TENtANG KOROSI
-
Upload
athaurrohman-alfaina-shidiq -
Category
Documents
-
view
58 -
download
8
description
Transcript of TENtANG KOROSI
BAB VIPENCEGAHAN KOROSI
6.1 COATING
Lapisan penghalang yang dikenakan dipermukaan logam
dimaksudkan baik untuk memisahkan lingkungan dari logam, maupun
untuk mengendalikan lingkungan mikro pada permukaan logam.
Banyak cara pelapisan yang digunakan untuk maksud ini termasuk
cat, selaput organik, vernis, lapisan logam, dan emanel. Sejauh ini
yang paling umum aadalah cat.
Dewasa ini, teknologi pembuatan cat dan cara pemakaiannya
berubah dengan pesat, didorong oleh meningkatnya biaya energi, dan
tenaga kerja. Polusi juga menjadi masalah dalam masyarakat yang
sadar-lingkungan : diperkirakan bahwa sekitar 360.000 ton senyawa
organik mudah menguap dilepaskan ke atmosfer setiap tahun, akibat
penggunaan cat. Ini menyebabkan penggunaan pelarut lain, terutama
air, menjadi lebih menarik. Timbal sebagai adiktif yang berbahaya
pada umumnya telah digantikan dengan bahan-bahan seperti titanium
oksida, yang sekarang merupakan salah satu bahan paling lazim
dalam kehidupan sehari-sehari.
Perlindungan melalui lapisan penghalang menyolok sekali bila
ditinjau dari tebalnya. Lapisan cat biasa mempunyai tebal antara 25
hingga 100 mikron; total kaleng makanan hany a5 mikron. Dalam
memilih bahan pelapis, yang perlu dipertimbangkan adalah kondisi
perawatan yang dapat disediakan terhadap bagian struktur tertentu
yang akan dilapisi, serta lingkungan umum yang akan dihadapinya.
Kita sudah melihat bahwa dalam tahapan fabrikasi, penyimpanan atau
pemindahan yang keras logam mungkin perlu dilindungi lapisan
sementara atau bahkan lapisan permanen. Sekarang banyak
kendaraan yang dilapisi dengan lapisan sementara yang dapat larut di
Korosi – Husada Prima Yogyakarta
6 - 1
air untuk melindunginya dari kerusakan-kerusakan kecil selama
pengiriman dari pabrik kerke ruang pamer. Ketika kendaraan sudah
sampai ke tangan dealer dengan selamat, cat tadii dapat dihilangkan
melalui pencucian biasa. Cat sementara berwarna hitam mengkilap
digunakan untuk menonjolkan lekukan kesil pada karoseri kendaraan.
Cacat kecil ini kemudian diketok ke luar dan setelah itu cat sementara
dapat dibasuh.
Sekarang orang banyak menggunakan coil-coate steel. Baja ini
dibuat di pabrik dengan cara melepaskan gulungan baja masif dan
melewatkannya ke penyemprot cat. Baja itu langsung dipanggang
untuk mengeringkan cat, kemudian digulung kembali dan siap untuk
diangkut ke tempat pemrasesan. Panel-panel lemari es, mesin cuci
dansebagainya dapat diproses dari lembaran baja seperti itu sehingga
dapat langsung dipasang.
Pembahasan dalam bab ini akan ditekankan pada mekanisme
pengendalian korosi, teknik penggunaan dan sifat-sifat cat, pelapisan
dengan plastik, dan pelapisan dengan logam . namun demikian
beberapa metode pelapisan lain juga akan disinggung.
Komposisi CatIstilah ‘cat’ meliputi sejumlah sistem pelapisan berbeda yang dirancang
untuk keperluan berbeda-beda pula. Sebelum cat digunakan, terlebih
dahulu kita harus menetapkan cara penyiapan permukaan, cara
pengecatan, dan untung- rugi penggunaan cat itu.
Cat pada dasarnya terdiri atas :
(a) Wahana (vehicle) – yaitu zat cair yang membuat cat
mempunyai fluiditas dan bila mongering atau menguap
meninggalkan suatu selaput padat.
Korosi – Husada Prima Yogyakarta
6 - 2
(b) Pigmen yang tersuspensi dalam wahana. Pigmen
mengendalikan laju korosi,atau laju difusi reaktan-reaktan pada
selaput kering.
(c) Aditif yang mempercepat proses pengeringan atau
memungkinkan lapisan cat kering lebih tahan terhadap lingkungan
kerja.
Wahana menjadai kering melalui salah satu proses berikut:
(a) Penguapan unsur pelarut dalam wahana.
(b) Perubahan kimia, terutama oksidasi terhadap unsur
cair dalam wahana, misalnya, minyak cat. Cat mongering mulai
dari permukaannya dan diulaskan atau disemprotkan selapis higga
mencapai ketebalan yang dikehendaki.
(c) Polimerisasi, yaitu reaksi kimia antara wahana dan
agen pengering (curing agent) yang dicampurkan ke dalam cat
tepat sebelum digunakan. Agen pengiring itu disimpan dalam
kemasan terpisah sehingga cat jenis ini disebut cat kemasan ganda. Dalam hal ini cat mengering diseluruh lapisan secara
bersamaan, jadi dapat diulaskan atau disemprotkan membentuk
lapisan tebal sekaligus. Sesudah dicampur dengan agen
pengering, cat harus segera digunakan sebab bila tidak demikian
cat akan menjadi rusak.
Ketika cat telah mengering sisa bagian wahana yang
padatbertindak sebagai pengikat (binder). Bagian ini menahan
pigmen diposisi masing-masing, mengikat lapisan itu ke permukaan
dan menjadi penghalang yang membatasi masuknya air, oksigen, dan
ion-ion agresif ke permukaan logam.
Walaupun tampaknya pigmen hanya memberikan warna kepada
lapisan cat, sesungguhnya ada dua peran penting lain yang
dimainkannya. Pertama, dalam lapisan primer pigmen mengendalikan
proses korosi pada permukaan logam,entah dengan menghalangi
Korosi – Husada Prima Yogyakarta
6 - 3
reaksi atau menyediakan tumbal bagi logam yang dilindungi. Kedua,
pada lapisan atas, pigmen-pigmenyg lebam menambahakan panjang
lintasan difusi yang akan ditempuh oleh oksigen dan butir-butir air
yang mencoba menembus selaput; sehingga menunda dimulainya
proses korosi serta memperlambat laju reaksinya. Mekanisme
pengendalian korosi oleh pigmen ini sangat kompleks; namun hanya
ringkasannya yang dapat diuraikan di sini.
Kalu baja yang permukaannya bersih mengalami kontakdgn
udara kering, selapis besi (III)oksid akan terbentuk pada permukaan.
Selaput itu tidak mudah ditembus oleh difusi ion-ion besi dan
melindugi logam di bawahnya. Bagaimanapun, air (setipis apapun
yang mengembun dari udara bila kelembaban lebih dari 60 prosen)
mampu memecahkan selaput itu sehingga karat terbentuk. Ion-ion Fe
(II) yang mengurai dari besi bereaksi dengan ion-ion hidroksil yang
terbentuk di katoda mula-mula menjadi Fe (OH)2, dan akhirnya
menjadi karat, FeO.OH.
Bebrapa pigmen dasar, khususnya senyawa-senyawa timbal
tetapi juga senyawa-senyawa seng dan kadmium, menghambat reaksi
korosi pada baja dengan cara memantapkan besi (III) oksida. Ketika
diaduk dengan minyak cat senyawa-senyawa timbal membentuk busa
yang kemudian mewngendapkan timbal metalik pada permukaan baja.
Dalam hal ini reduksi oksigen berlangsung lebih mudah dan
membangkitkan kerapatan arus cukup besar untuk mempertahankan
produksi selaput Fe (III) sampai lapisan oksida pada permukaan baja
menebal dan menjadi tahan terhadap difusi ion-ion besi. Garam-garam
timbal merupakan inhibitor-inhibitor yang lebih efisien ketimbang
garam-garam seng dan kadmium, tetapi bahanini sangat beracun
sehingga pihak yang berwenang biasanya membatasi atau melarang
penggunaannya. Cat-cat berbahan dasar timbal tidak boleh digunakan
untuk benda-benda yang bersentuhan dengan makanan atau air
minum serta mereka yang mengerjakan pengecatan, atau
Korosi – Husada Prima Yogyakarta
6 - 4
pembersihan cat lama yang mengandung timbal harus sering
menjalani pemeriksaan kesehatan.
Golongn pigmen yang lain adalah yang mengandug garam-
garam kromat. Ion-ion kromat akan larut begitu air menembus bahan
pengikat. Ion-ion ini bereaksi dengan selaput besi (III) yang terbentuk
akibat kontak dengan udara, membentuk krom/besi oksida kompleks
(spinel) yang merupakan penghalang kedap air bagi permukaan
logam. Karena garam-garam kromat dianggap bersifat karsinogenik
(mengundang kanker), cat yang mengandung pigmen-pigmen ini
harus ditangani dengan waspada dan untuk itu petunjuk-petunjuk dari
pabrik harus dituruti.
Beberapa pigmen timbal yang dapat larut, menaikan pH air yang
menembus pengikat dan ini selanjutnya menghambat reaksi korosi
pada baja. Seng fofat, baik sendiri maupun dicampur dengan timbal
merah,juga memproduksi lapisan penghalang yang melekat erat
meskipun mekanisme yang pasti tentang pembentukkannya belum
diketahui.
Pigmen metalik anodik dapat melindungi baja dengan cara yang
menjadi tumbal. Agar berhasil, kontak listrik harus terjalin diantara
partikel-partikel pigmen, dan antara pigmen-pigmen dengan
permukaan logam. Bubuk seng adalah satu-satunya pigmen dii
pasaran yang berhasil di lingkungan laut serta di lingkungan-
lngkungan agresif lain, walaupun ada bebrapa bukti bahwa mangan
cukup berhasil mengendalikan korosi di daerah yang kurang agresif
atau di perkotaan.penetrasi pertama air melalui bahan pengikat
menyebabkan seng terkorosi sebagai tumbal, menghasilkan seng
hidorksida. Karbon dioksida juga terdifusi melalui pengikat untuk
bereaksi dengan hidroksida dan membentuk karbonat.produk korosi
seng mengisi pori-pori dalam lapisan cat dan menjadikannya lapisan
yang kedap air, kompak dan rekat sekali. Kandungan seng yang tinggi
dalam lapisan cat yang kering diperlukan agar bagian pertama reaksi
Korosi – Husada Prima Yogyakarta
6 - 5
berhasil menyumbat pori-pori; begitu selaput menjadi rapat, kontak
listrik yang hilang antara partikel-partikel pigmen tidak begitu penting.
Pengujian-pengujian telah membuktikan bahwa cat dengan
kandungan seng 95 persen dalam lapisan kering
memberikanperlindungan selama dua tahun sebelum karat muncul di
bagian tergores pada pelat baja yang terendam dalam air laut. Bia
kandungan seng 91 persen, karattimbul dalam dua hari saja.
Alumunium dan besi oksida yang mengandung mika,
menyediakan serpihan-serpihan pigmen lembam yang menjadi sejajar
dengan permukaan logam ketika cat diulaskan. Serpihan-serpihan itu
memperpanjang lintasan difusi butir-butir air melalui bahan pengikat
dan memperlambat laju serangan terhadap logamdi bawahnya. Bubuk
kaca juga memberikan efek serupa.
Penambahan sedikit bahan lain dimaksudkan untuk mengubah
sifat-siat cat. Penambahan garam logam organik dilakukan untuk
mempercepat pengeringan cat. Anti-oksidan mencegah
pembentukan semacam kulit pada permukaan cat selama dalam
penyimpanagan, tetapi bahan ini tidak boleh sampai menggangu
proses pengeringan ketika car digunakan. Surface-active agents membantu menyebar pigmen secara merata, dan mencegah
penggumpalan ketika cat mongering. Agen tiksotropik menguragi
melorot dan menetesnya cat selama masih basah.
Karakteristik CatLapisan cat kering yang tebalnya sekitar 0,1 mm diharapkan
mempunyai umur panjang dan akan membatasi masuknya udara,
butir-butir air dan ion-ion agresif ke permukaan logam. Meskipun
banyak lapisan cat yang tidak dapat ditembus ion-ion seperti klorida,
suffat dan karbonat, namun belurn ada lapisan cat yang sepenuhnya
mampu menghalangi oksigen atau air. Bila tiba saatnya, oksigen atau
Korosi – Husada Prima Yogyakarta
6 - 6
air akan berhasil mencapai permukaan logarn dan dengan demikian
lapisan cat tidak mampu, menghalagii reaksi katoda.
Cat yang kontak dengan udara menggantungkan pengendalian
korosinya pada pigmen . Cat seperti itu harus marnpu menyesuaikan
diri dengan kondisi lingkungan sangat beragarn dan berubah-ubah
dengan cepat. Lapisan cat bukan saja akan mengalami tegangan
akibat temperatur permukaan yang berubahtapi juga oleh pernuaian
termal pada logarn yang dilindungi. Perubahani-perubahan
kelembaban relatif akan mendatankkan siklus-siklus basah-kering
yang dapat menyebabkan cat rnelepuh atau retak. Radiasi ultra ungu
akan menurunkan mutu permukaan cat. Ion-ion agresif di udara yang
terpolusi mungkin langsung menyerang cat atau mengurangi pH air
hujan yang jatuh ke permukaan dicat. Ini dapat menyebabkan
terjadinya perubahan-perubahan kimia pada pigmen atau bahan
pengikat yang berakibat terurainya lapisan cat. Ketika cat semakin tua,
oksidasi yang terus-menerus terhadap bahan pengikat dan hilangnya
lapisan mengkilap akan menambah permeabilitas cat dan cat mudah
tererosi, akibatnya pigmen semakin banyak yang hilang.
Sistem-sistem cat yang digunakan di dalam air mungkin
mempunyai lapisan primer berpigmen, misalnya seng anorganik,
mungkin juga tidak, tetapi lapisan paling atas bergantung pada
absorpsi air dan koefislen transmisi yang sangat rendah untuk
menahan masuknya elektrolit ke permukaan logam. Ikatan antara
lapisan cat dan logam yang dilindungi harus kuat dan meliputi seluruh
permukaan untuk mencegah kerusakan akibat osmosis . Oleh sebab
itu, agar cat dapat membasahi seluruh permukaan ketika diulaskan,
permukaan logam harus dibuat betul-betul halus.
Kemampuan menahan serangan alkali merupakan sifat paling
penting pada cat yang digunakan untuk struktur-struktur terendam
yang dilindungi dengan proteksi katodik arus terpasang. Reaksi katoda
pada permukaan logam melepaskan ion-Ion hidroksil yang dapat
Korosi – Husada Prima Yogyakarta
6 - 7
melunakkan kebanyakan cat dan mengakibatkan pengelupasan. Ini
selanj'utnva memperluas permukaan logam yang memerlukan
perlindungan melalui sistem arus terpasang. Perisal besar di sekeliling
anoda-anoda arus terpasang dimaksudkan untuk rnelindungi daerah
seputar anoda dari produksi alkali yang berlebihan.
Ketebalan lapisan cat kering harus merata di seluruh permukaan
logam, termasuk pada pinggiran-pinggiran dan pojok-pojok, baut-baut,
uliran-uliran terbuka, pada paku keling, dan sambungan-sambungan.
Bagaimanapun, tegangan permukaan selalu cenderung mengurangi
tebal cat pada sudut-sudut yang tajam, seperti tampak dalam Gambar
6.1. Sejauh mungkin, Dinggiran-pinggiran harus dibundarkan agar
ketebalan cat di situ sama dengan di bagian lain. Kegagalan pada
bagian mana pun pada lapisan cat akan menyebabkan terpusatnya
korosi di situ dan merangsang perusakan lebih lanjut karena korosi
aerasi-diferensial akan terus berkembang tepat di bawah lapisan.
Kalau luka kecil akibat benturan kerikil pada cat di badan kendaraan
diabaikan, bukan hanya pada titik itu karat akan berkembang
melainkan juga di sekitamya. Akibatnya cat di sekitar itu melepuh,
terkelupas serta menyingkapkan karat yang terjadi di antara, lapisan
cat dan logam.
Gambar. 6.1 efek tegangan permukaan ketebalan lapisan cat di sudut atau
tepi yang tajam
Cuaca dan kondisi yang sulit diduga, yang sering dialami ketika
pengecatan dilaksanakan, mempersyaratkan agar cat mudah sekali
Korosi – Husada Prima Yogyakarta
6 - 8
digunakan melalul berbagal cara seperti pengulasan, rolling,
penyemprotan, dan pencelupan. Cat harus mengering cepat sekali
agar memudahkan pemberian lapisan berikutnya, agar hujan dan debu
tidak sempat mengotori permukaan; dan pada pengecatan ulang, agar
keruglan akibat masa istirahat sekecil mungkin. Cat harus mudah
diperhalus atau diperbaiki, tahan terhadap serangan jamur dan bakterl,
serta mampu mempertallankan keindahannya dalam waktu yang
cukup lama. Inllah sebabnya mengapa cat dipakalkan lebih darl
selapis: secara umum, semakin tebal semakin kuat perlindungan yang
diberikan. Lubang-lubang sangat kecil (holidays) pada cat bisa sangat
berballaya ak1bat kenyataan bahwa katoda besar dapat menyebabkan
la)u korosl tinggi pada anoda kecil. Kadang-kadang, dalam sistern
yang mengandung gandengan dwilogam, hanva anoda vang dicat.
Karena, menurut perkiraan hanya anoda yang akan berkarat.
Bagaimanapun, laj*u korosi pada lubang-lubang yang sangat kecil itu
bahkan lebill besar lagi akibat perpaduan antara efek luas dan efek
dwilogam.
Macam-macam CatJenis cat dibagi menjadi beberapa kelompok generik besar yang
masing-masing dinamai berdasarkan penggunaan cat atau bahan
kimia pengikatnya. Dalam setiap kelompok tersebut, masih banyak lagi
jenis cat yang dapat diturunkan untuk mendapatkan sifat-sifat
pelapisan khusus, atau untuk menyesuaikan dengan metode
penerapan tertentu. Beberapa kelompok tersebut diuraikan di bawah
ini, Sementara karakteristiknya masing-masing diringkaskan dalam
Tabel 14. 1.
