optimasi proteksi korosi pipeline pada metode …repository.ppns.ac.id/2322/1/0815040044 - egi...

i

`

HALAMAN SAMPUL

LAPORAN TUGAS AKHIR (608502A)

OPTIMASI PROTEKSI KOROSI PIPELINE PADA

METODE KOMBINASI SACP-ICCP MELALUI

PENYEBARAN TEGANGAN ELEKTROKIMIA DAN

ASPEK COST RATE

Egi Sepfriansyah Avianto

NRP. 0815040044

Dosen Pembimbing:

Budi Prasojo, S.T., M.T.

Ir. Endah Wismawati, M.T.

PROGRAM STUDI D4 TEKNIK PERPIPAAN

JURUSAN TEKNIK PERMESINAN KAPAL

POLITEKNIK PERKAPALAN NEGERI SURABAYA

2019

i

TUGAS AKHIR (608502A)

OPTIMASI PROTEKSI KOROSI PIPELINE PADA METODE

KOMBINASI SACP-ICCP MELALUI PENYEBARAN

TEGANGAN ELEKTROKIMIA DAN ASPEK COST RATE


NRP. 0815040044

DOSEN PEMBIMBING:

Budi Prasojo, S.T., M.T.

Ir. Endah Wismawati, M.T.

PROGRAM STUDI D4 TEKNIK PERPIPAAN JURUSAN TEKNIK PERMESINAN KAPAL POLITEKNIK PERKAPALAN NEGERI SURABAYA SURABAYA 2019

ii

(Halaman ini sengaja dikosongkan)

iii

HALAMAN PENGESAHAN

iv


iv

vi


vii

KATA PENGANTAR

Puji Syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT atas segala rahmat dan

karunianya sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas ahkir ini dengan tepat

waktu dan sehat wal afiat. Sholawat serta salam selalu tercurahkan pada junjungan

besar nabi Muhammad SAW yang telah membawa kita dari jalan kegelapan menuju

jalan yang terang benerang. Tugas ahkir “ Optimasi Proteksi pipeline pada Metode

Kombinasi SACP-ICCP melalui Tegangan Penyebaran Tegangan Elektrokimia”

disusun untuk menjadi salah satu pemenuhan syarat kelulusan dan penelitian

kompetensi penulis dalam menempuh studi di Politeknik Perkapalan Negeri

Surabaya.

Penulis sadar bahwa penulisan tugas ahkir ini tak terlepas dari berbagai

pihak yang telah membantu dan memberikan bimbingan kepada penulis. Oleh

karenanya dalam kesempatan ini penulis mengucapkan terimakasih yang sebesar-

besarnya kepada :

1. Bapak Ir. Eko Julianto, M.Sc, FRINA selaku Direktur Politeknik

Perkapalan Negeri Surabaya.

2. Bapak George Endri Kusuma, S.T., M.Sc.Eng sebagai Ketua Jurusan

Teknik Permesinan Kapal, Politeknik Perkapalan Negeri Surabaya.

3. Bapak Dimas Endro Witjanarko, S.T., M.T. sebagai Ketua Program Studi

Teknik Perpipaan, Politeknik Perkapalan Negeri Surabaya.

4. Kedua orang tua tercinta yakni bapak Joko Supriyanto dan ibu Sumining,

keluarga, saudara-saudara mas Ega , adik Daffa, mas Dede, dan mbak

Megha yang selau mencurahakan doa, kasih sayang, perhatian, keceria’an

serta semangat bagi penulis.

5. Bapak Pekik Mahardika, S.ST.,MT selaku Koordinator Tugas Akhir dan

Dosen Program Studi Teknik Perpipaan, Politeknik Perkapalan Negeri

Surabaya

viii

6. Bapak Budi Prasojo, S.T, M.T. dan Ibu Ir. Endah Wismawati., MT. selaku

dosen pembimbing tugas ahkir dan dosen mata kuliah korosi yang telah

memberikan banyak ilmu dan pengetahuan.

7. Bapak Burniadi Moballa, ST., MSc. selaku dosen penulis yang telah

memberi dukungan penuh dalam analisa menggunakan software

8. Pembimbing On Job Training penulis, bapak Putu serta rekan dan seluruh

karyawan PT. Wijaya Karya yaitu, mang Ngudi, pak Kurniawan, pak

Prasetyo, pak Pong, pak Sutrisman, mang Zul, pak Bagus, pak Fajar, mas

Alif, pak Nasrudin serta seluruh tim proyek relokasi pipeline terminal M1-

M2 Bandara International Soekarno-Hatta yang tidak disebutkan satu-

persatu.

9. Teman-teman seperjuangan Teknik Perpipaan 2015 yang telah bersama-

sama berjuang selama berada di kampus Politeknik Perkapalan Negeri

Surabaya

10. Ketua beserta seluruh teknisi Lab CAD yang telah memberi fasilitas

peminjaman komputer selama pengerjaan tugas ahkir.

11. Semua pihak yang telah membantu kelancaran kegiatan dan penyelesaian

tugas ahkir.

12. Penulis menyadari bahwa tugas ahkir ini masih jauh dari kata sempurna.

Oleh karena itu, penulis bersedia menerima kritik dan saran dari pembaca

untuk dijadikan perbaikan dan koreksi pada waktu mendatang.

Surabaya, 24 Juli 2019


ix

OPTIMASI PROTEKSI KOROSI PIPELINE PADA METODE

KOMBINASI SACP-ICCP MELALUI PENYEBARAN

TEGANGAN ELEKTROKIMIA DAN ASPEK COST RATE


ABSTRAK

Perlindungan korosi sangat diperlukan untuk semua baja atau jenis logam

lainnya, terutama pada pipa yang terkubur (konstruksi bawah tanah). Kontak

langsung antara material pipa (baja karbon) dapat mempercepat laju korosi.

Pembahasan berikut merupakan keadaan proyek pipa 20”. Untuk mendapatkan

kebutuhan anoda, jarak pemasangan, serta penggunaan alternatif biaya perlu

dilakukan simulasi pemodelan proteksi korosi. Hasil simulasi jarak anoda pada

distribusi potensi dilakukan dengan variasi berikut: jarak setiap 45 meter, jarak

setiap 30 meter, jarak setiap 20 meter, dan jarak anoda setiap 15 meter. Berdasarkan

hasil simulasi ditemukan bahwa jarak anoda tidak dapat memenuhi perlindungan

minimum (-850 milli volt) kecuali pada jarak 15 meter dengan jarak kombinasinya

sejauh 4,2 meter. Jumlah biaya yang digunkan untuk melakukan proteksi korosi

pipeline sepanjang 90 meter metode sacrifice anode cathodic protection sebesar

Rp 121.860.000,- dan impressed current cathodic protection sebesar Rp

563.371.000,-, biaya kombinasi Rp 363.861000,-, sedangkan tanpa penggunaan

proteksi korosi tidak menggunakan biaya proteksi namun serangan korosi tidak

dapat dihindari dan resiko terhentinya distribusi avtur pada bandara,

pembengkakan biaya akibat penggantian material dikarenakan kebocoran pipeline,

konstruksi pipeline ulang, hingga kehilangan avtur justru jauh sangat merugikan.

Kata kunci: Proteksi korosi, Simulasi pemodelan, SACP-ICCP, pipeline, cost rate

x


xi

PIPELINE CORROSION PROTECTION OPTIMATION ON

SACP-ICCP COMBINATION METHOD AGAINTS

ELECTROCHEMICAL POTENTIAL DISTRIBUTION AND

COST RATE ASPECT


ABSTRACT

Corrosion protection is very necessary for all steel or other types of metal,

especially in buried pipes (underground construction). The following discussion is

the state of pipeline project 20". Initially to prevent corrosion this type of cathodic

protection was carried out. To get the anode requirement, installation distance, and

use of cost alternatives, a corrosion protection modeling simulation is needed. The

anode distance simulation results on the potential distribution are carried out with

the following variations: distance every 45 meters, distance every 30 meters,

distance every 20 meters, and distance of the anode every 15 meters. Based on the

simulation results it was found that the anode distance could not meet the minimum

protection (-850 milli volts) except at a distance of 10 meters with a combination

distance of 4.2 meters. The total amount used to protect pipeline corrosion along

the 90 meter sacrifice anode cathodic protection method is Rp. 121,860,000, - and

the impressed current cathodic protection is Rp. 563,371,000.-, the combined cost

is Rp. 363,861,000. do not use protection costs but corrosion attacks cannot be

avoided and the risk of cessation of avtur distribution at the airport, cost overruns

due to material changes due to pipeline leakage, pipeline reconstruction, and loss

of aviation fuel are very detrimental.

Key words : Corrosion protection, modelling simulation, SACP-ICCP, pipeline,

cost rate

xii


xiii

DAFTAR ISI

HALAMAN SAMPUL ........................................................................................... i

HALAMAN PENGESAHAN .............................................................................. iii

KATA PENGANTAR ......................................................................................... vii

DAFTAR TABEL ............................................................................................. xvii

DAFTAR GAMBAR .......................................................................................... xix

DAFTAR SIMBOL ............................................................................................ xxi

BAB 1 PENDAHULUAN .................................................................................... 1

1.1 Latar Belakang .............................................................................................. 1

1.2 Rumusan Masalah ......................................................................................... 3

1.3 Tujuan Penelitian ........................................................................................... 3

1.4 Manfaat .......................................................................................................... 3

1.5 Batasan Penelitian ......................................................................................... 4

BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA ............................................................................ 5

2.1 Fenomena Serangan Korosi........................................................................... 5

2.1.1 Jenis Korosi Umum Terjadi Pada Logam ............................................... 6

2.2 Proses Reduksi Dan Oksidasi ........................................................................ 7

2.3 Perlindunagan Korosi ICCP (Impressed Current Cathodic Protection) ....... 8

2.3.2 Metode Kalkulasi Perancangan Kebutuhan Arus ICCP ................. 10

2.4 Perlindunagan Korosi SACP (Sacrifice Anode Cathodic Protection) ......... 13

2.5 Pemilihan Biaya Metode Life Cycle Cost Analysis ( Penentuan Alternative

Biaya) ................................................................................................................ 19

2.6 Cash Flow (Aliran Kas) ......................................................................... 19

2.7 Penelitian Sebelumnya ................................................................................ 22

BAB 3 METODOLOGI PENELITIAN ............................................................ 23

3.1 Bentuk Penelitian ........................................................................................ 23

3.2 Sarana Penelitian ......................................................................................... 23

3.3.1 Identifikasi Masalah .............................................................................. 25

3.3.2 Pengolahan Kumpulan Data ................................................................. 25

3.4. Tahap Simulasi Pemodelan Penyebaran Arus ............................................ 26

3.5 Tahap Perhitungan Cost Rate ...................................................................... 28

xiv

3.6 Tahap Penarikan Saran Kesimpulan............................................................ 28

3.7 Waktu penelitian.......................................................................................... 29

BAB 4 HASIL DAN PEMBAHASAN ............................................................... 31

4.1 Data Teknis.................................................................................................. 31

4.1.1 Kondisi Umum Area Perlindungan Korosi dan Spesifikasi Material ... 31

4.1.2 Data Spesifikasi Proteksi Korosi .......................................................... 32

4.1.3 Standar Perlindungan Korosi Cathodic Protection ................. 33

4.2 Perhitungan Manual Kebutuhan Anoda Proteksi ....................................... 34

4.3 Perhitungan Kebutuhan Proteksi Impressed Current Cathodic Protection

Pipeline CH 31 Menuju CH 33 ......................................................................... 41

4.4 Simulasi Penyebaran Proteksi Korosi ......................................................... 44

4.4.1 Geometry Proteksi Korosi Pipeline ...................................................... 44

4.4.2 Parameter Simulasi Proteksi Pipeline Metode Cathodic Protection .... 45

4.4.3 Meshing Proteksi Korosi Pipeline ........................................................ 46

4.4.4 Tahapan Grouping Model Simulasi ...................................................... 47

4.4.5 Boundary Condition & Solver Proteksi Korosi Pipeline ...................... 47

4.5 Pengaruh Jarak Anoda Terhadap Pemenuhan Potensial Proteksi Korosi ... 48

4.6 Uraian Potensial Distribusi Proteksi Pipeline pada Tiap Variasi ................ 49

4.6.1 Hasil distribusi tegangan proteksi variasi jarak 30 meter ..................... 49

4.6.2 Hasil Distribusi Tegangan Proteksi Variasi Jarak 20 Meter ................. 50



4.6.5 Perbandingan Distribusi Proteksi Tunggal ICCP dan SACP ............... 53

4.7 Jumlah Kebutuhan Kombinasi Anoda SACP - ICCP ................................. 54

4.8 Analisa Ekonomis........................................................................................ 55

4.8.1 Kalkulasi Alternatif Biaya Anode ......................................................... 55

4.8.2 Perbandingan Alternatif Biaya Yang Terbaik ...................................... 59

BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN ............................................................... 61

5.1 Kesimpulan .................................................................................................. 61

5.2 Saran ............................................................................................................ 61

DAFTAR PUSTAKA .......................................................................................... 63

LAMPIRAN ......................................................................................................... 65

xv

Lampiran 1 Data Perusahaan ............................................................................. 65

Lampiran 2 Form Sidang ................................................................................... 67

xvi


xvii

DAFTAR TABEL

Tabel 4.1 Uraian Dimensi Pipeline 1 .................................................................... 31

Tabel 4.2 Spesifikasi material pipa 2 .................................................................... 32

Tabel 4.3 Spesifikasi proteksi ICCP 11 ............................................................... 32

Tabel 4.4 Spesifikasi proteksi SACP 11 .............................................................. 33

Tabel 4.5 Rincian biaya proteksi korosi SACP1S ................................................ 56

Tabel 4.6 Biaya proteksi korosi ICCP 1 ............................................................... 57

xviii


xix

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1.1 Serangan korosi pada pipa 11 ............................................................ 2

Gambar 2.1 Proses terjadinya korosi 11 ................................................................ 5

Gambar 2.2.Serangan korosi pitting 11 ................................................................ 6

Gambar 2.3 Konstruksi perpipaan 11 .................................................................... 8

Gambar 2.4 Sistem proteksi pada ICCP 11 ....................................................... 13

Gambar 2.5 Prinsip proteksi korosi SACP 12 ..................................................... 14

Gambar 3.1 Alur Metedologi penelitian 1 1 ......................................................... 24

Gambar 4.1Model geometry proteksi korosi. 1 .................................................... 45

Gambar 4.2 Parameter simulasi proteksi korosi (side view)1 .............................. 46

Gambar 4.3 Hasil potongan meshing area sekitar objek 20 inch pipeline1 ......... 46

Gambar 4.5 Hasil penyebaran tegangan pada proteksi pipeline12 ...................... 48

Gambar 4.5 Hasil penyebaran tegangan 1 ............................................................ 48

Gambar 4.6 Kebocoran proeksi pada tanah 2 ....................................................... 49

Gambar 4.7 Grafik variasi 30 meter pada penyebaran potensial 11 ..................... 50

Gambar 4.8 Grafik variasi 20 m pada penyebaran tegangan proteksi1\ ............... 51

Gambar 4.9 Grafik variasi 15 meter pada penyebaran tegangan proteksi 1 ......... 52

Gambar 4.10 Grafik variasi 10 meter pada penyebaran tegangan proteksi 11 ..... 53

Gambar 4.11 Grafik distribusi tegangan proteksi Tunggal 1 .............................. 54

xx


xxi

DAFTAR SIMBOL

ρ : Resivitas tanah (ohm . m )

𝑨 : Luasan permukaan (m2)

L : Panjang pipa (m)

n : Jumlah anoda (buah)

𝑈 : Faktor utilitas anoda (%)

𝐶 : Kapsitas elektrokimia anoda (Ah/Kg)

IC : Kebutuhan arus anoda (amper)

fi : Coating break down (%)

F : Interference factor

𝑫 : Diameter

m : massa benda (kg)

xxii


1

BAB 1 PENDAHULUAN

1

BAB 1

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Korosi merupakan pengurangan mutu sebuah material logam dan campuran

akibat adanya hubungan antara logam dengan lingkungannya (Baswel : 2017).

