MENGENAL JENIS ANODA IMPRESSED CURRENT DAN KARAKTERISTIKNYA

Impressed current adalah metode perlindungan katodik dengan menggunakan sumber arus listrik dari luar. Berbeda dengan anoda korban, jenis anoda yang digunakan oleh system impressed current adalah anoda dengan nilai potensial logam jauh lebih positif dari logam yang dilindungi. Sebisa mungkin anoda impressed current tidak terdegradasi. Jadi anoda ini hanya berfungsi sebagai auxulary anode atau anode pelengkap sebuah sel korosi. Walaupun secara teori tidak terdegradasi, namun pada kenyataannya tetap saja electron yang mengalir pada pipa tetap disuply dari anoda impressed current.

Gambar 1. Sistem Impressed Current

Ada banyak pilihan anoda yang dapat digunakan untuk sistem arus tanding, mulai dari yang boros (consumable) sampai yang awet (inert, mulia).  Dalam aplikasi pemilihannya tergantung dari banyak faktor, di antaranya : besarnya arus yang diperlukan, lingkungan, efisiensi, umur proteksi, ekonomi, dan lain-lain.

Anoda untuk metoda arus tanding umumnya diklasifikasikan ke dalam tiga tipe :

(1).  Anoda  tipe boros (terkonsumsi cepat) :   besi atau baja

(2). Anoda semi-mulia (semi-terkonsumsi) : grafit, timbal, besi-silikon, magnetit, dll.

(3). Anoda mulia (terkonsumsi sangat lambat) :  terbuat dari lapisan platina, mixed metals oxides (MMO atau MIXMEO)

Sebelum tahun 1970 baru ada 3 jenis anoda yang digunakan sebagai groundbed. High Silicon Cast Iron, Graphite dan potongan baja. Sejalan dengan perkembangan teknologi maka jumlah anoda juga bertambah. Ketiga anoda ini tidak bisa digunakan secara universal pada kondisi tanah atau air laut dan sulit untuk  mencapai umur yang diinginkan.

Reaksi pada anoda impressed current berbeda dengan reaksi pada anoda sacrificial anode Pada kondisi tanah, anoda teroksidasi menghasilkan oksigen.

H2O   —->    1/2O2  +  2H+  +  2e

Pada tanah dan air yang mengandung chlorine, anoda akan bereaksi membentuk gas chlorine (Cl2) yang kemudian bereaksi membentuk Asam Chlorine ( HCl) yang dapat merusak anoda.

2Cl –> Cl2 + 2e

H2 + Cl2 –> 2HCl

Beberapa jenis anoda bekerja bagus dengan kehadiran oksigen dan beberapa jenis  bekerja bagus pada kondisi asam. Karena itulah jika teknisi proteksi katodik tidak merinci jenis anoda apa yang digunakan untuk pembuatan groundbed, maka kemungkinan akan sulit mendapatkan performance yang diinginkan.

Saat ini terdapat 3 jenis anoda impressed current yang banyak digunakan untuk lokasi tanah yaitu high silicon cast iron, Graphite dan mixed metal oxide

High Silicon Cast iron Anode

Terdapat 3 jenis anoda yaitu standar Fe/Si yang digunakan untuk daerah tanah dan air tawar, Fe/Si/Cr dan Fe/Si/Mo yang digunakan untuk tanah asam atau alkaline dan air laut. Komposisi dari high silicon cast iron anode mengacu pada ASTM A 518 Grade 3

Gambar 2. Komposisi High Silicon Cast Iron Anode

Untuk Spesifikasi teknik mengacu pada buku Peabody sebagai berikut :

Gambar 3. Spesifikasi Teknis High Silicon Cast Iron

Berikut komposisi Mengacu pada salah satu merk dipasaran :

Gambar 4. Komposisi High Silicon Cast Iron di Pasaran

Pembentukan lapisan film Silikon oksida SiO2 pada permukaan anoda menjadi kehandalan tersendiri dari jenis anoda ini. Dimana lapisan ini akan menghambat laju oksidasi sehingga laju konsumsinya berkurang. Penambahan chromium bertujuan untuk membentuk sifat tahan terhadap chlorine yang terdapat pada tanah maupun air laut.

Dalam tanah anoda ini biasanya dipasang dengan ditambahkan backfill metallurgical atau calcinated petroleum cookebreeze yang bertujuan untuk meningkatkan efektifitas permukaan, mengurangi tahanan dan menjadikan anoda terkonsumsi merata diseluruh permukaan.