Cat primer pra-fabrikasiCat ini dipakai untuk membersihkan, membebaskan baja dari
karat untuk melindunginya selama tahapan fabrikasi atau perakitan
Korosi – Husada Prima Yogyakarta
6 - 9
struktur yang memakan waktu sampai beberapa bulan. Lapisan primer
pra-fabrikasi ini tidak perlu dihilangkan sampai tuntas pada saat
pelapisan akhlr hendak dilakukan. Kalau cat itu rusak di beberapa
bagian akibat proses fabrikasi, pelapisan ulang secara lokal harus
segera diberikan dengan mengikuti prosedur yang ditentukan oleh
pabrik. Lapisan primer yang salah diberikan justru dapat meningkatkan
laju korosi akibat terperangkapnya produk korosi di bawah lapisan atau
akibat berkurangnya luas relatif anoda. Cat primer biasanya terdiri dari
bubuk seng atau besi oksida merah dengan resin epoksid sebagal
pengikat. Cat ini mengering dalam 2 hingga 3 menit sesudah diulaskan
dan melindungi logarn sampai selama 12 bulan.
Cat primer pra-perlakuanCat ini digunakan untuk menyiapkan permukaan logarn untuk
menjamin diperolehnya adhesi serta untuk kerja cat akhir yang baik.
Perlindungan terhadap korosi yang diberikannya kepada logam
terbatas; karena itu harus segera dilkuti pelapisan akhir begitu lapisan
primer itu kering. Untuk mendapatkan hasil yang baik, permukaan baja
harus bersih dan bebas darl karat; lapisan primer pra-perlakuan tidak
boleh diberikan di atas lapisan kerak, lapisan pra-fabrikasi, atau cat
tua.Cat kemasan ganda yang digunakan untuk baja mengandung seng
tetrahidroksikromat dalam larutan resin alkohol, dan asam fosfat dalam
alkohol. Cat ini mengering dalam waktu singkat sekall. Ada pendapat
yang menganjurkan agar lapisan primer pra-perlakuan selalu diberikan
pada pelapisan seng, khususnya bila cat seng kromat akan digunakan
sebagal lapisan primer untuk pelapisan aklur. Aluminium dan paduan-
paduann-ya diberl perlaktian dengan lapisan pra-perlakuan van, bahan
dasarriva adalah seng kromat atau seng oksida, dan disebut primer
pengetsa.
Cat minyak
Korosi – Husada Prima Yogyakarta
6 - 10
Minyak pengering nabati seperti minyak rami (linseed) atau minyak
kayu (tung oil) rnerupakan bahan dasar cat ini. Pengeringannya vang
melalul proses oksidasi berlangsung lama, karena itu cat harus
dibiarkan sampal 48 jam sebelum ditimpa lapisan baru dan harus
ditunggu selama 7 harl sebelum cat akhir diberikan. Timbal merah
dalam minvak rami adalah salah satu cat primer jenis ini. Seng fostat
boleh tambahkan ke dalarn cat ini bila kita menahendaki agar
pengeringan lebih cepat. Dalarn minvak ini pigmen-pigmen
membentuk busa.
Cat oleoresin (vernis)Minvak pengering dan resin alam atau sintetik dalam kelompok cat
yang anggotanya sangat beragam ini digunakan untuk membentuk
wahana. Resin berfungsi memperbaiki sifat-sifat pengeringan dan
peng1katan lapisan dan merupakan penyempurnaan darl cat minvak
vang sederhana. Minvak kayu dengan 100 persen cat resin fenolat
dapat digunakan untuk struktur-struktur yang terendam dalam air,
termasuk lambung kapal yang tidak dilindungi dengan sistem arus
terpasang. Cat tipe resin fenolat tahan terhadap abrasi tetapi ketika
diulaskan, permukaan tidak boleh lembab. Sebaliknya, tipe resin ter
batubara masih bisa menerima permukaan agak lernbab tetapi tidak
tahan terhadap abrasi.
AlkidPelapis ini banyak dipakai dan keragamannya tidak terbatas. Bahan
dasarnya adalah poliester, yang dislapkan dengan mereaksikan
alkohol polihidrat dengan asam-asam lernak berbasa satu dan asam-
asam berbasa dua. Komposisi cat ini biasanya terdirl dari etilena glikol,
minyak rami, dan anhidrida ftalat. Oil length dalam. Tabel 6.1 mengacu
ke nisbah minyak (asam. lemak) terhadap, resin. Cat yang tergolong
long oil inengering melalui polimerisasi oksidatif pada minyak dan
Korosi – Husada Prima Yogyakarta
6 - 11
karena itu tinggi kandungan minyaknya, biasanya lebih dari 65 persen.
Cat yang dikeringkan melalui pemanggangan tidak memerlukan
kandungan minyak setinggi itu dan disebut rninyak short length,
misalnya yang mengandung minyak 50 persen.
Resin epoksidIni merupakan kelompok cat yang sangat beragam. yang mengering
melalul reaksi pohmerisasi antara resin epoksid dan agen pengering.
Kelompok besar ini dapat dibagi menjadi dua golongan. Golongan
pertama mengering dengan. cara peniupan (air-drying) dan golongan
kedua dengan cara pemanggangan (stoving), masingmasing
menggunakan jenis agen pengering yang berbeda. Golongan pertama
produksi dalam sistem kemasan ganda agen pengering yang
diperlukan, sebuah senyawa amina, dicampur daliulu dengan resin
tepat sebelum cat digunakan. Golongan ke dua cukup stabil pada
temperatur kamar sehingga agen pengeringnya, s.tbuah senyawa
fenolat, dapat disatukan dengan resin dalam wadah yang sama; reaksi
pollmerlsasi baru dimulal ketika cat dipanaskan dalam proses
pemanggangan. Belum lama ini, orang menemukan jenis lain yang
resinnya.didispersikan dalarn air lihat bawah).
Pada setiap pengulasan kita akan mendapatkan selapis cat
kering setebal 0,25 mm. Cat ini kuat dan memiliki daya tahan yang
istimewa terhadap korosi. Walaupun daya lekatnya ke permukaan
logam yang telah dipersiapkan kuat sekali, adhesl dengan apisan
sejenisnya malahan lemah. Karena itu kita memerlukan sebuah
lapisan pengikat bila hendak melapisi cat lama dengan cat baru, atau.
bila selang waktu antara setiap pengulasan terlalu lama. Sifat-slfat
epoksid sangat beragam. Untuk penggunaan di udara bebas, air,
asam, atau basa, formulasl yang diperlukan berbeda-beda. Ada yang,
dirancang untuk tahan terhadap allran olakan, dan ada yang tahan
terhadap pengausan; misalliva yang akan dipakal pada trotoar,
Korosi – Husada Prima Yogyakarta
6 - 12
landasan helikopter, dan sebagainya. Karena itu kita harus hati-hati
dalam memillh jenis yang paling sesuai dengan kondisi yang akan
dihadapi.
Epoksid ter batubaraKombinasi ter batubara dan bahan dasar epoksid menghasilkan
lapisan cat yang sangat kedap air serta tahan terhadap kebanyakan
bahan kimia. Cat ini digunakan secara luas pada struktur-struktur yang
terendam air laut, kapal-kapal, anjungananjungan minyak, dan tiang-
tiang pancang; terutama bila logam dilindungi dengan proteksi katodik
arus terpasang. Dalam hal ini, cat tahan terhadap serangan ion-ion
hidroksil yang dihasilkan oleh reaksi katoda.
PoliuretanIni merupakan kelompok cat yang mengering dengan cara
polimerisasi, dengan reaktan-reaktan yang berupa agen pengering
isosianat, dan resin alkid poliester; dan mungkin juga dengan pigmen-
pigmen yang ditambahkan. Pada sistern dengan cara penlupan, cat
diproduksi dalam kemasan ganda; sedangkan pada sistem dengan
cara pemanggangan, agen pengering disatukan dengan resin dalarn
kemasan yang sama. Sffat-slfat cat flu. bila sudah mengering
bergantung pada perbandingan antara alkid dan poliester dalam resin.
Cat jenis ini mahal dan tidak dapat bekerja dengan balk bila
kelernbaban terIalu tinggi atau. permukaan logam basah ketika
diulaskan. Cat primer pra-perlakuan blasanya diperlukan untuk
menghasilkan adhesi yang balk dan cat dasar ini harus kering betul
sebelum poliuretan diulaskan. Bagaimanapun, apabila sudah kering
lapisan cat ini sangat tahan terhadap air, keras, tahan terhadap abrasi
dan tetap mengkilap meskipun sudah lama.
Vinil
Korosi – Husada Prima Yogyakarta
6 - 13
Cat dengan berbagal kopolimer ini juga sangat beragam, karena itu
rentang penerapannya pun luas. Jenis yang umum adalah kopolimer
polivinil klorida/ poliviil asetat vang dimodifikasi dengan anhidrida
maleat. Kopolimer itu dilarutkan dalam sebuah bahan pelarut dan cat
mengering melalui penguapan pelarut tersebut. Bagaimanapun,
sesudah kering cat ini selalu dapat larut dalam pelarutnya sehingga
pelapisan ulang terhadap cat lama dapat dilakukan dengan mudah.
Waktu yang d1butu,hkan untuk mengering tidak lama: hanya 2 hingga
5 menit. Selain sifat-sifat yang dicantumkan dalam Tabel 14. 1, vinil
tahan terhadap minyak dan lemak. Cat ini membentuk lapisan vang
sangat efektif untuk struktur bala yang terendam air. Kendatipun
demikian, pengecatannya sulit dikerjakan dengan cara pengulasan,
penyernprotan merupakan cara yang lebih umum. Adhesinya terhadap
ba)'a telanjang buruk, karena itu penggunaan cat primer pra-perlakuan
sangat dianjurkan. Cat primer yang tepat untuk ini adalah yang
mengandung polivinil butiral, seng kromat, dan asam fosfat. Lapisan
butir-butir air pada permukaan baia juga mengurangi adhesi; tidak
mengherankan bila cat kemudian mbdah terkelupas bila dipakalkan
pada permukaan logam yang agak basah. Dua masalah lain yang
mempengaruhi penvimpanan dan penggunaannya adalah mudah
terbakar dan beracunnya kebanyakan pelarut. Bagaimanapun, bila cat
ini dipakalkan secara benar dan sesual dengan kondisi lingkungan
bersangkutan, hasil vang diperoleh luar biasa.
Karet diklorinasiCat ini dibuat dengan cara melarutkan karet terklorinasi ke dalam
pelar-ut-pelarut khusus (aromatik). Sesudah dipakalkan, penguapan
pelarut mengendapkan lapisan kering yang hampir tidak mengalami
polimerisasi. Karet sendirl membentuk lapisanlapisan yang sangat
rapuh. Karena itu, ke dalam cat orang menambahkan bahan yang
bersifat mulur agar lapisan yang terbentuk kuat, tahan lama, dan
sangat tahan terhadap air, asam, serta basa. Dan apabila
Korosi – Husada Prima Yogyakarta
6 - 14
dipergunakan di udara terbuka juga akan memiliki ketahanan yang
baik terhadap perubahan cuaca. Adhesinya dengan logam. yang
dilindungi, dan antara lapisan-lapisannya sendiri, sangat baik;
kerusakan yang terjadi pun mudah diperbaiki. Meskipun demikian, cat
ini, mudah menjadi lunak bila terkena minyak atau lemak.
Cat berbahan pengikat airSebagai bahan pengikat, air memberikan sejumlah keuntungan. Yaitu
murah, tidak terbakar, lekas kering, dan biasanya menghasilkan
adhesi yang baik antara cat dengan logam, dan antara lapisan-lapisan.
Cat ini tersedia dalarn beberapa bentuk, entah larut dalam air atau
hanya berupa emulsi. Tiga di antaranya adalah vinil, akrilik, dan
epoksid. Vinil dan akrilik digunakan untuk dinding, baik untuk
keperluan dekoratif maupun untuk membuat dinding tahan air.
(Mengurangi peresapan air ke dalarn beton merupakan upaya
pengendalian korosi terhadap tulang-tulang baja penguat, lihat Sub
bab 14.7.) Cat ini juga dapat digunakan sebagai pelapis akhir di atas
cat dasar yang banyak mengandung seng. Cat epoksid digunakan di
atas cat dasar seng organik guna mehndungi baja struktur, tangki,
serta struktur di lingkungan laut. Ventilasi yang mernadai harus
disediakan selama cat mengering agar kelembaban relatif pada
permukaannya tetap rendah. Jika kelembaban relatif terlalu tinggi,
akan banyak air yang terperangkap di bawah cat, dan berakibat
buruknya hasil yang diPerole.
Industri mobil produksi masal, juga menggunakan cat suspensi
air sebagal pelapis antara pada karoseri kendaraan. Proses ini disebut
pelapisan elektroforesis. Mula-mula karoseri dibersihkan dari lemak
dan dicelupkan ke dalam bak berisi cat dasar asam fosfat Yang akan
mengendapkan lapisan besl fosfat, Fe3(PO4)2, yang tahan korosi
pada permukaan logam. Seluruh permukaan, balk luar maupun dalam,
harus bisa mendapatkan perlakuan Yang sama. Karena itulah,
Korosi – Husada Prima Yogyakarta
6 - 15
struktur-struktur Yang berfungsi sebagal rerangka sengaja diberl
luban, besar. Karoseri, yang telah mendapatkan perlakuan dengan
fosfat kemudian dicelupkan ke dalam bak berisi cat dispersi air yang
sengaia mengandung partikel-partikel cat bermuatan listrik besar.
Gambar 6.2 memperlihatkan sebuah karoserl mobil Yang baru saja
diangkat darl tangki elektroforesis. Dalam hal im, sederet elektroda
diatur di sekeliling karoseri, lalu diberi suatu potensial sehingga artikel-
partikel cat tertarik dan menempel pada logam dan melepaskan
muatan masing-masing. Lapisan endapan Yang netral itu bertindak
sebagal isolator dan membatasi potensial yang diberikan, dengan
demikian tebal lapisan dapat dikendalikan. Hambatan elektrolit serta
jarak antara elektroda dengan permukaan logam juga mengatur
ketebalan pengendapan cat.
Gambar 6.2 karosi sebuah ford sierra baru
Agar bagian- bagian yang tersembunyi, misalnya sebelah dalam
rangka yang berupa pipa, bisa diendapi cat dengan ketebalan yang
sama, susunan elektroda terpaksa rumit sekall, sementara struktur
lubang-lubang yang sangat besar supaya daya lempar
elektrodaclektroda meningkat. (Meskipun demikian, lubang-lubang
besar tersebut akan memudahkan masuknya air dan lumpur ketika
kendaraan dioperasikan; dan ini akan meningkatkan risiko korosi-dari-
dalam-ke-luar). Lapisan cat yang diendapkan secara elektrik ini,
Korosi – Husada Prima Yogyakarta
6 - 16
selanjutnya dipanggang untuk mendapatkan lapisan yang koheren dan
adheren.
Sesudah pemanggangan, permukaan bagian luar yang
kelihatan dilapisi dengan cat akhIr yang mengkilap; sedangkan bagian
bawah diberi lapisan kliusus. Sementara itu, bagian-bagian Yang
tersembunyl diberi perlinclungan tambalian dengan penyuntikan Thin.
Latin itu membentuk selaput setebal kira-kira 0,05 mm yang menutupi
celahcelah melalui anti kosher. Pelagian lilin yang kuran, cermat,
sampal terdapatnya celah vang tidak terl'alarl oleh aksi kapiler, iustru
dapat meningkatkan kerusakan korosi. Ini terjadi blia ada elektrolit ang
berhasil mencapal celah tetapi tidak dapat keluar lagi karena lubang
drainasenva sendiri tertutup lilin. Bila produksi tidak dilakukan secara
masal, blaya pengadaan peralatan elektroforesis terlalu mahal. Karena
itu karoseri biasanya dicat dengan cara penyemprotan sesudah
dicelupkan ke dalam fosfat dan perlakuan dengan cat dasar.
Seng anorganikLapisan ini pada dasarnya adalah kombinasi bubuk seng dan senyawa
silikat kompleks, sedangkan sebagal pengikat adalah sistern vang
dapat larut dalam air atau. sistem pelarut yang mengering sendiri.
Lapisan kering yang dihasilkan kuat, tahan kikisan, melekat erat ke
permukaan logam, dan agaknya tidak terpengaruh oleh perusakan
oleh cuaca, misalnya oleh cahaya mataharl, cahaya ultra-ungu, huJan,
atau einbun. Pelapisan ulang juga mudah dikerjakan. Tergantung dari
formulasi yang dibuat dan kondisi lingkungannya, cat ini mampu
melindungi baja dari 10 hingga 40 tahun. Perlindungan dilakukan
dengan cara menjadl tumbal, sampai produk korosi seng menyumbat
sernua pori-mikro pada lapisan itu. sendiri. Masa perlindungan bahkan
lebih lama lagi bila di atas lapisan tadi ditambahkan cat seperti
epoksid, vinil, karet diklorinasi, atau. poliuretan. Munger melaporkan
bahwa lapisan. pacla jalur pipa sepanjang 400 km yang dipakaikan.
Korosi – Husada Prima Yogyakarta
6 - 17
dalarn tahun 1942, masih memberikan. perfindungan yang baik hingga
tahun 1984, kendatipun jalur pipa melewati. hgkungan udara laut yang
mengandung garam, melewati rawa-rawa pantai, dan tergosok-gosok
oleh rumput alang-alang yang tajam.
Cat antipengotoranCat ini diberikan pada struktur yang terendam. dalarn air laut
sebagai lapisan akhir. Cat anti pengotoran (anti-fouling paint)
melepaskan racun ke dalam. air untuk mencegah organisme hidup
me'nempel pada struktur. Hewan semacam. siput yang menempel
pada lambung kapal atau. kaki-kaki anjungan lepas pantai, bila
jumlahnya besar akan meningkatkan hambatan (drag) terhadap laju
kapal. Ini tentu. saja akan menyebabkan pemborosan bahan bakar,
atau hambatan terhadap,arus air oleh kaki anjungan yang
menyebabkan meningkatnya tingkat tegangan yang dialami Oleh
struktur.
Tembaga dan timah adalah dua dari beberapa jenis racun yang
belakangan ini digunakan. Penggunaan garam air raksa kim sudah
ditinggalkan karena polusi yangditimbulkannya terlalu besar. Dalam
cat, racun blasanya disertakan sebagai pigmen-pigmen yang
kemudian akan terbasuh dari bahan pengikatnya. Tentu saia, laju
pembasuhan atau pelepasan racun darl cat yang baru dipakalkan
mungkin sangat tinggi atau berlebihan; sedangkan kalau. sudah lama,
lapisan berupa sisa bahan pengikat yang tidak mengandung pigmen
lagi dapat menjadi penghalang bagI difusi racun lebih lanjut. Cat ini
dengan demikian harus diformulasikan sedemikian sehingga
mempunyai laju pelepasan yang cukup tinggi; tetapi tidak terlalu tinggi,
yang akan menvebabkan kehabisan racun sebelum saat pengecatan
ulang tiba.
