppm), potassium (0.390 ppm), bicarbonate (0.145 ppm),
bromide (0.027
ppm), stronsium (0.013 ppm), fluoride (0.001 ppm), dan lainnya
(kurang dari 0.001
ppm). (Munasir & Surabaya, 2017).
Korosi yang terjadi dilingkungan air laut di dorong oleh
faktor-faktor :
kadar gas dalam air laut (aerosols), hujan (rain), embun (dew),
kondensasi
(condensation) dan tingkat kelembaban (humidity) serta
resistivitas. Secara
alami lingkungan air laut mengandung ion khlorida (chloride
ions) dengan
10 kombinasi tingginya penguapan (moisture), unsur yang
terkandung dalam air
-
6
laut dapat dilihat dalam Tabel.2.1 dan persentasi oksigen
terkandung yang
juga turut memperparah korosi karena air laut. Korosi pada air
laut sangat
tergantung pada(Sasono, 2010) :
a. Kadar khlorida
b. pH
c. Kadar Oksigen
d. Temperatur
Anion Part/Million Equevalents per
Million
Part per Million
per unit
Chlorinity
Chloride, Cl- 18.980,00 535,30 998,90
Sulfate, SO42- 2.649,00 55,10 139,40
Bicarbonete,
HCO3- 139,70 2,30 7,35
Bromine, Br- 64,60 0,80 3,40
Fluoride,F- 1,30 0,10 0,07
Boric Acid,
H3BO3 26,00 - 1,37
Total 593,60
Cation Part/Million Equevalents per
Million
Part per Million
per unit
Chlorinity
Sodium, Na+ 10.556,10 159,00 555,60
Magnesium, MG2+ 1.272,00 104,60 66,95
Calcium, Ca2+ 400,10 20,00 21,06
Potassium, K+ 380,00 9,70 20,00
Strotium, Sr2+ 13,30 0,30 0,70
Total 593,60
Tabel.2.1.Unsur pokok dalam media air laut (Benjamin D, 2006)
(Sumber :
https://jurnal.poltekba.ac.id/index.php/jst/article/download/31/26)
Air laut merupakan lingkungan yang korosif untuk besi dan baja,
terutama
karena resistivitas air laut sangat rendah (+ 25 Ohm–cm)
dibandingkan
11 resistivitas air tawar ( + 4000 Ohm–cm ). Proses korosi air
laut merupakan
proses elektrokimia. Faktor –faktor yang mendorong korosi pelat
baja dalam
media air laut adalah :
https://jurnal.poltekba.ac.id/index.php/jst/article/download/31/26
-
7
a. Sifat air laut (kimia-fisika dan biologis)
b. Sifat logam (pengaruh susunan kimia dan mill scale )
a. Sifat kimia – fisika air laut
Kandungan garam yang terlarut dalam air laut dan temperatur
sangat
menentukan penghantaran listrik pada air laut, yang merupakan
salah satu
faktor mempercepat terjadinya proses korosi. Pada kadar garam
yang sama,
kenaikan temperatur air laut menyebabkan daya hantar listrik air
laut
meningkat, sedangkan pada temperatur air laut yang sama dengan
kadar garam
yang meningkat menyebabkan hantaran listrik air laut naik.
b. Sifat biologis air laut
Pengaruh fouling (pengotoran lambung kapal akibat melekatnya
hewan
dan tumbuhan laut) akan menimbulkan korosi pada pelat lambung
kapal. Proses
korosi terjadi saat melekatnya mikro organisme bersel satu pada
lambung kapal
dengan bantuan cat sebagai zat perekatnya, sehingga terdapat
lapisan yang
mudah mengelupas. Pada lapisan yang mengelupas akan timbul
benih-benih
hewan laut dan tumbuhan laut yang akan terus berkembang
biak.
Mikroorganisme yang menempel di lambung kapal menimbulkan
pertukaran zat yang menghasilkan zat-zat agresif seperti :
NH4OH, CO2, H2S
dan atom-atom yang agresif, selanjutnya akibat reaksi
elektrokimia
terbentuklah gas oksigen. Gas oksigen dengan proses chlorophile
akan
membentuk sulfit dan sulfat yang menghasilkan zat yang
berpengaruh terhadap
terjadinya korosi air laut.
Korosi air laut merupakan satu masalah korosi yang sangat rumit
karena dari
air laut sendiri mengandung elektrolit yang sangat bagus.
Dibalik kandungan
elektolit ada kandungan garam yang tinggi, ini juga factor yang
tinggi dalam
penyebab korosi. Faktor lain laut laut bersifat meningkatkan
oksidasi.
-
8
2.2 Korosi
Dalam dunia pembangunan kapal, tidak pernah terlepas dari
masalah korosi.
Seiring berjalannya waktu material logam akan mengalami korosi
yang diakibatkan
kontak langsung dengan udara. Untuk mengendalikan korosi yang
terjadi pada
kapal maka digunakanlah metode anoda korban. Dibawah penejelasan
tentang
korosi oleh beberapa ahli.
Korosi didefinisikan sebagai penghancuran paksa zat seperti
logam dan
bahan bangunan mineral media sekitarnya, yang biasanya cair
(agen korosif). Ini
biasanya dimulai pada permukaan dan disebabkan oleh kimia dan
dalam kasus
logam, reaksi elektrokimia. Kehancuran kemudian dapat menyebar
ke bagian
dalam materi. Organisme juga dapat berkontribusi pada korosi
bahan bangunan.
selain itu juga dapat diartikan sebagai penurunan mutu logam
yang disebabkan oleh reaksi elektrokimia antara logam dengan
lingkungan
sekitarnya (Afandi, Arief, & Amiadji, 2015).
Korosi adalah bentuk kerusakan material akibat adanya reaksi
kimia antara
logam atau alloy dengan lingkungannya. Pada dasarnya reaksi
korosi memerlukan
4 (empat) faktor yaitu anoda sebagai tempat terjadinya oksidasi,
katoda sebagai
tempat terjadinya reduksi, elektrolit sebagai media penghantar
listrik dan adanya
hubungan antara anoda dan katoda (DAEROBI, 2012).
Korosi adalah proses degradasi / deteorisasi / perusakan
material yang
disebabkan oleh pengaruh lingkungan dan sekitarnya. Ada
pengertian dari pakar
lain, yaitu :
1. Korosi adalah perusakan material tanpa perusakan material
2. Korosi adalah kebalikan dari metalurgi ekstraktif
3. Korosi adalah system thermodinamika logam dengan lingkungan (
udara, air,
tanah ), yang berusaha mencapai kesetimbangan.(Utomo, 2009)
Korosi adalah pelepasan elektron elektron positif atau
pengurangan
komposisi pada logam yang disebabkan alam disekitarnya.
Penurunan komposisi
atau ketangguhan dari logam bisa disimpulkan dalam teori
elektrokimia.
Penanggulangan korosi/ perlambatan laju korosi bisa dikendalikan
oleh metode-
-
9
metode yang ada.
2.3 Macam-Macam korosi pada Kapal Baja
korosi kapal baja bisa di simpulkan bahwa penyebab utamnya
adalah air laut.
sekian banyak macamnya ada 5 macam korosi pada kapal baja yang
dijelaskan oleh
edi, satria, & huda. Korosi kapal baja dapat dibedakan
menjadi menjadi 5 jenis yaitu
korosi merata, pelobangan, korosi tegangan, korosi erosi dan
korosi celah (Edi
Septe, Satria, & Huda, 2015).
a) Korosi Merata atau uniform corrosion adalah seluruh permukaan
pelat
terserang korosi biasanya pada bagian pelat yang berada diatas
garis air.
b) Korosi Pelobangan (pitting corrosion), pada permukaan
pelat
terjadi lobang yang semakin lama akan bertambah dalam dan
akhirnya dapat
menembus pelat kapal.
c) Korosi Tegangan (stress corrosion), korosi pada bagian pelat
yang
memikul beban besar.
d) Korosi Erosi (errosion corrosion), korosi yang terjadi pada
material
yang menerima tumbukan partikel cairan yang mengalir dengan
kecepatan
tinggi.
e) Korosi Celah (crevice corrosion), korosi yang terjadi pada
celah,
daerah jepitan, sambungan dan daerah yang ditutupi binatang.
2.4 Jenis – jenis Korosi yang Terjadi Pada Pipa
1. Uniform attack ( korosi seragam )
Gambar.2.4.1 Korosi Seragam pada pipa ballast
(Sumber :
https://ejournal.undip.ac.id/index.php/kapal/article/viewFile/2731/2421)
https://ejournal.undip.ac.id/index.php/kapal/article/viewFile/2731/2421
-
10
Adalah korosi yang terjadi pada permukaan logam akibat reaksi
kimia
karena pH air yang rendah dan udara yang lembab,sehingga makin
lama logam
makin menipis. Biasanya ini terjadi pada pelat baja atau profil,
logam homogen.