Berbagai transportasi, jembatan baja, konstruksi-konstruksi sipil, peralatan industri,

permesinan pabrik, hingga sarana dan fasilitas pembangkit energi seringkali

mengalami serangan korosi. Hal tersebut juga terjadi seperti pada sistem perpipaan

pada industi kertas yang sangat penting bagi proses produksinya (Prasojo,

Wismawati, & Yunan, 2017). Dampak serangan korosi ini bahkan tidak hanya

sekedar turunnya kekuatan suatu logam namun hingga terjadinya shut off proses

produksi akibat sistem media distribusi dan equipmen mengalami kebocoran. Hal

tersebut seringkali terjadi pada kajadian buried pipeline. Sistem perpipan tersebut

berada di bawah tanah karena lahan yang seharusnya digunakan untuk perpipaan

justru dipakai sebagai area penduduk sehingga tidak memungkinkan untuk

membangun di atas permukaan (George, Hamzah, Daisy : 2017). Oleh karena itu

berbagai industri yang menggunakan peralatan logam menggunkan sistem proteksi

korosi.

Penggunaan proteksi korosi pada proyek kostruksi relokasi pipa 20 inch

menggunankan proteksi jenis cathodic protection (ICCP – SACP). Tipe pipa yang

diproteksi merupakan carbon steel (API 5L) dengan jenis buried pipeline. Dalam

pengerjaan konstruksi pipeline terdapat beberapa valve chamber yang dihubungkan

oleh jalur pipeline. Jalur pipeline tersebut ialah jalur chamber 31 menuju 33, jalur

chamber 34 menuju chamber 35, jalur chamber 35 menuju chamber 36.

Perlindungan korosi metode tersebut melibatkan penyebaran potensial

listrik pada permukaan pipa terhadap perpindahan muatannya kearah anoda. Nilai

potensial pada pipa ini lah yang menjadi tolok ukur pada berbagai standar apakah

pipeline tersebut telah terlindungi dari serangan korosi ataupun belum. Hal tersebut

dikarenakan reaksi korosi meruapakan hal yang sama dengan reaksi perpindahan

2

potential pada elektrokimia yakni melibatkan unsur elektrolit, anoda dan katoda.

Namun pada pemasangannya proteksi korosi buried pipeline telah terinstal dan

dilakukan inspeksi menunjukan potensial proteksi nilai test point yang tidak

memadai (-450 milivolt) dari range kecukupan proteksi (-850 mv hingga -1050

mv). Hal tersebut menjadikan area pipeline beresiko terkena serangan korosi.

Seperti gambar 1.1 di bawah ini merupakan serangan korosi pipa tanpa proteksi

korosi.

Gambar 1.1 Serangan korosi pada pipa 11

Penggunaan kombinasi ICCP SACP sebagai proteksi korosi merupakan

alternatif yang diambil oleh para engineer konstruksi, maupun engineer proses pada

saat perancangan cathodic protection. Pemilihan ini merupakan teknik yang tepat

agar dapat memberikan pencegahan masalah korosi sesuai dengan waktu

perancangan material tersebut. Dalam penggunaannya tentu proteksi korosi

memerlukan biaya. Untuk mendapatkan biaya yang paling optimal maka perlu

dilakukan penentuan alternatif penggunaan anoda. Alternatif yang digunakan yakni

penggunaan proteksi kombinasi .

3

1.2 Rumusan Masalah

Penelitian yang berfokus pada simulasi proteksi korosi metode cathodic

protection memiliki beberapa rumusan masalah yakni :

1. Bagaimana pengaruh jarak anoda pada proteksi kombinasi SACP- ICCP bagi

pemenuhan perlindungan korosi metode cathodic protection. ?

2. Berapa jumlah anoda proteksi yang diperlukan pada metode kombinasi ICCP

– SACP ?

3. Berapa kebutuhan biaya penggunaan anoda paling optimal bagi pemenuhan

proteksi korosi (antara SACP tunggal, ICCP tunggal, dan proteksi kombinasi

?

1.3 Tujuan Penelitian

Tujuan dari pembahasan rumusan masalah penelitian berikut ialah:

1. Mendapatkan jarak penempatan anoda yang optimal bagi pemenuhan

proteksi korosi.

2. Mendapatkan jumlah kebutuhan anoda dan nilai potensial hasil

penambahan rancang awal (SACP : 1 unit ; 7.2 V, dan ICCP : 48 V ; 1 unit).

3. Mendapatkan biaya optimal kebutuhan anoda metode ICCP–SACP

terhadap pemenuhan potensial proteksi.

1.4 Manfaat

Berikut merupakan manfaat yang dapat diambil dari penelitian optimasi

rancang proteksi korosi ialah:

1. Bagi industri: yakni sebagai solusi engineering atas kemungkinan

kekurangan tegangan proteksi pada penggunaan proteksi kombinasi SACP-

ICCP. Kedua yakni sebagai pertimbangan biaya dasar bagian managemen

perusahaan dalam penggunaan proteksi korosi cathodic protection.

2..Bagi mahasiswa maupun institusi pendidikan: yakni sebagai acuan

perkemabangan proteksi korosi metode cathodic protection. Kedua yakni

dapat menjadi nilai tambah serta mendukung keprofesian proteksi korosi.

4

1.5 Batasan Penelitian

Tugas akhir berikut berfokus pada pemodelan simulasi proteksi korosi dengan

variasi jarak anoda, dengan batasan penelitian sebagai berikut:

1. Optimasi proteksi korosi dilakukan pada pipa diameter 20 inch schedule 40 jalur

chamber 31 menuju chamber 33 dengan desain proteksi selama 20 tahun

2. Pemodelan penyebaran proteksi tegangan elektrokimia dilakukan pada pipa

dengan spesifikasi jenis carbon steel API 5L.

3. Optimasi dilakukan pada anoda package berjenis Magnesium anode, dengan

dimensi diameter 160 mm panjang 770 mm , dan berat 7,7 kg.

4. Perancangan kebutuhan anoda ICCP dilakukan dengan mode groundbad karena

tipe tersebut merupakan mode yang dipakai di projek dan paling umum

digunakan.

5. Analisa pemodelan didasarkan atas nilai resivitas tanah yang dimasukan pada

saat perhitungan kebutuhan anoda.

6. Rancangan proteksi korosi metode ICCP-SACP didasarkan pada NACE 0169-

02, DNV BP401, data vendor serta spesifikasi owner yang digunakan pada saat

konstruksi di lapangan.

7. Tegangan proteksi anode dan rectifier dianggaap stabil (tidak berubah-ubah).

1

BAB 2 TINJAUAN .PUSTAKA

5

BAB 2

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Fenomena Serangan Korosi

Korosi merupakan kejadian yang sangat merugikan bagi semua industri di

berbagai bidang. Terjadinya korosi umumnya berlangsung secara bertahap serta

meluas seiring berjalanannya waktu jika tidak ada penanganan sama sekali. Pada

industri pengeboran minyak dan gas, serangan korosi ini selalu terjadi pada

equipmen, serta pipa produksi (Syawaldi, 2013). Tidak hanya hal tersebut, bahkan

kerusakan akibat korosi menjadi permasalahan yang sangat penting karena

melibatkan dampak bagi area sekitar, serta kerugian finansial yang sangat tinggi.

Kerusakan korosi terlebih menjadi catatan tersendiri pada kerusakan konstruksi

produksi minyak dan gas yakni sebesar empat puluh persen kerusakan konstruksi

diakibatkan oleh serangan korosi ini (Gadala, Abdel Wahab, & Alfantazi, 2016).

Munculnya karat atau korosi ini dimulai dari adanya kontak yakni lingkungan,

logam, dan beda potensial pada material sehingga menyebabkan perpindahan

muatan yang lebih tinggi kearah yang lebih rendah.Gambar 2.1 di bawah ini

merupakan proses redoks (reaksi reduksi, oksidasi) terjadinya korosi pada kontak

metal beda material.

Gambar 2.1 Proses terjadinya korosi 11

(Adran, 2009)

6

2.1.1 Jenis Korosi Umum Terjadi Pada Logam

Proses korosi merupakan kejadian yang terjadi pada logam yang tidak dapat

dihentikan namuun hanya dapat memperlambat laju korosi. Tipe korosi tidak hanya

berupa satu namun terdapat berbagai jenis korosi yang menyerang logam.

Pembagian jenis-jenis korosi tersebut dibagi kedalam penyebab terjadinya serangan

korosi pada metal. Yakni Pitting corrosion (korosi fitting atau kedalaman). Secara

garis besar semua jenis korosi harus dihindari oleh industri pengguna metal atau

paduan (alloy). Namun terdapat tipe korosi yang sangat berbahaya. Korosi tersebut

yakni pitting corrosion. Pitting corrision merupakan suatu korosi berupa lubang

kecil dipermukaan namun sangat mendalam kebagian logam sehingga sangat sukar

diketahui pada saat visual inpection (Rauf : 2013). Kedalaman korosi yang terjadi

dan sukar diketahui dengan uji visual tersebut menjadi tidak mudah untuk ditangani

terlebih karena pitting corrosion dapat mengakibatkan konsentrasi tegangan pada

pipa atau material lain. Semakin suatu material memiliki karakteristik homogen

pada sifat fisika dan kimianya maka semakin mudah material tersebut terserang

korosi. Oleh karena itu penyebab akibat korosi jenis ini sangat berdampak besar

bagi metal. Gambar 2.2 di bawah merupakan bentuk material logam terkena

serangan korosi pitting corrosion.

Gambar 2.2.Serangan korosi pitting 11

(Sumber : Zatkalikova & Liptakova, 2011)

7

2.2 Proses Reduksi Dan Oksidasi

Pengkaratan pada suatu material logam atau campuran berlangsung dengan

berbagai proses setelah kontak dengan lingkungan. Hal tersebut yakni proses

reduksi dan oksidasi. Menurut (Kartika, 2017) menyatakan bahwa awal mula korosi

terjadi pada logam akibat adanya proses redoks (reduksi dan Oksidasi). Proses

reduksi tersebut yang terjadi pada anoda yakni merupakan reaksi dua unsur yang

mengikat antar elektron – elektron. Sedangkan oksidasi merupakan reaksi yang

pada suatu material yang membebaskan elektron sehingga elektron yang

dibebaskan tersebut akan menuju daerah lain untuk mereduksi oksigen. Secara

reaksinya persamaan redoks dapat dituliskan sebagai berikut

Reaksi Oksidasi pada area anodik

Fe (s) > Fe2+ (aq) + 2e- (2.1)

Area yang bersifat anoda kemudian akan terjadi oksidasi dengan melepaskan

electron-elektoronnya kemudian mengalir dari anodik tersebut menuju area yang

bersifat katodik. Karena proses tersebut sehingga reaksi anodik pada metal dapat

terjadi.

Reaksi Reduksi pada area katodik

2H+ +2e > H2 (2.2)

Area katodik akan menerima elektron tersebut sehingga tidak ada masalah pada

area katadik. Sedangkan pada anodik di atas elektrolit ionnya bereaksi dengan

hidrolsil saat penguraian air menjadi proses fero hidroksida yang tidak larut

sehingga menjadi karat pada area anoda. Reaksi korosi tersebut dinyatakan pada

persamaan (2.2.b) di bawah ini :

Fe2+ +2(OH)- >Fe (OH)2 (2.3)

Karena proses tersebut sehingga reaksi katodik pada metal dapat terjadi.

8

2.3 Perlindunagan Korosi ICCP (Impressed Current Cathodic Protection)

Berbagai fenomena serangan korosi telah terjadi dan menimbulkan banyak

dampak sehingga muncul berbagai metode proteksi korosi. Umumnya proteksi

korosi yang sering dipakai yakni impressed current cathodic protection atau ICCP.

Penggunaan metode proteksi dengan menggunakan Impressed current berikut telah

menjadi pilihan yang paling menguntungkan pada aplikasi proteksi bagi konstruksi,

struktur, lambung kapal, peralatan kelautan, serta bangunan laut, karena lebih

ekonomis dan mudah (Arendt :2005). Oleh sebab itu berbagai industri telah lama

menggunakan ICCP sebagai pilihan proteksi dari serangan korosi. Meski

perlindungan korosi dengan impressed current sangat baik dan sesuai bagi

bangunan dan fasilitas laut, namun tidak jarang penggunaan proteksi tipe ini

digunakan bagi perlindungan sistem perpipaan di bawah permukaan tanah, ataupun

di atas tanah seperti pada onshore pipeline. Metode ICCP bekerja dengan

memproteksi korosi melalui alirkan potensial listrik dengan bantuan rectifier.

Gambar 2.3 di bawah merupakan penerapan ICCP pada pipa bawah tanah

berdiameter 20 inch.

Gambar 2.3 Konstruksi perpipaan 11

Pada dasarnya penggunaan proteksi impressed current menghubungkan

rectifier pada jalur negatif katodik (pipa), dan jalur positif rectifier pada anode

titanium yang dipendam. Penggunaan Impressed Current Cathodic protection

9

ini menggunakan arus DC (Direct current). ICCP digunakan untuk menjadikan

sifat anoda metal yang dilindungi menjadi katoda (memiliki potensial yang lebih

rendah) dengan menghubungkan rangkaiannya secara terbalik. Dengan begitu pipa

ataupun metal lainnya yang dilindungi tidak akan mengalirkan ion elektrokimianya

menuju lingkungan (tidak terkorosi). Anoda yang terhubung dengan jalur kutub

positif rectifier akan memiliki muatan yang lebih tinggi sehingga muatan potensial

material anoda yang justru akan berpindah ke lingkungan (yang memiliki potensial

lebih rendah) sehingga terjadi korosi. Terjadinya korosi pada anoda yang terhubung

dengan jalur positif rectifier tidak dipermasalahkan karena memang hal tersebut

ditujukan untuk mengganti sifat anoda pada pipa ataupun material lainnya yang

akan dilindungi dari serangan korosi.