Anoda ini keras, namun rapuh dan dapat patah jika mendapatkan kejutan mekanis maupun kejutan suhu. Pengetesan laju konsumsi anoda ini pada air laut sebesar 0.7 lb per amper.year dengan keluaran arus sebesar 3,5 amper per ft2 permukaan anoda.  Untuk tanah dan air biasanya mengunakan laju konsumsi 0.5 – 1 lb/A.Y. sebuah Pabrikan untuk High Silicon Cast Iron memberikan laju konsumsi detail sebagai berikut :

Gambar 5. Consumption Rate High Silicon Cast Iron Anode

Anoda High silicon cast iron anode dipasaran terdapat  dua jenis yaitu anoda bentuk tongkat dan bentuk silinder. Utilisasi atau persentase berat anoda yang dapat dikonsumsi sampai anoda tersebut tidak bisa mengeluarkan arus listrik lagi untuk anoda jenis tongkat sebesar  65 % sedangkan untuk anoda jenis silinder sebesar 85 % dengan dimensi sebagai berikut :

Gambar 6. Dimensi High Silicon Cast Iron Anode Tubular

Berikut merupakan gambar anoda yang baru dan yang sudah dikonsumsi :

Gambar 7. High Silicon Cast Iron Anode yang terkonsumsi

Graphite Anode

Anoda graphite sudah lama digunakan sebagai anoda dalam system impressed current. Bentuk utama dari anoda ini adalah batang  dengan keliling persegi atau lingkaran. Terbuat dari serbuk petroleum coke dan resin coal tar.

Gambar 8. Graphite Anode

Coal tar digunakan sebagai bonding agent untuk mengikat partikel graphite menjadi satu dan kemudian dipanaskan dengan temperature tinggi (diatas 2600 oC) untuk mencampur semua unsur dan dibentuk dalam bentuk batangan kemudian diisikan filler utuk mengurangi porositas dan kelembaban. Filler menggunakan linseed oil, microcrystalline wax atau phenolic based resin, namun ada juga plain graphite anode yaitu graphite anode yang tidak diisikan oleh apapun.

Plain graphite anode digunakan untuk lokasi tanah yang kering atau tanah normal, Graphite anode dengan filler linseed oil digunakan untuk tanah lembab, fresh water, bracket water atau untuk air laut. Ukuran graphite anode adalah sebagai berikut :

Gambar 9. Ukuran Graphite Anode

Dalam tanah dengan backfill dari coke breeze, graphite anode tidak boleh dioperasikan dengan keluaran arus lebih daripada 1 Amper per ft2. Untuk nilai optimum keluaran arus yang biasa digunakan pada lokasi tanah adalah 0,2 Amper/ ft2 atau 1 Amper untuk setiap graphite anode berukuran 3” x 60” . Detail pengoperasian dapat dilihat pada tabel diatas. 

Dengan ukuran keluaran arus sebesar 0,2 A/ft2 seperti diatas maka laju korosinya akan mencapai kira-kira 2 lb/A.year. Pengoperasian dengan keluaran arus yang melebihi 0,2 A/ft2 akan menyebabkan graphite anode rusak, konduktivitas material menurun dikarenakan kerusakan ikatan struktur kimia graphite. Pabrikan anoda dari inggris memberikan spesifikasi laju konsumsi dengan current density seperti tabel berikut.

Gambar 10. Consumption Rate Graphite Anode

Graphite anode sangat rapuh, sering mengalami kerusakan saat pengiriman. Karena itu dalam proses pengiriman atau penyimpanan harus sangat hati –hati dan menggunakan tempat/padding jika diperlukan.

Mixed Metal Oxide

Jenis anode ini adalah jenis yang paling popular untuk pembuatan groundbed impressed current. Jenis ini dikembangkan di eropa mulai tahun 1960, dan diketahui pertama kali digunakan adalah untuk memproteksi jetty di Italy pada tahun 1970. Dengan current density yang sangat tinggi dan beratnya yang sangat ringan membuat anode jenis ini mudah diaplikasikan. Dengan berbagai kelebihannya maka khusus untuk anoda mixed metal oxide dapat dibuatkan tulisan tersendiri.

Referensi :

  1. Barlian Kahuripan, “Modul I Corrosion Control”, Diklat PGN, 2009
  2. Cathodic Protection Co. Ltd, “Impressed Current Anode -Section 2”, British, 2009
  3. Appalachian Underground Corrosion Short Course, “Advanced Course Modul”, West Virginia University, 2013
  4. Divisi Enjiniring, “Standard Teknik Material Onshore Cathodic protection”, PT PGN, 2013
  5. US Army Corp of Engineer, “Cathodic Protection Anode Selection”, Public Work Technical Bulletin, 2001
  6. German Cathodic Protection, “Impressed Current Anode”, GCP, 2014
  7. Anotec Document, “HSCI anode life, Consumption, Utilization and Limitation”, Anotec Industries Ltd, 2005