Garam-garam anti pengotoran biasanya bersifat katodik terhadap
baja. Cat itu tidak boleh dipakalkan langsung ke permukaan baja dan
Korosi – Husada Prima Yogyakarta
6 - 18
harus diperlihatikan agar lapisan tersebut bersesualan dengan sistem
cat di bagian lain. Cat anti pengotoran berbahan dasar tembaga tidak
boleh dipakaikan pada logam aluminium atau paduan aluminium.
Risiko terjadinya perrukaran ion yang menyebabkan korosi sumuran
terlalu besar, Untuk paduan-paduan aluminium, cat yang cocok adalah
yang berbahan dasar timah.
Saat ini generasi baru cat anti pengotoran sudah diperkenalkan,
yaltu jenis yang bisa tererosi atau bisa menjadi mengkilap sendiri.
Bahan perig1kat cat im adalah akrilik yang memifiki rantal molekul
panjang, dengan racun timah dalam posisi tributil sebagai rantal
samping yang longgar. Cat ini kedap air, tetapi pada bagian
permukaan, air akan menghidrolisis pita samping untuk melepaskan
racun. Bahan pengikat, yang menjadi lemah karena kehilangan pita
samping, akan tererosi dan menyingkapkan permukaan baru yang
mengandung timah. Laju pelepasan racan dapat dianggap konstan
selama umur cat yang direncanakan dan permukaan halus vang
ditinggalkannya mengurangi hambatan (drag).
Perlu ditekankan bahwa pemilihan sistern cat merupakan rugas
seorang spesialis. Yang kita bahas di sil hanyalah garis besar
karakteristik masing-masing kelompok, sehingga untuk pengarnbilan
keputusan ini belurn cukup. Lapisan dasar dan lapisan akhIr,
kendatipun berasal dari kelompok generik yang sama, masih bisa tidak
berkesesuaian. Dua cat dasar yang tampaknya hampir sama mungkin
membutuhkan pra-perlakuan yang berbeda. Pigmen tertentu mungkin
tidak berkesesuaian dengan logarn yang dilindungi, atau dengan salah
satu unsur yang terdapat di lingkungan. Spesialis di b1dang
pengecatan perlu dirnintai nasihat jika kerugian yang dapat
disebabkan oleh korosi akibat kesalahan pengecatan terialu besar
dibanding ongkos jasa yang harus dikeluarkan untuk tenaga ahli itu.
Korosi – Husada Prima Yogyakarta
6 - 19
Kasus 14.1: Sebuah kontrak untvk pengecatan dua buah tangki air
berisi spesifikasi bahwa unit-unit itu harus dibersihkan dengan
angin bertekanan tinggi, diberi cat dasar pra-perlakuan, diberi
cat dasar vinil, diberi dua lapis cat vinil lagi sebagai cat antara,
dan akhirnya lapisan akhir berpigmen aluminium. Kontraktor
tangki melaksanakan pekerjaan sampai tahapan pemberian cat
dasar vinil, kemudian memasangnya sekalian di tempat
pemberi kerja.
Kontraktor pengecatan mempunyal kewaj'lban mulal darl
pembersiban baglan-bagian yang dilas pada tahapan pendirian serta
bagian-bagian yang cat dasarnya tergores selama pengangkutan.
Untuk menghemat blaya, kontraktor yang befakangan ini mengecat
fangsung bagian-bagian di atas dengan cat dasar vinil vang tidak
memerlukan lapisan pra-pe-rlakuan, dan setelah itu melanfutkan
pekerl'Jan dengan pengecatan Jap;San-Japisan antara Jan kemuthan
lapisan akhlr ke seluruh permukaan tangki. Tangki pertama selesal
dan langsung dipakai. Pekerjaan tangki ke dua dimulal, tetapi seorang
pengawas menghentikannya dan bertanya mengapa sebelum cat
dasar vinil tidak terdapat lapisan pra-perlakuan dan berkeras agar
spesifikasi dalam kontrak. dipatuhi. Belum lagi perancah dari tangki
kedua selesal dilepaskan, orang menemukan bahwa cat pada bagian
yang dilas kurang lengket dan mudall mengelupas. Ketika tangki
pertama diperiksa, ternyata kelekatan cat di situ balk dan secara
fungsional memuaskan. Penyelidikan menunjukkan bahwa cat dasar
vinil vang dipakal oleh kontraktor pengecatan pada kedua tangki tidak
berkesesualan dengan cat dasar pra-perlakuan yang ditetapkan dalam
spesifikasi. Itulah Sebabnya cat pada tangki kedua mengalami
kegagalan. Kontraktor pembuatan tangki telah menggunakan cat dasar
vinil yang sesual dengan cat dasar pra-perlakuan, karena itu di bagian
Korosi – Husada Prima Yogyakarta
6 - 20
tangki yang langsung aiberl cat antara oleh kontraktor pengecatan,
hasil akhIr memuaskan. Demikian pula cat dasar vinil yang digunakan
oleh kontraktor pengecatan langsung di atas baja yang tersingkap
tidak. mendatangkan kerusakan. Namun tidak. demiklar. ketika cat
dasar yang harus dipakalkan langsung ke permukaan baja dipaksa
dikombinasikan dengan cat dasar pra-perlakuan.
Kegagalan Cat
Penyebab utaffa kegagalan suatu sistem cat dalam kaltan dengan
kondisi fingkungan adalah:
(a) penyiapan permukaan yang buruk atau kurang memadai
(b) pengerjaan pelapisan cat dilakukan dalam kondisi udara yang
Tidak cocok atau metode yang digunakan tidak tepat. Ada
beberapa jenis cat yang boleh dipakaikan langsung di atas permukaan
karat ringan, karena komponennya yang mengandung asam fosfat
atau asam tanat dapat mengubah karat menjadi suatu lapisan lembam
yang lekat; yakni biasanya mengoksidasi Fe(II) menjadi Fe(III). Cat itu
dengan demikian melekat erat ke permukaan yang lembam. Meskipun
demikian, kebanyakan cat, terutama yang akan dihadapkan dengan
lingkungan agresif, memberikan unjuk kerja lebih baik bila dipakalkan
di atas permukaan yang telah disiapkan. Untuk pekerjaan di udara
terbuka, pembersihan permukaan dengan sikat kawat kurang
memuaskan; karena b.ahan pengotor serta produk korosi yang
cenderung aktif masih bisa tertinggal pada logam.
Permukaan yang memuaskan persiapannya untuk pengecatan
diperoleh baik melalui perlakuan kimiawl, seperti pengasaman
(pickling) dengan cara pencelupan ke dalam larutan asam, atau
dengan grit blasting untuk menghilangkan lemak, debu, produk korosi,
dan kerak. Pencelupan ke dalam bak asam biasanya dibatasi hanya
Korosi – Husada Prima Yogyakarta
6 - 21
untuk menghentikan serangan korosi pada logam. Komponen-
komponen yang diberl perlakuan pengasaman, sesudah selesal harus
dicuci dan dikeringkan dengan cermat guna menghilangkan semua
bahan kimia aktif dari celah-celah dan lubanglubang, serta untuk
menjamin agar cat dapat melekat erat pada logam. Grit blasting dapat
dikombinasikan dengan penyemprotan air untuk membasuh semua
debu, rontokan produk korosi, dan pengotor-pengotor yang dapat larut
dalam air, sehingga adhesi cat tidak berkurang. Profil permukaan yang
dihasilkan sesudah badal pasir buatan itu penting sekall. Kalau terIalu
kasar, puncak-puncak-mlkro yang ada akan mendapatkan pelapisan
yang tipis atau bahkan tidak terlapisi. Akibatnya cat akan mengalami
penetrasi dini. (Lihat Gambar 6.3).
Gambar 6.3 Tebal Cat dipengeruhi oleh kekasaran permukaan
Agar mencapai umur yang memuaskan, cat harus dipakalkan
dalam kondisi udara yang tepat. jika kelembaban relatif terlalu tinggi,
selapis tipis air yang tidak kellhatan akan mencegah perlekatan cat
secara balk ke permukaan logam dan akan mempengaruhi
keterpaduan lapisan cat kering yang terbentuk. Temperatur lingkungan
berpengaruh terhadap lama pengeringan. Penguapan pelarut bisa
lambat pada temperatur yang sangat rendah dan ada cat kemasan
ganda yang tidak dapat mengering bila temperatur kurang dari suatu
harga, tertentu.
Temperatur yang berbeda pada bagian-bagian tertentu sebuah
kompoiien,terutama bila cat harus dipanaskan atau dipanggang dalam.
oven untuk mempercepat atau menuntaskan proses pengeringan,
dapat menyebabkan pelarut yang menguap di satu bagian, namun
J'ustru mengembun lagi di sebelahnya. Yakni bila permukaan di situ
lebih rendah dan di bawah tink embun pelarut. Cat yang larut dalam
Korosi – Husada Prima Yogyakarta
6 - 22
pelarut hasil pengembunan tadi akan bergerak menuju tempat yang
lebih rendah dan meninggalkan bekas berupa gurat-gurat bila sudah
kering. Tentu saja, di situ lapisan pelindung menjadl lebih tipis, lihat
Gambar 6.4.
Gambar 6.4 Pencucian Oleh Pelarut
Banyak kegagalan pada sistem cat kemasan ganda yang
disebabkan oleh kurang Sempurnanya pencampuran kedua
komponen ketika cat hendak digunakan; atau oleh kurang tepatnva
perbandingan antara keduanya. Kegagalan juga pernah dialarm oleh
cat kemasan ganda yang proses pengeringannya untuk membentuk
lapisan akhir, bergantung pada polimerisasi-silang. Yakni ketika
dipakaikan di bawah temperatur riunimum dengan maksud agar
pengeringan lebih cepat. Pada beberapa sistem berbahan dasar
epoksi, temperatur minimum im bisa mencapal 150C. Cat sepertl ini
Juga mempunvai batas waktu kadaluwarsa sesudah dicampur. jadi,
tidak dapat dipakal lagi bila batas waktu itu terlampaul.
Ketika butir-butir air terdifusi melalul lapisan cat, larutan garam darl
produk korosi dapat lar-ut; atau senyawa-senyawa darl cat sendirl
dapat terbentuk pada bagian manapun vang adhesi antara cat dengan
permukaan logamnya kurang (lihat Gambar 6.5). Dalam hal ini, selaput
cat bertindak sebagai membran sernipermeabel. Ketlka konsentrasi
larutan garam dalam cacat itu. meningkat, tekanan osmosis segera
memaksa air masuk lagi melalul selaput agar lat-utan encer kemball.
Im menaikkan tekanan air dalam cacat dan menimbulkan. pelepuhan
serta memperluas pernisahan antara lapisan cat dan logam. Selain
merusak penampilan cat, pH larutan dalam. lepuhan bisa tinggi sekall
Korosi – Husada Prima Yogyakarta
6 - 23
dan menyebabkan luka bakar pada orang yang tidak sengaja
mecahkannya.
Cat mutu sedang yang dilapiskan dengan cara tepat ke permukaan
yang telah diperslapkan dengan balk akan lebili balk dibanding cat
mutu terbalk yang dilapiskan ke permukaan dengan persiapan buruk.
Gambar 6.5 Perkembangan lepuh-lempuh pada lapisan cat yang kurang lengket akibat
tekanan osmotic
Biaya Pekerjaan PengecatanKalau kita menghayati pembicaraan di sub bab van- talu, t1dak
mengherankan bila kemudian menemukan bahwa harga cat sendirl
hanya sebaglan kecil darl biaya pengecatan secara keseluruhan,
terutama bila yang hendak dicat adalah sebuah struktur yang
tergolong besar. Dalam hal itu, sebagian besar blaya digunakan untuk
mendirikan perancah agar seluruh baglan struktur dapat dicapai, untuk
memasang tenda guna mendapatkan temperatur serta kelembaban
relatif yang sesual, untuk membersilikan dan mengeringkan
permukaan vang hendak dicat, serta untuk biaya supervisi dan
pengawasan atas pekerjaan penviapan permukaan dan proses
pengecatan. Semua blava tidak langsung yang dapat dikaitkan dengan
pekerjaan ini juga harus diperhitungkan.
Dalam pekerjaan pengecatan ulang sebuah struktur bala yang
terletak di daratan, blaya untuk pembellan cat sendirl mungkin hanya 5
persen darl blaya keseluruhan; sedangkan kalau. terletak di laut atau
di pantai, persentase itu bahkan lebih kecil. Porter 7 menemukan
bahwa kontraktor merigajukan penawaran sekitar 6 poundsterling per
meter persegi untuk pengecatan balok-balok bala dalam tahun 1977,
tidak termasuk perancah, pembersihan dan transport. Duncan'
menaksir bahwa biaya pengecatan sebuah anjungan di daerah
Korosi – Husada Prima Yogyakarta
6 - 24
pasang-surut Laut Utara adalah 300 poundsterling per meter persegi
dalam tahun 1984. Ini termasuk blaya-blaya inti seperti akomodasi di
kapal, latihan keselamatan kerja di anjungan, pengangkutan, dan
kerugian akibat penundaan pekerjaan dalam kondisl cuaca buruk atau
ketika air sedang pasang nalk. Blaya cat sendiri memang sepele,
tetapi blaya keselur-Uhan untuk sebuah proyek yang meliputi tiga atau
empat buah anjungan pengeboran bisa lebih, dari 5 poundsterling per
meter dalarn satu tahun saia. Pada waktu ltu Duncan mengungkapkan
tiga faktor yang dapat mengurangi biaya secara bermakna, yaitu:
(a) Pengembangan coated blasting grit yang mengendapkan
lapisan lapisan primer sementara proses blasting terus
berlangsung dan karena itu pekerjaan tidak terhenti meski
dalarn kondisi basah.
(b) Pengembangan lapisan akhir yang bisa lekas mengering, yang
bisa digunakan meski temperatur lingkungan sedang rendah.
(c) Pengernbangan lapisan yang dapat dipakaikan secara tebal
dalam satu kali pelapisan.
Dalarn hal ini lebih baik bila orang membayar dua atau tiga kali
lebih banyak untuk cat dasar dalarn menghadapi baja yang basah dan
kelernbaban relatif yang tinggi selar--- pekerjaan berlangsung.
Pelapisan dengan plastikPelapisan termoplastik dan elastromer sering diakukan terhadap
logam yang relatif murah untuk memadukan sifat-sifat mekanik logam
tersebut dengan sifat plastik yang anti korosi. Teknik pelapisan plastik
yang telah dikembangkan hingga saat ini telah diterapkan di berbagai
macam lingkungan, misalnya lingkungan asam, lingkungan basa,
lumpura mengalir yang abrasif, terendam terus- menerus dalam air
laut, atau dibagian yang terus-menerus dihempas gelombang laut,
Korosi – Husada Prima Yogyakarta
6 - 25
misalnya haluan kapal dan kaki-kaki anjungan pantai. Sebagian ada
yang mampu bertahan pada temperatur kerja hingga 2500C secara
terus-menerus. Bahan ini sering digunakan sebagai pelapis bagian
dalam tangki untuk menyimpan dan mengangkut asam, pelapis
sringan pengisian pembangkit listrik, palapis landasan helicopter di
anjungan-anungan lepas pantai, pelapis kotak dan pipa air untuk
kondenser dan sebagainya. Dalam beberapa kasus, kegagalan yang
dialami oleh logam yang dilindungi berkangsung cepat dan
menimbulkan bencana, misalnya bila itu terjadipd tangki yang memuat
asam. Sesungguhnya, keterpaduan lapisan serta kelekatannya
dengan logam yang dilindungi luar biasa penting. Karena itu pelapisan
logam dengan bahan ini seyogyanya dilaksanakan di bawah
pengawasan tenaga ahli.
Banyak bahan jenis ini yang dapat dibuat setebal 10 mm atau
lebih dalam sekali pelapisan, walaupun sifa-sifat lapisan itu sendiri
sering membatasi ketebalan yang dikehendaki. Bagaimanapun, dalam
semua kasus benda-benda yang akan diberiperlakuan demikian harus
dibersihkan dengan baik, dibebaskan dari produk-produk korosi, dan
betul-betul dipersiapkan untuk menerima bahan pelapis atau proses
yang hendak digunakan. Sebuah lapisan cat dasar atau bahan pelekat
mungkin diperlukan untuk menjamin kelekatan yang baik antara
lapisan akhir dengan logam. Beberapa jenis plastik dapat melepaskan
bahan –bahan mudah menguap dalam masa pelayanan akibat panas
atau radiasi ultra-ungu, yang dapat menyerang permukaan logam.
Sebagai contoh, PVC melepaskan gas hidrogen klorida, sedangkan
nilon melepaskan asam asetat.
Plastik disalutkan pada logam dengan sejumlah cara :
(a) Pencelupan. Komponen yang sudah dipanaskan dicelupkan ke
sebuah wadah berisi bubuk bahan pelapis yang sangat halus.
Bubuk itu menempel ke permukaan yang panas. Kemudian
Korosi – Husada Prima Yogyakarta
6 - 26
komponen tadi dipanaskan ke temperatur lebih tinggi untuk
melebur tepung menjadi sebuah lapisan yang lembut. PVC, nilon,
dan politena dilapiskan dengan caraini. Dalam beberapa kasus
proses dilakukan dalam ruang hampa udara guna menghindari
terperangkapnya udara dalam lapisan. Bagian yang tidak akan
dilapisi tentu saja harus ditutup dengan bahan khusus.
(b) Penyemprotan. Metode pelapisan ini lebih memakan tenaga,
tetapi dapat diterapkan pada komponen atau struktur yang terlalu
besar untuk metode pencelupan. Di pihak lain, cara ini sangat
mudah bila kita hanya akan melapisi bagia-bagian tertentu saja.
Teknik-teknik penyemprotan ini meliputi, penyemprotan tanpa
udara (airless spraying), penyemprotan elektrostatik, dan
penyemportan panas (flame sprying). Pada penyemprotan
elektrostatik, listrik tegangan tinggi digunakan untuk membuat
tepung plastik bermuatan, sementara komponen sendiri dibumikan
sehingga bubuk yang bermuatan itu melekat erat ke permukaan.
