PROTEKSI KATODIK

LAPORAN PRAKTIKUM TEKNIK PENCEGAHAN KOROSI

PROTEKSI KATODIKDisusun untuk memenuhi salah satu tugas mata kuliah praktikum teknik pencegahan korosi

Dosen pembimbing :

Ir. Gatot

Disusun oleh :

Desi Asri Yani 101411010

Eris Ristopan 101411012

Halimah Tulsa’diah 101411013

Kelas : 3A

Program Studi : D3 Teknik Kimia

Tanggal Praktikum : 18 Oktober 2012

Tanggal Penyerahan : 7 November 2012

JURUSAN TEKNIK KIMIA

POLITEKNIK KEGERI BANDUNG

2012

I. TUJUAN

1. Mengetahui perbedaan 2 jenis proteksi katodik, yaitu impressed current dan

galvanic couple.

2. Memahami metoda pengukuran potensial masing-masing jenis proteksi

katodik.

3. Mengukur potensial masing-masing jenis proteksi katodik.

II. DASAR TEORI

Proteksi Katodik ( Cathodic Protection) adalah teknik yang digunakan untuk

mengendalikan korosi pada permukaan logam dengan menjadikan permukaan logam

tersebut sebagai katode dari sel elektrokimia. Proteksi katodik ini merupakan metode

yang umum digunakan untuk melindungi struktur logam dari korosi. Sistem proteksi

katodik ini biasanya digunakan untuk melindungi baja, jalur pipa, tangki, tiang

pancang, kapal, anjungan lepas pantai dan casing (selubung) sumur minyak di darat. Efek

samping dari penggunaan yang tidak tepat adalah timbulnya molekul hidrogen yang dapat

terserap ke dalam logam sehingga menyebabkan hydrogen embrittlement (kegetasan

hidrogen). Proteksi katodik adalah cara yang effektif dalam mencegah stress corrosion

cracking (retak karena korosi).

Pada saat ini, galvanik atau anode tumbal dibuat dalam berbagai bentuk dengan

menggunakan alloy (campuran logam) dari seng,magnesium dan alumunium. Potensial

elektrokimia, kapasitas arus, dan laju konsumsi dari campuran logam ini lebih besar

sebagai CP daripada besi. Anode galvanik dirancang agar memiliki voltase aktif

(sebenarnya secara teknik memiliki potensial elektrokimia lebih negatif) lebih tinggi

daripada logam yang terdapat pada struktur baja. Untuk mendapatkan CP yang efektif,

potensial dari permukaan baja dipolarisasi (didorong) agar menjadi lebih negatif hingga

permukaannya memiliki potensial yang seragam. Pada tahap ini, daya dorong yang dapat

menyebabkan reaksi korosi menjadi tertahan. Anode galvanik kemudian akan terus

terkorosi, memakan material anode hingga suatu saat perlu diganti. Polarisasi disebabkan

oleh laju arus dari anode yang menuju ke katode. Daya dorong bagi laju arus dari CP

adalah perbedaan potensial elektrokimia antara anode dan katode.

Metode yang digunakan untuk mensuplai arus listrik ini ada dua macam

yaitu Sacrificial Anode atauImpressed Current. Pada metode Sacrificial Anode, arus

listrik disuplai dari proses karat yang terjadi pada “protective anode” yang terbuat dari

metal aktif seperti zinc (seng) atau aluminium khusus yang memiliki arus positif yang

lebih besar daripada metal. Perbedaan voltase ini menyebabkan adanya daya tarik

elektron bebas negatif yang lebih besar daripada daya tarik ion-ion pada metal. Ini

mengakibatkan “protective anode” menjadi terserang karat (dikorbankan) dan sebaliknya

metal akan terlindung dari karat. Sedangkan pada metode Impressed Current, arus listrik

disuplai dari sumber tenaga eksternal. Bedanya dengan Sacrificial Anode terletak pada

jenis “protective anode” yang digunakan yaitu terbuat dari material non aktif seperti high

silicon cast iron, yang berfungsi sebagai sumber elektron dan tidak perlu dikorbankan

(terserang karat). Dalam bentuk konvensionalnya, kedua metode ini hanya dapat

digunakan pada metal yang seluruh permukaannya dipenuhi air atau kelembaban air, ini

dibutuhkan untuk menjadi elektrolit yang akan menjadi jalan bagi arus listrik.

Tapi pada prakteknya tidak mungkin metal kendaraan akan selalu dipenuhi air atau

elektrolit lain. Maka penggunaan kedua metode tersebut dalam bentuk konvensionalnya

tidaklah cocok untuk digunakan pada kendaraan.