Korosi jenis ini bisa dicegah dengan cara Diberi lapis lindung
yang
mengandung inhibitor seperti gemuk.
a. Untuk lambung kapal diberi proteksi katodik
b. Pemeliharaan material yang tepat
c. Untuk jangka pemakain yang lebih panjang diberi logam
berpaduan
tembaga 0,4%
2. Pitting corrosion ( korosi sumur )
Adalah korosi yang disebabkan karena komposisi logam yang
tidak
homogen yang dimana pada daerah batas timbul korosi yang
berbentuk sumur.
Korosi jenis ini dapat dicegah dengan cara :
a. Pilih bahan yang homogen
b. Diberikan inhibitor
c. Diberikan coating dari zat agresif
Gambar 2.4.2 Pitting Corrosion
(Sumber :
https://ejournal.undip.ac.id/index.php/kapal/article/viewFile/2731/2421)
3. Errosion Corrosion ( korosi erosi )
Korosi yang terjadi karena keausan dan menimbulkan bagian –
bagian yang
https://ejournal.undip.ac.id/index.php/kapal/article/viewFile/2731/2421
-
11
tajam dan kasar, bagian – bagian inilah yang mudah terjadi
korosi dan juga
diakibatkan karena fluida yang sangat deras dan dapat mengkikis
pelindung pada
logam. Korosi ini biasanya terjadi pada pipa dan propeller.
Korosi jenis ini dapat
dicegah dengan cara :
a. Pilih bahan yang homogen
b. Diberi coating dari zat agresif
c. Diberikan inhibitor
d. Hindari aliran fluida yang terlalu deras
Gambar 2.4.3 Errosion Corrosion
(Sumber :
https://ejournal.undip.ac.id/index.php/kapal/article/viewFile/2731/2421)
4. Galvaniscorrosion (korosi galvanis )
Korosi yang terjadi karena adanya 2 logam yang berbeda dalam
satu
elektrolit sehingga logam yang lebih anodic akan terkorosi.
Korosi ini dapat
dicegah dengan cara :
a. Beri isolator yang cukup tebal hingga tidak ada aliran
elektolit
b. Pasang proteksi katodik
c. Penambahan anti korosi inhibitor pada cairan
https://ejournal.undip.ac.id/index.php/kapal/article/viewFile/2731/2421
-
12
Gambar 2.4.4 Galvanic Corrosion
(Sumber :
https://ejournal.undip.ac.id/index.php/kapal/article/viewFile/2731/2421)
5. Stress corrosion (korosi tegangan )
Terjadi karena butiran logam yang berubah bentuk yang
diakibatkan karena
logam mengalami perlakuan khusus ( seperti diregang, ditekuk
dll.) sehingga
butiran menjadi tegang dan butiran ini sangat mudah bereaksi
dengan
lingkungan. Korosi jenis ini dapat dicegah dengan cara :
a. Diberiinhibitor
b. Apabila ada logam yang mengalami stress maka logam harus
direlaksasi.
Gambar 2.4.5 Stress Corrosion
(Sumber :
https://ejournal.undip.ac.id/index.php/kapal/article/viewFile/2731/2421)
https://ejournal.undip.ac.id/index.php/kapal/article/viewFile/2731/2421https://ejournal.undip.ac.id/index.php/kapal/article/viewFile/2731/2421
-
13
6. Crevice corrosion ( korosi celah )
Korosi yang terjadi pada logam yang berdempetan dengan logam
lain
diantaranya ada celah yang dapat menahan kotoran dan air
sehingga kosentrasi
O2 pada mulut kaya disbanding pada bagian dalam, sehingga bagian
dalam lebih
anodic dan bagian mulut jadi katodik Korosi ini dapat dicegah
dengan cara :
a. Isolator
b. Dikeringkan bagian yang basah
c. Dibersihkan kotoran yang ada
Gambar 2.4.6 Crevice Corrosion
(Sumber :
https://ejournal.undip.ac.id/index.php/kapal/article/viewFile/2731/2421)
7. Korosi mikrobiologi
Korosi yang terjadi karena mikroba Mikroorganisme yang
mempengaruhi
korosi antara lain bakteri, jamur, alga dan protozoa. Korosi ini
bertanggung
jawab terhadap degradasi material di lingkungan. Pengaruh
inisiasi atau laju
korosi di suatu area, mikroorganisme umumnya berhubungan
dengan permukaan korosi kemudian menempel pada permukaan logam
dalam
bentuk lapisan tipis atau biodeposit. Lapisan film tipis atau
biofilm.
Pembentukan lapisan tipis saat 2 – 4 jam pencelupan sehingga
membentuk
lapisan ini terlihat hanya bintik-bintik dibandingkan menyeluruh
di permukaan.
Korosi jenis ini dapat dicegah dengan cara :
a. Memilih logam yang tepat untuk suatu lingkungan dengan
kondisi-
https://ejournal.undip.ac.id/index.php/kapal/article/viewFile/2731/2421
-
14
Kondisinya
b. Memberi lapisan pelindung agar lapisan logam terlindung
dari
Lingkungannya
c. Memperbaiki lingkungan supaya tidak korosif Perlindungan
secara
elektrokimia dengan anoda korban atau arus tandingan.
d. Memperbaiki konstruksi agar tidak menyimpan air,lumpur dan
zat
korosif lainnya.
Gambar 2.4.7 Korosi Mikrobiologi
(Sumber :
https://ejournal.undip.ac.id/index.php/kapal/article/viewFile/2731/2421)
8. Fatigue corrosion ( korosi lelah )
Korosi ini terjadi karena logam mendapatkan beban siklus yang
terus
berulang sehingga semakin lama logam akan mengalami patah karena
terjadi
kelelahan logam. Korosi ini biasanya terjadi pada turbin uap,
pengeboran
minyak dan propeller kapal. Korosi jenis ini dapat dicegah
dengan cara :
a. Menggunakan inhibitor
b. Memilih bahan yang tepat atau memilih bahan yang kuat
korosi.
c. Memilih bahan yang tepat atau memilih bahan yang kuat
korosi.
https://ejournal.undip.ac.id/index.php/kapal/article/viewFile/2731/2421
-
15
Gambar 2.4.8 Fatigue Corrosion
(Sumber :
https://ejournal.undip.ac.id/index.php/kapal/article/viewFile/2731/2421)
2.5 Mekanisme Proteksi Katodik
Pada dasarnya proteksi katodik merupakan control korosi secara
elektrokimia
dimana reaksi oksida pada sel galvanis dipusatkan di daerah
anoda dan menekan
proses korosi pada daerah katoda dalam sel yang sama. Dengan
demikian, teknologi
ini sebenarnya merupakan gabungan yang terbentuk dari
unsur-unsur elektrokimia,
listrik dan pengetahuan tentang bahan. Unsur elektrokimia
mencakup dasar-dasar
proses terjadinya reaksi korosi, sedangkan unsur kelistrikan
mencakup konsep
dasar perilaku obyek yang diproteksi dan lingkungannya jika arus
listrik dialirkan.
Untuk mendapatkan gambaran konsep dasar tentang proses korosi
dan aplikasi
proteksi katodik secara teoritis.
Pada gambar 2.5.1 menunjukan ada dua buah logam besi dan zinc
yang
terpisah dan dicelupkan ke dalam suatu elektrolit. Kedua logam
tersebut akan
terkorosi dan kedua reaksi korosi (oksidasi) diseimbangkan
dengan reaksi reduksi
yang sama, dimana pada kedua kasus tersebut terjadi pembebasan
gas hidrogen.
Kejadian akan berbeda jika kedua logam tersebut dihubungkan satu
sama lain
secara elektris seperti terlihat pada Gambar 2(b). disini reaksi
korosi dipusatkan
pada elektroda zinc (anode) dan hampir semua reaksi reduksi
dipusatkan pada
elektroda besi (katoda). Reaksi anoda zinc pada rangkaian Gambar
2(b) akan lebih
cepat dari pada rangkaian (a). Pada waktu yang bersamaan, korosi
pada besi akan
berhenti. Dengan kata lain anoda zinc telah dikorbankan untuk
memproteksi besi.
https://ejournal.undip.ac.id/index.php/kapal/article/viewFile/2731/2421
-
16
Pada aplikasi di lapangan , struktur yang dilindungi akan
diusahakan menjadi
lebih katoda dibandingkan dengan bahan lain yang dikorbankan
untuk terkorosi.
Proses ini dilakukan dengan cara mengalirkan arus searah dari
sumber lain melalui
elektrolit ke permukaan pipa dan menghindari adanya arus yang
meninggalkan
pipa. Jika jumlah arus yang dialirkan diatur dengan baik, maka
akan mencegah
mengalirnya arus korosi yang keluar dari daerah anoda
dipermukaan pipa dan arus
akan mengalir dalam pipa pada daerah tersebut. Sehingga
permukaan pipa tersebut
akan menjadi bersifat katodik, dengan demikian maka proteksi
menjadi lengkap.
