SISTEM PROTEKSI KATODIK  PENYEBAB HIDROGEN EMBRITTLEMENT

SISTEM PROTEKSI KATODIK PENYEBAB HIDROGEN EMBRITTLEMENT

SISTEM PROTEKSI KATODIK PENYEBAB HIDROGEN EMBRITTLEMENT

Salah satu penyebab serangan hydrogen dan menyebabkan terjadinya perapuhan sebuah logam (embrittlement) adalah adanya system proteksi katodik sedangkan pipa yang tertanam dalam tanah atau pipa offshore wajib dilindungi oleh system proteksi katodik.

Sistem proteksi katodik adalah metode perlindungan logam dari korosi dengan cara menghilangkan beda potensial pada struktur mikroskopis logam dengan jalan membanjiri logam dengan electron. Dengan kata lain menjadikan sifat anoda pada sebuah  logam hilang dan menjadikan seluruh permukaan logam menjadi katoda.

Seperti yang sudah kita ketahui bahwa korosi dapat terjadi karena adanya sel korosi yaitu suatu sel yang terdiri dari 4 faktor :

  1. Logam yang menjadi anoda
  2. Logam yang menjadi Katoda
  3. Adanya larutan elektrolit
  4. Adanya konduktor listrik

Katoda adalah logam yang relatif lebih mulia, yang permukaannya menjadi tempat berlangsungnya reaksi reduksi. Anoda adalah logam yang relatif lebih aktif, yang menjadi pemasok elektron bagi reaksi reduksi,sehingga terkorosi. Konduktor adalah sarana untuk transfer elektron dari anoda kekatoda. Elektrolit adalah media yang mengandung zat-zat yang korosif seperti H+ dan O­2 yang cenderung terreduksi, disamping menjadi tempat bagi zat lain yang dapat mengakselerasi korosi seperti Cl.

Jika salah satu faktor tersebut tidak ada, maka korosi tidak akan terjadi. Proses terjadinya korosi digambarkan sebagai berikut :

Gambar 1. Sel Korosi

Dua buah logam yang mempunyai potensial elektroda berbeda akan membuat dua kutub. Potensial yang lebih rendah akan menjadi kutub anoda dan potensial yang lebih tinggi menjadi kutub katoda. Ketika dua buah elektroda ini dihubungkan dalam larutan elektrolit yang sama, maka akan terjadi proses elektrokimia yaitu elektron mengalir dari anoda menuju katoda melalui konduktor listrik.dan bersamaan dengan itu terjadi alitran arus dari katoda ke anoda melalui elektrolit dan terjadi aliran arus secara tertutup yang berlangsung terus menerus yang akibatnya anoda tempat keluarnya arus menjadi terkorosi. Pada permukaan katoda elektron akan berikatan dengan ion H+ untuk menjadi netral sebagai H2 dan elektron yang terlepas di permukaan anoda akan membuat ion-ion logam menjadi tidak stabil sehingga melarut kedalam larutan elektrolit. Proses terlepasnya ion logam inilah yang dinamakan korosi.

Reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut :

Pada anoda :

                   Fe     à      Fe2+  +       2e

Pada katoda : Elektron dari anoda mengadakan migrasi ke daerah katoda melalui metal dan bereaksi dengan berbagai cara yang tergantung pada pH dan adanya oksigen

                   2 H+    +       2e    à      H2 (gas)

                   2 H+  +       ½ O2 +       2e    à      H2O

                   H2O   +       ½ O2 +       2e    à      2 OH

Ion-ion hidroksil dari katoda ini dan ion-ion fero dari anoda membentuk :

Fe2+  +       2 OH à      Fe(OH)2

4 Fe(OH)2  +       O2     +       2H2O à      4 Fe(OH)3

Dimana 4 Fe(OH)3 ini adalah 2 Fe2O3.6H2O dinamakan korosi.

Reaksi pembentukan hydrogen pada lapisan film dipermukaan pipa yang diberlakukan sebagai katoda dapat menjadi pemicu embrittlement jika terdapat atom hydrogen yang masuk kedalam struktur logamnya. Atom hydrogen (H+) yang bereaksi akan membentuk hydrogen dan keluar ke lingkungan.

Gambar 2. Proses gas Hidrogen Keluar

Standard ISO 15589-1 2003 menyatakan bahwa system proteksi katodik diharapkan mampu menurunkan corrosion rate dibawah 0,01 mm per tahun atau jika sebuah pipa mempunyai ketebalan sebesar 7 mm maka pipa tersebut dapat bertahan hingga lebih dari 700 tahun.

Namun disisi lain system proteksi katodik yang terpasang dapat menimbulkan serangan hydrogen yang dapat menjadikan pipa crack. Karena itu perlu diterapkan suatu peraturan yang cukup ketat terhadap kriteria dari potensial proteksi katodik sebagai pemicu terbesar timbulnya gas hydrogen akibat reaksi elektrokimia di permukaan pipa. Semakin besar nilai potensial proteksi yang diterapkan maka akan semakin cepat pembentukan gas hydrogen dipermukaan pipa yang mengakibatkan permukaan pipa menjadi panas dan menjadikan coating menggelembung kemudian rusak dan menjadikan pipa menjadi rapuh.

