40141700 Penanggulangan Korosi Tiang Pancang Pipa Baja Jembatan Dengan Cara Proteksi Katodik Anoda...

download 40141700 Penanggulangan Korosi Tiang Pancang Pipa Baja Jembatan Dengan Cara Proteksi Katodik Anoda Korban

of 17

Transcript of 40141700 Penanggulangan Korosi Tiang Pancang Pipa Baja Jembatan Dengan Cara Proteksi Katodik Anoda...

  • PENANGGULANGAN KOROSI TIANG PANCANG PIPA BAJA JEMBATAN DENGAN CARA PROTEKSI KATODIK ANODA KORBAN

    OLEH:Dra. Lien SuharlinahDrs. Madi Hermadi

    Pusat Penelitian dan Pengembangan Prasarana Transportasi

    ABSTRAK

    Salah satu cara penangulangan korosi pada Tiang Pancang Pipa Baja jembatan, khususnya untuk bagian yang berada di lingkungan air dan atau tanah, adalah dengan Proteksi Katodik Anoda Korban. Cara ini dilakukan karena cara lain yang umum dilakukan pada penanggulangan korosi, yaitu dengan cara pengecatan, relatif sulit dilakukan di dalam media air dan atau tanah. Proteksi katodik anoda korban adalah suatu teknik penanggulangan korosi dengan cara menghubungkan logam yang akan diproteksi dengan logam lain yang dikorbankan (anoda Seng, Magnesium, dan Alumunium) dalam media elektrolit sehingga membentuk suatu sel listrik. Logam yang dijadikan sebagai anoda korban harus mempunyai potensial listrik lebih negatif dari logam yang diproteksi. Pada sel ini, katoda tidak akan terkorosi karena memiliki cukup elektron sedangkan anoda akan terkorosi hangga habis sesuai umur rencana dan harus diganti dengan anoda baru. Agar teknologi penanggulangan korosi ini dapat tersosialisasi lebih luas maka pada makalah ini akan disampaikan hal-hal mengenai penanggulangan korosi tiang pancang pipa baja jembatan dengan cara proteksi katodik anoda korban yang meliputi prinsip-prinsip umum, bahan anoda dan parameter yang digunakan dalam perencanaannya. Sampai saat ini, memang masih sedikit jembatan yang diproteksi katodik. Namun dari hasil pengamatan terhadap jembatan yang diproteksi diketahui bahwa sampai umur rencana proteksi katodik anoda korban tiang pancang pipa baja jembatan (jembatan Cisadane dan Jembatan Kedung Gede) relatif tidak terkorosi.

    1. PENDAHULUAN

    Korosi tiang pancang pipa baja adalah menurunnya mutu tiang pancang pipa baja akibat bereaksi dengan lingkungan secara elektrokimia. Korosi akan terjadi apabila terdapat anoda, katoda, elektrolit, dan hubungan listrik antara anoda dan katoda. Anoda dan katoda terjadi apabila terdapat dua logam yang memiliki potensial listrik yang berbeda. Pada tiang pancang pipa baja, anoda dan katoda dapat terbentuk akibat mutu baja yang tidak seragam atau lingkungan yang menyebabkan terjadinya perbedaan potensial listrik pada bagian-bagian tiang pancang pipa baja. Apabila pada anoda dan katoda ini terdapat hubungan listrik (kontak satu sama lain) dan keduanya berada pada lingkungan air atau tanah yang bersifat elektrolit dan memiliki tahanan jenis yang rendah, maka akan terjadi proses korosi dimana bagian baja yang berfungsi sebagai anoda akan rusak dan membentuk karat.

    Konferensi Regional Teknik Jalan (KRTJ) ke 8 Wilayah Barat di Batam 1

  • Dengan demikian, maka tebal baja pada tiang pancang pipa baja tersebut akan terus menerus berkurang sejalan dengan laju korosinya.

    Proteksi katodik adalah suatu teknik penanggulangan korosi komponen baja jembatan, khususnya pada bagian tiang pancang pipa baja yang berada dalam lingkungan air dan atau tanah karena pada bagian tersebut relatif sulit dilakukan teknik penanggulangan korosi dengan teknik yang lebih murah yaitu pengecatan. Pada prinsipnya, korosi terjadi karena adanya aliran elektron dari bagian tiang pancang pipa baja (anoda) yang diikuti dengan perubahan logam menjadi ion logam (karat) ke bagian tiang pancang pipa baja lain yang karena kualitas baja atau kondisi lingkungannya menjadi katoda. Pada proteksi katodik, terjadinya kerusakan baja akibat aliran elektron dari anoda ke katoda ditanggulangi dengan memberikan pasokan elektron secukupnya pada seluruh struktur baja yang dilindungi atau dengan kata lain menjadikan seluruh struktur baja tersebut menjadi katoda yang kaya akan elektron. Dilihat dari cara memasok elektron, proteksi katodik terbagi dalam dua cara, yaitu:a) Metoda arus terpasang (impressed current) yaitu pasokan elektron dilakukan

    dengan cara menghubungkan tiang pancang pipa baja dengan katoda pada suatu sumber listrik. Metoda ini menggunakan sumber arus searah dari luar, misalnya Transformer Rectifier, DC Generator, dan lain-lain. Rangkaian dari sistem ini dapat dilihat pada Gambar 1. sebagai berikut:

    Gambar 1. Proteksi katodik arus terpasang

    Arus listrik pada sistem ini dialirkan ke permukaan logam yang diproteksi melalui anoda pembantu, misalnya Anoda Graphite, Baja, Platina, dan Besi Tuang. Keuntungan besar dari metoda arus terpasang adalah bahwa sistem ini dapat menggunakan anoda inert atau anoda yang tahan karat seperti platina dan karbon. Metode ini tidak disampaikan lebih terperinci pada makalah ini.