Pada penyemprotan panas, tepung plastik dalam panas alat
penyemprotan mengalami pemanasan. Sesudah penyemprotan
biasanya diperlakukan panas masih diperlukan agar lapisan yang
terbentuk kuat dan rata. Untuk mendapatkan ketebalan yang
didinginkan, pelapisan dengan cara penyemprotan harus
dikerjakan secara bertahap, sehabis setiap pelapisan, plastik
dibiarkan mongering dahulu. Pola penyemprotan pada setiap
pelappisan harus divariasikan untuk menjamin agar seluruh
permukaan terlapis dan setiap lubang kecil yang tersisa akan
tertutup oleh lapisan berikutnya. Peaisan semprot dengan mudah
dapat mencapai ketebalan 10 atau 15 mm, walaupun jika selang
waktu antara ssetiap pelapisan lebih dari 12 jam, kita harus
menggunakan bahan perekat sebagai lapisan antara.
Korosi – Husada Prima Yogyakarta
6 - 27
(c) Pengulasan (baik dengan roller maupun dengan kuas). Banyak
cat sistem kemasan ganda yang dapat digunakan untuk cara
manual ini.
Persaingan dalam industri plastik bahan pelapis sama kerasnya
dengan persaingan dalam industri cat. Karena itu, di pasaran terdapat
bahan-bahan yang sama namun dengan merek dagang berbeda-beda.
Bebrapa dari bahan-bahan dasar itu adalah :
Nilon Yang lebih disukai adalah yang absorbsi airnya rendah. Bahan ini
mudah diwarnai, tidak akan pecah dan memiliki ketahanan yang baik
terhadap minyak dan pelarut. Nilon dapat digunakan pada temperatur
hingga 120oC. Ini membuat bahan ini dapat disterilkan, sehingga
banyak dipakai dalam industri pengolahan makanan. Tebal pelapisan
biasanya sampai 1 mm dan pengerjaannya dengan cara pencelupan
atau penyemprotan. Kelekatannya apabila dipakaikan pada baja dan
alumunium baik, tetapi harus diberi laipsan antara yang adhesif bila
dipakaikan pada paduan tembaga.
Polietilena (politena)Bahan pelapis ini dipakaikan entah dengan pencelupan atau
penyemprotan, tetapi lapisan itu dibuat tipis saja. Dalam lingkungan-
lingkungan tertentu bahan ini cenderung mengalami perekatan korosi-
tegangan, misalnya, di lingkungan berupa deterjan tertentu, alkohol
dan silicon. Penggunaannya untuk melapisi barang-barang rumah
tangga, untuk pipa, tanki bahan kimia, dan rak.
Polivinil klorida (PVC) Bahan pelapis ini yang paling mumenguap, dengan sifat-sifat yang
bergantung sekali pada kandungan bahan plasticier menurut kondisi-
Korosi – Husada Prima Yogyakarta
6 - 28
kondisi pelayanan yang berbeda-beda. Agar melekat lebih erat dengan
logam diberi lapisan bahan perekat atau cat dasar dahulu.
6.2. Inhibitor Dengan ChemicalKorosi baja karbon yang terjadi dalam larutan asam sulfat,
khususnya pada proses pickling dan plant cleaning menimbulkan dua
kerugian utama berkaitan dengan menurunnya kualitas bahan baja
karbon. Pertama, kelarutan logam besi yang lebih tinggi dari kelarutan
senyawa besi oksida atau senyawa-senyawa oksida lainnya yang
berakibat penurunan dimensi dan kekuatan bahan baja. Kedua, gas
hydrogen yang terbentuk pada proses korosi, yaitu atom hydrogen
yang terbentuk dari reaksi antara ion hydrogen yang ada dalam larutan
asam sulfat dengan electron dari penguraian atom Fe, dapat
teradsorbsi dan menetrasi logam baja membentuk ikatan dengan Fe
maupun membentuk gas hydrogen di dalam logam baja. Penetrasi
atom hydrogen ini memungkinkan terjadinya bahaya hydrogen,
diantaranya perapuhan hidrogen, pelepuhan hidrogen, pemicu korosi
retak tegang, dan kemungkinan adanya sulfide stress cracking
(Harsisto, 1996).
Untuk mengatasi kerugian-kerugian yang terjadi karena korosi,
maka yang harus dilakukan aalah mencegah atau mengendalikan
korosi tersebut. Namun berdasarkan teori, korosi tidak mungkin
sepenuhnya dapat dicegah karena merupakan proses alamiah bahwa
semua bahan akan kembali ke sifat asalnya dari tanah kembali ke
tanah, berasal dari bijih besi kembali jadi oksida besi. Walaupun
demikian pengendalian korosi harus tetap dilakukan, karena dilihat dari
segi ekonomi, kesehatan, artistic dan keamanan merupakan hal yang
tidak mungkin ditinggalkan. Jika pengendalian korosi ini dapat
dilakukan dengan baik, maka akan dicapai nilai ekonomisnya seperti
yang dilukiskan pada Gambar 2.4 (Supardi, 1997).
Korosi – Husada Prima Yogyakarta
6 - 29
Gambar 6.5. Korosi Logam dengan pengendalian dan tanpa
pengendalian
5. Pengendalian Korosi dengan InhibitorPengendalian korosi logam dapat dilakukan dengan beberapa
cara diantaranya : pemilihan bahan, pemberian lapis lindung, proteksi
katodik dan anodik serta pengendalian lingkungan supaya tidak korosif
dengan menggunakan inhibitor anti korosi. Inhibitor korosi biasanya
digunakan pada pengendalian korosi logam yang berada pada media
korosif berupa larutan asam.
Fontana (1987) dan Trethewey (1991) mengemukakan bahwa
inhibitor korosi adalah senyawa/zat kimia yang bila ditambahkan dalam
jumlah yang relatif sedikit ke dalam sistem logam-media elektrolit akan
menurunkan laju korosi logam.
Inhibitor korosi diklasifikasikan menjadi empat jenis, yaitu inhibitor
anodik, inhibitor katodik, inhibitor campuran dan inhibitor teradsorbsi.
Inhibitor yang sering digunakan untuk mengendalikan korosi logam
dalam larutan asam adalah senyawa-senyawa organik yang
mengandung gugus S dan N seperti hexamethylene tetraminine
(C6H12N4), thiourea [(NH2) 2CS] dan lain-lain, (Sudjono, 1996). Fungsi
inhibitor organik dalam pengendalian korosi logam dalam larutan asam
melalui pembentukan suatu lapisan teradsorbsi pada seluruh
permukaan logam yang diproteksi.
Lapisan film teradsorbsi yang terbentuk secara merata pada
seluruh permukaan logam menutupi daerah anoda dan katoda,
shingga akan menghambat secara stimultan reaksi pembebasan ion H
(reaksi 2) dan pelarutan ion logam besi Fe2+ (reaksi 1). Oleh karena itu
Korosi – Husada Prima Yogyakarta
6 - 30
penambahan potensial korosi logam baja, tetapi laju korosinya dapat
diturunkan cukup besar (lihat Gambar 6.7).
Gambar 6.7. Diagram polarisasi untuk logam baja dalam lingkungan asam dengan dan tanpa inhibitor organik. Dikutip dari Herbert, H. Uhlig, (Sudjono dan Suroso, Hartai, 1996)
Terbentuknya lapisan film pelindung tersebut karena adanya
ikatan adsorbsi kimia antara logam Fe dengan atom atau molekul
inhibitor. Menurut Hayakawa (dikutip oleh Harsisto, 1996), atom atau
molekul inhibitor hexamethylene tetramine apabila ditambahkan dalam
larutan asam sulfat akan mengalami reaksi :
selanjutnya senyawa C6H10N3 – NH2 membentuk ikatan kovalen
koordinat dengan permukaan logam dan dapat ditulis seperti ikatan di
bawah ini :
C6H10N3-NH2 + Fe C6H10N3-NH2-FE
Berdasarkan uraian dan Gambar6.7 di atas dapat ditarik
kesimpulan bahwa mekanisme pencegahan korosi logam baja dalam
media korosif larutan asam sulfat dengan inhibitor organik teradsorbsi
hexametyylene tetramine adalah dengan terbentuknya lapisan film
oksida yang menempel diseluruh permukaan baja, sehingga
menghalangi kontak langsung dengan media elektrolit, dengan
demikian proses korosi dapat dihentikan atua dikurangi dalam
persentase yang besar.
Besarnya efisiensi inhibitor mengendalikan laju korosi oleh
Fontana (1987) dinyatakan dengan rumus sebagai berikut :
Korosi – Husada Prima Yogyakarta
6 - 31
Keterangan :
E : efisiensi inhibitor
CRO : laju korosi logam tanpa inhibitor
CRi : laju korosi dengan inhibitor
6.3 CATHODIC PROTECTION & ANADIC PROTECTION
Bagi mereka yang tidak terlalu berminat terhadap korosi, konsep
penggunaan teknik listrik untuk mengendalikan korosi mungkin sama tidak
menarlknya dengan membangun struktur baja paling besar di dunia dan
memasukkannya tanpa dicat ke dalam laut. Mereka baru terkejut sesudah
menvadarl bahwa keduanya bukan khavalan semata. Sesungguhnya,
pekerjaan yang kedua baru dapat dilaksanakan berkat penernuan vang
pertama. Prinsip-prinsip dan aplikasi-aplikasi yang diterapkan di hampir
seluruh bab ini adalah proteksi katodik, suatu sebutan yang telah men)adi
jelas dengan sendirinya. Metode pengendalian korosi yang penting dan
telah digunakan secara luas ini dapat dibagi dua: metode anoda tumbal
(sacrificial anode), yang prinsip utarnanya adalah korosi dwilogam; dan
metode arus terpasang (impressed current), proses yang dikendalikan
secara elektrik. Baru-bar-u ini, sebuah teknik elektrik serupa vang disebut
proteksi anodik telah dikembaDgkan untuk beberapa kombinasi
logam/elektrolit.
Dasar TeoriSejauh ini penerapan teknik elektrik yang paling penting adalah
pengendalian korosi pada baja. Lambung kapal yang terbuat dari baja,
anjungan pengeboran lepas pantai dan pipa-pipa minyak serta gas bawah
laut, semua dilindungi terhadap serangan korosi di salah satu lingkungan
Korosi – Husada Prima Yogyakarta
6 - 32
alami yang paling agresif itu dengan menggUnakan metode-metode yang
akan diuraikan dalam bab ini. Selain itu, baja pada bagian dalarn struktur
baja, dan bejana-bejana untuk menangani bahan-bahan kimia yang
sangat korosif, juga telah dilindungi dengan cara ini.
Kecuali dalam Sub bab proteksi anodic, yang disediakan untuk
pembahasan proteksi anodik, bab ini hanya membicarakan proteksi untuk
baja karbon. Sekarang kita mulai dengan memperhatikan diagram E/pH
untuk besi dalam air.' Gambar 6.7 memperlihatkan daerah-daerah
termodinamik yang mantap untuk kondisi-kondisi lingkungan yang
berbeda
Gambar 6.7 Diagram E/pH untuk besi dalam air.
Potensial korosi bebas, Ekoo untuk besi dalam air yang teraerasi
berada dalarn rentang -600 hingga -700 rnV SSC pada pH sarna dengan
7. Potensial ini dinyatakan dengan titik 0 dalarn garnbar. Untuk kondisi air
laut, perubahan yang paling tarnpak darl garnbar di atas adalah tidak
adanya pasivasi di bawah pH sarna dengan 5. Ini sangat tidak relevan
dengan kondisi air laut alarni yang mempunyai pH antara 8,2 dan 8,5.
Karena itu titik 0 digeser ke harga pH y-ang scsua~, tetapi rent-ang harga-
harga Ek., sendiri tetap sarna. Entah berada dalam lingkungan yang
mengandung klonida atau tidak, titik 0 selalu berada dalam zona korosi
dan besi akan berkarat dengan cepat jika pernasokan oksigen selalu
cukup. Sekarang coba kita perhatikan empat cara berbeda yang
mempengar-uhl kesetimbangan. termodinarnik di titik 0.
Cara
(a) Pengurangan pH: dalam hal ini larutan dibuat lebih asarn. Dari
Garnbar 16.1 tersirat bahwa spesimen tetap berada dalarn zona
korosi pada sernua harga pH <7, yakni zona ketika ion-ion besi
Korosi – Husada Prima Yogyakarta
6 - 33
yang dapat larut merupakan unsur paling mantap. Laju korosi
meningkat bila pH turun.
Cara
(b) Peruingkatan pH: peningkatan sedikit saja ternyata mernindahkan
besi ke daerah pernasifan, karena unsur paling mantap di sini
adalah besi hidroksida (atau oksida terhidrasi) yang tidak dapat
larut. Kalau bahan itu dibiarkan melapisi besi, kita tentu
mengharapkan berkuAngnya laju korosi karena selaput itu akan
mernisahkan besi dari lingkungan yang korosif. Bagairnanapun, kita
tidak dapat mengandaikan bahwa selaput yang tidak dapat larut
sepervi itu aka-1 selalu berperilaku sebagai pelindung. Kalau
selaput itu tidak homogen, tidak konduktif, dan kedap air, atau )'Ika
selaput itu rusak akibat allran elektrolit pada permukaanhya, atau
akibat kegiatan mekanik, korosi ak*an berlanjut. Memang, la)u
korosi akan makin cepat bila clacrah anoda yang tersingkap makin
kecil. Dalam kondisi demikian, korosi sumuranlah yang paling
cenderung terjadi.
cara
(c) Pemberian potensial lebih negatif: Kondisi logam akan pindah ke
zona kekebalan. Ingat bahwa perbeclaan antara zona korosi dan
zona kekebalan semata-mata hanya berpijak pada definisi; dengan
kata lain, yang menjadi batas antara kedua zona itu adalah
keadaan dengan konsentrasi besi dalam kesetimbangan, yaitu 10-'
M. Dari Gambar 6.7, keadaan ini terjadi pada potensial kurang dari
-800 mV SSC pada pH 7. Meskipun logam berada di daerah
kekebalan sesual dengan definisi kita, reaksi korosi masih bisa
berlangsung. Bagaimana reaksireaksl anodik dan katodik bervarlasi
terhadap potensial. Semakin negatif potensial, semakin lambat
reaksi anodik, seballknya reaksi katodik justru semakin cepat:
akibatnya logam menjadi lebih katodik. Inilah prinsip proteksi
katodik pada logam.
Korosi – Husada Prima Yogyakarta
6 - 34
Cara
(d) Potensial dibuat lebih positif: logam sekali lagi dibawa ke daerah
pasif yaitu kondisi di mana laju korosi mempunyal peluang untuk
berkurang akibat pernbentukan selaput antara logam clan elektrolit.
Walaupun orang pernah mengatakan bahwa besi sukar dipasifkan,
cara ini telah digunakan secara efektif untuk kombinasi-kombinasi
ba)a/elektrolit tertentu, sebagaimana halnya untuk kombinasi-
kombinasi elektrolit dan logam-logam lain. Carra ini clikenal
sebagal proteksi anodik (11hat Sub bab 16.6).
Dalam contoh di atas kita telah menernukan bahwa cara-cara (b),
(c), dan (d) merupakan tiga cara perlindungan terhadap korosi yang
bersifat teoretis. Kalau cara (b) yang dipilih, elektrolitnya sendiri sering
berada di luar kernampuan pengendalian perekayasa atau pakar korosi
yang bertugas. Pada anjungan minyak lepas pantai, misaInya, tidak ada
orang yang sanggup mengubah pH air laut. Demikian pula, perekayasa
proses tidak dapat mengubah komposisi produk yang ingin dibuatnya
tetapi yang telah menyebabkan wadah dan pipa-pipa mengalami korosi.
Adakalanya, inhibitor tertentu dapat ditambahkan ke dalam elektrolit, clan .
Bagaimanapun, seringkah para perekayasa harus mempertimbangkan
metode-metode lain bila struktur yang harus dilindungi mahal. Cara (c)
dan (d) mer-upakan dasar pengendahan korosi melalui proteksi katodik
dan anodik.
Gambar 6.8 didasarkan pada hasil penelitian LaQue 2 clan secara
skernatik memperlihatkan variasi potensial katodik terhadap kerapatan
arus untuk baj a karbon dalam air laut. Gambar Itu juga memperlihatkan
pengaruh per-ubahan-perubahan potensial dan arus terhadap laju korosi,
yang diukur menurut berat yang hilang. LaQue menemukan korelasi yang
baik antara kurva laju korosi/kerapatan atus dengan kurva
Korosi – Husada Prima Yogyakarta
6 - 35
potensial/kerapatan arus. Sekarang perhatikan bagaimana informasi ini
dapat kita manfaatkan.
Garnbar 6.8 Diagram skematik tentang varlasi potensial katodik terhadap kerapatan arus unruk
baja dalam air laut, dan hubungannya dengan laju korosi yang diukur dari berat yang hilang.
(Diadaptasi dari data oleh LaQue2)
Gambar 6.8 memperlihatkan kepada kita bahwa korosi yang dialami oleh
logam semakin sedikit bila potensial dibuat lebih negatif. Ini hampir tidak
mengejutkan, karena logam yang dalam sel korosi basah berfungsi
sebagai katoda umumnya t1dak mengalami korosi. Anoda-anoda lokal
yang sangat kecil bisa saja berada pada perniukaan logam (penjelasan
tentang ini telah diberikan dalam bab-bab lain), dan baru setelah reaksi
anoda selesai seluruhnya korosi akan berhenti. Perancang sebuah sistem
proteksi katodik biasanya inulai dengan menetapkan laju korosi
maksinium yang dapat diterima, rp, dan menggunakan grafik seperd
Gambar 16.2 untuk mendapatkan harga kerapatan arus, 1p, yang akan
menghasilkan lalu korosi seperti yang dikehendaki. Selanjutnya kita juga
akan mendapatkan harga potensial proteksi, Ep. Potensial proteksi
sesungguhnya yang digunakan dalam sistem proteksi katodik bergantung
pada penerapan bersangkutan 3 ; pembahasan lebih lengkap tentang ini
akan diberikan dalam sub bab menclatang. Dari Gambar 16.1, kita telah
mellhat bahwa potensial proteksi itu mungkin lebih negatif dari - 800 mV
SCC, dan banyak perancang yang memilih harga -850 mV SCC. Dalam
banyak kasus, penullhan potensial yang dibutuhkan untuk mendapatkan
proteksi yang memadai telah diperoleh dengan cara coba-coba (trial and
Korosi – Husada Prima Yogyakarta
6 - 36
error), dan dalam hal ini ketidakpastian tetap ada. Sebagai aturan unium,
rentang potensial untuk proteksi itu adalah antara -800 hingga -900 mV
SCC.