2.3.1 Keunggulan Impressed Current Cathodic Protection

Penggunaan arus paksa pada impressed current memerlukan adanya pengandilian

kusus dengan rectifier untuk mengalirkan potensial listrik. Namun metode ini justru

sangat menguntungkan dibanding proteksi korosi lainnya seperti pada inhibitor

ataupun galvanis anoda. Dengan menggunakan proteksi impressed current sebagai

proteksi korosi maka penggunaan anoda dapat diminimalisir secara maksimal,

karena tidak perlu penyediaan anoda sebagai penyediaan potensial proteksi. ICCP

hanya perlu menggunakan rectifier untuk menggantikan puluhan hingga ratusan

anoda ketika memakai metode galvanis anode. Disamping hal tersebut kegunaan

ICCP ialah nilai tegangan proteksi dapat dikendalikan atau dikontrol oleh ooperator

maka tidak perlu menambahkan anoda seiring berjalannya waktu. Hal tersebut

secara tidak langsung memberikan efek lower cost pada saat pelaksanaan

konstruksi. Melalui penggunaan proteksi korosi tipe ICCP lokasi atau titik refrence

anoda yang ditempelkan pada permukaan logam (pipa, strktur baja). Proteksi korosi

jenis Impressed current juga dapat memberikan nilai potensial yang lebih tinggi

dibandingkan penggunaan metode tumbal atau sacrifice anode cathodic protection

fasilitas bangunan laut, tanki dan sebagainya) ini dapat ditentukan berdasarkan

profil dari metal yang dilindungi itu sendiri (Khambaita, P, Tieghe, 1995). Berikut

merupakan jenis pemasangan anoda yang ada di industri:

10

a. Pemasangan Anoda tipe Horizontal bed

b. Pemasangan Anoda tipa vertical bed

2.3.2 Metode Kalkulasi Perancangan Kebutuhan Arus ICCP

Perancangan kebutuhan ICCP merupakan pelaksanaan kalkulasi kebutuhan

arus pada anoda reference yang harus dialirkan dari rectifier anoda, serta jumlah

anoda groundbed. Pada perancangan ini beberapa data telah diketahui terlebih

dahulu seperti berasal dari dokumen vendor, serta spesifikasi owner untuk lama

umur desain proteksi. Kesesuaian spesifikasi data lapangan akan mennjadi

pertimbangan luasan yang akan dilindungi dari serangan korosi, serta titik

penempatan anoda refrence. Berikut merupakan kalkulasi yang digunakan dalam

melakukan perancangan kebutuhan Impressed Current Cathodic Protection

sebagai media perlindungan korosi.

1. Luas Permukaan pipa :

Area luasan pipeline yang akan dilindungi dari serangan korosi ialah

sebagai berikut :

A = phi * OD pipa * L (2.4)

Dimana:

L = Panjang pipa yang dilindungi oleh anoda tumbal dari serangan korosi (m)

OD = Merupakan diameter terluar pipa (m)

A ..= Luasan Area yang akan diproteksi terhadap serangan korosi (m2)

2. Kebutuhan Arus Proteksi

Arus proteksi merupakan suatu kebutuhan minimal untuk melindungi pipeline

tersebut. Sehingga apabila penggunaan kurang atau turun dari hasil korosi

11

maka bagian pipeline tersebut dapat dikategorikan sebagai bagian tidak terlindungi.

Berikut merupakan perhitungan kebutuhan arus anoda

IC= A * fc * ic (2.5)

fc = Factor coating berdasaarkan kriteria ISO 15589 -2

ialah fc = fi + (0,5 * Deltaf *tdl) (2.6)

ic = Merupakan rapat arus

3..Jumlah anoda minimal yang harus dipakai

Jumlah anoda yang akan digunakan merupakan jumlah minimal

penggunaan nya sehingga pada penerapan anoda ground bed tersebut tidak boleh

kurang dari perhitungan berikut,

N = Ic/Ia (2.7)

I = Kebutuhan arus, Ampere

Ia = Keluaran arus anoda Driving potential anoda

N = Jumlah anoda

Untuk penggunaan anoda ini termasuk safety factor karena area tersebut sudah

ditambahkan safety factor yang ditentukan perusahaan

4. Perhitungan total anoda berdasarkan berat dari massa anoda

Pada penerapan ICCP proyek relokasi pipeline berdiameter 20 inch ini

menggunakan jenis anoda dengan berat per paket sebesar 1 kg. Kalkulasi

perhitungan berat minimal anoda ialah sebagai berikut :

M =I total X tdl X (jumlah jam pertahun) / (u X C) (2.8)

U ialah faktor utilitas anoda, dan C ialah kapasitas elektrokimia pada anoda yang

digunakan

12

6.Resistancy single anode

(2.9)

Dimana :

𝜌 𝑖𝑎𝑙𝑎ℎ 𝑛𝑖𝑙𝑎𝑖 𝑟𝑒𝑠𝑖𝑣𝑖𝑡𝑎𝑠 𝑡𝑎𝑛𝑎ℎ (ohm m)

L merupakan nilai panjang tiap bungkus anoda yang dipakai

D ialah diameter paket bungkus anoda tersebut

S ialah dua kali kedalaman peletakkan anoda ground bed

6. Perhitungan terjadinnya interfernce factor

f =1 + (2𝑙

𝑠 ln (0,656 𝑁)

ln8𝐿

𝐷−1

) (2.10)

Dimana :

N ialah jumlah anoda didalam ground bed

L ialah panjang ukuran anoda yang digunakan

D merupakan diameter anoda

7. Menghitung Groundbed resistence

Rg = (𝑅ℎ𝑥 𝐹

𝑁) (2.11)

Dimana Rh = Resistency dari setiap anoda

N = jumlah anoda yang digunakan didalam ground bed

13

F= Interference factor

V = driving voltage /Groundbed resistence

Metode perlindungan proteksi ICCP dijelaskan pada gambar 2.4 di bawah

merupakan gambar sistem perlindungan pada proteksi kororsi tipe ICCP

Gambar 2.4 Sistem proteksi pada ICCP 11

(Sumber : Puspitasari ,2017)

2.4 Perlindunagan Korosi SACP (Sacrifice Anode Cathodic Protection)

Perkembangan industri memang semakin maju. Berbagai mesin - mesin

produksi maupun sistem-sistem pembangkit serta sarana fasilitasnya seperti

perpipaan pun sering digunakan untuk mendukung kegiatan di dalamnya. Hal

tersebut menjadikan penggunaan logam yang dapat terkorosi tersebut tidak dapat

dihindari. Sehingga penggunaan proteksi korosi seperti tipe Sacrificial Anode

Cathodic Protection ini harus digunakan. Secara umum SACP merupakan material

anoda sangat aktif yang digunakan untuk melindungi permukaan logam yang lebih

pasif terhadap serangan korosi (Chemwiki, 2007). Material anoda pada sistem

SACP inilah menjadi anoda tumbal metal yang terkorosi menggantikan material

yang dilindungi. Sistem proteksi korosi tipe Sacrifice Anode Cathodic Protection

ini menggunakan packaged anode yang di dalamnya terdapat material yang

14

memiliki sifat elektrokimia lebih pasif dan terhubung dengan penghubung dengan

area permukaan luar pipa. Gambar 2.5 di bawah merupakan prinsip kerja

perlindungan SACP terhadap material. Aliran elektrokimia mengalir dari anoda

zinc menuju pipeline dengan melalui elektrolit

Gambar 2.5 Prinsip proteksi korosi SACP 12

(Sumber : Sukhla, 2015)

2.4.1 Keunggulan Sacrifice Anodic Cathodic Protection Sebagai

Proteksi Korosi

Sacrifice Anode Cathodic Protection dipilih sebagai media proteksi dari

serangan korosi bukan hanya karena sudah ada banyak dipasaran saja namun

terdapat berbagai pertimbagan kusus. Berikut merupakan berbagai keuntungan

dalam penggunaan SACP sebagai media proteksi korosi yang seringkali dugunakan

dalam industri.

1. Terbebas dari kemungkinan kehilangan proteksi yang diakibatkan oleh pasivasi

listrik

15

2. Solusi yang paling seragam, karena metal apapun dapat digunakan sebagai anoda

tumbal yang asalkan memiliki sifat potensial listrik yang lebih aktif

3. Mudah untuk diproduksi kembali

4. Sangat baik karena hanya perlu proses aliran potensial terhadap anoda.

(Ashworth, 2010)

selaian keuntungan–keuntungan di atas, penggunaan korosi tipe SACP sebagai

perlindungan korosi dipilih karena penggunaan ini relaif lebih mudah dan tidak

memerlukan sumber daya tambahan untuk mengendalikan arus proteksi. Potensial

proteksi yang didapatkan pun bukan merupakan sumber listrik DC (Direct currecnt)

melainkan potensial natural dari anoda yang bersifat lebih aktif tersebut.

2.4.2 Metode Kalkulasi Perancangan Kebutuhan Arus SACP

Dalam melakukan perancangan kebutuhan proteksi sistem Sacrifice

Cathodic Protection terdapat beberapa informasi yang harus didapatkan.

Kesesuaian data yang digunakan pada proses perancangan terhadap kondisi real

yang ada di lapangan maupun di pasaraan menjadi penentu berapa banyak jumlah

anoda yang dibutuhkan dengan material yang dipilih, berapa besar luasan area pipa

yang harus dilindungi, serta jarak - jarak tiap anoda yag harus dihubungkan pada

luas permukaan pipa. Berikut merupakan kalkulasi dan persamaan yang digunakan

dalam melakukan perancangan sistem SACP :


Area luasan pipeline yang akan dilindungi dari serangan korosi ialah sebagai

berikut :

A = phi * OD pipa * L

L = Panjang pipa yang dilindungi oleh anoda tumbal dari serangan korosi (m)

OD = Merupakan diameter terluar pipa (m) (diperoleh dari ASME B16.5)

A = Luasan Area yang akan diproteksi terhadap serangan korosi (m2)

16

Densitas arus material API 5L = 0,0005 A/m2

Coating brakedown

Lama proteksi rancangan (tdl)

Setelah mendapatkan spesifikasi pipeline yang ada, maka selanjutnya ialah

menentukan spesifikasi penggunaan SACP yang dibeli ialah sebagi berikut :

Massa tiap anoda (kg)

Ukuran anoda tiap produk (m)

Jenis timbal anoda yang dipakai

Potensial yang dikeluarkan anoda timbal (V)

Safety factor (%)

Faktor guna (u)

Design current density (mA/m2)

Laju pengurangan anoda (A-jam/ Kg)

Driving voltage (v)

2. Kebutuhan Arus Proteksi

Arus proteksi merupakan kebutuhan amper yang digunakan minimal untuk

melindungi pipeline tersebut. Sehingga apabila penggunaan kurang atau turun dari

hasil korosi berikut maka bagian pipeline tersebut dapat dikategorikan sebagai

bagian tidak terlindungi. Berikut merupakan perhitungan kebutuhan arus anoda :

IC = A * fc * ic (2.12)

IC = Kebutuhan arus untuk memproteksi pipeline tersebut A = Luas Permukaan

pipa yang ingin diproteksi.

17

fc = Faktor coating brakedown atau kemungkinan persentase bagian coating terjadi

defect

fc =Factor coating berdasaarkan kriteria ISO 15589 -2 ialah

fc = fi + (0,5 * Deltaf *tdl) (2.4.2.b)

fi = 0,009 ; dan delta F = 0,0006 ; serta tdl = 20 tahun maka fc = 1,5 %

ic = Merupakan rapat arus logam pipa yang akan diproteksi dengan korosi

Kemudian kebutuhan arus tersebut perlu ditambahkan 5% sehingga arus yang

dibutuhkan ialah 105 % dari hasil kalkulasi yang nantinya didapat pada persamaan

di atas. Sehingga kebutuhan arus yang akan digunakan untuk melindungi pipeline

tersebut dari serangan korosi adalah arus anoda minimal yang akan digunakan

3. Kebutuhan berat anoda SACP minimal pada pipeline :

Pada penerapan SACP proyek relokasi pipeline soekarno Hatta ini menggunakan

jenis anoda Magnesium dengan berat per paket sebesar 7,7 kg. Kalkulasi



U ialah faktor utilitas anoda, dan C ialah kapasitas elektrokimia pada anoda yang

digunakan.

Sehingga kebutuhan massa minimal anoda tipe magnesium untuk memproteksi

pipeline area chamber 33 - 34 merupakan jumlah massa anoda yang dibutuhkan.

4. Perhitungan jumlah anoda yang akan digunakan

Jumlah anoda magnesium yang akan digunakan berkut merupakan jumlah minimal

penggunaan nya sehingga pada penerapan magnesium package tersebut tidak boleh

kurang dari perhitungan berikut :

Jumlah tersebut dapat ditentukan dengan persamaan

18

n = Mtotal (M) / M anoda (2.14)

Dari perhitungan di atas maka kebutuhan jumlah anoda sejumlah unit yang

dihasilkan.

5. Perhitungan jarak pemasangan tiap anoda

Jarak tiap anoda merupakan jatak pemasangan antar anoda pada sepanjang pipa

yang akan diberikan timbal magnesium anode.

Sa = Panjang pipeline /jumlah magnesium yang akan dipasang (2.15)

Sehingga jarak pemasangan tiap paket magnesium satu kilogram tersebut ialah tiap

panjang pipa per unit

6. Kebutuhan arus keluaran Anoda SACP

Kebutuhan arus keluaran anoda tiap unit yang akan diterapkan perpanjang pipa

merupakan spesifikasi kebutuhan arus pada anoda yang harus dipenuhi saat akan

dilaksanakan pemasangan pada tiap jaraknya. Berikut merupakan perhitungan

rencana kebutuhan arus tiap anoda :

Is = Phi X OD X S X ic X fc (2.16)

Sehingga pada tiap magnesium yang akan dihubungka kepada logam pipa minimal

harus memiliki arus sebesar 0,000011 A

7. Resistansi Anoda

(2.17)

Dimana : 𝜌 ialah resivitas tanah (ohm m) : 1 ohm. m

L merupakan panjang tiap bungkus anoda yang dipakai (m)

D ialah diameter paket bungkus anoda tersebut (m)

(2.17)

19

4. Menghitung Kapasitas keluaran arus anoda

Kapasitas keluaran anoda inilah yang menjadi nilai minimal arus yang dibutuhkan

pada anoda :

Ia = Driving voltage / Resistensi anoda

Sehingga besar arus yang dibutuhkan anoda untuk melindungi jalur pipa dengan

metode SACP akan dapat diketahui

Tambahan kebocoran arus pada pipa casing yaitu 96m. maka kebutuhan tersebut

menjadi

2.5 Pemilihan Biaya Metode Life Cycle Cost Analysis ( Penentuan Alternative

Biaya)

Penentuan biaya pada suatu pengerjaan atau pembelian dapat dilakukan

dengan memberikan berbagai alternatif. Pemilihan alternatif tersebut digunakan

dengan metode LCAA (Life Cycle Cost Analysis) untuk menentukan biaya paling

hemat dengan spesifikasi yang sesuai. Metode life cycle analysis digunakan untuk

memberikan biaya alternatif dari perhitungan seluruh biaya (A. Dimas : 2017) .