Untuk jelasnya, prinsip kerja proteksi katodik dapat dilihat
pada Gambar 2.5.1
Gambar 2.5.1 Prinsip kerja sistem proteksi katodik
(Sumber:
https://beeothers.wordpress.com/2014/11/11/proteksi-
katodik/)
Pada gambar tersebut tampak bahwa arus mengalir ke pipa pada
daerah dimana
sebelumnya sebagai anoda. Driving voltage system proteksi
katodik harus lebih
besar dari pada driving voltage sel korosi yang sedang
berlangsung. Supaya sistem
proteksi katodik bekerja, harus ada arus yang mengalir dari
groundbed. Selama
terjadinya aliran arus ke tanah, maka material groundbed akan
menjadi subjek
korosi. Oleh karena kegunaan groundbed untuk mengeluarkan arus,
maka
sebaiknya menggunakan bahan yang laju konsumsinya lebih rendah
dari pada
pipanya itu sendiri. Atau secara termodinamika, potensial pipa /
struktur yang
diproteksi dibuat menjadi imun yaitu pada -850 mV (CSE).
https://beeothers.wordpress.com/2014/11/11/proteksi-katodik/https://beeothers.wordpress.com/2014/11/11/proteksi-katodik/https://beeothers.files.wordpress.com/2014/11/614e4-3.png
-
17
1. Mekanisme Korosi
Gambar 2.5.2 Korosi dari zinc dan besi didalam asam klorida
(Sumber : www.corrosionsource.com)
Kedua logam diatas zinc dan besi akan mengalami korosi karena
kedua logam
tersebut mengalami reaksi oksidasi dan diseimbangkan dengan
reaksi reduksi gas
hidrogen.
Pada gambar diatas reaksi korosi (oksidasi) terpusatkan pada
elektroda zinc
(anode) karena zinc lebih reaktif terhadap lingkungan daripada
besi dan hampir
Fe –> Fe2+ + 2e– Reaksi oksidasi
2H+ + 2e––> H2 Reaksi reduksi
2H+ + Fe –> Fe2+ + H2
ReaType
equation here.ksi
net
Zn –> Zn2+ + 2e– Reaksi oksidasi
2H+ + 2e– –> H2 Reaksi reduksi
2H+ + Zn –> Zn2+ + H2
Reaksi net
Fe –> Fe2+ + 2e– Reaksi oksidasi
2H+ + 2e––> H2 Reaksi reduksi
2H+ + Fe –> Fe2+ + H2
http://www.corrosionsource.com/
-
18
semua reaksi reduksi dipusatkan pada besi (LASRYZA,2014).
2.6 Jenis inhtibitor dan jenis mekanisme kerjanya
1. Inhibitor memasifkan anoda
Salah satu contoh inhibitor yang memasifkan anoda adalah
senyawa-
senyawa kromat, misalnya Na2C2O4 =. Salah satu reaksi redoks
yang terjadi
dengan logam besi adalah: (Indra Surya Dalimunthe, 2004)
Oksidasi : 2 Fe + 2 H2O ----------- Fe2O3 + 6 H+ + 6e
Reduksi : 2 CrO4 = + 10 H+ + 6e -------- Cr2O3 + 5 H2O
red-oks : 1 Fe + 2 CrO4= + 2 H+ ------- Fe2O3 + Cr2O3 + 3
H2O
Padatan atau endapan Fe2O3 dan Cr203 inilah yang kemudian
bertindak
sebagai pelindung bagi logamnya. Lapisan endapan tipis saja,
namun cukup
efektif untuk melindungi permukaan logam yang lemah dari
serangan zat-zat
agresif. Untuk ini diperlukan kontinuitas pembentukan lapisan
endapan
mengingat lapisan tersebut bisa lepas yang disebabkan oleh
adanya arus larutan.
Berbagai data penelitian dengan berbagai kondisi percobaan
menganggap bahwa
Cr(III) nampak dominan pada spesimen yang didukung oleh
pembentukan lapisan
udara, sementara itu Cr(IV) teramati di daerah luar dari
spesimen pengamatan
yang didukung oleh suatu lapisan pelindung yang mengandung
Cr(III). Ini
menunjukkan bahwa reduksi Cr(IV) menjadi Cr(III) pada permukaan
spesimen.
Secara keseluruhan tebal lapisan yang terdiri dari spesimen
kromium dan
aluminium memperlihatkan lapisan dalam bentuk
Hasil penelitian dengan menggunakan teknik pendar fluor dari
adsorpsi
sinar x memperlihatkan disagregasi lapisan yang mengandung
Cr(IV) sebanding
dengan pertumbuhan Cr203 yang mengisi celah-celah lapisan anodik
(dalam hal ini
Al203)diatas permukaan logam Al. Cara yang sudah lazim tentang
studi
pembentukan lapisan pasif pada permukaan logam akibat reaksi
antar muka logam
dengan inhibitor dapat menggunakan diagram potensial - pH dan
secara kinetik
dengan menggunakan kurva polarisasi. Inhibitor jenis Cr04 = dan
N02- cukup
-
19
banyak digunakan untuk perlindungan logam besi dam aluminium
terhadap
berbagai medium korosif. Namun dari studi teoritis maupun
eksperimentil, kedua
jenis inhibitir tersebut kurang baik digunakan dalam medium yang
mengandung
H2S dan Cl-. Dengan adanya H2S, sebagian dari Cr04= bereaksi
dengan H2S yang
menghasilkan belerang.
Nampaknya Cr203 yang terbentuk tidak dapat terikat kuat pada
logamnya.
Sedangkan pada medium Cl-, terjadi kompetisi reaksi dengan
logamnya. Misalnya
ion klorida dapat membentuk kompleks terlarut dengan senyawa Fe
(III) yang ada
pada permukaan logam besi, sehingga lapisan pelindung Cr2O3 -
Fe203 sukar
dipertahankan keberadaannya. Tabel 1 berikut ini merupakan
rangkuman tentang
penggunaan inhibitor kromat untuk melindungi beberapa jenis
logam dalam
berbagai lingkungan korosif. Tabel 2.6.1 (dari berbagai
Iiteratur). Konsentrasi
efektif dari inhibitir kromat.
Tabel 2.6.1 memperlihatkan konsentrasi kritis dari NaCl dan
Na2SO4 selaku
depasivator pada penggunaan Na2CrO4 dan NaNO3 selaku inhibitor
korosi logam besi.
(sumber:
http://library.usu.ac.id/download/ft/tkimia-indra3.pdf)
LOGAM LINGKUNGAN INHIBITOR
Al
HNO3 10%
H3PO4
H2PO 20%
H3PO4 pekat
Etanol panas
NaCl 3-5%
Na-trikloroasetat 50%
Tetrahidrofuran, alk
alkali, kromat 0,1%
alkali, kromat 0,1%
Na2CrO4 0,5%
Na2CrO4 5%
K2Cr2O7
Na2CrO4 1%
Na2Cr2O7 0,5%
Na2CrO4 0,3%
Cu Tetrahidrofuran, alk Na2CrO4 0,3%
Baja Na – trikloroasetat 50%
Tetrahidrofuran, alk
Na2Cr2O7 0,5%
Na2CrO4 0,3%
http://library.usu.ac.id/download/ft/tkimia-indra3.pdf
-
20
Inhibitor Konsentrasi
(ppm)
Konsentrasi kritis (ppm)
NaCl Na2SO4
Na2CrO4 200
500
12
30
55
120
NaNO2
50
100
500
210
460
200
20
55
450
Tabel 2.6.2 Konsentrasi kritis NaCl dan Na2SO4 selaku
depasivator pada inhibitor
Na2CrO4 dan NaNO2 bagi logam besi
(sumber:
http://library.usu.ac.id/download/ft/tkimia-indra3.pdf)
Hal lain yang perlu diperhatikan adalah apabila konsentrasi
inhibitor jenis ini tidak
mencukupi, malahan dapat menyebabkan peningkatan kecepatan
korosi logam. Bila lapisan
pasif yang terbentuk tidak mencukupi untuk menutupi permukaan
logam, maka bagian
yang tidak tertutupi akan terkorosi dengan cepat. Akibatnya akan
terbentuk permukaan
anoda yang sempit dan permukaan katoda yang jauh luas, sehingga
terjadilah korosi
setempat dengan bentuk sumuran-sumuran. Contoh senyawa lain dari
inhibitor pasivasi
anodik adalah phosfat (PO4-3), tungstat (Wo4-2) dan molibdat
(MoO4-2), yang oleh
karena tidak bersifat oksidator maka reaksinya dengan logamnya
memerlukan kehadiran
oksigen.
2. Inhibitor memasifkan katoda.
Dua reaksi uatama yang umum terjadi pada katoda diadalam medium
air, yaitu
reaksi pembentukan hidrogen dari proton:
2 H+ + 2 e ---------- H2
dan reaksi reduksi gas oksigen dalam suasana asam
O2 + 4 H+ + 4 e ----- 2 H2O
Karena bagi suatu sal korosi, reaksi reduksi oksidasi terbentuk
oleh pasangan reaksi
reduksi dan reaksi oksidasi dengan kecepatan yang sama, maka
apabila reaksi reduksi (pada
katoda) dihambat akan menghambat pula reaksi oksidasi (pada
anoda). Inilah yang menjadi
pedoman pertama di dalam usaha menghambat korosi logam dalam
medium air atau
medium asam. Hal yang kedua adalah melalui penutupan permukaan
katoda oleh suatu
senyawa kimia tertentu baik yang dihasilkan oleh suatu reaksi
kimia atau melalui
-
21
pengaturan kondisi larutan,misalnya pH. Secara umum terdapat 3
jenis inhibutor yang
mempasifkan katoda, yaitu jenis racun katoda, jenis inhibutor
mengendap pada katoda dan
jenis penangkap oksigen. Inhibutor racun katoda pada dasarnya
berperan mengganggu
rekasi katoda. Pada kasus pembentukan gas hidrogen, reaksi
diawali yang teradsorpsi pada
permukaan katoda.