Impressed Current CP

Untuk struktur (bangunan) yang lebih besar, anode galvanik tidak dapat secara

ekonomis mengalirkan arus yang cukup untuk melakukan perlindungan yang menyeluruh.

Sistem Impressed Current Cathodic Protection (ICCP) menggunakan anode yang

dihubungkan dengan sumber arus searah (DC) yang dinamakan cathodic protection

rectifier. Anode untuk sistem ICCP dapat berbentuk batangan tubular atau pita panjang

dari berbagai material khusus. Material ini dapat berupa high silikon cast iron (campuran

besi dan silikon), grafit, campuran logam oksida, platina dan niobium serta material

lainnya.

Tipe sistem ICCP yang umum untuk jalur pipa terdiri dari rectifier bertenaga arus

bolak-balok (AC) dengan output arus DC maksimum antara 10 - 50 ampere dan 50 volt.

Terminal positif dari output DC tersebut dihubungkan melalui kabel ke anode-anode yang

ditanam di dalam tanah. Banyak aplikasi menanam anode hingga kedalaman 60 m (200

kaki) dengan diameter lubang 25 cm (10 inchi) serta ditimbun dengan conductive

coke (material yang dapat meningkatkan performa dan umur dari anode). Sebuah kabel

berkapasitas sesuai dengan arus yang timbul menghubungkan terminal

negatif rectifier dengan jalur pipa. Output operasi yang dihasilkan dari rectifierdiatur

pada tingkat optimal oleh seorang ahli CP setelah sebelumnya melakukan berbagai

pengujian termasuk diantaranya pengukuranpotensial elektrokimia.

Pengujian

Potensial elektrokimia diukur dengan berdasarkan pada elektrode referensi.

Elektroda tembaga-tembaga (II) sulfat digunakan untuk struktur (bangunan) yang kontak

dengan tanah atau air tawar. Elektroda perak klorida digunakan untuk struktur yang

kontak dengan air laut.

Baja Galvanis

Mobil-mobil modern menggunakan rangka dan panel galvanis berlapis seng. Baja

yang tak terproteksi akan membentuk lapisan besi oksida, yang dapat menyerap udara dan

air sehingga dapat menyebabkan korosi terus berlanjut di bawahnya. Akan tetapi, seng

oksida yang dihasilkan di permukaan barang dengan lapisan seng tidak dapat ditembus.

Selama lapisan seng dan seng oksida tidak terganggu (terkikis atau tergores), baja di

bawahnya tidak akan berkarat. Baja galvanis memiliki sifat yang dapat memperbaiki diri

sendiri; goresan kecil dimana baja terekspose ke udara luar akan ditutup kembali oleh

seng. Hal ini terjadi karena seng di sekitarnya akan terserap dan mengendap pada baja

tersebut, mengganti apa yang sebelumnya hilang karena goresan.

Proteksi katodik merupakan salah satu cara untuk mencegah terjadinya korosi

pada logam. Prinsip kerjanya adalah dengan mengubah benda kerja menjadi katoda.

Katodik proteksi dilakukan dengan mengalirkan elektron tambahan ke dalam material. 

Terdapat dua jenis proteksi katodik, yaitu metode impressed current dan galvanic couple.

Metode galvanic couple adalah metode dengan menghubungkan benda kerja dengan

logam lain yang memiliki potensial reduksi yang lebih kecil. Hal ini akan menyebabkan

terjadinya suatu sel galvanik dan menjadikan benda kerja sebagai suatu katoda.

Keuntungan-keuntungan dilakukannya galvanic couple ini adalah:

tidak diperlukan adanya sumber energi

mudah untuk dilakukan (ongkos pemasangan murah)

kemungkinan terjadinya interferensi katodik pada struktur lain kecil

self-regulating

kemungkinan terjadinya overprotecting kecil

distribusi potensial merata. 

Tetapi cara ini juga memiliki keterbatasan, yaitu:

arus terbatas

anoda yang habis harus diganti

anoda akan menambah berat dari struktur

Jenis yang kedua adalah dengan metode impressed current. Metode ini

menggunakan masukan arus listrik dan anoda inert yang tidak akan habis sehingga sistem

ini dapat digunakan pada waktu yang lama.Metode impressed current ini biasanya

digunakan pada lingkungan yang memiliki resistivitas yang tinggi.

Keuntungan digunakannya metode ini adalah:

level dari proteksi dapat diatur

arus yang digunakan tinggi

area proteksi yang luas

dapat memproteksi struktur yang tidak di coating dengan baik.

