- DESAIN SISTEM PROTEKSI KATODIK UNTUK STRUKTUR ABOVE GROUND STORAGE TANKS DI LINGKUNGAN PANTAI
Views 1,549
Downloads 33-
File size 127KB - Author/Uploader: Documents
DESAIN SISTEM PROTEKSI KATODIK UNTUK STRUKTUR ABOVE GROUND STORAGE TANKS DI LINGKUNGAN PANTAI Sut arsis Jurusan Teknik Mat erial dan Met alurgi, FTI-ITS E-mail correspondence: sut [email protected] -eng.it s. ac.id
ABSTRAK Telah dilakukan desain sist em prot eksi kat odik metoda anoda t umbal (sacrif i ci al anode) unt uk st rukt ur above ground st orage t anks di lingkungan pant ai. St rukt ur yang dilindungi adal ah bagian al as (bot t om part ) t angki yang bersent uhan langsung dengan pondasi/ t anah. Karakt erist ik t angki yang dilindungi meliputi : St rukt ur t angki t erbuat dari mat erial SA-285 grade C, diamet er t angki rat a-rat a 35. 997 m, sist em pondasi adalah pasir yang dipadat kan dan dilapisi oleh aspal t , dan bahan yang disimpan dalam t angki adalah premium, avt ur, kerosi n, lil in crude, solar , slop oil. Beberapa paramet er disain dit et apkan sebagai berikut ; Rapat arus prot eksi 20 mA/ m2, Coat i ng breakdown 10% (NACE St andard), umur desain 20 t ahun, dan krit eria pot ensi al prot eksi –0. 85 Volt Vs Cu/ CuSO4 Ref. el ect rode cel l. Dari hasil survei resistivit as t anah didapat kan harga rat a-rat a t ahanan t anah sebesar 5000 Ω .cm. Met oda anoda t umbal (sacrif i al anode) dipilih karena beberapa al asan sebagai berikut : (1) fakt or keamanan, (2) biaya maint enance rendah dan rel at if mudah, dan (3) t idak memerlukan supply power dari luar karena cukup sulit penyediaannya dil apangan. Dari hasil st udi lapangan dan beberapa paramet er desain di at as didapat kan hasil kal kulasi desain unt uk sist em prot eksi kat odik met oda anoda t umbal bot t om par t t angki penyimpang bahan bakar sebagai berikut : Anoda t umbal yang dipil ih adalah Magnesi um anode j enis High Pot ent i al Alloy (high purit y, high pot ent i al circuit -1, 75 V vs Cu/ CuSO4) karena resist ivit as t anahnya cukup t inggi (5000 Ω .cm), j umlah anoda per-t angki 51 buah (berat anoda @ 7. 7 kg), j arak ant ar anoda sebesar 2. 58 met er dan j arak anoda dengan t angki sebesar 3 meter. Kata kunci : Cat hodi c prot ect i on, Magnesium anode 1. PENDAHULUAN
opt i mum dari pemeliharaan.
Kombinasi dari penerapan t eknol ogi pelapisan dan sist em prot eksi anoda t umbal t elah sukses dit erapkan diberbagai st rukt ur perpipaan dan st orage t ank dalam kondisi underground maupun above ground diberbagai negara diseluruh duni a1. Pada makal ah ini akan dipaparkan desain sist em prot eksi kat odik dengan met oda anoda t umbal (sacrif ial anode) pada st rukt ur above ground st orage t ank. Above ground st orage t ank adal ah t angki yang dibangun diat as pondasi pasir yang dipadat kan (compact sand) dan di t ambah dengan lapisan bet on/ aspal 2. Proses desain akan dit uj ukan unt uk mendapat kan desain sistem prot eksi kat odik met oda anoda t umbal yang efisien dan
ISBN No. 978-979-18342-0-9
segi
kualit as,
biaya dan
2. DISKRIPSI PEKERJAAN Bagian st rukt ur t angki yang dil indungi adalah bagian al as (bot t om part ) yang bersent uhan langsung dengan pondasi/ t anah2. Bagian al as t angki t el ah dilindungi dengan pengecat an dan dilet akan diat as pondasi compact sand yang lapisi oleh aspal. Namun unt uk mengant isipasi t erj adinya serangan korosi ket ika lapisan cat t erkelupas maka akan dirancangan sist em prot eksi kat odik yang sesuai. Bagian alas dari 40 t angki yang dil indungi mempunyai diamet er rat a-rat a 35. 997 m dengan t ipe bahan SA-285 grade C. Unt uk mengant isipasi kebocoran arus ke st rukt ur lain karena isolasi Flange yang t idak
B-39
Sut arsis
berfungsi dengan baik dan adanya grounding syst em, dalam perhit ungan dit ambahkan spare 10% dari t ot al kebut uhan arus prot eksi.