    Konferensi Regional Teknik Jalan (KRTJ) ke 8 Wilayah Barat di Batam 2

    ee

    ee

    Anoda(Fe, Platina, Besi tuang)

    Katoda lokal

    Elektron

    Arus proteksi

    Anoda lokal

    Elektrolit

    Katoda

    Sumber arus searah

  • b) Metoda anoda korban (sucricifial anoda) yaitu pasokan elektron dilakukan dengan cara menghubungkan tiang pancang pipa baja dengan logam lain sebagai anoda korban yang memiliki potensial lebih rendah. Pada cara ini terjadi aliran elektron dari logam dengan potensial yang lebih rendah ke tiang pancang pipa baja yang potensialnya lebih tinggi. Dengan demikian maka tiang pancang pipa baja akan terlindung dari korosi namun sebagai konsekwensinya logam anoda dalam waktu tertentu akan rusak/habis dan selanjutnya dapat diganti atau diperbaharui. Mengganti anoda lebih ringan secara teknik maupun ekonomis dibanding mengganti tiang pancang pipa baja. Gambar 2. menunjukkan rangkaian dari proses sistem ini.

    Gambar 2. Proteksi katodik anoda korban

    2. BAHAN DAN SIFAT ANODA KORBAN

    Anoda korban harus terbuat dari logam yang mempunyai potensial listrik lebih rendah dari logam yang diproteksi (Lihat Tabel 1). Logam yang diproteksi dalam hal ini adalah tiang pancang pipa baja jembatan. Dengan demikian maka akan terjadi aliran elektron (supley elektron) dari anoda ke katoda yang berlangsung secara terus menerus sampai logam anoda yang dikorbankan habis.

    Konferensi Regional Teknik Jalan (KRTJ) ke 8 Wilayah Barat di Batam 3

    ee

    ee

    Anoda(Zn, Mg, Al)

    Katoda lokal

    Elektron

    Arus proteksi

    Anoda lokal

    Arus ElektrolitKatoda

    e

  • Tabel 1. Nama, Lambang dan Potensial Logam

    Nama Logam LambangNormal

    potensial (Volt)

    Nama Logam LambangNormal

    Emas Au3+ + 1,42 Kadmium Cd2+ - 0,40Platina Pt2+ + 1,20 Besi Fe2+ - 0,43Perak Ag+ + 0,80 Khrom Cr2+ - 0,51

    Tembaga Cu+ + 0,34 Seng Zn2+ - 0,76Hidrogen H+ + 0,00 (Std) Alumunium Al3+ - 1,67Timbal Pb2+ - 0,13 Magnesium Mg2+ - 2,34

    Timah Putih Sn2+ - 0,14 Natrium Na+ - 2,74Nikel Ni2+ - 0,25 Kalium K+ -2,92

    Anoda yang digunakan pada proteksi katodik tiang pancang pipa baja jembatan dengan metoda anoda korban biasanya digunakan logam paduan dari Magnesium, Seng, dan Alumunium sebagaimana tampak pada Tabel 2 berikut.

    Tabel 2. Bahan-bahan dan sifat anoda korbanSifat Paduan Seng* Paduan Alumunium** Paduan Magnesium***

    Komponen (%) Al : 0,4 0,6Cd : 0,0750,125

    Cu : < 0,005Fe : < 0,0014

    Tb : < 0,15Si : < 0,125

    Zn : sisa

    Al : sisaCu : < 0,006Fe : < 0,1

    Hg : 0,02 0,05Si : 0,11 0,21

    Zn : 0,3 0,5Lain-lain,masing-

    masing < 0,02

    Al : < 0,01Cu : 0,02

    Fe : < 0,03Mg : rem

    Mn : 0,5 1,3Ni : 0,001Pb : < 0,01Sn : < 0,01Zn : 0,01

    Kapasitas Ekorr ( SSC ) 780 Ah-kg-1-0,1050 mV

    2640 Ah-kg-1-0,1000 mV

    1232 Ah-kg-1-0,1700 mV

    Kerapatan kg-m-3 7060 2695 1765Kapasitas Ah-kg-1 780 2,640 1,232Pengausan( berat )Kg Ay-1

    10,7 3,2 4,1

    Pengausan (volume)ml Ay-1

    1518 1180 1196

    Keluaran Am-2 6,5 6,5 10,8Ekorr ( SSC ) mv -1050 -1050 -1700

    * = Spesifikasi Departemen AS untuk bahan Anoda Korban Seng membutuhkan pengontrolan lebih ketat dalam hal tingkat kemurnian dari pada bahan ini.