Contoh berikut memperlihatkan cara menghitung laju korosi yang
d1harapkan .untuk mendapatkan potensial-potensial katodik terapan yang
berbeda.
Laju korosi pada polari-sn~-,i katodik tertentu dinyatakan dengan
persamaan:
I = io. eksp ( zFIR T)
dengan pengandaian bahwa = 0,5 (lihat Sub bab 4.7), z = 2 (untuk
besi), F = 96,494 C mol-1, R = 8,3142 j mol-1 K-' dan T = 283 K (temperatur
air laut, Yang sama dengan 100C). Untuk polarlsasl sebesar -200 mV, kita
mendapatkan:
i = io . eksp
= io. eksp (-8,20)
=0,00027 l'o
jadi, jlka kita mengandalkan potensial korosi bebas untuk baja
dalarn air laut adalah -650 mV SSC, laju korosi pada -850 mV SSC akan
berkurang hingga 0,03 persen darl laju apabila baj'a tidak dilindungi. Pada
-750 mV SCC, la)'u itu berkurang menjadi hanya 2 persen darl la)'u pada
potensial korosi bebas. Agar dapat melaksanakan cara proteksi demikian,
kita harus membuat sistein listrik seperti vang diperlihatkan berupa
diagram dalam Gambar 6.9. Komponen-~ komponen yang tampak di situ.
Sistem pengendali di sim pada dasarnya adalah sebuah potenslostat;
tetapi pirand im dilengkapi dengan piranti kompensasi otomatis; peran unit
pengontrol itu akan. sernakin jelas bila kita telah menginjak pokok
bahasan mendatang
Korosi – Husada Prima Yogyakarta
6 - 37
Gambar 6.9 Prinsip proteksi katoclik arus terpasang menggunakan potensiostat
Unit pengendali disetel dengan arus terpasang, lp, sedemikian
sehingga untuk luas permukaan basah tertentu, A, kerapatan arus adalah
IpIA = ip, dan potensial proteksi yang dipilih, bila diukur pada permukaan
logam, misainya adalah -850 mV SSC. Dengan pengandaian bahwa
sistem tidak mengalami perubahan lagi, pennukaan logam bersangkutan
akan terlindung terhadap korosi.
Pertanyaan: Potensial yang lebih negatif dan -850 mV SSC menghasilkan
kehilangan logam yang semakin kecil. Mengapa tidak menggunakan
potensial -1000 mV SSC, atau lebih rendah?
Ada dua alasan mengapa penggunaan potensial-potensial yang
lebih negatif. bukanlah gagasaii yang bmik. Pelepasan gas hidrogen, yang
terj,-O; pada potensial. yang lebih negatif darl itu, sering menimbulkan
kerusakan dalam bentuk lain, khususnya perapuhan hidrogen (lihat Bab
10). DI samping itu, at-us besar akibat potensial lebih negatif tersebut
menyebabkan tingginya konsentrasi-konsentrasi lokal ion hidroksil yang
sering merusak lapisan-lapisan penghalang seperti cat, misalnya, bila ada.
Potensial - 850 mV adalah harga yang terbalk karen~ memberikan
perlindungan yang efisien, sambil mengurangi kemungkinan terladinya
bentuk perusakan lain.
Sistem proteksl katodik yang diterangkan di atas juga
menguntungkan; karena dengan unit pengendali yang tepat, sistern
tersebut mampu mengatur sendiri sebagaimana ditunjukkan dalam
contoh-contoh mendatang.
Korosi – Husada Prima Yogyakarta
6 - 38
jika permukaan logam dilindungi dengan cat atau bahan pelapis
lain, arus yang teramati akan jauh lebih rendah, tetapi kerapatan arus
untuk melindungi bagianbagian logam yang terbuka akan tetap sama.
Sekarang perhatikan apa yang terjadi bila lapisan pelindung itu rusak,
yang menyebabkan bertambahnya luas permukaan efektif. Kalau unit
pengendall terus memasok arus sebesar arus terpasang, IP, maka
kerapatan arus akan sangat menurun. Gambar 16.2 memperlihatkan
bahwa ini akan mengakibatkan perubahan potensial kemball ke potensial
korosi bebas, yang tentu saja disertal meningkatnya laju korosi. Dalam
sistern proteksi katodik arus terpasang, instrumen mempunyai sebuah
rangkaian kompensasi otomatis yang selalu mengindera dimulainya suatu
perubahan potensial dan segera mengatasinya agar potensial tetap
berada pada harga yang telah ditentukan, EP. Untuk melakukan ini, unit
pengendall harus mempertahankan kerapatan arus, ip, dan karena itu
harus memperbesar arus terpasang.
Efek kebalikannya sama penting. Kalau luas permukaan efektif
berkurang, ada kecenderungan bahwa kerapatan arus akan naik, dan
potensial menjadi semakin negatif. Sebagaimana disebutkan di atas, ini
pun tidak diinginkan. Dengan mengindera potensial permukaan logam
secara terus-menerus, unit pengendall mampu mempertahankan potensial
konstan yang dibutuhkan untuk sistern proteksi dan membuat arus
terpasang menjadi lebih kecil. Instrumen untuk menj'aga agar potensial.
yang diterapkan tetap konstan disebut potensiostat. Penting sekall
dipahami bahwa besar arus sangat bervariasi terhadap waktu; karena itu
rangkaian Iistrik harus mampu menghadapi perubahan-perubahan
tersebut.
Ingat juga (dengan bantuan Gambar 6.8) bahwa dalam rangka
menjaga agar laju korosi tetap di bawah harga maksimum yang dapat
diterima, rp, kerapatan arus yang sama, IP, dibutuhkan untuk melindungi
baja, baik apabila baja itu d'lap,*s' i cat maupun tidak. Yang menjadi
Korosi – Husada Prima Yogyakarta
6 - 39
masalah adalah luas permukaan baja yang terbuka tidak dapat diketahui
dengan tepat. Dalam Bab 14 kita melihat bahwa lapisan cat tidak selalu
sempurna; biasanya ada cacat berupa lubang-lubang kecil (bolidays) atau
luka-luka goresan yang memungkinkan masuknya elektrolit. Logam
telanjang, apabila terendam dalam air laut akan tertutup oleh tumbuhan
atau hewan laut dan, seperti yang akan kita lihat di 6awah, akan terlapisi
selaput yang mengandung kapur bila diproteksi secara katodik. Efek-efek
ini mengandung ard bahwa kerapatan arus tidak dapat ditentukan dengan
tepat. Manfaat besar dari pernberian potensial tertentu menggunakan
sistern seperti yang dijelaskan dalam Gambar 6.9 adalah bahwa arus
berubah-ubah sampai elektroda acuan mengindera bahwa struktur ber--da
dalam potensial yang dikehendaki. Dengan cara ini, kerapatan arus yang
diperlukan untuk perlindungan bisa diperoleh tanpa harga luas permukaan
yang teliti, dan tidak pedui pada ada atau tidaknya selaput di permukaan
itu. Apabila kerapatan arus disebut. sebut dalam pembahasan mendatang,
perlu d1ingat bahwa kita tidak mengetahu, dengan tepat luas permukaan
logam yang berhadapan langsung dengan elektrolit.
16.2 Proteksi Katodik: Metode Anoda TumbalProteksi katodik dapat diselenggarakan melalul dua cara:
(a) metode anoda tumbal (sacrificial anode method);
(b) metode at-us terpasang (impressed, current method).
Sub bab ini membahas metode anoda tumbal, karena itu berkaitan
dengan pengetahuan vang diperbincangkan dalam Bab korosi galvanik,
serta dasar-dasar teorl dalam Bab korosi larutan. Barangkali, yang paling
sederhana untuk menjelaskan cara kerja proteksi katodik dengan anoda
tumbal adalah menggunakan konsep tentang sel korosi basah, . Demikian
juga kaidah umum yang telah disusun dafarn Sub bab korosi larutan:
yakni bahwa dalam suatu. sel, anodalah yang terkorosi. Sedangkan yang
Korosi – Husada Prima Yogyakarta
6 - 40
tidak terkorosi adalah katoda. Apabfla kita dihadapkan pada masalah
pencegahan korosi terhadap sebuah struktur logam yang menggunakan
konsep ini, tampaknya pemecahan masalah tersebut sederhana sekall.
Yaltu, J'lka kita mengatur agar struktur tersebut bertindak sebagal katoda
dalam suatu sel korosi, struktur tidak akan mengalami korosi. Meskipun
demikian, kadang-kadang katoda bisa saja rusak bila kerapatan arus
terlalu besar. Biasanva, kerapatan arus yang terlalu besar menimbulkan
kerusakan pada lapisan cat; tetapi perapuhan logam oleh h1drogen juga
menjadi mungkin bila potensial cukup negatif .
Kita bisa memanfaatkan pengetahuan tentang deret galvanik' untuk
memilih suatu bahan, yang bila digandenekan dengan logain yang ingin
kita lindungi, akan menjadi anoda. Karena bahan yang paling sering
membutuhkan perlindungan adalah besi dan baia, dengan segera kita
dapat melihat dari deret galvanik bahwa sernua logarn yang potenslalnya
lebih aktif dibanding besi, menurut teori, dapat digunakan. Dalam praktek,
upaya untuk melindungi besi dengan menggandengkannya dengan
natnium adalah sesuatu yang mustahil, sebagai contoh: natrium bereaksi
begitu cepatnya sehingga mengeluarkan ledakan ketika bertemu dengan
air. Natrium memang akan melindungi besi, tetapi hanya sesaat sehingga
tidak ada gunanya. Oleh karena itu orang perlu mencari logarn anodik lain
yang terkorosi lebih lambat daripada natnium. Logam-logam seperti seng,
magnesium, dan aluminium cocok untuk tugas tersebut sehingga banyak
dipakai. Maka darl itu, untuk melindungi sebuah struktur dari baja, seorang
perekayasa akan menyisipkan potongan-potongan yang pada bagian
yang ticlak mempengaruhi kekuatan struktur. Seng akan terkorosi lebih
dahulu sementara besi sendirl belum terganggu.
Korosi – Husada Prima Yogyakarta
6 - 41
Hampir. Akan tetapi tentu sala satu kilogram seng untuk sebuah
anjungan pengeboran lepas pantal tidak akan memberikan dampak yang
nyata dalam upaya mengurangi korosi secara menyeluruh. Kita perlu
memperhitungkan luas relatif anoda dan katoda. Jlka seng dan besi sama
luasnya, efek yang terjadi akan nyata. Bagaimanapun, ada saatnya ketika
seng telah terkorosi seluruhnya ternyata- besi terkorosi sekall lagi. jadl k4a
juga perlu memperhitungkan lalu korosi seng agar dapat memprakirakan
kapan periggantian harus dilakukan. Begitu Pula, kerapatan arus keluaran
akibat korosi seng pada setiap saat harus cukup untuk menghambat
korosi terhadap besi. Anoda tumbal antara lain diukur berclasarkan
kapasitas-nya, suatu besaran yang menyatakan banyaknya arnperejam
yang dapat dipasok olel-I setiap kilogram bahan. Parameter lain juga
dapat ditentukan, seperti keluaran arus per satuan luas permukaan
terbuka, yang)uga disebut laj*u pengausan (wastage) yang menyatakan
laju hilangnya logam balk dalam satuan volume maupun satuan massa.
Sebuah faktor lain yang berpengaruh terhadap penggunaan anoda
tumbal adalah efek throwing power. Istilah tbrowing power digunakan
untuk menerangkan efek proteksi sehubungan dengan)arak darl anoda ke
logam yang dilindungi. jlka)arak itu besar, sebagian potensial digunakan
untuk mengatasi hambatan elektrolit. Metode yang digunakan untuk
menetapkan posisi anoda di sebuah struktur baja tidak dapat diterangkan
di sini. Kebanyakan perancang mengandalkan pengalaman mereka di
bidang ini dan seringkali faktor sem lebih berperan ketimbang faktor
teknik. Bagaimanapun, perhitungan-perhitungan yang melibatkan gradien
medan potensial hanya dimungkinkan bila struktur sederhana dan dapat
dijadikan dasar ilmiah untuk penentuan lokasi anoda dengan tujuan
mengusahakan agar medan potensial seragam di seluruh struktur.
. Potensial katoda tembaga menjadi semakin negatif ketika arus
mengalir, sementara potensial seng menjadi semakin positif. Potensial
kedua logam itu mengarah ke potensial korosi, Ek.r, yakni potensial
ketika, hambatan dalam, sel dapat diabaikan dan ar-us pembatas
Korosi – Husada Prima Yogyakarta
6 - 42
terlampaui. Untuk mendapatkan harga Ekor yang dimaksudkan ini, luas
kedua elektroda harus sama. Dalam praktek, variasi perbandingan antara
luas-luas elektroda ternyata mengubah-ubah harga Ekor- Ini. Kalau nisbah
katoda/anoda besar, perlinclungan yang dihasilkan kemungkinan ticlak
mernuaskan karena katoda tidak cukup terpolarisasi dari potensial, korosl
bebasnya. Ingat bahwa reaksi anodik masih terjadi bila potensial lebih
negatif dari potensial korosi bebas, dan dengan alasan inilah orang
biasanya menetapkan potensial korosi; yaitu potensial paling negatif yang
dibutuhkan guna mencapai tingkat proteksi yang mernuaskan. Untuk baja
dalam air laut yang teraerasi, potensial. ini ditetapkan sekitar - 800 MV
SSC. 3 Bahan untuk anoda yang banyak dan jenisnya tepat bila
didistribusikan secara nierata di seluruh struktur akan memungkinkan
polarlsasi katodlknya mencapal potenslal lebl",I negatif daripada itu.
Anoda-anoda yang d1hubungkan ke struktur dengan tuJuan
mengefektifkan perlinclungan terhadap korosi dengan cara ini disebut
anoda-anoda turnbal (sacrifia*al anodes). Karena proteksi ini bergantung
pada efek galvanik, perlu sekall mengusahakan agar anoda-anoda
mempunyal kontak listrik yang balk dengan struktur vang dilindungi.
Anoda-anoda biasanya dilaskan ke lanclasan khusus yang terintegrasi ke
dalam struktur pada titik-titik yang telah ditentukan.
Bahan anoda tumbal tradisional untuk baja dalam air laut adalah
seng. Sir Humphrey Davy dalam tahun 1824 melaporkan keberhasilan
penggunaan anoda seng untuk melindungi pelapis tembaga pada kapal
perang. Walaupun anoda tumbal yang cligunakan sebelum masa Perang
Dunia Pertama hanya untuk mencegah korosi pada tabung kondenser
kapal perang. Baru sesudah tahun 1950 teknik itu digunakan pada skala
cukup besar. Sejak itu, sebuah paduan seng yang disebut C-Sentry @,
yang menganclung 0, 1 - 0,5 persen aluminiurn dan 0,025 -0,15 persen
kadmium, telali digunakan secara luas di b1clang inclustri kelautan. 6
Merek dagang darl Impalloy Ltd.
Korosi – Husada Prima Yogyakarta
6 - 43
Perlindungan yang diberikan oleh seng akan luar blasa seandainya
logam itu dapat dilarutkan dengan laju yang kurang-lebih konstan. Sayang
sekall, blasanya yang terjadi tidak demikian. Seng murni yang tersedia di
pasaran, terkorosi di air laut sambil membentuk selapis kulit kedap air
yang sangat membatasi keluaran arusnya. Dari antara bahan-bahan
takmurnian (Impurities): besi, tembaga, dan timbal; yang paling
menimbulkan efek merusak terhadap anoda adalah besi. Kelarutannya
dalam seng sedemikian rendah (< 0,0014 persen) sehingga kalau berlebih
maka kelebihan itu akan berupa partikel-partikel terpisah. Ini, pada
gilirannya, membentuk sel galvanik lokal yang menghasilkan suatu lapisan
seng h1droksida/seng karbonat yang tidak dapat larut, dan tidak
menghantarkan listrik; yang akhirnya menjadikan anoda tidak efektif.
Dalarn hal ini, penambahan aluminiurn menguntungkan, karena
menyebabkan terbentuknya antarlogarn alurniniurn/besi yang lebih ticlak
mulia sehingga mengurangi efek sel-sel korosi lokal. Penambahan
kadmium bekeria dengan cara yang sarna dalarn mengurangi efek yang
mer-ugikan akibat adanya takmurnian timbal.
Dalarn keadaan normal, alurniniurn mengalarni korosi surnuran
dalarn air laut diakibatkan oleh lapisan oksida yang bersifat katodik yang
selalu membungkus logarn itu ketika masih berada di udara bebas. Sifat
tidak dapat dirarnalkan yang climiliki oleh bentuk korosi ini membuat
alurninium murni sangat tidak andal untuk digunakan sebagai,anoda
turnbal. Karena itu, unsur paduan yang ditambahkan adalah yang dapat
mencegah terbentuknya selaput oksida yang merata, melekat erat dan
protektif sehingga kegiatan galvanik terus berlangsung. Dengan tujuan
inilah orang mengembangkan paduan alurniniurn yang mengandung seng
dan air raksa atau seng dan indiurn. Bahan ini mempunyai nisbah daya
fistrik/berat yang jauh lebih besar daripada paduan seng, dan penggunaan
anoda alurniniurn telah mulai menggantikan pengg-unaan seng dalarn
beberapa penerapan, khususnya pada industri lepas pantai.
Korosi – Husada Prima Yogyakarta
6 - 44
Potensial korosi bebas magnesium yang sangat negatif
mengandung arti bahwa logam itu larut agak terlalu cepat dalam air laut.
Dengan demikian, penggunaannya dibatasi hanya untuk melindungi jalur
pipa Yang dikubur dalarn tanah, atau struktur di perairan sekitar muara
Yang hambatannya cukup tinggi untuk membatasi keefektifan paduan-
paduan seng atau aluminium. Upaya perlindungan bagi tankitanki
penyimpan air tawar atau air payau juga merupakan salah satu penerapan
Yang tepat untuk anoda magnesium. Perlu dicatat bahwa magnesium
sangat berbahaya I*ika berada dekat api. Ini tentu saja menjadi pembatas
lain dalam penerapannya.