Banyak sekali penelitian yang bertujuan untuk mencari nilai potensial proteksi katodik yang sesuai agar tidak menyebabkan timbulnya serangan hydrogen.

Standard ISO 15589-1 menyebutkan bahwa nilai potensial proteksi yang sangat negative dapat menjadi pemicu adanya hydrogen embrittlement dan kerusakan coating. Karena itu nilai potensial proteksi katodik tidak boleh lebih dari nilai -1200 mV (Off Potensial) jika diukur dengan elektroda standard CSE.

NACE RP 0169 tidak menyatakan nilai over voltage secara langsung, namun dalam precautions note nya disebutkan  bahwa potensial polarisasi yang dapat menimbulkan reaksi pembentukan hydrogen berlebih harus dihindari untuk menghindari kerusakan coating dan serangan hydrogen.

Dalam sebuah jurnal yang diterbitkan oleh electrochemical sains yang meneliti pengaruh potensial proteksi katodik terhadap kekerasan mikrostruktur sebuah baja menghasilkan suatu kesimpulan bahwa ketika suatu baja berjenis Q235 tidak dialiri arus proteksi katodik maka nilai kekerasan mikrostrukturnya adalah 160 – 170 MPa, nilai kekerasan pada -900 mV SCE (Standard Calomel Electrode) mulai naik dan relative constant pada -1000 sampai dengan -1200 mV SCE. Nilai kekerasan mikrostruktur turun drastis pada nilai melebihi dari -1200 mV bahkan turun dibawah nilai kekerasan baja saat tidak terproteksi katodik.

Penelitian tersebut menyatakan  bahwa hydrogen mulai terbentuk pada potensial -1050 mV SCE. Pada nilai antara -1000 mV sampai dengan -1100 mV menunjukkan tingkat kekerasan naik dengan jelas menandakan bahwa mulai terjadi perapuhan material secara intensif. Untuk nilai lebih negative dari -1100 mV reaksi pembentukan gas hydrogen berlangsung dengan sangat banyak dan cepat dan saat itu mulai terjadi difusi atom hydrogen kedalam struktur logam. Untuk nilai yang lebih negative dari -1200 mV SCE kekerasan mikrostruktural drop secara signifikan, dalam penelitian tersebut juga terlihat gelembung-gelembung hydrogen yang sangat banyak muncul dari permukaan logam. Atom hydrogen masuk kedalam struktur logam karena adanya electrochemical force yang mengakibatkan kemerosotan kualitas bahan suatu logam.

Berdasarkan penelitian tersebut diketahui bahwa nilai potensial proteksi katodik untuk logam jenis Q235 tidak boleh lebih dari -1100 mV SCE. Q235 adalah suatu jenis baja yang ekivalent dengan ASTM A36 Mild Steel Plate dengan spesifikasi sebagai berikut :

Mengacu pada standard NACE RP 0169 dimana untuk nilai potensial -850 mV CSE (copper sulphate electrode) adalah sama dengan -780 SCE (Saturated Calomel Electrode) maka ada selisih -70 mV antara CSE dan SCE. Berarti nilai – 1100 mV SCE pada penelitian tersebut adalah sama dengan -1170 mV CSE.

Seperti yang kita ketahui bersama bahwa standard nilai potensial proteksi katodik berdasarkan Instruksi Kerja Pengoperasian dan pemeliharaan sistem proteksi katodik di PGN adalah dari -850 mV hingga -2000 mV. Nilai tersebut sudah melebihi batas atas yang disyaratkan oleh standard ISO 15589-1 dan jurnal hasil penelitian yang diterbitkan oleh electrochemical science. Karena itu penetapan batas nilai potensial proteksi katodik di PGn sudah seharusnya dikaji ulang demi menjaga pipa lebih handal dan dapat berumur lebih panjang.

Referensi

  1. NACE Standard RP-0169 “ Control Of External Corrosion on Underground or submerged Metallic Piping system”, 2002
  2. ISO 15589-1 “Petroleum and Natural Gas Industries – Cathodic Protection of pipelines- Transportation system”, 2003
  3. Barlian Kahuripan, “Modul I Corrosion Control Course”, PGN 2009
  4. Barlian Kahuripan, “Hydrogen Embrittlement Pada Pipa Baja, PGN 2014
  5. E Probet and JJ. Rollinson, “Hydrogen Embrittlement of High Tensile Strenght During Chemical and Electrochemical processing”, Electrochemical and Metal Finishing, 1961
  6. Zhi Ming Gao et all., “EIS Characteristic under Cathodic Protection and Effect of Applied cathodic Potential on surface microhardness of Q235 Steel”, International Journal Of Electrochemical Science2013 www.electrochemsci.org 
HIDROGEN EMBRITTLEMENT PADA PIPA BAJA

