Download Studi Kebutuhan Zinc Anode Pada Lambung Kapal Tongkang 280 Feet...
Studi Kebutuhan Zinc Anode Pada Lambung Kapal Tongkang 280 Feet Triwanda Fransisca*1, Nidia Yuniarsih 1*
Batam Polytechnics Mechanical Engineering Study Program Jl. Ahmad Yani, Batam Centre, Batam 29461, Indonesia 1
E-mail:
[email protected] Abstrak
Korosi merupakan proses berkaratnya benda logam secara bertahap akibat reaksi kimia. Bagian lambung kapal merupakan daerah yang pertama kali terkena air laut, lambung kapal yang terkena air laut akan mengakibatkan terjadinya korosi,oleh karena itu untuk mengurangi terjadinya korosi maka diperlukan suatu perlindungan korosi terhadap lambung kapal. Perlindungan yang digunakan yaitu dengan cara metode proteksi katodik, yang mana metode ini dibagi menjadi dua yaitu metode anoda tumbal dan arus listrik. Metode proteksi katodik yang digunakan pada penelitian ini yaitu metode anoda korban dengan menggunakan material material zinc. Dilakukannya penelitian ini bertujuan untuk mengetahui kebutuhan zinc anode pada kapal Tongkang 280 feet. Metodologi penelitian yang digunakan adalah observasi pengamatan secara langsung terhadap objek yang diteliti, data dan informasi didapatkan melalui wawancara.. Berdasarkan dari hasil penelitian ini dapat diketahui bahwa untuk meminimalisirkan laju korosi pada lambung kapal selama 3 tahun berlayar, jumlah zinc anode yang dibutuhkan berdasarkan perhitungan yaitu 30 buah dengan berat 462,79 Kg dan jarak antar zinc anode 5.38 m. Ini menunjukan bahwa pemasangan zinc anode pada lambung kapal kapal T Tongkang ongkang 280 feet telah sesuai dengan standar yang berlaku. berlaku. Kata kunci: Korosi, Proteksi Katodik, Zinc Anode
Abstract Corrosion is the process of rusting metal objects gradually due to chemical reactions. The hull part of the Corrosion ship is the area that was first exposed to sea water, the hull of the ship which is exposed to sea water will result in corrosion, to reduce the occurrence of corrosion it is necessary to protect corrosion of the hull of the ship. The protection used is by using of chatodic protection, which is divided into two methods, namely the sacrificial anode method and electric current. The cathodic protection method used in this study is the sacrificial anode method using zinc material. The purpose of this research is to find out the zinc anode requirements requir ements on the Barge 280 feet. The research research methodology used is the direct observation of the object under study, data and information obtained through interviews. Conducting observations and interviews discussed in this final assignment, namely when doing industrial practice work at PT. PT. Karyasindo Samudra Biru Shipyard. Based on the results of this study, it can be seen that to minimize the corrosion rate of the ship’ss hull for 3 years sailing, t he ship’ he number of zinc anodes needed is calculated based on 30 pieces weighing 462.79 Kg and 5.38 m anode zinc distance. That shows that the installation of zinc anodes on the hull of Barge 280 feet has exceeded exceeded the requirements requirements and has been in accordance accordance with applicable standards standards..
Keywords : Corrosion, Corrosion, Chatodic Protection, Zinc Anode
1
Pendahuluan
Alat transportasi yang sering digunakan untuk menyebrangi laut adalah kapal. Adapun air laut merupakan wilayah yang paling luas dipermukaan bumi yang mengandung air asin yang bersifat korosif dan air laut merupakan salah
satu sumber kerusakan terbesar pada pelat kapal. Untuk itu kapal yang banyak menggunakan konstruksi besi dan baja pasti akan mengalami korosi Korosi merupakan kerusakan yang terjadi pada benda benda logam yang disebabkan oleh pengaruh lingkungan yang dapat menghancurkan
logam dan dapat menyebabkan kegagalan struktural dan dapat mempengaruhi daya tarik estetika. Dapat disimpulkan secara sederhana bahwa korosi merupakan proses berkaratnya benda logam secara bertahap akibat reaksi kimia. Korosi sangat sering terjadi pada besi yang merupakan logam mudah berkarat. Karat besi merupakan zat yang dihasilkan akibat terjadinya
Proteksi Katodik Proteksi Katodik merupakan suatu teknik yang digunakan untuk mengendalikan korosi pada permukaan logam dan membuat logam tersebut sebagai katode dari sel elektrokimia. Penggunaan pertama proteksi katodik adalah pada tahun 1852, ketika Sir Humphry Davy, salah seorang perwira AL inggris, melekatkan
korosi berupa zat padat berwarna coklat kemerahan yang bersifat rapuh dan berpori. Apabila dibiarkan lama kelamaan besi akan habis.