Walaupun menurut teori potensial korosi"bebas magnesium adalah
-2,12 V SCE, dalam kenyataan harga im adalah sekitar -1,7 V SCE. Ini
tercermin dari efisiensi logam tersebut Yang rendah (50 - 60 persen):
menurut perhitungan arus Yang dihasilkan seharusnya sekitar 2200
Amperejam per kilogram, tetapi dalam kenyataan jarang lebih dari 1200
Amperejam per kilogram. Tentu saja ini buruk bila dibandingkan dengan
paduan seng atau aluminium yang mempunyai efisiensi lebih dari 90
persen. Dari dua paduan magnesium Yang banyak tersedia, salah satu
menganclung 6 persen Al, 3 persen Zn, dan 0,2 persen Mn, sedangkan
lainnya, merupakan paduan hampir murni dengan 1 persen Mn. Keduanya
mer-upakan hasil upaya-meningkatkan efislensi melalui penambahan
unsur paduan, Yang ternyata kurang berhasil. Penyebab unjuk- keria yang
tidak efislen tersebut terlalu rumit bila diterangkan di sini. Tetapi secara
garis besar dapat dijelaskan bahwa hal ini berkaitan dengan perubahan-
perubahan 'konsentrasi anion dan kation dekat permukaan logam, serta
pembentukan gas hidrogen pada katoda-katoda lokal logam. Pembahasan
lengkap tentang anoda tufnbal dan sifat-sifatnya telah dipublikasi oleh
Schreiber.' Tabel 6.2 memnuat tiga macam bahan untuk anoda tumbal
berikut sifat masing-masing.
Korosi – Husada Prima Yogyakarta
6 - 45
Tabel 6.2. Bahan-bahan anoda tumbal dan sifat masing-masing
16.3 Penerapan Prakfis Proteksi Katodik dengan Amoda TumbalPernasangan anoda-anoda tumbal pada struktur-struktur balk di
lingkungan laut maupun yang terkubur dalam tanah telah dipraktekkan
selama puluhan tahun Ln akan terus menjadi metode proteksi korosi yang
sangat penting. Anoda tumbal relatif murah, mudah dipasang, dan, bila
dibandingkan dengan metode arus terpasang, metode ini dapat diterapkan
di tempat-tempat yang tidak dilengkapi catu daya, Keuntungan lainnya
tentu saja adalah tidak diperlukannya peralatan listrik yang mahal dan
tidak a&nya kernungkinan salah arah dalam pengallran arus,
sebagaimana telah dialami oleh kapal HMS Blackwood, Metode anoda
tumbal paling tepat untuk penerapan-penerapan skala kecil, walaupun
telah digunakan secara luas, dengan basil yang sama, pada struktur-
struktur berukuran besar. Meskipun demikian, untuk itu anoda-anoda
harus sering diganti dan, kalau yang dibutuhkan banyak sekall, struktur
harus diberl tegangan ekstra. Pembicaraan lebih lanjut mengenal ini akan
dijumpal di bawah.
Sudah pernah ditunjukkan bahwa kombinasi proteksi katodik
dengan proteksi pelapisan merupakan cara yang paling ekonomis untuk
melindungi struktur baja, Lapisan cat tidak ada yang sempurna; selalu
saja ada cacat pada lapisan itu sehingga sebagian perm-akaan logam
berhadapan langsung dengan lingkungan. Upaya ekstra untuk
mengurangi jumlah cacat seperti itu menyebabkan biaya pengecatan
melambung, apalagi- untuk menghilangkannya sama sekall. Sebaliknya,
biaya proteksi katodik akan menurun bila permukaan logam dilapisi,
karena bahan anoda yang dibutuhkan menjadi sedikit. Secara nalar kita
dapat menentukan suatu titik ketika proteksi katodik yang digabu*ngkan
dengan pelapisan yang balk meskipun tidak sempurna, yang
mencerminkan titik paling ekonomis. Ini diperlihatkan dalam Gambar 6.10.
Korosi – Husada Prima Yogyakarta
6 - 46
Penggunaan anoda tumbal untuk melindungi lambung kapal kini
kurang populer dibanding metode arus terpasang; tetapi masih dijumpai
pada kapal-kapal kecil, karena untuk kasus ini metode arus terpasang
tidak ekonomis. Seng merupakan bahan anoda yang paling umum, dan
orang lebih suka menggabungkannya dengan pelapisan cat . Anoda-
anoda itu dilaskan atau dibautkan ke dinding lambung kapal; seringkali
dalam susunan yang cukup rapat pada bagian buritan, karena bagian
itulah yang paling membutuhkan perlindungan. DI simi, olakan hebat yang
disebabkan olch putaran baling-baling cenderung merusak lapisan
pelindung, dan selanjutnya dinding segera mengalami korosi benturan
(imPingement corrosion). Korosi peronggaan (cavitation corrosXn.) juga
blasa dialami oleh bagian ini. Di samping itu, komponen yang dipasang
pada bagian buritan, seperti baling-baling, misalnya, sering dibuat dari
paduan bukan besi (umumnya paduan tembaga); dan ini b1sa menjadi
katoda yang begitu aktifnya sehingga selain dengan p~engecatan bagian
buritan juga perlu dilindungi dengan cara katodik. Anoda mungkin juga
dipasang pada bagian lunas kapal, serta dalam sistern mesin, yakni pada
bagian-bagian yang menerima masukan air laut.
Gambar 6.10 Perbandingan biaya proteksi katodik dan pelapisan.
Berbagai pembakuan telah dibuat mengenai kerapatan arus yang
diperlukan untuk mefindungi permukaan baja. Sebuah permukaan yang
baru saja dilapisi cat epoksi ter batubara dianggap terlindung dengan baik
bila kerapatan arus yang melalui lubanglub~ng kecil pada lapisan itu
antara 20 dan 30 mA per meter persegi, dibanding permukaan baja
telanjang yang menurut laporan membutuhkan kerapatan arus lebih dari
Korosi – Husada Prima Yogyakarta
6 - 47
100 mA per meter persegi. Para ahli masih ramai berdebat tentang harga
kerapatan. arus yang optimum karena sangat bervariasi dan masing-
masing bergantung pada keganasan lingkungan yang dihadapi.
Ketidakpastian. ini berawal dari sulitnya meramalkan luas permukaan
logam. yang akan berhadapan langsung dengan elektrolit. (Ini telah
dijelaskan pada bagian akhir Sub bab 16.1.) Dalam praktek, sesudah
mengetahui lapisan akhir yang akan diberikan ke permukaan struktur,
seorang perancang harus membuat pengandaian tentang kerapatan arus
yang dibutuhkari untuk melindunginya dan berapa bagian dari permukaan
baja yang akan dibiarkan. telanjang menghadapi air laut. (Banyaknya
cacat pada lapisan cat semakin lama akan semakin bertambah, di pihak
lain, permukaan baja yang telanjang pun mungkin akan terlapisi kerak
atau lapisan penghalang lain sehingga luas permukaan terbuka tidak
sesual lagi dengan pengandalan semula.) Sesudah membuat
pengandaian dan mengetahul arus keiua'ran dari bahan anoda yang akan
digunakannya, la akan menghitung berat bahan yang diperlukan.. Pada
struktur yang bentuk geometrisnya sederhana, penibagian anoda bisa
merata, tetapi pada struktur yang konipleks, penernpatan anoda lebih
rurnit dan sering hanya berdasarkan pengalanian terdahulu, bukan dari
perhitungan ilmiah.
Perawatan secara teratur di galangan kering perlu sekall sehingga
anoda-anoda yang telah termakan dapat digantikan dengan yang baru. Di
Angkatan Laut Inggris, kapal-kapal harus dimasukkan ke galangan setiap
18 bulan hingga dua tahun sekall, dan pada setiap kall perneriksaan orang
akan menernukan bahwa kebanyakan anoda telah termakan. Penggantidn
anoda turnbal secara keseluruhan dengan demikian termasuk prosedur
perawatan yang rutin. Kiranya penting untuk dicatat bahwa dalam
kegiatan-kegiatan semacam itu anoda-anoda sering ikut dicat oleh
pekeriapekerja yang kurang mendapatkan informasi ketika mereka
bertugas mengecat sefuruh farnbung kapal, seperti pada buritau sebuah
Korosi – Husada Prima Yogyakarta
6 - 48
kapal dagang yang tarnpak dalam Gambar 16.5. Ini tentu saja
mengakibatkan anoda-anoda t1dak berfungsi.
Keharusan memasukkan kapal ke galangan yang cukup sering ini
mernbuat sistem anoda turnbal tidak populer di kalangan penillik kapal
karena mereka menginginkan kapal mereka melaut selarna mungkin.
Karena alasan inilah, sistern arus terpasang yang menggunakan anoda
ridak habis (non-consumable anodes) lebih disukai.
Di kawasan Laut Utara, pernanfaatan cadangan surnber daya alarn
yang begitu luar biasa hanya mungkin berkat kemajuan hebat dalarn
bidang rekayasa. Beberapa diantara strukrur-struktur baja yang paling
besar di dunia kini telah dioperasikan
Gambar 6.11 Eksploatasi bahan bakar fossil di Laut Utara. Gambar ini memperlihatkan sebaran
struktur-strukrur besar dan saluran pipa pada tahun 1985. (Sumber: jawaran Hidrografi AL Inggris.)
selarna lebih dan15 hingga 20 tahun di lingkungan yang sangat agresif;
dan teknologi lepas pantai yang semula dimulai di Teluk Meksiko yang
relatif jinak Sekarang telah meluas ke lingkungan-lingkungan lain yang
jauh lebih ganas. Gambar 16.6' menunjukkan betapa hebatnya
pernbangunan dalarn iLatiun 1984 saja. Saat itu sudah sekitar 200 buah
anjungan telah didirikan dengan kedalaman darl 25 hingga lebill dar, 150
meter. Dari semua im, sekitar 90 persen berupa baja telanjang, dengan
Korosi – Husada Prima Yogyakarta
6 - 49
sejumlah besar anoda tumbal dilaskan ke seluruh baglan anjungan yang
terendam. Dalam beberapa kasus, sampal sebanyak 30 persen darl
massa struktur yang terendam adala h bahan anoda seng.
Kebutuhan untuk menemukan sumber bahan bakar fosil pen-ganti
selama M~sj'a kisruh di Timur Tengah pada pertengahan tahun 1970-an,
telah mendesak negaranegara Barat mengembangkan sumber-sumber di
Laut Utara. Teknologi baru ketika itu terpaksa dikembangkan agar
eksploatasi dl kawasan itu dimungkinkan, tetapi metode penanggulangan
terhadap korosi pada struktur-struktur yang sangat mal~l~ itu harus
didasarkan pada sistem-sistem proteksi katodik yang data ilmiahnya justlu
langka. Perancangan sistem proteksi itu sering lebih didasarkan pada
perkiraanperkiraan yang t1dak 11miah. Im berlangsung sampal tahun
1985, terutama dalam U metode arus terpasang, yang membuat para
operator tetap khawatir, dan ini pula yang mungkin menyebabkan
digunakannya bahan anoda seng secara beriebihan, karena menurut
keyakinan mereka overproteksi lebih balk daripada proteksi yang tidak
memadal. Pellknya kondisl lingkungan membuat penentuan data kualitatif
yang andal sulit sekall. Sub bab 16.5 menampilkan beberapa masalall
khas yang pernah dialami sehubungan dengan sistem-sistem arus
terpasang.
Salah sebuah an)ungan paling tua di Laut Utara adalah anjungan
West Sole B yang didirikan darl kedalaman 25 meter pada tahun 1966.
Anjungan ini dilindungi dengan kombinasi pelapisan epoksl ter batubara
dan 20 ton anoda tumbal darl seng; ini tentu saja tidak sepenuhnya seperti
kebanyakan struktur lain di Laut Utara yang tidak diberl cat pelapis, tetapl
hanya darl sinilah data uji paling lama b1sa tersedia. Distribusi anoda-
anoda di seluruh struktur itu; meskipun demikian, serupa dengan pada
struktur yang tidak dilapisi. Dan ini tampak dalam Gambar 16.7.
Dalam sebuah survey terinci mencakup 16 tahun pertama seJak
dioperasikan) FairhursO melaporkan bahwa kerapatan arus rata-rata
selama periode lima tahun pertama sebesar 11 mA per meter persegi
Korosi – Husada Prima Yogyakarta
6 - 50
meningkat menjadl 17 mA per meter ,,,,gI pada sembilan tahun
berikutnya. Anoda-anoda yang dipasang terdirl darl dua bentuk, ada yang
berbentuk balok segi empat, ada pula yang berpenampang segitiga, tetapi
semua memiliki komposisi sama. Kedua bentuk ini ternyata
memperlihatkan laju pengausan sangat berbeda yang belum dapat
dijelaskan. Selarna survey itu, anoda berpenampang segitiga lebih
menipis. Tercatat pula bahwa pengausan yang jauh lebih sedikit darl
perkiraan telah teriadi pada daerah tepat di bawah permukaan air. Salah
satu keuntungan darl pemberian lapisan cat adalah bahwa, meskipun
anoda-anoda segitiga mengalami pengausan yang parah, struktur tetap
dalam kondisi balk dan tidak ada depolarisasi mencolok yang terjadi.
Kesan menyeluruh darl survey itu adalah bahwa sistem proteksi katodik
telah bekerja dengan baik, walaupun &lam cara van, bet-beda dengan
dugaan pada tahapan perancangan. Ini memperjelas betapa suilrnya
mernbuat pencandalan-pengandalan dasar dalam perancangan sistem-
sistem proteksi anoda tumbal.
Pada anjungan West Sole B, parameter-parameter tak dikenal
masih selama dengan perkir-aan perancangnva. Tetapi sepuluh atau dua
puluh tahun lagi keadaan bisa sala berbalik. Kebanyakan sistem yang
sekarang digunakan dirancang dan diterapkan sesudah rancangan dasar
anjungan selesai dirumuskan. (Dalarn hal ini kita mengenal istilah retrofit.)
Bertambahnya luas permukaan struktur akibat adanya moda-anoda serta
pengotoran-pengotoran akibat pertumbuhan organisme laut,
menvebabkan makin besarnya energi tumbuk (impact energy) pada
hempasan gelombang. Tegangan yang dialami oleh anjungan kadang-
kadang lebih besar darl yang diprakirakan oleh perancang.
Gejal alam sendirl ada pula yang meringankan pekerjaan
perancang struktur lepas pantai. Ion-Ion kalsium, magnesium, dan
logam.lain tersedia dalam jumlah besar Uam air laut. Potensial negatif
permukaan baja yang katodik dalam hal ini melepaskan ion-ion hidroksil )
yang menyebabkan pengendapan garam-garam kalsiurn dan magnesium
Korosi – Husada Prima Yogyakarta
6 - 51
yang tidak dapat larut (calcareous deposit). Pembenrukan lapisan yang
melekat erat itu mengurangi kuat arus yang dibutuhkan untuk upaya
perlindungan, dan melindungi permukaan secara ekstensif terhadap
korosi pada setiap, anoda lokal yang ada. Sebuah studi'tentang efek
selaput endapan kapur terhadap peretakan peka-lingkungan telah
menghasilkan kesimpulan yang menggembirakan.'o Para All percaya
bahwa ketika selaput itu terbentuk, retakanretakan yang ada tersurnbat
dan mencegah mekanisme membuka-menutup yang memungkinkan
terjadinya penjalaran retak.
Belakangan ini, orang telah semakin banyak menggunakan anoda
dari paduanya Aminium karena bahan tersebut memiliki nisbah unjuk keria
terhadap berat ferformance to weight ratio) yang lebih baik. Pada tahun -
1982 Wyatt, melaporkan bahwa biaya sistem anoda tumbal aluminiurn
untuk baja telanjang pada anjungan minyak di laut dalarn adalah 3,3 juta
poundsterling, dan ini tidak lebih murah dibanding blaya sistem yang
menggabungkan metode anoda tumbal dengan metode pelapisan.
Meskipun demikian, keuntungan dari pengecatan, dibanding keuntungan
darl pembenrukan selaput kapur pada baja telanjang, belum diketahul
dengan pasti kal, dan unjuk kerja yang telah terbukti untuk yang
belakangan ini lebih disul sekurangnya di Laut Utara.
Saluran pipa pun membutuhkan perlindungan. Saluran pipa baja
yang dikubur dalarn tanah telah berhasil difindungi dengan metode anoda
tumbal selarna bertallui-, tahun. Dalarn hl ini anoda-anoda dikubur pada
selang tertentu di sepanjang ?'alur pipa, darY pada Jarak yang tetap darl
pipa, seperti tampak dalam Gambar 6.11. Metode ink bergantung pada
adanya lintasan konduktif melalul tanah darl anoda,ke pipa. Apabila anoda
terhubung dengan kabel atau kawat ke plpa~, anoda akan melarut; dar,
suatu fluks arus akan terbentuk dan mempolarisasikan pipa sehingga
memillkli potensial seperti dalarn Gambar 6.11 Pentingnya peletakan
anoda secara tepat)*uga tampak dari gambar tersebut, karena jlka jarak
terIalu renggang, polarisasi di titiktitik terjauh darl anoda tidak akan cukup
Korosi – Husada Prima Yogyakarta
6 - 52
untuk memberikan perlindungan. Profil potensial seperti di atas
bergantung sekall pada kondisi tanah; karena itu untuk mendapatkan
unjuk keria yang andal kita harus teliti dan hati-hati, balk dl tahap
perancangan maupun dalarn masa pemantauan selarna pengoperasian.
Cacat pada lapisan pelindung )uga dapat menimbulkan potenslal lokal
yang berada di luar rentang potensial untuk perlindungan. Keadaan
demiklan dapat menyebabkan kebocoran pada pipa serta membuat
proteksi katodik menjadi sla-sla. Reaksi yan, terjadi di permukaan baja
bergantung pada jerils tanah: di tanah asam, reaksi katoda yang lebih
mungkin adalah reduksi ion-Ion hidrogen menjadi gas hidrogen,
sedangkan di tanah yang t1dak asam yang teraerasi dengan baik, reaksi
katoda yang. terjadi adalah reduksi oksigen menjadi ion-ion hidrok-si,
Gambar 6.11. Pelindungan terhadap saluran pipa baja bawah tanah menggunakan
proteksi katodik anoda tumbal.