H+ + e H (ads)
Atau
H3O+ + e H (ads) + H2O
Selanjutnya
2H (ads) H2 (g)
Inhibitor harus berperan menghambat kedua tahap reaksi diatas
terutama reaksi
yang pertama, misaInya berdasarkan diagram arus –potensial
(voltamogram) reaksi
pembentukan hidrogen dari asamnya, maka untuk memperkecil arus
katodik dapat dengan
menurunkan tegangan lebih katodiknya. Yang patut dipertimbangkan
adalah bila inhibutor
hanya menghambat reaksi kedua saja, maka akan terjadi penumpukan
atom hidrogen pads
permukaan katoda. Atomatom tersebut dapat terpenetrasi ke dalam
kisi logam – dan
mengakibatkan timbulnya kerapuhan akibat hidrogen. Senyawa
sulfida (S=) dan selenida
(Se=) mungkin dapat digunakan, karena dapat terserap pada
permukaan katoda. Namun
sayang sekali pada umumnya senyawa-senyawa itu mempunyai
kelarutan yang rendah di
dalam air atau suasana asam. Selain itu dapat pula mengendapkan
berbagai logam,
disamping sifat racunnya. Senyawa arsenat, bismutat dan
antimonat dapat pula digunakan,
yang melalui reaksi tertentu (misal reaksi kondensasi) dapat
tereduksi menghasilkan
produk yang mengendap pada katoda. Biasanya reaksi tersebut
berlangsung pada pH relatif
rendah. Inhibutor jenis kedua adalah yang dapat diendapkan pada
katoda.
Cukup banyak senyawa-senyawa yang dengan pengaturan pH
larutan
dapat membentuk suatu endapan, misalnya garam-garam logam
transisi akan mengendap
sebagai hidroksidanya pada pH tinggi yang lazim digunakan adalah
ZnSO4 yang
terhidrolisis
ZnSO + 2 H2O Zn(OH)2(S) + H2S04
pH larutan harus tetap tinggi mengingat harus menetralisir asam
yang berbentuk.
-
22
Cara sederhana lainnya adalah pembentukan karbonat dari
logam
alkali tanah (CaC03' Bac03' atau MgC03) melalui reaksi Ca(HC03)2
+ Ca(OH)2 -
2 cac03(S) + 2 H2O atau apabila diperkirakan sudah ada senyawa
sebagai alkali
tanah (CaCo3, BaCO3, atau MgCO3) melalui reaksi
Ca (HCO3)2 + Ca (OH)2 2 CaCO3 (s) + 2 H2O
Atau apablia diperkirakan sudah ada senyawa sebagai
bikarbonatnya, dapat
melalui pemasan
Ca (HCO3)2 pemanasan CaCO3 (s) + H2O + CO2 (g)
Perhitungan yang teliti dapat dilakukan untuk mendapatkan
kondisi yang baik
berdasarkan data Ksp' tetapan keasaman, dan tetapan kestabilan
dari berbagai
spesi yang ada dalam sistem itu. Jenis inhibutor yang
mempasifisi katodik lainnya
adalah didasarkan pada kerjanya yang mengikat oksigen terlarut
(oxygen
scavenger).
Hidrasin (H2H4) merupakan senyawa yang paling banyak digunakan,
yang
reaksinya dengan oksigen adalah
N2H4 + O2(g) N2(g) + 2 H2O
Sayang sekali reaksi ini sangat lambat, walaupun pada pemanasan
sampai suhu
60°C. Untuk mempercepat reaksi, diperlukan katalisator, misalnya
garam garam dari
Co(II), Mn(II) atau Cu(II), dan pada akhir-akhir ini banyak
digunakan senyawasenyawa
organologam. Organologam dihasilkan akibat reaksi pembentukan
senyawa khelat antara
ion logam dengan suatu ligan tertentu, misal senyawa Co(3,4 -
toluen diamine)2Cl2. Tabel
2.6.3 berikut ini menunjukkan peningkatan lajut ikat dari
hidrasin terhadap oksigen dengan
adanya katalis tersebut.
-
23
Waktu
0 3 5 7 10
Hidrasin dengan katalis Co (3,4-Toluen
diamine) 2Cl2Hidrasin tanpa katalis
7,4
8,7
4,6
7,4
2,4
6,8
0,7
6,4
0,3
6
Tabel 2.6.3 pengaruh katalis Co (3,4-Toluen diamine) 2Cl2
terhadap laju reaksi pengikatan O2
oleh hidrasin
(sumber:
http://library.usu.ac.id/download/ft/tkimia-indra3.pdf)
Angka banding jumlah senyawa kompleks terhadap senyawa hidrasin
adalah
antara 0,002 - 0,04 bagian senyawa kompleks terhadap 1 bagian
senyawa
hidrasin. Di samping katalis garam-garam logam transisi atau
senyawa kompleks
organologam, dapat pula digunakan senyawa senyawa organik jenis
aryl amina.
Tabel 4 di bawah ini menunjukkan efektifitas beberapa jenis
senyawa aryl amina
sebagai katalis bagi hidrazin selaku oxygen scavenger. Studi
dilakukan dalam
kondisi 150 ppm hidrasin, pH = 10, pada suhu 25°C, sebagai
oxygen scavenger
dalam air untuk keperluan boiler.
Senyawa aryl amina 3 ppm % O2 yang hilang
5 menit 10 menit
o-phenylen diamina
p-phenylen diamina
2,3 –Toluen diamine
2,6 – Toluen diamine
n-animo benzoteifluorida
1-animo-2 napthol-4 sulfanic
acid
hidrasin tanpa katalis
(sebagai control)
44
84
55
75
62
65
25
82
95
92
95
95
95
50
Tabel 2.6.4 penggunaan katalis senyawa aryl amina selaku katalis
bagi hidrasin sebagai oxygen
scavenger bagi air untuk boiler (sumber:
http://library.usu.ac.id/download/ft/tkimia-indra3.pdf)
-
24
Di samping hidrasin masih banyak lagi senyawa-senyawa yang dapat
digunakan
sebagai oxygen scavenger, misalnya Na2S03, hidroksil amin HCl,
N,N-diethyl
hydroxylamin, gas S02, dan sebagainya.
3. Inhibutor Ohmik dan Inhibutor Pengendapan
Sebagai akibat lain daripada penggunaan inhibitor pembentuk
lapisan pada katoda
maupun anoda adalah semakin bertambahnya tahanan daripada
rangkaian elektrolit.
Lapisan yang dianggap memberikan kenaikan tahanan yang memadai
biasanya mencapai
ketebalan beberapa mikroinchi. Bila lapisan terjadi secara
selektif pada daerah anoda, maka
potensial korosi akan bergeser kearah harga yang lebih positif,
dan sebaliknya potensial
korosi akan bergeser ke arah yang lebih negatif bilamana lapisan
terjadi pada daerah katoda.
Jenis inhibitor pengendapan yang banyak digunakan adalah natrium
silikat dan berbagai
senyawa fosfat yang pada umumnya baik digunakan untuk melindungi
baja.
2.7 Pengendalian Korosi Air Laut
Pengendalian korosi air laut dibagi menjadi 2 yaitu coating dan
zinc anode.
Pengendalian sendiri tidak akan menghindarkan dari korosi tetapi
mengendalikan korosi
tersebut. Coating mengandung anti korosi dan ini lapisan utama
yang mencegah korosi,
zinc anode adalah anoda yang mengendalikan laju korosi pada plat
kapal itu sendiri
(Munasir & Surabaya, 2017).
1. Pelapisan (coating)
Metode pelapisan atau coating adalah suatu upaya mengendalikan
korosi dengan
menerapkan suatu lapisan pada permukaan logam besi. Misalnya
dengan pengecatan atau
penyepuhan logam. Penyepuhan besi biasanya menggunakan logam
krom atau timah.
Kedua logam ini dapat membentuk lapisan oksida yang tahan
terhadap lapisan film
permukaan dari oksida logam hasil oksidasi yang tahan terhadap
korosi lebih lanjut.
Logam seng juga digunakan untuk melapisi besi (galvanisir) akan
tetapi seng tidak
membentuk lapisan oksida seperti pada krom dan timah, meliakan
berkarbondemi besi.
Ada dua cara pelapisan yaitu :
a) Pelapisan dengan bahan logam. Pada pelapisan dengan bahan
logam, dapat
digunakan bahan-bahan logam yang lebih inert maupun yang kurang
inert sebagai
bahan pelapis. Pemakaian kedua macam bahan tersebut mempunyai
kelebihan dan
kekurangan masing-masing.
b) Pelapisan dengan bahan non logam. Yaitu dengan pelapis
berbahan dasar organik
-
25
seperti cat polimer dan pelapis berbahan dasar anorganik.