Pada pekerjaan proteksi korosi pemilihan alternatif biaya dapat dilakukan dengan

alternative jumlah anoda yang dibutuhkan terhadap luasan yang terproteksi.

2.6 Cash Flow (Aliran Kas)

Penggunaan proteksi korosi kombinasi ICCP-SACP sangat erat

hubungannya dengan pemakaian anoda, rectifier, serta test poin yang semua hal

tersebut memakan biaya. Pada penelitian yang diadakan oleh (Remer : 2010)

menyatakan bahwa analisa ekonomi dari pekerjaan engineering, serta perencanaan

penggunaan modal sangat berpengaruh bagi proses evaluasi proyek. Metode yang

paling sering digunakan ialah analisa aliran kas. Penggunaan biaya tersebut

memiliki nilai baik pada saat ini maupun nilai pada masa yang akan datang. Nilai

tersebut ialah yang dilibatkan dalam perkiraan proses alir kas. Alir kas akan terjadi

ketika ada perubahan dan perpindahan uang tunai atau yang sejenis

(Pujawan:2007).

20

Gambar 2.6 Diagram aliran kas 11 1

(Sumber : Pujawan :2007)

2.6.1 Initial Cost (Biaya Utama) Sebagai Present Worth

Penggunaan biaya merupakan hal yang sangat penting dalam pertimbangan

pemasangan proteksi korosi bagi pipeline. Biaya tersebut akan dibagi kedalam dua

jenis yakni ongkos tetap dan ongkos variabel atau tidak tetap. Perhitungan initial

cost merupakan perhitungan ongkos (biaya) variabel. Hal tersebut yakni karena

initial cost merupakan biaya atau sejumlah uang yang dikeluarkan bagi penggunaan

jumlah anoda packaged, transformer rectifier, test box maupun references electrode

yang sangat dipengaruhi dan bergantung pada jumlahnya tiap projek. Sehingga

dengan mendapatkan initial cost tersebut maka pengeluaran pada pengerjaan

proteksi korosi bagi projek oil pipeline berikut dapat menjadi pertimbangan yang

optimal. Penggunaan initial cost yang berupa penggunaan biaya untuk keperluan

peralatan dapat menjadi nilai present worth jika memang tidak ada biaya lain.

Seperti hal nya pada perhitungan biaya proteksi korosi berikut. Biaya pengeluaran

hanya terjadi pada pembelian peralatan proteksi korosi kepada vendor. Hal tersebut

karena biaya peralatan proteksi kombinasi SACP - ICCP sudah termasuk biaya

pemasangan sehingga tidak ada biaya tambahan lain. Dengan kata lain biaya initial

cost inilah yang dijadikan sebagai biaya present worth.

21

2.6.2 Future Worth (Nilai Biaya Dimasa Datang)

Value of money merupakan istilah yang seringkali dirujuk ketika

menggunakan pembahasan mengenai biaya. Seringkali ukuranwaktu menjadi sebab

pertimbangan dalam penggunaan uang dalam bidang ekonomi. Hal tersebut karena

nilai uang selalu berubah dengan berjalannya waktu. Bukan hanya harga pokok

yang menjadi komiditas utama saja yang menjadi sasaran perubahan harga

berdasarkan waktu tetapi juga hampir seluruh produk industri yang ada. Sehingga

untuk mendapatkan suatu produk atau barang yang sama pada waktu yang sangat

berbeda maka akan mendapatkan harga yang berbeda akibat. kenaikan nilai uang

tersebut erat kaitannya dengan Future worth (nilai dimasa datang) perhitungan nilai

ini juga dipengaruhi oleh perubahan.

Nilai uang berdasarkan waktu. Sehingga suatu industri sangat

mempertimbangkan nilai future worth dalam penentuan keputusan pengeluaran

usahanya. Menurut penulis ekonomi dalam bukunya (Pujawan :2007) menyatakan

bahwa future worth merupakan nilai mendatang dari satu atau lebih cash flow

(aliran kas) yang dihitung sebagai waktu mendatang. sehingga dapat diartikan

bahwa penggunaan barang yang dirancang untuk jangka waktu yang Panjang harus

juga diperhitungkan biaya future worth untuk mendapatkan konsekuensi perubahan

nilai yang dikeluaran. Berikut merupakan persamaan yang digunakan untuk

mendapatkan nilai future worth :

F= P(F/P,I%,N) (2.18)

F :Future worth (nilai biaya dimasa datang) P :Present worth (nilai biaya pada saat

ini) N : Jumlah periode waktu yang ditetapkan

I : Tingkat bunga efektif (%)

Dari persamaan di atas maka akan didapatkan nilai biaya mendatang konsekuensi

akibat penggunaan proteksi korosi kombinasi Sacrifice Anode Cathodic Protection

– Impressed Current Cathodic Protection guna melindungi perpipaan dari serangan

korosi

22

2.7 Penelitian Sebelumnya

Penelitian sebelumnya merupakan studi mengenai sistem proteksi korosi metode

cathodic protection. Berikut merupakan urainnya

1.) Predicting the coating condition on ships using ICCP system data

(Santana.Adey.2005)

Pada karya ilmia yang ditulis oleh (Santana.2005) memuat sistem proteksi

mengenai analisa penyebaran arus ICCP sebagai bentuk sistem kontrol korosi dan

mengklasifikasikan pemenuhan potensial listrik ICCP untuk mendapatkan titik

kerusakan korosi.

2.) Numerical simulation & optimization of steel pipe cathodic protection under the

condition 3,5 % brine (Zhang.zahao.2013)

Pada karya ilmiah yang ditulis (Zahao :2015) memuat simulasi numerik pada sistem

proteksi cathodic dalam analisa pengaruh potensial proteksi pada pipa variasi

penempelan anoda pada pipa terhadap hasil penyebannya

3.) Pengaruh kebocoran arus akibat sentuh rebar chamber pada pipa proteksi

katodik terhadap kebutuhan ICCP (Puspitasari :2017)

Karya ilmiah yang ditulis oleh (Puspitasari :2017) Memuat mengenai analisa ICCP

dengan cakupan sebagai berikut

1.Mengkalkulasi penambahan luas katoda proteksi 2.Membandingkan kebutuhan

ICCP setelah sentuh rebar 3.Meneliti pengaruhnya terhadap laju korosi

4.) Impressed Current Cathodic Protection (Arendt.FR.2005).

Penelitian yang dilakukan oleh (Arendt :2015) Meliputi :

1. Melakukan variasi jarak penempelan tiap anoda pada material terproteksi.

2. Melakukan variasi area permukaan anoda sebesar 21 mm terhadap penyebaran

potensial proteksi.

1

BAB 3 METODOLOGI PENELITIAN

23

BAB 3

METODOLOGI PENELITIAN

Metodologi berikut merupakan langkah, waktu, serta proses pengerjaan

yang diambil dalam melakukan penelitian dimulai dari pengambilan data dan

proses pengerjaan.

3.1 Bentuk Penelitian

Bentuk penelitian berikut berupa perbaikan dan optimasi kebutuhan

tegangan proteksi dan jumlah anoda terhadap pemenuhan potensial proteksi

pipeline yang akan dilindungi dari serangan korosi. Terdapat beberapa variasi yang

akan dilakukan dengan jarak tiap anodanya sehingga akan didapatkan luasan area

pipa mana yang masih belum cukup terlindungi. Kemudian dari hasil tersebut akan

dijadikan bahan analisa perbaikan rancangan jarak tiap anodanya. Sedangkan pada

sisi ekonomi engineering maka dilakukan penghitungan biaya alternatif

penggunaan anoda sesuai dengan simulasi teknis kombinasi, serta alternatif

penggunaan biaya proteksi ICCP tunggal, dan SACP tunggal.

3.2 Sarana Penelitian

Untuk menyelesaikan pengerjaan penelitian berikut yang dilaksanakan

dalam berbagai tahap yang peneliti didukung dengan beberapa sarana. Sarana

tersebut dibagi kedalam dua tipe yakni sarana besar atau yang digunakan sebagai

proses utama, hingga sarana tipe kecil atau yang digunakan sebagai proses

membantu saja. Sarana tersebut yakni pertama kamera digital (sebagai pengambilan

data proses penempelan anoda pada material katoda (pipa), kedua yakni Perangkat

lunak berupa open source analysis, serta perangkat lunak sederhana dalam

penyusunan penilitian. Selain sarana fasilitas di atas juga diperlukannya avometer

untuk mengukur nilai potensial proteksi korosi pada pipeline yang akan dijaadikan

bahan analisa.

3.3 Diagram alir proses pengerjaan penelitian

Pengerjaan tugas ahkir ini dilakukan dengan proses sebagai berikut :

24

Data Primer

Pengumpulan data

Data Sekunder

Gambar 3.1 Alur Metedologi penelitian 1 1

Identifikasi masalah & tujuan

Menghitung biaya

.kebutuhan ICCP-SACP

awal

Mendapatkan kekurangan

proteksi korosi

Melakukan variasi jarak

anoda SACP-ICCP

Selesai

no

Tegangan Proteksi

>= -850 m

Yes

Kesimpulan & saran

Analisa hasil simulasi Pemilihan alternatif penggunaan

biaya paling optimal

Menghitung pemenuhan

penyebaran tegangan

Mulai

Studi literatur Studi lapangan

Menghitung biaya

pengunaan anoda

25

3.3.1 Identifikasi Masalah

Tahap identifikasi masalah dan studi lapangan ini dilaksanakan ketika

melaksanakan on the job training. Pelaksanaan studi lapangan ini merupakan

kegiatan kerja praktik, dan aktifitas pengamatan pada pelaksanaan proteksi korosi

pada pipeline area chamber 31 hingga chamber 33 proyek. Pada pelaksanaan

aplikasi proteksi korosi pipeline yang dipasang secara burried (under ground).

berikut dilaksanakan setelah pengerjaan lowering pipa didalam tanah usai

dilaksanakan. Usainya penerapan korosi proteksi dilakukan pengujian arus proteksi

dengan menggunakan avo meter. Lalu didapatkan bahwa arus pada casing juga

memiliki nilai yang besar padahal seharusnya tidak. Maka dikethui bahwa adanya

pipe coat breaking sehingga potential elektrokimia menyebar ke area tanah yang

bersentuhan dengan pipa yang menyebabkan tegangan proteksi.

a. Pelaksanaan studi pustaka

Studi pustaka ini dilaksanakan untuk memperoleh literatur yang sesuai

mengenai perlindungan korosi metode anoda tumbal, dan impressed current. Pada

studi ini telah disesuaikan dengan kondisi yang ada pada lapangan yakni

perlindungan dengan menggunakan dua tipe (SACP & ICCP). Pelaksanaan studi

yang didapat dari literatur buku perpustakaan maupun e-book , refrensi jurnal, serta

penelitian terdahulu.

b. Pelaksanaan studi lapangan :

Merupakan informasi, maupun data yang didapat saat melaksanakan studi

lapangan. Data primer berikut merupakan informasi yang sesuai, yang diterapkan

dilapangan untuk perlindungan proteksi korosi pipeline. Beberapa data tersebut

seperti spesifikasi vendor, client (owner specification), permintaan kebutuhan

waktu proteksi, gambar isometri pipeline (sebagai kalkulasi luas permukaan

perlindungan), serta hasil pengujian arus proteksi.

3.3.2 Pengolahan Kumpulan Data

Tahap verifikasi, dan pengolahan data ini dilakukan dengan menghimpun

berbagai data primerdan data sekunder yang berkaitan mengenai hal yang

26

berkaitan dengan penerapan proteksi korosi yangditerapkan dilapanganbeserta

biaya penggunaannya berdasarkan SH (surat harga) yang dikeluarkan oleh vendor

poteksi korosi. Data ini kemudian dikorelasi untuk mendapatkan bahan yang sesuai

ialah sebagai berikut :

a. Data primer

Data primer merupakan data dan keterangan-keterangan diperoleh dari

kondisi yang ada pada penerapan proteksi korosi pipeline. Tahap ini merupakan

penggolongan seleksi data yang didapat dari kondisi real dilapangan. Hal tersebut

seperti diameter pipa produk, spesifikasi material pipa, nilai resivitas tanah, ukuran

dan berat anoda tumbal maupun data lain yang diperoleh dari keteranagan basis

data perusahaan serta dimensi serta berat anode package.

b. Data sekunder

Data sekunder berikut merupakan informasi atau keterangan spesifikasi

perlindungan korosi yang didpat dari hasil literasi pada buku, jurnal, maupun

penelitian terkait yang telah ada sebelumnya, serta standar yang berlaku bagi

perlindungan korosi. Beberapa hasil data sekunder ialah seperti syarat minimal arus

proteksi formula kalkulasi pada tiap jenis proteksi (ICCP dan SACP) berdasarkan

standar yang berlaku.

3.4. Tahap Simulasi Pemodelan Penyebaran Arus

Tahap simulasi merupakan tahapan penting pada pelaksanaan penelitian

masalah penyebaran arus proteksi berikut. Hal tersebut karena dengan melakukan

pemodelan penyebaran arus pada bagian -bagian permukaan pipa dapat diketahui

secara teliti. Membangun proses simulasi ini dapat dilakukan dengan menggunakan

perangkat lunak dan sangat tepat ketika ingin menjelaskan sistem yang sangat

kompleks dan tidak dapat diselesaikan dengan proses kalkulasi secara analitik (Law

:2007). Beberapa tahapan simulasi harus benar-benar diperhatikan seperti pada

penjelasan di bawah ini mengenai tahapan simulasi menggunakan beberapa

perangkat lunak pemodelan dan analisa.

27

1. Pemodelan geometry

Geometry atau bentuk model merupakan tahapan awal saat melakukan

simulais numerik. Pemodelan geometri ini untuk mendapatkan bentuk permukaan,

bagian, maupun luasan yang akan dilakukan Analisa. Hal berikut merupkan proses

penting karena berbagai kalkulasi maupun formulasi melibatkan data luas

permukaan sehingga bentuk permukaan pada saat

penggambaran geometry menjadi sangat diperlukan. Dari hasil penggambaran

geometri inilah kemudian beberapa kondisi maupun hal-hal yang terjadi pada objek

akan dibeikan. Kesesuaian penggambaran geometri selanjutnya akan menghasilkan

analisa yang sesuai juga.