Dalam praktek, pemantauan potensial saluran pipa sarat dengan
kesulitan. Selama bertahun-tahun, orang hampir selalu membuat
kesalahan serius akibat kurang memperhatikan terjadinya IR drop antara
permukaan yang dilindungi dan elektroda acuan. Saluran pipa yang
tertanam dalam tanah, khususnya, menghadapi masalah ini karena
letaknya yang sukar dicapai. Metode-metode di mana dengan stabbing
electrode kita bisa mengukur potensial sedekat mungkin dengan
permukaan logam, terbukti paling berhasil untuk saluran-saluran pipa di
bawah permukaan laut; walaupun kesulitan tetap tidak terelakkan bila pipa
itu terkubur atau terbungkus dalam beton. Dahulu, pipa bawah tanah
biasanya dibuat lebih tebal darl kebutuhan, tetapi keadaan sekarang
Korosi – Husada Prima Yogyakarta
6 - 53
sungguh berbeda: tekanan zat cair dalam pipa semakin tinggi, tingkat
tegangan juga semakin tinggi, namun dinding pipa harus tipis; ini tentu
saja meningkatkan perlunya pemantauan ketahanan korosi pada saluran
pipa. Selumlah metode lain yang baru sekarang ini telah dikembangkan
untuk saluransaluran pipa bawah tanah. Penjelasan selengkapnva tentang
ini dapat dijumpal dalam salah satu acuan.
Sejak tahun 1970-an penggelaran saluran pipa bala bawah laut
sepanjang 4000 km di Laut Utara (lihat Gambar 16.6) telah dilengkapi
dengan sistern proteksi dengan menggunakan anoda tumbal dari seng
yang dikombinasikan dengan teknik pelapisan. Sampal tahun 1985,
penggunaan paduan aluminium sebagai anoda masih jarang. Perletakan
anoda-anoda untuk saluran pipa bawah laut biasanya berbeda dengan
untuk saluran pipa bawah tanah di daratan. Di dasar laut, anoda-anoda,
yang kebanyakan berbentuk 'gelang' seberat 300 hingga 400 kg, dipasang
sekeliling badan pipa pada selang sekitar 150 m. Saluran pipa itu
sebagian bersandar di dasar laut, sebagian lainnya mungkin terkubur di
bawah permukaan dasar laut, dan berfungsi mengalirkan minyak darl
anjungan ke daratan yang jaraknya bisa ratusan kilometer.
Kecemasan akan terjadinya pencemaran bila ada pipa yang bocor
akibat korosi mewajlbkan perusahaan-perusahaan minyak di Inggris dan
Norwegia mengambil tindakan-tindakan pengamanan. Untuk itu mereka
membentuk tim-tim yang bertugas melaksanakan survey di sepanjang
jalur pipa secara teratur. Backhouse dan Holt" menjelaskan apa saja yang
harus dUakukan dalarn survey tersebut:
(a) Parameter paling penting yang perlu diukur adalah potensial
proteksi katodik lokal di seluruh panjang pipa. Bila potensial baja
berada pada harga -850 mV SSC beratti baja di situ cukup
terlindung, dan ini menunjukkan betapa pentingriya pengukuran
potensial secara teliti. Meskipun demikian, ini tidak sesederhana
yang kita duga. Biasanya kita menjumpai variasi lokal pada anoda-
anoda, f7ange, sambungan-sambungan, dan bagian yang
Korosi – Husada Prima Yogyakarta
6 - 54
pelapisnya cacat. Pengukuran itu hanya bisa teliti bila dilakukan
pada titik-titik di dekat pipa. Variasi-varlasi lokal itu bisa tersamar
atau tertindih oleh variasi-variasi yang berasal dari sumber lain.
Anjungan sendiri menimbulkan pengaruh yang cukup besar
terhadap potensial ketika dlhubungkan dengan pipa. Di dekat
anjungan, bila sambungan.tidak dilengkapi dengan isolator,
potensial pipa rata-rata dapat berubah sekitar 100 - 200 mV dalarn
beberapa kilometer. Variasi-variasi akan timbul juga bila sebuah
pipa yang pelapisannya buruk disambungkan dengan pipa yang
pelapisannya baik, atau bila saluran pipa yang sistern proteksi
tumbalnya buruk d1hubungkan dengan yang sistem. tumbalnva
balk. Banyak metode yang digunakan untuk menentukan potensial
saluran pipa mengandung kesalahan-kesalahan yang cukup besar
sehingga mengurangi manfaat sun-ey.
(b) Pengukuran arus-arus keluaran dan potensial pada anoda-anoda
gelang bukan yang paling penting tetap-I dapat digunakan untuk
memprakirakan urnur anodaanoda itu.
(c) Pengeplotan gradien-gradien medan di sepanjang saluran pipa
memungkinkan kita mengetahul tempat-tempat yang bahan
pelapisnya cacat. Apabila dari pemeriksaan itu sepintas lalu cacat
pada lapisan tampak serius, perlu dimaklumi bahwa anoda tumbal
justru disedlakan untuk maksud tersebut. Sebuah cacat akan
menyebabkan anoda-anoda yang paling dekat termakan dengan
laju lebih cepat, sementara pipa baj a sendiri terlindung.
Pemeriksaan terhadap un)uk kerja proteksi korosi pada saluran
pipa bawah laut dilakukan menggunakan perlengkapan seperti dalam
Gambar 16.9(a). Sebuah probe atau penduga multi elektroda dipasang di
sebuah kendaraan yang dikendalikan dari jarak jauh (ROV/remotely
operated vehicle) yang terhubung dengan kapal survey melalui sebuah
kabel. Sebuah elektroda lain yang dipasang pada kabel cukup jauh darl
Korosi – Husada Prima Yogyakarta
6 - 55
probe memungkinkan pengukuran medan dapat dilaksanakan. Kendaraan
bawah laut tersebut dikemudikan di sepaniang jalur pipa sambil secara
berkala menusukkan probe ke lapisan pembungkus pipa untuk mengukur
gradien medan potensial pada ternpat-tempat tertentu. Kemudian sebuah
konverter analog-ke-digital yang d1hubungkan dengan pemancar di ROV
mengirimkan data yang diperoleh ke kornputer di kapal yang tergandeng
dengan komputer navigasi. Dengan cara ini kita isa mendapatkan sebuah
grafik potensial yang teliti untuk sernua titik sepan)ang saluran pipa,
Gambar 16.9(b).
16.4 Proteksi Katodik Arus Terpasang (ICCP)Walaupun prinsip yang mendasan proteksi katodik arus terpasang
dalam Sub bab 16.1) sama betul dengan prinsip dasar metode anoda
beberapa perbedaan penting yang perlu diketahul:
(a) Dalam metode anoda tumbal, bahan anoda dan struktur yang
dilindungi harus memiliki kontak listrik yang balk. Dalam metode
arus terpasang, anoda yang dipasang pada struktur harus
ditamengi dengan bahan isolator untuk melindungi logam di
sekelilingnya darl kerapatan arus yang berlebihan. Pada sistern
ICCP untuk struktur pengeboran minvak misalnya, anoda-anoda
bahkan ditempatkan di dasar laut, kurang lebih 100 m darl struktur.
Cara ini dianggap mendistribusikan potensial dengan lebih balk,
meskipun ada yang berpendapat bahwa ini tidak lebih balk
dibanding bila anoda-anoda dipasang pada struktur.
(b) Keuntungan besar darl metode arus terpasang adalah bahwa
sistern ini dapat menggunakan anoda yang tidak akan termakan.
Dalam elektrolit-elektrolit dengan pH 7 atau kurang, reaksl yang
berlangsung pada anoda adalah oksidasi air alih-alih pelarutan
logam:
Korosi – Husada Prima Yogyakarta
6 - 56
2H2O O2 + 4H+ + 4e-
Dalam larutan-larutan basa, reaksi yang terjadi adalah oksidasi ion-
ion hidroksil:
4OH- O2 + 2H2O+ 4e-
Penggunaan anoda-anoda permanen itu meniadakan keharusan
memperbaharui bahan anoda yang begitu banyak secara berkala
sehingga cara ini lebih niurah. Di air laut, reaksi anoda yang paling
mungkin biasanya adalah oksidasi ion-ion klorida menjadi gas Morin:
2CI- Cl2 + 2e-
Walaupun di muara yang airnya encer, oksidasi air, , mungkin
dominan.
(c) Penggunaan elektronika di sini memungkinkan sistern ini mampu
mengatur diri, seperti yang diterangkan dalam. Inilah keuntungan
utarna metode ini dibanding metode anoda tumbal yang tidak
memungkinkan dikendalikannya catu arus begitu anoda telah
terpasang.
Catu daya untuk unit pengendali berasal dari sebuah transformer-
rectifier yang rengubah catu arus searah yang tersedia secara lokal
menjad I I arus searah dengan tegangan yang dibutuhkan. Catu daya
seperti itu biasanya dibuat khusus untuk setiap penerapan: setiap anoda
atau sekumpulan anoda dilengkapi dengan anoda terpisah, tergantung
dari kebutuhan.
Dahulu anoda terbuat dari sepotong besar besi atau baja tua yang
perlahan-lahan akan termakan akibat proses pelarutan anoda yang
normal. Sekarang penggunaan anoda-anoda vang dapat termakan
biasanya hanya untuk yang berada di tempatj tempat vang tertimbun
lumpur atau pasir dasar laut, karena di situ pelepasan gas-gas dari rea~si
Korosi – Husada Prima Yogyakarta
6 - 57
anoda pada tipe tak dapat termakan bisa terhambat. Kebanyakan sistern
1CCP modern menggunakan bahan anoda seperti paduan timbal/perak,
titanium platina, dan nioblurn platina. Tabel 6.2" memuat beberapa jenis
bahan untuk anoda berikut sifat masing-masing. Walaupun mampu
memasok kerapatan arus yang besar, anoda-anoda ini biasanya
didistribusikan secara merata di seluruh struktur, alih-alih terpusat atau
hanya di beberapa tempat tertentu. Ada dua alasan untuk ini:
(a) Kerapatan ar-us yang besar di daerah dekat anoda bisa merusak
lapisan cat. Penggunaan anoda yang lebih banyak mengurangi
kerapatan arus dari tiap anoda sehingga mengurangi kerusakan
terhadap lapisan pe-lindung.
(b) Dalam tatanan geometrik yang kompleks seperti pada an)ungan
lepas pantal, meramalkan distribusi potensial bukan pekerjaan
yang mudah. Karena itu lebih aman menggunakan lebih banyak
anoda dengan daerah perlindungan yang lebih kecil. Kalau ada
yang meragukan upaya perlindungan terhadap suatu bagian
tertentu dalam struktur, di bagian tersebut disisipkan sebuah anoda
tumbal yang akan bekerja sama dengan sistem arus terpasang.
Apabila digunakan dalarn sistem ICCP (impressed current cathodic
protection), elektroda acuan yang dipakal terbuat darl entail seng,
perak/perak klorida (SSC), atau tembaga/tembaga sulfat (CSE), yang
belakangan ini blasanya dipillh untuk struktur yang dilengkapi beton
bertulang. Elektroda acuan, atau elektroda kontrol, merupakan komponen
vital untuk menentukan arus yang barus disedlakan oleh catu daya.
Kegagalan akibat salah pakal atau kecerobolian dalarn pengoperasian
adalah kesalahan yang harus selalu d1hindarkan: kerusakan fisik
terhadap sistem anoda atau elektroda-elektroda acuan akibat salah satu
darl ratusan keglatan seharl-hari di anjungan lepas pantal bukan sesuatu
yang mustal-ill. Demlklan pula kerusakan terhadap clektroda oleh bahan-
bahan pencemar yang beraneka ragarn di perairan sekitar muara.
Korosi – Husada Prima Yogyakarta
6 - 58
Kalau sistem yang diterapkan ternvata tidak memadal, ini tidak
harus diakibatkan oleh perancangan vang buruk. Struktur vang terlalu rum
it dan t' dak tersedianya informasl andal dafain hal ini membuat tu'gas
perancang lebili sulit darl semestinya. Perancang ICCP harus selalu
bekerja sama dengan perekayasa struktur untuk menetapkan bagian-
baglan yang paling kritis darl segi struktur serta menjamin agar bagian-
bagian itu mudah dipantau. Kendatipun demikian, kebanyakan pengguna
secara teratur memeriksa balk struktur maupun sistem untuk menjamin
agar semua peralatan bekerja dengan balk dan tidak ada korosl balik yang
terjadi.
16.5 Penerapan Proteksi Katodik Arus TerpasangKapan orang pertama kall menerapkan proteksl katodik arus
terpasang, tidak Jelas. Namun orang menduga bahwa itu. pertama kall
dilakukan terhadap, saluran pipa bawah tanah. Salah satu penerapan
awal yang betul-betul berhasil adalah pada pusat pernbangkit listrik.
Kasus16.1: DI penghujung tahun 1920-an, p1pa-pipa kondenser di
sebuah pembangkit listrik di Inggris diketahui mengalami korosi
sumuran. Untuk menanggulangi hal tersebut, para All memutuskan
menerapkan proteksi katodik arus searah dengan besi tuang
sebagal anoda. Sistem im. Memperoleh arus darl sebuah
pembangkit d.c. yang dialirkan ke dalarn kotak air melalui sebuah
kabel. Masalah itu terpecahkan dengan memuaskannya.
Teknik serupa telah digunakan. untuk melindungi lambung kapal
sejak awal 1950 an, walaupun t1dak selalu berhasil.
Korosi – Husada Prima Yogyakarta
6 - 59
Kasus16.2: Percobaan yang dilakukan terhadap, sebuah kapal peran6
Angkatan Laut Inggris, HMS Blackwood, ternyata justru
menimbulkan efek yang sangat memalukan. Ketika itu ada dua
sistern yang diterapkan, masing-masing untuk melindungi salah
satu sisi kapal. Slalnya, pada waktu pemasangan, penyambungan
kabel ke salah satu sistern terbalik. Akibatnya sisi kapal yang
seharusnya terhindar dari korosi malahan larut dengan cepat,
sementara anoda yang terbuat darl besi tua sendirl terlindung.
Kesalahan ini baru I disadarl ketika kapal mulal mengalami
kebocoran yang serius.
Dalam rancangan untuk kapal-kapal masa kini, anoda-anoda
ditempatkan secara simetrik. Namun tidak demikian halnya pada kapal-
kapal curall yang bagian-tengahnya khusus untuk tanki-tanki
penylmpanan. Dalam hal ini elektroda-elektroda ditempatkan di sekitar
haluan atau buritan, karena di situ peralatan untuk sistem lebih mudah
dicapal. Lihat Gambar 6. 12
Gambar 6.12 Contoh sistem proteksi katodik arus terpasang untuk sebuall kapal.'
Proteksi katodik arus terpasang pada kapal selalu dikombinasikan
dengan metode pelapisan: pelapisan sebagal proteksi primcr sedangkan
proteksi katodik sebagal penuniang pada bagian-bagian yang
kemungkinan mempunyal cacat. Selama lapisan pelindung masih baru,
sistem arus terpasang hampir tidak. diperlukan. Namun, sesudah kapal
dioperasikan cukup lama dan catnya mulai rusak di sana-sim, proteksi
katodik semakin dibutuhkan,. Akhirnya, kebutuhan akan perlindungan oleh
Korosi – Husada Prima Yogyakarta
6 - 60
sistem katodik akan lebih besar dari kemampuan yang direncanakan,
sementara arus anoda yang tinggi bahkan menyebabkan kerusakan lebih
besar terhadap bahan pelapis, terutama di daerah sekitar anoda karena di
situ terdapat ion-Ion h1droksil dalam konsentrasi yang tinggi. Selain itu,
arus lokal yang tinggi di sekitar anoda mungkin mengurangi-perlindungan
yang diberikan kepada struktur. Pada sebuah supertanker, arus yang
semula hanya 10 A mungkin harus dinaikkan sampal lebih dari 1000 A di
akhir umur operasional kapal itu. jadi, walaupun dengan metode arus
terpasang jadwal perawatan ulang di galangan lebih renggang dibanding
dengan metode anoda tumbal, perawatan lambung kapal tetap,
merupakan prosedur yang tidak dapat disepelekan. Perhatikan bahwa
meskipun sistem ICCP telah digunakan untuk melindungi lambung kapal,
orang masih menambahkan anoda-anoda seng sebagai tumbal. di
tempat-tempat penyedotan air laut, karena di situ efek metode arus
terpasang mungkin tidak memadal.
Walaupun banyak pendapat bahwa proteksi katodik pada kapal
merupakan masalah yang telah dikuasal dengan baik, baru sedikit
penelitian vang diadakan untuk memperkuat prinsip-prinsip dalarn
berbagai rancangan yang telah ada. Kenyataan bahwa sistem-sistem
tersebut tampaknya telah berhasil dengan mernuaskan agaknya telah
digunakan sebagai acuan utama dalarn perancangan. Dalam beberapa
hal tentu saja masih ada yang diragukan:
(a) Standar penilaian proteksi berdasarkan arus atau tingkat kerapatan
arus masih bisa meragukan bila yang sesungguhnya diinginkan
adalah informasi tentang potensial sej*ati seluruh struktur.
Kesulitan mendapatkan data potensial yang andal inilah yang
menyebabkan orang terpaksa menggunakan pengukuran
kerapatan arus sebagal tolok ukur penilaian.
(b) Banyak kapal dengan rancangan ICCP menggunakan lebih darl
dua atau tiga buah elektroda acuan, suatu kenyataan yang
menambah ketidakpastian tentang ukuran kemampuan melindungi
Korosi – Husada Prima Yogyakarta
6 - 61
luas struktur yang besar, dalam kondisi yang sangat bervarlasi.
Sebagaimana akan dibahas di bawah, penernpatan
elektrodaelektroda pengendall penting sekali sebagal syarat agar
sistem berfungsi dengan benar.
(c) Tampaknya sedikit sekali pengetahuan kita tentang unjuk kerja
sistem-sistem arus terpasang dalam kondisi-kondisi dinamik.
Kebanyakan data pada laporanlaporan penelitian yang sudah
diterbitkan diperoleh darl kondisi-kondisi stank. Agaknya ini karena
sulitnya mendapatkan hasli yang konsisten di
lingkunganlingkungan bergerak. jadi, masih sedikit yang kita
ketahui tentang pengaruh gerak kapal di laut terhadap distribusi
potensial proteksi pada bagian seluruh lambungnya. Percobaan
pada sebuah kapal patroli Mesir menunjukkan bahwa walaupun ar-
us sebesar kurang-lebih 4 A sudah cukup untuk melindungi
lambungnya bila dalam keadaan tertambat di dermaga, kira-kira 35
A diperlukan bila dalam kecepatan 45 knot. Penelitian baru-baru
ini"," telah menunjukkan bahwa kebutuhan arus proteksi pada baja
di bagian anjungan lepas pantai yang terkena gelombang dapat
meningkat hingga 25 persen, sejalan dengan perubahan potensial
ke harga lebih negatif.