sebongkah besi pada bagian luar badan kapal berlapis tembaga yang terendam air. air. [3] Proteksi katodik memiliki keuntungan sebagai berikut : 1. Dapat digunakan tanpa membutuhkan energi listrik dari luar. 2. Biaya yang tidak terlalu tinggi. 3. Arus proteksi yang dihasilkan tidak pernah salah arah. Metode ini juga memiliki kerugian sebagai berikut: 1. Arus yang tersedia terbatas. 2. Penghubung anode yang digunakan harus cukup besar. Proteksi katodik dapat dilakukan dengan dua cara yaitu menggunakan anoda korban dan inpress
Faktor – faktor faktor yang menyebabkan korosi yaitu: 1. Elektrolit Elektrolit adalah kandungan yang terdapat dalam garam atau asam dengan sifat yang mudah terikat dengan oksigen sehingga mudah dan cepat terjadinya pengkaratan. Garam atau asam yang mengandung elektrolit ini dapat kita temui dalam air laut dan air hujan. 2. Sel Elektrokimia Pada sel elektrokimia akan muncul karat apabila ada dua logam yang bersentuhan dengan salah satu logam yang memiliki potensial rendah yang apabila bersentuhan dengan logam yang potensialnya tinggi maka akan menyebabkan oksidasi akibat kandungan oksigen diudara karena karat lebih sering terjadi pada logam dengan potensi yang rendah. 3. Permukaan Logam Tidak Rata Dengan adanya anode dan katode yang terbentuk karena kutub muatan yang muncul dari permukaan per mukaan logam yang tidak rata akan mengakibatkan terjadinya pengkaratan. 4. Kelembapan Udara Salah satu faktor penyebab korosi udara yang lembap dapat menyebabkan logam mudah berkarat karena mengandung banyak banyak uap air air.. [1] Dampak yang ditimbulkan akibat korosi berupa kerugian langsung dan tidak langsung, kerugian langsung seperti terjadinya kerusakan pada permesinan dan konstruksi bangunan, sedangkan kerugian secara tidak langsung bisa berupa kecelakaan yang dapat menimbulkan korban.[2] Bagian lambung kapal merupakan daerah yang pertama kali terkena air laut. Oleh karena itu kapal yang digunakan sebagai alat transportasi laut harus mendapatkan perlindungan yang baik untuk menurunkan laju korosi yang tinggi. Perlindungan dapat melalui pelapisan permukaan baja yang menggunakan cat sebagai anti korosi, dan untuk melindungi bagian – bagian yang penting menggunakan proteksi katoda, dimana katoda merupakan cara pengendalian korosi suatu logam yang dibagi menjadi dua metode yaitu metode anode tumbal dan metode arus listrik.