Aplikasi pengecatan dapat
dilihat pada Gambar 2.7.1
Gambar 2.7.1 Proses Coating
(Sumber :PT. Daya Radar Utama unit Lamongan)
1. Pengunaan Zinc Anode
Oleh karena itu, dalam rangka pengendalian korosi kita perlu
mengenal lingkungan
beserta sifat-sifatnya, macam-macam logam yang dipakai serta
daya tahan terhadap
lingkungannya dan peristiwa serta bentuk-bentuk korosi yang
diperkirakan akan terjadi,
tetapi faktor ekonomi dalam tiap pengendalian korosi merupakan
faktor yang paling
menentukn. Salah satu pemasangan anoda pada kapal dapat dilihat
pada gambar 2.7.2
dibawah ini.
Gambar 2.7.2 Pemakaian Zinc Anode
(Sumber :PT. Daya Radar Utama Unit Lamongan)
-
26
2.8 Katodik Proteksi
Proteksi Katodik (Cathodic Protection) adalah teknik yang
digunakan untuk
mengendalikan karat (korosi) pada logam dengan cara menjadikan
permukaan logam
tersebut sebagai katode dari sel elektrokimia. Proteksi katodik
merupakan cara yang efektif
dalam mencegah stress corrosion cracking (retak karena korosi),
dengan cara membalikkan
arah arus korosi untuk mengembalikan elektron-elektron yang
mengurai dari logam
tertentu, yang bersifat kebal atau imun sehingga proses korosi
pada logam dapat dikurangi
atau ditiadakan (tidak sampai hilang). Sistem proteksi katodik
biasanya digunakan untuk
melindungi baja, jalur pipa, tangki, tiang pancang, kapal,
anjungan lepas pantai, dan casing
(selubung) sumur minyak di darat (RAHARTRI SERPONG, 2017).
A. Sacrifice Anode Cathodic Protection (SACP)
Proteksi katodik dengan sistem anoda tumbal dapat dijelaskan
dengan prinsip sel
galvanik. Dalam suatuk sel galvanic, bagian anoda adalah pihak
yang terkorosi sedangkan
katoda tidak terkorosi. Dalam proteksi katodik dengan metode
anoda tumbal logam yang
diproteksi diatur agar berperan sebagai katoda. Sejauh ini
proteksi katodik banyak
digunakan untuk mengendalikan korosi pada pipa minyak, lambung
kapal, anjungan
pengeboran lepas pantai, pipa gas serta pipa air dibawah
tanah.Kesemuanya dilindungi
dari serangan korosi di salah satu lingkungan alami yang
sehingga kerusakan pada sistem
ini akan berakibat fatal terhadap kinerja sistem proteksi.
a) Macam-macam anoda
Anoda yang biasa dipakai untuk sistem SACP adalah zinc anode
dan
aluminium anode.
1. Zinc anode
Zinc dianggap sebagai bahan yang dapat diandalkan, tetapi tidak
cocok
untuk digunakan pada suhu yang lebih tinggi, karena cenderung
untuk pasif
(tegangan elektroda standar menjadi kurang negatif); jika hal
ini terjadi, arus
listrik mungkin berhenti mengalir dan anoda berhenti bekerja.
Perairan indonesia
bisa dibilang di bawah suhu tinggi dan cocok menggunakan anoda
ini, oleh
karena itu secara ekonomis resiko yang ditimbulkan dari harga
yang lebih tinggi
dari aluminium anode tetapi kinerjanya maksimal.
Zinc adalah jenis bahan yang telah digunakan untuk anoda sejak
tahun
1824. Zinc Anode terbuat dari bahan zinc dengan kemurnian
99.995%, dan
menghasilkan kapasitas arus sebesar 780 ampere jam (Ah) per kg.
Kapasitas zinc
-
27
anode tidak terpengaruh oleh kepadatan arus. Cocok digunakan
sebagai
perlindungan katodik untuk pipa dan dalam air atau rawa dengan
ketahanan arus
100 ohm per cm. Dimana susunan komponen aluminium anode dapat
dilihat
pada Tabel 2.7.1
Element Kl-Zn1 KI-Zn2
Al 0,10-0,50 ≤ 0,10
Cd 0,025-0,07 ≤ 0,004
Cu ≤ 0,005 ≤ 0,005
Fe ≤ 0,005 ≤ 0,0014
Pb ≤ 0,006 ≤ 0,006
Zn > 99,22 ≥ 99,88
Potential (T=20°C) -1,03V Ag/AgCl/See -1,03 V Ag/AgCl/See
Qᶢ (T=20°C) 780 Ah/kg 780 Ah/kg
Efficiency (T=20°C) 95%
Tabel 2.7.1 Anoda korban seng aplikasi dalam media air laut
(sumber: BKI,2014)
2. Aluminium anode
Aluminium anode memiliki kinerja elektrokimia yang tinggi karena
dibuat
dari logam aluminium dengan kemurnian yang tinggi yang
dihomogenkan dalam
tungku peleburan skala besar. Unsur lain yang ditambahkan dalam
berbagai tipe
anoda aluminium karena dalam keadaan normal, aluminium murni
sangat tidak
bisa diandalkan sebagai anoda korban dikarenakan aluminium
memproduksi
lapisan oksida yang kemudian membungkus logam tersebut ketika
masih diudara
bebas. Oleh karena itu secara ekonomis anoda ini tidak bisa
dijadikan solusi
pengganti dari anoda seng.
Aluminium anode memiliki kapasitas arus 2600 Ah/kg di lingkungan
air laut
dengan resistivitas 25 Ohm-cm dan -1100mV potensial sehubung
dengan
Ag/AgCl. Aluminium memiliki beberapa keunggulan, seperti bobot
yang lebih
ringan, dan kapasitas elektron yang jauh lebih tinggi dari seng.
Namun, perilaku
elektrokimia aluminium yang cenderung sangat mudah teroksidasi
(tak seperti
halnya seng), dan akan pasif pada konsentrasi ion klorida di
bawah 1.446 ppm (1
-
28
ppm = 1 part per million / 1 per 1 juta). Oleh karena itu,
penggunaan aluminium
sebagai anoda korban hanya dilakukan pada bagian-bagian tertentu
dari struktur
suatu kapal. Dimana susunan komponen aluminium anode dapat
dilihat pada
Tabel 2.7.2
Ti - - 0,01-0,05
In 0,01-0,03 - 0,01-0,05
Sn - 0,05-0,15 -
Other El ≤ 0,10 ≤ 0,10 ≤ 0,10
Al Residue Residue Residue
Potential
(T=20°C)
-1,05V
Ag/AgCl/See
-1,05V
Ag/AgCl/See
-1,05V
Ag/AgCl/See
Qᶢ (T=20°C) 2000 Ah/kg 2000 Ah/kg 2700 Ah/kg
Efficiency
(T=20°C) 95%
Tabel 2.7.2 Anoda korban seng aplikasi dalam media air laut
(sumber: BKI,2014)
B. Impressed Current Cathodic Protection (ICCP)
Dalam perencanaan sistem proteksi katodik dengan metode ICCP
pada kapal,
terdapat beberapa hal yang mutlak diperhatikan sehingga
perencanaan yang dilakukan
dapat tepat sasaran yaitu meminimalisir terjadinya korosi pada
permukaan kapal yang
dilindungi, diantaranya adalah :
a) Kondisi struktur lingkungan yang dilindungi
b) Kondisi lingkungan operasional
c) Peralatan yang digunakan
Tujuan ICCP ini adalah meminimalisir pengkaratan atau korosi
yang terjadi pada
logam yang tercelup dalam air. Perlindungan korosi pada lambung
terbuka dan tempat
tempat yang tersembunyi semacam sea-chest, umumnya dilakukan
pada tingkat tertentu saja
kecuali pada pembuatan perencanaan instalasi khusus.
Perlindungan badan kapal dengan
metode ICCP yaitu metode perlindungan dengan memberikan elektron
pada badan kapal
dengan bantuan sumber arus listrik dari luar.
-
29
Elektron yang diberikan pada material berasal dari anoda
permanen yang
terbuat dari logam. Prinsip dasar sistem ICCP adalah memberikan
potensial lebih
negatif, sehingga logam akan berpindah ke zona kekebalan.
Perbedaan antara zona
korosi dengan zona kekebalan semata – mata hanya berpijak pada
definisi saja,
tetapi dalam kenyataannya meskipun logam berada pada zona
kekebalan, korosi
masih berlangsung dengan laju yang lebih rendah. Semakin negatif
potensial yang
diberikan maka akan memperlambat reaksi anodik, sebaliknya
reaksi katodik akan
semakin cepat, akibatnya logam akan menjadi lebih katodik.
Gambar Sistem ICCP
dapat dilihat digambar 2.8 dibawah.
Gambar 2.8 Instalasi ICCP (Sumber: Bureau Veritas)
Proteksi katodik dapat dilakukan dengan dua cara yaitu
dengan
menggunakan anoda korban (sacrificial anode) dan impress current
(ICCP).