2. Perlakuan meshing

Meshing merupakan proses kalkulasi komputasi software dengan pembagian

suatu objek yang akan dianalisa kedalam bentuk -bentuk atau node yang lebih kecil

dan berjumlah banyak. Kemudian dari bentuk - bentuk kecil tersebut dilakukan

kalkulasi numerik lalu akumulasi hasil kalkulasi dari bagian-bagian kecil

tersebutlah yang kemudian menjad hasil simulasi. Dengan begitu proses kalkulasi

numerik dapat dilakukan dengan sangat teliti dan mendakati kebenaran hasil

sesungguhnya. Secara spesifik meshing merupakan bentuk finite elemen dari

perangkat computer aided engineering yang digunakan untuk meningkatkan

keakurasian, serta tingkat konvergen dari analisa tersebut.

3. Pemberian kondisi batas (boundary condition).

Kondisi batas atau boundary condition merupakan kondisi yang dialami oleh

suatu objek yang mempengaruhi hasil analisa. Berbagai keadaan ini akan diproses

untuk memperoleh hasil komputasi dalam perangkat software analisa setelah proses

meshing usai. Beberapa kondisi tersebut seperti nilai konduktifitas elektrik yang

dimiliki oleh setiap material, pembebanan elektrokimia, serta beban yang diterima

oleh objek yang akan dianalisa. Apapun analisa yang akan dikomputasikan seperti

masalah steady state, osilasi, maupun simulasi transien akan sangat diengaruhi oleh

kondisi batas yang ada.

28

4. Tahap analisa, dan hasil simulasi

Tahap analisa dan hasil merupakan tahapan pra ahkir untuk memperoleh

kesimpulan dari penelitian selain dari faktor ekonomi engineering. Analisa

dilakukan setelah proses pemodelan telah dilakukan dan selanjutnya

membandingkan nilai-nilai yang menjadi parameter penentu pada tiap - tiap

variabel. Pada proses analisa penyebaran arus proteksi tersebut berupa nilai

perlakuan analisa dapat dilakukan secara kuantitaif agar dapat terukur dan diketahui

secara jelas nilai atau besar penyebaran arus proteksi. Pada awalnya nilai potensial

proteksi didapatkan dari rancangan kebutuhan arus dan anoda bagi sistem proteksi

korosi. Dari hasil rancangan tersebut kemudian akan dimodelkan dengan

menggunakan software (perangkat lunak) untuk melakukan kalkulasi numerik pada

potensial yang tersebar di permukaan pipa. Selanjutnya perbandingan antara hasil

potensial proteksi variasi jarak anoda menjadi hasil perbaikan terhadap potensial

proteksi yang ada pada kondisi lapangan. Dengan begitu akan didapatkan

kebutuhan jumlah anoda, serta jarak instalasi anoda yang digunakan untuk

melakukan prroteksi korosi pipeline bawah tanah.

3.5 Tahap Perhitungan Cost Rate

Tahap perancangan kebutuhan ekonomi pada keebutuhan proteksi metode

kombinasi SACP-ICCP merupakan tahapan yang sangat penting. Perhitungan

kebutuhan biaya ini merupakan perhitungan biaya tetap yakni biaya awal yang

dikeluarkan untuk melakukan pembelian barang-barang, serta bahan kebutuhan

proteksi terhadap biaya yang digunakan pada penggunaan anoda proteksi korosi.

Pada proses ini tidak dilibatkan kebutuhan pemasangan karena hal tersebut sudah

termasuk dalam biaya kebutuhan proteksi yang tertera pada surat penawaran harga

kontrak vendor.

3.6 Tahap Penarikan Saran Kesimpulan

Tahap akhir pada penelitian berkut merupakan penarikan kesimpulan.

Penarikan kesimpulan didasarkan dari hasil perbandingan antara hasil yang ada

dilapangan dengan hasil setelah perbaikan kebutuhan proteksi korosi kombinasi

29

SACP-ICCP, penyebaran arus, beserta perbandingan ekonomi pada metode

kombinasi terhadap metode tunggal. Dengan memperoleh hasil tersebut maka

penggunaan proteksi korosi kombinasi SACP - ICCP dapat menjadi pertimbangan

segi analisa kecukupan proteksi korosi, dan segi ekonomi engineering.

3.7 Waktu penelitian

Penelitian berikut dilakukan dengan berbagai tahapan serta durasi waktu

tiap tahapan. Hal tersebut dimaksudkan agar proses penelitian dapat dilakukan

dengan sistematis dan terencana. Dengan pengerjaan penilitian yang terencana akan

menjadikan proses pengumpulan data, seleksi data, perancangan kebuthan proteksi

kombinasi SACP-ICCP hingga analisa data dapat terus dilakukan hingga

didapatkan hasil analisa untuk penarikan kesimpulannya. Pemaparan pengerjaan

penelitian analisa proteksi korosi dijabarkan pada tabel 3.1 berikut.

Tabel 3.1 Jadwal proses penelitian 1

No.

Kegiatan

Bobot Nopember Desember Januari Februari Maret April Mei Juni Juli

Ket. %

Minggu ke- Minggu ke- Minggu ke- Minggu ke- Minggu ke- Minggu ke- Minggu ke- Minggu ke- Minggu ke-

3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 Ch3a r4t T1itl

e2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3

1 Penyusunan Topik Penelitian 10 5 5 100

90

80

70

60

50

40

30

20

10

0

2 Pengumpulan data & Studi literatur 6 2 2 2

3 Penyusunan format & proposal Tugas Ahkir 24 4 4 4 4 4 4

4 Perancangan kebutuhan SACP dan ICCP 33 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3

5 Perhitungan arus kas (initial cost & future worth) 8 1 1 1 1 1 1 1 1

6 Pemodelan konfigurasi penempelan anoda terhadap pipa 5 5

7 Evaluasi konfigurasi penempatan anoda terbaik 5 2 3

8 Penyusunan Kesimpulan penelitian 0

9 0

10

Penyusunan Laporan

Bab 1 2 1 1

Bab 2 2 1 1

Bab 3 2 1 1

Bab 4 2 1 1

Bab 5 1 1

Lain-lain (Lampiran) 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 1 7 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33

Jumlah 100 5 5 7 8 7 4 5 5 0 0 3 3 3 3 4 4 3 3 3 3 3 1 1 1 1

1

0

1

3

10

0

0

0

Jumlah Kumulatif 5 10 17 25 32 36 41 46 46 46 49 52 55 58 62 66 69 72 75 78 81 82 83 84 85 86 86 87 90 100 100 100 100

30


1

BAB 4 HASIL DAN PEMBAHASAN

31

BAB 4

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Data Teknis

Penggunaan data ataupun spesifikasi merupakan suatu hal yang penting

dalam melakukan sebuah studi, penelitian, maupun analisa. Dari spesifikasi yang

diamati tersebut pengolahan data hingga pengambilan hasil dan keputusan dapat

diperoleh. Dengan adanya spesifikasi yang memadai untuk melakukan suatu

pengamatan akan sangat mempermudah proses penilitan. Oleh karena itu berikut

dipaparkan berbagai spesifikasi material, dan kondisi proteksi korosi perpipaan

4.1.1 Kondisi Umum Area Perlindungan Korosi dan Spesifikasi Material

Pipeline chamber 31 – 33 merupakan area lokasi proyek Jakarta Timur

(Tangerang). Area chamber tersebut melintasi jalan raya sejauh tiga puluh enam

meter serta tanah lapang sepanjang lima puluh empat. Pipeline dengan proteksi

korosi jenis cathodic protection tersebut berada di bawah tanah (burried

pipeline). Detail kondisi pipeline tersebut diuraikan pada tabel 4.1 di bawah ini.

Tabel 4.1 Uraian Dimensi Pipeline 1

32

Dari tabel 4.1 di atas dapat diketahui spesifikasi pipeline yang terdapat pada lokasi

proyek. Namun keterangan – keteraangan tersebut masih belum sepenuhnya dapat

dijadikan sebagai bahan perhitungan dan simulasi proteksi korosi. Adanya

spesifikasi material pipa, coating, serta Anoda menjadi beberapa bahan penting

dalam melakukan perhitungan proteksi korosi. Pada tabel 4.2 di bawah merupakan

data spesifikasi material pipa yang dapat digunakan untuk melakukan simulasi

pemodelan.

Tabel 4.2 Spesifikasi material pipa 1

No Uraian Nilai Satuan

1 Konduktivitas Elektrik 3LPE

1e-8

2 Resivitas elektrik 3LPE

1e+8

3 Konduktivitas elektrik pipa

5,8

4 Yield Strenth API 5L

52300 Psi

5 Tensile Strenth 66,700 Psi

4.1.2 Data Spesifikasi Proteksi Korosi

Penggunaan data bagi proteksi korosi ialah sebagai berikut:

1. Proteksi ICCP

Perlindungan korosi pipeline jenis cathodic protection bagian jalur pipa

chamber 31–33 disediakan oleh rectifier transformator Unit. Penggunaan

rectifier tersebut memberikan potensial DC (Directional Current).Tabel 4.3

Berikut merupakan spesifikasi material proteksi ICCP :

Tabel 4.3 Spesifikasi proteksi ICCP 11


1 Power Input rectifier 380 V (AC)

2 Potential Output (suply to anode) 48 V (DC)

3 Diameter anode 0.16 m

5 Panjang anode titanium 0.7 m

33

2. Proteksi SACP

Perlindungan korosi pipeline jenis cathodic protection kombinasi dapat

mengatasi korosi pada saat masa konstruksi pipeline sedang berlangsung.

Proteksi SACP diterapkan pada bagian jalur pipa chamber 31 – 33 di supply oleh

Anoda tumbal jenis Magnesium packaged. Penggunaan sacrifice anodes

tersebut mencegah terjadinya perpindahan muatan elektrokimia pada pipeline

kepada lingkungan. Hal tersebut yakni dengan menyediakan material yang

bersifat lebih aktif (bermuatan lebih tinggi) dari lingkungan yang ada. Tabel 4.4

Berikut merupakan spesifikasi material proteksi SACP menggunakan

magnesium packaged

. Tabel 4.4 Spesifikasi proteksi SACP 11


1 Anode weight 7.7 Kg

2 Anode length 0.7 M

3 Diameter Anode

0.16 M

4 Kapasitas anode

1200 Ah/kg

5 Tegangan anode

1.7 V

4.1.3 Standar Perlindungan Korosi Cathodic Protection

Perlindungan korosi metode cathodic protection erat kaitannya dengan

penggunaan sumber elektrokimia. Nilai potensial proteksi yang terjadi pada

pipeline tersebut yang digunakan sebagai parameter apakah potensial proteksi

pipa telah sesuai, kurang, atau jauh melampaui batas tegangan perlindungan

korosi. Hal tersebut telah diatur oleh standar proteksi korosi pada NACE 1609

yakni sebesar kurang dari -850 mV (delapan ratus lima puluh mili volt).

34

4.2 Perhitungan Manual Kebutuhan Anoda Proteksi

Kebutuhan proteksi korosi pipeline umumnya dilakukan menggunakan

perhitungan manual untuk mendapatkan nilai jumlah kebutuhan banyaknya anoda.

Oleh karena itu pada penelitian berikut juga mensertakan perhitungan manual

sesuai standart proteksi korosi NACE 1609 seperti di bawah ini:

1. Luas permukaan pipa :

Area luasan pipeline yang akan dilindungi dari serangan korosi

menggunakan proteksi cathodic protection ialah sebagai berikut:

A = phi * OD pipa * L

dimana

L = Panjang pipa yang dilindungi oleh anoda tumbal dari serangan.korosi (m)

OD = diameter terluar pipa (dapat diperoleh dari ASME B16.5) (m)

A = Luasan area yang diproteksi terhadap serangan korosi (m2) Dimana

OD = 0,508 m

Pipe length : 90 meters

Sehingga luasan proteksi total adalah = 72.411 m2


Coating brakedown = 0,15

Sistem proteksi = SACP

Lama proteksi rancangan (tdl) = 20 tahun

Setelah mendapatkan spesifikasi pipeline yang ada, maka selanjutnya ialah

menentukan spesifikasi penggunaan SACP yang dibeli, ialah sebagi berikut

Massa tiap anoda = 7,7 kg

Ukuran anoda tiap produk = 0,77 m X 0,16 m

Jenis timbal anoda yang dipakai = Magnesium GA(MG32 HP)

Potensial anoda timbal = 1,7 V

Safety factor = 5%

Faktor guna (u) = 0,8

Design current density = 1 mA/m2

Laju pengurangan anoda = 1200 A-jam/ Kg

35

Driving voltage = 0,6 V

2. Kebutuhan arus proteksi

Arus proteksi merupakan perhitungan yang digunakan untuk mendapatkan

jumlah anoda yang dibutuhkan atas tiap arus tersebut :

IC = A * fc * ic

(4.1)

Ialah :

IC = Kebutuhan arus untuk memproteksi pipeline tersebut ialah

A = Luas Permukaan pipa yang ingin diproteksi

Fc = Faktor coating brakedown atau kemungkinan persentase bagian coating defect

fc =Faktor coating berdasaarkan kriteria ISO 15589 -2 ialah

fc = fi + (0,5 * Deltaf *tdl) (4.2)

yaitu

fi = 0,009 ; dan delta F = 0,0006 ; serta tdl = 20 tahun

sehingga nilai coating breakdown tersebut 1,5 %

IC =72.411 m2 * 0, 015 *0,0005 A/m2 (4.3)

=0.00054 A

Kemudian kebutuhan arus tersebut perlu ditambahkan 5% (lima persen) sehingga

menjadi 0,00057 A. Penambahan tersebut digunakan berdasarkan penambahan

kriteria aman proses rancangan kebutuhan anoda. Sehingga kebutuhan arus yang

akan digunakan untuk melindungi 90 (sembilan puluh) meter pipeline tersebut dari

serangan korosi menggnakan proteksi katodik adalah sebesar 0.00057 A atau 0.57

mili amper

3. Kebutuhan berat anoda SACP (Sacrifice Anode Cathodic Protection)

minimal yang digunakan untuk proteksi korosi burried pipeline sepanjang

90 (sembilan puluh meter) ialah sebagai berikut :

Pada penerapan SACP (Sacrifice Anode Cathodic Protection ) proyek pengerjaan

relokasi pipa di Kota Tanggerang berikut ini menggunakan jenis anoda

36

magnesium dengan berat per paket sebesar 1 kg (satu kilogram). Kalkulasi

perhitungan berat minimal anoda merupakan hasil perhitungan antara arus total

yang dibutuhkan terhadap nilai faktor guna. Ialah sebagai berikut

M =I total X tdl X (jumlah jam pertahun) / (u X C) ...((4.4)

Dengan :

U = faktor utilitas anoda

C = kapasitas elektrokimia pada anoda yang digunakan.

Maka nilai masa anoda yang dibutuhkan untuk perlindungan korosi ialah sebagai

berikut:

M = 0,00057 A X 20 tahun X 8760 jam /( 0,85*1230) (4.5)

M = 0.095 Kg


pipeline area chamber 31 - 32 ialah dengan metode kombinasi ialah sebesar 0.095

Kg.