current.[3] Metode proteksi katodik yang digunakan untuk mencegah atau menimalisirkan korosi pada kapal tongkang 280 feet adalah dengan sistem anoda korban. Proteksi anoda korban mempunyai kelebihan diantaranya lebih sederhana, stabil dan biaya perawatan yang murah. Jenis anoda korban yang sering digunakan misalnya zinc dan alumunium, Untuk meminimalisirkan terjadinya korosi dapat menggunakan metode anode korban berbentuk lapisan diseluruh permukaan logam seperti pada baja yang digalvanisasi atau ditempelkan secara menyebar. Pada permukaan logam apabila ditempelkan anoda maka dapat menyebabkan distribusi arus yang tidak merata pada permukaan logam yang dilindungi. Logam memiliki sifat yang lebih mudah terjadi korosi, logam yang digunakan sebagai anoda korban memang sengaja dipasang untuk dikorbankan. Logam yang sangat sering digunakan sebagai anoda korban adalah Zn, Al, dan Mg. Magnesium cocok digunakan sebagai anoda korban dilingkungan yang kurang konduktif seperti tanah. Logam alumunium mempunyai potensial besar untuk dijadikan anoda korban, akan tetapi logam alumunium memiliki efesiensi yang rendah. Logam seng yang digunakan untuk anoda korban harus memiliki kermunian yang tinggi. Dalam anoda seng kandungan besi tidak boleh lebih dari 0,001 persen.[4] Zinc Anode
Pada kapal tongkang 280 feet logam yang digunakan sebagai korban untuk menghindari korosi padaanoda kapal adalah zinc anode. Zinc anode adalah anti karat yang terbuat dari
timah dengan metode proteksi katodik yang bekerja dengan dengan cara mengorbankan permukaannya yang memiliki banyak partikel elektronegatif untuk bereaksi dan reaksi tersebut dapat menghabiskan anoda sehingga pelat lambung kapal tetap terlindungi dari karat. Bentuk zinc anode bermacam – macam, namun secara umum berbentuk persegi dan silinder sesuai dengan bidang yang akan dilindungi. Secara volume, zinc anode lebih banyak digunakan dibanding alumunium, ini disebabkan moderatnya sifat – sifat sifat zinc anode, dan oksidasi yang lebih rendah dibanding logam alumunium.[5] Untuk dapat memaksimalkan fungsi zinc anode terhadap korosi, maka penggunaan zinc anode harus diperiksa dan setelah periode waktu tertentu zinc anode harus diganti. Dalam penelitian ini yang akan dianalisis y yaitu aitu jumlah zinc aanode node yang dibutuhkan, berat material zinc anode yang dibutuhkan dan jarak antar zinc anode. Cara sederhana untuk mengerti cara kerja proteksi katodik dengan anode korban yaitu menggunakan konsep sel korosi basah, dalam sel korosi basah dalam suatu sel anoda adalah yang terkorosi dan katoda.[5]
yang
tidak
terkorosi
adalah
2
Metodologi Penelitian
Metode penelitian pada tugas akhir ini menggunakan metode penelitian deskiptif. Metode penelitian deskriptif bertujuan untuk mencatat, mengolah dan menyajikan data untuk memberi gambaran secara jelas. Lokasi Penelitian
Lokasi penelitian ini dilakukan di Kapal Tongkang Tongkang 280 Feet yang melakukan perbaikan atau repair di di PT. Karyasindo Samudera Biru Shipyard.
Gambar 3. Kapal Tongkang 280 Feet
Data Kapal
Dalam melakukan penelitian pada kapal Tongkang Tongkang 280 Feet adapun data – data dari kapal tersebut yaitu: Nama Kapal Type Kapal LOA Lpp Breadth Draught Depth
: Swiber 282 : Tongkang : 280 feet (85.344 m) : 265 feet (80.772 m) : 80 feet (24.384 m) : 4.145 m : 16 feet (4.877 m)
Tahap Persiapan
Pada tahap persiapan ini yang dilakukan yaitu
Gambar 1. Mekanisme Proses Korosi
kegiatan survey tempatdan dan objek pulkan penelitian, pemilihan judul, mencari judul, mengumpulkan mengum data, melakukan penyusunan laporan akhir. Tahap Pengambilan Data
Teknik pengambilan data yang digunakan pada penelitian ini adalah observasi, wawancara dan studi pustaka. 1. Observasi dalam penelitian ini adalah observasi langsung atau pengamatan secara langsung terhadap subjek yang akan diteliti. 2. Wawancara dengan mengajukan pertanyaan sesuai dengan topik penelitian,wawancara dilakukan dengan salah satu Quality Control kapal repair yaitu Pak Muda Panjaitan. Gambar 2. Sistem Proteksi Katodik Zinc Anode
3. Studi pustaka yaitu teknik pengumpulan data dari informasi – informasi internet yang juga memberikan informasi penting untuk
menyelesaikan laporan tugas akhir ini.