Sementara itu terdapat beberapa kerugian apabila menggunakan metode ini:

kemungkinan terjadinya interferensi sangat besar

perlu perawatan yang baik

kemungkinan terjadinya overprotection sangat besar

adanya biaya untuk menjalankan energi eksternal.

Proteksi katodik ini banyak digunakan pada industri-industri, terutama pada pipa-pipa

yang perananannya sangat penting dalam produksi. Namun, proteksi katodik pada pipa-

pipa ini akan mungkin digunakan(dilihat secara ekonomi) apabila terminal point

dipakaikan suatu isolating joint untuk memisahkan pipa yang diproteksi dengan pipa

yang memiliki resistansi yang rendah. Isolating joint ini tidak cocok digunakan untuk

instalasi yang besar seperti compressor station dan industrial plant. Biaya yang

diperlukan serta kemungkinan terjadinya kegagalan dalam proteksi katodik akibat dari

kompleksitas dari sistem dan jumlah joint yang sangat banyak.

Industrial plant dan compressor station memiliki banyak sistem perpipaan yang tertanam

di dalam tanah atau pada concrete. Pipa yang digunakan biasanya di coating, namun ada

kemungkinan terjadinya defect pada coating. Pipa akan mengalami kontak dengan

concrete ataupun tanah sehingga terjadi kemungkinan adanya sel korosi akibat dari

adanya perbedaan potensial karena adanya defect pada coating dengan concrete ataupun

tanah. Faktor yang mempengaruhi laju korosi pada kasus ini adalah ukuran dari coating

defect. Apabila ukuran dari defect kecil, densitas arus yang masuk akan sangat besar .

Apabila coating defect ini berada dekat dengan concrete, maka akan terjadi perbedaan

potensial sehingga akan terjadi korosi.

Sel korosi pada sistem perpipaan

Pada gambar di atas dapat terlihat bahwa coating holiday nomor satu lebih dekat dengan

concrete dibandingkan dengan coating holiday nomor dua. Efek dari jarak ini ada pada

laju korosinya. Coating holiday nomor satu akan memiliki laju korosi yang lebih cepat

karena perbedaan potensial yang lebih besar.

 Ada dua metode untuk melindungi sistem perpipaan dari korosi dengan proteksi katodik.

Yang pertama adalah dengan perlindungan keseluruhan (entire station) atau dapat disebut

sebagai basic protection. Yang kedua adalah proteksi pada tempat-tempat tertentu yang

memiliki coating defect atau disebut juga sebagai hot spots.

 1.     Basic Protection

Gambar di bawah menunjukkan basic protection pada suatu compressor

station. Pada basic protection, area proteksinya mencakup seluruh sistem. Sistem ini

meliputi pipa, concrete, dan sistem compressor. Jadi, tidak hanya coating defect yang

terkena pengaruh dari anoda, tetapi seluruh sistem. Pada tanah yang memiliki

resistansi yang rendah, anodaa diletakkan agak dalam sehingga diperoleh distribusi

arus yang homogen.

2.     Hot Spot

Hot spot adalah bagian dari pipa yang tidak dilapis sehingga kemungkinan

terjadinya korosi sangat besar. Basic protection tidak memadai untuk digunakan pada

kasus ini sehingga digunakan suatu metode dimana anoda diletakkan pada tempat

yang spesifik untuk mengeliminasi adanya sel korosi yang terbentuk akibat coating

defect dan concrete.

Bagaimana mendeteksi adanya hot spot pada suatu sistem perpipaan?

Terdapat beberapa cara untuk mendeteksi adanya hot spot:

1. adanya kebocoran menunjukkan bahwa pada daerah tersebut terjadi korosi

2. survey pada potensial permukaan dapat mendeteksi adanya sel korosi. Adanya

arus listrik menunjukkan telah terjadi peristiwa korosi pada pipa tersebut.

3. survey terhadap resistivitas tanah dapat menunujukkan kira-kira dimana

kemungkinan besar terjadinya korosi.

Gambar di atas menunjukkan cara untuk mengetahui adanya hot spot dengan

menggunakan potensial permukaan. Titik dimana arus keluar dari pipa akan bertindak

sebagai anoda, dengan kata lain bagian ini akan terkorosi. Pada grafik juga terlihat

bahwa bagian tempat keluarnya arus akan memiliki potensial yang besar. Metode lain

adalah dengan mengetahui resistivitas tanah. Tanah yang memiliki resistivitas kurang

dari 1000 Ω.m akan mempunyai kecenderungan sebagai tempat terjadinya korosi.