4. Perhitungan jumlah anoda yang akan digunakan

Jumlah anoda magnesium yang akan digunakan berkut merupakan jumlah

minimal penggunaan nya sehingga pada penerapan magnesium package tersebut

tidak boleh kurang dari perhitungan yang tertera berikut agar pemenuhan proteksi

korosi pada pipeline dapat berlangsung. Perhitungan tersebut ialah sebagai berikut

Jumlah tersebut dapat ditentukan dengan persamaan

n = massa total / M anoda

n = 0.095 Kg/ 1 Kg (4.6)

= 0.095 Anoda

= Maka memerlukan 1 (satu) buah anoda

Dari perhitungan di atas maka kebutuhan jumlah anoda sebanyak 1 (satu) buah.

5. Perhitungan jarak pemasangan tiap anoda

Jarak tiap anoda merupakan jatak pemasangan antar anoda pada sepanjang

pipa yang akan diberikan timbal magnesium anode.

Sa = Panjang pipeline yang akan dilindungi menggunakan metode SACP / Jumlah

magnesium yang akan dipasang ialah

Sa = 90000 mm / 1unit

= 90000 mm/ unit

37

Sehingga jarak pemasangan tiap paket magnesium satu kilogram tersebut ialah pada

jarak sisi tengah 90 meter.

6. Kebutuhan arus keluaran anoda SACP

Kebutuhan arus keluaran anoda tiap unit yang akan diterapkan perpanjang

pipa merupakan spesifikasi kebutuhan arus pada anoda yang harus dipenuhi saat

akan dilaksanakan pemasangan pada tiap jaraknya. Berikut merupakan perhitungan


Is = Phi X OD X S X ic X fc

= 22/7 X 0,508 m X 90 m` X 0,0005 A/m2 X 0,015

= 0,00107 amper

=1.07 mili amper

Sehingga pada tiap magnesium yang akan dihubungkan kepada logam pipeline

dengan panjang 90 m (Sembilan puluh meter) NPS 20 Sch 40, minimal harus

memiliki arus minimal sebesar 1.07 mili amper.

7. Resistancy anodes

Rh = (𝜌

2 𝑋 𝜋 𝑋 𝐿) X (𝑙𝑛

4𝐿

2 𝑋 𝜋 𝑋 𝐿) (4.7)

Dimana :

𝜌 𝑖𝑎𝑙𝑎ℎ 𝑛𝑖𝑙𝑎𝑖 𝑟𝑒𝑠𝑖𝑣𝑖𝑡𝑎𝑠 𝑡𝑎𝑛𝑎ℎ (ohm m) : 1 ohm m

L merupakan nilai panjang tiap bungkus anoda yang dipakai : 1 m

D ialah diameter paket bungkus anoda tersebut : 0,16 m

Sehingga nilai Rh ialah

= (10

2𝑥22/7𝑥45) (𝑙𝑛

4𝑋45

0.508)

= 0.0353 x 5.8702

= 0.2072 amper

8. Menghitung kapasitas keluaran arus anoda

Kapasitas keluaran anoda merupakan besarnya nilai minimal arus yang

dibutuhkan pada anoda. Nilai arus anoda ini didapatkan dengan membagi nilai

tegangan kecukupan proteksi dengan nilai resistansi atau hambatan yang dimiliki

oleh suatu anoda. Perhitungan kapasitas arus minimal anoda ditunjukan dengan

persamaan 4.8 di bawah ini:

38


pada anoda :

Ia = Driving voltage / Resistensi anoda (4.8)

= 0,85 volt / 0,2072 ohm

= 4.1019 amper

Sehingga besar arus yang dibutuhkan anoda untuk melindungi jalur pipa dengan

metode SACP ialah sebesar 4.1019 amper

Tambahan kebocoran arus pada pipa casing yaitu 96m . maka kebutuhan tersebut

menjadi sebagai berikut :

9. Luas permukaan pipa setelah terjadi sentuh sleeve:


sebagai berikut :

A = phi * OD sleeve * L sleeve

L = Panjang pipa dilindungi oleh anoda tumbal dari serangan korosi (m)

OD = Diameter terluar pipa (dapat diperoleh dari ASME B16.5) (m)

A = Luasan Area yang diproteksi terhadap serangan korosi (m2)

OD = 0, 610

A = 69.017 m2

Sehingga luasan proteksi total adalah = 141. 428 m2


Coating brakedown = 0,15 (kriteria ISO 15589-2)

10. Kebutuhan arus proteksi setelah terjadi sentuh sleeve

Arus proteksi merupakan perhitungan yang digunakan untuk mendapatkan

jumlah anoda yang dibutuhkan atas tiap arus tersebut. Pada persamaan 4.9 di

bawah merupakan perhitungan arus proteksi pipeline dengan mengkalikan nilai

luas permukaan area proteksi, coating factor

IC = A * fc * ic (4.9)

Ialah :

IC = Kebutuhan arus untuk memproteksi pipeline tersebut ialah

A = Luas Permukaan pipa yang ingin diproteksi

39

fc = Faktor coating brakedown atau kemungkinan persentase bagian coating terjadi

defect

fc =Faktor coating berdasaarkan kriteria ISO 15589 -2 ialah

fc = fi + (0,5 * Deltaf *tdl) (4.11)

yaitu

fi = 0,009 ; dan delta F = 0,0006 ; serta tdl = 20 tahun

sehingga nilai coating breakdown tersebut 1,5 %

IC =141. 428 m2 x 0, 015 x 0,0005 A/m2 (4.12)

= 0.00106 amper

Kemudian kebutuhan arus tersebut perlu ditambahkan 5% (lima persen) sehingga

menjadi 0,00113 amper. Penambahan tersebut digunakan berdasarkan penambahan

kriteria aman proses rancangan kebutuhan anoda. Sehingga kebutuhan arus yang

akan digunakan untuk melindungi 45 (empat puluh lima) meter pipeline + 36 meter

sleeve tersebut dari serangan korosi menggnakan proteksi katodik adalah sebesar

0.00106 amper atau 1,06 mili amper

11. Kebutuhan berat anoda SACP (Sacrifice Anode Cathodic Protection)

Nilai minimal yang digunakan untuk proteksi korosi burried pipeline

sepanjang 45 (empat puluh lima meter) dan 36 (tiga puluh enam) meter sleeve ialah

sebagai berikut :

Pada penerapan SACP (Sacrifice Anode Cathodic Protection ) proyek pengerjaan

relokasi pipa di Kota Tanggerang berikut ini menggunakan jenis anoda Magnesium

dengan berat per paket sebesar 1 kg (satu kilogram). Kalkulasi perhitungan berat

minimal anoda ialah merupakan hasil perhitungan antara arus total yang dibutuhkan

terhadap nilai faktor guna. Ialah sebagai berikut


U ialah faktor utilitas anoda, dan C ialah kapasitas elektro kimia pada anoda yang

digunakan.

M = 0.00106 A X 20 tahun X 8760 jam /( 0,85*1230) (4.14)

M = 0.1776 Kg

40


pipeline area chamber 31 - 32 ialah dengan metode kombinasi ialah sebesar 0.1776

Kg

12. Perhitungan jumlah anoda setelah terjadi sentuh sleeve

Jumlah anoda magnesium yang akan digunakan berkut merupakan jumlah

minimal penggunaan nya sehingga pada penerapan magnesium package tersebut

tidak boleh kurang dari perhitungan yang tertera berikut agar pemenuhan proteksi

korosi pada pipeline dapat berlangsung. Perhitungan tersebut ialah sebagai berikut

Jumlah tersebut dapat ditentukan dengan persamaan sebagai berikut

n = massa total / M anoda

n = 0.1776 Kg/ 1 Kg (4.15)

= 0.1776 Anoda

= Maka memerlukan 1 (satu) buah anoda

Dari perhitungan di atas maka kebutuhan jumlah anoda sebanyak 1 (satu) buah.

13. Perhitungan jarak pemasangan tiap anoda setelah terjadi sentuh sleeve.

Jarak tiap anoda merupakan jatak pemasangan antar anoda pada sepanjang

pipa yang akan diberikan timbal magnesium anode.

Sa = Panjang pipeline yang akan dilindungi menggunakan metode SACP / Jumlah

magnesium yang akan dipasang ialah

Sa = 90000 mm / 1unit (4.16)

= 90000 mm/ unit

Sehingga jarak pemasangan tiap paket magnesium satu kilogram tersebut ialah pada

jarak sisi tengah 90 meter.

14. Kebutuhan arus keluaran Anoda SACP

Kebutuhan arus keluaran anoda tiap unit yang akan diterapkan perpanjang

pipa merupakan spesifikasi kebutuhan arus pada anoda yang harus dipenuhi saat

akan dilaksanakan pemasangan pada tiap jaraknya. Berikut merupakan perhitungan


Is = Phi X OD X S X ic X fc

= 22/7 X 0,508 m X 90 m X 0,0005 A/m2 X 0,015

= 0,00107 amper

=1.07 mili amper

41

Sehingga pada tiap magnesium yang akan dihubungkan kepada logam pipeline

dengan panjang 90 m (Sembilan puluh meter) NPS 20 Sch 40, minimal harus

memiliki arus minimal sebesar 1.07 mili amper.

15. Resistancy anodes pipe dan sleeve setelah terjadi sentuh sleeve

(4.14)

Dimana :

𝜌 𝑖𝑎𝑙𝑎ℎ 𝑛𝑖𝑙𝑎𝑖 𝑟𝑒𝑠𝑖𝑣𝑖𝑡𝑎𝑠 𝑡𝑎𝑛𝑎ℎ (ohm m) : 1 ohm m

L merupakan nilai panjang tiap bungkus anoda yang dipakai : 1 m

D ialah diameter paket bungkus anoda tersebut : 0,16 m

Sehingga nilai Rh ialah

= (10

2𝑥22/7𝑥45) (𝑙𝑛

4𝑋45

0.508) + (

10

2𝑥22/7𝑥36) (𝑙𝑛

4𝑋36

0.610)

= (0.0353 x 5.8702) + (5.464 x 0.044)

= 0.4486 amper

16. Menghitung Kapasitas keluaran arus anoda setelah terjadi sentuh sleeve

Kapasitas keluaran anoda inilah yang menjadi nilai minimal arus yang

dibutuhkan pada anoda :


pada anoda :

Ia = Driving voltage / Resistensi anoda (4.16)

= 0,85 volt / 0.4486 ohm

= 1.894 amper

4.3 Perhitungan Kebutuhan Proteksi Impressed Current Cathodic Protection

Pipeline CH 31 Menuju CH 33

Kebutuhan perlindungan proteksi ICCP dihitung sebagai berikut :



sebagai berikut

42

A= phi * OD pipa * L (4.17)

= 227⁄ 𝑋 0.508 𝑋 45

= 71.845 m2

2. Kebutuhan Arus Proteksi ICCP

Arus proteksi merupakan kebutuhan amper yang digunakan minimal untuk

melindungi pipeline tersebut. Sehingga apabila penggunaan kurang atau turun

darihasil korosi berikut maka bagian pipeline tersebut dapat dikategorikan sebagai

bagian tidak terlindungi. Pada persamaan 4.20 di bawah merupakan perhitungan

kebutuhan arus anoda secara perhitungan teoritis untuk melindungi pipeline dari

serangan korosi

IC= A * fc * Ic (4.18)

fc = Factor coating berdasaarkan kriteria ISO 15589 -2

ialah fc = fi + (0,5 * Deltaf *tdl) (4.19)

fi = 0,009 ; dan delta F = 0,0006 ; serta tdl = 20 tahun. sehingga nilai coating

breakdown tersebut 1,5 %

IC =71.845 m2x 0, 015 x 0,0005 A/m2

= 0.00054 amper

3..Jumlah anoda minimal yang harus dipakai

Jumlah anoda yang akan digunakan di bawah ini merupakan jumlah

minimal penggunaan magnesium packaged bagi proteksi tipe cathodic protection

sehingga pada penerapan anoda tidak boleh kurang dari perhitungan di bawah ini.

Persamaan 4.21 merupakan nilai kebutuhan arus dibagi nilai keluaran arus pada tiap

anoda. Sehingga jumlah anoda minimal yang digunakan ialah sebagai berikut:

N = Ic/Ia (4.20)

Ic = Kebutuhan arus, Ampere

Ia = Keluaran arus anoda

N = Jumlah anoda

N = 0.00054 amper3.99 amper⁄

= 0.000135 (1 buah)

43

Untuk penggunaan anoda ini termasuk safety factor karena area tersebut sudah

ditambahkan safety factor yang ditentukan perusahaan

4. Perhitungan total anoda berdasarkan berat dari massa anoda

Pada penerapan ICCP proyek relokasi pipeline soekarno Hatta ini

menggunakan jenis anoda dengan berat per paket sebesar 1 kg. Kalkulasi



U ialah faktor utilitas anoda, dan C ialah kapasitas elektro kimi pada anoda yang

digunakan

M = 0.00054 amper X 20 tahun X 8760 jam /( 0,85*1230) (4.22)

M = 0.0905 Kg

5. Resistancy single anode

(4.23)

Dimana : S = dua kali kedalaman groundbed

L = Panjang groundbad

𝜌 = 𝑆𝑜𝑖𝑙 𝑟𝑒𝑠𝑖𝑣𝑖𝑡𝑦

Rh = (10

2𝑥22

7𝑥 1

) X (𝑙𝑛4𝑥1+4𝑥 1 √16+1

0.508∗4) + (4

1⁄ - √16+1

1− 1) (4.24)

= ( 1.591 X 8.116 X 0.8769 )

= 11.323 ohm

6. Menghitung terjadinnya interfernce factor

(4.25)

Dimana :

f = Interference factor

L = Anode length

44

S = Distance between anode

L = ialah panjang ukuran anoda yang digunakan

D = merupakan diameter anoda

f = 1 + (2/90

2𝑥22

7𝑥 1

)

0.99467

7. Menghitung Groundbed resistence

Perhitungan yang digunakan untuk menghitung besarnya groundbed

resistence (gangguan atau hambatan pada ground bed) dihitung dengan persamaan

4.27 di bawah ini

(4.26)

Rh = Resistency dari setiap anoda

N = jumlah anoda yang digunakan didalam ground bed

F = interfernece factor

Rg = 11.323𝑋 0.99467

1

=11.262 ohm

Grounded current

0.85volt/11.262 ohm

=0.07547 amper

4.4 Simulasi Penyebaran Proteksi Korosi

Hasil simulasi proteksi korosi pipeline pada metode cathodic protection

ialah sebagai berikut

4.4.1 Geometry Proteksi Korosi Pipeline

Geometry atau model simulasi merupakan bentuk pemodelan 3D. Pada tahap

penggambaran geometry tersebut spesifikasi dimensi serta bentuk lingkungan

pipeline menjadi data utama yang akan digunakan. Dalam pemodelan proteksi

pipeline berikut terdapat empat Bagian geometry simulasi.yakni 1. Anode

SACP dan Ground bed ICCP, 2. Tanah area buried pipe 3. Pipa.diameter 20

inch SCH 40 (schedule empat puluh), 4. Kondisi pipa dengan ukuran

45

diameter 24 inch STD. Berikut merupakan spesifikasi dimensi yang digunakan

untuk menggambarkan geometry sebagai langkah pemodelan. Gambar 4.1 di

bawah merupakan model geometry proteksi burried pipeline

Gambar 4.1Model geometry proteksi korosi. 1

Atas : Model CAE geometry proteksi korosi pipeline (plan view)

Bawah : Model geometry Pipa produk, pipa selubung, anode proteksi korosi

pipeline (plan view).