3
Analisa Data dan Pembahasan
Tahap Pengolahan Data 1. Umur proteksi yang dibutuhkan sesuai dengan aturan BKI 2014, Rules V Volume olume II Section 38 2. Rumus yang diperlukan untuk perhitungan kebutuhan zinc anode seperti perhitunagn permintaan arus, area yang akan diproteksi, faktor kerusakan lapisan dapat diperoleh dari Fontana 1986. 3. Rumus yang diperlukan untuk mencari perhitungan berat dan jarak tiap zinc anode dapat diperoleh dari Espelid 1996.
Dalam tahap pelaporan dilakukan penyempurnaan data yang telah disusun, dan dilanjutkan dengan penulisan laporan akhir hasil penelitian.
Anode korban yang digunakan kapal Tongkang 280 feet adalah zinc anode demgan bentuk elongated flush mounted tanpa pembungkus. Data Zinc Anode Data zinc anode yang didapat dari hasil wawancara yang dilakukan denan salah satu quality control di PT.Karyasindo Samudera Biru yaitu:
Flowchart Perhitungan
Mulai Perhitungan AC
Permintaan
Perhitungan fc
Arus
Perhitungan ic
Electrochemical
Perhitungan Berat Zinc
Gambar 5. Zinc Anode Kapal Tongkang 280 ft
Faktor Guna Zinc
Anode
Umur Proteksi
Perhitungan Jumlah Zinc Anode
Perhitungan Jarak Zinc
Bentuk/type zinc anode : Persegi/Welding Persegi/Welding zinc Ukuran Zinc Anode :585mmx130mmx35mm Berat perunit zinc anode: 18.3 Kg Waktu penggantian : ±24 Bulan Umur Proteksi Umur proteksi yang dibutuhkan sesuai dengan aturan BKI adalah 3 tahun, dikarenakan kapal minimal selama 3 tahun harus naik dok dan ketika kapal naik dok zinc anode yang lama akan diganti dengan yang baru.[9] Perhitungan Kebutuhan Zinc Anode
Untuk mengetahui kebutuhan zinc anode pada pelat lambung kapal Tong Tongkang kang 280 feet berikut adalah urutan perhitungan yang diperlukan : 1.
Perhitungan Arus (Ic) (1) = Permintaan Dimana : Ic :Permintaan arus (Ampere) Ac :Area yang akan diproteksi ( ) fc :Faktor kerusakan Lapisan (Ampere) ic :Faktor desain arus densitas (Ampere/ )
Anode
Untuk mencari permintaan arus harus mengetahui nilai area yang akan diproteksi ( Ac), faktor kerusakan lapisan ( fc), dan ic atau faktor desain arus densitas.
Selesai
Untuk area yang akan diproteksi dapat diperoleh dengan menggunakan rumus :
= (2 + ) ) Gambar 4. Flowchart Perhitungan
(2)
Dimana : Loa : Panjang keseluruhan kapal (m)
TABEL 2
T
: Sarat air (m)
B
: Lebar Kapal (m)
P
: Faktor, Untuk kapal Tongka Tongkang ng 0,85
DESAIN ARUS DENSITAS [6]
Depth (m)
Tropical (>20°C)
Sub Tropical (12-20°C)
Beriklim Sedang (7-12°C)
Sangat Dingin (30 -100
0.060
0.070
0.080
0.100
>100-300
0.070
0.080
0.090
0.110
>300
0.090
0.100
0.110
0.110
Maka,
= (2 + ) ) = (2.4 2.4,14 ,145 5 + 24,348 24,348)) 85,344 0,85
( ) = (8, 8,29 29 + 24,3 24,348 48)) 75,5424 = 32,638 75,5424 = 2.465,55 ² Untuk perhitungan faktor kerusakan lapisan dapat dihitung dengan rumus:
= +
(3)
Dimana: k ₁ : 0,02 (DNV RPB401) k ₂ : 0,015 (DNV RPB401) tf :Umur proteksi = 3 Tah Tahun un (BKI)
= + (Ampere)
=
Dimana : Ac : 2465,55 ²
= 0,0425 (Ampere) TABEL I KONSTANTA (k ₁ dan k ₂) [6]
Coating Category I (k₁ = 0,10)
Dari tabel 2 dimana desain arus menurut iklim sedang dan kedalaman 0-30 m dengan temperatur °C maka nilai keperluan arus densitas 7°C-12°C 7°C-12 adalah 0.100 /². Maka untuk nilai kebutuhan arus proteksi adalah :
= 0,02 + 0,015
Depth (m)
Menurut DNV 2010 6.7.4 iklim sedang (suhu air pemukaan rata – rata tahunan 7-12°C, direkomendasikan sebagai perkiraan yang cukup konservatif untuk perhitungan resistensi anoda diair laut.
