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

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.


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.

Tabel 1. Nama, Lambang dan Potensial Logam

Nama Logam LambangNormal

potensial (Volt)

Nama Logam LambangNormal

potensial (Volt)

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


ee

ee

Anoda(Zn, Mg, Al)

Katoda lokal

Elektron

Arus proteksi

Anoda lokal

Arus ElektrolitKatoda

e

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 : 0,075–0,125

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 mV2640 Ah-kg-1

-0,1000 mV1232 Ah-kg-1

-0,1700 mVKerapatan 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

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.

3.1 Penentuan luas tiang pancang pipa baja

Luas 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 = 2RHKeterangan:D = Luas permukaan tiang pancang terendam dan tertanam dalam m2

R = jari-jari tiang pancang, dalam mH = Ketinggian tiang pancang, dalam m.

3.2 Pengukuran potensial tiang pancang

Pengukuran 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 3

Pengukuran potensial tiang pancang pipa baja dengan alat multimeter

3.3 Pengukuran tahanan jenis air dan tanah

Tahanan 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.

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 tanah

a) Tahanan anoda dalam air

Tahanan anoda dalam air dihitung dengan rumus:

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:

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

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:

Keterangan:I0 = arus yang dihasilkan anoda, AmpereE1 = potensial anoda, VoltE1

1 = potensial drop, Volt

E2 = potensial pipa, VoltR = tahanan anoda,

3.7 Perhitungan umur proteksi dalam air dan dalam tanah

Umur proteksi dihitung dengan rumus:

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

jadi rapat arus =

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 anoda

Kebutuhan minimum anoda dihitung dengan rumus:

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.

4.1 Penempatan anoda di dalam air

Anoda 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 tanah


Apabila 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.

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 air

Besar kemungkinan adanya cacat pada coal tar epoxy berupa crack, porous, atau terkelupas yang terjadi pada waktu: pelaksanaan pengecatan; pelaksanaan pembangunan jembatan

Bagian TPPB dalam tanah

Dapat 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 Tanah1. 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 digunakan

No. 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

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 .

Dalam air

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


Keterangan : I0 = arus yang dihasilkan anoda, AmpereE1 = potensial anoda, VoltE1

1 = potensial drop, Volt E2 = potensial pipa, Volt R = tahanan anoda,

Tabel 5. Arus yang Dihasilkan Anoda

No. Karakteristik Anoda Dalam Tanah Dalam Air

1. E1 (Potensial anoda), -1,7 Volt -1,7 Volt2. E1

1(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 proteksi

Dihitung dengan rumus:

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

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

Tabel 6. Umur Proteksi Anoda

No. Karakteristik Anoda Dalam Tanah Dalam Air

1. 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 proteksi

Radat 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 Baja


No. Bagian Jembatan

Luas permukaan luar m2

Rapat arus(mA/m2)

Arus proteksi (A)(IP)

Total arus proteksi (A) (IP)

Dalam Air

Dalam 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

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

Tabel 8. Kebutuhan Minimum Anoda

No. Bagian Jembatan Ip, Ampere

I0, Ampere

Kebutuhan 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 155. 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 perincian

o 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

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.

8.3Tiang 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).

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.


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

Documents

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