digunakan, karena driving volt age keduanya relat if kecil. TABEL 2 SPESIFIKASI HIGH POTENTIAL ALLOY MAGNESIUM
Deskripsi Mat erial Berat Net t o Kapasit as Laj u konsumsi Pot ensial
Gambar 1. above ground st orage t ank
Khusus unt uk groundi ng syst em, hubungan t angki dan gr ounding syst em perlu dilengkapi dengan spark gap. Spark gap dalam kondisi normal akan berfungsi sebagai isolat or, sehingga t idak t erj adi kebocoran arus dari sistem prot eksi kat odik ke grounding syst em. Berikut adal ah paramet er desain yang digunakan dalam perhit ungan :
Dimensi
Komposisi
TABEL 1 PARAMETER DESAIN
Paramet er Luas area prot eksi Isi Tangki
Temperat ur operasi Mat erial Tangki Sist em Pondasi Rapat Arus Prot eksi 2 Coat ing Breakdown Resist ivit as tanah Umur Desai n Krit eria prot eksi 2
Kondisi/ Krit eria (+) 1017, 190 m2 premium, avt ur, kerosi n, lilin, solar, slop aoil 32 0C – 60 0C SA-285 Grade C Compact sand+aspal 20 mA/ m2 10% 5000 Ω . cm 20 t ahun -0, 85 V vs Cu/ CuSO4
3. DESAIN SISTEM PROTEKSI SACRIFICIAL ANODE Berdasarkan nilai resistifit as t anah yang cukup t inggi (5000 Ω .cm), maka unt uk met ode prot eksi kat odik sacrif icial anode hanya Magnesium anode j enis high pot ensial alloy dengan spesifikasi pada t able 2 yang dapat digunakan. Sedangkan Zinc anode dan St andard Pot ensial Magnesium t idak dapat
ISBN No. 978-979-18342-0-9
Spesifikasi High pot ensial magnesium alloy 7, 7 kg/ buah 1, 100 A.j am/ kg 7, 92 kg/ A-t ahun Open circui t = 1, 70 – 1, 75 vol t vs Cu/ CuSO4 Ref. Closed Circuit = 1, 65 vol t vs Cu/ CuSO4 ref. 90 x 95 x 650 mm (“ D” shape,bare) dia. 200 x 750 mm panj ang (prepackaged) Al =0. 001%, Cu=0. 002%, Si=0. 005%,Fe=0. 0 03%, Ni=0. 001% max, Mg=balans
Gambar 2. Magnesi um anode
3.1. Pemi lihan sist em prot eksi Proses desai n diawali dengan st udi lapangan yang meliput i pengumpulan dat a unt uk desain sepert i: (1)dat a kont ruksi t angki dan perpipaan, (2) spesifikasi material t angki dan manufakt ur, (3) Spesifikasi coat ing, (4)Joint const ruct ion, (5) Hist ory of t he t ank foundat ion, (6) Maint enance history, (7)operat ion t emperat ure, (8) Type of liquid st ored, (9) elect rical grounding, (10)wat er t abl e and drainage informat ion. Selain it u st udi lapangan j uga untuk menent ukan t ingkat korosi yang t erj adi pada st rukt ur dan kondisi korosi vit as lingkungan, diant ara dat a B-40
Sut arsis Desain Sist em Prot eksi Kat odik Unt uk St rukt ur Above Ground St orage Tanks Di Lingkungan Pant ai
TABEL 3 KALKULASI DESAIN Kalkulasi desain MAGNESIUM ANODE SATUAN 36 LBS TYPR Soil resi st i vit y (Ohm-cm) 5000 Rapat Arus Prot eksi, mA/ m2 20 Bare St eel Asumsi Coat ing (%) 10 Breakdown Safet y f act or/ spare (%) 10 perhit ungan Tot al Luas area 1017, 190 m2 prot eksi Arus prot eksi/ t angki 2,238 A Usia Desain (Tahun) 20 Laj u Konsumsi Anoda (Kg/ A-Th) 7.92 Berat Anoda/ Buah (kg) 14. 5 Ukuran Anda + Backfill § Diamet er (cm) 25 § Panj ang (cm) 75 Posisi Groundbed Groundbed resist ance (Ohm) 15. 755 Driving volt age (volt ) 0.8 Kapasit as arus per(Ampere) 0.0508 anoda Kapasit as Arus t ot al 0,0441 (Ampere) anoda Juml ah mi ni mal anoda (buah) 51 yang diperlukan pert angki Tot al berat anoda yang (kg) 393,85 dibutuhkan