II (k = 0,05)
fc
: 0,425 (Ampere)
ic
: 0,100 ampere/ ² (DNV RPB401)
Kebutuhan arus proteksi yang diperoleh: III
(k = 0,02)
k
k
k
0-30
0,10
0,03
0,015
>30
0,05
0,02
0,012
= 2465,5 2465,55 5 0,042 0,0425 5 0,100 0,100 = 10,4 10,478 78 Parameter-parameter perhitungan tersebut akan ditampilkan secara ringkas pada tabel dibawah ini : TABEL 3 DATA DATA DAN PARAMETER PERHITUNGAN
Keterangan : Category I :Satu lapis, la lapisan pisan prim primer er m min in 50m DFT (Dry Film Thickness) Category II :Satu lapis, lapisan primer ditambah satu lapis, lapisan tengah atas 150 250 m nominal DFT CategoryIII:Satu lapis, lapisan primer ditambah min 2 lapisan menengah /atas min 300 m nominal DFT Pengecatan/coating kapal biasanya memakai satu lapis/layer dengan ditambah 2 lapis menengah/atas min 300 m nominal DFT Category III. Untuk nilai desain arus densitas dapat diperoleh pada tabel 2.
Ac (m²)
2465,55
Ic (Ampere)
104,78
Fc (Ampere)
0,0425
K ₁
0,02
K ₂
0,015
ic (Amper/m²)
0,100
2. Perhitungan Berat Zinc Anode Berat zinc anode (M) dapat menggunakan rumus :
=
diperoleh (4)
Dimana : M : : Berat zinc anode (Kg) Ic : Kebutuhan Arus Proteksi (Ampere)
T : : Umur proteksi (tahun), 3 tahun (BKI) : : Faktor guna zinc anode (Tabel)
e : Electrochemical efficiency (Ah/Kg)
Untuk nilai electrochemical effeciency yang digunakan dalam perhitungan masa zinc anode dapat dilihat pada tabel 4. TABEL 4 NILAI ELECTROCHEMICAL ELECTROCHEMICAL EFFECIENCY [7] [7]
Macam Material Anoda
Electrochemical effeciency (Ah/Kg)
Al
2000
Zn
700
Dari data yang ada maka dapat diketahui kebutuhan berat zinc anode yang dibutuhkan pada kapal Tongkang Tongkang 280 feet yaitu 4 462,79 62,79 Kg 3.
Menghitung jumlah zinc anode yang dibutuhkan pada kapal Tongkang Tongkang 280 feet dengan bentuk ukuran zinc anode 585mm x 130mm x 35mm (P (P x L x T) dengan berat per unit 18.3 Kg. (5) =
Dimana :
AK: Jumlah Zinc Anode M
Faktor Guna Anoda
)
0.9
) ℎ
0.85
ℎ ℎ
0.80
, , ℎ ℎ
0.80
, ,
0.75
Panjang Anoda < 4 x Tebal
=
Tipe Anoda
)
Sehingga :
FAKTOR GUNA ANODA [7]
Panjang Anoda > 4 x Tebal
: Berat per unit zinc anode : 18,3 Kg =
TABEL 5
)
: Berat zinc anode yang dibutuhkan : 462,79 Kg
Sedangkan untuk faktor guna zinc anode tergantung pada ukuran zinc anode. Pada tabel 5. adalah desain faktor guna zinc anode.
)
Perhitungan Jumlah Zinc Anode
, ,
= 25 ℎ ℎ Penambahan zinc anode untuk tempat-tempat kritis dan sebagai faktor keamanan 20%, maka jumlah total zinc anode yang dipasang dipasang adalah : AK Total : 25 + 20% = 30 buah
Jadi jumlah zinc anoda yang diperlukan pada kapal Tongkang 280 feet adalah 30 buah, dan dipasang masing masing 15 buah pada lambung kanan dan lambung kiri pada kapal. 4.