    ** = Merk dagang Impalloy*** = Merk dagang Dow Chemical CompanySSC = Ag/AgCl

    Konferensi Regional Teknik Jalan (KRTJ) ke 8 Wilayah Barat di Batam 4

  • Di samping sifat anoda, faktor-faktor lain yang juga mempengaruhi proses proteksi katodik yaitu :a) Luas permukaan TPPB yang akan diproteksi. Makin luas permukaan makin

    banyak anoda yang digunakan;b) Beda potensial listrik antara anoda dan katoda. Makin besar perbedaan makin

    besar arus proteksi dari anoda ke katoda;c) Logam dan ukuran anoda. Makin kecil tahanan anoda berarti makin sedikit

    penggunaan logam anoda. Makin kecil ukuran logam anoda makin besar tahanan anoda, berarti makin banyak penggunaan logam anoda.

    Bahan anoda korban yang umum untuk baja dalam air laut adalah Seng. Humphrey Davy dalam tahun 1824 melaporkan keberhasilan penggunaan anoda Seng untuk melindungi pelapis tembaga pada kapal perang. Seng digunakan untuk proteksi katodik di air laut dan air tawar, Seng khususnya sangat sesuai untuk proteksi katodik di kapal-kapal yang bergerak antara air laut dan air sungai ( muara sungai ). Anoda Seng yang digunakan untuk melindungi bantalan-bantalan tangki, pengubah panas, dan banyak komponen-komponen mekanis pada kapal, pembangkit listrik pantai, dan struktur-struktur di pantai. Anoda Magnesium adalah anoda korban yang biasa dispesifikasikan untuk penggunaan ditanam di dalam tanah. Khusus anoda Magnesium di Amerika Serikat tersedia dengan kemasan terbungkus lempung bentonit di dalam kantong kain. Bungkus ini menjamin bahwa anoda akan bersifat konduktif lingkungan dan mudah terkorosi. Beberapa anoda Magnesium telah digunakan untuk struktur lepas pantai. Alumunium juga digunakan pada struktur lepas pantai di mana beratnya yang ringan dan menguntungkan, Alumunium tidak pasif di dalam air garam bila ada tambahan logam paduan tertentu seperti Titanium, Antimon, dan Merkuri.

    3. PERENCANAAN PROTEKSI KATODIK ANODA KORBAN

    Perencanaan proteksi katodik anoda korban meliputi beberapa tahap kegiatan yaitu: Pengukuran luas tiang pancang pipa baja yang terdiri dari luas dalam air dan

    luas dalam tanah; Pengukuran potensial tiang pancang baja; Pengukuran tahanan jenis air dan tanah tempat tiang pancang dipasang; Identifikasi karakteristik dan jenis anoda Perhitungan tahanan anoda dalam air dan dalam tanah; Perhitungan arus yang dihasilkan anoda dalam air dan dalam tanah; Perhitungan umur proteksi dalam air dan dalam tanah; Pengukuran rapat arus dan perhitungan arus proteksi yang diperoleh dari

    pengukuran luas permukaan luar pipa baja dalam air dan dalam tanah dikalikan dengan rapat arus dalam air dan dalam tanah;

    Penghitungan kebutuhan minimum anoda diperoleh dari arus proteksi dibagi dengan arus yang dihasilkan anoda.

    Konferensi Regional Teknik Jalan (KRTJ) ke 8 Wilayah Barat di Batam 5

  • 3.1 Penentuan luas tiang pancang pipa bajaLuas permukaan proteksi adalah luas seluruh permukaan tiang pancang baik yang ada di dalam air maupun dalam tanah. Dimensi tiang pancang bisa didapatkan pada as built drawing jembatan. Formula perhitungan luas permukaan tiang pancang adalah

    D = 2pi RHKeterangan:D = Luas permukaan tiang pancang terendam dan tertanam dalam m2R = jari-jari tiang pancang, dalam mH = Ketinggian tiang pancang, dalam m.

    3.2 Pengukuran potensial tiang pancangPengukuran potensial tiang pancang pipa baja menggunakan alat Multimeter dengan elektroda pembanding jenis Cu/CuSO4, 5H2O jenuh atau jenis Ag/AgCl. Gambar alat multimeter dapat dilihat pada gambar 3.Baja akan terproteksi dari korosi apabila besarnya potensial terhadap elektroda pembanding Cu/CuSO4 adalah kurang dari 0,850 Volt dan besarnya potensial terhadap elektroda pembanding elektroda Ag/AgCl kurang dari 0,805 Volt. Sebaliknya, baja terproteksi tidak tercapai bila potensial lebih dari 0,850 Volt elektroda pembanding Cu/CuSO4, atau potensial lebih dari 0,805 Volt elektroda pembanding Ag/AgCl.

    Gambar 3Pengukuran potensial tiang pancang pipa baja dengan alat multimeter

    3.3 Pengukuran tahanan jenis air dan tanahTahanan jenis terhadap air dan/atau tanah yang ada di sekitar lokasinya mempengaruhi besarnya tingkat korosifitas dari tiang pancang pipa baja jembatan. Derajat korosifitas tanah, khususnya pada daerah abutment ditentukan dengan menggunakan alat resitivity megger . Set pada area lokasi jembatan dilakukan dengan beberapa variable jarak (d) dengan memindahkan batang elektroda pada garis lurus. Gambar tahanan jenis air dapat dilihat pada gambar 4.