1

4.4.2 Parameter Simulasi Proteksi Pipeline Metode Cathodic Protection

Parameter simulasi atau analisis pemodelan ini dijelaskan pada tabel 4.1.

Pemodelan dilakukan di dalam batas tanah dan melibatkan geometri pipa dan

anoda paket. Dimensi geometri tanah untuk panjang x lebar x tinggi adalah 90

meter x 2 meter x 4 meter. Jarak setiap anoda kombinasi bervariasi untuk

46

mendapatkan distribusi potensial yang lebih baik untuk perlindungan katodik. Pada

Gambar.4.2 menunjukkan parameter geometry simulasi variasi.

Gambar 4.2 Parameter simulasi proteksi korosi (side view)1

4.4.3 Meshing Proteksi Korosi Pipeline

Tahap analisa pada proteksi pipeline dengan jenis cathodic protection ini

selanjutanya adalah “Meshing” , yaitu dengan membagi geometry area sekitar

pipa 20 inch kedalam 500000 potongan atau nodes untuk selanjutnya dapat

dianalisa penyebaran tegangan proteksi korosi nya. proteksi yang terjadi.

Adapun detail dari meshing pada area pipeline tersebut dapat dilihat pada

gambar 4.3 berikut.

Gambar 4.3 Hasil potongan meshing area sekitar objek 20 inch pipeline1

47

Pada tahap meshing dilakukan menggunakan software“ Salome 8.3” yang ..

..selanjutnya akan ditransfer kedalam format .unv file untuk input convert ke Elmer.

4.4.4 Tahapan Grouping Model Simulasi

Pada pemodelan aliran melewati objek 3D (tiga dimensi) tersebut

memiliki penggolongan dengan beberapa tahapan jenis grouping

(pengelompokan). Grouping yang dilakukan pada analisa di antaranya adalah :

1.Grouping pada tiap bagian sisi face area penyebaran proteksi yang dianalisa

akan membentuk body pada simlasi elmer, 2.Grouping volume pada tiap bagian

pemodelan akan membentuk boundary yang selanjutnya diberikan kondisi batas

4.4.5 Boundary Condition & Solver Proteksi Korosi Pipeline

Boundary condition merupakan kondisi batas yang diberikan pada

simulasi pemodelan numerik. Pada pemodelan proteksi korosi jenis katodik

berikut diberikan beberapa parameter yakni :

Nilai tegangan anode SACP sesuai spesifikasi vendor yakni 7,2 volt, sedangkan

nilai tegangan yang diberikan rectifier ICCP sesuai spesifikasi vendor yakni 48

volt dan nilai beda potensial pada tanah bernilai 0 volt , serta menggunakan

solver static current conduction.

Setelah mengatur kondisi batas di atas maka selanjutnya dilakukan proses solver

menggunakan modul static current conduction untuk melakukan perhitungan

iterasi seperti ditunjukan pada gambar 4.4 di bawah

Gambar 4.4 Hasil perhitungan iterasi solver terhadap distribusi tegangan proteksi 1

48

4.5 Pengaruh Jarak Anoda Terhadap Pemenuhan Potensial Proteksi Korosi

Proteksi korosi metode cathodic protection berikut merupakan perlindungan

korosi pada pipeline yang berada didalam tanah sepanjang 90 m (Sembilan puluh

meter) melewati jalan raya utama selebar 36 m (tiga puluh enam meter). Dalam

instalasi anoda pada pipeline didapatkan hasil pemenuhan tegangan proteksi yang

berbeda terhadap jarak pemasangannya. Jarak pemasangan inilah yang selanjutnya

menentukan jumlah anoda yang dibutuhkan. Semakin pendek jarak pemasangan

anoda maka semakin banyak jumlah anoda yang dipakai. Begitu sebaliknya,

semakin jauh jarak pemasangan anoda maka semakin sedikit anoda yang akan

digunakan Hasil Simulasi pemodelan jarak proteksi korosi tipe katodik proteksi

dari review software paraview ditunjukan pada gambar 4.5 Ialah sebagai berikut

Gambar 4.5 Hasil penyebaran tegangan 1

Kiri : Pipeline tidak terproteksi seluruhnya ; Kanan : Pipeline terproteksi seluruhnya

Gambar 4.5 Hasil penyebaran tegangan pada proteksi pipeline12

Kiri : pipeline tidak terproteksi sempurna ; kanan :Pipeline terproteksi sempurna

Dalam perlindungan proteksi katodik pipeline di bawah tanah terdapat beberapa

penyebab mengakibatkan pipeline kurang sempurna terproteksi meski telah

49

dilakukan perhitungan rancang proteksi seperti kareana adanya kebocoran proteksi

akibat penyebaran terhadap tanah seperti gambar 4.6 di bawah berikut

Gambar 4.6 Kebocoran proeksi pada tanah 1

Gambar Kiri : Kebocoran tegangan anode pada tanah menuju pipa

Gambar kanan : Proteksi pipeline sepanjang pipa tampak wireframe (fokus pipeline)

4.6 Uraian Potensial Distribusi Proteksi Pipeline pada Tiap Variasi

Uraian hasil simulasi distribusi tegangan proteksi pipeline di bagi menjadi

beberapa bagian (30 meter, 20 meter, 15 meter dan 10 meter). Tiap bagian tersebut

dibagi menjadi bebeapa variasi jarak tiap pasang kombinasi yakni 1.4 meter, 2.8

meter, 4.2 meter, dan 5,6 meter.

4.6.1 Hasil distribusi tegangan proteksi variasi jarak 30 meter

............ Pemodelan Gambar grafik 4.5 proteksi korosi di bawah dilakukan.pada

jarak anoda tiap 30 m (tiga puluh meter) dengan pasang ICCP-SACP

berdampingan pada variasi jarak 1,4 m (satu koma empat meter), 2,8 m (dua

koma delapan meter), 4,2 m (empat koma dua meter), serta 5.6 m (lima koma

enam meter). Dari hasil.pemodelan tersebut didapatkan bahwa pipeline masih

belum dapat terproteksi terhadap korosi. Hal tersebut terbukti bahwa nilai grafik

penyebaran potensial yang dialami oleh pipeline masih di luar batas proteksi.

Area terproteksi terhadap korosi pada titik pipeline ke 20 m (dua puluh meter)

50

dan 40 m (empat puluh meter). Simulasi proteksi korosi grafik 4.6 tersebut

dilakukan pada jarak anoda tiap 20 m (tiga puluh meter) dengan tiap pasang ICCP-

SACP berdampingan pada variasi jarak 0,7 m (nol koma tujuh meter), 1,4 m (satu

koma empat meter), 2,1 m (dua koma satu meter) serta 4,2 m (empat koma dua

meter) Dari hasil pemodelan tersebut didapatkan bahwa pipeline masih belum dapat

terproteksi terhadap korosi.

Gambar 4.7 Grafik variasi 30 meter pada penyebaran potensial 11

4.6.2 Hasil Distribusi Tegangan Proteksi Variasi Jarak 20 Meter

Pemodelan Gambar grafik 4.8 proteksi korosi di bawah ini dilakukan

pada jarak anoda tiap 20 m (dua puluh meter) dengan tiap pasang ICCP-

SACP

51

berdampingan pada variasi jarak 0,7 m (nol koma tujuh meter), 1,4 m (satu koma

empat meter), 2,1 m (dua koma satu meter) , serta 4,2 m (empat koma dua meter).

Dari hasil pemodelan tersebut didapatkan bahwa pipeline masih belum dapat

terproteksi terhadap korosi. Hal tersebut terbukti bahwa nilai penyebaran

potensial yang paling optimal dialami oleh jarak pasang anoda 1,4 m (satu koma

empat meter) namun tidak semua permukaan pipeline terproteksi atau masih

jauh di atas batas potensial proteksi (min -850 mV). Permukaan pipeline yang

terproteksi terhadap korosi hanya pada titik pipeline ke 0 m (nol meter) dan 5

m (lima meter). Sehingga pada variasi jarak ini belum dapat terproteksi dengan

baik.

Gambar 4.8 Grafik variasi 20 m pada penyebaran tegangan proteksi1\

52


Pemodelan Gambar grafik 4.9 proteksi korosi di bawah ini dilakukan

pada jarak anoda tiap 15 m (lima belas meter) dengan tiap pasang jarak 0,7 m

(nol koma tujuh meter) ,1,4 (satu koma empat), 2,8 m (dua koma delapan meter),

4,2 m (empat koma dua meter) , 4,9 m (empat koma sembilan meter) serta 5.6 m

(lima koma meter) enam meter). Dari hasil simulasi pemodelan menunjukan

bahwa Permukaan pipeline yang hampir diproteksi dengan baik terhadap korosi

tersebut dapat dicapai oleh variasi anoda pada jarak pasangan tiap 42 m (empat

koma dua meter).

Gambar 4.9 Grafik variasi 15 meter pada penyebaran tegangan proteksi 1

Jarak anode per 15 meter

53


Hasil Pemodelan jarak anoda tiap 10 m (sepuluh puluh meter) ditunjukan

pada gambar grafik 4.10 di bawah. Variasi yang dilakukan ialah jarak 0,7 m; 1,4

m; 2,1 m serta 4,2 m. Dari hasil pemodelan tersebut didapatkan bahwa pipeline

dapat terproteksi terhadap korosi. Hal tersebut terbukti bahwa nilai penyebaran

potensial yang paling optimal dialami oleh jarak pasang anoda 4.2 m (empat

koma dua meter) yakni potential di bawah nilai min -850 mili volt.

Gambar 4.10 Grafik variasi 10 meter pada penyebaran tegangan proteksi 21

4.6.5 Perbandingan Distribusi Proteksi Tunggal ICCP dan SACP

Penyebaran tegangan proteksi korosi berikut dilakukan dengan metode

tunggal SACP (sacrifice anode cathodic protection) terhadap proteksi tunggal

Jarak anode per 10 meter

54

(non kombinasi) ICCP (impressed current cathodic protection). Berdasarkan

gambar grafik 4.11 menjelaskan bahwa perlindungan proteksi metode SACP masih

jauh di luar standar metal terproteksi (di bawah -850 mili volt). Sedangkan proteksi

metode ICCP sangat jauh memenuhi standar batas proteksi. Proteksi ICCP tunggal

yang berlebih tersebut juga dapat berdampak pada over proteksi dan biaya berlebih.

Hal tersebut sehingg harus dilakukan perbandingan teknis simulasi proteksi

kombinasi SACP-ICCP.

Gambar 4.11 Grafik distribusi tegangan proteksi Tunggal 1

4.7 Jumlah Kebutuhan Kombinasi Anoda SACP - ICCP

Simulasi pemodelan proteksi korosi penggunaan anoda tumbal dan titanium

ICCP membuktikan bahwa jarak pemasangan sangat mempengaruhi kecukupan

proteksi korosi pada material sepanjang pipa. Jarak pemasangan anoda tiap 30

meter dengan jarak kombinasi terhadap tiap pasangnya 1,4 meter ; 2,8 meter ; 3,5

meter; 4,2 meter; 4,9 meter bahkan masih belum dapat memenuhi standar

kebutuhan proteksi kososi. Dengan penggunaan variasi jarak pemasangan 10 meter

dengan variasi kombinasi SACP-ICCP nya 4.2 meter telah dapat memenuhi

Perbandingan proteksi tunggal

55

kebutuhan standar proteksi. Pada variasi tersebut didapatkan kebutuhan jumlah

anoda tumbal sebanyak 9 anoda dan titanium ICCP sebanyak 9 buah. Deskripsi

pemasangan anoda paling optimum berdasarkan hasil simulasi dengan variasi jarak

10 meter dan kombinasi SACP-ICCP ditunjukan pada gambar 4.12 di bawah ini.

Gambar 4.12 Sketsa pemasangan anoda optimum jarak pemasangan 10 meter dan jarak kombinasi

nya 4.2 meter 1

4.8 Analisa Ekonomis

Pertimbangan ekonomi engineering berikut meliputi beberapa poin yakni :

1.) Biaya alternatif penggunaan proteksi ICCP, 3.) Biaya alernatif penggunaan

proteksi SACP, 4.) Biaya alternatif penggunaan proteksi kombinasi (SACP-ICCP).

Perhitungan biaya di atas diadasrkan biaya harga oleh perusahaan vendor yang

membebankan biaya pada pembelian material sudah termasuk biaya pemasangan

proteksi korosi.

4.8.1 Kalkulasi Alternatif Biaya Anode

Investasi merupakan kegiatan yang sangat diperlukan untuk memperoleh

keuntungan , manfaat ataupun menghindari kerugian dimasa yang akan datang.

Hal tersebut sejalan dengan penggunaan proteksi korosi. Penggunaan proteksi

mode sacp, iccp ataupun mode kombinasi pada konstruksi pipeline sangat

diperlukan bagi perlindungan proteksi material industri. Pada proyek pipeline

avtur seluruh metal menggunakan material baja karbon tipe API 5L dan berada

di bawah tanah (underground) sehingga serangan korosi sangat rentan

56

atau rawan terjadi. Untuk menghindari kerugian tersebut maka menggunakan

proteksi korosi ICCP-SACP. Berdasarkan analisa teknis di atas maka perhitungan

biaya investasi proteksi sangat diperhitungkan ialah sebagai berikut. Perencanaan

biaya proteksi korosi SACP (Sacrifice Anode Cathodic Protection) ditunjukan pada

tabel 4.5. di bawah ini Kalulasi biaya penggunaan anoda meliputi magnesium serta

perangkat-perangkat lain yang diperlukan. Perencanaan biaya proteksi proteksi

korosi metode ICCP (Impressed Current Cathodic Protection) hal tersebut

ditunjukan pada tabel 4.6 di bawah ini

Tabel 4.5 Rincian biaya proteksi korosi SACP1S

SACP

Description Amount Unit Price (Rp) Amount x

price (Rp)

1 Prepackaged Mg anode

Potensial alloy 7.7 Kg

dimension of bare (3.5 W x

3.75 H x 25.75 L

17 Ea 1.710.000,- 29.070.000,-

2 Thermit Charge 15 gram

1 Ea 1.800.000,- 1.800.000,-

3 Thermo caps pre-primed

15 Ea 234.000,- 3.510.000,-

4 CP Cable CU/XLPE

400 meter 72.000,- 28.800.000,-

5 Cable lug ,densoline mastic

(Permagum sealer)

1 Lot 18.000.000,- 18.000.000,-

6 Thermocaps pre-primed

50 Ea 234.000,- 11.700.000,-

7 C-Bolt Connector, & spare

40 Ea 27.000,- 1.080.000,-

8 Termit welder charge

20ea/box

3 Box 1.800.000,- 5.400.000,-

9 Test point, Cast concrete

10 Ea 2.250.000,- 22.500.000,-

Subtotal mode SACP

121.860.000,-

57

Tabel 4.6 Biaya proteksi korosi ICCP 1

ICCP

No Material need Unit Price

(Rp)

Sub Total

(Rp)

1 Outdoor type TRU 3 phase (30v-50

Hz) Made in Indonesia, Painted steel

enclouser

1 Ea 32.175.000,

-

32.175.000,-

2 Outdoor type - negative junction box

equiped with commomn bus bar.