yang diukur adal ah (1) Visual inspect ion, (2) Menent ukan pH dan soil resist ivit y t anah2,3, 4. Berdasarkan dat a-dat a yang didapat kan dari st udi l apangan, maka sist em prot eksi kat odik yang dipilih adalah met oda anoda t umbal (sacrif icial anode) dengan alasan pert imbangan ut ama adalah fakt or keamanan saat operasi mengingat t angki digunakan unt uk medi a penyimpang bahan yang pada umumnya mudah t erbakar 6, 7. 3.2 Kal kulasi desain Anoda yang digunakan adalah Magnesium t ipe high pot ensial all oy. Anoda dibungkus dengan backfil l yang t erdiri dari gypsum, bet onit e, dan sodium sulf at e. Dari hasil perhit ungan desain sebagaimana t erangkum dalam t abel 3, Jumlah anoda yang dihit ung berdasar kebut uhan berat perlu dihit ung ul ang berdasarkan kepasit as arus kel uaran anoda dan hasilnya menunj ukan bahwa desain ukuran anoda (t ermasuk backfill), berat dan j umlah anoda sudah t epat , yai t u secara t eoritis anoda mempunyai kapasi t as keluaran arus yang l ebih besar dari kebut uhannya yait u ; 2, 249 ampere > 2, 238 Ampere. Anoda direncanakan dipasang di sekeliling t anki pada j arak sekit ar 3 met er dari kelil ing t anki 8, sehingga konfigurasi anoda menyerupai cincin berdiamet er (besarnya t ergant ung diamet er t anki). Dari perhit ungan didapat kan j arak pasang ant ar anoda sekit ar 2. 58 met er.
4. Kesimpulan Dari hasil desain dapat disimpulkan sebagai berikut :
Gambar 3. Skema inst alasi anoda2.3
1.
Sistem prot eksi yang dipilih adal ah anoda t umbal dengan al asan ut ama adalah f akt or keamanan saat operasi
2.
Anoda yang dipilih adal ah Magnesium t ipe high pot ent ial alloy karena unt uk resistivit as t anah yang cukup t i nggi diperlukan driving vol t age yang besar.
3.
Unt uk t iap t angki diperlukan 51 buah anoda dengan j arak anoda dengan t angki 3 met er dan j arak ant ar anoda 2.85 mat er
5. Pust aka 1.
ISBN No. 978-979-18342-0-9
B-41
Yan Ge, et .al , Combined coat ing and sacrifial anode prot ect ion for underground st eel pipe, Indocor Journal , Indonesia, 2008
Sut arsis
2.
3.
4.
5.
Nat ional Associ at i on of Corrosion Engineers (NACE) St andard RP 017795 It em No. 21021 – St andard Recommended Pract ice, Mit i gat i on of Alt ernat i ng Current and Li gt ht ing Ef f ect on Met all ic St ruct ures and Corrosion Cont rol Syst ems. 6. API : RP-651 3r d Edit ion January 2007 – Cat hodic Prot ect ion of Above Ground Pet roleum St or age Tank. 7. API RP- 652 dan API RP-653 8. British St andard Inst it ution BSI 7361 : Part I 1992 – Code of Pract ice f or Land and Marine applicat i on (Formerly CP : 1021).
Nat ional Associat ion of Corrosion Engineers (NACE) St andard RP 019393, it em No. 21061 – Ext ernal Cat hodic Prot ect ion of on Grade Met all ic St orage Tank Bot t om. Nat ional Associat ion of Corrosion Engineers (NACE) St andard RP01932001, it em No.21061– Recommended prat ice cont rol of Ext ernal Cat hodi c Prot ect ion of On-Grade Carbon St eel St orage Tank Bot t om. Nat ional Associat ion of Corrosion Engineers (NACE) st andard RP-05722001, item No. 21007 – Design, Inst al lat i on, operat i on, and mai nt anance of Impressed current deep Groundbeds.
ISBN No. 978-979-18342-0-9
B-42