    Konferensi Regional Teknik Jalan (KRTJ) ke 8 Wilayah Barat di Batam 6

  • Gambar 4. Rangkaian kutub-kutub dari batang elektroda Keterangan gambar :A = AmperemeterB = batang elektrodaC = permukaan tanahd = jarak garis anoda

    D = VoltmeterE = tombolF = adalah bateraiV = adalah Resistimeter

    3.4 Identifikasi karakteristik anoda

    Anoda yang akan digunakan diidentifikasi karakteristik dan jenisnya, terutama untuk mengetahui komposisi bahan anoda, ukuran, berat bersih, berat kotor, core, potensial dan density. Data ini biasanya tertulis pada pembungkus anoda ketika dibeli dari penyalur.

    3.5 Perhitungan tahanan anoda dalam air dan dalam tanaha) Tahanan anoda dalam air

    Tahanan anoda dalam air dihitung dengan rumus:

    = 12ln

    2 rL

    LCRpi

    Keterangan :R = Tahanan anoda dalam air, C = Tahanan jenis air, cm

    L = Panjang anoda, cmr = Jari-jari anoda, cm

    b) Tahanan anoda dalam tanah Tahanan anoda dalam tanah dihitung dengan rumus:

    = 18log3,200521,0

    dL

    LCRv

    Keterangan:Rv = Tahanan anoda vertikal dlm tanah, C = Tahanan jenis tanah, cm

    L = Panjang anoda, feetd = Diameter anoda, feet

    3.6 Perhitungan arus yang dihasilkan anoda dalam air dan dalam tanah

    Konferensi Regional Teknik Jalan (KRTJ) ke 8 Wilayah Barat di Batam 7

  • Arus yang dihasilkan anoda tergantung pada bentuk anoda, tahanan dari lingkungan, potensial dari struktur/pipa (E2) yang biasanya -0,8 Volt Ag/AgCl dan potensial anoda (E1). Jadi arus yang dihasilkan anoda dihitung dengan rumus:

    ( )R

    EEEI 21

    110

    =

    Keterangan:I0 = arus yang dihasilkan anoda, AmpereE1 = potensial anoda, VoltE11 = potensial drop, Volt

    E2 = potensial pipa, VoltR = tahanan anoda,

    3.7 Perhitungan umur proteksi dalam air dan dalam tanah Umur proteksi dihitung dengan rumus:

    87600xIWxCT =

    Keterangan:T = Umur proteksi(Th), W = Berat anoda (kg), C = Kapasitas anoda, Ampere jam/kgI0 = Arus yang dihasilkan anoda (Ampere), 8760 = Konversi dari tahun ke jam

    3.8 Pengukuran rapat arus dan perhitungan arus proteksi Rapat arus diperlukan untuk kebutuhan jumlah arus proteksi struktur baja tiang pancang. Pengukuran rapat arus menggunakan alat seperti Adjustable DC Power Source yang dilengkapi dengan Voltmeter. DC Ampermeter, Switch (tombol), batang elektroda sebagai penyalur arus. Pengukuran Rapat Arus (Current Density) dapat dilihat pada gambar 5.

    Gambar 5. Pengukuran rapat arus (current density)Keterangan gambar :A, B, C adalah VoltmeterD adalah DC meterE adalah Batang Elektroda dengan jarak 30480 cm dari TPPB

    F adalah Adjustable DC SourceG adalah Switch (tombol)H adalah Refrence CellI adalah Remote Copper Sulfat Refrence Electrode

    Dengan memperkirakan luas permukaan baja dalam m2 maka rapat arus dapat dihitung sebagai berikut.Misal:

    Konferensi Regional Teknik Jalan (KRTJ) ke 8 Wilayah Barat di Batam 8

  • pembacaan angka arus = 200 mApembacaan potensial = -0,850 Voltperkiraan luas permukaan baja = 100 m2

    jadi rapat arus = 22 2100200

    mmA

    mmA

    =

    arus proteksi (IP) = luas permukaan luar pipa baja dlm air dan dlm tanah x rapat arus dalam air dan dlm tanah

    3.9 Penghitungan kebutuhan minimum anodaKebutuhan minimum anoda dihitung dengan rumus:

    0II p

    a =

    Keterangan: = Kebutuhan minimum anoda, buahIp = Arus proteksi, Ampere

    I0 = Arus yang dihasilkan anoda, Amperearus proteksi (IP) = luas permukaan luar pipa baja dalam air dan dalam tanah x rapat arus dalam air dan dalam tanah

    4 PENEMPATAN DAN POSISI ANODA KORBAN

    Sistem proteksi katodik hanya efektif pada lingkungan berair atau lembab. Karena itu, anoda korban pada sistem proteksi katodik harus selalu dalam keadaan terendam atau ditanam pada tanah yang basah. Untuk dapat menempatkan anoda korban dengan baik, perlu dilakukan pengecekan terhadap tinggi muka air minimum dan kelandaian dasar sungai.

    Gambar 6. Situasi lokasi tanah jembatan untuk proteksi katodik Pada prinsipnya arus yang dihasilkan anoda harus dapat mengalir pada tiang pancang pipa baja yang akan diproteksi. Untuk itu, perlu dibuat loop tertutup dengan cara:a. Tiang-tiang pancang pipa baja tiap bagian jembatan, satu sama lain

    dihubungkan antara lain dengan besi profil, besi beton 1 (2,54 cm) sehingga membentuk suatu sirkuit tertutup;

    b. Anoda didistribusikan secara merata pada tiang pancang pipa baja dengan jumlah sesuai kebutuhan.