 Efek Proteksi Katodik Terhadap Struktur Lain

Proteksi katodik dapat berpengaruh terhadap struktur lain yang berada di

dekatnya. Arus listrik yang keluar dari anoda dapat saja mengalir ke struktur lain (bukan

pipa yang diproteksi) sehingga dapat menyebabkan korosi pada struktur tersebut. Arus

yang mengalir ke tempat lain ini disebut stray current. Korosi akibat adanya stray current

ini disebut interferensi.

Untuk mencegah terjadinya hal ini, maka digunakan beberapa metode, yaitu :

menggunakan catodic shielding

menggunakan sacrificial anode

Pearson Survey

Peralatan yang dirancang oleh Dr. John M. Pearson, dapat digunakan untuk

mengetahui adanya kerusakan ataupun holiday pada coating yang tertanam dalam tanah.

Prinsip kerjanya adalah dengan memberikan tegangan bolak-balik antara pipa dan tanah.

Kemudian mendeteksi adanya penurunan dari potensial tinggi di sekitar tempat yang

tidak terlapisi. Sebuah sinyal generator (biasanya vibrator) yang terhubung pada line, dan

terminal lainnya yang dihubungkan ke tanah, beratus-ratus kaki jauhnya.

Gambar: Detektor pearson holiday.

Arus mengalir dari generator sinyal pada tanah menuju ke pipeline yang

terkonsentrasi pada holiday. Hal ini menghasilkan konsentrasi arus pada tanah, dan akan

menghasilkan puncak pada receiver signal, seperti yang terlihat pada grafik.

Kemudian tim yang terdiri dari 2 orang berjalan sepanjang line sekitar 20 meter.

Setiap orang memakai sepasang sepatu yang terdapat pelat di bawahnya, dan terjadi beda

potensial antara 2 titik sejauh 20 kaki. Hal ini akan di terima oleh ampilfier yang dibawa

oleh orang bagian depan, dan kemudian dan sinyal amplifier dapat didengar pada

earphone dan mengindikasikan kedalaman dalam meter. Orang di bagian belakang yang

menangani kabel penghubung, menjaga agar bersih dari penghalang, dan memelihara

agar jarak tetap konstan.

Mendekati holiday, terjadi peningkatan intensitas dimana akan mencapai

maksimum ketika orang bagian depan berada tepat diatas coating holiday. Nilai

maksimum yang lain dicapai ketika orang bagian belakang juga berada di coating

holiday yang lain. Pada line dengan banyak holiday, kebingungan dalam medeteksi dapat

dihindari dengan seseorang yang berjalan sepanjang line, yang kemudian secara paralel

diikuti oleh orang lain yang berjarak 20 kaki. Sehingga coating holiday akan memiliki

satu sinyal saja.

Gambar: Pengoperasian detektor Pierson Holiday.

Konsentrasi dari kuat arus dalam tanah, disekitar dari holiday, yang diterima pada sepatu

yang dikenakan oleh 2 operator, dan akan memperkuat sinyal padaperalatan yang dibawa

oleh operator. Jadi, pada sebuah industrial plant/ compressor station, proteksi katodik

yang digunakan pada kondisi strukturnya. Hal ini dilakukan dengan pertimbangan

penggunakan proteksi katodik disesuaikan dengan konstruksi dan efisiensi.

III. ALAT DAN BAHAN

IV. LANGKAH KERJA

V. DATA PENGAMATAN

1. Sacrafisial anoda

No Anoda (volt) Katoda (volt)Jumper Dipasang

(volt)

1 - 0.475 - 0.312 - 0.326

2 - 0.286 - 0.259 - 0.258

3 - 0.183 - 0.274 - 0.272

2. Impressed Current

NoTanpa Arus Paksa

(volt)Arus Paksa (volt)

1 - 0.423 - 1.990

2 - 0.307 - 1.614

3 - 0. 310 - 1.605

4 - 0.267 - 0.798

5 - 0.235 - 0.610

3. Insulasi Join

No Anoda 1 (volt) Anoda 2 (volt) Katoda 1 (volt) Katoda 2 (volt)

1 - 0.208 - 0.212 - 0.029 - 0.028

No Anoda 1 (volt) Katoda 1 (volt)

2 - 0.233 - 0.276

VI. PEMBAHASAN

Proteksi katodik merupakan salah satu cara untuk mencegah terjadinya

korosi pada logam. Prinsip kerjanya adalah dengan mengubah benda kerja

menjadi katoda. Katodik proteksi dilakukan dengan mengalirkan elektron

tambahan ke dalam material.  Terdapat dua jenis proteksi katodik, yaitu metode

impressed current dan galvanic couple. Metode galvanic couple adalah metode

dengan menghubungkan benda kerja dengan logam lain yang memiliki potensial

reduksi yang lebih kecil. Hal ini akan menyebabkan terjadinya suatu sel galvanik

dan menjadikan benda kerja sebagai suatu katoda. Jenis yang kedua adalah dengan

metode impressed current. Metode ini menggunakan masukan arus listrik dan

anoda inert yang tidak akan habis sehingga sistem ini dapat digunakan pada waktu

yang lama.