HIDROGEN EMBRITTLEMENT PADA PIPA BAJA

HIDROGEN EMBRITTLEMENT PADA PIPA BAJA

Pipa gas  terbuat dari baja karbon dengan spesifikasi mengacu pada standard API 5L dengan jenis grade B, X42 atau X65. Standard tersebut mengatur dua spesifikasi produk yaitu produk specification Level 1 dan 2 (PSL 1 dan PSL 2). PSL 2 mempunyai perbedaan dengan PSL 1 dari segi carbon equivalent, Notch Toughness, Batas luluh (yield Strenght) Maksimum dan kuat tarik (tensile strength) maksimum. PSL 2 lebih ketat dalam persyaratan pengujian. Berikut perbedaan antara PSL 1 dan PSL 2 :

Gambar 1. Tabel Perbedaan PSL 1 dan PSL 2

Hal penting dari perbedaan antara PSL 1 dan PSL 2 adalah kadar karbon dari pipa tersebut. Semakin besar kadar karbon suatu baja maka baja tersebut makin keras dan makin tahan korosi, tapi keuletannya sedikit berkurang.

Baja karbon (Carbon Steel) adalah paduan antara besi (Fe) dan carbon ( C ) dimana besi sebagai unsur dasar dan Carbon sebagai unsur paduan utamanya. Dalam sebuah baja, unsur carbon berkisar antara 0.2 % hingga 1.7 % selain unsur-unsur lain seperti mangan, silicon, chromium, vanadium dan unsur lainnya. Penambahan unsur carbon menjadi salah satu metode untuk mendapatkan sifat – sifat mekanis yang berbeda-beda. Berikut merupakan tabel API 5L untuk komposisi kimiawi dalam sebuah pipa baja PSL 2.

Gambar 2. Tabel Komposisi Kimia Pipa PSL 2

Berdasarkan kandungan karbon, baja dibagi menjadi 3 jenis :

  1. Baja karbon rendah

Baja karbon rendah mempunyai kandungan karbon kurang dari 0,3 % C.

Kelebihan baja karbon rendah :

  • murah diproduksi dibanding baja karbon lainnya,
  • mudah di machining dan dilas,
  • keuletan sangat tinggi
  • Tahan Aus

kelemahannya  adalah dari sisi kekerasan tergolong rendah.

  1. Baja karbon Menengah

Baja karbon menengah mempunyai kandungan karbon 0.3 – 0.6 % C. Baja karbon menengah memiliki kekerasan yang lebih tinggi, tidak mudah di machining  atau dilas, mempunyai kuat tarik dan batas regang yang tinggi serta dapat dikeraskan (di Quenching) dengan baik.

  1. Baja karbon Tinggi

Baja karbon tinggi mempunyai kandungan karbon 0.6 – 17 % C. Baja ini memiliki sifat tahan panas yang tinggi, kekerasan yang tinggi, kekuatan tarik yang tinggi namun mempunyai keuletan yang rendah.

Dilihat dari komposisi kimiawi pada tabel 2b, Pipa API 5L grade B PSL 2 tersebut termasuk pipa baja jenis karbon rendah. Baja karbon rendah ini lunak dan kekuatannya lemah namun keuletannya sangat baik sehingga mudah untuk dimachining atau dilas. Umumnya baja karbon rendah memiliki ketahanan korosi yang rendah.

Kerusakan sebuah logam yang ditimbulkan oleh hydrogen disebut hydrogen embrittlement. Salah satu jenis hydrogen embrittlement yang ditimbulkan oleh masuknya atom hydrogen kedalam logam disebut juga Hidrogen Induced Cracking (HIC) . Di dalam material logam, atom-atom hidrogen ini bergabung menjadi molekul (H­2­­) dan menyebabkan terjadinya regangan lokal yang hebat. Jika baja cukup ductil maka kemungkinan dapat bertahan terhadap regangan lokal ini. Namun jika baja getas dan keras, maka akan terjadi retak-retak halus, yang kemudian menjadi besar dan mengakibatkan kegagalan materil. Kerusakan akibat hydrogen ini menyerang semua jenis logam namun sangat berpengaruh besar pada baja dengan kekerasan tinggi.

Masuknya atom hydrogen ke dalam logam akan menyebabkan ductilitas baja dan kekuatan tariknya menurun, perubahan sifat mekanis, dan yang paling menakutkan adalah kegagalan getas (brittle failure) oleh HIC karena dapat terjadi keretakan pipa skala besar tanpa adanya deformasi plastis ataupun elastic terlebih dahulu dan dapat terjadi secara tiba-tiba.