Perhitungan Jarak Antar Zinc Anode
Jumlah total zinc anoda yang dibutuhkan pada kapal Tongkang 280 feet adalah 30 buah masing-masing dipasang 15 buah untuk lambung kanan dan lambung kiri. Untuk mengetahui jarak antar zinc anode dapat diperoleh dengan menggunakan rumus:
= Gambar 5 Tipe Anoda Korban (Fontana, 1986)
Keterangan : (a) Slender stand off (b) Elongated Elongated flush mounted (c) Half Half self bracelet
Data faktor guna zinc anoda yang digunakan dengan tipe anoda long ) flush mounted yaitu 0.85 karena panjang anoda > 4 x tebal. Sehingga :
=
,
,
= , = 462,79 Kg
(6)
Dimana :
:Jarak antar zinc anode
Lpp
:Panjang Kapal
∑
:Jumlah total zinc anode yang dipasang/2 = 15 buah
Sehingga :
= =
=
∑
∑ , =
5.38 m
Gambar 6. Desain Lokasi Zinc Anode Pada Kapal
Gambar diatas adalah pandangan samping sebagai ilustrasi letak pemasangan zinc anode sesuai perhitungan berjumlah 30 buah yang dipasang masing 15 dilambung kanan dilambung kiri.
4
Amairana, Febi, Laporan Praktikum Proteksi Katodik. Malang. : Jurusan Teknik Kimia Politeknik Negeri Malang, 2016.
[5]
Trethwey, Trethwey, K Kenneth, enneth, R, B.Sc, Ph.D, C. Chem, MRSC, MCORR.ST, John Chamberlain, 1991, Korosi Untuk Mahasiswa Sains dan Rekayasa, PT.Gramedia Pustaka Utama, Jakarta.
[6]
DNV Recomended Practice RP RP.B401, .B401, 20 2010, 10, Chatodic Protection Design, Det Norsice Veritas Industry Norway AS, Hovik.
[7]
Fontana,
Kesimpulan
Setelah melakukan penelitian disimpulkan sebagai berikut :
diatas
dapat
1.
Meterial anoda korban yang digunakan pada kapal Tongkang 280 feet adalah zinc anode dengan tipe long flush mounted. 2. Dari hasil perhitungan dimana kebutuhan zinc anode yang digunakan pada kapal Tongkang Tongk ang 280 feet adalah : a) Berat zinc anode pada kapal Tongkang 280 feet yang diperoleh dari hasil perhitungan sebesar 462,79 Kg b) Jumlah zinc anode yang dibutuhkan pada kapal Tongkang 280 feet yang diperoleh dari hasil perhitungan dengan penambahan zinc anode untuk tempat-tempat kritis dan sebagai faktor keamanan 20% yaitu 30 buah, dan masing masing dipasang 15 buah untuk lambung kanan dan 15 buah untuk lambung kiri. c) Jarak zinc anode yang dipasang pada kapal Tongkang Tong kang 280 feet yaitu 5,38 m.
5
[4]
Daftar Pustaka
[1]
Kumala, R., Mengenal Korosi Korosi dan Akibatnya Serta Cara Pencegahannya dalam Kehidupan Sehari – hari. hari. Jakarta: Gramedia Pustaka Utama, 2011.
[2]
Korosi. Pekanbaru: Rachma, Ewith, Makalah Korosi Jurusan Teknik Kimia s1-C Fakultas Teknik Universitas riau, 2013.
[3]
Kurnia, Dadang., dan Bayu, Perancangan Sistem Proteksi Katodik (CP) Anoda Korban Pada Pipa Universitas Baja. Tangerang : Program Pascasarjana Pamulang, 2016.
Mars
G,
1986,
Corrosion
Engineering, 3th Edition, Mc Graw Hill Book Co, New York.
[8]
Espelid, Baard, Brigith schi, 1996, Characterization Of Sacrificial Anodes Materials Through Laboratory Testing, IN NACE International, Corrosion 1996, Paper no.551, Texas, USA.
[9]
BKI, 2014, Rules Volume Volume II Section Section 38.
[10] Sudjasta, Bambang, Analisis Kebutuhan Pemasangan Zinc Anode Untuk Mencegah Korosi Pada Lambung Kapal Cargo. Jakarta Selatan: Program Studi Teknik Perkapalan, 2018.