    Konferensi Regional Teknik Jalan (KRTJ) ke 8 Wilayah Barat di Batam 9

  • 4.1 Penempatan anoda di dalam airAnoda pada sistem proteksi anoda korban harus ditempatkan pada daerah di bawah permukaan air terendah agar anoda selalu terendam air, sedangkan titik penghubung (las) dapat bebas di atas permukaan air. Gambar posisi anoda dapat dilihat pada gambar 7. :

    Gambar 7. Posisi anoda korban(harus 1 m di bawah muka air terendah)

    4.2 Penempatan anoda di dalam tanah atau tepat di permukaan tanahApabila anoda harus ditanam atau ditempatkan tepat di permukaan tanah dasar sungai, anoda diupayakan ditanam mengikuti kelandaian dasar sungai. Gambar situasi untuk penempatan seperti ini dapat dilihat pada gambar 8.

    Gambar 8. Pemasangan anoda balok dalam tanah

    5. EVALUASI EFEKTIFITAS PROTEKSI KATODIK

    Efektifitas proteksi katodik anoda korban pada tiang pancang pipa baja dapat dilihat dengan melakukan pengukuran potensial tiang pancang pipa baja dan pH air dan tanah yang menjadi lingkungan tiang pancang pipa baja tersebut. Proteksi katodik anoda korban dapat mencegah korosi pada tiang pancang pipa baja apabila pada diagram potensial-pH berada pada posisi kebal dari korosi (imune) sebagaimana yang ditunjukkan pada Gambar 9.

    Konferensi Regional Teknik Jalan (KRTJ) ke 8 Wilayah Barat di Batam 10

  • Gambar 9. Diagram potensial-pH teoritis untuk baja

    6. CONTOH PERENCANAAN PROTEKSI KATODIK ANODA KORBAN STUDI KASUS JEMBATAN MUARA TEMBESI

    Jembatan Muara Tembesi dibangun pada lokasi KM Jambi 86 dengan menggunakan pondasi Tiang Pancang Pipa Baja (TPPB). TPPB dilapisi dengan cat coal tar epoxy untuk pengamanan korosi. Pengecatan dengan coal tar epoxy saja belum menjamin TPPB bebas dari serangan korosi terutama untuk bagian TPPB di dalam air dan di dalam tanah mengingat:

    Bagian TPPB dalam airBesar kemungkinan adanya cacat pada coal tar epoxy berupa crack, porous, atau terkelupas yang terjadi pada waktu:

    pelaksanaan pengecatan; pelaksanaan pembangunan jembatan

    Bagian TPPB dalam tanahDapat dipastikan adanya cacat pada coal tar epoxy berupa pengelupasan/goresan yang terjadi pada waktu pelaksanaan perancangan.

    Terjadinya serangan korosi akibat adanya cacat pada coal tar epoxy diatasi dengan cara proteksi katodik. Desain proteksi katodik ini dibuat dengan umur proteksi 10 tahun. Sesuai dengan kondisi lingkungan setempat jembatan Muara Tembesi dan arus proteksi yang dibutuhkan, maka proteksi katodik dengan cara pengorbanan anoda dipandang yang paling tepat untuk dilaksanakan.

    6.1 Luas Permukaan Luar Tiang Pancang Pipa Baja

    Tabel 3. Luas Permukaan Tiang Pancang Pipa BajaNo. Bagian Jembatan Luas Permukaan Luar M2 Kererangan

    Dalam Air Dalam Tanah

    Konferensi Regional Teknik Jalan (KRTJ) ke 8 Wilayah Barat di Batam 11

  • 1. Kepala jembatan 1 - 558

    Diameter pipa = 50,8 cm

    2. Pilar 1 357 5363. Pilar 2 326 3454. Pilar 3 402 3805. Pilar 4 424 3586. Pilar 5 380 4027. Pilar 6 380 4028. Pilar 7 201 5819. Kepala jembatan 2 - 558

    6.2 Tahanan jenisAir : 10.000 cmTanah : 3.700 cm

    6.3 Anoda

    Karakteristik anoda yang digunakan pada kasus ini adalah sebagaimana tertera pada Tabel 4 berikut.

    Tabel 4. Karakteristik Anoda Yang digunakanNo. Karakteristik Anoda UntukKepala Jembatan 1, 2 dan Pilar 7 Untuk pilar 1 s/d 6

    1. Kondisi TPPB Tertanam dlm tanah Terendam Air2. Jenis High Purity Magnesium

    70 VT /Dimet StandardStandard Magnesium Ribbon 3,7 MR/Dimet Standard

    3. Kapasitas 1230 Ampere jam/kg 1230 Ampere jam/kg4. Ukuran 152,4 x 5,1 x 5,1 cm 0,95 x 1,9 cm5. Berat bersih 7,0 kg -6. Berat kotor 7,4 kg 0,37 kg/m7. Core 15,2 cm 0,32 cm8. Potensial (Ref Cell: Ag/AgCl) -1,7 Volt -1,7 Volt

    6.4 Tahanan anoda

    Dalam tanah

    = 1.8log3,200521,0dL

    LRv

    Keterangan : Rv = tahanan anoda vertikal dalam tanah, = tahanan jenis bahan backfill /tanah, cmL = panjang anoda, feetd = diameter, feet

    Dari hasil pengukuran di lapangan diperoleh data tanah 3700 cm, back fill 50 cm, L 8 feet, d 0,5 feet, ukuran back fill 6 x 8 (15,24 cm x 20,32 cm), tahanan dalam (Internal resistance) 0,072 . Maka setelah dihitung diperoleh tahanan anoda dalam tanah (Rv) 9,268822 .