Pada praktikum ini, dilakukan pengukuran potensial benda kerja dengan 2

jenis metode sesuai dengan jenis proteksi katodik masing-masing. Pada jenis

Sacraficial Anoda, logam dengan potensial yang lebih elektropositif ( nobel atau

mulia) menjadi katoda dan terproteksi dari korosi, logam yang memiliki potensial

elektronegatif (aktif) menjadi anode. Arus yang mengalir antara dua logam

mempercepat larutnya (korosi) anode, yang menjadi korban, dan harus diganti

secara periodik. Elektron mengalir menuju katoda dan ion-ion membaawa arus

pada elektrolit yang korosif. Proteksi katoda dimonitoring dengan mengukur

potensial electroda dari stuktur yang dilindungi untuk menentukan e.m.f antara

antara elektode dengan elektrode referensi yang sesuai. Elektrode referensi logam

yang dapat dengan mudah terkorosi (misalkan zinc murni) yang memiiliki

potensial yang stabil selama korosinya. Dalam praktikum ini, elektrode referensi

yang digunakan sebagai serengah sel adalah tembaga jenuh pada larutan jenuh

CuSO4. Voltmeter, V, harus memiliki resistensi yang sangat tinggi untuk

mencegah penarikan arus yang dapat menyebabkan polarisasi pada electrode

referensi,sebagai alternative dapat digunakan electrometer. Elektroda calomel

bertindak sebagai anoda, sedangkan benda kerja sebagai katoda.

Sedangkan dengan metoda Impressed Current (arus tanding), pengukuran

potensial benda kerja yaitu dengan mengunakan sumber arus listrik dari luar,

biasanya rectifier, yang mengubah arus ac menjadi dc. Struktur yang diproteksi

dibuat secara elektrik menjadi negatif sehingga ia bertindak sebagai katoda.

Elektroda yang kedua dibuat menjadi positif dan berindak sebagai anoda. Arus

yang dibawa atau berjalan pada rangkaian eksternal sebagai elektron, dan arus

yang dipakai Iapp. Elektron-elektron bebas tidak berada pada larutan elektrolit.

Oleh karena itu, arus dibawa harus secara positif dan negatif ( ion-ion yang

bermuatan). Arus yang melalui larutan elektrolit sama dengan arus yang ada pada

rangkaian eksternal, yang ditunjukkan sebagai arus positif (baik ion postif dan ion

negatif membawa arus pada elektrolit.

VII. KESIMPULAN

Berdasarkan praktikum yang telah dilakukan, dapat diambil kesimpulan bahwa :

1. 2 jenis proteksi katodik, yaitu

a. Sacraficial Anoda. Dimonitoring dengan mengukur potensial

menggunakan elektroda pembanding (Calomel) sebagai anoda dan benda

kerja sebagai katoda.

b. Impressed Current. Dimonitoring dengan mengukur potensial benda kerja

dengan menggunakan arus dari luar.

2. Besarnya potensial

a. Sacrafisial anoda

No Anoda (volt) Katoda (volt)Jumper Dipasang

(volt)

1 - 0.475 - 0.312 - 0.326

2 - 0.286 - 0.259 - 0.258

3 - 0.183 - 0.274 - 0.272

b. Impressed Current

NoTanpa Arus Paksa

(volt)Arus Paksa (volt)

1 - 0.423 - 1.990

2 - 0.307 - 1.614

3 - 0. 310 - 1.605

4 - 0.267 - 0.798

5 - 0.235 - 0.610

c. Insulasi Join

No Anoda 1 (volt) Anoda 2 (volt) Katoda 1 (volt) Katoda 2 (volt)

1 - 0.208 - 0.212 - 0.029 - 0.028

No Anoda 1 (volt) Katoda 1 (volt)

2 - 0.233 - 0.276

DAFTAR PUSTAKA

http://id.wikipedia.org/wiki/Proteksi_katodik

http://www.ruststopindonesia.com/cathodic_protection.htm

http://anticorrosive.blogspot.com/