Gambar 3. Hydrogen Induced Cracking (HIC)

Karena itulah adanya hydrogen dalam sebuah permukaan logam harus bisa dikurangi sekecil mungkin. Sumber atom hydrogen ini bisa berasal dari proses elektrokimia seperti proteksi katodik, elektroplatting maupun factor lingkungan seperti adanya H2S,aktivitas bakteri anaerob (Sulphate Reducing Bacteria)  Hidrogen dalam atmosfer maupun jenis zat kimia lainnya. Selain dari pada itu pemilihan jenis material logam juga sangat berpengaruh untuk mengatasi serangan hydrogen ini. Baja Alloy dengan kekerasan tinggi, nickel dan titanium alloy adalah logam yang paling rentan terhadap serangan hydrogen, Baja dengan nilai ultimate Tensile Strenght (UTS) dibawah 1000 MPa (~145,000 psi) termasuk baja yang rentan terhadap serangan hydrogen. Pipa gas mengacu pada standard API 5L mempunyai nilai UTS dibawah 1000 MPa.

Gambar 4. Tabel Tensile Streght untuk PSL 2

Proteksi katodik adalah metode perlindungan logam terhadap korosi, sehingga tidak mungkin pipa yang terpasang dibawah tanah tidak dilindungi dengan proteksi katodik, namun proteksi katodik juga menjadi salah satu penyebab serangan hydrogen pada pipa baja. Karena itulah kriteria proteksi katodik harus lebih diperhatikan.

Serangan hydrogen dapat juga didapatkan dari pengelasan busur (arc welding) dimana hydrogen timbul akibat adanya kelembaban  pada coating elektroda las. Untuk meminimalisir hal ini maka digunakan low hydrogen elektroda dalam pengelasan High strength steel dan perlakukan pre-post heating sangat dibutuhkan untuk mengeluarkan atom hydrogen yang masuk kedalam struktur logam sebelum merusak.

 Mekanisme terjadinya hydrogen embrittlement bermacam-macam, beberapa diantaranya terjadi pada material khusus dan lainnya berlaku umum untuk semua material. Mekanisme tersebut antara lain :

  1. Dislocation Locking (Hidrogen terjebak)

Pada mekanisme ini, atom hydrogen dalam logam terdilokasi, untuk mengurangi beban tegangan maka atom tersebut harus bergerak ke daerah  lain dalam logam, namun atom tersebut tidak bisa bergerak jauh karena mendapat desakan dari atom hydrogen lain yang masuk ke daerah dislokasi sehingga atom terjebak. Adanya atom yang terjebak inilah yang disebut dengan embrittlement

Gambar 5. DIslocation Locking Atom Hidrogen

2. Precipitate Crack Nucleation ( Retak endapan)

Baja dan paduan aluminium (Aluminium Alloy) biasanya mengandung campuran yang digunakan untuk merubah sifat mekanis logam, atau untuk menangkap kelebihan sulfur yang bermigrasi ke batas butir dan menyebabkan kerusakan. Namun campuran tersebut menjadikan logam tidak seragam. Interface antara dua unsur tersebut dapat menjadi  tempat berkumpulnya hydrogen dan menyebabkan embrittlement

3. Hydride Formation (Pembentukan gas Hidrogen)

Mekanisme ini berlaku untuk logam yang mempunyai kelarutan hydrogen rendah ketika logam terebut berada dalam fase liquidnya. Ketika batas kelarutannya tercapai maka hydrogen mulai membentuk fase hidrida dalam logam yang rapuh dan mulai kerusakan (brittle). Titanium beserta logam paduannya merupakan jenis logam yang mengalami mekanisme ini dikarenakan mempunyai kelarutan hydrogen yang rendah.

4. Grain Boundary Decohesion (Kegagalan batas butir)

Mekanisme ini menyebabkan kegagalan batas butir terutama untuk baja berkekuatan tinggi. Batas butir menjadi tempat terbanyak atom hydrogennya dibandingkan tempat lain dalam logam, adanya atom hydrogen mengganggu ikatan antar atom pada logam sehingga atom logam bisa berikatan dengan atom hydrogen. Ikatan yang lemah antar atom tersebut dapat menyebabkan embrittlement.

Gambar 6. Kegagalan Batas Butir

Berdasarkan 4 jenis mekanisme diatas, jelas bahwa pergerakan atom hydrogen pada lapisan oksida dipermukaan logam menjadi penting. Atom hydrogen yang terbentuk pada lapisan film tersebut sebisa mungkin tidak terakumulasi dan dapat keluar dengan mudah ke lingkungan. Jika atom hydrogen tersebut berdifusi masuk kedalam logam dan berkumpul pada batas butir, dapat mengakibatkan embrittlement atau cracking.