    Konferensi Regional Teknik Jalan (KRTJ) ke 8 Wilayah Barat di Batam 12

  • Dalam air

    = 1.2ln

    ..2 rL

    LRv

    pi

    Keterangan: R = tahanan anoda vertikal dalam air, = tahanan jenis bahan air, cmL = panjang anoda, cmr = jari-jari efektif anoda, cm

    Dari hasil pengukuran di lapangan diperoleh data 10.000 cm, L1 3000 cm, L2 4400 cm, r 0,159 cm, ukuran back fill 6 x 8 (15,24 cm x 20,32 cm), tahanan dalam (Internal resistance) 0,072 . Maka setelah dihitung diperoleh tahanan anoda dalam air R1 5,06026 (untuk L1) dan R2 3,588712 (untuk L2).

    6.5 Arus yang dihasilkan anoda

    ( )R

    EEEI 21

    110

    =

    Keterangan : I0 = arus yang dihasilkan anoda, AmpereE1 = potensial anoda, VoltE11 = potensial drop, Volt

    E2 = potensial pipa, Volt R = tahanan anoda,

    Tabel 5. Arus yang Dihasilkan AnodaNo. Karakteristik Anoda Dalam Tanah Dalam Air

    1. E1 (Potensial anoda), -1,7 Volt -1,7 Volt2. E11(Potensial drop), - 0,185 Volt -0,2 Volt3. E2 (Potensial pipa), -0,85 Volt -0,85Volt4. R (Tahanan anoda), 9,268822 5,06026 (R1)

    3,588712 (R2)5. I0 (Arus yg dihasilkan anoda) 0,071746 Ampere 0,131416 Ampere (L1)

    0,185303 Ampere (L2)

    6.6 Umur proteksiDihitung dengan rumus:

    87600xIWxCT =

    Keterangan: T = umur proteksiW = berat anoda, kgC = kapasitas anoda, Ampere jam/kg

    I0 = arus yang dihasilkan anoda, Ampere 8760 = konversi dari tahun ke jam

    Konferensi Regional Teknik Jalan (KRTJ) ke 8 Wilayah Barat di Batam 13

  • Tabel 6. Umur Proteksi AnodaNo. Karakteristik Anoda Dalam Tanah Dalam Air1. W (Berat Anoda) 7,0 kg 12,1672 kg (untuk L1)

    17,15635 kg (untuk L2)2. C (Kapasitas Anoda) 1230 Ampere jam/kg 1230 Ampere jam/kg3. I0 (Arus yg dihasilkan Anoda) 0,071746 A 0,131416 Ampere (utk L1)

    0,185303 Ampere (utk L2)4. 8760 (Konversi tahun ke jam) 8760 87605. T (Umur Proteksi) 13 tahun 13 tahun (untuk L1)

    13 tahun (untuk L2)

    6.7 Arus proteksiRadat arus tiang pancang pipa baja yang dilapisi coal tar epoxy, di dalam air 1 mA/m2, di dalam tanah 4 mA/m2. Total arus proteksi pada tiap bagian jembatan adalah sebagai berikut:Total arus proteksi = luas permukaan luar pipa baja dalam air dan dalam tanah X

    rapat arus dalam air dan dalam tanah.

    Tabel 7. Arus Proteksi Tiang Pancang Pipa BajaNo. Bagian

    JembatanLuas permukaan

    luar m2Rapat arus

    (mA/m2)Arus proteksi (A)

    (IP)Total arus proteksi (A)

    (IP)Dalam

    AirDalam Tanah

    Dalam Air

    Dalam Tanah

    Dalam Air

    Dalam Tanah

    1 grup TPPB (Ip)

    1 TPPB

    1. Kepala jembatan 1

    - 558 1 4 - 2,232 2,232 0.2232

    2. Pilar 1 357 536 1 4 0,357 2,144 2,501 0.1786433. Pilar 2 326 345 1 4 0,326 1,380 1,706 0.1218574. Pilar 3 402 380 1 4 0,402 1,520 1,922 0.1372865. Pilar 4 424 358 1 4 0,424 1,432 1,856 0.1325716. Pilar 5 380 402 1 4 0,380 1,608 1,988 0.1427. Pilar 6 380 402 1 4 0,380 1,608 1,988 0.1428. Pilar 7 201 581 1 4 0,201 2,324 2,525 0.1803579. Kepala

    jembatan 2- 558 1 4 - 2,232 2,232 0.2232

    Catatan : TPPB = Tiang Pancang Pipa Baja, Jumlah TPPB pada kepala jembatan = 10 buah Jumlah TPPB pada pilar 1 s/d 7 = 14 buah.