Sudah pernah diutarakan," bahwa bagian paling penting pada kapal
dalam penentuan distribusi potensial di seluruh lambung, adalah buritan
karena adanya paduan bukan-besi yang digunakan untuk baling-baling.
Dengan model, kita dapat melakukan simulasi yang teliti menggunakan
data yang diperoleh dari pengukuran terhadap kapal sesungguhnya dalarn
kondisi statik. Ketika dalarn simulasi itu kita menambahkan faktor
kecepatan, ternyata sistern proteksi yang dirancang untuk kondisi statik
tidak mampu menghasilkan potensial yang dibutuhkan untuk daerah
buritan, Gambar 6.13(a). Dengan menambahkan sebuah elektroda
pengendall dan mengatur kembali letak elektroda-elektroda pengendali
Korosi – Husada Prima Yogyakarta
6 - 62
lain, kita bisa mendapatkan tingkat proteksi yang baik di seluruh model,
baik dalarn kondisi statik maupun dinamik. Ini sekaligus membuktikan
betapa pentingnya posisi acuan untuk pengoperasian sistern yang efektif,
Gambar 6.13 (b).
Tingginya tingkat ketidakpastian yang sampai sekarang masih
terasa dalam perancangan sistem arus terpasang, mungkin menyebabkan
keengganan para
Gambar 6.13 Efek penempatan clektroda acuan terhadap distribusi potensial
pada lambung kapal baik dalam keadaan diam maupun bergerak.
(a) Dengan sebuah efektroda acuan di bagian tengah kapal.
(b) Dengan elektroda acuan tambahan di bagian buritan dan meniindahkan
elektroda terdahulu lebih ke sebelah depan.
Perancang menggunakan sistem ini untuk anjungan-anjungan
lepas pantai. Dari strukt-ur-struktur yang sangat mahal di Laut Utara,
sedikit sekali yang difindungi dengan sistem arus terpasang. Para
perancang lebih suka memilih metode anoda tumbal yang telah terbukti
cukup andal. Tischuk" telah melaporkan kesulitan-kesulitan yang
dialaminya. dengan sistem ICCP ketika merancang sistem proteksi untuk
anjungan-anjungan Piper dan Claymore yang terletak sekitar 120 mil
sebelah timur-laut Aberdeen.
Korosi – Husada Prima Yogyakarta
6 - 63
Kasus 16.3: Ketika anjungan pengeboran Piper didirikan dalarn tahun
1975, pendapatan arus untuk proteksi yang dibutuhkan adalah 86
mA per meter Gambar16.12 Anjungan Murchison milik CONOCO.
Lapanganminyakini siap diproduksipada bulaF. September 1980,
hanya 5 tahun sesudah surnur percobaan pertama di lokasi itu
ditemukan. persegi, tetapi selama tujuh tahun pengoperasiannya,
kerapatan arus sedikit demi sedikit meningkat hingga 130 mA per
meter persegi di anjungan Piper, dan 160 mA per meter persegi
pada sistem yang telah dimodifikasi di Claymore. Kedua sistern itu
menggunakan anoda-anoda platina-iridium: 42 anoda dengan 6
buah acuan di Piper, dan 55 dengan 12 buah acuan di Claymore.
Kedua sistern mengalarm tantangan yang hebat dalam
menghadapi lingkungan-lingkungan yang ganas, balk lingkungan
alam maupun produk sampingan kegiatan pengeboran. Tidak
jarang kabel-kabel penghubung ke anoda-anoda atau anoda-anoda
itu sendiri rusak atau pecah akibat kejatuhan besi perancah atau
benda berat lain. Banyak anoda menjadi tidak berfungsi karena
sistern tersebut menyebabkan konsumsi platina 30 kall lebih cepat
dibanding yang diharapkan.
Yang paling menarik dari kumpulan masalah yang dilaporkan oleh
Tischuk adalah bahwa anjungan-anjungan itu memiliki ketahanan yang
memuaskan terhadap korosi.
Salah satu darl rancangan-rancangan yang paling baru. telah
diterapkan di anjungan Murchison milik CONOCO, Gambar 16.12. Karelia
letaknya yang berada pada bagian paling terbuka di Laut Utara sebelah
utara, permukaannya yang seluas 80 000 meter persegi itu dilindungi
dengan 100 buah anoda dan 50 buall elektroda acuan.
Di daratan, teknik ICCP sekarang ini merupakan metode
perlindungan yang lebih disukal untuk saluran pipa bawah tanah.
Sebagalmana halnya pada saluran-saluran pipa bawah laut, pemantauan
Korosi – Husada Prima Yogyakarta
6 - 64
secara teratur penting sekall. Contoli-contoh berikut akan
menggambarkan hal tersebut.
Kasus 16.4: Sesudah melakukan survey pada sebuali saluran pipa, para
All memutuskan untuk memeriksa lebih lanjut enam cacat yang
mungkin akibat tidak memadainya potensial proteksi di situ. Pada
setiap titik yang dicurigal, ternyata korosi hebat telah terjadi, rata-
rata berupa sumuran sedalam 2,8 mm, dan ini hanya dalarn waktu
enam tahun. Ternyata potensial pipa bervarlasi antara -1820 mV
CSE dan -560 mV CSF, ter(,antun, darl hambatan diberikan oleh
tanah."
Kasus 16.5: Hasil survey terhadap sebuah saluran pipa gas sepanjang
3560 mil selama lima tahun mengungkapkan 1567 masalab: 625 di
antaranya dianggap cukup serius sehingga memerlukan penelitian
lebili lanjut dan perbalkan. Tanpa survey, kebocoran pasti telah
terjadl di sana-sini, dan darl survey Itu pula orang berhasil
menemukan empat cacat sangat serius yang kalau tidak segera
diatasi dapat menyebabkan kerusakan total, bahkan bencana.
Penerapan ICCP pada pipa bawah tanah bukannya tanpa
kesulitan. Metode ini bergantung pada susunan anoda-anoda yang
ditanarn dalarn tanah, yang mendistribusikan arus di sepanjang jalur pipa.
Bahan yang digunakan untuk mengubur anoda bukan tanah melainkan
bahan urugan khusus yang mengurangi hambatan tanall/ anoda,
memudahkan pelepasan gas-gas dari anoda, dan meningkatkan kapasitas
arus. Dua bahan urugan yang umum adalah pasir arang batubara (coal
coke breeze) dan pasir arang minyak bumi (petroleum coke breeze) yang
keduanya mengandung 95 persen karbon. Besarnya variasi kandungan
air dan keasaman tanah di sepanjang jalur pipa juga dapat menimbulkan
masalah selama pengoperaslan sistem, sehingga ini pun memerlukan
pemantauan yang teratur. Bahan untuk anoda bermacam-macam, dari
Korosi – Husada Prima Yogyakarta
6 - 65
grafit, magnetit, dan besi silikon, sampal yang belum lama ini
dikembangkan yaltu timbal-platinum dan platinum titanium. Pembahasan
lengkap tentang masalah ini telah ditulis oleh Shreir dan Hayfield."
Metode arus terpasang telah digunakan untuk melindungi baja
dalam beton secara katodik misalnya kabel-kabel pra-tekan yang
digunakan untuk memperkuat pipa atau tangki beton bawah tanah,
geladak jembatan, dan struktur di lingkungan laut. Bila terlindung sedalam
beberapa sentimeter dalam beton yang baik, baja menjadi pasif dar. tahan
korosi karena kondisl di situ sangat bersifat basa (pH dari 12,5 - 13,5).
Masalah korosi timbul bila besi atau. baja menjadi aktif kemball akibat
masuknya unsur-unsur reaktif. Reaksi yang paling sering terjadi apabila
karbon d1oksida (atau asam) meresap ke dalam beton adalah penetralan
unsur-unsur basa; dalam hal ini pH akan turun dan korosi dimulal. Reaksi
yang jauh lebih berbahaya akan terjadi bila ion klorlda, balk darl air laut
maupun darl garam anti pembekuan, mampu mencapai permukaan besi.
Ion ini mampu mengaktifkan besi, bahkan dalam kondisi pH tinggi, dan
masalah korosi yang dihadapi akan serupa dengan yang didenita oleh
jembatan Pelham (Sub bab 1.3). Selain membuat beton menjadi lemah,
baja tulangan yang berkarat juga menimbulkan tegangan tarik yang kuat
di dalam beton, sehingga beton akan rompal dan terlepas dari struktur,
suatu proses yang disebut spalling.
Kasus 16.6: Di Ontario, Kanada, 32 buah jernbatan telah dilengkapi
sistem arus terpasang sesudah berhasilnya percobaan di salah
saru jernbatan. Tindakan itu dilakukan menyusul peristiwa rontokn-
a beton pada sebuah jembatan layang di Toronto yang
menyebabkan diperlukannya penggunaan janng pengaman untuk
melindungi lalu-lintas di kolong jembatan. Di Arnerika Utara, dalam
tahun 1985 sudah sekitar 100 buah jembatan dilindungi dengan
sistem ICCp.22
Korosi – Husada Prima Yogyakarta
6 - 66
Apabila konsentrasi oksigen rendah, besi tidak mengalami
pemasifan; bahkan menderita korosi meskipun dengan laju yang tidak
nyata. Ini khususnya berlaku bagi struktur-struktur beton yang terendarn
dalam air laut. Menurut perkiraan, tulang-tulang baja penguat di dalamnya
terpolarisasi dengan potensial yang rendah, yaitu dari - 800 sampai - 1100
mV CSE bila mengalami kondisi kekurangan oksigen dan jenuh dengan
air. Baja dalam lingkungan seperti itu masih dianggap aman. Tidak
demikian halnya bila di daerah hempasan gelombang. Akses oksigen
yang berlebihan di sini membuat struktur beton yang diperkuat baja rentan
terhadap pelapukan. Oleh karena itu, alangkah baiknya bila struktur beton
seperti itu dilindungi dengan metode arus terpasang dan menurut laporan
banyak percobaan yang ternyata berhasil.
Gambar 16.13 meringkaskan data yang dihimpun oleh Arup 24
tentang potensial Potef'slal alaral dan potenstal-potensial terpasang untuk
baja dalam beton. Sekarang akan akin bahwapotensial lebih negatif dan -
850 mV CSE harus digunakan untuk mendapatkan proteksi yang
memadai. Bajja yang sangat kuat, bila mengalami Potensial lebili negatif
darl -1100 mV CSE dapat mengundang bahaya berupa kemungkinan
terbentuknya hidrogen dan perapuhan yang diakibatkannya, oleh .karena
itu overproteksi sama sekah tidak dianjurkan.
Salah satu keuntungan penerapan ICCP pada baja dalam beton
adalah bahwa kerapatan arus lebih rendah dibanding penerapan lain,
yang pada dasarnya disebabkan oleh konduktivitas "elektrolit" yang jauh
lebih rendah. Untuk geladak jembatan, dalam kasus yang paling buruk,
harga kerapatan arus 20 mA per meter persegi sudah biasa, sementara
struktur beton di bawah tanah membutuhkan antara 1 hingga 4 mA per
meter persegi, tergantung darl mutu beton bersangkutan. Untuk baja
dalarn beton mutu tinggi di air laut, orang melaporkan harga-harga sampal
lebih rendah dan 0,15 mA per meter persegi. Penerapan ICCP pada beton
bukannya tanpa kesulitan. Kesulitan itu dijumpai
Korosi – Husada Prima Yogyakarta
6 - 67
Lam:
(a) mengusahakan hubungan listrik yang efektif antara semua baja
penguat;
(b) mengusahakan meratanya distribusi arus untuk proteksi ke seluruh
beton, karena beton merupakan "elektrolit" dengan harnbatan
relatif tinggi
(c) upaya pemantauan potensial dan korosinya sendiri.
Kesulitan yang paling serius barangkali adalah pemantauan
potensial. Wilkins" telah menyatakan keraguannya tentang pemakaian alat
ukur yang digunakan dengan cara penusukan (reference probes). Karena
itu, mau tidak mau sistern harus dirancang dan dipasang dengan cermat
sebelum. beton dicor. Upaya pengendalian korosi dengan metode retrofit
(sesudah pekerjaan struktur selesai) diariggap kurang meyakinkan.
16.6 Proteksi AnodikDalarn Sub bab 16.1 telah dinyatakan, bahwa pada prinsipnya
pemberian potensial pada baja sehingga logarn itu terpolarisasi anodik
dari potensial korosi bebasnya, dapat menyebabkan terbentuknya suatu
selaput pasif yang menjadi pelindung terhadap korosi. Tentu saja, agar
dapat memberikan perlindungan selaput itu harus lekat sekah dan cukup
tahan terhadap, kerusakan mekanik.
Dalarn Garnbar 16.14 kita dapat melihat pengeplotan potensial
terhadap log i untuk logarn yang mendapatkan perlakuan seperti di atas.
Titik 0 menyatakan kondisi terkorosi secara bebas. Kurva pada potensial
yang lebih negatif daripada Ek,,,, menggambarkan logam dalam kondisi
katodik seperti yarig-dibabas dalam sub-sub I , kerapatan bab sebelum Mi.
Apabila potensial dibuat semakin positif dibanding Ek. arus meningkat
sampal suatu harga maksimum, I'makv tetapi tiba-tiba turun ke harga
sangat rendah, ipas- Dalam pengertlan praktis, pada titik tersebut logam
Korosi – Husada Prima Yogyakarta
6 - 68
mencapal kondisl pasif karena terlindung dengan balk sekall oleh selaput
produk korosi. Penambahan potensial lebih lanjut hampir tidak
menimbulkan pengaruh, sampai pada potensial yang cukup tinggi energi
bebas yang tersedia untuk korosl melebihi kemampuan proteksi; di mana
selaput pecah dan korosi mengalaml percepatan lagi. Daerah ini disebut
daerah transpasif. Dengan demikian, prinsip proteksl anodik menjadi jelas:
jlka potensial logam dapat dijaga agar tetap berada dalam rentang yang
mendatangkan kondisi pasif, kerapatan arus korosi mungkin sangat
rendah dan sangat stabil. Yang berbahaya dalam hal ini adalah bahwa,
o1ch suatu sebab, potensial logam bisa bergeser sedikit darl rentang
tersebut, sehingga korosi mungkin menjadi lebih buruk darlpada bila
proteksl anodik tidak digunakan. Pemantauan potensial dan arus proteksi
secara cermat dengan demikian penting sekali.
Perlu dimakluml pula bahwa perilaku sepertl di atas hanya
bergantung pada jenis bahan saia; kombinasi antara bahan dan elektrolit
juga berperan. jadi, sebagai contoh, baja lunak dapat dipaslfkan dalam
asam nitrat murni, tetapi tidak demikian bila-asam ivi telah diencerkan
dengan air, atau bila dalam asam hidroklorat dengan konsentrasi berapa
pun Penentuan(Lihatharga-harga i , dan I'mak, untuk kombinasi-kombinasi
yang sungguh mempu pasnval sifat clemikian enting sekall. Perhatikan
bahwa kedua harga kerapatan arus All saling berkaltan: yaltu li'arga yang
diperlukan untuk memasifkan logam, dan liarga yang dibutulikan untuk
mempertahankan selaput begitu telah terbentuk. Dalam banyak kasus,
I'MA, mungkin 1,00 sampal 1000 kall lebih besar darl 1' as. Jadi dapat
disimpulkan bahwa mula-mula kita membutuhkan kerapatan arus yang
tinggi, tetapi begitu logam terpasifkan, permukaannya yang cukup luas
dapat terlindung secara efislen dengan kerapatan arus yang sangat kecil.
Logam-logam vang sering dilindungi dengan cara ini adalah besi,
nikel, aluminium, titanium, mollbdenum, zirkonium, hafnium, dan moblum;
lengkap dengan paduan-paduan yang sebagian besar terdirl darl logam-
logam ini. Elektrolitelektrolit dalam hal ini bisa bermacam-macarn, dari
Korosi – Husada Prima Yogyakarta
6 - 69
sangat asam sampal sangat basa; dan metode ini dapat lebih
menguntungkan dibanding proteksi katodik yang jarang diterapkan di
lingkungan seganas itu. Dengan demikian, ba'a karbon vang dilindungi se-
cara anodik dapat digunakan pada industri kimia dan inclustri pupuk untuk
inenvimpan berbagai asam-asam pengoksidasi, serta larutan-larutan
kaustik. Begitu Pula, ba)*a nirkarat vang dilinclungi secara anodik paling
balk untuk digunakan dalam lInAungan-lingkungan asam pengoksidasi,
tetapi tidak lingkungan basa. Penylmpanan asam-asam bukan oksidator
seperti asam hidroklorat dan asam hidrofluorat, paling balk bila
menggunakan belana-belana darl kromium atau titanium yang dilindungi
secara anodik. Sebagaimana dalarn proteksi katoclik, metode im cocok
untuk penerapan di mana logam yang dilindungi terendam secara terus-
menerus.
Sifat agresif lingkungan-lingkungan yang mengharuskan
digunakannya proteksi anodik seringkali juga mempersyaratkan
penggunaan elektroda-elektroda acuan khusus. Semua elektroda acuan
yang dibuat clari logam-logarn mulla blasanya sudah tepat; umpamanya,
perak/perak klorida, atau platinum/platinum oksida. Logam mulla seperti
platinum sering pula digunakan untuk katoda.
Banyak keuntungan yang dapat diperoleh dari penggunaan proteksl
anodik. Bidang industri memperoleh manfaat dari rendahnya blaya operasi
dan mudahnya pengendalian serta prakiraan kondisi-kondisinya. Selain
itu, seringkali kita mendapatkan peluang untuk menukar bahan paduan
mahal pada instalasi yang tidak diproteksi, dengan bahan yang lebih
murah yang dilindungi secara anodik; dan laju korosinya yang rendah,
memungkinkan berkurangnya pencemaran pada produk yang disimpan
atau diolah.
Keruglan darl metode im adalah bahwa kegagalan atau terhentinya
catu daya listrik bisa sangat merusak karena logam segera menjadi aktif
kemball. Di samping itu, diperlukannya arus listrik membuat metode ini
tidak berguna untuk perlindungan dalam lingkungan zat cair organik atau.
Korosi – Husada Prima Yogyakarta
6 - 70
untuk komponen-komponen yang tidak terendam secara terus-menerus.
Pembahasan lengkap tentang- proteksi anodik telah dipublikasikan oleh
Walker dan Ward.
081804336382
085729520703
085760896869
085268804404 ce?
081338185222 co?
081352372185 indro?
081805488182 asu?
085291213660
Korosi – Husada Prima Yogyakarta
6 - 71