Proteksi katodik dengan anoda korban terjadi saat sebuah logam
dihubungkan
dengan logam yang lebih reaktif (anoda). Hubungan ini mengarah
pada
rangkaian galvanik. Untuk memindahkan korosi secara efektif dari
struktur
logam, material anoda harus mempunyai beda potensial cukup besar
untuk
menghasilkan arus listrik (Sudjasta et al., 2018).
-
30
Gambar 5 Proteksi katodik dengan anoda korban
(sumber:
https://ejournal.upnvj.ac.id/index.php/BinaTeknika/article/download/1422/pdf.)
Penggunaan proteksi katodik secara efektif akan menyediakan
proteksi yang baik pada
seluruh area permukaan material. Kombinasi coating dan proteksi
katodik akan
memberikan pilihan yang lebih ekonomis dan efektif untuk
memproteksi material pada
lingkungan tanah dan air laut.
1. Magnesium
Anoda magnesium biasanya digunakan untuk proteksi katodik pada
lingkungan
tanah. Terdapat dua buah alloy magnesium yang umum digunakan
pada proteksi
katodik yaitu High-Potential Magnesium dan H-1.
Tabel 2.7.3. Standar kimia alloy magnesium
(sumber:
https://ejournal.upnvj.ac.id/index.php/BinaTeknika/article/download/1422/pdf.)
https://ejournal.upnvj.ac.id/index.php/BinaTeknika/article/download/1422/pdfhttps://ejournal.upnvj.ac.id/index.php/BinaTeknika/article/download/1422/pdf
-
31
2. Seng
Anoda seng digunakan untuk proteksi katodik pada lingkungan
tanah yang
memiliki resistivitas rendah, beberapa kondisi air seperti air
laut, air payau dan
air tawar. Berikut ini merupakan table komposisi anoda seng
untuk penggunaan
pada lingkungan air laut.
Tabel 2.7.4 Komposisi anoda seng untuk lingkungan air laut
(sumber:
https://ejournal.upnvj.ac.id/index.php/BinaTeknika/article/download/1422/pdf.)
3. Aluminium
Anoda aluminium digunakan pada lingkungan air laut dan beberapa
kondisi
air tawar. Aluminium memiliki umur yang lebih panjang jika
dibandingkan dengan
magnesium. Aluminium juga memiliki arus dan karakteristik berat
yang lebih baik
jika dibandingkan dengan seng. Dalam pembuatannya aluminium
biasanya
dicampur dengan mercuri, antimoni, indium, tin.
2.9 Desain Proteksi Katodik
Prinsip dari proteksi katodik (Cathodic Protection) adalah
menyediakan
elektron untuk struktur logam yang akan dilindungi. Teori yang
mendasari adalah
jika arus mengalir dari kutub positif ke kutub negatif (teori
listrik konvensional)
struktur akan terlindungi jika arus masuk dari elektrode.
Kebalikannya laju korosi
akan meningkat jika arus masuk melalui logam ke electrode
(RAHARTRI 2017).
Sistem proteksi katodik banyak digunakan untuk memproteksi
struktur
baja yang berada di dalam tanah dan lingkungan air laut, dan
sedikit digunakan
(pada kondisi tertentu) untuk penempatan baja dalam air tawar.
Dalam banyak
https://ejournal.upnvj.ac.id/index.php/BinaTeknika/article/download/1422/pdf
-
32
kasus, penerapan proteksi katodik sering dikombinasikan dengan
coating.
Tujuannya adalah Analisis Kebutuhan Pemasangan Zink Anode untuk
melindungi
baja pada saat coating mengalami kerusakan. Pada saat ini,
penerapan sistem
proteksi katodik telah meningkat secara cepat dengan banyaknya
penerapan di
area eksplorasi serta produksi minyak dan gas yang berada di
offshore. Metode
proteksi ini merupakan metode yang paling banyak digunakan untuk
memproteksi
bagian material yang terendam oleh air, terutama air laut
(Sudjasta et al., 2018).
Proteksi katodik metode anoda zink dapat dilakukan dengan
menghubungkan anoda zink terhadap material yang akan diproteksi.
Material
yang akan diproteksi diatur agar berperan sebagai katoda dalam
suatu sel korosi
dan pasangan yang dihubungkan adalah logam lain yang memiliki
potensial yang
lebih negatif sehingga berperan sebagai anoda. Elektron akan
mengalir dari anoda
ke katoda melalui kabel penghubung sehingga terjadi penerimaan
elektron di
katoda. Dengan adanya penerimaan elektron tersebut, katoda
mengalami reaksi
reduksi dan terproteksi dari proses korosi. Berikut adalah
lebihan penerapan
sistem proteksi katodik metode anoda zink (Sudjasta et al.,
2018).
a) Pemasangan relatif mudah dan murah.
b) Tidak membutuhkan sumber energi listrik dari luar.
c) Distribusi arus merata.
d) Cocok untuk daerah berstruktur padat.
e) Tidak membutuhkan biaya operasional.
f) Perawatan mudah.
g) Resiko overprotection rendah.
Namun metode ini juga mempunyai beberapa kekurangan sebagai
berikut:
a) Keluaran arus terbatas.
b) Tidak efektif bila resistivitas elektrolit tinggi.
c) Tidak cocok untuk struktur besar yang perlu arus proteksi
besar.
Sistem proteksi katodik anoda zink biasanya diterapkan pada
perlindungan tangki dalam tanah, jaringan pipa dalam tanah,
jaringan kabel listrik
dan komunikasi dalam tanah, tangki air panas dan struktur kapal
laut.
-
33
Jenis anoda zink dan karakteristiknya Penentuan material yang
digunakan
sebagai anoda zink dilakukan berdasarkan kemampuan material
tersebut dalam
menurunkan potensial logam yang diproteksi mencapai daerah imun
dengan cara
membanjiri struktur dengan arus searah melalui lingkungan.
Faktor lainnya yaitu
biayanya murah, mampu dibentuk sesuai ukuran, dan dapat
terkorosi secara merata.
Anoda zink yang biasa digunakan adalah magnesium (Mg), seng
(Zn), dan
aluminium (Al).
Anoda
Resistivitas
Lingkungan
(ohm/cm)
Aluminium (Al) < 150
Seng (Zn) 150 - 500
Magnesium (Mg) > 500
Tabel 2.8.1 Jenis Anoda dengan Resistivitas Lingkungan
(Sumber: Teknik Pengendalian Korosi)
2.9.1 Perhitungan Luas Permukaan Kapal
Tahap awal perhitungan dimulai dengan mengetahui ukuran utama
dari
kapal Lanidng Craft Utility (LCU) 1500 DWT, untuk itu digunakan
data ukuran
utama kapal LCU sebagai kapal yang akan di perhitungkan. Setelah
ukuran
utama kapal diketahui, maka selanjutnya dilakukan perhitungan
luasan lambung
kapal yang tercelup air/ WSA (BKI, 2016).
Perhitungan luas pelat lambung kapal yang akan diproteksi
WSA = LWL (cb x B) + (1,7 x T)
Keterangan :
WSA : Watted Surface Area
Cb : Coefisien Block
B : Lebar Kapal
T : Tinggi Sarat Kapal
-
34
2.9.2 Perhitungan Faktor Breakdown Coating
Langkah selanjutnya adalah menentukan factor breakdown coating,
yang
menunjukkan hambatan arus karena pengaplikasian lapisan insulasi
elektrik pada
kapal laut. Jika fc = 0, maka lapisan tersebut memiliki hambatan
100%, dan
membuat kemampuan mengalirnya arus menjadi 0, sebaliknya jika fc
= 1, berarti
lapisan pelindung tidak memiliki hambatan arus sama sekali
(Veritas, 2007).
Faktor breakdown coating dapat dihitung menggunakan persamaan
di
bawah ini :
fc = (a + b) x 𝑡𝑐
2
(Veritas, 2007)
Keterangan :
fc = Faktor breakdown coating.
tc = Umur desain coating (tahun).
a dan b = Konstanta coating.
Dengan :
tc = 3 tahun
a = 0,02
b = 0,015
2.9.3 Perhitungan Kebutuhan Arus Proteksi
Kebutuhan arus proteksi pada sistem katodik proteksi dihitung
untuk
mempertahankan proteksi selama umur desain yang diharapkan.
Untuk arus
proteksi ini juga tergantung dari factor Breakdon Coating
yang
direncanakan(Veritas, 2007). Berikut perhitungan kebutuhan arus
proteksi rata –
rata yang dihitung dengan menggunakan persamaan di bawah ini
:
Ic = Ac x ic x fc
(Veritas, 2007)
Keterangan :
Ic = Kebutuhan arus proteksi (A).
-
35
Ac = Luasan yang diproteksi (m2).
ic = Arus densitas rata-rata (A/m2)
fc = Faktor breakdown coating.