    6.8 Kebutuhan minimum anoda

    0II p

    a =

    Keterangan: a = jumlah minimum anoda (buah), Ip = arus proteksi (Ampere)I0 = arus yang dihasilkan anoda, Ampere

    Tabel 8. Kebutuhan Minimum AnodaNo. Bagian Jembatan Ip,

    AmpereI0,

    AmpereKebutuhan Min. Anoda a bh

    1. Kepala jembatan 1 2,232 0,0717 312. Pilar 1 2,501 0,1853 133. Pilar 2 1,706 0,1314 134. Pilar 3 1,922 0,1314 15

    Konferensi Regional Teknik Jalan (KRTJ) ke 8 Wilayah Barat di Batam 14

  • 5. Pilar 4 1,856 0,1314 146. Pilar 5 1,988 0,1314 157. Pilar 6 1,988 0,1314 158. Pilar 7 2,525 0,0717 359. Kepala jembatan 2 2,232 0,0717 31

    6.9 Kebutuhan bahan backfill

    Komposisi bahan backfill, %o Gypsum (CaSO4) : 75o Bentonite clay : 20o Sodium Sulfat (Na2SO4) : 5

    Kebutuhan total bahan backfill 350 lt dengan perinciano Gypsum (CaSO4) = 0,75 x 350 lt = 262,50 lto Bentonite clay = 0,2 x 350 lt = 70,00 lto Sodium Sulfat (Na2SO4) = 0,05 x 350 lt = 17,50 lt

    Total = 350,00 lt

    7. KOROSIFITAS TIANG PANCANG PIPA BAJA PADA JEMBATAN-JEMBATAN DI PULAU JAWA

    Hasil penyelidikan korosifitas Tiang Pancang Pipa Baja yang dilakukan pada tahun 1995 menunjukkan bahwa dari dari 28 jembatan yang dikaji hanya 2 (dua) jembatan (Jembatan Cisadane I dan Jembatan Kedunggede) yang memiliki Tiang Pancang Pipa Baja diproteksi dari korosi dengan metoda Proteksi Katodik Anoda Korban dan itupun umur proteksinya sudah habis. Pada saat pengkajian tersebut tingkat korosi Tiang Pancang Pipa Baja dari Jembatan Cisadane dan Jembatan Kedunggede masuk ke dalam tingkat korosi ringan sebagaimana yang ditunjukkan pada Tabel 9.

    Tabel 9. Korosifitas Tiang Pancang Pipa Baja Jembatan Di Pulau JawaNo. Nama Jembatan Umur

    (tahun)Tingkat Korosi

    TPPBPotensial TPPB

    (-Volt)Keterangan

    A.1.2.3.4.5.6.7.8.9.10.

    Jawa Barat/Banten:Teluk Jambe KedunggedeCisadane ICisadane IICikokolCiujungkragilanCibinuangeunCilanglaCiwulanKalipucang

    159

    15776

    10532

    BeratSedangRinganBeratBeratBeratBeratBeratBerat

    Ringan

    0,440,520,540,550,480,550,450,450,480,55

    Tanpa Proteksi KtdProteksi Ktd 5 thProteksi Ktd 5 thTanpa Proteksi Ktd Tanpa Proteksi Ktd Tanpa Proteksi Ktd Tanpa Proteksi Ktd Tanpa Proteksi Ktd Tanpa Proteksi Ktd Tanpa Proteksi Ktd

    Konferensi Regional Teknik Jalan (KRTJ) ke 8 Wilayah Barat di Batam 15

  • B.1.2.3.4.5.6.7.8.

    Jawa Tengah:CirajayuKlawingSerayu BanyumasSerayu SlarangJudisComalKali SapiPoncol

    543126

    1510

    BeratBerat

    SedangRinganSedangRinganSedangBerat

    0,500,450,440,570,400,550,520,57

    Tanpa Proteksi Ktd Tanpa Proteksi Ktd Tanpa Proteksi Ktd Tanpa Proteksi Ktd Tanpa Proteksi Ktd Tanpa Proteksi Ktd Tanpa Proteksi Ktd Tanpa Proteksi Ktd

    C.1.2.3.4.5.6.7.

    Jawa Timur:PlosoSepanjangGajah Mada IGajah Mada IIBrantas BaruSembayatKaranggendeng

    9933737

    BeratBeratBeratBeratBerat

    SedangBerat

    0,440,400,400,410,400,440,46

    Tanpa Proteksi Ktd Tanpa Proteksi Ktd Tanpa Proteksi Ktd Tanpa Proteksi Ktd Tanpa Proteksi Ktd Tanpa Proteksi Ktd Tanpa Proteksi Ktd

    D.1.2.3.

    D.I. Yogyakarta:CongotGelagahKretek

    576

    BeratBerat

    Ringan

    0,520,480,52

    Tanpa Proteksi Ktd Tanpa Proteksi Ktd Tanpa Proteksi Ktd

    Ket : Tingkat korosi ringan = luas permukaan terkorosi < 16%. Tingkat korosi sedang = luas permukaan terkorosi 16% sampai 65%. Tingkat korosi berat = luas permukaan terkorosi >65%.

    Dari data pada Tabel 9 di atas, umur jembatan yang dikaji bervariasi dari 1 tahun sampai 15 tahun. Tiang Pancang Pipa Baja jembatan Cisadane I (umur 5 tahu) dan Kedunggede (umur 9 tahun) telah diproteksi dari korosi dengan Metoda Proteksi Katodik Anoda Korban namun telah habis umur rencana selama 5 tahun. Tingkat korosi masing-masing Tiang Pancang Pipa Baja relatif lebih baik untuk umur jembatan yang sama di banding jembatan lainnya.