Shunt and adjustable resistor from the

anode cable tail

1 Ea 13.500.000,

-

13.500.000,-

3 Positive outdoor type - junction box

equiped with commomn bus bar.

Shunt and adjustable resistor from the

anode cable tail

1 Ea 16.100.000,

-

16.100.000,-

4 Test box, cast Aluunium head,

terminal. Gesit p/n TB2-CAH-3T

2 Ea 198.000,- 396.000,-

5 Gesit CP cable, Cu/xlpe, 0.6/1kV,

size ; 1C x 10 mm2 (for installation

point cable)

100 mete

r

153.000,- 15.300.000,-

6 References anode (cu/cuso4)

electrodes for each test point. Cable.

Gesit p/n -20y-

2 Ea 5.400.000,- 10.800.000,-

7 CP Cable negative & positive cable 100 mete

r

72.000,- 7.200.000,-

8 MMO Coated Titanium 25 Dia *

Length (mm)

17 Ea 15.300.000,

-

26.180.000,-

9 Thermit Charge 15 gram 1 EA 1.800.000,- 1.800.000,-

10 Warning tae, fine sand, bricks

pipe for inactive well

1 Ea 36.000.000,

-

36.000.000,-

Subtotal 563.371.000,

-

Setelah mendapatkan biaya proteksi korosi metode tunggal SACP dan biaya

metode tunggal ICCP maka tahap ahkir ialah membandingkan biaya tersebut

dengan biaya perlindungan proteksi kombinasi SACP-ICCP. Tinggi biaya proteksi

kombinasi berada diantara biaya proteksi tunggal SACP dan biaya tunggal ICCP.

Uraian kalkulasi biaya dijelaskan pada tabel 4.7 di bawah ini.

58

Tabel 4.7 Biaya proteksi korosi Kombinasi SACP-ICCP 2

NO Metode Kombinasi ICCP-SACP

Description Amount Unit Price (Rp) Amount x

price(Rp)

1 Prepackaged Mg anode Potensial

alloy 7.7 Kg dimension of bare

(3.5 W x 3.75 H x 25.75 L

9 Ea 1.710.000,- 15.390.000,-

2 Thermit Charge 15 gram 1 Ea 1.800.000,- 1800.000,-

3 Thermo caps pre-primed 15 Ea 234.000,- 3.510.000,-

4 CP Cable CU/XLPE 400 Meter 72.000 28.800.000,-

5 Cable lug ,densoline mastic

(Permagum sealer)

1 Lot 18.000.000,

-

18.000.000,-

6 Thermocaps pre-primed 50 Ea 234.000,- 11.700.000,-

7 C-Bolt Connector, & spare 40 Ea 27.000,- 1.080.000,-

8 Termit welder charge 20ea/box 3 box 1.800.000,- 5.400.000,-

9 Test point, Cast concrete 10 Ea 2250000 22.500.000,-

10 Outdoor type TRU 3 phase (30v-

50 Hz) Made in Indonesia,

Painted steel enclouser

1 Ea 32.175.000,

-

32.175.000,-

11 Outdoor type - negative junction

box equiped with commomn bus

bar. Shunt and adjustable resistor

from the anode cable tail

1 Ea 135.00.000,

-

13.500.000,-

12 Positive outdoor type - junction

box equiped with commomn bus

bar. Shunt and adjustable resistor

from the anode cable tail

1 Ea 16.100.000,

-

16.100.000,-

13 Test box, cast Aluunium head,

terminal. Gesit p/n TB2-CAH-3T

2 Ea 198.000 396.000,-

14 Gesit CP cable, Cu/xlpe,

0.6/1kV, size ; 1C x 10 mm2 (for

installation point cable)

100 meter 153.000,- 15.300.000,-

15 References anode (cu/cuso4)

electrodes for each test point.

Cable. Gesit p/n -20y-

2 Ea 5.400.000,- 10.800.000,-

16 CP Cable negative & positive

cable

100 meter 72.000,- 7200.000,-

17 MMO Coated Titanium 25 Dia *

Length (mm)

8 Ea 15.300.000,

-

122.400.000,-

18 Thermit Charge 15 gram 1 EA 18.00.000,- 1800.000,-

19 Warning tae, fine sand, bricks

pipe for inactive well

1 Ea 36.000.000,

-

36.000.000,-

Subtotal 363.851.000,-

59

4.8.2 Perbandingan Alternatif Biaya Yang Terbaik

Terjadinya korosi mengakibatkan fluida tercampur dengan logam

karat, serta mengakibatkan terjadinya lubang pipa. Selain hal tersebut

perbaikan pipeline yang terjadi kebocoran mengharuskan fluida bahan bakar

harus dilakukan pengurasan sistem tersebut untuk menghindari terjadinya

bahaya saat pengelasan. Besarnya dampak korosi pada transportasi fluida avtur

ini hingga dapat mengakibatkan pembangunan ulang konstruksi pipeline.

Alternatif tanpa proteksi korosi (non proteksi) sangat dihindari. Maka sangat

dianjurkan menggunakan proteksi korosi cathodic protection ini.

Pertimbangan pemilihan alternatif biaya didapatkan bahwa proteksi

korosi menggunakan proteksi tunggal ICCP memerlukan biaya

Rp.563.371.000,- dengan nilai hasil proteksi yang sangat aman melebihi batas

potensial proteksi. Sedangkan dengan menggunkan proteksi tunggal SACP

memerlukan biaya sebesar Rp.121.860.000,- dengan nilai hasil proteksi masih

terdapat bagian permukaan pipeline yang tidak terlindungi dengan sempurna

(yakni pada area pipeline pada lokasi 0-10 meter, 30-40 meter, dan 60-70

meter) sesuai ditunjukan pada gambar grafik 4.11 di atas. Sedangkan dengan

penggunaan proteksi kombinasi ICCP-SACP biaya yang diperlukan ialah

sebesar Rp.363.851.000,- dengan proteksi permukaan pipeline sudah dapat

terlindungi dengan baik.

Tabel 4.8 Perbandingan alternatif biaya penggunaan proteksi korosi 1

No Proteksi Biaya Uraian teknis hasil simulasi proteksi

korosi

1 ICCP Tunggal Rp.563.371.000,- Sangat aman dari batas potensial proteksi

2 SACP Tunggal Rp.121.860.000,- Masih terdapat bagian permukaan pipeline

yang tidak terlindungi dengan sempurna

3 Kombinasi

ICCP-SACP

Rp.363.851.000,- Permukaan pipeline dapat terlindungi

dengan baik.

4 Non Proteksi - Pipeline tidak terlindungi, dan beresiko

tinggi terhadap kebocoran.

60

Tabel 4.8 di atas menunjukan hasil kecukupan proteksi korosi pipeline terhadap

biaya penggunaan anoda. Sehingga didapatkan pengunaan proteksi ICCP tunggal

dengan biaya yang paling tinggi dan proteksi sangat baik. Sedangkan pengunaan

proteksi metode SACP memerlukan biaya yang lebih hemat yakni

Rp.121.860.000,- namun hasil proteksi korosi masih belum memadai. Dengan

memperhatikan faktor ekonomis dan teknis, maka alternatif kombinasi SACP-ICCP

merupakan pilihan yang paling baik.

1

BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN

61

BAB 5

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

Berdasarkan hasil penelitian ini, beberapa hal yang didapatkan yaitu sebagai

berikut :

1. Jarak pemasangan tiap anoda sangat berpengaruh terhadap kecukupan proteksi

korosi jenis kombinasi SACP-ICCP. Semakin dekat jarak anoda maka

pemenuhan potensial proteksi dapat semakin menyeluruh

2. Jumlah anoda proteksi kombinasi sacrifice anode cathodic protection dan

impressed current cathodic protection yang digunakan untuk melakukan

proteksi korosi pipeline di bawah tanah sepanjang 90 meter dengan

memperhatikan pengaruh kebocoran proteksi nya kepada tanah yakni sebanyak

9 anode SACP dan 8 tumbal ICCP.

3. Biaya yang digunakan untuk melakukan proteksi korosi pipeline sepanjang 90

meter yang paling optimal ialah Rp 363.861.000,-. dengan tipe alternatif

kombinasi SACP-ICCP. Proteksi permukaan pipeline sudah dapat terlindungi

dengan baik (memenuhi batas minimal potensial proteksi korosi).

5.2 Saran

Berdasarkan hasil penelitian ini, beberapa hal diharapkan bagi penelitian

selanjutnya, yaitu sebagai berikut :

1. Penggunaan variasi jarak anoda tumbal perlu dilakukan karena hal tersebut

sangat mempengaruhi penyebaran tegangan proteksi terhadap buried

pipeline

2. Jarak anoda terhadap arah lateral pipeline seharusnya tidak terlalu jauh dan

tidak perlu menempel (jarak pemasangan lebih baik berkisar 300 mm). Hal

tersebut ditujukan untuk mencegah terjadinya kebocoran tegangan proteksi

mengarah jauh dari metal katodik (pipeline).

62

3. Pemasangan anoda tumbal maupun anoda ICCP pada groundbed seaiknya

diberi jumlah lebih terhadap perhitungan desain dengan memperhatikan

kemungkinan terjadinya kebocoran tegangan proteksi pada tanah .

4. Penelitian berikutnya disarankan untuk juga melakukan variasi dimensi

anoda packaged terhadap efektifitas penggunaan jumlahnya sehingga

penggunaan anoda menjadi lebih minim dan biaya lebih hemat.

5. Pada simulasi analisa berikutnya disarankan untuk melakukan analisa

burried pipeline pada jalur ganda sehingga dapat mengetahui variasi jarak

penggunaan cathodic protection untuk sistem pipeline tersebut.

6. Penelitian berikut menggunakan software opensource Elmer 8.3 dengan

solver static current conduction, sehingga disarankan untuk penelitian

selanjutnya mencoba menggunakan software lain.

1

DAFTAR PUSTAKA

63

DAFTAR PUSTAKA

Adran. (2009). Perilaku Korosi Akibat Material baja paduan Akibat pengaruh ko-

ndensat. Laporan Penelitian (Universitas Indonesia), Depok

Arrend.FR.2005.ICCP for development of optimum configuration system on ship

using Scalatic Model. Jurnal material and corrosion: Germany, Ed 56 :

4)

Ashworth, V. (2010). Principles of cathodic protection. Shreir’s Corrosion, Ed :

… 2. pp2747–2762.

Britton, J. (2002). Corrosion at Pipe Support and Steel Stucture. UK Paper, pp1-

. 16).

Chemwiki. (2007). Study Corrosion Sacrifice Anode. Scription of University of

California.

Gadala, I. M., Abdel Wahab, M., & Alfantazi, A. (2016). Numerical simulations of

soil physicochemistry and aeration influences on the external corrosion

and cathodic protection design of buried pipeline steels. Materials and

Design journal, No 97, pp.287–299.

Endri, George, S. Daisy, D, & Hamzah, Saifudin. (2017). Perancangan Burried Pipe

12" Untuk Pengiriman Limbah Water Produce di PT Pertamina EP Tanjung

Field.Conference on Piping Engineering and its Aplication, Ed 2, pp. 43

-47.

Hari, B. (2014). Pengaruh Zeoloit Terhadap Laju Korosi Pada Baja karbon Dalam

Lingkungan Asam. Jurnal Sains Dasar, Ed 3.

Kartika. (2017). Studi Karakteristik Laju Korosi Pelapisan Logam dan Alumunium.

Jurnal Teknik Mesin, Vol 6, pp.1.

Khambaita, P, Tieghe, F. (1995). Corrosion. International Paper NACE, No.3

Law,A.M.(2007).Simulation Modelling and Analysis.Mc Grow hill. New york

Mega.(2016).Korosi.https://megapristiani.blogspot.com / 2016 / 06 / korosi.html

64

Prasojo, B., So, S., Wismawati, E., & Yunan, A. M. (2017). Analisa Laju Erosi dan

Perhitungan Lifetime Terhadap Material Stainless Steel 304 , 310 , dan 321

pada Aliran Reject 1st Cleaner to 2nd Cleaner OCC Line Voith Unit SP 3-5

di PT . PAKERIN ( Pabrik Kertas Indonesia ). Conference on Piping

Engineering and its Aplication, Ed.2, pp.105–110

Pujawan, Nyoman.(2007).Ekonomi Teknik.Candimas Metropol, Jakarta

Rauf.A.Fentje,dkk.2013.Analisa Laju Korosi Pada Baja Karbon dengan

.Menggunakan Air Laut dan H2SO4.Laporan Skripsi.Universitas Sam

.Ratulangi, Manado

Syawaldi. (2013). Analisa Laju Korosi Pada sistem Perpipaan Bawah

..........Tanah.Laporan Skripsi. Aptek, Riau.

Wahab.Magh dalam revie, R.2016.Numerical Simulation of Soil phsycocemistry and

Aeration Influents.Jurnal material and design. Ed 9 hal. 287-299. Amerika.

Zatkalikova, V., & Liptakova, T. (2011). Pitting corrosion of stainless steel at the va

rious surface treatment. Materials Engineering, No 18, pp.115–120.

1

LAMPIRAN 1

65

LAMPIRAN

Lampiran 1 Data Perusahaan

65

LAMPIRAN 2

67

Lampiran 2 Form Sidang

72

BIODATA MAHASISWA

Data Mahasiswa

Nama : Egi Sepfriansyah Avianto

NRP : 0815040044

Jurusan : Teknik Permesinan Kapal

Program Studi : Teknik Perpipaan

Agama : Islam

Jenis Kelamin : Laki-laki

Alamat Rumah : Jl. Pahlawan, Surya Residance 1g/12 ds. Dukuh-

...Tenggah Buduran Sidoarjo

Telphone : 081 333 541 37

E-mail : [email protected]

Instagram : @egaegi_engineermuda

Tempat/tanggal lahir : Sidoarjo/ 09 September 1997

Nama Ayah : Joko Suprianto

Nama Ibu : Sumining

Riwayat Pendidikan

SD : SDN Ngampelsari

SMP : SMPN 2 Candi

SMK : SMK Penerbangan Juanda

Perguruan Tinggi : Politeknik Perkapalan Negeri Surabaya

mailto:[email protected]

73

Penulis meruupakan anak ke tiga daari empaat bersaudara. Se

optimasi proteksi korosi pipeline pada metode …repository.ppns.ac.id/2322/1/0815040044 - egi...

Documents