2.9.4 Perhitungan Teknis dan Ekonomis Zinc anode dan Aluminium
Anode
1. Teknis
Perhitungan kebutuhan anoda dipengaruhi oleh beberapa faktor
salah
satunya adalah lamanya periode perlindungan. Untuk lamanya
periode
perlindungan disesuikan dengan waktu pengedokan kapal dimana
kapal
direncanakan melakukan docking pada 2 tahun berikutnya.
Data-data yang
dibutuhkan dalam perhitungan kebutuhan Zinc Anode dan Aluminium
Anode
secara teknis dan ekonomis yang sesuai standar BKI atau aturan
yang ada,
perhitungan kebutuhan zinc anode yang sesuai standar BKI seperti
persamaan
adalah sebagai berikut
Perhitungan masa anoda korban
Dimana :
𝑀 =𝐼𝐶 𝑥 𝑇 𝑥 8760
𝜇 𝑥 𝜀 …(kg)
Keterangan :
M = Berat anoda korban Zinc Anode (kg)
Ic = Kebutuhan arus proteksi (Ampere)
T = Umur proteksi (tahun), T = 3 Tahun ( Peraturan BKI)
µ = Faktor guna anoda korban, = 0,85
Ԑ = Electrochemical efficiency (Ah/kg), = 700 untuk Zn
= 2700 untuk Al
Js =Current Density =( 0,02 A/m2)
-
36
2. Ekonomis
1. Zinc Anode
Zinc anode dengan dimensi 300 x 150 x 30 mm dengan berat 9,5 kg
yang
weld type. Harga zinc anode untuk setiap kilogramnya sebesar Rp
57.000,00.
a. Harga perbatang = berat satuan x harga perkilogram
b. Total harga yang dibutuhkan = harga per batang x jumlah
anoda
2. Aluminium Anode
Aluminium anode dengan dimensi 300 x 150 x 30 mm dengan
berat
4 kg yang welded type. Harga aluminium anode untuk setiap
kilogramnya
sebesar Rp 52.000,00 dan jumlah aluminium anode yang dibutuhkan
sebanyak
43 batang. Maka harga yang harus dikeluarkan adalah :
a. Harga perbatang = berat satuan x harga perkilogram
b. Total harga yang dibutuhkan = harga per batang x jumlah
anoda
-
37
BAB 3
METODOLOGI PENELITIAN
3.1 Diagram alir penelitian
Proses pengerjaan tugas akhir ini dapat digambarkan seperti
flowchart
pada Gambar 3.1
Gambar 3.1 Diagram Alir Penelitian
.
Tinjauan Pustaka
Pengumpulan Data
Kesimpulan
Selesai
Identifikasi Area
yang Diproteksi
Perbandingan Ekonomi
Anoda Seng dan Anoda
Aluminium
Mulai
Desain Teknis Katodik
Proteksi
Hasil dan Pembahasan
-
38
3.2 Tinjuan Pustaka
Pada tahap ini dicari permasalahan yang ada saat proses
pembangunan
kapal, sekaligus menjadi tujuan dari tugas akhir ini. Pada tugas
akhir ini
permasalahan yang didapatkan yaitu mengenai pemilihan anoda
dalam sistem
proteksi katodik pada kapal LCU 1500 DWT.
Tahap ini dilakukan agar penulisan dan memakai metode pada tugas
akhir
ini sesuai dengan aturan-aturan yang ada agar perhitungan
kebutuhan dan
penggunaan anoda tidak ada kekeliruan. Selain itu dilakukan
wawancara lapangan
guna menunjang materi pada tugas akhir ini.
3.3 Pengumpulan data
Tahap ini adalah proses pengumpulan semua data penunjang dari
objek yang
diamati. Pengumpulan data dilakukan melalui studi literatur dan
wawancara
dilapangan. Data-data yang dibutuhkan yaitu :
3.3.1 Data ukuran utama kapal Landing Craft Utility (LCU) 1500
DWT
Dalam tugas akhir kali ini kapal yang digunakan adalah kapal
Landing
Craft Utility (LCU) 1500 DWT milik TNI angkatan darat yang
dibangun di
PT. Daya Radar Utama unit Lamongan .Dengan ukuran utama kapal
sebagai
berikut :
1 LOA : 99.20 m
2 LWL : 94.69 m
3 LBP : 91.95 m
4 Tinggi (H) : 7.80 m
5 Sarat (T) : 3 m
6 V : 14 knots
7 Cb : 0.731
3.3.2 Perhitungan Luas Area lambung Kapal Landing Craft Utility
(LCU)
1500 DWT
Perhitungan ini cukup mudah karena perhitungan ini hanya
memerlukan
data utama kapal dan ketentuan dari BKI. Oleh karna itu
perhitungan ini sudah
-
39
sangat umum diterapkan di dunia perkapalan. Untuk are yang
dicakup dalam
proteksi katodik ini adalah area yang tercelup air atau biasa
disebut Wetted
Surface Area (WSA).
3.3.3 Perhitungan Faktor Breakdown Coating
Menentukan factor breakdown coating, yang menunjukkan hambatan
arus
karena pengaplikasian lapisan insulasi elektrik pada kapal laut.
Jika fc = 0, maka
lapisan tersebut memiliki hambatan 100%, dan membuat
kemampuan
mengalirnya arus menjadi 0, sebaliknya jika fc = 1, berarti
lapisan pelindung tidak
memiliki hambatan arus sama sekali.
3.3.4 Perhitungan Kebutuhan Arus Proteksi
Perhitungan ini meliputi luas area yang akan dilindungi oleh
anoda yang
digunakan. Arus proteksi ini sangat penting untuk lanjutan
perhitungan katodik
proteksi dalam segi teknis dan segi ekonomis. Arus ini adalah
aliran elektrik yang
terdapat pada lambung kapal.
3.3.5 Perhitungan Teknis dan Ekonomis Zinc Anode dan Aluminium
Anode
Perhitungan anoda dari segi teknis maupun segi ekonomis memang
menjadi
topik dalam tugas akhir kali ini. Segi teknis dimulai dari
perhitungan area sampai
kebutuhan arus. Segi ekonomis lebih simple dari segi teknis
karena perhitungan
ini hanya menjumlah anoda dengan harga yang sudah
ditentukan.
3.4 Pengolahan data
Untuk menjawab rumusan masalah yang ada dilakukan pengumpulan
data,
setelah semua data diperolah maka akan diolah sesuai dengan
metode yang tepat.
Pada tugas akhir ini pengolahan data dilakukan dengan :
1. Menghitung luasan Watted Surface Area (WSA) kapal Landing
Craft Utility
(LCU) 1500 DWT
2. Menghitung kebutuhan Faktor Breakdown Coating kapal Landing
Craft
Utility (LCU) 1500 DWT
3. Menghitung kebutuhan arus proteksi kapal Landing Craft
Utility (LCU)
1500 DWT
-
40
4. Menghitung kebutuhan anoda seng dan anoda aluminium kapal
Landing
Craft Utility (LCU) 1500 DWT
5. Menghitung anoda seng dan anoda aluminium berdasarkan segi
ekonomis
kapal Landing Craft Utility ( LCU) 1500 DWT
-
41
BAB 4
HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Data Utama Kapal
Dalam tugas akhir kali ini kapal yang digunakan adalah kapal
Landing Craft Utility 1500 DWT milik TNI angkatan darat yang
dibangun
di PT. Daya Radar Utama unit Lamongan seperti gambar 4.1. Dengan
ukuran
utama kapal sebagai berikut :
LOA : 99.20 m
LWL : 94.69 m
LBP : 91.95 m
Lebar (B) : 16,40 m
Tinggi (H) : 7.80 m
Sarat (T) : 3 m
V : 14 knots
Cb : 0.731
Gambar 4. 1 Kapal Landing Craft Utility (LCU) 1500 DWT
-
42
4.2 Perhitungan Luas Permukaan Kapal
Tahap awal perhitungan dimulai dengan mengetahui ukuran utama
dari kapal
tanker, untuk itu digunakan data ukuran utama kapal LCU sebagai
kapal yang akan
di perhitungkan. Setelah ukuran utama kapal diketahui, maka
selanjutnya dilakukan
perhitungan luasan lambung kapal yang tercelup air/ WSA dengan
menggunakan
rumus dari data yang telah diperoleh :
Perhitungan luas pelat lambung kapal yang akan diproteksi
WSA = LWL (cb x B) + (1,7 x T)
= 94,69 (0,731 x 16,40) + (1,7 x 3)
= 1617,30 m2
4.3 Desain Teknis Kebutuhan Zinc Anode
1. Perhitungan Faktor Breakdown Coating
Langkah selanjutnya adalah menentukan factor breakdown coating,
yang
menunjukkan hambatan arus karena pengaplikasian lapisan insulasi
elektrik
pada kapal tanker. Jika fc = 0, maka lapisan tersebut memiliki
hambatan 100%,
dan membuat kemampuan mengalirnya arus menjadi 0, sebaliknya
jika fc = 1,
berarti lapisan pelindung tidak memiliki hambatan arus sama
sekali.
Faktor breakdown coating dapat dihitung menggunakan persamaan di
bawah
ini :
fc = (a + b) x tc
Keterangan :
fc = Faktor breakdown coating.
tc = Umur desain coating (tahun).
a dan b = Konstanta coating.