Gambar 7, Terbentuknya gas Hidrogen dan Difusi Hidrogen

Referensi :

  1. API 5L “Specification For Line Pipe”, 2004
  2. Cyntia Anindita, “Studi Ketahanan Serangan Hidrogen Pada Baja Bebas Interstisi (IF Steels) Yang Mengalami Canai Hangat Multipass reversible pada 650 oC”, Skripsi Teknik Metalurgi UI, 2012
  3. Roy Johnsen, “Hydrogen embrittlement Of Carbon Steel and Stainless Steel”, Qatar Petroleum, 2012
  4. David Jones, “Hydrogen Embrittlement of Subsea Structures”, 2013
  5. http://en.wikipedia.org/wiki/Hydrogen_embrittlement
  6. http://itsmonblog.blogspot.com/2014/11/hydrogenembrittlement.html
BEKERJA AMAN DEKAT KABEL LISTRIK BAWAH TANAH

BEKERJA AMAN DEKAT KABEL LISTRIK BAWAH TANAH

BEKERJA AMAN DEKAT KABEL LISTRIK BAWAH TANAH

Pekerjaan instalasi sistem proteksi katodik ataupun pekerjaan lain yang memerlukan penggalian atau masuk kedalam lubang bawah tanah mempunyai risiko untuk bersentuhan dengan kabel listrik AC bawah tanah milik PLN. Risiko ini sangat besar karena dapat mengakibatkan cedera berat hingga meningal dunia. Voltase jaringan listrik transmisi bawah tanah milik PLN berkisar 150 KV yang kemudian akan diturunkan untuk jaringan listrik distribusi sebesar 20 KV. Untuk disalurkan ke rumah-rumah, listrik 20 KV tersebut kemudian akan di turunkan di gardu trafo distribusi menjadi 380/220 V.

NACE RP 0177 “Mitigation of Alternating Current and Lightning Effects on Metallic Structures and Corrosion Control Systems” memberikan standard terhadap listrik AC ini dengan menyatakan bahwa pengaruh listrik AC harus dikurangi sesuai batas yang telah ditentukan  untuk menghindari personil terhadap bahaya syok listrik. Efek listrik AC akan berbeda untuk masing-masing orang, tergantung dari voltage level, waktu kontak, tubuh manusia, kelembaban kulit, jalur dan besarnya aliran arus listrik pada tubuh. Batas aman voltase AC yang masih bisa ditolerir tubuh manusia  adalah sebesar 15 V dan arus listrik tidak lebih dari 5 mA. Tabel dibawah ini akan menjelaskan nilai tahanan dan efek dari arus listrik yang mengalir pada tubuh manusia.

Gambar 1. Human Resistance
Gambar 2. AC Values Affecting Human Beings

Sensasi tersetrum akan mulai dirasakan oleh manusia ketika ada arus listrik yang mengalir 1 mA sampai dengan 8 mA. Tidak menimbulkan rasa sakit ataupun cedera, namun akan sedikit memberikan reflek kejutan pada manusia. Sengatan arus listrik di atas 10mA dapat menyebabkan nyeri otot yang cukup parah sehingga korban kesulitan melepaskan konduktor akibat kejang otot. Arus diantara 100mA dan 200mA (50 Hz AC) dapat menyebabkan fibrilasi ventrikel pada jantung sehingga berisiko kematian.Besarnya tegangan yang menghasilkan arus berisiko fatal bergantung pada resistansi dari kulit. Kulit yang basah dapat memiliki resistansi setidaknya 150 Ω dan kulit yang kering 15 kΩ. Nilai resistansi tangan dan kaki diperkirakan sebesar 100 Ω dan tubuh 200 Ω. Dari nilai-nilai resistansi tersebut,diperkirakan bahwa tegangan 240 Volt dapat menyebabkan arus listrik sekitar 500mA mengalir melalui tubuh dengan kondisi kulit basah, sehingga dapat berisiko fatal.

Jalur jalan arus listrik pada tubuh juga mempengaruhi tingkat risikonya. Arus sebesar 100 mA  yang mengalir melalui kepala atau dada bagian atas menjadikan risiko kematian hampir pasti, dan terbukti fatal pada penderita gangguan koroner. Arus listrik yang mengalir melalui tubuh dipengaruhi oleh resistansi tubuh, resistansi antara tubuh dengan lantai, dan tegangan sumber. Jika kulit basah, maka jantung akan lemah dan kontak antara tubuh dengan lantai menjadi besar dan langsung, sehingga tegangan sebesar 40 Volt dapat berisiko fatal. Oleh karena itu, hindari mengambil risiko walaupun  dengan tegangan “rendah” sekalipun.