    8. KESIMPULAN

    8.1Penanggulangan korosi Tiang Pancang Pipa Baja Jembatan yang berada di lingkungan air dan atau tanah dapat dengan cara Proteksi Katodik Anoda Korban.

    8.2 Perencanaan Proteksi Katodik Anoda Korban pada Tiang Pancang Pipa Baja secara umum terdiri dari a) pengukuran luas tiang pancang pipa baja yang terdiri dari luas dalam air dan luas dalam tanah, b) Pengukuran potensial tiang pancang baja, c) Pengukuran tahanan jenis air dan tanah tempat tiang pancang dipasang, d) Identifikasi karakteristik dan jenis anoda, e) Perhitungan tahanan anoda dalam air dan dalam tanah, f) Perhitungan arus yang dihasilkan anoda dalam air dan dalam tanah, g) Perhitungan umur proteksi dalam air dan dalam tanah, h) Pengukuran rapat arus dan perhitungan arus proteksi yang diperoleh dari pengukuran luas permukaan luar pipa baja dalam air dan dalam tanah dikalikan dengan rapat arus dalam air dan dalam tanah, i) Penghitungan kebutuhan minimum anoda diperoleh dari arus proteksi dibagi dengan arus yang dihasilkan anoda.

    8.3 Tiang Pancang Pipa Baja yang terproteksi secara Proteksi Katodik berada dalam keadaan tahan dari korosi (immune) yang ditandai dengan nilai potensial lebih kecil dari 0,8 Volt (untuk elektroda pembanding Ag/AgCl) atau lebih kecil dari 0,85 Volt (untuk elektroda pembanding Cu/CuSO4).

    Konferensi Regional Teknik Jalan (KRTJ) ke 8 Wilayah Barat di Batam 16

  • 8.4Tiang Pancang Jembatan di Indonesia pada umumnya tidak dilakukan penanggulangan korosi secara Proteksi Katodik padahal untuk di lingkungan air dan atau tanah cara penanggulangan korosi lain, khususnya pengecatan, kurang baik karena lapisan cat dapat tergerus saat pemancangan.

    8.5Jembatan Cisadane I dan Kedunggede yang pernah diproteksi katodik anoda korban untuk umur rencana 5 tahun ternyata menunjukkan pada umur masing-masing 15 tahun dan 9 tahun memiliki tingkat korosi yang lebih baik disbanding jembatan lainnya untuk umur yang sama.

    DAFTAR PUSTAKA

    1. A.W. Peabody (1970), Principles of Cathodic Protection, Nace Basic Corrosion Course, Chapter 5, National Association of Corrosion Engineers;

    2. British Standard 7361 ( 1991 ), Cathodic Protection Part 1, Code of Practice for Land and Marine Aplication. Hal. 89; 20;

    3. Irman Nurdin ( 1983 ), Then Fourth Conference of The Road Engineering Association of Asia and Australia, Vol. 3; Jakarta. Hal. 232 246;

    4. K.R. Trekewey And J. Chamberiam ( 1995 ), Corrosion for Science and Engineering Second Longanan Singapore. Hal. 375 395;

    5. LL. Sheir ( 1978 ), Corrosion Vol. 2 Newnes Butter Wortks, London. Hal. 11; 34;

    6. Laporan Proteksi Katodik Jembatan Muara Tembesi (1981), Jambi;7. Robert H Herdersback ( 1992 ), Cathodic Protection Corrosion ASM

    International USA, ASM Hand Book, Vol 13. Hal. 466 469.

    Konferensi Regional Teknik Jalan (KRTJ) ke 8 Wilayah Barat di Batam 17

    ABSTRAKGambar 1. Proteksi katodik arus terpasang

    Tabel 1. Nama, Lambang dan Potensial LogamLambangNormal potensial (Volt)LambangNormal potensial (Volt)SSC=Ag/AgClGambar 3Pengukuran potensial tiang pancang pipa baja dengan alat multimeterGambar 4. Rangkaian kutub-kutub dari batang elektroda Gambar 5. Pengukuran rapat arus (current density)Gambar 6. Situasi lokasi tanah jembatan untuk proteksi katodik Gambar 7. Posisi anoda korban(harus 1 m di bawah muka air terendah)Gambar 8. Pemasangan anoda balok dalam tanah 6.CONTOH PERENCANAAN PROTEKSI KATODIK ANODA KORBAN STUDI KASUS JEMBATAN MUARA TEMBESI Tabel 4. Karakteristik Anoda Yang digunakan

    Untuk pilar 1 s/d 66.4Tahanan anoda

    Dalam air6.5Arus yang dihasilkan anodaTabel 5. Arus yang Dihasilkan Anoda6.6Umur proteksiTabel 6. Umur Proteksi Anoda6.7Arus proteksi6.8Kebutuhan minimum anoda

    Tabel 8. Kebutuhan Minimum AnodaTabel 9. Korosifitas Tiang Pancang Pipa Baja Jembatan Di Pulau JawaTPPBKeteranganDAFTAR PUSTAKA