Dengan :
tc = 3 tahun
a = 0,02
b = 0,015
Sehingga :
fc = (a + b) x tc
-
43
= (0,02 + 0,015) x 3
= 0,035 x 3
= 0,105
2. Perhitungan Kebutuhan Arus Proteksi
Kebutuhan arus proteksi pada sistem katodik proteksi dihitung
untuk
mempertahankan proteksi selama umur desain yang diharapkan.
Berikut
perhitungan kebutuhan arus proteksi rata – rata yang dihitung
dengan
menggunakan persamaan di bawah ini:
Ic = Ac x ic x fc
Keterangan :
Ic = Kebutuhan arus proteksi (A).
Ac = Luasan yang diproteksi (m2).
ic = Arus densitas arus rata-rata (A/m2)
fc = Faktor breakdown coating.
Dengan :
Ac = 1617,30 m2
ic = 0,100 A/m2
fc = 0,035
Sehingga :
Ic = Ac x ic x fc
= 1617,30 x 0,100 x 0,105
= 16,98 A
3. Perhitungan kebutuhan zinc anode
Perhitungan kebutuhan anoda dipengaruhi oleh beberapa faktor
salah
satunya adalah lamanya periode perlindungan. Untuk lamanya
periode
perlindungan disesuikan dengan waktu pengedokan kapal dimana
kapal
direncanakan melakukan docking pada 2 tahun berikutnya.
Data-data yang
dibutuhkan dalam perhitungan kebutuhan zinc anode yang sesuai
standar BKI
sebagai berikut :
𝑴 =𝑰𝑪 𝒙 𝑻 𝒙 𝟖𝟕𝟔𝟎
𝝁 𝒙 𝜺 …(kg)
-
44
Keterangan :
M = Berat anoda korban Zinc Anode (kg)
Ic = Kebutuhan arus proteksi (Ampere)
T = Umur proteksi (tahun), T = 3 Tahun ( Peraturan BKI)
µ = Faktor guna anoda korban, = 0,85
Ԑ = Electrochemical efficiency (Ah/kg), = 700 untuk Zn
Js =Current Density =( 0,02 A/m2)
Jadi perhitungan masssa anoda total :
𝑀 =16,98 𝑥 3 𝑥 8760
0,85 𝑥 700
=446234,4
595
= 749,97 kg
Dengan kapasitas anoda :
𝑥 =𝑗𝑠. 𝑇
𝜇
= 0,02A/m2 . 26280 𝑗𝑎𝑚
700(Ah/kg)
= 0,75kg/m2
= 7.5 kg/ 10 m2
4. Perhitungan jumlah zinc anoda yang digunakan :
𝑁 =M
Mal
Keterangan :
N = Jumlah anoda yang dibutuhkan.
M = Massa total anoda (kg).
Mal = Massa bersih 1 buah Zinc Anode (kg)
-
45
Dengan :
M = 749,97 kg
Mal = 9,5 kg
Sehingga :
N =749,97
9,5
= 78,94 buah
Penambahan anoda korban 20 % untuk tempat – tempat kritis dan
sebagai
factor keamanan, sehingga jumlah total anoda korban yang
dipasang adalah :
N = 94,7
= 95 Buah
5. Penempatan pembagian anoda
1. Penempatan Zinc anode
Kebutuhan Ziinc anode untuk kapal Landing Craft Utility (LCU)
1500
DWT adalah 95 batang. Selanjutnya untuk peletakan Aluminium
anode
disesuaikan dengan radius proteksi dari Zinc anode sendiri
sebesar 12,7 m2
untuk 9,5 kg anode. Berdasarkan pembagian Zinc anode dapat
dilihat pada
Tabel 4.1 :
-
46
Perencanaan Pembagian Zinc Anode
No Lokasi Jumlah Berat Total Berat
1 Sea Chest Kiri 4 9,5 Kg 38 Kg
2 Sea Chest Kanan 4 9,5 Kg 38 Kg
3 Kemudi Kiri 4 9,5 Kg 38 Kg
4 Kemudi Kanan 4 9,5 Kg 38 Kg
5 Skeg 6 9,5 Kg 57 Kg
6 Sirip Bilga Kiri 5 9,5 Kg 47,5 Kg
7 Sirip Bilga Kanan 5 9,5 Kg 47,5 Kg
8 Bilga Kiri 20 9,5 Kg 95 Kg
9 Bilga Kanan 20 9,5 Kg 95 Kg
10 Plat Dasar Kiri 11 9,5 Kg 208 Kg
11 Plat Dasar Kanan 11 9,5 Kg 208 Kg
Total 94 891 Kg
Tabel 4. 1 Pembagian letak zinc anode
-
47
Tabel 4.2 Harga Zinc Anode
a. Harga perbatang = berat satuan x harga perkilogram
= 9,5 kg x Rp.62.000,00
= Rp.598.000,00
b. Total harga yang dibutuhkan = harga per batang x jumlah
anoda
= Rp.598.000,00 x 95 Buah
= Rp.56.810.000,00
4.4 Desain Teknis Kebutuhan Aluminium Anode
1. Perhitungan Faktor Breakdown Coating
Langkah selanjutnya adalah menentukan factor breakdown coating,
yang
menunjukkan hambatan arus karena pengaplikasian lapisan insulasi
elektrik
pada kapal tanker. Jika fc = 0, maka lapisan tersebut memiliki
hambatan 100%,
-
48
dan membuat kemampuan mengalirnya arus menjadi 0, sebaliknya
jika fc = 1,
berarti lapisan pelindung tidak memiliki hambatan arus sama
sekali.
Faktor breakdown coating dapat dihitung menggunakan persamaan di
bawah
ini :
fc = (a + b) x tc
Keterangan :
fc = Faktor breakdown coating.
tc = Umur desain coating (tahun).
a dan b = Konstanta coating.
Dengan :
tc = 3 tahun
a = 0,02
b = 0,015
Sehingga :
fc = (a + b) x tc
= (0,02 + 0,015) x 3
= 0,035 x 3
= 0,105
2. Perhitungan Kebutuhan Arus Proteksi
Kebutuhan arus proteksi pada sistem katodik proteksi dihitung
untuk
mempertahankan proteksi selama umur desain yang diharapkan.
Berikut
perhitungan kebutuhan arus proteksi rata – rata yang dihitung
dengan
menggunakan persamaan di bawah ini:
Ic = Ac x ic x fc
Keterangan :
Ic = Kebutuhan arus proteksi (A).
Ac = Luasan yang diproteksi (m2).
ic = Arus densitas arus rata-rata (A/m2)
fc = Faktor breakdown coating.
Dengan :
Ac = 1617,30 m2
ic = 0,100 A/m2
-
49
fc = 0,035
Sehingga :
Ic = Ac x ic x fc
= 1617,30 x 0,100 x 0,105
= 16,98 A
3. Perhitungan kebutuhan Aluminium Anode
Perhitungan kebutuhan anoda dipengaruhi oleh beberapa faktor
salah
satunya adalah lamanya periode perlindungan. Untuk lamanya
periode
perlindungan disesuikan dengan waktu pengedokan kapal dimana
kapal
direncanakan melakukan docking pada 2 tahun berikutnya.
Data-data yang
dibutuhkan dalam perhitungan kebutuhan zinc anode yang sesuai
standar BKI
adalah sebagai berikut :
𝑴 =𝑰𝑪 𝒙 𝑻 𝒙 𝟖𝟕𝟔𝟎
𝝁 𝒙 𝜺 …(kg)
Keterangan :
M = Berat anoda korban Zinc Anode (kg)
Ic = Kebutuhan arus proteksi (Ampere)
T = Umur proteksi (tahun), T = 3 Tahun ( Peraturan BKI)
µ = Faktor guna anoda korban, = 0,85
Ԑ = Electrochemical efficiency (Ah/kg), = 2700 untuk Al
Js =Current Density =( 0,02 A/m2)
Jadi perhitungan masssa anoda total :
𝑀 =16,98 𝑥 3 𝑥 8760
0,85 𝑥 2700
=446234,4
2295
= 165.27 kg
Dengan kapasitas anoda :
𝑥 =𝑗𝑠. 𝑇
𝜇
-
50
= 0,02A/m2 . 26280 𝑗𝑎𝑚
2700(Ah/kg)
= 0,19 kg/m2
= 1.9 kg/ 10 m2
4. Perhitungan jumlah Aluminium anoda yang digunakan :
𝑁 =M
Mal
Keterangan :
N = Jumlah anoda yang dibutuhkan.
M = Massa total anoda (kg).
Mal = Massa bersih 1 buah Zinc Anode (kg)
Dengan :
M = 165,27 kg
Mal = 4 kg
Sehingga :
N =165,27
4
= 41,31 Buah
Penambahan anoda korban 20 % untuk tempat – tempat kritis dan
sebagai
factor keamanan, sehingga jumlah total anoda korban yang
dipasang adalah :
N = 49,572
= 50 Buah
5. Penempatan pembagian anoda
1. Penempatan Aluminium anode
Kebutuhan Aluminium anode untuk kapal Landing Craft Utility
(LCU