Tentu saja kita tidak bisa menghindari instalasi listrik bawah tanah, namun kita dapat mengurangi risiko bahaya listrik saat melakukan inspeksi ataupun instalasi system proteksi katodik. Alliant Energy Corporation sebuah perusahaan listrik di Wisconsin USA menerbitkan sebuah panduan untuk kontraktor bagaimana bekerja aman di dekat jalur listrik bawah tanah ataupun udara dengan beberapa langkah sebagai berikut :

  1. Saat mulai mengajukan penawaran, cek terlebih dahulu keberadaan kabel listrik bawah tanah atau udara yang perlu dipindahkan untuk dimasukkan menjadi biaya saat pengajuan.
  2. Sebelum memulai pekerjaan lakukan penandaan terhadap fasilitas listrik yang ada sehingga dapat menjauh dari lokasi bahaya.
  3. Lingkari area yang bertanda “Awas Listrik tegangan Tinggi”, “Disini tertanam Kabel tegangan Tinggi” atau lokasi yang diduga tertanam kabel listrik tegangan tinggi dan segera melakukan koordinasi dengan pemilik kabel untuk tindakan mitigasinya.
  4. Saat melakukan penggalian didekat lokasi yang terdapat kabel listrik maka sebaiknya penggalian dilakukan secara maksimal dan jaga jarak paling sedikit 24 inchi dari lokasi kabel. Jika tidak bisa mengatur jarak maka segera lakukan koordinasi dengan perusahaan listrik setempat untuk mitigasinya
  5. Saat diketahui ada peralatan kerja yang menyentuh kabel listrik yang terkelupas jangan sekali-sekali menyentuh peralatan tersebut. Koordinasikan dengan perusahaan listrik setempat untuk memastikan bahwa tidak ada aliran listrik lagi pada kabel tersebut.
  6. Jika ada seseorang yang kontak dengan kabel yang terkelupas maka jangan sekali-kali menyentuh atau berusaha menolongnya jika anda tidak terlatih untuk menangani kasus tersetrum seperti ini.

Health and Safety Guidance dari hsebooks.co.uk menulis petunjuk yang lengkap bagaimana bekerja di dekat fasilitas underground dan mengurangi risikonya. Dalam buku tersebut dituliskan 4 elemen penting yang harus disiapkan ketika bekerja didekat fasilitas bawah tanah yaitu :

  1. Rencana Sebelum Pekerjaan

Banyak potensi bahaya dapat dicegah dengan melakukan perencanaan sebelum pekerjaan yang meliputi :

  • Risk Assesment
  • Ijin Kerja
  • Design
  1. Rencana Kerja

Informasi yang lengkap mengenai fasilitas bawah tanah apa saja yang ada dilokasi pekerjaan perlu untuk diketahui sebelum pekerjaan penggalian dimulai dan kemudian melakukan kegiatan berikut :

  • Pemetaan Fasilitas bawah tanah
  • Pemasangan rambu-rambu untuk fasilitas bawah tanah
  • Persiapan untuk keadaan emergency jika tidak bisa didapatkan informasi yang cukup mengenai lokasi penggalian
  1. Pipe and Cable Locator

Informasi yang didapat dari pemilik fasilitas bawah tanah tidak bisa diketahui secara tepat titik lokasi yang sebenarnya, karena itu penggunaan cable locator menjadi sangat penting.

  1. Prosedur Penggalian Dengan Aman

Penggalian harus dilakukan dengan hati-hati dan mengikuti prosedur penggalian dengan aman. Jangan pernah menggunakan peralatan mekanik untuk melakukan penggalian didekat fasilitas underground, jika perlu dilakukan trial terlebih dahulu dengan menggunakan penggalian manual. Petunjuk tersebut memberikan perhatian yang khusus terhadap kabel yang tertanam dalam cor semen atau beton, dikatakan bahwa kabel yang tertanam dalam cor semen atau beton berbahaya karena ketika dilakukan pembongkaran secara mekanik dapat merusak kabel dan melukai pekerja.

Menurut Daman Susanto dalam bukunya jaringan distribusi bawah tanah ada beberapa isolasi untuk kabel dan salah satunya adalah XLPE (Cross Linked Poly Ethylene) yang mempunyai karakteristik lebih baik dibandingkan jenis isolasi lainnya dan penerapannya dapat digunakan untuk tegangan hingga 110 kV. Masing-masing karakteristik bahan isolasi adalah sebagai berikut :

Gambar 3. Karakteristik Umum Isolasi Bahan

Dalam buku tersebut disebutkan juga bahwa kabel yang keluar dari tanah harus diindungi dengan pipa baja atau bahan lain yang cukup kuat sehingga tidak bisa langsung bersentuhan dengan tangan.

 

Pipa gas  banyak berdekatan dengan utilitas lain, termasuk kabel listrik dan saat melakukan pekerjaan ataupun instalasi dan penggalian, kabel tersebut tidak bisa dipindahkan atau dilakukan re-route, karena itu jalan satu-satunya adalah pemberian pengaman tambahan agar kabel tersebut tidak terkelupas dan melukai pekerja. Berdasarkan hal tersebut diatas maka pengamanan tambahan dengan membungkus kabel listrik dengan pipa jenis PE atau XLPE mungkin bisa dilakukan dan jika diperlukan dilakukan lagi pengamanan dengan membungkusnya dengan pipa baja.

 

Referensi :

 

  1. NACE RP 0177 “Mitigation of Alternating Current and Lightning Effects on Metallic Structures and Corrosion Control Systems” , 2000
  2. Alliant Energy, “Work Safely Near Electricity and Natural Gas”
  3. co.uk, “Avoiding Danger Of Underground Services”, 2000
  4. Daman Suswanto, “Sistem Distribusi Tegangan Listrik”, FT Universitas negeri Padang, 2009 https://daman48.files.wordpress.com
  5. http://www.tf.itb.ac.id/files/2011/11/K3-Listrik.pdf
BAHAYA KABEL LISTRIK TEGANGAN TINGGI BAWAH TANAH SAAT INSTALASI SISTEM PROTEKSI KATODIK

BAHAYA KABEL LISTRIK TEGANGAN TINGGI BAWAH TANAH SAAT INSTALASI SISTEM PROTEKSI KATODIK

BAHAYA KABEL LISTRIK TEGANGAN TINGGI BAWAH TANAH SAAT INSTALASI SISTEM PROTEKSI KATODIK

Pekerjaan penggalian dan bekerja dibawah tanah adalah hal yang sering dilakukan oleh teknisi proteksi katodik saat melakukan inspeksi, analisa maupun saat melakukan instalasi sistem proteksi katodik. Ada hal yang belum pernah ataupun sangat minim sekali diberikan sebagai pembekalan untuk seorang teknisi proteksi katodik, yaitu mengenai potensi bahaya kabel listrik tegangan tinggi bawah tanah.  Kabel bawah tanah, bukan merupakan hal yang asing bahkan sering ditemukan saat penggalian. Bahkan banyak bak valve  pipa gas yang didalamnya terdapat instalasi listrik bawah tanah.

Gambar 1. Kabel Bawah Tanah
Gambar 2. Kabel Bawah Tanah Dalam Bak Valve

Kabel listrik bawah tanah berbahaya, jika tersentuh dalam keadaan terbuka dapat mengakibatkan cedera serius bahkan kematian. Dari beberapa artikel yang saya temukan di internet mengenai potensi  bahaya cedera atau kematian kabel listrik bawah tanah adalah dikarenakan kabel terkelupas, korsleting ataupun ledakan. Mengingat besarnya risiko yang dapat dialami oleh Teknisi Proteksi Katodik dalam melakukan inspeksi ataupun terhadap pipa gas bertekanan tinggi, maka  sudah saatnya dipikirkan solusi untuk mengatasi hal yang sudah umum ini. 

Gambar 3. Bahaya Tersetrum Kabel Bawah Tanah
Gambar 4. Ledakan Kabel Bawah Tanah

PLN selaku  penyedia listrik di Indonesia mempunyai saluran transmisi dan distribusi untuk menyalurkan listrik sampai ke pelanggan. Transmisi merupakan proses penyaluran energi listrik dari satu tempat ketempat lainnya yang besaran tegangannya adalah Tegangan Ultra Tinggi (UHV), Tegangan Ekstra Tinggi (EHV), Tegangan Tinggi (HV), Tegangan Menengah(MHV), dan Tegangan Rendah (LV). Standar tegangan tinggi yang berlaku di Indonesia adalah 30 KV, 70 KV, dan 150 KV

 

Berdasarkan pemasangannya, saluran transmisi dibagi menjadi tiga kategori, yaitu saluran udara (overhead lines), saluran kabel bawah tanah (underground lines), dan saluran bawah laut (submarine cable).Pada sistem saluran kabel bawah tanah, tenaga listrik disalurkan melalui kabel-kabelseperti kabel bawah laut dengan berbagai macam isolasi pelindungnya. Saluran kabel bawah tanah ini dibuat untuk menghindari risiko bahaya yang terjadi pada pemukiman padat penduduk.

 

Sistem distribusi daya listrik meliputi semua Jaringan Tegangan Menengah (JTM) 20 KV dan semua Jaringan Tegangan Rendah (JTR) 380/220 Volt hingga ke meter-meter pelanggan. Setiap elemen jaringan distribusi pada lokasi tertentu dipasang trafo-trafo distribusi, dimana tegangan distribusi 20 KV diturunkan ke level tegangan yanglebih rendah menjadi 380/220 Volt. Tenaga listrik yang lazim digunakan dalam kehidupan sehari-hari untukmengoperasikan peralatan-peralatan tersebut adalah listrik dengan tegangan yangrendah (380/220 Volt). Sedangkan tenaga listrik yang bertegangan menengah(sistem 20 KV) dan tegangan tinggi (sistem 150 KV) hanya dipergunakan sebagai sistem penyaluran (distribusi dan transmisi) untuk jarak yang jauh.

Gambar 5. SIstem Distribusi Listrik

Bila dibandingkan transmisi udara, saluran bawah tanah sebenarnya mempunyai kelemahan yang lebihmenonjol dari pada keunggulannya. Dari segi teknis,salah satu  kelemahan yang menonjol pada saluran transmisi bawah tanah adalah kemampuan membawa arus akan lebih rendah bila dibandingkan dengansaluran transmisi udara, sehingga pada saluran transmisi bawah tanah akan dibutuhkan media pendingin dan penampang penghantar yang jauh lebih besar dibandingkan dengan penampang penghantar yang dibutuhkan saluran transmisi udara untuk menyalurkanarus lebih besar. Disamping itu diperlukan pula ketahanan dielektrik dan isolasi pada penghantar saluran transmisi bawah tanah yang jauh lebih besar, sedangkan pada saluran transmisi udara panas yang muncul pada penghantar dapat dengan efektif dinetralisir oleh udara disekitarnya. Selain itu pada saluran transmisi udara akan lebih mudah untuk melayani pertumbuhan beban atau pengembangan sistem dari saluran transmisi bawahtanah.

Dari segi ekonomis, dengan dibutuhkan penghantar yang lebih besar, isolasi yang harus lebih tebal, selubung dan pelindung sepanjang kabel, terminal dan sambungan yang relatif  lebih banyak, serta system pendingin yang harus ada dan pemasangannya kedalam tanah membuat biaya pembuatan saluran transmisi bawah tanah jauh lebih mahal dibandingkan dengan saluran transmisi udara.

Akan tetapi saluran transmisi bawah tanah tetap diperhitungkan, karena pertimbangan konduktivitas pelayanan yang lebih baik, lebih handal, lebih aman bagi lingkungan (khususnya di daerah perkotaan yang banyak terdapat bangunan-bangunan tinggi). Pertimbangan yang lain adalah adanya desakan masyarakat yang semakin kuat, terutama kekhawatiran akan bahaya akibat berada dibawah medan listrik dan medan magnet yang ditimbulkan oleh saluran transmisi udara tegangan tinggi.

Kerusakan isolasi kabel bawah tanah menjadi isu yang sangat penting, karena dapat berpotensi bahaya yang lebih besar, sedangkan kerusakan isolasi itu sendiri tidak bisa dihindari. Belajar dari kejadian ledakan kabel bawah tanah di mangga besar, menurut analisa seorang pakar listrik diakibatkan oleh terdegradasinya system isolasi kabel.

Banyak faktor yang menyebabkan mengapa isolasi kabel dapat terdegradasi. Faktor alam seperti cuaca,panas, kelembaban, keasaman tanah, banjir dll,  memberikan sumbangan yang cukup signifikan terhadap menurunnya kualitas isolasi. Selain kerusakan isolasi, kabel bawah tanah juga memiliki resiko kerusakan fisik yang lebih besar. Adanya pembangunan gedung, penggalian tanah baru seperti pipa air minum dan sebagainya dapat meningkatkan resiko cacat pada isolasi kabel (terkelupas bahkan putus). Resiko akan makin besar jika dilokasi kabel banyak dihuni oleh binatang pengerat seperti tikus dsb.

Selain faktor eksternal, rusaknya sistem isolasi kabel dapat diakibatkan oleh buruknya kualitas dari listrik yang dialirkannya. Munculnya penyakit listrik modern seperti harmonisa menyebabkan temperatur kabel meningkat. Efeknya, struktur kimia dari isolasi kabel akan mengalami perubahan karakteristik menjadi seperti senyawa karbon. Dengan demikian, pada saat arus listrik mengalir dengan volume yang besar, sebagian dari arus tersebut dapat menembus sistem isolasi. Fenomena ini sering disebut dengan arus bocor. Arus bocor inilah yang sering menyebabkan hubung singkat atau korsleting. Tak seperti saluran kabel di udara yang lebih mudah diamati, kabel bawah tanah memiliki tingkat kesulitan maintenance yang lebih tinggi.

Oleh karena itu  bekerja secara aman saat inspeksi ataupun instalasi proteksi katodik sangat diperlukan, karena dilapangan banyak sekali instalasi kabel bawah tanah yang terpasang dan kita tidak pernah tahu sebelum menemukannya. Selalu gunakan alat pelindung diri dan bekali diri dengan pengetahuan teknis mengenai kelistrikan dan safety terhadap listrik bawah tanah.

Referensi :

  1. Hasyim Asy’ari Jatmiko, “Proteksi Kabel Saluran Bawah Tanah 150 KV dari GI Jajar sampai ke GIS Mangkunegaran”, Teknik Elektro UMS, 2003
  2. Laporan Teknik PT Pgas Solution, November 2014
  3. http://yantekbansel.wordpress.com/2012/07/02/keuntungan-dan-kerugian-penggunaan-sutm-dan-sktm/
  4. http://www.news.tridinamika.com/1969/analisa-teknis-ledakan-kabel-bawah-tanah-di-mangga-dua
  5. Laporan Akhir LKFT UGM: Studi Hidro-oseanografi Pembangunan Kabel Laut Jalur Transmisi 150 KV PLTU Kariangau-GI Petung, 2013
  6. Search Engine Google, Keyword “Korban Kabel Listrik Bawah Tanah”